vol20 no2 29 44 .pdf



Nom original: vol20_no2_29-44.pdf
Titre: <4D6963726F736F667420576F7264202D20E0A4C1D5C7D4E0A4C3D2D0CBECCAD5E0A2D5C2C72E646F63>
Auteur: Administrator

Ce document au format PDF 1.4 a été généré par PScript5.dll Version 5.2 / Acrobat Distiller 7.0 (Windows), et a été envoyé sur fichier-pdf.fr le 25/11/2012 à 17:27, depuis l'adresse IP 171.6.x.x. La présente page de téléchargement du fichier a été vue 1375 fois.
Taille du document: 255 Ko (16 pages).
Confidentialité: fichier public


Aperçu du document


วารสารวิทยาศาสตรลาดกระบัง ปที่ 20 ฉบับที่ 2 เดือนกรกฎาคม-ธันวาคม 2554

เคมีวิเคราะหสีเขียว
Green Analytical Chemistry
วิบูลย ประดิษฐเวียงคํา
Wiboon Praditweangkum
สาขาวิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกลาเจาคุณทหารลาดกระบัง กรุงเทพมหานคร

บทคัดยอ
ในบทความนี้รวบรวมและนําเสนอเกี่ยวกับแนวคิดของเคมีสีเขียวและแนวทางปฏิบัติของเคมี
วิเคราะหสีเขียว แนวคิดของเคมีสีเขียวประกอบไปดวยหลักการพื้นฐาน 12 ขอ ซึ่งเปนแนวทางสําหรับ
การคิดวางแผนออกแบบ การพัฒนา และการนําไปปฏิบัติ เพื่อทําใหกระบวนการผลิตทางเคมีลดหรือเลิก
การใชและการผลิตสารที่เปนอันตรายตอสุขภาพของมนุษยและสิ่งแวดลอม สวนแนวทางปฏิบัติของเคมี
วิเคราะหสีเขียวนั้นมีความสอดคลองกับแนวคิดของเคมีสีเขียว โดยสามารถพัฒนาวิธีวิเคราะหในขั้นตอน
การเตรียมตัวอยางและการตรวจวัดใหเปนระบบที่มีขนาดเล็กลง มีการดําเนินงานเปนแบบอัตโนมัติ และ
มีความจําเพาะเจาะจงกับสารที่วิเคราะห ซึ่งชวยลดปริมาณการใชสารตัวอยาง รีเอเจนต และตัวทําละลาย
อีกทั้งยังชวยลดปริมาณของเสียที่เกิดขี้นดวย นอกจากนี้ยังสามารถพัฒนาวิธีวิเคราะหใหมีการลดหรือ
หลีกเลี่ยงรีเอเจนตและตั วทําละลายเปนพิษ เปลี่ ยนไปใชสารที่ไมเปนอันตรายแทน และพัฒนาให มี
ขั้นตอนการกําจัดของเสียที่เกิดขึ้นพรอมไปดวย
คําสําคัญ: เคมีวิเคราะหสีเขียว เคมีสเี ขียว

Abstract
This article presents the concept of green chemistry and the practical practice of green
analytical chemistry. The idea of green chemistry is commonly presented as a set of twelve principles.
Green chemistry is the design, development and implementation of chemical products and processes to
reduce or eliminate the use and generation of substances hazardous to human health and the
environment. The practical practice of green analytical chemistry is directly related to the fundamental

E-mail address: kprwiboo@kmitl.ac.th

วารสารวิทยาศาสตรลาดกระบัง ปที่ 20 ฉบับที่ 2 เดือนกรกฎาคม-ธันวาคม 2554

of green chemistry. The special attention is paid to the strategies and the tools available to make
sample-pretreatment and measurement step greener. The main principles are to miniaturize, to automate
methods and to have the analytical specificity, making it possible to reduce dramatically the amounts of
samples, reagents and solvents consumed and wastes generated. The reduction or replacement of toxic
reagents and solvents is furthermore considered in method development process. The decontamination
or passivation of wastes can be also together intended.
Keywords: Green analytical chemistry, Green chemistry

1. บทนํา
ในยุคปจจุบันที่นักวิทยาศาสตรสามารถพัฒนาวิทยาการและเทคโนโลยีไดอยางรวดเร็ว ทําให
มนุษยมีสิ่งอํานวยความสะดวกในชีวิตประจําวันมากมาย ทามกลางความเจริญเติบโตทางเศรษฐกิจและ
สังคมที่รุดหนาแบบกาวกระโดดนี้ มีกิจกรรมตาง ๆ จํานวนมากที่เกิดขึ้นโดยไมไดคํานึงถึงสิ่งแวดลอม
และสงผลกระทบตอคุณภาพชีวติ ความเปนอยูของมนุษยโดยรวมแลว ในวงการเคมีก็กาํ ลังประสบปญหา
นี้เชนเดียวกัน โดยสวนของเคมีวิเคราะหนั้นมีกระบวนการพัฒนาวิธีวิเคราะหและตรวจสอบความถูกตอง
ของวิธี ซึ่งปกติจะมีการตัดสินใจเลือกใชวิธีวิเคราะหนั้นหรือไม ตองคํานึงถึงปจจัยตาง ๆ ไดแก ความ
ถูกตอง (accuracy) สภาพไว (sensitivity) ความเที่ยง (reproducibility) ความยากงาย (simplicity) คาใชจาย
(cost effectiveness) ความสะดวก (flexibility) และความรวดเร็ว (speed) นอกจากปจจัยที่ตองคํานึงถึง
เหลานี้แลวยังมีปจจัยที่มักจะถูกมองขามและไมไดนํามาใชในการตัดสินใจเลือกวิธีวิเคราะหอีก คือ ความ
ปลอดภัยของผูทดลอง (operator safety) และผลกระทบตอสิ่งแวดลอม (environmental impact) ซึ่งเมื่อนํา
วิธีวิเคราะหที่ไดพัฒนาขึ้นโดยไมไดคํานึงถึงปจจัยดานความปลอดภัยและผลกระทบตอสิ่งแวดลอมไปใช
งานจริง พบวาวิธีวิเคราะหบางวิธีใชสารเคมีที่เปนอันตราย และยังทําใหเกิดของเสียที่มีความเปนพิษ
มากกวาสปชีสทตี่ องการวิเคราะห (analyte) เสียอีก ดังนั้นหองปฏิบัติการเคมีวิเคราะหตาง ๆ ควรมี
มาตรการในการควบคุมกระบวนการวิเคราะห ตั้งแตการพัฒนาวิธีวิเคราะหจนกระทั่งถึงกระบวนการ
จัดการของเสียทีเ่ กิดขึ้น ใหเปนกระบวนการวิเคราะหที่มีความเปนมิตรกับสิ่งแวดลอมและปลอดภัยตอ
ผูปฏิบัติงาน ซึ่งเปนที่มาของคําวา “เคมีวิเคราะหสีเขียว (Green Analytical Chemistry; GAC)” ใน
บทความนี้ไดรวบรวมแนวคิด วิธีการปฏิบัติ และตัวอยางของวิธีการวิเคราะหที่มกี ารพัฒนาไดสอดคลอง
กับวัตถุประสงคของเคมีวิเคราะหสีเขียว

30

วารสารวิทยาศาสตรลาดกระบัง ปที่ 20 ฉบับที่ 2 เดือนกรกฎาคม-ธันวาคม 2554

2. จากจุดเริ่มตนแนวคิดของเคมีสีเขียว [1-4]
เคมีวิเคราะหสีเขียวมีแนวทางปฏิบัติที่พัฒนาขึ้นมาจากรากฐานแนวความคิดของเคมีสีเขียว
(Green Chemistry) โดยในป ค.ศ. 1991 Anastas ไดเสนอการใชคําวา “Green Chemistry” เปนครั้งแรก
ในโครงการพิ เ ศษที่ จั ด ทํ า ขึ้ น โดยหน ว ยงานปกป อ งรั ก ษาสิ่ ง แวดล อ ม ประเทศสหรั ฐ อเมริ ก า (US
Environmental Protection Agency; EPA) เคมีสีเขียวมีจุดประสงคเพื่อการพัฒนากระบวนการและ
เทคโนโลยีทางเคมีใหมีความเปนมิตรกับสิ่งแวดลอมอันเปนแนวทางพัฒนาแบบยั่งยืน
Anastas และ Warner เสนอแนวความคิดของเคมีสีเขียว ประกอบดวยหลักการพื้นฐาน 12 ขอ
(The 12 Principle of Green Chemistry) ซึ่งเปนแนวคิดแบบครบวงจร เริ่มตั้งแตการคิดออกแบบวางแผน
การพัฒนาในขั้นตอนตาง ๆ และการจัดการกระบวนการเคมีทั้งระบบ มีการพิจารณาถึงผลิตภัณฑและ
ผลผลิตขางเคียงที่จะเกิดขึ้นดวย เพื่อใหมีการใชสารเคมีลดลงและพยายามหลีกเลี่ยงไมใชสารเคมีที่เปน
พิษหรืออันตรายตอสุขภาพของมนุษยและสิ่งแวดลอม ทําใหกระบวนการผลิตทางเคมีนั้นมีความเปนมิตร
กับสิ่งแวดลอม มีความประหยัดและเกิดความคุมคามากที่สดุ ถามีการพัฒนากระบวนการผลิตทางเคมี
แบบใหมและสามารถดําเนินการตามหลักการพื้นฐาน 12 ขอนี้ได จะทําใหกระบวนการเคมีที่พัฒนาขึ้น
นั้นเปนเคมีสีเขียวอยางสมบูรณแบบซึ่งเปนวิธีการที่ดีที่สดุ แตโดยสวนใหญแลวในขณะที่กระบวนการ
ผลิตทางเคมีที่ใชอยูในอุตสาหกรรมซึ่งผลิตเพื่อการคานั้นยังตองดําเนินไปอยางตอเนื่อง ก็สามารถที่จะ
เลือกทําการปรับปรุงกระบวนการบางขั้นตอนเพื่อใหเปนเคมีสีเขียวไดกอน โดยควรจะเลือกขั้นตอนที่มี
ผลกระทบตอสิ่งแวดลอมมากทีส่ ดุ มาปรับปรุงกอนซึ่งก็เปนทางเลือกที่ปฏิบัติไดเชนกัน แตก็จะเปนเคมีสี
เขียวในบางขั้นตอนเทานั้น ถาตองการใหเปนเคมีสีเขียวแบบสมบูรณครบวงจรก็ตองพัฒนาขั้นตอนอื่น ๆ
ทั้งหมดดวย
หลักการพื้นฐาน 12 ขอ ของเคมีสีเขียว มีดังนี้
1. ปองกันการเกิดของเสีย (Prevent waste) การปองกันการเกิดของเสียเปนวิธีที่ดีกวาการปลอย
ใหของเสียเกิดขึ้นแลวตองมีการบําบัดและกําจัดของเสียนั้น
การปองกันไวกอนเปนวิธีที่ดีกวาการแกปญหาที่ปลายเหตุ ในการดําเนินกระบวนการตาง ๆ
ทางเคมี ควรตองมีการคํานึงถึงวิธีปองกันการเกิดของเสีย หรือใหเกิดของเสียนอยที่สุด ซึ่งจะดีกวาการ
ปลอยใหเกิดของเสียมากมายแลวก็ตองกําจัดอีกในภายหลัง การปองกันนี้ควรยึดถือตามหลักการ “กันไว
ดีกวาแก แยแลวแกไมทัน”
2. ใชทุกอะตอมอยางคุมคา (Atom Economy) ควรจะออกแบบวิธีการสังเคราะหสารเคมีใหทุก
สารที่ใชในกระบวนการมีสวนรวมมากที่สุดไปสูผลิตภัณฑที่ตองการ

31

วารสารวิทยาศาสตรลาดกระบัง ปที่ 20 ฉบับที่ 2 เดือนกรกฎาคม-ธันวาคม 2554

ในกระบวนการสังเคราะหสารเคมีหรือการเกิดปฏิกิริยาเคมี ควรมีการออกแบบปฏิกิริยาและ
วางแผนให ส ารเคมี ที่ เ กี่ ย วข อ งได มี ส ว นร ว มในการเกิด ปฏิ กิ ริย าให ม ากที่ สุ ด ในทุ ก ขั้ น ตอนของการ
เกิดปฏิกิริยาจนกระทั่งไดผลิตภัณฑที่ตองการ ในหลักการขอนี้ตองการใชทุกอะตอมใหมีสวนรวมมาก
ที่สุดในกระบวนการเกิดปฏิกิริยา ซึ่งสามารถหาประสิทธิภาพการมีสวนรวมของอะตอมไดจากสมการ
คือ
% atom economy =

มวลโมเลกุลของผลิตภัณฑที่ตองการ
× 100
มวลโมเลกุลของสารตั้งตนทั้งหมด

3. กระบวนการสังเคราะหที่อันตรายนอยกวา (Less Hazardous Synthesis) ไมวาจะเปนการ
ปฏิบัติในที่ใดก็ตาม ควรมีการออกแบบวิธีการสังเคราะหใหใชและทําใหเกิดสารที่มีความเปนพิษนอย
หรือไมเปนอันตรายตอสุขภาพของมนุษยและสิ่งแวดลอม
แนวทางปฏิ บั ติ สํ า หรั บ การสั ง เคราะห ส ารเคมี ห รื อ การเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าเคมี ต า ง ๆ ควรมี ก าร
ออกแบบวิ ธีดํ า เนิ น การหรื อ ขั้นตอนของการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าให อยู บ นพื้ นฐานของความปลอดภั ย เสมอ
เลื อกใช ก ระบวนการที่ ไ ม เ กิ ด ปฏิ กิ ริ ยารุ นแรง ไม เ ป นอั น ตรายต อ ผู ป ฏิ บั ติ งาน ไม เ กิ ด ผลกระทบต อ
สิ่งแวดลอม
4. ผลิตภัณฑท่ีปลอดภัยกวา (Safer Chemicals) ควรออกแบบผลิตภัณฑเคมีใหคงไวซึ่ง
สมรรถภาพการทํางานในขณะที่ความเปนพิษลดลง
ควรมีการออกแบบโครงสรางทางเคมีของผลิตภัณฑที่ตองการ เพื่อใหไดผลิตภัณฑที่มีความ
เหมาะสม สามารถใชงานใหเกิดประสิทธิภาพไดสูงสุด และในขณะเดียวกันก็ตองมีความเปนพิษต่ํา
หรือไมเปนอันตรายเลยจะดีที่สุด
5. ตัวทําละลายและสารชวยที่ปลอดภัยกวา (Safer Solvents and Auxiliaries) ในทุกครั้งที่
เปนไปไดควรจะไมจําเปนตองมีการใชสารชวย (เชน ตัวทําละลาย รีเอเจนตชวยในการแยก เปนตน) แต
ถาจําเปนตองใชควรจะเปนสารที่ไมเปนอันตราย
ควรมีการลด ละ เลิกใชตัวทําละลายอินทรียและสารชวยตาง ๆ ที่มีความเปนพิษและอันตราย
หรือ เลื อ กเปลี่ ย นไปใช ตั ว ทํ า ละลายและสารช ว ยที่ มี ค วามเป นมิ ต รกั บ สิ่ งแวดล อ มแทน เช น การใช
ของเหลวไอออนิก (ionic liquid) หรือใชระบบสารละลายน้ําสองวัฏภาค (aqueous two-phase system)
เพื่อสกัดสารที่สนใจ
6. ความมีประสิทธิภาพของพลังงาน (Energy Efficiency) ความตองการใชพลังงานควรจะตอง
ตระหนั ก เกี่ ย วกั บ สิ่ ง แวดล อ มและผลกระทบด า นเศรษฐศาสตร และควรจะลดการใช พ ลั ง งานลง
กระบวนการสังเคราะหสารควรจะจัดการที่สภาวะอุณหภูมิและความดันปกติ

32

วารสารวิทยาศาสตรลาดกระบัง ปที่ 20 ฉบับที่ 2 เดือนกรกฎาคม-ธันวาคม 2554

ในกระบวนการผลิ ต ทางเคมี ส ว นใหญ มี ค วามจํ า เป น ต อ งใช พ ลั ง งานเป น ตั วขั บ เคลื่ อ นให
เกิดปฏิกิริยาเคมี โดยเฉพาะพลังงานความรอนซึ่งไดมาจากการเปลี่ยนรูปจากพลังงานไฟฟา การลดการใช
พลังงานในกระบวนการทางเคมีเปนการชวยใหไมตองสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงสําหรับการผลิตกระแสไฟฟา
ซึ่งเปนผลดีตอสภาพแวดลอม ชวยใหเกิดการประหยัดในแงของเศรษฐศาสตร และเปนการใชพลังงาน
อยางมีประสิทธิภาพดวย ถาเปนไปไดควรออกแบบกระบวนการทางเคมีใหมีการเกิดปฏิกิริยาไดที่สภาวะ
อุณหภูมิหองและใชความดันบรรยากาศปกติ ไมตองใชพลังงานความรอนชวยในการเกิดปฏิกิริยาจะเปน
การชวยประหยัดพลังงานได
7. สารตั้งตนที่เกิดใหมทดแทนไดเร็ว (Renewable Feedstocks) ไมวาจะปฏิบัติในที่ใดก็ตามใน
แงเศรษฐศาสตรและดานเทคนิค วัตถุดิบของสารตั้งตนควรจะเกิดใหมทดแทนไดเร็วดีกวาการใชแลว
หมดไป
วั ต ถุ ดิ บ หรื อ สารตั้ ง ต น ที่ ใ ช ใ นกระบวนการผลิ ต ทางเคมี ค วรพิ จ ารณาเลื อ กใช จ ากแหล ง
ทรัพยากรที่สามารถเกิดใหมทดแทนไดเร็ว เชน วัตถุดิบจากพืชพันธุตามธรรมชาติ จะดีกวาการใชวัตถุดิบ
จากแหลงทรัพยากรที่ใชแลวหมดไปซึ่งตองใชเวลานานมากในการเกิดขึ้นใหมทดแทน ตัวอยางการใช
สารตั้งตนจากแหลงธรรมชาติไดแก การใชเมล็ดปาลมซึ่งเปนพืชที่สามารถใหน้ํามันไดนํามาใชสําหรับ
การผลิตน้ํามันไบโอดีเซล
8. ลดสารอนุพันธ (Reduce Derivatives) เมื่อใดก็ตามที่เปนไปได ควรหลีกเลี่ยงการทําอนุพันธ
ที่ไมจําเปน (กลุมกีดขวาง การปองกัน/การเลิกปองกัน และการดัดแปลงชั่วคราวดวยกระบวนการทางเคมี
หรือฟสิกส)
การเกิดปฏิกิริยาเคมีบางครั้งตองมีกระบวนการทําอนุพันธเพื่อบังคับใหเกิดผลิตภัณฑตามที่
ตอ งการ ตัวอย างการทํ า อนุพั นธไ ด แ ก การใชหมูฟงกชั นเพื่อปอ งกั นหรือบั งคั บ ใหเ กิ ด ปฏิ กิริ ยาตรง
ตําแหนงที่ตองการในโครงสรางของสารเคมี การทําอนุพันธนี้จําเปนตองใชรีเอเจนตซึ่งก็เปนการใช
สารเคมีเพิ่มมากขึ้นในกระบวนการ และทําใหเกิดของเสียที่ไมตองการเพิ่มขึ้นดวย ดังนั้นการออกแบบ
ปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวของควรคํานึงใหมีกระบวนการทําอนุพันธลดลงหรือไมมีการทําอนุพันธเลยจะดีที่สุด
9. การเรงปฏิกิริยา (Catalysis) ตัวเรงปฏิกิริยา (จําเพาะที่สุดเทาที่เปนไปได) เปนสิ่งที่ชวย
ใหผลดีกวาการใชรีเอเจนตตามปริมาณสัมพันธเทานั้น
การใช ตั ว เร ง ปฏิ กิ ริ ย าช ว ยให ป ฏิ กิ ริ ย าเคมี เ กิ ด ได เ ร็ ว ขึ้ น และช ว ยบั ง คั บ ให ไ ด ผ ลิ ต ภั ณ ฑ มี
โครงสรางตามที่ตองการได หลังจากปฏิกิริยาเคมีสิ้นสุดแลวตัวเรงปฏิกิริยาจะกลับคืนสูสภาพเดิมซึ่งเปน
ขอดีของการใชตัวเรงปฏิกิริยา การวางแผนสําหรับการเลือกใชตัวเรงปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพจะชวยให
กระบวนการเคมีตาง ๆ ดําเนินกาวหนาไปได จึงควรพิจารณาการใชตัวเรงปฏิกิริยาใหเหมาะสมดวย

33

วารสารวิทยาศาสตรลาดกระบัง ปที่ 20 ฉบับที่ 2 เดือนกรกฎาคม-ธันวาคม 2554

10. ออกแบบผลิตภัณฑที่ยอยสลายได (Design for Degradation) ควรจะออกแบบผลิตภัณฑเคมี
เพื่อใหไมมีการตกคางในสิ่งแวดลอมเมื่อหมดอายุการใชงานแลว และเสื่อมผุพังเปนผลิตภัณฑที่ยอยสลาย
แลวไมเปนพิษ
หลังจากการใชงานใหเกิดประโยชนเต็มที่แลว ผลิตภั ณฑควรที่จะตองถู กยอยสลายไดเพื่ อ
กลับคืนสูธรรมชาติอยางเปนมิตรและไมเหลือความเปนพิษตกคางอยูใหเปนอันตรายตอสิ่งแวดลอม
ดังนั้นควรมีการออกแบบโครงสรางทางเคมีของผลิตภัณฑใหสามารถยอยสลายไดดวยกระบวนการทาง
ธรรมชาติ เชน การผลิตถุงพลาสติกที่สามารถยอยสลายไดตามธรรมชาติดวยแสงแดด
11. ตรวจวิเคราะหติดตามผลตลอดเวลาเพื่อเฝาระวังการเกิดมลภาวะ (Real-time analysis for
Pollution Prevention) จําเปนตองพัฒนาวิธีวิเคราะหเพิ่มเขามาเพื่อใหมีการติดตามกระบวนการแบบทันที
ตลอดเวลาและกํากับดูแลกอนที่จะมีสารซึ่งเปนอันตรายเกิดขึ้น
ควรมีการเฝาระวังดวยระบบที่สามารถตรวจวิเคราะหอยางตลอดเวลา เพื่อตรวจสอบการเกิด
ความผิดปกติของกระบวนการผลิตทางเคมีที่กําลังดําเนินอยู เพื่อจะไดแกไขสถานการณที่ไมปกติได
ทันเวลากอนที่จะกอใหเกิดสารมลพิษตาง ๆ ในสิ่งแวดลอม
12. ระวังความปลอดภัยทางเคมีเปนปกติวิสัยเพื่อปองกันการเกิดอุบัติเหตุ (Inherently Safer
Chemistry for Accident Prevention) ควรจะเลือกสารและสถานะของสารที่ใชในกระบวนการเคมีให
เหมาะสม ทั้งนี้เพื่อลดอุบัติเหตุทางเคมีที่อาจเกิดขึ้นอันไดแก การรั่วไหล การระเบิด และไฟไหม
ในกระบวนการผลิตทางเคมีมีความเสี่ยงตออุบัติเหตุตลอดเวลา ควรมีการฝกปองกันและพรอม
แกไขสถานการณ ควรเลือกใชสารเคมีที่มีความปลอดภัยสูง ไมกอใหเกิดอุบัติเหตุไดงาย ไมเกิดการ
รั่วไหลของสารเคมี ไมเกิดการระเบิด และไมเปนวัตถุไวไฟ
แนวคิดของเคมีสีเขียวตามหลักการพื้นฐาน 12 ขอนี้ มุงเพื่อออกแบบกระบวนการผลิตทางเคมี
ใหมีประสิทธิภาพ ใชวัตถุดิบ สารเคมี รีเอเจนต ตัวทําละลาย สารชวย และพลังงานอยางคุมคา เพื่อใหเกิด
ประสิ ท ธิผ ลสู งสุ ด ปกป องรัก ษาสุ ข ภาพของมนุ ษย แ ละมี ค วามเป นมิ ต รกับ สิ่ งแวดล อมให ม ากที่ สุ ด
หลักการพื้นฐาน 12 ขอของเคมีสีเขียวสามารถรวบรวมสรุปเปนแผนภาพไดดังรูปที่ 1 เมื่อนําอักษรตัว
แรกสุดของแตละบรรทัดมาประกอบกันจะไดคําวา “PRODUCTIVELY” ซึ่งหมายถึง “กอใหเกิดผลอยาง
มีประสิทธิภาพ”

34

วารสารวิทยาศาสตรลาดกระบัง ปที่ 20 ฉบับที่ 2 เดือนกรกฎาคม-ธันวาคม 2554

Prevent wastes (ขอที่ 1)
Renewable materials (ขอที่ 7)
Omit derivatization steps (ขอที่ 8)
Degradable chemical products (ขอที่ 10)
Use safe synthetic methods (ขอที่ 3)
Catalytic reagents (ขอที่ 9)
Temperature, pressure ambient (ขอที่ 6)
In-process monitoring (ขอที่ 11)
Very few auxiliary substances (ขอที่ 5)
E-factor, maximize feed in product (ขอที่ 2)
Low toxicity of chemical products (ขอที่ 4)
Yes, it is safe (ขอที่ 12)

รูปที่ 1. แผนภาพสรุปหลักการพืน้ ฐาน 12 ขอ ของเคมีสีเขียว [4]

3. สูแนวทางปฏิบัติของเคมีวิเคราะหสีเขียว [5-6]
กระบวนการทางเคมีวิเคราะหประกอบดวยขั้นตอนตาง ๆ ไดแก การเก็บและรักษาตัวอยาง การ
เตรียมตัวอยาง การตรวจวัด และการประมวลผล ในขั้นตอนการเก็บตัวอยางตองคํานึงวาตัวอยางที่เก็บ
ตองสามารถเปนตัวแทนที่ดีของประชากรทั้งหมดได เมื่อเก็บตัวอยางแลวตองเก็บรักษาสารตัวอยางใน
สภาวะที่เหมาะสมดวย อาจมีการเติมสารเคมีลงในตัวอยางเพื่อเปนการรักษาสภาพไวหรือเก็บรักษาไวใน
สภาพอุณหภูมิที่เหมาะสม ในขั้นตอนของการเตรียมตัวอยางเปนการแยกเอาสปชีสที่สนใจออกจากสวน
อื่น ๆ ของตัวอยาง ซึ่งมีหลากหลายวิธีการใหเลือกใชขึ้นกับสภาพธรรมชาติของสารตัวอยางโดยพิจารณา
จากลักษณะทางกายภาพและทางเคมีของสารตัวอยาง เมื่อเตรียมตัวอยางแลวก็จะเขาสูขั้นตอนของการ
ตรวจวัดซึ่งอาจใชวิธี วิเคราะห แบบเดิมได แก การวิ เคราะหเชิงปริมาตร (หรือการไทเทรต) และการ
วิเคราะหเชิงน้ําหนัก หรืออาจใชวิธีวิเคราะหเชิงเครื่องมือโดยอาศัยอันตรกิริยาที่เกิดขึ้นเมื่อสารไดรับ
พลังงานรูปตาง ๆ ไดแก รังสีแมเหล็กไฟฟา ไฟฟาเคมี ความรอน หรือรังสีเคมี หลังจากตรวจวัดแลวก็จะ
เป น ขั้ น ตอนการประมวลผลขอ มู ล ให ท ราบถึ งคุ ณ ลั ก ษณะของสารตั วอยา งได ทั้ งในแงข องคุ ณ ภาพ
วิเคราะหและปริมาณวิเคราะห

35

วารสารวิทยาศาสตรลาดกระบัง ปที่ 20 ฉบับที่ 2 เดือนกรกฎาคม-ธันวาคม 2554

การดําเนินงานของหองปฏิบัติการเคมีวิเคราะหโดยเฉลี่ยแลวมีคา E-factor (อัตราสวนของ
ผลิตภัณฑอื่นขางเคียงตอผลิตภัณฑที่ตองการ) อยูในชวง 25-100 ซึ่งจะเห็นไดวามีผลิตภัณฑอื่นขางเคียง
เกิดขึ้น 25 ถึง 100 เทาของผลิตภัณฑที่ตองการ ผลิตภัณฑอื่นขางเคียงนี้เปนสิ่งที่ไมตองการหรือของเสียที่
เกิดขึ้นในกระบวนการวิเคราะหนั่นเอง การนําแนวคิดของเคมีสีเขียวมาประยุกตใชเปนแนวทางปฏิบัติ
สําหรับกระบวนการตาง ๆ ในเคมีวิเคราะหนั้นจะชวยทําใหคา E-factor ลดลงไปได การนําแนวคิดของ
เคมีสีเขียวมาใชอาจทําไดโดยพัฒนาปรับปรุงกระบวนการวิเคราะหนั้นทั้งระบบแบบครบวงจรหรือ
ปรับปรุงเพียงบางขั้นตอนกอน การพัฒนาปรับปรุงทั้งระบบแบบครบวงจรเปนการดําเนินงานเพื่อทําให
เคมีวิเคราะหเปนเคมีสีเขียวที่สมบูรณแบบซึ่งในทางปฏิบัติจะทําไดคอนขางยาก โดยทั่วไปมักจะเริ่มจาก
การปรับปรุงเพียงบางขั้นตอนกอนเพราะการดําเนินงานของกระบวนการทางเคมีวิเคราะหมีลักษณะแยก
เปนขั้นตอนอยูแลว การพยายามปรับปรุงวิธีวิเคราะหในบางสวนใหดีขึ้นก็สอดคลองกับแนวคิดของ “เคมี
สี เ ขี ย ว” มาตั้ ง แต ก อ นเริ่ ม มี ก ารใชคํ า นี้อ ย า งจริ งจัง ในป ค.ศ. 1991 ซึ่ ง แสดงให เห็ น ว า การพั ฒ นาวิ ธี
วิเคราะหมีความล้ําหนาไปกอนที่จะมีทฤษฎีแนวคิดสีเขียวขึ้นมา ตอมาในป ค.ศ. 1995 เปนครั้งแรกที่
de la Guardia และ Ruzicka เสนอการใชคําวา “Green Analytical Chemistry (GAC)” หรือ “เคมีวิเคราะห
สีเขียว” หรือบางครั้งเรียกวาเคมีวิเคราะหแบบสะอาด (clean analytical chemistry) หรือเคมีวิเคราะหที่
เปนมิตรกับสิ่งแวดลอม (environmentally-friendly analytical chemistry)
ขั้นตอนของกระบวนการทางเคมีวิเคราะหไดแก ขั้นตอนการเตรียมตัวอยางและขั้นตอนการ
ตรวจวัดเปนขั้นตอนหลักที่สามารถนําแนวคิดของเคมีสีเขียวมาปฏิบัติใชเพื่อปรับปรุงวิธีการวิเคราะหให
เปนเคมีวิเคราะหสีเขียวได ซึ่งสามารถทําไดดังนี้
1. ลดปริมาณการใชสารตัวอยาง รีเอเจนต และตัวทําละลายลง โดยพัฒนาวิธีเตรียมตัวอยางและ
วิธีวิเคราะหใหเปนระบบที่มีขนาดเล็กลง เปนระบบอัตโนมัติ และมีความจําเพาะเจาะจงกับสารที่ตองการ
วิเคราะห ซึ่งจะทําใหของเสียที่เกิดจากกระบวนการวิเคราะหมีปริมาณลดลงตามไปดวย หรือพัฒนาวิธี
วิเคราะหใหเปนแบบตรวจวัดสารที่สนใจไดโดยตรงไมตองมีการเตรียมตัวอยางซึ่งทําใหไมตองมีการใช
ตัวทําละลายและรีเอเจนตเลย
2. ลดความเปนพิษของตัวทําละลายและสารรีเอเจนต หรือหลีกเลี่ยงการใชตัวทําละลายและสาร
รีเอเจนตที่มีความเปนพิษ เปลี่ยนไปใชสารที่ไมเปนอันตรายและมีความเปนมิตรกับสิ่งแวดลอมแทน

36

วารสารวิทยาศาสตรลาดกระบัง ปที่ 20 ฉบับที่ 2 เดือนกรกฎาคม-ธันวาคม 2554

3. มีการกําจัดของเสียที่เกิดขึ้นโดยเปลี่ยนใหอยูในรูปที่เปนพิษลดลงหรือไมเปนพิษเลย ซึ่งอาจ
เปนการบําบัดแบบออนไลนตอเนื่องหลังจากการเตรียมตัวอยางหรือการตรวจวัด เมื่อผานการบําบัดแลว
อาจนําตัวทําละลายหรือรีเอเจนตนั้นกลับมาใชซ้ําไดอีก

4. วิธีการเตรียมตัวอยางดวยการสกัดแบบสีเขียว [5]
การเตรียมตัวอยางแบบดั้งเดิมมีการใชตัวทําละลายอินทรียปริมาณมากเพื่อสกัดสารที่สนใจ เปน
การเพิ่ มความเข มข นก อนนํ าไปตรวจวัด ตั วทํ าละลายอิ นทรียมี ความเป นพิษ สูงและเปนอันตรายต อ
สุขภาพ จึงมีการพัฒนาวิธีเตรียมตัวอยางเพื่อลดการใชตัวทําละลายอินทรีย ในป ค.ศ. 1975 Abu-Samra
และคณะ [7] ไดประยุกตใชคลื่นไมโครเวฟเพื่อใชในการยอยสลายสารตัวอยางเปนครั้งแรก การเตรียม
ตัวอยางดวยวิธีการสกัดโดยใชคลื่นไมโครเวฟ (Microwave-assisted extraction; MAE) ทําใหประหยัด
กวาวิธีการสกัดดวยตัวทําละลายอินทรียแบบดั้งเดิม เพราะใชตัวทําละลายอินทรียลดลงและควบคุมการใช
พลังงานจากคลื่นไมโครเวฟไดอยางมีประสิทธิภาพมากกวาการใชพลังงานความรอนจากเตาใหความรอน
แบบเดิม ในชวงกลางทศวรรษที่ 1980 ทางคริสตศักราช มีการพัฒนาวิธีการสกัดโดยใชของไหลเหนือ
วิกฤต (Supercritical fluid extraction; SFE) [8] ซึ่งเหมาะกับการสกัดสารตัวอยางที่มีสถานะเปนของแข็ง
การใชแกสคารบอนไดออกไซดโดยปรับสภาวะอุณหภูมิและความดันใหอยูในสภาพของไหลเหนือวิกฤต
เพื่อสกัดสารอินทรีย ทําใหสามารถหลีกเลี่ยงการใชตัวทําละลายอินทรียได การสกัดโดยใชของไหล
ภายใตสภาวะความดัน (Pressurized fluid extraction; PFE) มีลักษณะเดียวกับการสกัดแบบใชซอหคเลท
(Soxhlet) แตใชตัวทําละลายที่อยูในสถานะใกลกับบริเวณที่เปนของไหลเหนือวิกฤต ซึ่งในสภาวะที่
อุณหภูมิสูงทําใหสารที่สนใจหรือตัวถูกละลายมีอัตราการแพรสูงและเกิดการละลายเขาไปสูตัวทําละลาย
ไดมาก ในขณะที่สภาวะความดันสูงชวยรักษาสภาพของตัวทําละลายใหอยูต่ํากวาจุดเดือดซึ่งจะชวยทําให
ตัวทําละลายแทรกซึมผานเขาไปในตัวอยางไดดี การสกัดดวยวิธี PFE นี้ใหประสิทธิภาพการสกัดสูง ใช
ตัวทําละลายปริมาณนอย (15-40 มิลลิลิตร) และใชเวลาในการสกัดสั้น (15-20 นาที) วิธีการสกัดนี้เปนที่
รูจักกันในอีกชื่อหนึ่งคือ การสกัดโดยใชตัวทําละลายในสภาวะเรง (Accelerated solvent extraction; ASE)
ซึ่งพัฒนาขึ้นเปนครั้งแรกในป ค.ศ. 1996 [9] โดยบริษัท Dionex และไดผลิตออกจําหนายเปนระบบการ
สกัดแบบอัตโนมัติ
การสกัดโดยอาศัยการเกิดจุดขุนตัว (Cloud-point extraction; CPE) เปนวิธีการเตรียมตัวอยาง
แบบสีเขียวอีกทางเลือกหนึ่งซึ่งไดมีการอาศัยพื้นฐานของการเกิดจุดขุนตัวและลักษณะการแยกเฟสของ
สารลดแรงตึงผิวในสารละลาย โดยความสามารถของการเกิดไมเซลลและการแยกเฟสของไมเซลลที่เกิด
จากสารลดแรงตึงผิวกับเฟสของน้ําเปนฟงกชันขึ้นกับอุณหภูมิ วิธี CPE เสนอโดย Watanabe และ Tanaka

37

วารสารวิทยาศาสตรลาดกระบัง ปที่ 20 ฉบับที่ 2 เดือนกรกฎาคม-ธันวาคม 2554

[10] ใชสําหรับการเพิ่มความเขมขนของไอออนโลหะจากตัวอยางน้ํา ตอมาวิธี CPE ขยายผลไปใชสําหรับ
สกัดโปรตีน เอนไซม และสารอินทรียที่เปนมลพิษในสิ่งแวดลอมดวย
การสกัดสเกลเล็กดวยเฟสของเหลว (Liquid-phase microextraction; LPME) เปนวิธีการสกัด
แบบใหมที่ใชตัวทําละลายปริมาณนอยมาก มี 2 วิธีคือ วิธีการสกัดสเกลเล็กดวยเฟสของเหลวหยดเดียว
(Single-drop microextraction; SDME) และวิธีการสกัดสเกลเล็กดวยเฟสของเหลว-ของเหลว-ของเหลว
(Liquid-liquid-liquid microextraction; LLLME) วิธี SDME พัฒนาขึ้นโดย Liu และ Dasgupta ในป ค.ศ.
1996 [11] อาศัยหลักการสกัดเอาสารวิเคราะหออกมาจากตัวอยางน้ําเขาสูหยดของเหลวขนาดเล็กซึ่งเปน
ตัวทําละลายอินทรียที่ไมละลายน้ําแขวนเกาะอยูที่ปลายเข็มฉีด สวนวิธี LLLME พัฒนาขึ้นโดย Ma และ
Cantwell ในป ค.ศ. 1998 [12] อาศัยหลักการสกัดสารวิเคราะหจากตัวอยางที่ปรับสภาพ pH เปน
สารละลายผูให (donor solution) เขาสูตัวทําละลายอินทรียที่อยูในโพรงของเสนใย แลวสกัดสารวิเคราะห
จากในโพรงนี้กลับเขาสูสารละลายผูรับ (acceptor solution) ที่อยูในโพรงของเสนใยอีกตอหนึ่ง
การสกัดดวยเฟสของแข็ง (Solid-phase extraction; SPE) เปนวิธีที่หลีกเลี่ยงการใชตัวทําละลาย
อินทรียปริมาณมากไดในขั้นตอนการสกัดและเพิ่มความเขมขน สวนมากแลววิธีนี้ใชเพื่อเพิ่มความเขมขน
ของสารสนใจที่มีปริมาณนอยในตัวอยางน้ําซึ่งมีขอดีกวาการสกัดแบบของเหลว-ของเหลว (Liquid-liquid
extraction; LLE) คือใชตัวทําละลายอินทรียในปริมาณที่ลดลง ไมมีอุปสรรคจากการเกิดอิมัลชันใน
ระหวางที่ทําการสกัด มีประสิทธิภาพในการสกัดสูง และทําการสกัดแบบอัตโนมัติไดสะดวก ในป ค.ศ.
1989 Belardi และ Pawliszyn [13] ไดพัฒนาวิธีการสกัดสเกลเล็กดวยเฟสของแข็ง (Solid-phase
microextraction; SPME) ซึ่งเปนวิธีการเตรียมตัวอยางทางเคมีวิเคราะหแบบสีเขียวที่สําคัญอีกวิธีหนึ่ง
อาศัยหลักการดูดซับของสารที่ตองการวิเคราะหจากตัวอยางโดยตรงหรือจากบริเวณที่วางเหนือตัวอยาง
ในขวดแกวปดสนิท (vial) โดยเฟสของสารที่สกัดไดมีลักษณะเปนฟลมบางเกาะติดบนผิวของเสนใย
fused-silica แลวทําการปลดปลอยสารที่สกัดไดโดยใหความรอนหรือใชตัวทําละลายปริมาณนอยมาก
ละลายออกมา
ในป ค.ศ. 1999 Baltussen และคณะ [14] ไดพัฒนาวิธีการสกัดโดยใชการดูดซับบนแทงหมุน
(Stir-bar sorptive extraction; SBSE) เปนวิธีการสกัดดวยเฟสของแข็งอีกวิธีหนึ่งที่อาศัยอันตรกิริยา
ระหวางสารที่จะวิเคราะหกับ polydimethylsiloxane (PDMS) ที่เคลือบไวบนแทงแมเหล็กขนาดเล็ก แลว
ทําการปลดปลอยสารที่จะวิเคราะหจากแทงแมเหล็ก เขาสูตัวทําละลายที่เหมาะสมปริมาณนอย หรือ
สําหรับสารวิเคราะหที่ระเหยไดจะทําการปลดปลอยโดยใหความรอนซึ่งหลีกเลี่ยงการใชตัวทําละลาย
อินทรียได วิธี SBSE มีชั้นของโพลีเมอรเคลือบที่หนากวาวิธี SPME ทําใหมีคาการเพิ่มความเขมขนที่สูง
กวา

38

วารสารวิทยาศาสตรลาดกระบัง ปที่ 20 ฉบับที่ 2 เดือนกรกฎาคม-ธันวาคม 2554

การสกัดดวยเฟสของแข็งที่ปรับสภาพแบบโมเลกุลจํารูป (Molecularly-imprinted solid phase
extraction; MISPE) เปนวิธีการสกัดแบบสีเขียวอีกวิธีหนึ่งที่พัฒนาจากวิธี SPE โดยทําการปรับสภาพ
พื้นผิวของเฟสของแข็งดวยโพลีเมอรที่เตรียมใหเปนโมเลกุลจํารูปเฉพาะกับสารวิเคราะห ซึ่งทําใหเกิด
การดูดซับที่มีความจําเพาะเจาะจง

5. วิธีวิเคราะหแบบสีเขียว [5,15-16]
เมื่อพิจารณาในขั้นตอนของการตรวจวัดแลวพบวาวิธีการวิเคราะหที่อาศัยพื้นฐานของการไหล
แบบอัตโนมัติเปนวิธีทางเคมีวิเคราะหที่เปนแบบสีเขียวอยูแลว เพราะเปนวิธีที่สามารถปรับลดปริมาณ
การใชรีเอเจนตและตัวทําละลายลง และมีความเปนไปไดสําหรับการเชื่อมตอกับระบบการกําจัดของเสีย
แบบออนไลนตอเนื่อง วิธีวิเคราะหแบบฉีดไหล (Flow-injection analysis; FIA) เสนอเปนครั้งแรกในป
ค.ศ. 1974 โดย Ruzicka และ Hansen [17] อาศัยหลักการฉีดสารละลายตัวอยางระดับไมโครลิตรเขาสู
กระแสตัวพาซึ่งไหลอยางตอเนื่องภายในระบบทอขนาดจิ๋ว และไหลไปบรรจบทําปฏิกิริยากับสารละลาย
รีเอเจนต ไหลผานเซลลเพื่อตรวจวัด ตอมาก็มีพัฒนาการของวิธีวิเคราะหที่อาศัยพื้นฐานของการไหลมา
เปนลําดับ โดยมุงเพื่อลดปริมาณการใชรีเอเจนตลงอีก วิวัฒนาการของระบบวิเคราะหแบบไหลนี้ไดรวม
ไปถึงการใชรีเอเจนตในรูปแบบที่เปนเฟสของแข็งและการใชรีเอเจนตยึดเกาะเอาไวบนเฟสของแข็งนั้น
อีกดวยซึ่งปรากฏในวิธีสเปกโทรโฟโตเมทรีที่ใชเฟสของแข็ง (Solid-phase spectrophotometry; SPS) ที่
พัฒนาขึ้นโดย Yoshimura และคณะ ในป ค.ศ. 1976 [18] วิธี SPS นี้นําเอาเฟสของแข็งที่มีรีเอเจนตอยูดวย
บรรจุใสไวในเซลล ใหสารตัวอยางไหลผานเซลลนี้ สารที่สนใจวิเคราะหจะถูกกักไวโดยเกิดอันตรกิริยา
กับรีเอเจนตเปนการเพิ่มความเขมขนแลวตรวจวัดตามลําดับ วิธี SPS นี้ชวยเพิ่มความไวและความจําเพาะ
เจาะจงของการวิเคราะหและลดปริมาณการใชรีเอเจนต
วิธีวิเคราะหแบบฉีดเปนลําดับ (Sequential-injection analysis; SIA) [19] เปนการพัฒนายุคที่ 2
ของวิธี FIA โดยที่วิธี SIA นี้สามารถปรับเปลี่ยนวิถีการไหลไดโดยไมตองดัดแปลงระบบทอของการไหล
ใชปมแบบหลอดฉีดยา (syringe pump) เพื่อดูดสารละลายตาง ๆ ผานวาลวเลือก ใหไหลไปรวมกันในทอ
ขนาดจิ๋ว ผลักดันสารละลายไป-มาดวยปมเพื่อใหเกิดการผสมกัน แลวผลักใหไหลผานเซลลเพื่อตรวจวัด
วิธี SIA สามารถลดปริมาณการใชรีเอเจนตลงไดมากกวาวิธี FIA อีก ซึ่งก็ทําใหลดปริมาณของเสียที่
เกิดขึ้นดวย
วิ ธี วิ เ คราะห ด ว ยระบบการไหลที่ พั ฒ นาต อ มาคื อ การสั บ เปลี่ ย นหลายช อ งทาง
(multicommutation) [20] เทคนิคนี้มีการใชอุปกรณสับเปลี่ยนชองทางหลายชิ้น เชน วาลวสามทางบังคับ
ดวยแมเหล็กไฟฟา หรือปมขนาดเล็ก เพื่อสรางระบบการไหลแบบตอเนื่องและใชโปรแกรมคอมพิวเตอร

39

วารสารวิทยาศาสตรลาดกระบัง ปที่ 20 ฉบับที่ 2 เดือนกรกฎาคม-ธันวาคม 2554

ควบคุมใหสามารถปรับเปลี่ยนรูปแบบการไหลได โดยทั่วไปใชอุปกรณสับเปลี่ ยนช องทางหนึ่งชิ้น
สําหรับควบคุมสารละลายหนึ่งชนิด ทําใหมีการใชปริมาตรของรีเอเจนตเทาที่จําเปนสําหรับการวิเคราะห
แตละครั้งได
วิธีวิเคราะหแบบแล็ปออนวาลว (Lab-on-valve; LOV) จัดเปนการพัฒนายุคที่ 3 ของวิธี FIA
เปนวิธีที่พัฒนาตอยอดจากวิธี SIA เรียกรวมกันเปนวิธีซีเควนเชียลอินเจคชันแล็บออนวาลว (Sequential
injection lab-on-valve; SI-LOV) วิธี SI-LOV นี้เสนอโดย Ruzicka [21] จัดเปนระบบวิเคราะหแบบ
เบ็ดเสร็จสเกลเล็ก (micro-total analytical system; μ-TAS) หรือระบบ FIA แบบสเกลเล็ก (μ-FIA) ใช
หลักการเดียวกับวิธี SIA แตผนวกรวมระบบทางไหลของสารละลายและชองตรวจวัดเอาไวบนชิ้นสวน
วาลวเลือกที่ทําจากแผนพลาสติกโปรงใส (Perspex) มีขนาดอยูในระดับตารางเซนติเมตร วิธี SI-LOV นี้
ใชปริมาณของรีเอเจนตลดลงกวาวิธี SIA อีก
เทคนิคโครมาโทกราฟแบบของเหลว (liquid chromatography; LC) ก็สามารถพัฒนาลดขนาด
ระบบวิเคราะหใหเล็กลงไดโดยการลดขนาดเสนผาศูนยกลางของคอลัมน (วิธี capillary HPLC) หรือลด
ขนาดอนุภาคของเฟสนิ่ง (วิธี ultra performance liquid chromatography; UPLC)
เมื่อใชวิธีการแปรผลขอมูลหลายตัวแปรดวยวิธีทางคณิตศาสตรและสถิติโดยใชคอมพิวเตอร
ชวยในการประมวลผลวิเคราะห (วิธี chemometrics) ทําใหสามารถพัฒนาวิธีวิเคราะหที่ไมตองมีขั้นตอน
การเตรียมตัวอยางได เปนวิธีวิเคราะหสารตัวอยางที่เปนของแข็งหรือของเหลวแบบตรวจวัดโดยตรงไม
ตองใชตัวทําละลายในการเตรียมตัวอยาง การประมวลผลดวยวิธี chemometrics นี้มักใชกับขอมูลที่ไดจาก
การตรวจวัดสารตัวอยางดวยเทคนิคทางสเปกโทรสโกปไดแก อินฟราเรดยานใกล (near infrared; NIR)
อินฟราเรดยานกลาง(mid-infrared; mid-IR) หรือรามานสเปกโทรเมทรี (Raman spectrometry) วิธี
วิเคราะหที่ไมตองมีขั้นตอนการเตรียมตัวอยางนี้เปนการประหยัดรีเอเจนตและตัวทําละลายดวยเชนกัน

6. การแทนที่ตัวทําลายและรีเอเจนตที่เปนพิษ [5]
ตัวอยางที่นาสนใจของการใชสารอื่นทดแทนตัวทําละลายและรีเอเจนตที่มีอันตรายไดแก การ
แทนที่ตัวทําละลายอินทรียที่ใชเปนเฟสเคลื่อนที่ในการวิเคราะหดวยเทคนิค HPLC มีรายงานการใช
สารละลายของสารลดแรงตึงผิวเปนเฟสเคลื่อนที่แทนตัวทําละลายอินทรียในวิธี HPLC สําหรับวิเคราะห
สารใหสีในอาหาร [22] น้ําที่ปรับสภาวะเปนกรดโดยไมผสมตัวทําละลายอินทรียสามารถใชเปนเฟส
เคลื่อนที่สําหรับการแยกและหาปริมาณของสารกรองรังสียูวี (UV filters) ในผลิตภัณฑเครื่องสําอาง [23]
มีการนําสารสกัดที่ไดจากพืชมาใชเปนรีเอเจนตที่ไดจากธรรมชาติดวย เชน การนําคลอโรฟลล
ที่สกัดไดจากใบของพืชตระกูลถั่วใชเปนฟลูออเรสเซนตรีเอเจนตสําหรับการวิเคราะหปรอท [24] ซึ่ง

40

วารสารวิทยาศาสตรลาดกระบัง ปที่ 20 ฉบับที่ 2 เดือนกรกฎาคม-ธันวาคม 2554

อาศัยหลักการเกิดแสงฟลูออเรสเซนตลดลงหรือการเกิดเควนชิง (quenching) โดยไอออน Hg2+ ใน
สารละลายคลอโรฟลล มีการนําเอาสารสกัดจากใบฝรั่งโดยไมตองผานขั้นตอนการทําบริสุทธิ์มาใชเพื่อ
เปนรีเอเจนตแบบธรรมชาติสําหรับการวิเคราะหเหล็กโดยวิธี FIA [25]
การใชขั้วปรอทหยดเปนขั้วไฟฟามีอันตรายที่เกิดขึ้นไดจากการใชปรอท จึงมีก ารปรับปรุง
พัฒนาขั้วไฟฟาที่ใชสารอื่นทดแทนปรอท เชน ขั้วไฟฟาพิมพสกรีนคารบอน ขั้วไฟฟาฟลมบางบิสมัท
ขั้วไฟฟาฟลมบางโบรอนโดปไดมอนด

7. การกําจัดของเสียแบบออนไลนตอเนื่อง [5]
ในป ค.ศ. 1994 มีการพัฒนาเพิ่มเติมหนวยกําจัดของเสียหรือหนวยลดความเปนพิษของของเสีย
โดยตอเขากับสวนทายของระบบวิเคราะหที่อาศัยพื้นฐานของการไหล เพื่อเปนการบําบัดของเสียแบบ
ออนไลนตอเนื่องหลังจากผานขั้นตอนการตรวจวัดแลว กระบวนการบําบัดของเสียแบบออนไลนอาจใช
หลักการ เชน การสลายตัวดวยความรอน (thermal degradation) การลดความเปนพิษดวยปฏิกิริยา
ออกซิเดชัน (oxidative detoxification) การสลายตัวดวยแสง (photodegradation) การสลายตัวดวย
กระบวนการทางชีวภาพ (biodegradation)
ตัวอยางเชน วิธีวิเคราะหหาปริมาณ formetanate โดยอาศัยการเกิดปฏิกิริยากับพาราอะมิโน
ฟนอล (p-aminophenol; PAP) [26] มีการลดความเปนพิษของเสียดวยกระบวนการสลายตัวดวยแสงแบบ
ออนไลน โดยใช TiO2 เปนตัวเรงปฏิกิริยา หลังจากผานขั้นตอนการตรวจวัดแลวของเสียที่เกิดขึ้นจะไหล
ไปรวมกับตัวเรงปฏิกิริยา TiO2 (รูป anatase) ที่อยูในลักษณะขน (slurry) แลวผานการฉายดวยแสงยูวี เปน
การลดความเปนพิษของของเสียลง และสามารถนําตัวเรงปฏิกิริยากลับมาใชซ้ําไดโดยใชกระบวนการ
ตกตะกอนแบบ flocculation
ไอออนโลหะเปนสารมลพิษที่ไมสามารถสลายตัวได จึงไมสามารถหลีกเลี่ยงการปนเปอนของ
ไอออนโลหะได แตอยา งไรก็ ตามสามารถที่จะบําบัด ของเสี ยที่ มีไ อออนโลหะอยู ดว ยโดยการทํ าให
ไอออนโลหะนั้นอยูในรูปที่เฉื่อย ไมเปนพิษ ไมวองไวตอปฏิกิริยา และทําใหขนาดของของเสียมีปริมาตร
ลดลงอยางมาก เชน ในการวิเคราะหหาปริมาณปรอทในนมโดยเทคนิค AFS (Atomic fluorescence
spectroscopy) [27] มีการบําบัดของเสียโดยใหไหลไปรวมกับสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซดแลวผสม
กับสารละลาย Fe(III) เกิดตะกอน Fe(OH)3 และปรอทจะตกตะกอนรวมดวย เปนการทําใหปรอทมีสภาพ
เสื่อมฤทธิ์ลง สามารถลดขนาดของเสียที่เปนพิษลงจากปริมาตรหลายลิตรเหลือเพียงนอยกวา 1 กรัมในรูป
ตะกอนไฮดรอกไซด

41

วารสารวิทยาศาสตรลาดกระบัง ปที่ 20 ฉบับที่ 2 เดือนกรกฎาคม-ธันวาคม 2554

8. สรุป
การพัฒนาวิธีวิเคราะหในขั้นตอนการเตรียมตัวอยางและขั้นตอนการตรวจวัดใหเปนระบบที่มี
ขนาดเล็กลง เปนระบบอัตโนมัติ และมีความจําเพาะเจาะจงกับสารที่ตองการวิเคราะห ชวยทําใหลด
ปริมาณการใชสารตัวอยาง รีเอเจนต และตัวทําละลายได นอกจากนี้ยังลดปริมาณของเสียที่เกิดขี้นดวย
การพัฒนาวิธีวิเคราะหแบบตรวจวัดโดยตรงไมตองมีขั้นตอนเตรียมตัวอยางทําใหไมตองใชรีเอเจนตและ
ตัวทําละลาย เปนการลดปริมาณสารเคมีที่ใชลงเชนกัน เมื่อผนวกรวมกับการพยายามแทนที่รีเอเจนตและ
ตัวทําละลายที่เปนพิษดวยการเปลี่ยนไปใชสารที่ไมเปนอันตราย และการพัฒนาระบบออนไลนตอเนื่อง
เพื่อบําบัดของเสียที่เกิดขึ้นจากการวิเคราะหดวยแลว ทําใหการพัฒนาวิธีวิเคราะหดวยวิถีทางนี้สอดคลอง
กับแนวคิดของ “เคมีสีเขียว” และวิธีวิเคราะหที่พัฒนาไดก็จะเปน “เคมีวิเคราะหสีเขียว”

เอกสารอางอิง
[1] Wardencki, W., Curylo, J. and Namieśnik, J., 2005. Green chemistry – current and future Issues.
Pol. J. Envir. Stud., 14 (4), 389-395.
[2] Warner, J.C., Cannon, A.S. and Dye, K.M., 2004. Green chemistry. Env. Imp. Ass. Rev., 24, 775799.
[3] Manley, J.B., Anastas, P.T. and Cue Jr., B.W., 2008. Frontiers in green chemistry: meeting the
grand challenges for sustainability in R&amp;D and manufacturing. J. Cleaner Prod., 16, 743-750.
[4] Tang, S.L.Y., Smith, R.L. and Poliakoff, M., 2005. Principles of green chemistry: productively.
Green Chem., 7 (11), 761-762.
[5] Armenta, S., Garrigues, S. and de la Guardia, M., 2008. Green analytical chemistry. Trends Anal.
Chem., 27 (6), 497-511.
[6] Koel, M. and Kaljurand, M., 2006. Application of the principles of green chemistry in analytical
Chemistry. Pure Appl. Chem., 78 (11), 1993-2002.
[7] Abu-Samra, A., Morris, J.S., and Koityohann, S.R., 1975. Wet ashing of some biological samples
in a microwave oven. Anal. Chem., 47, 1475-1477.
[8] Louque de Castro, M.D. and Jiménez-Carmona, M.M., 2000. Where is supercritical fluid
extraction going?. Trends Anal. Chem., 19 (4), 223-228.
[9] Richter, B.E., Jones, B.A., Ezzell, J.L., Porter, N.L. Avdalovic, N. and Pohl, C., 1996.
Accelerated solvent extraction: a technique for sample preparation. Anal. Chem., 68, 1033-1039.

42

วารสารวิทยาศาสตรลาดกระบัง ปที่ 20 ฉบับที่ 2 เดือนกรกฎาคม-ธันวาคม 2554

[10] Watanabe, H. and Tanaka, H., 1978. A non-ionic surfactant as a new solvent for liquid-liquid
extraction of Zn(II) with 1-(2-pyridylazo)-2-naphthol. Talanta, 25 (10), 585-589.
[11] Liu, H. and Dasgupta, P.K., 1996. Analytical chemistry in a drop. Solvent extraction in a
microdrop. Anal. Chem., 68, 1817-1821.
[12] Ma, M. and Cantwell, F.F., 1998. Solvent microextraction with simultaneous back-extraction for
sample cleanup and preconcentration: Quantitative extraction. Anal. Chem., 70, 3912-3919.
[13] Belardi, R.P. and Pawliszyn, J.B., 1989. The application of chemically modified fused silica
fibers in the extraction of organics from water matrix samples and their rapid transfer to capillary
columns. Water Pollut. Res. J. Can., 24, 179-191.
[14] Baltussen, E., Sandra, P., David, F. and Cramers, C.J., 1999. Stir bar sorptive extraction (SBSE),
a novel extraction technique for aqueous sample: theory and principles. J. Microcolumn Sep., 11,
737-747.
[15] Mesquita, R.B.R. and Rangel, A.O.S.S., 2009. A review on sequential injection methods for
water analysis. Anal. Chim. Acta, 648, 7-22.
[16] Louque de Castro, M.D., Ruiz-Jiménez, J. and Pérez-Serradilla, J.A., 2008. Lab-on-valve: a
useful tool in biochemical analysis. Trends Anal. Chem., 27 (2), 118-126.
[17] Ruzicka, J. and Hansen, E.H., 1988. Flow Injection Analysis, Wiley, New York.
[18] Yoshimura, K., Waki, H. and Ohashi, S., 1976. Ion-exchanger colorimetry-I: Micro determination
of chromium, iron, copper and cobalt in water. Talanta, 23 (6), 449-454.
[19] Ruzicka, J. and Marshall, G.D., 1990. Sequential injection: a new concept for chemical sensors,
process analysis and laboratory assays. Anal. Chim. Acta, 237, 329-343.
[20] Reis, B.F., Giné, M.F., Zagatto, E.A.G., Lima, J.L.F.C. and Lapa, R.A., 1994. Multicommutation
in flow analysis. Part 1. Binary sampling: concepts instrumentation and spectrophotometric
determination of iron in plant digests. Anal. Chim. Acta, 293, 129-138.
[21] Ruzicka, J., 2000. Lab-on-valve: universal microflow analyzer based on sequential and bead
injection. Analyst, 125, 1053-1060.
[22] Vidotti, E.C., Costa, W.F. and Oliveira, C.C., 2006. Development of a green chromatographic
method for determination of colorants in food samples. Talanta, 68 (3), 516-521.

43

วารสารวิทยาศาสตรลาดกระบัง ปที่ 20 ฉบับที่ 2 เดือนกรกฎาคม-ธันวาคม 2554

[23] Salvador, A. and Chisvert, A., 2001. Determination of the UV filters worldwide authorised in
sunscreens by high-performance liquid chromatography: Use of cyclodextrins as mobile phase
modifier. J. Chromatogr. A, 921, 207-215.
[24] Gao, S., Tan, G., Yuan, H., Xiao, D. and Choi, M.M.F., 2006. A simple fluorometric method using
chlorophyll a for determination of Hg2+ ion. Microchim. Acta, 153, 159-162.
[25] Settheeworrarit, T., Harwell, S.K., Lapanatnoppakhun, S., Jakmunee, J., Christian, G.D. and
Grudpan, K., 2005. Exploiting guava leaf extract as an alternative natural reagent for flow
injection determination of iron. Talanta, 68 (2), 262-267.
[26] Escuriola, M.J., Morales-Rubio, A. and de la Guardia, M., 1999. A clean analytical method for the
spectrophotometric determination of formetanate incorporating an on-line microwave assisted
hydrolysis step. Anal. Chim. Acta, 390, 147-154.
[27] Cava-Montesinos, P., Ródenas-Torralba, E., Morales-Rubio, Á., Cervera, M.L. and de la Guardia,
M., 2004. Cold vapour atomic fluorescence determination of mercury in milk by slurry sampling
using multicommutation. Anal. Chim. Acta, 506, 145-153.

44




Télécharger le fichier (PDF)

vol20_no2_29-44.pdf (PDF, 255 Ko)

Télécharger
Formats alternatifs: ZIP







Documents similaires


vol20 no2 29 44
the se2017 pcmt cea english
aiya matcha green tea
ner specificity phd project
senior analytical chemist
huang 2004

Sur le même sujet..