Floating Photocatalyst based on Titanium Dioxide Immobilized on Carboxymethyl Cellulose Hydrogel from Bagasse
Article Sidebar
Main Article Content
Abstract
This research focused on the preparation of Titanium dioxide Carboxymethyl Cellulose Hydrogel (TiO2/CMC-hydrogel) floating catalyst for removing methyl orange dye. The obtained Carboxymethyl Cellulose (CMC) from bagasse was mixed with nano Titanium dioxide and then crosslinked the polymer into hydrogel using succinic acid. The synthesized hydrogel films were characterized by Attenuated Total Reflection Fourier Transform Infrared Spectroscopy (ATR-FTIR) technique. Surface morphology of hydrogels was analyzed by Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM). Band gap energy was evaluated by Ultraviolet–Visible Diffuse Reflectance Spectroscopy (UV–Vis DRS) technique. The study of morphology showed that TiO2 particles can disperse in CMC-hydrogel. Infrared absorption of carboxylate groups was shifted when adding TiO2 content. This can be suggested that there are interactions between carboxylate of CMC and TiO2 particles. In addition, CMC-hydrogel can decrease the band gap energy of TiO2, leading to improving methyl orange removal under sunlight. 2%TiO2/CMC-hydrogel floating catalyst provided an efficiency to remove methyl orange dye up to 78.11% after testing for 70 hours.
Article Details
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
References
อังศุมา ก้านจักร, รติกร แสงห้าว และเมตตา เก่งชวงศ์. 2565. การบำบัดน้ำเสียจากครัวเรือนและ ร้านจำหน่ายอาหารโดยการประยุกต์ใช้ถังดักไขมันร่วมกับวัสดุธรรมชาติท้องถิ่น. วารสารวิทยาศาสตร์บูรพา, 27(3), 1648-1665. [Angsuma Kanchak, Ratikorn Sanghaw and Metta Kengchuwong. 2022. Wastewater Treatments from Household and Canteen by Applying Grease Trap Combined with Locally Available Natural Materials. Burapha Science Journal (BSJ), 27(3), 1648-1665. (in Thai)]
องค์การพิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์แห่งชาติ (อพวช.) 2564. ปัญหาน้ำเน่าเสียในประเทศไทย. แหล่งข้อมูล: https://www.nsm.or.th/nsm/th/node/6251. ค้นเมื่อวันที่ 22 ตุลาคม 2567.
Simonic, M. 2021. Reverse Osmosis Treatment of Wastewater for Reuse as Process Water-A Case Study. Membranes, 11(976), 1-12, https://doi.org/10.3390/membranes11120976.
Sun, W. et al. 2017. Effective Treatment of High Phosphorus Pharmaceutical Wastewater by Chemical Precipitation. The Canadian Journal of Chemical Engineering, 95(8), 1585-1593, https://doi.org/10.1002/cjce.22799.
Leiknes, T. 2009. The effect of coupling coagulation and flocculation with membrane filtration in water treatment: A review. Journal of Environmental Sciences, 21, 8-12, https://doi.org/10.1016/S1001-0742(09)60003-6.
Bhatnagar, A., Hogland, W., Marques, M. and Sillanpää, M. 2013. An overview of the modification methods of activated carbon for its water treatment applications. Chemical Engineering, 219, 499-511, https://doi.org/10.1016/j.cej.2012.12.038.
Shin, D.C., Kim, J.S. and Park, C.H. 2019. Study on physical and chemical characteristics of microorganism immobilized media for advanced wastewater treatment. Journal of Water Process Engineering, 29(100784), 1-7, https://doi.org/10.1016/jwpe.2019.100784.
วรวิทย์ จันทร์สุวรรณ และสิริรัตน์ พานิช. 2563. การกำจัดโลหะหนักจากสารละลายโดยตัวดูดซับ จากวัสดุชีวภาพ. รายงานการวิจัย, คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี, มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราช มงคลพระนคร. [Woravith Chansuvarn and Sirirat Panich. 2020. Bioadsorbents for the removal of heavy metals from an aqueous solution. Research project report, Faculty of Science and Technology, Rajamangala University of Technology Phra Nakhon. (in Thai)]
จุรีพร วงศ์จันดา. 2562. การกำจัดสีย้อมมาลาไคท์กรีนจากสารละลายด้วยกระบวนการดูดซับร่วมกับกระบวนการโฟโตคะตะไลชีสโดยใช้ไททาเนียมไดออกไซด์ตรึงบนแร่ดินมอนต์มอริลโลไนต์. วิทยานิพนธ์, สาขาวิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม คณะวิศวกรรมศาสตร์, มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี. [Jureeporn Wongjunda. 2019. Removal of malachite green dye froom aqueous solution by adsorption process with photocalysis process using titanium dioxide immobilized montmorillonite clay. Thesis, Major in environmental engineering, Faculty of engineering, Ubon Ratchathani University. (in Thai)]
Jiang, D., Xu, Y., Hou, B., Wu, D. and Sun, Y. 2007. Synthesis of visible light-activated TiO2 photocatalyst via surface organic modification. Journal of Solid State Chemistry, 180(5), 1787-1791, https://doi.org/10.1016/j.jssc.2007.03.010.
Sugashini, S. et al. 2022. Nanochitosan/carboxymethyl cellulose/TiO2 biocomposite for visible-light-induced photocatalytic degradation of crystal violet dye. Environmental Research, 204, 1-6, https://doi.org/10.1016/j.envres.2021.112047.
อัชมาน อาแด ฮาซันดอปอ และสุรเดช มัจฉาเวช. 2564. การเตรียมแผ่นไฮโดรเจลเย็นเคลือบยางพาราสำหรับลดไข้. รายงานการวิจัย, คณะวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีและการเกษตร มหาวิทยาลัยราชภัฏยะลา. [Ajaman Adair Hasan Daupor and Suradet Matchawet. 2021. Preparation of Cooling Pads Hydrogel Coated Natural Rubber for Reducing Temperature. Faculty of Science Technology and Agriculture, Yala Rajabhat University. (in Thai)]
Cui, L., Wang, Y., Niu, M., Chen, G. and Cheng, Y. 2009. Synthesis and visible light photocatalysis of Fe-doped TiO2 mesoporous layers deposited on hollow glass microbeads. Journal of Solid State Chemistry, 182(10), 2785-2790, https://doi.org/10.1016/jssc.2009.07.045.
Singh, S., Mahalingam, H. and Singh, P.H. 2013. Polymer-supported titanium dioxide photocatalysts for environmental remediation: A review. Applied Catalysis A: General, 462-463, 178-195, https://doi.org/10.1016/j.apcata.2013.04.039.
Matias, M.L. et al. 2022. Floating TiO2-Cork Nano-Photocatalysts for Water Purification Using Sunlight. Sustainability, 14(9645), 1-22, https://doi.org/10.3390/su14159645.
Wang, X. et al. 2018. Adsorption-photocatalysis Functional Expanded Graphite C/C Composite for In-Situ Photocatalytic Inactivation of Microcystis aeruginosa. Chemical Engineering Journal, 341, 516-525, https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.02.054.
Xing, Z. et al. 2018. Recent advances in floating TiO2-based photocatalysts for environmental. Applied Catalysis B: Environmental, 225, 452-467, https://doi.org/ 10.1016/j.apcatb.2017.12.005.
ทิฆัมพร จันทร์สุข, เบญจวรรณ บุญยะสิงห์ และพิเชษฐ อนุรักษ์อุดม. 2562. คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจากเปลือกข้าวโพด. การประชุมวิชาการระดับชาติของภาควิชาเคมี คณะศิลปศาสตร์และวิทยาศาสตร์ ครั้งที่ 16 มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกำแพงแสน นครปฐม วันที่ 3-4 ธันวาคม 2562, 3022-3027. [Tikhamporn Chansuk, Benjawan Boonyasing and Piched Anuragudom. 2019. Carboxymethyl Cellulose from Corn Peel. Proceedings of 16th National Academic Conference, Chemistry division, Faculty of Liberal Arts and Science, Kasetsart University Kamphaeng Saen Campus, December 3-4, 3022-3027. (in Thai)]
นิภาพร แสงจู, ชุลีพร พุฒนวล, วนิดา พงษ์ศักดิ์ชาติ, กุลยา ลิ้มรุ่งเรืองรัตน์ และอาภัสรา แสงนาค. 2551. วิธีการและภาวะที่เหมาะสมในการผลิตคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจากฟางข้าว, วารสารวิจัย และพัฒนา มจธ, 31(4), 797-809. [Nipaporn Saengchu, Chuleeporn Puttmual, Vanida Pongsakchat, Kullaya Limroongreungrat and Arpathsra Sangnark. 2007. Optimum Method and Conditions of Carboxymethyl Cellulose Production from Rice Straw. KMUTT Research and Development Journal. 31(4), 797-809. (in Thai)]
Scheufele, F.B. et al. 2015. Assessment of Drying Temperature of Sugarcane Bagasse on Sorption of Reactive Blue 5G Dye. Fibers and Polymers, 8, 1646–1656, https://doi.org/10.1007/s12221-015-5087-2.
Wulandari, W.T., Rochliadi, A. and Arcana, I.M. 2016. Nanocellulose prepared by acid hydrolysis of isolated cellulose from sugarcane bagasse. Materials Science and Engineering, 107, 1–7, https://doi.org/10.1088/1757-899X/107/1/012045.
Abdel-Halim, E.S. 2013. Chemical modification of cellulose extracted from sugarcane bagasse: Preparation of hydroxyethyl cellulose. Arabian Journal of Chemistry, 7(3), 362–371, https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2013.05.006.
Fattima, N. et. al. 2021. Carboxymethyl Cellulose Hydrogel from Biomass Waste of Oil Palm Empty Fruit Bunch Using Calcium Chloride as Crosslinking Agent. Arabian Journal of Chemistry, 13, 1–16, https://doi.org/10.3390/polym13234056.
Rozali, M.L.H., Ahmad, N.H. and Isa, M.I.N. 2015. Effect of Adipic Acid Composition on Structural and Conductivity Solid Biopolymer Electrolytes Based on Carboxy Methylcellulose Studies. American-Eurasian Journal of Sustainable Agriculture, 9(2), 39–45.
Paris Junior J.A. et al. 2021. Chemical, spectroscopic characterization, molecular modeling and antibacterial activity assays of a silver (I) complex with succinic acid. Eclética Química Journal, 46(2), 26–35, https://doi.org/10.26850/1678-4618eqj.v46.2. 2021.p26-35.
สุปรีดา หอมกล่น. 2562. การกาจัดสารเมทิลีนบลูด้วยกระบวนการโฟโตคะตะไลติกโดยใช้แผ่นฟิล์ม TiO2/PLA. วิทยานิพนธ์, หลักสูตรปริญญาวิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม, มหาวิทยาลัยพะเยา. [Supeeda Homklin. 2018. Removal of methylene blue by photocatalytic process using TiO2/PLA, Master of Engineering in Environmental Engineering, University of Phayao. (in Thai)]
ณัฐนันท์ รุ่งฟ้า. 2564. การพัฒนาอนุภาคนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์ที่มีการเจือร่วมเพื่อใช้เป็นส่วนผสมในสารเคลือบผิว. วิทยานิพนธ์, หลักสูตรปริญญาวิทยาศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิชาเคมีประยุกต์, มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี. [Nutthanun Rungfa. 2021. Co-doped Titanium Dioxide Nanoparticle Development for Additives in Surface Coated Solutions, Master of Science in Applied Chemistry, Rajamangala University of Technology Thanyaburi. (in Thai)]
เกรียงไกร ทองลิ่ม, สิริลักษณ์ เจียรากร และประพัทธ์ พงษ์เกียรติกุล. 2558. ปฏิกิริยาโฟโตคะตะ ไลสิสของฟิล์มกรองแสงเคลือบด้วยฟิล์มไททาเนียและเงิน. การประชุมวิชาการระดับชาติ ครั้งที่ 34มหาวิทยาลัยขอนแก่น วันที่ 27 มีนาคม 2558 คณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น, 165-171. [Kriangkrai Thonglim, Siriluk Chiarakorn and Prapat Pongkiatkul. 2015. Photocatalytic Reaction of Light Filter Film Coated by Silver doped Titania. Proceedings of 34th National Graduate Research Conference, Faculty of Medicine, Khon Kaen University March 27, 165-171. (in Thai)]
Ajmal, A., Majeed, I., Malik, R. N., Idriss, H. and Nadeem, M. A. 2014. Principles and mechanisms of photocatalytic dye degradation on TiO2 based photocatalysts: a comparative overview. RSC Advances, 4, 37003–37026, https://doi.org/10.1039/C4RA 06658H.