สังเคราะห์แกรฟีนโฟมจากขยะพลาสติกเพื่อใช้เป็นแผ่นดักจับฝุ่น PM2.5

Abstract

โครงการวิจัยนี้ศึกษาการสังเคราะห์แกรฟีนโฟมจากขยะพลาสติกเพื่อใช้เป็นแผ่นดักจับฝุ่น PM2.5 โดยโครงการวิจัยนี้ได้ศึกษาการปลูกแกรฟีนบนนิกเกิลโฟม (3×4×0.2 cm3) โดยใช้วิธีการเคลือบผิวด้วยไอเคมี ที่ใช้ขยะหลอดพลาสติกและขยะขวดพลาสติกเป็นแหล่งคาร์บอน ผลการวิจัยแสดงให้ทราบว่าการปลูกแกรฟีนที่อุณหภูมิ 800 ºC เป็นเวลานาน 30 นาที โดยใช้ปริมาณขยะหลอดพลาสติก 0.5 กรัม เป็นเงื่อนไขที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการปลูกแกรฟีน โครงการวิจัยนี้ ได้แสดงผลการทดสอบประสิทธิภาพและตัวประกอบคุณภาพ (quality factor) ของแกรฟีนโฟมที่มีความหนา 1.6 มิลลิเมตร จากผลการทดสอบทำให้ทราบว่าแกรฟีนโฟมสามารถดับจับฝุ่นได้ทั้ง PM1, PM2.5 และ PM10 โดยมีค่าประสิทธิภาพเฉลี่ยของการกรองฝุ่น PM1, PM2.5 และ PM10 เป็น 81.74% 82.69% และ 81.58% ตามลำดับ นอกจากนี้ผลการทดสอบความพรุนด้วยเทคนิค mercury intrusion porosimetry (MIP) แสดงให้ทราบว่าแกรฟีนโฟมนั้นมีค่าความพรุนสูงมากถึง 96.61% เป็นเหตุให้ค่าตัวประกอบคุณภาพของแผ่นกรองฝุ่นแกรฟีนโฟมนั้นมีค่าเข้าใกล้อนันต์ ซึ่งแสดงให้ทราบว่าแผ่นกรองฝุ่นแกรฟีนโฟมมีความสามารถในการระบายอากาศดีเยี่ยม นอกจากนี้โครงการวิจัยนี้ ยังศึกษาการแปรรูปกากของเสีย FeCl3 ที่เกิดจากกระบวนการสังเคราะห์แกรฟีน ให้เป็นวัสดุที่มีมูลค่าสูง เช่น แกรฟีนผงและแกรฟีนผงหุ้มโลหะ เป็นต้น ยิ่งไปกว่านั้นโครงการวิจัยนี้ได้สาธิตการใช้แกรฟีนผงหุ้มโลหะในการการดักจับสารอินทรีย์ที่ปนเปื้อนในน้ำและแสดงการแยกแกรฟีนผงหุ้มโลหะจากน้ำโดยการใช้แม่เหล็กอีกด้วย This research project studies the synthesis of graphene foam from plastic waste for PM2.5 capture. This research project demonstrates the growth of graphene on nickel foam (3×4×0.2 cm3) by chemical vapor deposition (CVD) using waste plastic straws and waste plastic water bottles as carbon sources. In the case of using waste plastic straws as a carbon source, the growth temperature, annealing time, and the quantity of waste plastic straws for the best condition of the growth of graphene on nickel form by CVD are 800 ºC, 30 minutes and 0.5 gram, respectively. This research project also investigates the efficiency and quality factor of 1.6 mm thickness graphene foam filters. The results show that the graphene foam can capture PM1, PM2.5, and PM10 and the filtration efficiency of PM1, PM2.5, and PM10 are 81.74%, 82.69%, and 81.58%, respectively. In addition, the mercury intrusion porosimetry (MIP) results show that the porosity of the graphene foam filter is 96.61% resulting in the quality factor of graphene foam filter is almost infinite revealing that the graphene foam filter has a good ventilation. In addition, this research project also demonstrates the transmutation of waste FeCl3 into highly valued graphene powder and graphene-wrapped metal powder. Moreover, this research project shows that graphene-wrapped metal powder has magnetic property and can remove organic dye from water. In addition, the graphene-wrapped metal powder is removed from water by magnet.