Nghiên cứu biến tính màng microfiltration (MF) bằng chitosan để loại bỏ kháng sinh trong nước

Bài viết Nghiên cứu biến tính màng microfiltration (MF) bằng chitosan để loại bỏ kháng sinh trong nước được nghiên cứu nhằm biến tính màng Cellulose acetate (CA) bằng chitosan và các vật liệu khác để nâng cao khả năng xử lý sulfamethoxazole (SMX) trong nước.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu biến tính màng microfiltration (MF) bằng chitosan để loại bỏ kháng sinh trong nướcKỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC TRÁI ĐẤT, MỎ, MÔI TRƯỜNG BỀN VỮNG LẦN THỨ VDoi: 10.15625/vap.2022.0172NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH MÀNG MICROFILTRATION (MF) BẰNG CHITOSAN ĐỂ LOẠI BỎ KHÁNG SINH TRONG NƯỚC Trần Văn Sơn*, Nguyễn Thanh Hà Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội 334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội TÓM TẮT Công nghệ lọc màng đã và đang được ứng dụng rộng rãi để loại bỏ các chất ô nhiễm có kích thước lớnhơn kích thước lỗ màng. Gần đây, việc nghiên cứu gắn các vật liệu có khả năng xử lý kháng sinh lên bề mặtmàng để tăng hiệu quả xử lý của màng cũng như gia tăng khả năng xử lý các chất ô nhiễm khác cho màngđược quan tâm nghiên cứu. Nghiên cứu này nhằm biến tính màng Cellulose acetate (CA) bằng chitosan vàcác vật liệu khác để nâng cao khả năng xử lý sulfamethoxazole (SMX) trong nước. Vật liệu than hoạt tính từbã cà phê đã được liên kết với bề mặt màng bằng chitosan từ vỏ tôm. Đặc tính của màng, vật liệu biến tínhđược xác định bằng các kỹ thuật SEM, FTIR, XRD và XRF. Các yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính màng vàhiệu quả xử lý kháng sinh của màng biến tính được nghiên cứu. Kết quả thực nghiệm cho thấy màng sau biếntính với chitosan có khả năng loại bỏ kháng sinh cao gấp 2 lần so với màng CA ban đầu. Từ khóa: Kháng sinh, màng vi lọc (MF), chitosan, xử lý nước. 1. MỞ ĐẦU Công nghiệp hóa, dân số ngày càng tăng và đô thị hóa nhanh chóng đã dẫn đến ô nhiễm nước 0F 1và đất nghiêm trọng. Trong đó, dư lượng kháng sinh trong môi trường tác động nghiêm trọng đếnmôi trường, sức khoẻ con người và sinh vật dù chỉ ở nồng độ rất nhỏ. Một trong các tác động củadư lượng kháng sinh trong môi trường là các sinh vật tiếp xúc với kháng sinh liên tục có thể thúcđẩy sự xuất hiện gen kháng thuốc kháng sinh và vi khuẩn kháng thuốc kháng sinh. Sulfamethoxazole (SMX) là một kháng sinh thuộc nhóm Sulfonamides. Các kháng sinh nhómnày tồn tại trong môi trường thời gian dài, khó phân hủy và trong đó SMX được cho là bền vữngnhất. Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ đã xếp SMX vào nhóm 30 chất gây ô nhiễm được phát hiệnthường xuyên nhất có thời gian bán hủy từ 85 - 100 ngày trở lên [1]. Khi tồn tại trong môi trường,SMX có khả năng chuyển hoá thành các chất trung gian độc hại khác và tích luỹ trong sinh vậtdưới nước [1][2]. Các chất chuyển hóa acetyl, điển hình như N4-acetylsulfamethoxazole xuất hiệnthường xuyên trong môi trường và có khả năng chuyển hoá trở lại thành SMX [1]. SMX đã đượcchứng minh gây ra tác dụng phụ nghiêm trọng như sốt, buồn nôn, chán ăn, tiêu chảy, phát ban vànổi hạch, thậm chí có thể gây độc đến gan, thận, tủy xương, tim mạch, phổi hoặc hệ thống thầnkinh trung ương. Thậm chí, SMX có thể gây độc mãn tính cho sinh vật như như tảo xanh, bèotấm… ở nồng độ môi trường (µg/L) [3]. Vì vậy, cần có các phương pháp xử lý SMX trước khi thảira môi trường. Các công nghệ phổ biến hiện nay như Fenton và quang Fenton, phương pháp sinhhọc, hấp phụ... Mỗi công nghệ trên đều có các nhược điểm như cần sử dụng lượng hóa chất, vậnhành thời gian lưu lớn.* Tác giả liên hệ, địa chỉ email: transon_mt@hus.edu.vn184 Nghiên cứu biến tính màng microfiltration (MF) bằng chitosan để loại bỏ kháng sinh trong nước Công nghệ màng được phát triển và ứng dụng rộng rãi trong xử lý ô nhiễm và tái sử dụngnước để loại bỏ các chất ô nhiễm có kích thước lớn khỏi dung dịch. Nó được đánh giá làphương pháp phát triển bền vững, do sử dụng ít hoặc không sử dụng hóa chất, thân thiện vớimôi trường. Hạn chế của màng là dễ bị tắc nghẽn, bị ảnh hưởng bởi các hóa chất và nhiệt củamột số vật liệu màng. Màng composite được phát triển phù hợp là sự thay thế tiềm năng để cảithiện những hạn chế này [6]. Các hạt vật liệu được phân tán vào dung dịch polymer trước khiphủ lên màng tạo thành các màng tổng hợp cải thiện hiệu suất, tính thấm của màng lọc. Trongnghiên cứu này, polymer sinh học từ chitosan chế tạo từ vỏ tôm được sử dụng kết hợp thanhoạt tính từ bã cà phê để phủ lên màng. Quá trình được khơi mào bởi phản ứng oxy hoá khửtạo thành các gốc tự do có hoạt tính cao trên bề mặt màng. Trong bước phát triển mạch, cácgốc tự do phản ứng với monome tạo lớp polyme ghép trên bề mặt màng, các đơn vị monomekhác có thể kéo dài chuỗi ghép. Bước ngắt mạch xảy ra khi màng được chuyển vào môi trườngnước để tách các gốc tự do trên bề mặt màng. Hình 1. Công thức cấu tạo và kích thước phân tử kháng sinh Sulfamethoxazole [4] 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU2.1 . Đối tượng Dung dịch kháng sinh SMX gốc được pha ở nồng độ 100 ppm từ kháng sinh dạng bột 100 %của Sigma Aldrich Co. và được pha loãng trong quá trình cùng ...