Thạc sĩ chế tạo xúc tác nano vàng khử chất độc trong nước thải

Thạc sĩ Hồ Gia Thiên Thanh, 26 tuổi, nghiên cứu xúc tác nano vàng khử chất độc p-nitrophenol có trong nước thải thành không độc, ứng dụng cho ngành dược.

Thanh hiện làm việc tại Phòng Quá trình thiết bị và xúc tác, Viện Công nghệ Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Từ cuối năm 2022, Thanh nghiên cứu, đề xuất quy trình chế tạo xúc tác nano vàng bằng phương pháp xanh mang tên ceriadạng thanh nano ứng dụng để khử p-nitrophenol (PNP) trong nước thải. PNP là hợp chất hữu cơ gây độc có trong nước thải các ngành nhuộm, dược, chế biến thực phẩm... Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ đã phân loại nó trong 114 chất ô nhiễm hữu cơ nguy hiểm nhất và có khả năng gây ung thư.

Phương pháp xử lý p-nitrophenol của Thanh là sử dụng xúc tác để chuyển gốc nitro thành gốc amine, nghĩa là chuyển PNP thành p-aminophenol (PAP). Với PAP thu được có thể làm tiền chất dùng trong dược phẩm, như bào chế thuốc paracetamol.

Thạc sĩ Hồ Gia Thiên Thanh tại phòng thí nghiệm Viện Công nghệ Hóa học, Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam (quận 12, TP HCM). (Ảnh: Hà An)

Tác giả cho biết, với các nghiên cứu truyền thống, việc chế tạo nano vàng thường sử dụng chất khử hóa học như Natri borohydride (NB), có độc tính và chi phí cao. Để thay thế chất khử NB này, Thanh sử dụng dịch chiết vỏ bưởi chứa nhiều hợp chất polyphenol có khả năng khử các ion vàng thành hạt nano vàng.

Ngoài ra, để tăng hiệu quả chuyển PNP thành PAP, tác giả sử dụng ceria dạng thanh nano làm chất mang giúp phân tán các hạt nano vàng. Từ đó giảm thời gian xử lý từ một giờ xuống 30 phút. "Phương pháp này giúp quá trình khử PNP xanh hơn, tiết kiệm chi phí và tận dụng nguồn phụ phẩm tự nhiên", Thanh cho biết.

Với hàm lượng hạt nano vàng từ 0,1 đến 0,2% trên chất mang ceria, xúc tác nano vàng làm việc hiệu quả, quá trình khử PNP có thể đạt hiệu suất trên 99% trong quy mô phòng thí nghiệm.

Sau 5 mẻ thử nghiệm, xúc tác vẫn giữ được hoạt tính và hiệu suất nên giảm nhiều chi phí. Sau mỗi mẻ xử lý, xúc tác sẽ được tách ra bằng phương pháp ly tâm và sử dụng cho mẻ tiếp theo.

Tác giả cho biết, chưa tính toán được hiệu suất thu hồi PAP là tiền chất có ích trong ngành dược do đang ở giai đoạn đầu tối ưu quy trình chế tạo và thành phần.

Sản phẩm dùng khử PNP có trong nước thải do Thanh nghiên cứu. (Ảnh: Hà An).

Theo tiến sĩ Nguyễn Trí, Viện Công nghệ Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, việc sử dụng xúc tác xử lý PNP thành PAP là hướng nghiên cứu không mới ở trong nước. Tuy nhiên, tính mới của nghiên cứu này là áp dụng phương pháp xanh, sử dụng dịch chiết từ thực vật, cụ thể là vỏ bưởi, phụ phẩm phổ biến cho quá trình tổng hợp nano vàng đính lên chất mang ceria. Với hàm lượng vàng thấp nhưng cho hiệu suất cao và xúc tác có độ bền ổn định.

Để hướng đến tính ứng dụng cao hơn, TS Trí cho rằng, tác giả cần chế tạo các xúc tác dạng viên hay đính lên đế mang để dễ thu hồi hơn. Nghiên cứu này cũng cần thử nghiệm ở quy mô lớn hơn với nước thải để đánh giá tác động của các chất khác có trong nước ảnh hưởng đến hiệu suất khử PNP.

Nghiên cứu thuộc Chương trình Vườn ươm Sáng tạo trẻ Thành đoàn TP.HCM vừa được nghiệm thu xuất sắc. PGS.TS Nguyễn Thị Phương Phong, Chủ tịch Hội đồng chuyên môn đánh giá cao việc tác giả sử dụng dịch chiết vỏ bưởi để khử muối vàng thành nano vàng, ứng dụng để chuyển từ chất có độc tính thành không độc, ứng dụng cho ngành dược.

Các phương pháp xử lý PNP hiện nay chủ yếu dùng công nghệ hấp phụ, nhưng phải qua bước tiếp theo là xử lý chất hấp phụ. Các phương pháp truyền thống khác sử dụng nhiều loại hóa chất gây tốn kém và ảnh hưởng tới môi trường.