Nghiên cứu về vật liệu mới có khả năng hấp phụ kháng sinh trong nước thải y tế do Nguyễn Ngọc Trung - sinh viên năm 4, Khoa Hóa học ĐH Khoa học Tự nhiên, ĐH Quốc gia Hà Nội - cùng các cộng sự thực hiện vừa được công bố ngày 14/4 trên tạp chí Q1 Journal of Molecular Liquids.
Nhóm nghiên cứu chế tạo vật liệu này trên cơ sở biến tính (hoạt hóa) bề mặt nano nhôm oxit bằng polymer thân thiện với môi trường polystyrene sulfonat (PSS) để tăng khả năng xử lý kháng sinh Ciprofloxacin - một trong những kháng sinh phổ biến thuộc họ Fluoroquinolone.
Theo Nguyễn Ngọc Trung, trong những
nghiên cứu đã được công bố trước đây, vật liệu nhôm oxit thường không
được biến tính bề mặt dẫn đến lượng chất thải được hấp phụ không cao và
kém chọn lọc do phải cạnh tranh với các tạp chất, vi khuẩn có trong
nước.
Một ưu điểm của phương pháp này là không sinh ra chất thải thứ cấp sau khi xử lý. “Với các phương pháp oxy hóa thường sinh ra chất thải khác trong tự nhiên, thì ở phương pháp này, chất kháng sinh được hấp phụ lên bề mặt vật liệu rồi dễ dàng thu lại theo các đường dẫn để xử lý sau cùng. Ngoài ra, thời gian xử lý cũng nhanh hơn, chỉ mất khoảng 2 tiếng đã cho hiệu suất gần 100%. trong khi phương pháp vi sinh hoặc keo tụ đang sử dụng hiện nay mất khoảng 1 ngày” – Trung cho biết.
Nghiên cứu không chỉ cho thấy biến tính bề mặt vật liệu đóng vai trò quan trọng hơn so với cấu trúc vật liệu mà còn chứng tỏ khả năng sử dụng các vật liệu tự nhiên sẵn có chứa nhôm oxit (đá ong, bùn khoáng,…) để xử lý dư lượng kháng sinh trong môi trường nước. Nhóm tác giả đã đề xuất ý tưởng trong tương lai xa hơn, có thể tận dụng nguồn vật liệu tự nhiên giá thành thấp, sau đó biến tính bề mặt bằng các hoá chất thân thiện với môi trường để ứng dụng xử lý dư lượng kháng sinh trong nước thải bệnh viện.
Bài báo được công bố bao gồm các bước chế tạo, xác định đặc tính của vật liệu nano alpha nhôm oxit, biến tính vật liệu bằng PSS, tối ưu các điều kiện xử lý kháng sinh, đề xuất được cơ chế. Áp dụng trong điều kiện nước thải có kháng sinh ở phòng thí nghiệm cho hiệu quả lên tới 97,8%; áp dụng xử lý thử nghiệm nước thải bệnh viện đạt hiệu quả cao trên 75%. Sau khi tối ưu phương pháp hấp phụ trong nước thải, nhóm đã thử nghiệm khả năng tái sử dụng vật liệu này. Sau 3 lần, vật liệu vẫn cho hiệu suất rất cao, đạt hơn 90%.
Ngoài ra, trong thời gian thực hiện nghiên cứu, nhóm còn thử nghiệm dùng vật liệu này để xử lý nước thải nhuộm quần áo, đồ dùng... và cũng cho hiệu suất hấp phụ lên tới 98%.
Xử lý môi trường nước có tồn dư kháng sinh nhằm giảm thiểu nguy cơ kháng kháng sinh có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối các nước đang phát triển, trong đó có Việt Nam. Đây là hướng nghiên cứu mới và có tính khả thi khi ứng dụng vào thực tiễn vì giá thành thấp của vật liệu nhôm oxit và hiệu quả cao ngay cả sau khi được tái sử dụng nhiều lần.
Không có đường tắt cho các công bố quốc tế
Bài báo là kết quả của quá trình nghiên cứu trong khoảng 2 năm kể từ thời điểm Trung kết thúc năm thứ hai đại học. Xác định đi theo con đường nghiên cứu, Trung đã tới làm việc ở phòng thí nghiệm của TS Phạm Tiến Đức (Bộ môn Hoá Phân tích, Khoa Hoá học, Trường Đại học KHTN, ĐH Quốc gia Hà Nội).
Trước khi bắt tay vào làm đề tài này, Trung được TS Phạm Tiến Đức giao nhiệm vụ đọc hiểu, phân tích một số tài liệu, bài báo chuyên ngành liên quan đến hướng nghiên cứu anh dự định làm. Ngoài ra, Trung cũng tham khảo thêm luận văn tốt nghiệp về cùng đề tài về hấp phụ xử lý chất thải của những người đi trước.
Khi đã quen hơn với cách làm việc ở phòng thí nghiệm, Trung bắt đầu dành thời gian tiến hành các thí nghiệm mà theo anh “phải làm đi làm lại nhiều lần và số liệu thu được thường xuyên lặp lại, kém ổn định, không như kỳ vọng”.
“Thầy hướng dẫn luôn yêu cầu cả nhóm phải làm các thí nghiệm lặp lại 3 lần sao cho sai số là nhỏ nhất trong khoảng cho phép. Sau khi thu được đầy đủ các kết quả tốt cùng với sự động viên, khuyến khích của thầy hướng dẫn, tôi mới mạnh dạn bắt tay viết bài báo này trên cơ sở nghiên cứu khoa học thực hiện từ năm 3 đại học. Nghiên cứu này đã nhận được giải thưởng nghiên cứu khoa học của Bộ Giáo dục và Đào tạo và của trường” – Trung chia sẻ.
Sau thời gian dự thi nghiên cứu khoa học cấp Bộ, Trung tiếp tục được TS Phạm Tiến Đức động viên viết thử một bài báo khoa học nghiên cứu vào học kỳ 1 năm 4 rồi phát triển thành bản thảo hoàn chỉnh để gửi cho tạp chí quốc tế ISI.
Dù đã có kinh nghiệm viết báo cáo bằng tiếng Anh nhưng Trung cho biết, anh gặp khó khăn không nhỏ trong việc tìm ý tưởng dẫn đắt vấn đề sao cho thuyết phục và trình bày vấn đề súc tích, logic.
Tác giả của bài báo nói: “Mỗi bản thảo thầy thường góp ý, chỉnh sửa và nhận xét cho tôi 3-4 lần. Đến khi lựa chọn tạp chí, hai thầy trò cũng đã thảo luận và quyết định muốn thử tạp chí cao trước là tạp chí Journal of Molecular Liquids (Q1, IF 4.561)”.
Nói về cậu học trò của mình, TS Phạm Tiến Đức cho biết: “Để có bài công bố quốc tế, mà công bố trên tạp chí Q1, với chỉ số trích dẫn cao, đều phải có lộ trình dài như vậy, không thể một sớm một chiều được. Công bố này là kết quả của một quá trình nghiên cứu bài bản, nghiên túc và dài hơi”.
Trong nhóm nghiên cứu của TS Đức, hầu hết sinh viên sắp tốt nghiệp đều có bài công bố quốc tế nhưng đa số là co-author. Để đứng đầu công bố, Trung phải là người viết và làm chính trên cơ sở các thí nghiệm, TS Đức chỉ đóng vai trò cố vấn, hướng dẫn nghiên cứu, quá trình triển khai và công đoạn viết bài.