การปนเปื้อนของโลหะหนักอย่างแคดเมียมในแหล่งน้ำ คือภัยเงียบใกล้ตัวที่ส่งผลกระทบโดยตรงต่อระบบนิเวศและสุขภาพของมนุษย์ ล่าสุด นักวิจัยจากภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ รศ.ดร.จรูญ จักร์มุณี ร่วมกับคณะนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยอุบลราชธานี ได้คิดค้นและพัฒนาเซนเซอร์เคมีไฟฟ้าแบบพกพา สำหรับตรวจวัดปริมาณแคดเมียม นวัตกรรมที่จะช่วยให้การตรวจสอบคุณภาพน้ำรวดเร็ว แม่นยำ และต้นทุนต่ำ พร้อมใช้งานได้จริงในภาคสนาม
ภายใต้งานวิจัย หัวข้อ การตรวจวัดปริมาณแคดเมียมด้วยเทคนิคสทริปปิงโวลแทมเมทรีโดยใช้ขั้วไฟฟ้าคาร์บอนสกรีนแบบ 2 ขั้วไฟฟ้าทำงานที่ปรับปรุงคุณสมบัติด้วยวัสดุนาโนผสมแกรฟีนออกไซด์และคาร์บอนนาโนฮอร์น (Stripping voltammetric analysis of cadmium on a dual working screen-printed carbon electrode modified with graphene-oxide/carbon-nanohorn composite)
งานวิจัยนี้ได้ออกแบบและพัฒนาขั้วไฟฟ้าแบบคาร์บอนสกรีนแบบสองขั้วไฟฟ้าทำงาน โดยใช้วัสดุหมึกคาร์บอนนำไฟฟ้าสกรีนลงไปบนฐานรองที่เป็นวัสดุ poly vinyl chloride (PVC) และใช้วัสดุ Silver/silver chloride (Ag/AgCl) เป็นขั้วไฟฟ้าอ้างอิง โดยขั้วไฟฟ้าที่ได้จะมีขนาดเล็ก ราคาถูก ทนทานต่อสารเคมี และไม่เป็นมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม
ขั้วไฟฟ้าที่ได้จะถูกปรับปรุงประสิทธิภาพด้วยวัสดุนาโนผสมที่สังเคราะห์ขึ้นระหว่างแกรฟีนออกไซด์และคาร์บอนนาโนฮอร์น เพื่อเพิ่มคุณสมบัติการนำไฟฟ้า และเพิ่มพื้นที่ผิวสำหรับการเกิดปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า การตรวจวัดจะใช้เทคนิคที่เรียกว่า สทริปปิงโวลแทมเมทรี โดยจะทำการให้ศักย์ไฟฟ้าลบไปที่ขั้วไฟฟ้าทำงานที่ 1 เพื่อทำการสะสมโลหะแคดเมียมไว้ที่ผิวหน้าขั้วไฟฟ้า
จากนั้นจะทำการให้ศักย์ไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงตามเวลา ในลักษณะพัลล์เพื่อให้แคดเมียมเกิดออกซิเดชันหลุดออกไป เกิดเป็นสัญญาณไฟฟ้าขึ้น ในขณะที่ขั้วไฟฟ้าทำงานอีกขั้วหนึ่ง จะทำการวัดสัญญาณด้วยพัลล์โดยไม่มีการสะสมแคดเมียมที่ผิวหน้าขั้วไฟฟ้า ซึ่งผลต่างของความสูงสัญญาณไฟฟ้าที่เกิดขึ้นทั้งสองขั้วไฟฟ้าทำงาน จะแปรผันโดยตรงกับความเข้มข้นของแคดเมียมในสารละลาย ด้วยเทคนิคการตรวจวัดนี้จะช่วยลดผลกระทบจากไอออนรบกวนต่างๆ ในระบบ ซึ่งช่วยเพิ่มความจำเพาะเจาะจงของการตรวจวัดได้
เซนเซอร์และวิธีตรวจวัดที่พัฒนาขึ้นสามารถตรวจวัดปริมาณแคดเมียมได้ในช่วง 20-300 และ 300-1000 microgram/L มีค่า R2 เท่ากับ 0.994 และ 0.986 ตามลำดับ และมีขีดจำกัดการตรวจวัดอยู่ที่ 4.56 microgram/L และ ขีดจำกัดการหาปริมาณ 15.20 microgram/L โดยผลการทดสอบสัญญาณรบกวนจากไอออนรบกวนทั่วไปมีค่าน้อยกว่า 10%
เซนเซอร์ถูกนำไปประยุกต์ใช้งานตรวจวัดแคดเมียมในตัวอย่างน้ำประปาและน้ำจากแหล่งน้ำธรรมชาติ ซึ่งแสดงความถูกต้องในการวัด โดยให้ค่าร้อยละการกลับคืน (%recovery) อยู่ที่ 97.3-109.2% โดยมีค่า RSD ต่ำกว่า 6.5%
ด้วยเทคนิคการตรวจวัดและเซนเซอร์ทางเคมีไฟฟ้าที่พัฒนาขึ้น สามารถนำไปใช้เป็นแพลตฟอร์มสำหรับการตรวจสอบการปนเปื้อนของโลหะแคดเมียมในน้ำประปาและแหล่งน้ำธรรมชาติ ซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงการบริโภคสารพิษที่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต โดยข้อได้เปรียบของแพลตฟอร์มการตรวจวัดนี้คือ มีขนาดเล็ก ราคาถูก มีความไว และความจำเพาะสูง
รูปที่ 1 แสดงภาพรวมการพัฒนาเซนเซอร์และเทคนิคการตรวจวัด
แหล่งภาพ: บทความต้นฉบับ หน้า 2; DOI: https://doi.org/10.1016/j.talo.2026.100608
ผลงานได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Talanta Open
Volume 13, 2026
DOI: https://doi.org/10.1016/j.talo.2026.100608
นักวิจัย
วัชรินทร์ เพิ่มวงศ์ มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี
รศ.ดร.จรูญ จักร์มุณี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่
ผศ.ดร.สมคิด เพ็ญชารี มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี
