Hiện nay, khi tình trạng ô nhiễm môi trường đang ở mức báo động thì việc nghiên cứu cứu các phương pháp và chế tạo vật liệu xử lý môi trường là rất cần thiết để đảm bảo sức khỏe của con người. Xử lý nguồn nước đang là vấn đề chính của nhiều quốc gia trên thế giới. Nhiều công nghệ xử lý đã được ứng dụng để tạo ra các nguồn nước sạch, có thể tái sử dụng từ nước thải hay nước biển. Những công nghệ truyền thống có thể kể đến là lọc cát, lọc bằng than hoạt tính, keo tụ… đang được áp dụng rộng rãi. Công nghệ lọc bằng màng lọc là một trong các phương pháp tách hiện đại và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Trong những năm gần đây, các nhà khoa học trên thế giới đã chứng minh hiệu quả của các công nghệ lọc sử dụng màng sợi nano chế tạo bằng phương pháp kéo sợi nhờ lực điện trường, vì phương pháp này cho phép chế tạo vật liệu sợi nano với diện tích bề mặt riêng lớn, do đó, sự bám dính trên bề mặt lớn; độ xốp lớn với các mao quản có kích thước từ vài chục nano mét đến vài micro mét.
Vật liệu sợi nano chế tạo bằng phương pháp nhờ lực điện trường đã được nghiên cứu để ứng dụng loại bỏ các kim loại nặng trong quá trình lọc. Điều này đã được thực hiện bằng việc biến tính bề mặt sợi hoặc sử dụng vật liệu chế tạo sợi có ái lực cao với các ion kim loại như chitosan. Do diện tích bề mặt của sợi nano lớn nên ái lực hấp phụ của ion kim loại trên bề mặt sợi lớn, làm tăng đáng kể hiệu quả tách loại ion kim loại khỏi dung dịch lọc.
Nguồn nước bị nhiễm kim loại nặng luôn là vấn đề nghiêm trọng ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Bên cạnh đó, do được tiếp cận với công nghệ chế tạo vật liệu mới cụ thể là phương pháp dựa vào lực điện trường với nhiều ưu điểm nổi trội, nhóm nghiên cứu đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chế tạo vật liệu màng sợi nano chitosan/polyethylen oxit ứng dụng làm màng lọc hấp phụ ion kim loại nặng”.
Một số kết quả của nghiên cứu:
- Xác lập được các thông số ảnh hưởng đến quá trình tạo sợi và hình thái sợi chitosan/PEO và đưa ra các thông số công nghệ phù hợp như nồng độ dung dịch PEO: 3,5%; nồng độ dung dịch chitosan 6%; tỷ lệ dung dịch chitosan/PEO 1/9; điện thế 12kV; tốc độ phun 0,5ml/h; khoảng cách giữa kim phun và bộ thu sản phẩm 12cm và thời gian phun là 2h.
- Xây dựng quy trình công nghệ phù hợp để tổng hợp thành công 1m2 màng sợi chitosan/PEO với các tiêu chuẩn cụ thể như sau: Màng chế tạo được có độ dày 98±2 µm; các sợi có kích thước đồng đều với đường kính trong khoảng nano mét.
- Đánh giá các tính chất hóa lý của màng sợi chitosan PEO bao gồm mức độ ổn định và độ trương nở trong môi trường nước, độ bền cơ học và đặc trưng hóa học bề mặt màng sợi.
- Đánh giá khả năng hấp phụ kim loại nặng của màng chitosan/PEO cho thấy:
+ Quá trình hấp phụ ion kim loại trên màng sợi chitosan/PEO đạt đến trạng thái cân bằng ở khoảng thời gian 90 phút ngâm màng sợi trong dung dịch. Hiệu quả hấp phụ của màng sợi chitosan/PEO đối với các ion kim loại Ni2+, Cu2+ và Pb2+ tương ứng là 83%, 77% và 68% trong khoảng nồng độ ban đầu được khảo sát.
+ Theo mô hình đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir đối với Cu¬2+, giá trị hấp phụ cực đại qmax của màng sợi chitosan/PEO đạt 250 mg/g và hệ số Langmur K = 0.125.
Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 11072/2015) tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.