Một trong những vấn đề cấp bách hiện nay là dư lượng chất kháng sinh bị cấm trong sản phẩm thủy hải sản, tồn dư chất kháng sinh trong môi trường nước ở mức đáng báo động, gây ảnh hưởng không nhỏ đến khả năng xuất khẩu các sản phẩm này tới các thị trường lớn, cũng như trực tiếp ảnh hưởng đến người tiêu dùng, nếu sử dụng các sản phẩm bị nhiễm.
Trên thế giới, có nhiều công trình sử dụng các vật liệu hấp phụ, cả vật liệu truyền thống (như carbon hoạt tính và vật liệu biomass) và vật liệu tiên tiến (như zeolites, BiVO4, các hợp kim họ Ru, Zr) để xử lý chất kháng sinh. Tuy nhiên, nhìn chung khả năng hấp phụ của các vật liệu này còn hạn chế do dung lượng hấp phụ rất thấp. Nguyên nhân ỏ chỗ đặc tính bề mặt chưa được cải thiện bằng quá trình biến tính để tăng diện tích riêng hiệu dụng và tăng số lượng các nhóm chức. Trong khi đó, vật liệu khung cơ kim MOFs (Metal Organic Frameworks) với các tính chất rất đặc biệt như diện tích bề mặt cực lớn, có thể bổ sung nhiều nhóm chức nhờ thiết kế ligand hữu cơ, bền vững trong môi trường khảo sát, hứa hẹn là vật liệu tiềm năng trong xử lý các chất thải độc hại.
Tại Việt Nam, nghiên cứu sử dụng carbon để xử lý môi trường nước, đặc biệt là chất kháng sinh trong nuôi trồng thủy hải sản còn rất mới mẻ. Các phương pháp truyền thống như xử lý oxy hóa, xử lý màng, lọc và ly tâm, phân hủy bằng vi sinh vật,…chưa phát huy tốt vì giá thành cao, hiệu quả thấp, có thể tái gây ô nhiễm môi trường.
Nhóm nghiên cứu đã xây dựng quy trình, tổng hợp và phân tích đặc trưng cấu trúc của vật liệu MIL-53 (Fe) và carbon xốp từ MIL-53 (Fe). Quy trình ổn định, phù hợp với điều kiện Việt Nam. Vật liệu tổng hợp đáp ứng chỉ tiêu xử lý một số kháng sinh trong nước hiệu quả ≥ 90% và diện tích bề mặt riêng theo BET trên 100 m2/g. Tính chất vật lý, đặc trưng cấu trúc của vật liệu carbon trên cơ sở vật liệu khung cơ kim được phân tích, đánh giá bằng các phương pháp hiện đại như: phổ nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM), kính hiển vi điện tử quét (SEM), phổ hồng ngoại (FT-IR), phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại khả kiến (UV-Vis).
Nhóm tác giả cũng tiến hành khảo sát và tối ưu hóa quá trình hấp phụ ibuprofen bằng các loại vật liệu tổng hợp được, trong đó có các nghiên cứu về động học, đẳng nhiệt, nhiệt động học và cơ chế hấp phụ. Kết quả, dung lượng hấp phụ cực đại của vật liệu đạt trên 50 mg/g, khả năng tái sử dụng vật liệu được ít nhất 4 lần. Phương pháp hấp phụ sử dụng carbon có nhiều tính chất độc đáo như: vật liệu thân thiện (không ảnh hưởng xấu) đối với môi trường; là vật liệu dị thể, do đó chúng nhanh chóng lắng sau vài phút giúp dễ dàng tách loại ra khỏi môi trường nước; chất kháng sinh dễ dàng bị giải hấp phụ ra khỏi vật liệu bằng lượng nhỏ các dung môi thông dụng như ethanol, acid loãng,… giúp xử lý chất kháng sinh một cách triệt để hơn; có thể tái sử dụng nhiều lần, giúp giảm chi phí cho các hệ thống xử lý nước.
Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu đề tài tại Trung tâm Thông tin và Thống kê Khoa học và Công nghệ (CESTI).
Lam Vân (CESTI)