Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu phương pháp quang xúc tác TiO2 để loại bỏ kháng sinh trong nước

Nghiên cứu về kháng sinh trong môi trường nước đã trở thành một vấn đề cấp bách trong lĩnh vực khoa học môi trường. Việc sử dụng kháng sinh ngày càng gia tăng trong y học và chăn nuôi đã dẫn đến sự tích tụ của dư lượng kháng sinh trong nước. Dư lượng này không chỉ gây ô nhiễm mà còn ảnh hưởng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Một trong những kháng sinh phổ biến nhất trong chăn nuôi là Enrofloxacin (ENR), một loại kháng sinh thuộc nhóm fluoroquinolones. Các phương pháp xử lý truyền thống thường không hiệu quả trong việc loại bỏ ENR khỏi nước thải. Do đó, nghiên cứu này tập trung vào việc áp dụng quang xúc tác với TiO2 để loại bỏ ENR khỏi nước. Kết quả cho thấy, sau 2 giờ chiếu xạ bằng đèn UVA, hiệu quả loại bỏ ENR đạt trên 90%, cho thấy tiềm năng của phương pháp này trong xử lý nước thải chứa kháng sinh.

Tình hình nghiên cứu khoa học về kháng sinh trong nước đã được nhiều nhà khoa học quan tâm. Các nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng kháng sinh có mặt ở hầu hết các nguồn nước, đặc biệt là trong nước thải từ các nhà máy xử lý. TiO2 đã được chứng minh là một chất xúc tác hiệu quả trong quá trình quang xúc tác. Nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng TiO2 có thể giúp giảm thiểu đáng kể nồng độ kháng sinh trong nước. Các nghiên cứu cũng đã chỉ ra rằng, điều kiện như pH, nồng độ chất xúc tác và thời gian chiếu xạ có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả xử lý. Thông qua việc tối ưu hóa các yếu tố này, nghiên cứu đã đạt được điều kiện tối ưu cho quá trình xử lý ENR. Sự phát triển của công nghệ xanh trong xử lý ô nhiễm, đặc biệt là sử dụng TiO2, đã mở ra hướng đi mới cho việc xử lý nước thải.

Phương pháp nghiên cứu được áp dụng trong nghiên cứu này bao gồm việc phân tích đặc trưng của vật liệu TiO2 và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý ENR. Các phân tích như pHpzc, XRD, TEM, BET, SEM, TPD và UV-Vis được thực hiện để xác định đặc tính của vật liệu. Nghiên cứu cũng khảo sát các yếu tố như nồng độ kháng sinh đầu vào, nồng độ chất xúc tác, pH và thời gian tiếp xúc. Sau đó, phần mềm Design Expert 11 được sử dụng để tối ưu hóa quy trình xử lý. Kết quả cho thấy, điều kiện tối ưu cho quá trình xử lý là liều lượng xúc tác 1,08 g/L, nồng độ ENR ban đầu 21 mg/L, pH tối ưu 5,95 và thời gian phản ứng 120 phút. Điều này khẳng định tính khả thi của phương pháp quang xúc tác trong việc xử lý nước thải chứa kháng sinh.

Kết quả nghiên cứu cho thấy, phương pháp quang xúc tác sử dụng TiO2 có khả năng loại bỏ ENR lên đến 100% khi áp dụng các điều kiện tối ưu. Các thí nghiệm cho thấy, hiệu suất xử lý ENR phụ thuộc vào nhiều yếu tố như pH, nồng độ chất xúc tác và thời gian chiếu xạ. Việc khảo sát mức độ kháng khuẩn của ENR cũng cho thấy sự giảm đáng kể sau khi xử lý. Điều này chứng tỏ rằng, TiO2 không chỉ có khả năng loại bỏ kháng sinh mà còn ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn kháng thuốc. Phương pháp này có thể được ứng dụng rộng rãi trong thực tế để xử lý nước thải chứa kháng sinh, góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, phương pháp quang xúc tác sử dụng TiO2 là một giải pháp hiệu quả trong việc loại bỏ kháng sinh khỏi nước. Kết quả đạt được không chỉ có ý nghĩa trong việc xử lý nước thải mà còn mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu tiếp theo về xử lý ô nhiễm môi trường. Sự phát triển của công nghệ xanh và ứng dụng TiO2 trong xử lý ô nhiễm sẽ đóng góp tích cực vào việc bảo vệ môi trường và sức khỏe con người. Cần tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện và tối ưu hóa quy trình xử lý này, nhằm ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn.