Tổng quan nghiên cứu

Ô nhiễm dược phẩm, đặc biệt là dư lượng thuốc kháng sinh trong môi trường nước, đang trở thành một trong những thách thức sinh thái và y tế toàn cầu nghiêm trọng nhất hiện nay. Thống kê dịch tễ tại Việt Nam cho thấy sự biến đổi lớn trong cơ cấu sử dụng kháng sinh: năm 1999, nhóm ampicillin và amoxicillin chiếm tới 86% tổng lượng kháng sinh tiêu thụ; đến năm 2007, amoxicillin vẫn chiếm ưu thế với 49%, tiếp theo là các kháng sinh cephalosporin thế hệ 1 với 27%. Tại các hệ thống xử lý nước thải thông thường trên thế giới, hiệu suất loại bỏ kháng sinh dao động rất bất ổn từ 33% đến 97%, dẫn đến việc dư lượng kháng sinh như ciprofloxacin, sulfamethoxazole và amoxicillin liên tục phát thải ra nguồn nước mặt với nồng độ từ 0,21 đến 7,9 µg/L, thậm chí tích lũy trong bùn lắng lên tới 24.760 µg/kg.

Vấn đề nghiên cứu cốt lõi mà đề tài giải quyết là hiện tượng tích tụ kháng sinh họ β-lactam làm biến đổi cấu trúc quần thể vi sinh vật tự nhiên và gia tăng nguy cơ đột biến gen kháng thuốc (ARG). Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Hóa môi trường (mã số: 60440120) của tác giả Phạm Thị Vân, dưới sự hướng dẫn của Tiến sĩ Trần Thị Thanh Vân tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội năm 2016, tập trung vào mục tiêu: chế tạo, đặc trưng hóa các vật liệu than hoạt tính biến tính và đánh giá toàn diện khả năng xử lý hai loại kháng sinh đại diện là Amoxicillin (AMX) và Cefotaxim natri (CFN) trong pha nước.

Nghiên cứu được triển khai tại phòng thí nghiệm Hóa môi trường, khảo sát chi tiết động học, các đường đẳng nhiệt hấp phụ trong dải nồng độ từ 1 đến 1000 mg/L và ảnh hưởng của môi trường pH từ 2 đến 10. Ý nghĩa thực tiễn của công trình thể hiện qua việc phát triển thành công vật liệu than biến tính lưu huỳnh (AC-S) và than biến tính hóa học, giúp nâng cao dung lượng hấp phụ cực đại đạt 45,5 mg/g đối với AMX và 15,15 mg/g đối với CFN, mở ra giải pháp công nghệ chi phí thấp nhằm loại bỏ triệt để các hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học trước khi xả thải ra môi trường.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng nhiệt động học và động học hấp phụ pha lỏng - rắn, kết hợp các mô hình lý thuyết chuyên sâu:

  1. Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir: Giả định quá trình hấp phụ diễn ra trên bề mặt đồng nhất với số lượng trung tâm hấp phụ xác định, mỗi trung tâm chỉ giữ duy nhất một phân tử chất bị hấp phụ tạo thành lớp đơn phân tử (monolayer). Phương trình có dạng $C/Q = C/Q_{\max} + 1/(b \cdot Q_{\max})$, trong đó $Q_{\max}$ là tải trọng hấp phụ cực đại (mg/g) và $b$ là hằng số liên kết Langmuir liên quan đến ái lực hấp phụ.
  2. Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich: Áp dụng cho quá trình hấp phụ đa lớp trên bề mặt không đồng nhất với năng lượng phân bố không đồng đều, mô tả qua phương trình thực nghiệm $\ln Q = \ln \beta + \alpha \ln C$, với $\beta$ và $\alpha$ là các hằng số đặc trưng cho khả năng và cường độ hấp phụ.
  3. Thuyết điểm trung hòa điện tích bề mặt (pHpzc): Xác định trạng thái điện tích của vật liệu hấp phụ theo độ pH của môi trường. Khi $\text{pH} < \text{pH}{\text{pzc}}$, bề mặt vật liệu nhận proton trở nên tích điện dương, tạo lực hút tĩnh điện với các anion; ngược lại khi $\text{pH} > \text{pH}{\text{pzc}}$, bề mặt tích điện âm sẽ đẩy các phân tử cùng điện tích.
  4. Đặc trưng hóa trị và phân ly của hợp chất β-lactam: Kháng sinh họ β-lactam sở hữu vòng 4 cạnh azetidin-2-on liên kết với cấu trúc dị vòng khác. Amoxicillin ($C_{16}H_{19}N_{3}O_{5}S$, $M = 365,41\text{ g/mol}$) có 3 giá trị hằng số phân ly acid ($\text{p}K_a$ lần lượt là 2,4 cho nhóm carboxyl $-\text{COOH}$; 7,4 cho nhóm amine $-\text{NH}2$; 9,6 cho nhóm phenol $-\text{OH}$). Cefotaxim natri ($C{16}H_{17}N_{5}O_{7}S_{2}\text{Na}$, $M = 455,47\text{ g/mol}$) chứa nhóm phân ly carboxylate và aminothiazol. Trạng thái tích điện của các phân tử này thay đổi linh hoạt theo pH dung dịch, quyết định trực tiếp đến cơ chế tương tác tĩnh điện và liên kết hóa học với bề mặt than.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp thực nghiệm trong phòng thí nghiệm với quy trình chuẩn hóa nghiêm ngặt từ điều chế vật liệu đến phân tích định lượng:

  • Nguồn dữ liệu và vật liệu chế tạo: Than hoạt tính thương mại Trà Bắc có cỡ hạt được chuẩn hóa từ 0,5 đến 1,0 mm (ký hiệu AC) được sử dụng làm vật liệu nền. Từ AC, 4 loại vật liệu biến tính được tổng hợp: than biến tính lưu huỳnh nung ở 500°C trong 2 giờ với tỷ lệ 5% S (AC-S); than biến tính brom (AC-Br); than biến tính bằng hỗn hợp $15%\text{ H}_2\text{O}_2$ trong $\text{H}_2\text{SO}_4$ ở 50°C trong 1 giờ (AC-$\text{H}_2\text{O}_2$); than biến tính bằng $\text{HNO}_3$ đặc ở 100°C trong 4 giờ kết hợp xử lý NaOH 0,5M trong 24 giờ (AC-$\text{HNO}_3$).
  • Cỡ mẫu và thiết kế thí nghiệm: Thí nghiệm hấp phụ tĩnh (batch experiments) được thực hiện với liều lượng cố định 1,0 g vật liệu trong 50 mL dung dịch kháng sinh. Cỡ mẫu khảo sát bao gồm: 5 mức pH khác nhau ($\text{pH} = 2, 4, 6, 8, 10$); 7 mốc thời gian động học ($30, 60, 90, 120, 150, 180, 210\text{ phút}$); và 7 mức dải nồng độ ban đầu $C_0$ từ 50 đến 1000 mg/L để thiết lập đường đẳng nhiệt. Thí nghiệm COD được phá mẫu ở 148°C trong 2 giờ bằng dung dịch hỗn hợp chuẩn $K_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ và xúc tác $\text{Ag}_2\text{SO}_4$.
  • Phương pháp phân tích và lý do lựa chọn:
    • Quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis: Đo độ hấp thụ quang tại bước sóng hấp thụ cực đại ($\lambda_{\max} = 228\text{ nm}$ cho AMX ở $\text{pH } 2 \div 6$ và $246\text{ nm}$ ở $\text{pH } 8 \div 10$; $\lambda_{\max} = 234\text{ nm}$ cho CFN ở $\text{pH } 2 \div 6$ và $260\text{ nm}$ ở $\text{pH } 8 \div 10$; COD đo tại $605\text{ nm}$). Phương pháp này được lựa chọn vì độ nhạy cao, độ lặp lại xuất sắc ($R^2 > 0,997$) và chi phí hợp lý.
    • Kính hiển vi điện tử quét (SEM) và Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR): Phân tích hình thái xốp bề mặt ở độ phóng đại cao và xác định các nhóm chức bề mặt ($-\text{OH}$, $-\text{COOH}$, $-\text{C}=\text{O}$, liên kết chứa lưu huỳnh).
    • Phương pháp Brunauer-Emmett-Teller (BET): Đo diện tích bề mặt riêng và thể tích lỗ xốp mao quản.
    • Phương pháp trắc sai pH ($\Delta\text{pH}$): Xác định điểm đẳng điện $\text{pH}_{\text{pzc}}$ trong môi trường nền KCl 0,1M.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Ảnh hưởng quyết định của pH môi trường lên hiệu suất hấp phụ: Khả năng hấp phụ của tất cả các loại than biến tính đối với cả AMX và CFN đạt giá trị cao nhất trong môi trường acid đến trung tính ($\text{pH } 2 \div 6$) và suy giảm mạnh khi pH tăng lên vùng kiềm. Cụ thể, tải trọng hấp phụ AMX của than AC đạt cực đại 4,77 mg/g ở pH 2 nhưng giảm xuống chỉ còn 3,01 mg/g ở pH 10 (giảm 36,9%). Đối với CFN trên than biến tính AC-$\text{HNO}_3$, tải trọng hấp phụ tụt dốc nghiêm trọng từ 1,77 mg/g ở pH 2 xuống còn 0,65 mg/g ở pH 10 (mức sụt giảm lên tới 63,3%).
  2. Động học hấp phụ và thời gian đạt cân bằng nhanh chóng của vật liệu AC-S: Thời gian đạt trạng thái cân bằng hấp phụ khác biệt rõ rệt giữa các nhóm vật liệu. Đối với kháng sinh CFN, vật liệu than biến tính lưu huỳnh AC-S đạt trạng thái cân bằng nhanh nhất chỉ sau 90 phút với tải trọng ổn định 2,418 mg/g (ở nồng độ $C_0 = 50\text{ mg/L}$). Than AC nguyên bản đạt cân bằng sau 120 phút ($Q = 2,296\text{ mg/g}$), than AC-Br mất 150 phút, trong khi các dòng than oxy hóa mạnh AC-$\text{HNO}_3$ và AC-$\text{H}_2\text{O}_2$ cần tới 180 phút để đạt trạng thái bão hòa. Đối với AMX, AC đạt cân bằng ở 90 phút ($Q = 4,911\text{ mg/g}$) và AC-S đạt cân bằng ở 120 phút ($Q = 4,93\text{ mg/g}$).
  3. Mô hình đẳng nhiệt Langmuir chiếm ưu thế tuyệt đối: Kết quả hồi quy tuyến tính chứng minh quá trình hấp phụ AMX và CFN trên bề mặt than hoạt tính tuân theo mô hình đẳng nhiệt Langmuir chặt chẽ hơn nhiều so với mô hình Freundlich. Hệ số tương quan $R^2$ của phương trình Langmuir cho hệ hấp phụ AMX trên than AC đạt tới 0,9974 (so với $R^2 = 0,8762$ của Freundlich), và đối với than AC-S đạt $R^2 = 0,9791$. Tải trọng hấp phụ cực đại tính toán theo lý thuyết ($Q_{\max}$) của than AC đạt 45,5 mg/g đối với AMX và 15,15 mg/g đối với CFN; than AC-S đạt $Q_{\max} = 41,5\text{ mg/g}$ đối với AMX.
  4. Ưu thế vượt trội của vật liệu biến tính lưu huỳnh (AC-S) trong hấp phụ Cefotaxim: Việc đưa các nhóm chức lưu huỳnh vào cấu trúc than qua quá trình nhiệt hóa 500°C đã tạo ra ái lực hóa học đặc biệt cao với vòng cephalosporin chứa 2 nguyên tử lưu huỳnh của CFN. AC-S không chỉ đạt tốc độ hấp phụ nhanh hơn mà còn duy trì hiệu suất xử lý đồng thời cả hai loại kháng sinh AMX và CFN trong cùng một hệ dung dịch phức tạp.
+-------------------------------------------------------------------------+
|                  SO SÁNH TẢI TRỌNG VÀ ĐỘNG HỌC HẤP PHỤ                  |
+---------------+---------------------+-------------------+---------------+
| Vật liệu than | Kháng sinh khảo sát | Cân bằng (phút)   | Qmax (mg/g)   |
+---------------+---------------------+-------------------+---------------+
| AC            | Amoxicillin (AMX)   | 90                | 45,50         |
| AC-S          | Amoxicillin (AMX)   | 120               | 41,50         |
| AC            | Cefotaxim (CFN)     | 120               | 15,15         |
| AC-S          | Cefotaxim (CFN)     | 90                | Ái lực cao    |
| AC-HNO3       | Cefotaxim (CFN)     | 180               | Thấp nhất     |
+---------------+---------------------+-------------------+---------------+

Thảo luận kết quả

Cơ chế hấp phụ ưu tiên tại khoảng $\text{pH } 2 \div 6$ được giải thích dựa trên sự tương tác giữa điện tích bề mặt chất hấp phụ và trạng thái ion hóa của phân tử kháng sinh. Tại dải pH acid yếu dưới điểm $\text{pH}_{\text{pzc}}$, bề mặt của than hoạt tính nhận proton $\text{H}^+$ và tích điện dương. Đồng thời, nhóm carboxyl ($-\text{COOH}$) trên phân tử Amoxicillin ($\text{p}K_a = 2,4$) và Cefotaxim phân ly giải phóng ion $\text{H}^+$ để chuyển hóa thành dạng anion carboxylate ($-\text{COO}^-$). Lực hút tĩnh điện mạnh mẽ giữa các anion kháng sinh và bề mặt than tích điện dương thúc đẩy quá trình lưu giữ phân tử diễn ra nhanh chóng. Khi pH vượt quá 7, bề mặt than chuyển sang tích điện âm, đồng thời nồng độ ion hydroxide ($\text{OH}^-$) trong dung dịch tăng vọt, tạo ra sự cạnh tranh vị trí hấp phụ gay gắt và lực đẩy tĩnh điện với các anion kháng sinh, làm hiệu suất hấp phụ suy giảm rõ rệt.

Dữ liệu thực nghiệm khi biểu diễn qua đồ thị tuyến tính $C/Q$ theo $C$ cho thấy đường thẳng có độ dốc $1/Q_{\max}$ cực kỳ rõ nét, khẳng định cơ chế hấp phụ hóa học đơn lớp là chủ đạo. Hình ảnh SEM cho thấy cấu trúc mao quản của than AC-S sau khi xử lý nhiệt 500°C vẫn duy trì độ xốp cao, trong khi phổ FT-IR xác nhận sự xuất hiện của các liên kết dị nguyên tố hỗ trợ tạo phức liên kết hydro và tương tác $\pi - \pi$ với nhân thơm của vòng β-lactam. So với các nghiên cứu tiền nhiệm sử dụng hạt nano carbon từ gỗ nho chỉ đạt dung lượng hấp phụ ở nồng độ thấp hoặc than hoạt tính biến tính bằng $\text{NH}_4\text{Cl}$, vật liệu AC-S trong nghiên cứu này thể hiện tính ứng dụng vượt bậc nhờ thời gian lưu ngắn (90 phút) và khả năng xử lý đồng thời hỗn hợp nhiều hoạt chất kháng sinh.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết quả thực nghiệm, 4 giải pháp kỹ thuật và quản lý được đề xuất nhằm ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn xử lý môi trường:

  1. Thiết kế và nhân rộng hệ thống cột hấp phụ tầng cố định (Fixed-bed column) sử dụng than AC-S tại các trạm xử lý nước thải y tế: Ban quản lý các bệnh viện đa khoa và nhà máy sản xuất dược phẩm cần triển khai hệ thống lọc hấp phụ bổ sung sử dụng than biến tính lưu huỳnh AC-S làm công đoạn xử lý bậc ba (tertiary treatment). Mục tiêu kỹ thuật đặt ra là loại bỏ trên 95% dư lượng kháng sinh β-lactam và giảm trên 85% chỉ số COD trong nước thải y tế trước khi xả ra mạng lưới thu gom đô thị, với lộ trình thực hiện từ 12 đến 18 tháng.
  2. Tích hợp module điều chỉnh và kiểm soát tự động pH dòng vào: Đội ngũ kỹ sư vận hành hệ thống xử lý nước thải cần bổ sung công đoạn định lượng hóa chất tự động nhằm duy trì dải pH nước thải ổn định trong khoảng $4,5 \div 6,0$ trước khi đưa vào tháp hấp phụ than hoạt tính. Giải pháp này giúp tối ưu hóa lực hút tĩnh điện giữa anion kháng sinh và bề mặt than, nâng cao hiệu suất xử lý thêm 15% đến 20% mà không làm phát sinh chi phí đầu tư vật liệu mới, hoàn thành trong vòng 6 tháng.
  3. Nghiên cứu và chuẩn hóa quy trình tái sinh than hoạt tính sau bão hòa: Các viện nghiên cứu và trung tâm công nghệ môi trường cần phối hợp hoàn thiện công nghệ giải hấp và tái sinh than hoạt tính đã bão hòa bằng dung dịch kiềm loãng ($\text{NaOH } 0,1 \div 0,5\text{M}$) kết hợp quá trình oxy hóa nâng cao bằng ozone với liều lượng $1,4\text{ mg }\text{O}_3/\text{phút}$. Giải pháp hướng đến mục tiêu duy trì trên 80% dung lượng hấp phụ ban đầu sau 5 đến 8 chu kỳ tái sử dụng, giúp giảm 40% chi phí vận hành trong vòng 9 tháng tới.
  4. Xây dựng quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn xả thải kháng sinh: Bộ Tài nguyên và Môi trường cùng Bộ Y tế cần phối hợp ban hành quy định ngưỡng nồng độ giới hạn tối đa cho phép đối với dư lượng các nhóm kháng sinh phổ biến trong nước thải y tế (đặt mục tiêu dưới 1,0 µg/L), đồng thời ban hành quy trình phân tích chuẩn bằng phương pháp quang phổ UV-Vis và sắc ký lỏng để các đơn vị quan trắc có căn cứ kiểm soát trong vòng 24 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang giá trị thực tiễn và học thuật cao, là tài liệu tham khảo đắc lực cho 4 nhóm đối tượng:

  1. Kỹ sư môi trường và chuyên viên vận hành hệ thống xử lý nước thải y tế, công nghiệp dược: Nắm bắt được các thông số kỹ thuật then chốt như tải trọng cực đại ($Q_{\max} = 45,5\text{ mg/g}$), thời gian cân bằng (90 đến 120 phút), dải pH vận hành tối ưu ($2 \div 6$) để tính toán chính xác kích thước tháp hấp phụ, lượng than cần nạp và chu kỳ thay thế vật liệu.
  2. Học viên cao học, nghiên cứu sinh và giảng viên chuyên ngành Hóa học, Công nghệ Môi trường: Tham khảo phương pháp luận khoa học bài bản, từ quy trình biến tính vật liệu than bằng lưu huỳnh/acid/H2O2, phương pháp đo phổ UV-Vis quét bước sóng dịch chuyển theo pH, phân tích bề mặt BET/SEM/FT-IR đến kỹ năng xử lý số liệu tuyến tính hóa mô hình Langmuir và Freundlich.
  3. Ban giám đốc và cán bộ quản lý môi trường tại các bệnh viện, viện nghiên cứu dược phẩm: Có cơ sở khoa học để phê duyệt dự án đầu tư nâng cấp hệ thống xử lý nước thải đặc thù, lựa chọn vật liệu lọc nội địa (than Trà Bắc biến tính) thay thế vật liệu nhập khẩu đắt tiền nhằm tối ưu hóa ngân sách vận hành.
  4. Cơ quan quản lý nhà nước và thanh tra tài nguyên môi trường: Sử dụng dữ liệu khoa học về mức độ tồn dư, khả năng phân hủy và hiệu quả của các công nghệ xử lý kháng sinh làm cơ sở hoạch định chính sách, xây dựng hàng rào kỹ thuật và tiêu chuẩn xả thải đối với hóa chất y tế độc hại.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao than hoạt tính biến tính lưu huỳnh (AC-S) lại thể hiện ưu thế vượt trội trong xử lý Cefotaxim natri?

Vật liệu than AC-S được nung ở 500°C với 5% bột lưu huỳnh tạo ra các nhóm chức chứa lưu huỳnh trên bề mặt carbon. Do phân tử Cefotaxim natri chứa cấu trúc dị vòng aminothiazol và mạch nhánh mang 2 nguyên tử lưu huỳnh, ái lực hóa học giữa các nhóm đồng nguyên tố này tạo ra liên kết phối trí và tương tác liên kết hydro bền vững, giúp AC-S đạt cân bằng hấp phụ chỉ trong 90 phút, nhanh hơn 50% so với than biến tính oxy hóa (180 phút).

2. Độ pH của môi trường nước ảnh hưởng như thế nào đến hiệu suất loại bỏ Amoxicillin?

Hiệu suất loại bỏ Amoxicillin đạt cực đại ở dải $\text{pH } 2 \div 6$ (tải trọng 4,77 mg/g trên than AC) do nhóm carboxyl ($\text{p}K_a = 2,4$) phân ly thành anion mang điện âm, bị hút mạnh bởi bề mặt than tích điện dương ($\text{pH} < \text{pH}_{\text{pzc}}$). Khi pH tăng lên 10, bề mặt than chuyển sang tích điện âm kết hợp với sự cạnh tranh của ion $\text{OH}^-$, làm dung lượng hấp phụ giảm sút xuống còn 3,01 mg/g.

3. Mô hình hấp phụ nào mô tả chính xác nhất quá trình lưu giữ kháng sinh trên than hoạt tính?

Mô hình đẳng nhiệt Langmuir mô tả chính xác nhất cơ chế hấp phụ của cả Amoxicillin và Cefotaxim natri trên than hoạt tính với hệ số tương quan tuyến tính $R^2$ vượt trội đạt từ 0,9791 đến 0,9974 (trong khi mô hình Freundlich chỉ đạt $R^2 \approx 0,876$). Điều này chứng minh quá trình xử lý kháng sinh là sự hấp phụ hóa học đơn lớp trên các trung tâm hoạt tính đồng nhất của bề mặt than.

4. Thời gian tiếp xúc cần thiết để than hoạt tính đạt trạng thái cân bằng hấp phụ là bao lâu?

Thời gian cân bằng hấp phụ phụ thuộc vào bản chất bề mặt của từng loại than: đối với Amoxicillin, than AC nguyên bản đạt cân bằng sau 90 phút ($Q = 4,91\text{ mg/g}$) và than AC-S đạt sau 120 phút ($Q = 4,93\text{ mg/g}$). Đối với Cefotaxim natri, than AC-S đạt cân bằng nhanh nhất sau 90 phút ($Q = 2,418\text{ mg/g}$), than AC cần 120 phút, còn các dòng than biến tính bằng acid ($\text{HNO}_3$, $\text{H}_2\text{O}_2$) cần tới 180 phút.

5. Có thể tái sinh và tái sử dụng than hoạt tính sau khi hấp phụ bão hòa kháng sinh không?

Hoàn toàn có thể. Do ở môi trường kiềm lực liên kết hấp phụ suy giảm mạnh, vật liệu than sau khi bão hòa kháng sinh có thể được giải hấp hiệu quả bằng dung dịch kiềm $\text{NaOH } 0,1 \div 0,5\text{M}$ hoặc kết hợp sục khí ozone tái sinh tại chỗ với tốc độ $1,4\text{ mg }\text{O}_3/\text{phút}$ trong 3 giờ, giúp khôi phục trên 80% khả năng hấp phụ ban đầu để tái sử dụng qua nhiều chu kỳ liên tiếp.

Kết luận

  • Đặc trưng hóa thành công vật liệu: Chế tạo thành công 4 hệ vật liệu than hoạt tính biến tính từ than thương mại Trà Bắc (0,5–1,0 mm), trong đó than biến tính lưu huỳnh (AC-S) nung ở 500°C sở hữu đặc tính bề mặt và cấu trúc mao quản vượt trội.
  • Xác lập điều kiện vận hành tối ưu: Xác định khoảng $\text{pH } 2 \div 6$ là dải môi trường lý tưởng nhất để loại bỏ triệt để cả Amoxicillin và Cefotaxim natri, tận dụng tối đa lực hút tĩnh điện giữa bề mặt than tích điện dương và anion carboxylate của kháng sinh.
  • Dung lượng hấp phụ ấn tượng: Chứng minh quá trình hấp phụ tuân theo mô hình Langmuir đơn lớp với tải trọng cực đại đạt $45,5\text{ mg/g}$ đối với AMX trên than AC và $41,5\text{ mg/g}$ trên than AC-S; thời gian đạt cân bằng động học chỉ từ 90 đến 120 phút.
  • Hiệu quả xử lý đồng thời: Khẳng định vật liệu than AC-S có khả năng xử lý đồng thời hỗn hợp nhiều hoạt chất kháng sinh nhóm β-lactam trong dung dịch nước, mở ra tiềm năng lớn cho xử lý nước thải bệnh viện và sản xuất dược.
  • Kế hoạch triển khai tiếp theo: Trong giai đoạn 12 đến 24 tháng tới, cần đẩy mạnh thử nghiệm mô hình cột lọc liên tục quy mô pilot (công suất $1 \div 5\text{ m}^3/\text{ngày}$) và hoàn thiện quy trình tái sinh than bằng công nghệ ozone xúc tác nhằm đưa giải pháp vào ứng dụng thương mại rộng rãi.

Quý độc giả, chuyên gia môi trường và các đơn vị y tế quan tâm đến giải pháp công nghệ xử lý nước thải kháng sinh có thể liên hệ trực tiếp với nhóm nghiên cứu tại Khoa Hóa học – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội để phối hợp thử nghiệm và chuyển giao công nghệ.