Ứng dụng vật liệu nano bạc trong xử lý nước sinh hoạt và ăn uống

Bài viết này nhằm mục đích đưa ra các vật liệu chứa nano bạc có triển vọng triển khai thực tế để chế tạo ra các cột lọc có khả năng lọc và diệt hoàn toàn vi khuẩn mà không bị hạn chế thời gian tiếp xúc có thể làm thay đổi quy trình xử lý nước truyền thống, làm tăng chất lượng nước sạch cho người dân cũng như bảo vệ sức khỏe cộng đồng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng vật liệu nano bạc trong xử lý nước sinh hoạt và ăn uống ỨNG DỤNG VẬT LIỆU NANO BẠC TRONG XỬ LÝ NƢỚC SINH HOẠT VÀ ĂN UỐNG Lại Văn Khánh GVHD: PGS.TS. Huỳnh Phú Viện Khoa học Ứng dụng HUTECH, Đại học Công nghệ TP.HCM (HUTECH), Việt NamTÓM TẮTBài báo này nhằm mục đích đưa ra các vật liệu chứa nano bạc có triển vọng triển khai thực tế để chế tạora các cột lọc có khả năng lọc và diệt hoàn toàn vi khuẩn mà không bị hạn chế thời gian tiếp xúc có thểlàm thay đổi quy trình xử lý nước truyền thống, làm tăng chất lượng nước sạch cho người dân cũng nhưbảo vệ sức khỏe cộng đồng. Nano Ag+ hay Nano bạc là những hạt bạc có kích cỡ phân tử ở mức vi môtừ 3-5 nanomet, gần với kích thước của phân tử bạc nhưng có hiệu ứng bề mặt vô cùng lớn. Nano bạc cóelectron lớp ngoài cùng dễ dàng chuyển hóa liên tục thành 2 dạng Ag và Ag+. Chúng rất nhạy cảm vớinhóm sunfate trong chuỗi peptits của vi khuẩn nên có thể phá hủy enzyme. Tác dụng AND khiến vi khuẩnkhông thể tái tạo, nhanh chóng bị tiêu diệt.Từ khóa: Nano bạc (Ag), than hoạt hính, sứ xốp, xử lý nước.1. ĐẶT VẤN ĐỀNgày nay công nghệ nano phát triển mạnh mẽ và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhaunhư: y học, sinh học, công nghệ xúc tác, công nghệ thông tin, xúc tác, quang học, dệt may, mỹphẩm…trong đó công nghệ nano bạc được các nhà nghiên cứu đặc biệt quan tâm.Nano bạc có rất nhiều tính chất khác hẳn với bạc khối như tính chất quang, từ, điện…nhưng đặc trưngnhất của nano bạc là tính kháng khuẩn. Nano bạc có khả năng giết chết hơn 650 loại vi khuẩn khác nhauchỉ trong vòng một phút. Tất cả các vi khuẩn không có dấu hiệu kháng nano bạc và vì thế, các hạt nanobạc không bị mất tác dụng. Ngoài ra, các hạt nano bạc cũng sẽ giúp tạo ra các oxygen hoạt tính từ trongkhông khí hoặc từ trong nước và từ đó phá hủy các màng tế bào của vi khuẩn. Các hạt nano bạc đã đượcđưa vào mọi chất dẻo và ứng dụng khá rộng rãi trong đời sống. Nano bạc được đưa vào các polymer nhưpolyetylen (PE), polypropylen (PP), các loại giấy, vải… có khả năng diệt ba loại vi khuẩn: tụ cầu khuẩnvàng, Bacillus pneumoniae và E. Coli. [ 6 ]Nano Bạc hay Nano Ag+ có kích cỡ phân tử ở mức vi mô, chỉ từ 3-5 nanomet, được khai thác và pháttriển từ công nghệ tiên tiến hàng đầu hiện nay. Nano bạc có thể tiêu diệt vi khuẩn an toàn và hiệu quảnhất bằng cách phá vỡ cấu trúc tế bào của chúng, ngăn chặn sự phát triển của chúng. Nhờ có khả năngtuyệt vời ấy, công nghệ Nano Ag+ được ứng dụng hiệu quả trong công nghiệp lọc nước cũng như trongđời sống hằng ngày.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU(i) Phương pháp hóa lý, trong điều kiện chân không sử dụng tác nhân tẩm là bạc axetat. Bằng phươngpháp này, kết quả vật liệu nano Ag/Than hoạt tính đã được chế tạo với hàm lượng bạc đạt thấp 0,97%.(ii) Phương pháp thực nghiệm mô hình. (iii). Phương pháp so sánh.8682.1. Chế tạo vật liệu nano Ag/Than hoạt tínhTẩm dung dịch bạc sau khi đã siêu âm lên than hoạt tính bằng cách lần lượt đưa một lượng nhỏ dungdịch chứa nano bạc vào than hoạt tính sao cho chỉ thấm ướt vừa đủ, nghiền, trộn vật liệu trong cối onghiền, kết hợp với gia nhiệt ở 80 C cho tới khi vật liệu khô. Tiếp tục đưa dung dịch chứa nano bạc vàotheo cách trên cho tới khi hết để thu được các vật liệu nano Ag/Than hoạt tính có hàm lượng Ag theophần trăm khối lượng như sau: 0,1 %; 0,3 %; 0,5 %; 0,7 % và 1 %. Hàm lượng bạc cao nhất được lựachọn là 1 % theo khối lượng vật liệu than hoạt tính để đảm bảo sự phân bố đồng đều và không bị co cụm ocủa các hạt nano bạc được hình thành trên vật liệu mang. Vật liệu sau khi tẩm được xử lý nhiệt ở 180 Ctrong 3 giờ trong điều kiện hạn chế oxy. Sau khi sấy, vật liệu được rửa lại bằng nước cất nhiều lần và sấy okhô ở 100 C để tạo thành sản phẩm cuối cùng. [ 1 ] Hình 1. Sơ đồ quy trình chế tạo vật liệu nano Ag/Than hoạt tính2.2. Chế tạo vật liệu nano Ag/Sứ xốpMẫu sứ xốp được hoạt hóa bằng cách sử dụng dung dịch piranha (chứa axit H2SO4 (98%) và H2O2 (30%)theo tỷ lệ về thể tích là 3H2SO4:1H2O2). Mẫu được rửa lại bằng nước cất và sau đó được ngâm trongdung dịch APTES có nồng độ phần trăm được khảo sát lần lượt là 1, 2, 3 và 4% trong thời gian 30 phút. oMẫu được lấy ra và sấy ở 105 C trong thời gian 60 phút. Ngâm mẫu sứ xốp trong dung dịch chứa nanobạc 100 ppm trong 24 giờ. Mẫu sau khi ngâm được lấy ra, rửa sạch bằng nước và tiến hành rung siêu âm otrên máy để loại bỏ bạc không liên kết và sấy khô ở 105 C để thu được các mẫu Ag/Sứ xốp. Hình 2: Sơ đồ quy trình chế tạo vật liệu nano Ag/Sứ xốp 8693. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU3.1 Khả năng diệt khuẩn của vật liệu Bảng 1: Khả năng diệt khuẩn E.coli của mẫu Ag/Than hoạt tính theo hàm lượng bạc Dung dịch Mẫu TAg1 TAg2 TAg3 TAg4 TAg5 đầu vào Nồng độ 5 4 3 3 3 3 1,5.10 5,4x10 4.9x10 6,7x10 6,5x10 6,7x10 E.coli(cfu/ml) Hiệu suất diệt khuẩn 0 64,17 96,72 95,52 95,67 95,52 (%) Bảng 2: Khả năng diệt khuẩn E.coli của mẫu Ag/Sứ xốp theo hàm lượng bạc ...