(Bản quyền thuộc NanoCMM Technology)
Khử trùng không khí
Bioaerosols là các hạt trong không khí có nguồn gốc sinh học, bao gồm vi rút, vi khuẩn, nấm, có khả năng gây ra các bệnh truyền nhiễm, dị ứng hoặc độc tố. Đặc biệt, các phân tử sinh học không khí trong nhà được phát hiện tích tụ với số lượng lớn trên các bộ lọc của hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí (HVAC) [117]. Người ta cho rằng ô nhiễm không khí ngoài trời và việc lắp đặt hệ thống HVAC không đủ vệ sinh thường dẫn đến chất lượng không khí trong nhà thấp hơn. Hơn nữa, các vật liệu hữu cơ hoặc vô cơ lắng đọng trên môi trường lọc sau khi lọc khí góp phần vào sự phát triển của vi sinh vật. WHO ước tính rằng 50% ô nhiễm sinh học có trong không khí trong nhà đến từ các hệ thống xử lý không khí và sự hình thành của các vi sinh vật vô hại như vi khuẩn và nấm. mầm bệnh được tìm thấy trong bộ lọc không khí. Hầu hết các mầm bệnh này tạo ra độc tố nấm mốc, gây nguy hiểm cho sức khỏe con người, do đó, sự phát triển của vi sinh vật trong bộ lọc không khí sẽ giảm đi nhờ việc tích hợp các nano bạc kháng khuẩn vào bộ lọc không khí.
Tác dụng kháng khuẩn của nano bạc đối với sự ô nhiễm vi khuẩn của bộ lọc than hoạt tính (ACF) đã được nghiên cứu bởi Yoon et al. [117]. Kết quả cho thấy “Bộ lọc ACF” phủ nano bạc có tác dụng loại bỏ các tạp chất sinh học một cách hiệu quả. Phân tích hoạt tính kháng khuẩn của “bộ lọc ACF” phủ nano bạc chỉ ra rằng hai loại vi khuẩn “Bacillus subtilis” và E. coli hoàn toàn bị ức chế trong vòng 10 và 60 phút tương ứng.
Người ta thấy rằng phủ nano bạc không ảnh hưởng đến các đặc tính vật lý của bộ lọc ACF như giảm áp suất và hiệu quả lọc, tuy nhiên, hiệu quả hấp phụ bị giảm do phủ nano bạc. Do đó, các tác giả cũng đề xuất rằng số lượng nano bạc trên “bộ lọc ACF” cần được tối ưu hóa để tránh giảm quá mức các đặc tính hấp phụ của chúng và để hiển thị hoạt động kháng khuẩn hiệu quả.
Gần đây, Jung et al. [118] tạo ra các hạt nano lai Carbon Nanotubes (CNT) phủ nano bạc (Ag / CNTs) bằng cách sử dụng quá trình phun sương aerosol và bay hơi / ngưng tụ nhiệt và được xem xét khả năng ứng dụng của chúng để lọc khí kháng khuẩn. Các sol khí CNT và AgNPs trộn lẫn với nhau và gắn vào nhau, tạo thành Ag / CNTs.
Hoạt tính kháng khuẩn của bộ lọc phủ Ag / CNT đã được thử nghiệm chống lại vi khuẩn Gram dương S. epidermidis và E. coli Gram âm . Người ta nhận thấy rằng khi Ag / CNTs được lắng đọng trên bề mặt của môi trường lọc không khí, hoạt tính kháng khuẩn chống lại các vi khuẩn bioaerosol đã được thử nghiệm được tăng cường, so với sự lắng đọng của CNTs hoặc AgNP đơn thuần, trong khi giảm áp suất bộ lọc và hiệu quả lọc bioaerosol tương tự như ở mức độ lắng đọng CNT hầu như không.
Người ta báo cáo rằng diện tích bề mặt của nano bạc được tăng cường bởi CNTs, do đó là lý do chính cho hiệu quả lọc kháng khuẩn của Ag / CNTs cao hơn so với Ag-NPs tinh khiết. Bộ lọc khí polyme làm bằng polypropylene và bạc nitrat (AgNO3) đã được kiểm tra khả năng sống sót của vi khuẩn [119].
Nghiên cứu chứng minh rằng việc bổ sung AgNO3 kháng khuẩn tác nhân đến các bộ lọc có hiệu quả để ngăn chặn vi khuẩn cho các bộ lọc xâm nhập. Sự hiện diện của hợp chất kháng khuẩn AgNO 3 trong bộ lọc không khí làm giảm số lượng vi khuẩn, điều này đã được quan sát thấy trong trường hợp của cả hai dòng vi khuẩn Gram âm và Gram dương là Micrococcus luteus, Micrococcus roseus, B. subtilis và Pseudomonas luteola .
Việc giảm rõ rệt sự phát triển của tế bào vi khuẩn trên các bộ lọc được xử lý bằng bạc làm cho công nghệ xử lý bằng bộ lọc kháng khuẩn trở nên thực sự cần thiết cho tương lai.
Khử trùng nước
Khử trùng nước uống
– Nước là một trong những chất quan trọng nhất trên Trái đất và cần thiết cho mọi sinh vật. Khoảng 70% diện tích Trái đất được bao phủ bởi nước, nhưng chỉ 0,6% là phù hợp cho nhu cầu tiêu dùng của con người.
Nước uống an toàn là một vấn đề sức khỏe và xã hội quan trọng ở nhiều nước đang phát triển [120]. Theo WHO, ít nhất 1 tỷ người không được tiếp cận với nước uống an toàn. Ô nhiễm nước uống và sau đó là sự bùng phát của các bệnh lây truyền qua đường nước là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu ở nhiều quốc gia đang phát triển [121].
Hơn nữa, phổ và tỷ lệ mắc một số bệnh truyền nhiễm đang gia tăng trên toàn thế giới, do đó, nhu cầu rất lớn về các phương pháp điều trị để kiểm soát sự ô nhiễm vi sinh vật trong nước và giảm số lượng các bệnh lây truyền qua đường nước.
Sự quan tâm đáng kể đã phát sinh trong việc sử dụng nano bạc để khử trùng nước. Hóa chất tạo ra nano bạc (AgNPs) có thể được đồng nhất lên vật liệu mốp xốp để tạo thành composite mốp xốp nano bạc, bằng cách sử dụng 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) làm phân tử kết nối [122].
Composite này có thể được bảo quản trong thời gian dài và bền trong quá trình rửa mà không làm mất NPs. Tính chất khử trùng của mốp xốp AgNPs, làm bộ lọc nước kháng khuẩn đã được thử nghiệm với E. coli.
Người ta nhận thấy rằng ở tốc độ dòng chảy 0,01 l/min, số lượng E. coli đầu ra bằng 0 trong khi nước đầu vào có lượng vi khuẩn là 105 CFU ml −1 . Nó cũng xác nhận rằng liên kết giữa các phân tử AgNP và mốp dựa trên các liên kết phối trí giữa nhóm -NH2 ở đầu phân tử APTES và các nguyên tử bạc trên bề mặt của NPs.
Loại kết nối này đảm bảo rằng các phân tử AgNP được cố định chặt chẽ vào thành kênh bên trong của gốm xốp để chúng có thể giải phóng đủ lượng ion bạc để chống vi khuẩn. Các vật liệu tổng hợp gốm xốp nano bạc như vậy đã được thử nghiệm thành công trong việc lọc nước uống [123]. Ngoài ra, Phân tử AgNP có thể được phủ trên bọt polyurethane (PU) thông thường bằng cách tiếp xúc với hóa chất qua đêm.
AgNPs keo [124]. Các NP ổn định trên bọt và không bị rửa trôi bằng nước và Hình thái của bọt được giữ lại sau khi phủ. Liên kết NP là do sự tương tác của nó với nguyên tử nitơ của PU. Khi đạt đến tốc độ dòng chảy 0,5 l min -1 , sau vài giây số lượng E. coli đầu ra là 0 trong khi nước đầu vào có lượng vi khuẩn là 105 CFUml -1.
Các phân tử AgNP cũng được hình thành thành công trên các hạt “copolyme axit metacrylic” macroporous để khử trùng nước [125]. Điều này cho thấy rằng AgNP được hình thành trên các hạt copolymer này bằng phương pháp khử hóa học ổn định khi rửa dưới nước và tính ổn định của chúng là do sự tương tác của AgNP với nhóm chức cacboxylic “–COO−” trên “hạt copolymer ”.
Các vi cầu polyme có chứa nano bạc cho thấy khả năng khử trùng hiệu quả cao chống lại hai chủng vi khuẩn gram âm ( E. coli, P. aeruginosa ) và hai chủng vi khuẩn gram dương ( B. subtilis, S. aureus ). Các hạt đồng trùng hợp liên kết AgNPs hoạt động hiệu quả trong việc giảm số lượng vi khuẩn xuống 0 đối với tất cả các chủng được thử nghiệm. Sự hấp phụ hoặc phân tích độ bám dính của vi khuẩn cho thấy “các hạt copolymer” có chứa nano bạc ”không có bất kỳ sự hấp phụ / kết dính nào của tế bào vi khuẩn.
Khử trùng nước ngầm và nước thải bằng phương pháp sinh học
Tác động của nano bạc lên các cộng đồng vi sinh vật trong các nhà máy xử lý nước thải đã được đánh giá [126] và nhận thấy rằng màng sinh học nước thải ban đầu có khả năng chịu đựng cao với việc xử lý AgNP.
Với việc áp dụng 200 mg -1 Ag-NPs, sự giảm thiểu vi khuẩn màng sinh học được đo bằng số lượng đĩa dị dưỡng là không đáng kể sau 24 giờ. Biofilmcan cung cấp khả năng bảo vệ vật lý đối với vi khuẩn trong điều kiện xử lý bằng AgNP và các chất cao phân tử ngoại bào (EPS) có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc bảo vệ này.
Tính nhạy cảm với nano bạc là khác nhau đối với mọi vi sinh vật trên cộng đồng vi sinh vậtmàng sinh học. Nghiên cứu minh họa hai hàm ý: (i) nano bạc có thể tác động đến cấu trúc cộng đồng vi sinh vật màng sinh học trong nước thải , tùy thuộc vào đặc điểm của từng chủng, ví dụ, khả năng tạo ra EPS và tốc độ tăng trưởng và tương tác cộng đồng giữa các chủng này; và Mpenyana-monyatsi et al. [127], (ii) ảnh hưởng của Ag-NPs lên tế bào sinh vật phù du [127] khác với tác động của màng sinh học nước thải.
Vi khuẩn trong màng sinh học được xử lý như môi trường nuôi cấy tinh khiết được phân lập nhạy cảm hơn nhiều với Ag-NP, trái ngược với hỗn hợp vi khuẩn trong màng sinh học. Một thời gian trước, vật liệu lọc mới, hiệu quả về chi phí được phủ bằng nano bạc đã được phát triển để khử trùng nước ngầm [127], do đó tiết lộ rằng nano bạc được lắng đọng thành công trên nền nhựa zeolit, cát, sợi thủy tinh, anion và cation.
Hiệu suất của các giá thể này như một hệ thống lọc nước kháng khuẩn đã được thử nghiệm để loại bỏ vi khuẩn gây bệnh E. coli, S. typhimurium, S. dysenteriae và V. cholera trong nước ngầm. Kết quả cho thấy hiệu quả loại trừ vi khuẩn tối đa của bộ lọc nhựa Ag / cation, với việc loại bỏ hoàn toàn (100%) tất cả các vi khuẩn được nhắm mục tiêu và thấp nhất bởi bộ lọc Ag / zeolit, với tỷ lệ loại bỏ 8-67%.
Nguồn tham khảo:
Applications of Silver nanoparticles in diverse sectors
1 Research Scholar, Department of Biotechnology, IFTM University, Moradabad, India.
2 Professor, Institute of Bio Science and Technology, Shri Ramswaroop Memorial University, Lucknow-Deva Road, India.
