project sci GSTU 61 หัวหน้าวิชาพัฒนาศักยภาพโครงงานวิทยาศาสตร์ ระดับชั้น ม.5 นายวิชัย ลิขิตพรรักษ์ ตำแหน่งครูชำนาญการ (คศ.2) สาขาวิชาชีววิทยา กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา

1. จัดทำโดย
นายจิร จารุบูรณศักดิ์ ม.5 ห้อง 654 เลขที่ 17
นายภูหิน ทองสุก ม.5 ห้อง 654 เลขที่ 32
การประดิษฐ์เครื่องมือตรวจวัดปริมาณนิกเกิลในแหล่งน้าแบบกระดาษ โดย
วิธีการ Colorimetric Detection
(The invention of paper sensor for nickel detection by Colorimetric Detection method)
อำจำรย์ที่ปรึกษำพิเศษ
ดร.ศักดิ์ดา จาปาสา
คณะวิทยาศาสตร์ ภาควิชาเคมี จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
ดร.สราวุธ ศรีทองอุทัย
คณะวิทยาศาสตร์ ภาควิชาสิ่งแวดล้อม จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
อำจำรย์ที่ปรึกษำ
นางทิพย์อาภา ศรีวรางกูล
นายวิชัย ลิขิตพรรักษ์
สาขาชีววิทยา กลุ่มสาระวิทยาศาสตร์ โรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา
โครงงานนี้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการพัฒนาศักยภาพพิเศษทางวิทยาศาสตร์สาขาโครงงานวิทยาศาสตร์
โรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา ภาคเรียนที่ 2/2560

2. บทที่ 1
บทนำ

3. ที่มาและความสาคัญ
ในปัจจุบันโรงงานอุตสาหกรรมต่างๆ ได้เพิ่มจานวนขึ้นอย่าง
รวดเร็วส่งผลให้เกิดของเสียประเภทโลหะหนักจาพวกนิกเกิลถูกปล่อย
ออกมาเป็นจานวนมาก ซึ่งหากบาบัดได้ไม่ดีจะถูกทิ้งลงสู่แหล่งน้าและ
เป็นมลพิษแก่ชุมชนใกล้เคียง รวมถึงนิกเกิลยังเป็นหนึ่งในสาเหตุในการ
เกิดโรคหลายชนิดอีกด้วย โดยกรมควบคุมมลพิษได้กาหนดให้ความ
เข้มข้นของนิกเกิลในแหล่งน้าต้องมีค่าไม่เกินไม่เกิน 1 มิลลิกรัมต่อลิตร
อีกทั้งการตรวจวัดโลหะหนักชนิดนี้จาเป็นต้องใช้เครื่องมือในการตรวจวัด
ที่มีราคาแพงเกินกว่าที่ ประชาชานทั่วไปที่อาศัยอยู่ตามอาคารบ้านเรือน
ที่ใกล้แหล่งน้าจะสามารถซื้อได้
รูปที่ 1 แสดงน้ำเสียจำกโรงงำนอุตสำหกรรม
อ้ำงอิง http://thaipollutions.blogspot.com
รูปที่ 2 แสดงรูปโรงงำนอุตสำหกรรม
อ้ำงอิง http://thaipollutions.blogspot.com
บทที่ 1 บท
นา

4. ที่มาและความสาคัญ
ทางคณะผู้จัดทาโครงงานจึงได้ไปศึกษาเซนเซอร์ที่สามารถ
ตรวจวัดนิกเกิลได้ คือ Multilayer Paper-Based Device for Colori
metric and Electrochemical Quantification of Metals หรือ
กระดาษตรวจวัดโลหะหนักทั่วไปที่ถูกคิดค้นขึ้นมาโดย ศ.ดร. อรวรรณ
ชัยลภากุล อาจารย์ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์
มหาวิทยาลัย ซึ่งมีราคาที่ถูก และผลิตได้ง่ายกว่าเซนเซอร์ที่ราคา
ค่อนข้างแพง แต่กระดาษตรวจวัดโลหะชนิดนี้เป็นกระดาษที่ตรวจสอบ
อนุภาคในอากาศ และต้องได้รับการเก็บตัวอย่างมาก่อนรวมถึงต้องผ่าน
กระบวนการ acid digestion in microwave ซึ่งทาให้ใช้เวลานานและ
ไม่สะดวกสาหรับประชาชานทั่วไปที่อาศัยอยู่ตามอาคารบ้านเรือนที่ใกล้
แหล่งน้าหรือผู้คนที่ต้องการจะตรวจสอบ
บทที่ 1 บท
นา
รูปที่ 3 แสดง Multilayer Paper-Based Device
for Colorimetric and Electrochemical
Quantification of Metals
อ้ำงอิง www.dx.doi.org/10.1021/ac5000224

5. ที่มาและความสาคัญ
ด้วยเหตุนี้คณะผู้จัดท้ำโครงงำนจึงมีควำมสนใจที่จะประดิษฐ์เครื่องมือตรวจวัดนิกเกิลในแหล่งน้้ำแบบกระดำษโดย
วิธีกำร Colorimetric Detection ที่ใช้หลักกำรเดียวกับ Multilayer Paper-Based Device for Colorimetric
and Electrochemical Quantification of Metals แต่ประสิทธิภำพสูงกว่ำกระดำษตรวจวัดชนิดนี้ เนื่องจำก
ไม่ต้องผ่ำนกระบวนกำร acid digestion in microwave ซึ่งมีขั้นตอนมากกว่าและไม่สามารถตรวจวัดได้ในทันที
รูปที่ 4 แสดงกำรคำดกำรณ์รูปร่ำงเครื่องมือตรวจวัด
อ้ำงอิง http://9arduino.com
บทที่ 1 บท
นา

6. Multilayer Paper-Based Device for Colorimetric
and Electrochemical Quantification of Metals
เครื่องมือตรวจวัดปริมำณนิกเกิลในแหล่งน้ำแบบกระดำษโดยวิธีกำร C
olorimetric Detection
ใช้ส้ำหรับตรวจวัดปริมำณโลหะหนักที่อยู่ในรูปอนุภำคในอำกำศ ใช้ส้ำหรับตรวจวัดปริมำณนิกเกิลที่อยู่ในรูปสำรละลำยในแหล่งน้ำ
ต้องผ่ำนกระบวนกำร Acid digestion ไม่ต้องผ่ำนกระบวนกำร Acid digestion
ไม่สำมำรถตรวจวัดไม่ได้ในทันที ตรวจวัดได้ในทันที
วัดโลหะหนักได้ถึง 6 ชนิด วัดได้เพียงนิกเกิลเท่ำนัน
วัดโดยกำรเกิดสีและกระบวนกำรเคมีไฟฟ้ำ วัดโดยกำรเกิดสี
พกพำสะดวก แต่ ใช้ได้ยำก พกพำสะดวกคล้ำยกระดำษลิตมัส และ ใช้ได้ง่ำย
Ni
บทที่ 1 บท
นา

7. 1. เพื่อประดิษฐ์เครื่องมือตรวจวัดปริมาณนิกเกิลในแหล่งน้าแบบกระดาษโดยวิธีการ Colorimetric Detection
2. เพื่อศึกษาประสิทธิภาพ และ ความแม่นยาของการตรวจวัดปริมาณนิกเกิลในแหล่งน้าของตัวเครื่องมือ
3. เพื่อเปรียบเทียบความสอดคล้องทางด้านประสิทธิภาพระหว่างเครื่องบันทึกค่าปริมาณนิกเกิล และ เครื่องมือตรวจวัด
นิกเกิลในแหล่งน้าแบบกระดาษโดยวิธีการ Colorimetric Detectionของคณะผู้จัดทาโครงงาน
วัตถุประสงค์
สมมติฐาน
ถ้าเครื่องมือตรวจวัดปริมาณนิกเกิลในแหล่งน้าแบบกระดาษโดยวิธีการ Colorimetric Detection กับเครื่องบันทึก
ค่ำปริมำณนิกเกิล มีประสิทธิภาพในการตรวจวัดที่สอดคล้องกัน แล้ว การบ่งบอกค่าปริมาณนิกเกิลที่เกิดจากการ
เปลี่ยนแปลงของสีหลังจากการตรวจวัด ต้องมีแนวโน้มเดียวกันกับตัวเลขที่ได้จากเครื่องบันทึกค่ำปริมำณนิกเกิล
บทที่ 1 บท
นา

8. นิยามศัพท์เฉพาะ
เครื่องมือตรวจวัด หมายถึง อุปกรณ์ที่ใช้ในการตรวจวัดโลหะหนักประเภทนิกเกิลได้โดยกระดาษและรายงานผลได้โดยสี
(Colorimetric detection)
ประสิทธิภาพและความแม่นยาของเครื่องมือตรวจวัด วัดได้จากความสอดคล้องของสีจากการตรวจวัดโดยใช้เครื่องมือตรวจวัด
ปริมาณนิกเกิลในแหล่งน้าแบบกระดาษโดยวิธีการ Colorimetric Detection ที่ประดิษฐ์ขึ้น กับปริมาณนิกเกิลที่วัดได้จากเครื่อง
บันทึกค่ำปริมำณนิกเกิล
กระบวนการ acid digestion คือ กระบวนการย่อยกระดาษกรองที่ดักจับนิกเกิลเพื่อนามาใช้ในการตรวจวัดหาปริมาณของ
ส่วนประกอบในสารตัวอย่างนั้น
Multilayer Paper-Based Device for Colorimetric and Electrochemical Quantification of Metals คือ กระดาษ
ตรวจจับปริมาณโลหะหนักที่ปนเปื้อนในอากาศแบบพกพาที่ถูกคิดค้นขึ้นขึ้นมาโดย ศ.ดร.อรวรรณ ชัยลภากุล อาจารย์ภาควิชาเคมี
คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และ คณะ ซึ่งกระดาษชนิดนี้ประกอบไปด้วยกระดาษกรองสาหรับเก็บตัวอย่างของ
สารที่ปนเปื้อนในอากาศซึ่งต้องผ่านกระบวนการ acid digestion ก่อนจึงจะสามารถตรวจวัดปริมาณโลหะหนักที่ปนเปื้อนได้
บทที่ 1 บท
นา

9. ขอบเขตที่ทาการศึกษา
สถานที่ศึกษา : ห้องปฏิบัติการ ภาควิชาสิ่งแวดล้อม คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
ห้องปฏิบัติการ ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
ปัจจัยเกี่ยวข้องที่ต้องการศึกษาตรวจวัด : นิกเกิลที่เตรียมจากสารละลายในห้องทดลอง
ช่วงเวลาที่ทางานโครงงาน : เดือน พฤษภาคม ถึง ตุลาคม พ.ศ.2561
รูปที่ 5 คณะวิทยำศำสตร์ จุฬำลงกรณ์มหำวิทยำลัย
อ้ำงอิง https://www.youtube.com/watch?v=APGCWaYh8do
บทที่ 1 บท
นา

10. ปี 2561
พฤษภาคม มิถุนายน กรกฎาคม สิงหาคม กันยายน ตุลาคม พฤศจิกายน
กาหนดหัวข้อโครงงาน
เขียนเค้าโครงโครงงาน
ออกแบบเครื่องมือตรวจวัดปริมาณ
นิกเกิลในแหล่งน้าแบบกระดาษ โดย
วิธีการ Colorimetric Detection
ลงมือประดิษฐ์เครื่องมือตรวจวัด
ปริมาณนิกเกิล
นาเครื่องมือตรวจวัดปริมาณนิกเกิล
มาทดสอบกับสารละลายนิกเกิล
เขียนรายงานผล
นาเสนอโครงงาน
เวลา
รายการ
✓
✓ ✓
✓
✓
✓
✓
✓
ตำรำงแสดงกระบวนกำรปฎิบัติงำน
บทที่ 1 บท
นา

11. ตัวแปรที่ทาการศึกษา
ตอนที่ 1 การออกแบบและประดิษฐ์เครื่องมือตรวจวัดปริมาณนิกเกิลในแหล่งน้าแบบกระดาษโดยวิธีการ Colorimetric detection
ตัวแปรต้น ปริมาณนิกเกิลในสารละลายที่ใช้ในการทดลอง
ตัวแปรตาม สีที่เปลี่ยนไปหลังจากหยดสารละลายนิกเกิลและตัวทาปฏิกิริยาในแต่ละความเข้มข้นของสารละลายนิกเกิล
ตัวแปรควบคุม สารที่เคลือบกระดาษที่ใช้เป็นเซนเซอร์, อุณหภูมิห้องทดลอง, ชนิดของตัวทาละลายในสารละลายนิกเกิล,
ภาชนะที่ใช้ใส่สารละลายนิกเกิล และ reagent ที่ใช้ทาปฏิกิริยา
บทที่ 1 บท
นา

12. ตัวแปรที่ทาการศึกษา
ตอนที่ 2 การเปรียบเทียบความสอดคล้องทางด้านประสิทธิภาพระหว่างเครื่องบันทึกค่าปริมาณนิกเกิล กับเครื่องมือตรวจวัดปริมาณ
นิกเกิลในแหล่งน้าแบบกระดาษโดยวิธีการ Colorimetric detection
ตัวแปรต้น ชนิดของอุปกรณ์ตรวจวัด
ตัวแปรตาม สีที่เกิดขึ้นหลังจากการทดสอบด้วยเครื่องมือตรวจวัดปริมาณนิกเกิลในแหล่งน้าแบบกระดาษโดยวิธีการ
Colorimetric detection และค่าปริมาณนิกเกิลที่ได้จากเครื่องบันทึกค่าปริมาณนิกเกิล
ตัวแปรควบคุม สารที่เคลือบกระดาษที่ใช้เป็นเซนเซอร์, อุณหภูมิห้องทดลอง, ชนิดของตัวทาละลายในสารละลายนิกเกิล,
ภาชนะที่ใช้ใส่สารละลายนิกเกิล และ ชนิดของกระดาษที่ใช้เป็นตัวเซนเซอร์
บทที่ 1 บท
นา

13. ตัวแปรที่ทาการศึกษา
ตอนที่ 3 การเกิดสีของกระดาษตรวจจับเมื่อหยดสารละลายนิกเกิลในค่า pH ต่างๆ
ตัวแปรต้น ค่า pH ของสารละลายนิกเกิลที่ใช้ทดสอบ
ตัวแปรตาม สีที่เกิดขึ้นหลังจากการทดสอบด้วยเครื่องมือตรวจวัดปริมาณนิกเกิลในแหล่งน้าแบบกระดาษโดยวิธีการ
Colorimetric detection
ตัวแปรควบคุม สารที่เคลือบกระดาษที่ใช้เป็นเซนเซอร์, อุณหภูมิห้องทดลอง ,ชนิดของตัวทาละลายในสารละลายนิกเกิล,
ภาชนะที่ใช้ใส่สารละลายนิกเกิล และ ชนิดของกระดาษที่ใช้เป็นตัวเซนเซอร์
บทที่ 1 บท
นา

14. ผลที่คาดว่าจะได้รับ
1. ได้เครื่องมือตรวจวัดนิกเกิลในแหล่งน้าแบบกระดาษโดยวิธีการ Colorimetric Detection
2. สามารถนาเครื่องมือตรวจวัดนิกเกิลนี้เฝ้าระวังมลภาวะทางน้าที่เกิดจากการปนเปื้อนของสารนิกเกิล
3. เครื่องมือตรวจวัดนิกเกิลนี้สามารถนาไปใช้ในแหล่งชุมชนหรือพื้นที่ๆมีความเสี่ยงได้อย่างสะดวกรวดเร็ว ราคาถูก และ
ตรวจวัดได้ง่าย
บทที่ 1 บท
นา
รูปที่ 7 กำรใช้งำนเครื่องมือตรวจวัดปริมำณนิกเกิล
อ้ำงอิง http://www.researchgate.com

15. บทที่ 2
เอกสำรและงำนวิจัย
ที่เกี่ยวข้อง

16. นิกเกิล
Nickel
-ข้อมูลทั่วไป
-กำรใช้ประโยชน์
-กำรปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อม
-ควำมเป็นพิษ
รูปที่ 8 นิกเกิล
อ้ำงอิง www.thoughtco.com
บทที่ 2 เอกสารและงานวิจัยที่
เกี่ยวข้อง

17. Multilayer Paper-Based
Device for Colorimetric
and Electrochemical
Quantification of Metals
รูปที่ 9 คุณลักษณะและกำรใช้งำนเครื่องมือตรวจวัดปริมำณนิกเกิล
อ้ำงอิง www.dx.doi.org/10.1021/ac5000224
Silver Metal Award 2014 Taipei International Show and Technomart
บทที่ 2 เอกสารและงานวิจัยที่
เกี่ยวข้อง

18. DESIGN AND FABRICATION OF PAD
WAX PRINTING -กระบวนกำรเคลือบกระดำษไม่ให้
สำรระเหย
CorelDRAW software -โปรแกรมกำรออกแบบตัว
กระดำษ
Whatman grade 1 filter paper -กระดำษกรอง
รูปที่ 10 แสดงโปรแกรม CorelDraw
อ้ำงอิง : https://www.amazon.in/CorelDRAW-Graphic
s-Suite-Old-Version/dp/B007IWCQ8W
บทที่ 2 เอกสารและงานวิจัยที่
เกี่ยวข้อง

19. ตัวกระดาษที่ได้มาจาก Wax Printingf
ตัวเชื่อมแน่นระหว่างตัวกระดาษ
กับขั้วไฟฟ้าทั้ง 2 ด้าน
ขั้วไฟฟ้าแบบบาง,
PAD (paper-based analytical devices)D
บทที่ 2 เอกสารและงานวิจัยที่
เกี่ยวข้อง
รูปที่ 12 (ซ้ำย) แสดงบริเวณที่ตรวจวัดโลหะหนักต่ำงๆ
(ขวำ) แสดงส่วนประกอบของเครื่องมือตรวจวัดปริมำรนิกเกิล
อ้ำงอิง www.dx.doi.org/10.1021/ac5000224

20. นากระดาษกรองเข้ากระบวนการ Ac
id digestion
นาสารตัวอย่างไปทดสอบใน PAD
หยดสารละลายที่จะทดสอบ
ตะกั่วและแคดเมียมต้องผ่าน el
ectrochemical detection
สารที่ละลายที่ไม่ผ่าน electrochemical detection (Fe Ni
Cr Cu) จะผ่าน Colorimetric detection
ตรวจวัดความเข้มข้นของโลหะหนักในสารละลาย
บทที่ 2 เอกสารและงานวิจัยที่
เกี่ยวข้อง
รูปที่ 13 แสดงขันตอนกำรตรวจวัดโลหะหนัก และสีของกำรวัดผลโลหะหนักต่ำงๆ
อ้ำงอิง www.dx.doi.org/10.1021/ac5000224

21. บทที่ 2 เอกสารและงานวิจัยที่
เกี่ยวข้อง
Dimethylglyoxime (CH3C(NOH)C(NOH)CH3)
มีคุณสมบัติในการตรวจจับและวัดปริมาณของนิกเกิลโดยจะเข้าไปจับกับนิกเกิลในรูป
Nickel bis(dimethylglyoximate) หรือ Ni(dmgH)2 วิธีการนี้ถูกคิดค้นโดย L. A.
Chugaev นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย
รูปที่ 14 แสดงกำรเปลี่ยนสีของกำรเกิดปฏิกิริยำระหว่ำง Dimet
hylglyoxime และ นิกเกิล อ้ำงอิงจำก https://en.wikipedia.
org/wiki/Dimethylglyoxime

22. บทที่ 3
วิธีกำรดำเนินงำน

23. วัสดุอุปกรณ์และสำรเคมีที่ใช้ในกำรเตรียมสำรละลำยนิกเกิล
Nickelsulphate Hexahydr
ate
รูปที่ 16 แสดง Nickelsulphate Hexahydrate
บทที่ 3 วิธีการ
ดาเนินงาน
รูปที่ 15 แสดงน้ำกลั่น
น้ำกลั่น
100 ลูกบำศก์เซนติเมตร
ขวดบรรจุสำรละลำยนิกเกิล
7 ขวด
หลอดหยด 1 อัน
รูปที่ 18 แสดงหลอดหยด
รูปที่ 17 แสดงขวดบรรจุสำรละลำยนิกเกิล

24. รูปที่ 19 แสดงไมโครปิเปต
บทที่ 3
บทที่ 3 วิธีการ
ดาเนินงาน
ไมโครปิ เปต ขนำด 1mL พร้อมทิป
1 อัน
วัสดุอุปกรณ์และสำรเคมีที่ใช้ในกำรเตรียมสำรละลำยนิกเกิล
เครื่องชั่งดิจิตอล
1 เครื่อง
รูปที่ 20 แสดงเครื่องชั่งดิจิตอล
กระบอกตวง 8 อัน
รูปที่ 21 แสดงกระบอกตวง

25. Acetic acid
500 กรัม
Sodium Fluoride
500 กรัม
รูปที่ 18 แสดง sodium fluoride รูปที่ 19 แสดง acetic acid
บทที่ 3
บทที่ 3 วิธีการ
ดาเนินงาน
Methanol
500 ลูกบำศก์
เซนติเมตร
รูปที่ 17 แสดง methanol
Ammonium hydroxide
500 ลูกบำศก์
เซนติเมตร
รูปที่ 20 แสดง Ammonium hydroxide
วัสดุอุปกรณ์และสำรเคมีที่ใช้ในกำรเตรียมสำรละลำยนิกเกิล

26. เครื่องบันทึกค่ำปริมำณนิกเกิล
1 เครื่อง
Dimethylglyoxime
10 กรัม
บีกเกอร์ 100 ลูกบำศก์เซนติเมตร
5 ใบ
รูปที่ 23 แสดงบีกเกอร์ 100 cc
บทที่ 3
บทที่ 3 วิธีการ
ดาเนินงาน
รูปที่ 21 แสดงเครื่องบันทึกค่ำปริมำณนิกเกิล
รูปที่ 22 แสดงสำร Dimethylglyoxime
วัสดุอุปกรณ์และสำรเคมีที่ใช้ในกำรทำตัวกระดำษตรวจจับนิกเกิลและ
ทดสอบ
รูปที่ 24 แสดงเครื่องชั่งดิจิตอล
เครื่องชั่งดิจิตอล
1 เครื่อง

27. รูปที่ 25 แสดงทิปของไมโครปิเปต
บทที่ 3บทที่ 3 วิธีการดาเนินงาน
ไมโครปิ เปต ขนำด 1mL พร้อมทิป
1 อัน
สำรละลำยนิกเกิลที่ได้จำกกำรเตรียม
รูปที่ 26 แสดงสำรละลำยนิกเกิลที่ได้จำกกำรเตรียม
วัสดุอุปกรณ์และสำรเคมีที่ใช้ในกำรทำตัวกระดำษตรวจจับนิกเกิลและ
ทดสอบ
กระดำษกรอง WHATMANGRADE 1
เส้นผ่ำนศูนย์กลำง 1.1 เซนติเมตร
กระดำษลิตมัส
รูปที่ 25 แสดงกระดำษกรอง WHATMANGRADE 1
รูปที่ 26 แสดงกระดำษลิตมัส

28. ศึกษาหาข้อมูลเกี่ยวกับตัว กระดาษตรวจวัด
โลหะหนักทั่วไปที่ถูกคิดค้นขึ้นมาโดย ศ.ดร.
อรวรรณ ชัยลภากุล อาจารย์ภาควิชาเคมี
คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
ออกแบบเครื่องมือ
ตรวจวัดปริมาณนิกเกิลใน
แหล่งน้าแบบกระดาษโดย
วิธีการ Colorimetric
Detection
ประดิษฐ์เครื่องมือ
ตรวจวัดปริมาณนิกเกิลใน
แหล่งน้าแบบกระดาษโดย
วิธีการ Colorimetric
Detection
ขั้นตอนการจัดทาโครงงาน
ตอนที่ 1 การออกแบบและประดิษฐ์เครื่องมือตรวจวัดปริมาณนิกเกิลในแหล่งน้าแบบกระดาษโดยวิธีการ Colorimetric detection
บทที่ 3
บทที่ 3 วิธีการ
ดาเนินงาน

29. องค์ประกอบเครื่องมือตรวจวัดปริมำณนิกเกิลในแหล่งน้ำแบบกระดำษ
โดยวิธีกำร Colorimetric Detection
บทที่ 3 วิธีการดาเนินงาน
Whatman grade 1
filter paper
Detection zone
Pretreatment zone
- สำรละลำย DMG ใน เมทำนอล 5 ส่วน
- สำรละลำย Ammonium hydroxide 0.3 มิลลิโมลำร์ 2 ส่วน
- สำรละลำย NaF ในน้ำกลั่น 0.5 โมลำร์ 2 ส่วน
- สำรละลำย Acetic acid 6.3 โมลำร์ 1 ส่วน

30. การเตรียมสารละลาย NaF ความเข้มข้น 0.5 โมลาร์
เตรียมจากสารละลาย NaF เข้มข้น 40g/L ปริมาตร 13.13 mL
ละลายในน้าให้ได้สารละลายปริมาตร 25 mL
การเตรียมสารละลาย Acetic acid ความเข้มข้น 6.3 โมลาร์
เตรียมจากสารละลาย Acetic 17.5 โมลาร์ ปริมาตร 9 mL
ละลายในน้าให้ได้สารละลายปริมาตร 25 mL
บทที่ 3 วิธีการ
ดาเนินงาน
รูปที่ 26 แสดงกำรเตรียมสำรละลำย NaF
รูปที่ 27 แสดงกำรเตรียมสำรละลำย Acetic acid
รูปที่ 28 แสดงสำรที่ใช้ส้ำหรับเตรียมสำรละลำย

31. การเตรียมสารละลาย Ammonium hydroxide
0.3 มิลลิโมลาร์ เตรียมจากสารละลาย Ammonium hydroxide 7.372
โมลาร์ ปริมาตร 1 ไมโครลิตร ละลายในน้าให้ได้สารละลายปริมาตร 25 mL
การเตรียม สารละลาย DMG ใน เมทานอล
เตรียมจากการละลายDMG 1 กรัม ในเมทานอล 5 mL
บทที่ 3 วิธีการดาเนินงาน
รูปที่ 29 แสดงกำรเตรียมสำรละลำย Ammonium hydroxide
รูปที่ 30 แสดงกำรเตรียมสำรละลำย DMGรูปที่ 31 แสดงสำรละลำยที่ใช้ส้ำหรับหยดลงบนกระดำษตรวจจับนิกเกิล

32. ตอนที่ 2 การเปรียบเทียบความสอดคล้องทางด้านประสิทธิภาพระหว่าง เครื่องบันทึกค่าปริมาณนิกเกิล
กับ เครื่องมือตรวจวัดปริมาณนิกเกิลในแหล่งน้าแบบกระดาษโดยวิธีการ Colorimetric detection
บทที่ 3
บทที่ 3 วิธีการ
ดาเนินงาน
เครื่องบันทึกค่าปริมาณนิกเกิล
เครื่องมือตรวจวัดปริมาณนิกเกิลใน
แหล่งน้าแบบกระดาษโดยวิธีการ
Colorimetric detection
สำรละลำยนิกเกิล 16 ไมโครกรัม ปริมำตร 1 ลูกบำศก์เซนติเมตร
สำรละลำยนิกเกิล 8 ไมโครกรัม ปริมำตร 1 ลูกบำศก์เซนติเมตร
สำรละลำยนิกเกิล 4 ไมโครกรัม ปริมำตร 1 ลูกบำศก์เซนติเมตร
สำรละลำยนิกเกิล 2 ไมโครกรัม ปริมำตร 1 ลูกบำศก์เซนติเมตร
สำรละลำยนิกเกิล 1 ไมโครกรัม ปริมำตร 1 ลูกบำศก์เซนติเมตร
สำรละลำยนิกเกิล 0.50 ไมโครกรัม ปริมำตร 1 ลูกบำศก์เซนติเมตร
สำรละลำยนิกเกิล 0.25 ไมโครกรัม ปริมำตร 1 ลูกบำศก์เซนติเมตร
น้้ำกลั่น 1 ลูกบำศก์เซนติเมตร
สำรละลำยนิกเกิลที่เตรียมจำก Nickel(II) sulfate hexahydrate ละลำยในน้้ำกลั่น

33. ชั่ง Nickel(II) sulfate hexahydrate มา 0.0795 กรัม
แล้วนาไปละลายในน้ากลั่นเพื่อทา standard stock solution
เตรียมอุปกรณ์สาหรับ dilute สารละลายลงเพื่อหาค่า
ปริมาณนิกเกิลในสารละลายที่น้อยที่สุดที่กระดาษ
ตรวจจับนิกเกิลที่ประดิษฐ์ขึ้นตรวจจับได้
บทที่ 3 วิธีการ
ดาเนินงาน
รูปที่ 32 แสดงกำรชั่งนิกเกิล

34. รูปที่ 33 แสดงกำร dilute สำรละลำยนิกเกิล
160 mg/l
16 mg/l
8 mg/l
4 mg/l
2 mg/l 0.5 mg/l
1 mg/l 0.5 mg/l
น้ำมำ 10 ml
น้ำมำ 5 ml
น้ำมำ 2.5 ml
น้ำมำ 1.25 ml
น้ำมำ 25 ml
น้ำมำ 25 ml
น้ำมำ 25 ml
บทที่ 3 วิธีการ
ดาเนินงาน

35. บทที่ 3
บทที่ 3 วิธีการ
ดาเนินงาน
สรุปผลความสอดคล้องของสีจากการตรวจวัดโดยใช้
เครื่องมือตรวจวัดปริมาณนิกเกิลในแหล่งน้าแบบกระดาษ
โดยวิธีการ Colorimetric Detection ที่ประดิษฐ์ขึ้น กับ
ปริมาณนิกเกิลที่วัดได้จากเครื่องบันทึกค่าปริมาณนิกเกิล

36. ตอนที่ 3 การเปรียบเทียบการเกิดสีของกระดาษตรวจจับเมื่อหยดสารละลายนิกเกิลในค่า pH ต่างๆ
บทที่ 3
บทที่ 3 วิธีการ
ดาเนินงาน
สำรละลำยนิกเกิล 16 ไมโครกรัม ปริมำตร 1 ลูกบำศก์เซนติเมตร
สำรละลำยนิกเกิล 8 ไมโครกรัม ปริมำตร 1 ลูกบำศก์เซนติเมตร
สำรละลำยนิกเกิล 4 ไมโครกรัม ปริมำตร 1 ลูกบำศก์เซนติเมตร
สำรละลำยนิกเกิล 2 ไมโครกรัม ปริมำตร 1 ลูกบำศก์เซนติเมตร
สำรละลำยนิกเกิล 1 ไมโครกรัม ปริมำตร 1 ลูกบำศก์เซนติเมตร
สำรละลำยนิกเกิล 0.50 ไมโครกรัม ปริมำตร 1 ลูกบำศก์เซนติเมตร
สำรละลำยนิกเกิล 0.25 ไมโครกรัม ปริมำตร 1 ลูกบำศก์เซนติเมตร
น้้ำกลั่น 1 ลูกบำศก์เซนติเมตร
เครื่องมือตรวจวัดปริมาณนิกเกิลในแหล่ง
น้าแบบกระดาษโดยวิธีการ
Colorimetric detection
สารละลายนิกเกิลที่เตรียมจาก Nickel(II) sulfate hexahydrate ละลายในน้ากลั่น
ปรับค่า pH โดยการเติมสารละลาย โซเดียมไฮดรอกไซด์ให้ pH เพิ่มขึ้น

37. นาสารละลายที่ได้มาทดสอบกับตัวกระดาษตรวจจับนิกเกิล วัดค่า pH ของสารละลาย และบันทึกผล
รูปที่ 34 แสดงกำรหยดสำรละลำยนิกเกิลลงบนกระดำษ รูปที่ 35 แสดงสำรละลำยนิกเกิลที่เตรียมได้
บทที่ 3 วิธีการ
ดาเนินงาน

38. บทที่ 4
ผลกำรดำเนินงำน

39. ปริมำณนิกเกิลในสำรละลำย 1 ลูกบำศก์เซนติเมตร
สีที่ปรำกฏบนเครื่องมือตรวจวัดปริมำณนิกเกิลในแหล่งน้้ำแบบ
กระดำษโดยวิธีกำร Colorimetric Detection
16.00 ไมโครกรัม 208 106 147
8.00 ไมโครกรัม
238 170 202
4.00 ไมโครกรัม
221 205 216
2.00 ไมโครกรัม
228 214 223
1.00 ไมโครกรัม
232 228 231
0.50 ไมโครกรัม
238 235 236
0.25 ไมโครกรัม
221 225 231
ตารางบันทึกค่าของสีในแต่ละความเข้มข้นของสารละลายนิกเกิลที่วัดโดยเครื่องมือตรวจวัดปริมาณนิกเกิลในแหล่งน้าแบบกระดาษโดยวิธีการ Colorimetric detection
บทที่ 4บทที่ 4 ผลการดาเนินงาน
ค่าRGBของสีที่วัดได้
R BG
หมายเหตุ : ค่า RGB เป็นค่าที่วัดได้จากโปรแกรม photoshop

40. บทที่ 4 ผลการดาเนินงาน
รูปที่ 36 แสดงผลกำรทดลองเมื่อหยดสำรละลำยนิกเกิลควำมเข้มข้นต่ำงกันลงบนตัวกระดำษ
16 mg/l 8 mg/l 4 mg/l 2 mg/l 1 mg/l 0.5 mg/l 0.25 mg/l
กระดาษลิตมัสที่ใช้วัดค่า
pH ของสารละลาย

41. ตารางบันทึกการเกิดสีของกระดาษตรวจจับเมื่อหยดสารละลายนิกเกิลในค่า pH ต่างๆ
บทที่ 4 ผลการดาเนินงาน
ค่า pH ของสารละลายนิกเกิล ลักษณะของสารละลายนิกเกิล การเกิดสีบนกระดาษตรวจจับ
5.0 สารละลายใส สีออกเขียว ติดสีชัดเจน
9.0 เกิดตะกอนสีฟ้าอ่อนขึ้น ไม่ติดสี
หมายเหตุ : ค่า pH ปกติที่ปรับน้าตัวอย่างเพื่อใช้ในการทดสอบคือ 7.0

42. บทที่ 5
สรุปผล อภิปรำยผล
และ ข้อเสนอแนะ

43. สรุปผลกำรดำเนินงำน
- เรำสำมำรถประดิษฐ์เครื่องมือตรวจวัดปริมำณนิกเกิลในแหล่งน้ำแบบกระดำษโดยวิธีกำร Colorimetric Detection ที่
ง่ำยต่อกำรพกพำ ถูก และไม่จ้ำเป็นต้องผ่ำนกระบวรกำร acid digestion ได้
- เครื่องมือตรวจวัดปริมำณนิกเกิลในแหล่งน้ำแบบกระดำษโดยวิธีกำร Colorimetric Detection สำมำรถใช้กำรได้จริง
เพรำะสีที่เปลี่ยนแปลงไปของเครื่องมือมีควำมสอดคล้องกับควำมเข้มข้นของสำรละลำยนิกเกิลที่เตรียมไว้ โดยถ้ำควำม
เข้มข้นของสำรละลำยนิกเกิลมีค่ำมำก สีของเครื่องมือจะมีสีชมพูชัดเจน
- เครื่องมือสำมำรถตรวจวัดสำรละลำยนิกเกิลที่ควำมเข้มข้น 1มิลลิกรัมต่อลิตร ซึ่งเป็นควำมเข้มข้นมำตรฐำนในแหล่งน้ำ
ได้
บทที่ 5 สรุปผล อภิปรายผล และ
ข้อเสนอแนะ

44. บทที่ 5 สรุปผล อภิปรายผล และ
ข้อเสนอแนะ
อภิปรำยผลกำรดำเนินงำน
- เครื่องมือตรวจวัดปริมำณนิกเกิลในแหล่งน้ำแบบกระดำษโดยวิธีกำร Colorimetric Detection ซึ่งมีส่วนประกอบของ DMG จะท้ำปฏิกิริยำกับนิกเกิล
เปลี่ยนเป็นสำรประกอบเชิงซ้อนทีมีสีชมพู โดยควำมเข้มของสีที่ปรำกฏจะแปรผันตรงกับควำมเข้มข้นของสำรละลำยนิกเกิล สอดคล้องกับงำนวิจัยของศ.
ดร.อรวรรณ ชัยลภำกุล โดยเครื่องมือตรวจวัดมีควำมสำมำรถในกำรตรวจจับมำกที่สุดถึงสำรละลำยนิกเกิล 1มิลลิกรัมต่อลิตร ซึ่งเป็นควำมเข้มข้น
มำตรฐำนตำมที่กรมควบคุมมลพิษก้ำหนด แต่สีที่ปรำกฏยังมีควำมชัดเจนค่อนข้ำงน้อย ซึ่งอำจเป็นผลมำจำกควำมเป็นกรดของสำรละลำยนิกเกิลที่ยับยัง
กำรท้ำปฏิกิริยำของ DMG

45. ข้อเสนอแนะ
- เพิ่มประสิทธิภำพในกำรตรวจวัดของเครื่องมือ โดยท้ำกำรปรับค่ำpHให้เหมำะสมกับกำรเกิดปฏิกิริยำของ DMG
- ควรเคลือบเครื่องมือตรวจวัดด้วยพอลิเมอร์ เพื่อป้องกันกำรระเหยของสำรละลำยนิกเกิล
- ท้ำกำรทดลองเปรียบเทียบประสิทธิภำพของเครื่องมือตรวจวัดเมื่อท้ำงำนในสภำพpHที่แตกต่ำงกัน
- ควรประดิษฐ์เครื่องมือตรวจวัดที่สำมำรถใช้งำนได้ในสภำพแวดล้อมจริงเพื่อเกิดประโยชน์แก่ชุมชนและสิ่งแวดล้อม
บทที่ 5 สรุปผล อภิปรายผล และ
ข้อเสนอแนะ

46. เอกสารอ้างอิง
Multilayer Paper-Based Device for Colorimetric and Electrochemical Quantification of Metals. 2557.
สืบค้นเมื่อวันที่ 27 เมษำยน 2561, จำก www.dx.doi.org/10.1021/ac5000224
ภูมิรัตน์ รัตนรัตน์ และคณะ. Multilayer Paper-Based Device for Colorimetric and Electrochemical
Quantification of Metals. Analytical Chemistry. 2014(86) : 3555-3562
นิกเกิล. 2560. สืบค้นเมื่อวันที่ 20 เมษำยน 2561, จำก www.thoughtco.com
Nickel(II) sulfate hexahydrate. 2560. สืบค้นเมื่อวันที่ 26 เมษำยน 2561, จำก www.indianmart.com
Sodium fluoride. 2560. สืบค้นเมื่อวันที่ 26 เมษำยน 2561, จำก www.indianmart.com
Acetic acid. 2560. สืบค้นเมื่อวันที่ 26 เมษำยน 2561, จำก www.indianmart.com
อุปกรณ์กำรทดลอง. 2560.สืบค้นเมื่อวันที่ 26 เมษำยน 2561, จำก www.indianmart.com

47. Thank you