แผ่นกรองต้านแบคทีเรียจากผืนเส้นใยนาโนผสมระหว่างพอลิไวนิลลิดีนฟลูออไรด์กับพอลิไวนิลแอลกอฮอล์

Main Article Content

Chonlada Suwanboon
Noppavan Chanunpanich
Kanokwan Kittiniyom

บทคัดย่อ

ผืนเส้นใยนาโนพอลิไวนิลลิดีนฟลูออไรด์ (PVDF) ผสมสารต้านแบคทีเรียสามารถนำไปผลิตแผ่นกรองที่มีคุณสมบัติกรองและยับยั้งการเจริญของแบคทีเรียในน้ำได้ แต่ประสิทธิภาพยังไม่เป็นที่น่าพอใจ เนื่องจาก PVDF มีคุณสมบัติดูดซึมน้ำต่ำจึงมีข้อจำกัดให้สารต้านแบคทีเรียแพร่ออกมา ในงานวิจัยนี้จึงเพิ่มคุณสมบัติการเปียกน้ำโดยผลิตแผ่นกรองที่มีการผสมผสานระหว่างเส้นใยนาโน PVDF กับเส้นใยนาโนพอลิไวนิลแอลกอฮอล์ (PVA) ได้แผ่นกรอง FA ซึ่งมุมสัมผัสของน้ำบนแผ่นกรองลดลงจาก 126 องศา (แผ่นกรอง PVDF) เป็น 78 องศา และใช้เวลาในการซึมน้ำเพียง 1 นาที 20 วินาที แผ่นกรองต้านแบคทีเรีย FA-8M มีความหนา 60±3 ไมโครเมตร รูพรุน 0.40 ไมโครเมตร และความพรุน 70±3% เมื่อนำไปกรองเชื้อแบคทีเรียเปรียบเทียบกับแผ่นกรองเชิงพาณิชย์ (Nitrocellulose Membrane) ที่มีรูพรุนขนาด 0.45 ไมโครเมตร และความหนาเท่ากับ 125 ไมโครเมตร พบว่า แผ่นกรองต้านแบคทีเรีย FA-8M มีประสิทธิภาพในการแยกเชื้อแบคทีเรียออกจากน้ำได้เช่นเดียวกัน และยังพบว่าแผ่นกรองต้านแบคทีเรีย FA-8M ยังสามารถยับยั้งการเจริญของเชื้อแบคทีเรียได้ ถึงแม้จะเติมสารต้านแบคทีเรีย AgNO3 และเบนซาลโคเนียมคลอไรด์ (BKC) เพียง 0.1% ของน้ำหนักพอลิเมอร์

Article Details

บท
บทความวิจัย ด้านวิทยาศาสตร์ประยุกต์

References

[1] R. Gopal, S. Kaur, Z. Maa, C. Chanc, S. Ramakrishna, and T. Matsuura, “Electrospun nanofibrous filtration membrane,” Journal of Membrane Science, vol. 281, pp. 581–586, 2006.

[2] R. S. Barhatea and S. Ramakrishna, “Nanofibrous filtering media: Filtration problems and solutions from tiny materials,” Journal of Membrane Science, vol. 296, pp. 1–8, 2007.

[3] R. S. Barhate, C. K. Loong, and S. Ramakrishna, “Preparation and characterization of nanofibrous filtering media,” Journal of Membrane Science, vol. 283, pp. 209–218, 2006.

[4] G. Ward, “Nanofibres: Media at the nanoscale,” Filtration and Separation, vol. 42, pp. 22–24, 2005.

[5] C. Feng, K. C. Khulbe, T. Matsuura, S. Tabe, and A. F. Ismail, “Preparation and characterization of electrospun nanofiber membranes and their possible applications in water treatment,” Separation and Purification Technology, vol. 102, pp. 118–135, 2013.

[6] G. M. Kim, G. H. Michler, and P. Potschke, “Deformation processes of ultrahigh porous multiwalled carbon nanotubes/polycarbonate composite fiber prepared by electrospinning,” Polymer, vol.46, pp. 7346–735, 2005.

[7] D. Aussawasathien, C. Teerawattananon, and A. Vongachariya, “Separation of micron to sub-micron particles from water: Electrospun nylon-6 nanofibrous membranes as pre-filters,” Journal of Membrane Science, vol. 315, pp. 11–19, 2008.

[8] Y. Sueyoshi, C. Fukushima, and M. Yoshikava, “Molecularly imprinted nanofiber membranes from cellulose acetate aimed for chiral separation,” Journal of Membrane Science, vol. 357, pp. 90–97, 2010.

[9] Y. Tian, M. Wu, R. Liu, Y. Li, D. Wang, J. Tan, R. Wu, and Y. Huang, “Electrospun membrane of cellulose acetate for heavy metal ion adsorption in water treatment,” Carbohydrate Polymers, vol. 83, pp. 743–748, 2011.

[10] F. Liu, N. A. Hashim, Y. Liu, M. R. Mogahareh Abed, and K. Li, “Progress in the production and modification of PVDF membranes,” Journal of Membrane Science, vol. 375, pp. 1–27, 2011.

[11] L. Yuan, W. Rong, T. Miao, Q. Changquan, and G. F. Anthony, “Fabrication of polyvinylidene fluoride (PVDF) nanofiber membranes by electrospinning for direct contact membrane distillation,” Journal of Membrane Science, vol. 425–426, pp. 30–39, 2013.

[12] G. D. Kang and Y. M. Cao, “Application and modification of poly(vinylidene fluoride) (PVDF) membranes-A review,” Journal of Membrane Science, vol. 463, pp. 145–165, 2014.

[13] A. M. Hamza, E. D. Alhtheal, and A. K. Shakir, “Enhancement the efficiency of ZnO nanofiber mats aantibacterial using Novel PVA/Ag nanoparticles,” Energy Procedia, vol. 119, pp. 615–621, 2017.

[14] S.-S. Choi, Y. S. Lee, C. W. Joo, S. G. Lee, Jong K. Park, and K.-S. Han, “Electrospun PVDF nanofiber web as polymer electrolyte or separator,” Electrochimica Acta, vol. 50, pp. 339–343, 2004.

[15] J. A. Prince, D. Rana, G. Singh, T. Matsuura, T. J. Kai, and T. S. Shanmugasundaram, “Effect of hydrophobic surface modifying macromolecules on differently produced PVDF membranes for direct contact membrane distillation,” Chemical Engineering Journal, vol. 242, pp. 387–396, 2014.

[16] S. Y. Lee, D. H. Jang, Y. O. Kang, O. B. Kim, L. Jeong, H. K. Kang, S. J. Lee, C. H. Lee, W. H. Park, and B. M. Min, “Cellular response to poly (vinyl alcohol) nanofibers coated with biocompatible proteins and polysaccharides,” Applied Surface Science, vol. 258, pp. 6914–6922, 2012.

[17] C. Chen, G. W. Nace, and P. L. Irwin, “A 6×6 drop plate method for simultaneous colony counting and MPN enumeration of Campylobacter jejuni, listeria monocytogenes, and escherichia coli,” Journal of Microbiological Methods, vol. 55, pp. 475–479, 2003.

[18] F. E. Ahmed, B. S. Lalia, and R. Hashaikeh, “A review on electrospinning for membrane fabrication: Challenges and applications,” Desalination, vol. 356, pp. 15–30, 2015.

[19] Z. Zhu, W. Cui, X. Li, and Y. Jin, “Electrospun fibrous mats with high porosity as potential scaffolds for skin tissue engineering,” Biomacromolecules. pp. 1795–1801, 2008.

[20] J. M. C. Puguan, H. S. Kim, K. J. Lee, and H. Kim, “Low internal concentration polarization in forward osmosis membranes with hydrophilic crosslinked PVA nanofibers as porous support layer,” Desalination, vol. 336, pp. 24–31, 2014.

[21] Y. Zhao, Y. Zhou, X. Wu, L. Wang, L. Xu, and S. Wei, “A facile method for electrospinning of Ag nanoparticles/poly (vinyl alcohol)/carboxymethyl-chitosan nanofibers,” Applied Surface Science, vol. 258, pp. 8867–8873, 2012.

[22] J. A. Park, and S. B. Kim, “Antimicrobial filtration with electrospun poly(vinyl alcohol) nanofibers containing benzyl triethylammonium chloride: immersion, leaching, toxicity, and filtration tests,” Chemosphere, vol. 167, pp. 469–477, 2017.

[23] L. Zhang, J. Luo, T. J. Menkhaus, H. Varadaraju, Y. Sun, and H. Fong, “Antimicrobial nano-fibrous membranes developed from electrospun polyacrylonitrite nanofibers,” Journal of Membrane Science, vol. 369, pp. 499–505, 2011.

[24] G. Donelli and I. Francolini, “Efficacy of antiadhesive, antibiotic and antiseptic coatings in preventing catheter-related infections: Review,” Journal of Chemotherapy, vol. 13, no. 6, pp. 595–606, 2001.

[25] V. Arumugam, S. K. Vasaviah, and R. Krishna, “The MIC and MBC of silver nanoparticles against enterococcus faecalis- A facultative anaerobe,” Journal of Nanomedicine and Nanotechnology,” vol. 6, no. 3, pp. 1–4, 2015.

[26] H. Bao, X. Yu, C. Xu, X. Li, Z. Li, D. Wei, and Y. Lui. (2015, March). New toxicity mechanism of silver nanoparticles: promoting appoptosis and inhibiting proliferation. PLOS ONE [Online]. 10 (3). Available: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4378976

[27] R. B. Wakshlak, R. Pedahzur, and D. Avnir, “Antibacterial activity of silver-killed bacteria: The “Zombies” effect,” Science Reports, vol. 5, no. 9555, April 2015.

[28] Y. H. Hsueh, K. S. Lin, W. J. Ke, C. T. Hsieh, C. L. Chiang, D. Y. Tzou, and S. T. Lui. (2015, December). The antimicrobial properties of silver nanoparticles in Bacillus subtilis are mediated by released Ag+ ions. PLOS ONE. [Online]. 10 (12). Available: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4682921