Nghiên cứu chế tạo vật liệu ceramic gắn nano bạc để sản xuất bộ dụng cụ lọc nước uống cá nhân

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU CERAMIC GẮN NANO BẠC ĐỂ SẢN XUẤT BỘ DỤNG CỤ LỌC NƯỚC UỐNG CÁ NHÂN C

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU CERAMIC GẮN NANO BẠC ĐỂ SẢN XUẤT BỘ DỤNG CỤ LỌC NƯỚC

UỐNG CÁ NHÂN

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

TRẦN THỊ NHÀN

HÀ NỘI, NĂM 2017

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU CERAMIC GẮN NANO BẠC ĐỂ SẢN XUẤT BỘ DỤNG CỤ LỌC NƯỚC

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Cán bộ hướng dẫn chính: TS Trần Thị Ngọc Dung

Cán bộ chấm phản biện 1: TS Nguyễn Mạnh Tường

Cán bộ chấm phản biện 2: TS Mai Văn Tiến

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:

HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨTRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Ngày ……

tháng …… Năm 20……

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các nội dung, số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trungthực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Hà Nội, ngày tháng năm 201

HỌC VIÊN

Trần Thị Nhàn

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhấtđến Tiến sĩ Trần Thị Ngọc Dung, Trưởng phòng phòng Công nghệ thân môitrường thuộc Viện Công nghệ môi trường đã tận tình hướng dẫn và truyềnđạt cho tôi những kinh nghiệm quý báu, những lời khuyên cần thiết trongsuốt quá trình làm luận văn

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ThS Vũ Thị Mai đã giúp đỡ tôitrong quá trình thực hiện đề tài, đồng thời tôi xin cảm ơn quý thầy cô,trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội, đặc biệt thầy cô khoa Môitrường đã nhiệt tnh truyền dạy những kinh nghiệm quý báu, những phươngpháp nghiên cứu căn bản và những công cụ hỗ trợ đắc lực cho quá trình làmviệc và nghiên cứu hiện tại cũng như trong tương lai

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến GS.TSKH Nguyễn Đức Hùng vàcác bạn đồng nghiệp của Viện Công nghệ môi trường đã giúp đỡ tôitrong suốt quá trình thực hiện luận văn này

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn với gia đình, các anh, chị, em, đã hết lònggiúp đỡ về vật chất và chỗ dựa tinh thần với những lời động viên chocông việc nghiên cứu để hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn ở lớp CH1MT khóa 1 đã nhiệt tnhgiúp đỡ trong suốt quá trình vừa qua

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 201

HỌC VIÊN

Trần Thị Nhàn

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ x MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài luận văn 1

2 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu 2

2.1 Mục tiêu nghiên cứu

2 2.2 Nội dung nghiên cứu

2 3 Ý nghĩa khoa học của luận văn 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 4

1.1.Tổng quan về tình hình ô nhiễm môi trường nước hiện nay

4 1.1.1 Thực trạng ô nhiễm môi trường

4 1.1.2 Tác hại của ô nhiễm môi trường nước

6 1.2.Các vi sinh vật gây bệnh trong nước 7

1.2.1 Vi khuẩn gây bệnh hay gặp trong nước 7

1.2.2 Chỉ thị sinh vật trong môi trường nước

8 1.4.Giới thiệu về ceramic và nano bạc 11

1.4.1 Giới thiệu về ceramic 111.4.2 Giới thiệu chung về nano bạc .12

1.5.Tình hình nghiên cứu trong nước và thế giới 14

1.5.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 14

1.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 20

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 24

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 24

2.1.2 Phương pháp nghiên cứu 24

2.2 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị 25

2.2.1 Hóa chất 25

2.2.2 Thiết bị và dụng cụ 26

2.3 Lựa chọn tỉ lệ hỗn hợp cao lanh/ chất độn và nhiệt độ nung vật liệu ceramic 26

2.4.Các phương pháp đánh giá đặc tính của vật liệu 30

2.4.1 Phân tích nhiệt trọng lượng (DTG – TG) 30

2.4.2 Xác định độ xốp biểu kiến của vật liệu 30

2.4.3 Đánh giá độ thôi nhiễm của vật liệu khi tiếp xúc môi trường nước 31

2.4.4 Phương pháp phân tích vi sinh 32

2.4.5 Xác định diện tích bề mặt và kích thước lỗ xốp (BET) 34

2.4.6 Xác định cấu trúc tinh thể bằng nhiễu xạ tia X (XRD) 34

2.4.7 Xác định thành phần nguyên tố trong mẫu bằng phổ kế huỳnh quang ta X (XRF) 34

2.4.8 Xác định kích thước nano bạc bằng việc sử dụng kính hiển vi điện tử quét (SEM) 35

2.4.9 Đánh giá sự rửa trôi bạc từ vật liệu lọc 35

2.5 Tính toán, thiết kế bộ dụng cụ lọc nước cá nhân sử dụng vật liệu ceramic chế tạo được 36

2.5.1 Xác định các thông số cơ bản 36

2.5.2 Tính toán kích thước và nguyên vật liệu 37

2.5.3 Mô tả thử nghiệm với bộ dụng cụ lọc 40

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 42

3.1 Hình thái học của vật liệu ceramic sau khi nung 42

3.2 Phân tích đặc tính của vật liệu ceramic xốp nano bạc 42

3.2.1 Kết quả phân tích nhiệt trọng lượng DTG - TG 42

3.2.2 Đánh giá độ thôi nhiễm của vật liệu khi tiếp xúc môi trường nước 47

3.2.3 Xác định độ xốp biểu kiến 48

3.2.4 Tính diện tích bề mặt của vật liệu lọc theo phương pháp BET 49

3.2.5 Xác định cấu trúc tinh thể (XRD) 51

3.2.6 Xác định thành phần các nguyên tố có trong vật liệu lọc (XRF) 52

3.2.7 Đánh giá sự rửa trôi bạc từ vật liệu lọc 54

3.2.8 Kết quả chụp SEM 55

3.2.9 Khả năng diệt khuẩn của vật liệu lọc ceramic xốp gắn nano bạc theo thời gian tiếp xúc

56 3.3 Ứng dụng vật liệu ceramic xốp nano bạc trong bộ dụng cụ lọc nước cá nhân 57

3.3.1 Xác định khối lượng riêng của vật liệu 57

3.3.2 Tính toán kích thước và nguyên vật liệu 58

3.3.2 Bộ dụng cụ lọc nước cá nhân 63

3.3.3 Đánh giá chất lượng nước qua cột lọc 64

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67

KẾT LUẬN 67

KIẾN NGHỊ 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC 1: THỰC NGHIỆM

PHỤ LỤC 2: THIẾT BỊ

PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH

Tên đề tài: “Nghiên cứu chế tạo vật liệu ceramic gắn nano bạc để sản

xuất bộ dụng cụ lọc nước uống cá nhân”

Tóm tắt:

Nước vô cùng quý báu và hết sức thiết yếu đối với sự sống của cácsinh vật trên trái đất Đảm bảo nước sạch cho nhu cầu ăn uống củacon người nhất là với những nơi có điều kiện sống khó khăn như trongthời gian lũ lụt, những khu vực vùng sâu, vùng xa rất cần được quantâm và đầu tư Ngoài ra, nhu cầu sử dụng dụng cụ lọc nước cá nhân choquân sự, dã ngoại, là rất lớn Dụng cụ lọc nước cá nhân sử dụng vậtliệu ceramic xốp gắn nano bạc sẽ đáp ứng được yêu cầu này

Đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu đặc tr ưng vật liệunhư DTG-TG, SEM, BET, cũng như đánh giá khả năng diệt vi sinh vật,

từ đó lựa chọn điều kiện tối ưu chế tạo vật liệu lọc cũng như dụng cụlọc nước uống Từ kết quả nghiên cứu, luận văn tìm ra điều kiện tối ưu đểchế tạo vật liệu lọc là tỷ lệ cao lanh với mùn cưa tẩm muối bạc là 75:

25 và nung ở 1100 oC trong 60 phút để đạt độ xốp 47,383% Đã chế tạothành công bộ dụng cụ lọc nước cá nhân với công suất 0,3 L/h Kết quả banđầu cho thấy, bộ dụng cụ này có khả năng loại bỏ hoàn toàn các vi sinh vật

và một lượng Asen có mặt trong nước đầu vào là nước Hồ Tây

Kết quả của luận văn có thể áp dụng dùng để sản xuất bộ dụng

cụ lọc nước cá nhân cho nhu cầu dã ngoại và những nơi thường xuyênxảy ra lũ lụt, không có điện và thiếu nguồn nước sạch

CSF : Ceramic silver-impregnated filter

CFU : Colony forming unit

DTG-TG : Phân tích nhiệt trọng lượng vi sai

ICP-MS : Phổ khối nguyên tử plasma cảm ứng

SEM : Kính hiển vi điện tử quét

-SH : Nhóm sunfohydril

PFP : Tổ chức Potters for Peace QCVN

: Quy chuẩn kỹ thuật Việt Nam TEM :

Kính hiển vi điện tử truyền qua

TS : Tiến sĩ

Viện HLKH&CNVN : Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt NamXRD : X-ray diffraction

XRF : X-Ray Fluorescence

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Tỷ lệ hộ có nguồn nước hợp vệ sinh phân theo vùng 5Bảng 1.2 Số ca mắc bệnh truyền nhiễm giai đoạn 2011-2014 6Bảng 3.1 Bảng tổng hợp giá trị nhiệt độ và trọng lượng hao hụt của vật liệu46Bảng 3.2 Độ xốp tổng của vật liệu lọc chế tạo được tại nhiệt độ và tỷ lệ nhau 49Bảng 3.3 Các tham số vật lý của vật liệu lọc ceramic xốp sử dụng mùn cưa 50Bảng 3.4 Thành phần các nguyên tố có trong vật liệu ceramic 53Bảng 3.5 Khả năng diệt khuẩn E.coli và Coliforms của vật liệu lọc theo thờigian tếp xúc 56Bảng 3.6 Kết quả phân tích ICP - MS 66

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Cơ chế diệt khuẩn của nano bạc 12

Hình 1.2 Hình dạng lõi lọc và nguyên tắc hoạt động của lõi lọc 14

Hình 1.3 Bộ lọc nước sử dụng một lõi lọc và hai lõi lọc 14

Hình 1.4 Bộ lọc nước bằng gốm và thùng chứa nước sau lọc 16

Hình 1.5 Đĩa lọc bằng gốm 16

Hình 1.6 Sự kết hợp giữa hạt nano bạc và gốm 17

Hình 1.7 Gốm xốp không gắn nano bạc (hình a) và có gắn nano bạc (hình b) 17

Hình 1.8 Khối lượng của TPA và nano bạc bị phôi vào nước theo thời gian 18 Hình 1.9 Khả năng diệt khuẩn của thiết bị lọc gốm gắn TPA và nano bạc 18

Hình 1.10 Hệ thống lọc nước bằng gốm 19

Hình 1.11 Dụng cụ lọc cá nhân Lifestraw 19

Hình 1.12 Màng gốm lọc nước có phủ nano bạc 21

Hình 1.13 Bộ dụng cụ lọc nước ceramic xốp cố định nano bạc 21

Hình 1.14 Màng lọc gốm xốp chế tạo tại Bình Định 22

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình chế tạo vật liệu lọc ceramic có gắn nano bạc

27 Hình 2.2 Cao lanh (hình a) và mùn cưa (hình b) 28

Hình 2.3 Lò nung SX 6-13 29

Hình 2.4 Bể siêu âm (hình a) và thí nghiệm vật liệu (hình b) 31

Hình 2.5 Phương pháp pha loãng mẫu theo dãy thập phân

32 Hình 2.6 Quy trình thực hiện phân tích vi sinh 33

Hình 2.7 Phổ kế huỳnh quang tia X Viet Space 35

Hình 2.8 Kính hiển vi điện tử quét trường phát xạ (FE-SEM) 35

Hình 2.9 Thiết bị ICP – MS Agilent Technologies 7700 series 36

Hình 2.10 Mô hình thử nghiệm 40

Hình 3.1 Nhiệt độ nung 1100 oC tạo ceramic với tỷ lệ cao lanh/ mùn cưa 100: 0 (a) và cao lanh/ mùn cưa 75:25 (b) 42

Hình 3.2 Diễn biến TG và DTG của hỗn hợp cao lanh/ mùn cưa-AgNO3 khi tăng nhiệt độ

44 Hình 3.3 So sánh diễn biến TG và DTG của hỗn hợp cao lanh-mùn cưa tẩm AgNO3 với các tỷ lệ 85:15; 80:20 và 75:25 46

Hình 3.4 Độ đục của mẫu ở nhiệt độ khác nhau với cùng thời gian siêu âm 48 Hình 3.5 Đường đẳng nhiệt hấp phụ/khử hấp phụ của vật liệu ceramic xốp sử dụng mùn cưa làm chất tạo xốp, nung ở nhiệt độ 1100 oC 50

Hình 3.6 Phổ XRD vật liệu ceramic xốp nung từ hỗn hợp caolanh/mùn cưa- AgNO3 52

Hình 3.7 Phổ XRF vật liệu ceramic xốp nung từ hỗn hợp caolanh/ mùn cưa- AgNO3 53

Hình 3.8 Sự rửa trôi của bạc từ vật liệu lọc theo thời gian 55

Hình 3.9 Ảnh SEM bề mặt (a), mẫu không gắn nano bạc (b) và mẫu gắn hạt nano bạc (c) trên vật liệu ceramic xốp

55 Hình 3.10 Hiệu suất diệt khuẩn theo thời của các mẫu nung ở 1100 oC 57

Hình 3.11 Mô hình bộ lọc nước cá nhân (hình a) và cột lọc (hình b) 63

Hình 3.12 Mẫu nước Hồ Tây trước khi lọc (M0) và sau khi lọc (M1) 64

Hình 3.13 Kết quả vi sinh nước Hồ Tây trước khi lọc (hình a) và sau khi lọc(hình b) 65Hình 3.14 Kết quả đo độ đục của dung dịch trước và sau khi lọc qua thiết bị 65

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài luận văn

Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quý báu và hết sức thiết yếu đốivới sự sống của các sinh vật trên trái đất Nước duy trì sự sống quan trọnghơn cả các thành phần dinh dưỡng khác Cơ thể con người được cấu thànhchủ yếu là nước Nước phân phối khắp nơi trong cơ thể như máu, não bộ,phổi, Tuy nhiên, hiện nay rất nhiều người trên thế giới sử dụng nướckhông đảm bảo yêu cầu vệ sinh, nó là nguyên nhân dẫn đến các bệnh tật chocon người

Mức độ ô nhiễm nước đang ngày càng gia tăng do kiểm soát không hiệuquả nguồn gây ô nhiễm Tình trạng này đã và đang gây ra những ảnh hưởngđến sức khỏe của người, làm tăng nguy cơ ung thư, sảy thai và dị tậtbẩm sinh, dẫn đến suy giảm nòi giống Theo thống kê của Bộ Y tế và Bộ Tàinguyên Môi trường trung bình Việt Nam có khoảng 9.000 người tử vong mỗinăm và gần 200.000 trường hợp mắc bệnh ung thư mới phát hiện, mà mộttrong những nguyên nhân chính là sử dụng nguồn nước ô nhiễm

Tại Campuchia [1], việc sử dụng bộ dụng cụ lọc nước để cung cấp nướcsạch cho gia đình được áp dụng rộng rãi trên cả nước Ưu điểm là thờigian làm bộ dụng cụ này nhanh, ngăn ngừa được vi khuẩn vào trong nước,đặc biệt là tại những nơi khan hiếm nước sạch

Tuy nhiên, trên thế giới có rất ít dụng cụ lọc nước cá nhân trong nhữngtrường hợp khẩn cấp hoặc những nơi có điều kiện bất lợi Trong tháng 10, 11năm 2017 vừa qua ở Việt Nam, miền Trung liên tiếp bị bão đổ vào khiến chonước lũ dâng cao trên mức báo động 1 đến 2 mét, có nơi thậm chí đến 8mét Khi ngập lụt diễn ra, ngoài việc liên quan đến lương thực, thực phẩm thìviệc cung cấp nguồn nước sạch cho ăn uống của người dân vùng lũ là rất cấpthiết

Chính vì những nhu cầu bức thiết của người dân vùng lũ và vùng khó

khăn, mà đề tài “Nghiên cứu chế tạo vật liệu ceramic gắn nano bạc để sản

xuất bộ dụng cụ lọc nước uống cá nhân” đã được chọn làm luận văn cao

học

2 Mục têu và nội dung nghiên cứu

2.1 Mục tiêu nghiên cứu

- Xây dựng được quy trình chế tạo vật liệu lọc ceramic xốp gắn nano bạc của

bộ dụng cụ lọc nước cá nhân

- Đánh giá được hiệu quả diệt khuẩn của vật liệu lọc và dụng cụ lọc

2.2 Nội dung nghiên cứu

- Tổng quan tài liệu trong và ngoài nước về nghiên cứu chế tạo vật liệu lọcứng dụng để xử lý, nước cấp sinh hoạt nhiễm khuẩn và bị ô nhiễm

- Nghiên cứu xây dựng quy trình chế tạo vật liệu lọc ceramic xốp gắn nanobạc với các dạng định hình khác nhau như dạng viên, dạng màng bằng

phân tch SEM, BET,

+ Thử nghiệm khả năng diệt khuẩn của vật liệu

+ Đánh giá khả năng thôi nhiễm bạc của vật liệu lọc

3 Ý nghĩa khoa học của luận văn

- Chế tạo thành công vật liệu lọc ceramic xốp gắn nano bạc dạng hạt bằng

phương pháp in-situ cho phép bạc được gắn đều trên bề mặt các lỗ xốp

và được cố định trên vật liệu và đồng thời làm giảm đáng kể hiện tượng bạctrôi trong quá trình sử dụng Vật liệu chế tạo ra có khả năng diệt khuẩn, phùhợp với việc khử trùng cho nước ăn uống và thích hợp dùng cho bộ dụng cụlọc cá nhân

- Kết quả của luận văn góp phần giải quyết được nhu cầu về nước ăn uốngcủa các cá nhân ở vùng lũ lụt, vùng khó khăn về nước và nhu cầu dã ngoại

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về tình hình ô nhiễm môi trường nước hiện nay

1.1.1 Thực trạng ô nhiễm môi trường

Ô nhiễm nước đang là vấn đề đáng báo động trên thế giới hiện nay,đặc biệt là các nước đang phát triển Ô nhiễm nước là hiện tượng các vùngnước như sông, hồ, biển, nước ngầm, bị các hoạt động của con người làmnhiễm các chất gây hại cho con người và cuộc sống của các sinh vật trong tựnhiên

Hiện nay, ở Việt Nam, mặc dù các cấp, các ngành đã thực hiện cácchính sách và pháp luật về bảo vệ môi trường, nhưng tình trạng ô nhiễmnước là vấn đề rất đáng lo ngại Tốc độ công nghiệp hóa và đô thị hóa khánhanh cũng như sự gia tăng dân số gây áp lực càng nặng nề đối với tàinguyên nước Môi trường nước ngày càng bị ô nhiễm bởi nước thải của khucông nghiệp, nước thải sinh hoạt, làng nghề, chưa được thu gom tập trung

để xử lý Về tình trạng ô nhiễm nước ở nông thôn và khu vực sản xuất nôngnghiệp, hiện nay Việt Nam có gần 76% dân số đang sinh sống ở nông thôn lànơi có cơ sở hạ tầng còn lạc hậu, phần lớn các chất thải của con người và giasúc không được xử lý nên thấm xuống đất hoặc bị rửa trôi, làm cho tìnhtrạng ô nhiễm nước bởi các hợp chất hữu cơ và sinh vật ngày càng cao Đặcbiệt, trong sản xuất nông nghiệp do lạm dụng thuốc bảo vệ thực vật dẫn đếncác nguồn nước ở kênh, mương bị ô nhiễm

Mặc dù gần đây, chính phủ đã có nhiều chính sách, đầu tư cung cấpnước sạch, nhưng vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu của người dân nghèo Một

bộ phận người dân sinh sống tại vùng nông thôn và núi cao vẫn không đượctiếp cận với hệ thống nước sạch hoặc thiếu nước cho sinh hoạt Giữa cácnhóm, các vùng có thu nhập khác nhau, mức độ được tiếp cận với nướcsạch với tỷ lệ cũng khác nhau (bảng 1.1)

Bảng 1.1 Tỷ lệ hộ có nguồn nước hợp vệ sinh phân theo vùng [2].

Vùng

Tỷ lệ hộ có nguồn nước hợp

vệ sinh (%)

Vùng

Tỷ lệ hộ có nguồn nước hợp vệ sinh (%)

và bảo vệ môi trường còn thiếu, cơ chế phân công và phối hợp giữa các cơquan, các ngành và địa phương chưa đồng bộ, còn chồng chéo, chưa quyđịnh trách nhiệm rõ ràng; chưa có chiến lược, quy hoạch khai thác, sử dụng

và bảo vệ tài nguyên nước theo lưu vực, vùng lãnh thổ

1.1.2 Tác hại của ô nhiễm môi trường nước

Bệnh tật có liên quan đến ô nhiễm nguồn nước đã từ lâu được xem làmột mối đe dọa lớn đối với sức khỏe cộng đồng, đặc biệt các bệnh như:bệnh tả, bệnh đường tiêu hóa và các bệnh ngoài da, Tác hại ô nhiễm môitrường nước đối với sức khỏe con người chủ yếu do nước bị ô nhiễm vitrùng, vi khuẩn, các chất hữu cơ, asen và kim loại nặng (chì, cadimi, thủyngân, ) và các hóa chất độc hại Hiện nay, vẫn còn nhiều hộ dân sử dụngnước sông, ao hồ, kênh rạch để phục vụ sinh hoạt hàng ngày nên ảnh hưởngđến sức khỏe, nguy cơ nhiễm các bệnh về đường tiêu hóa là rất lớn Báo cáohiện trạng môi trường quốc gia [3] đã chỉ ra việc gia tăng các yếu tố nguy

cơ từ ô nhiễm nước, không khí, thực phẩm, rác thải,…ảnh hưởng đến sứckhỏe cộng đồng

Bảng 1.2 Số ca mắc bệnh truyền nhiễm giai đoạn 2011-2014 [3]

Nước ô nhiễm ảnh hưởng đến sức khỏe con người có thể thông qua hai con đường: một là do ăn uống; hai là do tếp xúc trong quá trình sinh hoạt và

lao động Trong số các bệnh khác nhau liên quan đến nước thì cácbệnh thường gặp là tiêu chảy do vi rút Rota, dịch tả, thương hàn, viêm gan,viêm dạ dày, viêm ruột, tiêu chảy, viêm não, giun sán, đau mắt hột, các bệnh

do muỗi truyền (sốt rét, sốt xuất huyết, viêm não Nhật Bản) (bảng 1.2)

Bên cạnh các bệnh về đường tiêu hóa như têu chảy, lỵ,… ô nhiễm nguồnnước còn gây bệnh thiếu máu, bệnh về da Nguyên nhân chủ yếu do nguồnnước bị nhiễm asen, kim loại nặng như chì, cadimi,… Tại một số địa phương,khi quan sát các trường hợp ung thư, viêm nhiễm phụ khoa chiếm từ 40đến

50 % là do từng sử dụng nguồn nước bị ô nhiễm [3]

1.2 Các vi sinh vật gây bệnh trong nước

Các vi sinh vật có trong nước thường gây bệnh đường ruột, chúngthường sống ký sinh với tế bào vật chủ Các vi sinh vật hay gây bệnh chongười và động vật trong nước gồm vi khuẩn, virut, giun sán,…

1.2.1 Vi khuẩn gây bệnh hay gặp trong nước

Shigella: chúng gây ra bệnh lỵ trực khuẩn ở người qua đường têu hóa

như thức ăn, nước uống bị nhiễm khuẩn [4] Shigella cũng có thể lấy nhiễm

trực tiếp từ người qua người Trong môi trường nước, các loài này có thể tồn

tại hơn 6 tháng [5] Liều nhiễm của vi khuẩn Shigella là rất thấp, tùy thuộc

vào tình trạng và độ tuổi của người và động vật, ít hơn 100 tế bào vi khuẩncũng có thể gây ra các nhiễm trùng [6]

Vibrio cholerae: chúng chỉ gây bệnh cho người (bệnh tả) và xâm nhập

vào cơ thể theo nước uống, thức ăn vào trong dạ dày Chúng sống lâu trongmôi trường nước [7]

E.coli (Escherichia coli) hay còn được gọi là vi khuẩn đại tràng, là một

trong những loài vi khuẩn chính ký sinh trong đường ruột của động vật máu

nóng nên chúng có mặt ở trong phân người và động vật E.coli là vi sinh vật

hiếu khí, hầu hết chúng không gây hại và đóng vai trò quan trọng trong

ổn định sinh lý đường ruột [5] Một số E.coli có thể gây ra bệnh têu chảy, suy thận Sự có mặt của E.coli ở môi trường là một chỉ thị thường gặp cho

ô nhiễm phân [7]

Coliforms là nhóm vi khuẩn phổ biến và sống trong nhiều môi trường

khác nhau như đất, nước, thực phẩm, Chúng được xem như một vi sinhvật dùng cho chỉ thị sinh học đối với chất lượng nước uống vì chúng dễ phát

hiện và định lượng Coliforms chịu nhiệt có khả năng phát triển trong môi

trường có mặt các muối mật hoặc các chất bề mặt tương tự, và tạo ra axit

và khí từ khả năng lên men lactose trong vòng 48 giờ ở nhiệt độ 44 ± 0,5 °C[8]

1.2.2 Chỉ thị sinh vật trong môi trường nước

Theo QCVN 01:2009/BYT do Cục Y tế dự phòng và Môi trường biênsoạn và được Bộ trưởng Bộ Y tế ban hành theo Thông tư số: 04/2009/TT –BYT ngày 17 tháng 6 năm 2009 quy định về chất lượng nước ăn uống cũng

sử dụng hai thông số vi khuẩn chỉ thị là Coliforms tổng số và E.coli hoặc

Coliforms chịu nhiệt Theo quy chuẩn này, nước ăn uống phải đảm bảo không

có Coliforms tổng số và E.coli hoặc Coliforms chịu nhiệt trong 100 mL nước.

Do vi khuẩn có thể lan truyền gây bệnh cho người nên sự hiện diện của E.coli hoặc Coliforms chịu nhiệt chứng tỏ nước có thể bị nhiễm phân hoặc xử lý

không hiệu quả

1.3 Các phương pháp khử trùng nước hiện nay

Các quá trình xử lý cơ học không thể loại trừ được toàn bộ vi sinh vật

có trong nước, việc loại bỏ chúng cần tiến hành các biện pháp khử trùng Khửtrùng có thể theo quá trình vật lý hoặc hóa học

Các phương pháp vật lý [9]

- Phương pháp nhiệt: Khi đun sôi nước ở 100 oC đa số các vi sinh vật bị

vi khuẩn để tiêu diệt chúng Tuy nhiên, phương pháp này phụ thuộc vào thiết

bị, chi phí đắt nên không thể áp dụng rộng rãi được, đặc biệt là nhữngnơi chưa có điện

- Phương pháp siêu âm: Dòng siêu âm với cường độ tác dụng không nhỏhơn 2W/cm2 trong khoảng thời gian trên 5 phút có khả năng têu diệt toàn

bộ vi sinh vật trong nước

- Phương pháp lọc: sử dụng các loại màng lọc có kích thước lỗ nhỏ như sứxốp, các tấm sành,… Lớp lọc này có tác dụng sẽ giữ và loại bỏ đa số vi sinhvật trong nước có kích thước 1-2 µm

Phương pháp hóa học [9]

Cơ sở của phương pháp hóa học là sử dụng các chất oxy hóa mạnhnhư clo, brom, iốt, axit hypoclorit,…để oxy hóa men của tế bào vi sinh và tiêudiệt chúng Do phương pháp hóa học có hiệu suất khử trùng cao nên chúngđược áp dụng rộng rãi ở mọi quy mô

- Khử trùng bằng clo và các hợp chất của nó

Clo là chất oxy mạnh dù là nguyên chất hay hợp chất, khi tác dụng với nướcđều tạo ra axit hypoclorit (HOCl) có tác dụng khử trùng rất mạnh Quá trìnhdiệt vi sinh vật xảy ra qua 2 giai đoạn: Đầu tên chất khử trùng khuếch tánxuyên qua màng tế bào vi sinh, sau đó phản ứng với men bên trong tế bào vàphá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến sự diệt vong của tế bào

Phản ứng đặc trưng là sự thủy phân của clo tạo ra axit hypoclorit vàaxit

clohyđric:

Cl2 + H2O ⇔ HOCl + HClKhi sử dụng clorua vôi làm chất khử trùng:

Ca(OCl)2 + H2O ⇔ CaO + 2HOClTốc độ của quá trình khử trùng tăng khi nồng độ của chất khử trùngvànhiệt độ nước tăng Tốc độ khử trùng bị chậm đi rất nhiều khi trong nước

có các chất hữu cơ, cặn lơ lửng và các chất khử khác

Tuy nhiên, việc sử dụng clo và các hợp chất của clo có nhược điểm làtạo thành hợp chất cơ clo có hại cho sức khỏe cho người sử dụng, làmnước có mùi khó chịu

- Khử trùng bằng ion các kim loại nặng

Với nồng độ rất nhỏ của ion kim loại nặng có thể tiêu diệt được các visinh vật và rêu, tảo sống trong nước Khử trùng bằng phương pháp nàyđòi hỏi thời gian tiếp xúc lớn

- Khử trùng bằng ôzon

Ôzon được tạo ra bằng cách cho oxy hoặc không khí qua thiết bị phóng

ta lửa điện Phương pháp này có khả năng khử trùng cao, không gây hại chongười dùng nhưng lại phụ thuộc quá nhiều vào thiết bị, chi phí đắt, tiêu tốnnhiều năng lượng điện

Như vậy, khử trùng nước trên cơ sở các tác nhân hóa học và vật

lý tương đối nhiều nhưng đều có những nhược điểm như phụ thuộc vào điệnhay tạo ra những hợp chất nguy hiểm cho sức khoẻ con người

Ứng dụng công nghệ nano vào xử lý nước [10]

Trong lĩnh vực xử lý nước, công nghệ nano cung cấp khả năng của mộtloại bỏ hiệu quả các chất ô nhiễm và vi trùng Ngày nay, màng nano và bộtnano được sử dụng để phát hiện và loại bỏ các chất hóa học và sinh họcbao

gồm các kim loại (đồng, chì, thủy ngân, niken, kẽm), chất dinh dưỡng(phosphate, amoniac, nitrat và nitrit), xianua, chất hữu cơ, tảo, virus, vikhuẩn, ký sinh trùng và kháng sinh

Về cơ bản có bốn loại vật liệu nano đang được đánh giá là vật liệu làmsạch nước, đó là các hạt nano chứa kim loại, các vật liệu nano cacbon, zeolit

và dendrimers Các vật liệu nano có kết quả tốt hơn so với các phươngpháp xử lý nước khác do diện tích bề mặt cao (tỷ lệ bề mặt/ thể tích) Các

nhà khoa học cũng thấy rằng vi khuẩn Coliforms được chiếu xạ trong thời

gian ngắn trước khi xử lý bằng nano bạc ở nồng độ thấp với mục đích tănghiệu quả kháng khuẩn Trong tương lai, sự kết hợp cả hai phương pháp này

có thể là lựa chọn tốt nhất để xử lý nước

Các lõi lọc có khe lọc rộng khoảng 100 nm, có thể ngăn được vi khuẩnkhông đi xuyên qua lõi lọc Nếu vi khuẩn đi vào lõi lọc, nó sẽ bị mắc kẹt tạicác mao quản Với vật liệu lọc nước có gắn nano bạc, khi các vi khuẩn bị giữlại trên màng lọc, nano bạc có đủ thời gian giết chết vi khuẩn và hạn chế vikhuẩn phát triển trong lõi lọc, tránh được những nguy cơ mắc bệnh khi

sử dụng nước uống

Phương pháp này có những ưu điểm sau: diệt khuẩn tận gốc, hiệu quảcao, hàm lượng thấp, chi phí thấp, thân thiện với môi trường, không tạo racác hợp chất gây hại cho người sử dụng, không gây ra mùi [11]

Việc sử dụng công nghệ nano cho lọc nước sẽ cho phép người dùngkhông cần đun nước hay thiết bị phức tạp mà vẫn uống trực tếp được

1.4 Giới thiệu về ceramic và nano bạc

1.4.1 Giới thiệu về ceramic

Vật liệu ceramic là vật liệu vô cơ phi kim loại (thành phần gồm các vật

chất có chứa oxy hoặc không chứa oxy): các khoáng vật silicate, ZrSiO4, được sản xuất bằng phương pháp nung kết khối ở nhiệt độ cao (gốm sứ)hoặc nấu chảy (thủy tinh) Vật liệu ceramic được sử dụng làm đồ gốm, vậtliệu chịu lửa, bê tông, xi măng, vật liệu lọc nước, không khí,

1.4.2 Giới thiệu chung về nano bạc

a) Khái niệm

Nano bạc là những hạt bạc có kích thước nano (1 nm = 10-9 m), gần vớikích thước của phân tử bạc, có hiệu ứng bề mặt vô cùng lớn Không chỉ có ionbạc, mà còn có các ion kim loại khác như Au, Pt và một số kim loại chuyểntếp khác như Cu, Fe, Co, cũng có khả năng diệt khuẩn, nhưng chỉ có ionbạc thể hiện tính năng đó mạnh nhất

Nano bạc ngày nay đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vựccủa đời sống như y học, nông nghiệp, khử trùng nước uống, [11, 12,13] Các nhà y học cho rằng bạc là một chất kháng khuẩn có độc tnh cao đốivới hầu hết vi sinh vật [11, 12] mà chúng không có khả năng tạo đề khángchống lại tác động của nó

b) Cơ chế diệt khuẩn của ion bạc

Một số nhà nghiên cứu [13, 14] đã đưa ra một số giả thiết về cơ chế diệt khuẩn của nano bạc thông qua 4 cơ chế sau (hình 1.1):

Hình 1.1 Cơ chế diệt khuẩn của nano bạc

- Tác động gián tiếp lên phân tử ADN bằng cách tăng số lượng các gốc

tự do dẫn đến làm giảm hoạt tính của các hợp chất chứa ôxy hoạt động,làm rối loạn các quá trình oxy hóa cũng như phosphoryl hóa trong tế bào vikhuẩn (hình 1.1 C)

- Quá trình vô hiệu hóa men có chứa các nhóm –SH và –COOH; phá vỡcân bằng áp suất thẩm thấu; hoặc tạo phức với axit nucleic dẫn đến thay đổicấu trúc ADN của tế bào (tác động trực tiếp đến cấu trúc ADN, hình 1.1 D)

Tóm lại, cơ chế diệt khuẩn của nano bạc như sau:

+ Nano bạc phá hủy chức năng hô hấp của tế bào

+ Phá hủy chức năng của thành tế bào

+ Liên kết với ADN và ức chế chức năng sao chép của chúng

c) Tác dụng của nano bạc

Bạc là tồn tại với số lượng lớn trong não, trong nhân tế bào thần kinh,trong các hạch của hệ nội tiết, trong võng mạc mắt và trong xương của cơthể người Dung dịch nano bạc đã được thí nghiệm tại Mỹ cũng như ở cácphòng thí nghiệm và các trường Đại học nổi tiếng trên thế giới đều chorằng nano bạc hiệu quả trong việc têu diệt các loài vi khuẩn, virut và khônggây độc hại đối với tế bào cơ thể [15]

Ủy ban khoa học về thuốc và thiết bị y tế của Mỹ SCMPD (Sci.Commitee on Med Products and Devices) đã cấm sử dụng bạc làmthuốc

uống cho người, chỉ được áp dụng tại chỗ trên da hoặc trên niêm mạc Tuynhiên, Khối EEC lại cho phép sử dụng kim loại này làm chất tạo màu chothực phẩm, đồng thời một số sản phẩm thực phẩm chức năng cho phépngười sử dụng uống vào người mỗi ngày ≤ 0,03 mg bạc

1.5 Tình hình nghiên cứu trong nước và thế giới

1.5.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

B Nagarajan and G.B Jaiprakashnarain [15] đã tạo polymer có nanobạc bằng cách ngâm tẩm Nguyên tắc cơ bản của việc ứng dụng phươngpháp này là phải có một polymer được thiết kế về mặt hình học, được trộnvới các hạt nano bạc, được thực hiện bằng quá trình ép phun Các thiết kếthủy lực

khác nhau của POU (Point of Use Devices) cho chứa nước (hình 1.3)

Hình 1.2 Hình dạng lõi lọc và nguyên

tắc hoạt động của lõi lọc

Hình 1.3 Bộ lọc nước sử dụng một

lõi lọc và hai lõi lọc

Tỷ lệ khử trùng của thiết bị này phụ thuộc vào sự tiếp xúc giữa nano bạc và vikhuẩn Phần trên của bộ lọc được làm đầy bằng nước với cột lọc cơ bản vàkết hợp với một cột GAC (Granular actvated carbon – Than hoạt tính dạnghạt) Nước sẽ từ trên xuống dựa vào lực hấp dẫn và sẽ đi qua nhiều vòngpolymer có nano bạc trước khi nước xuống phần chứa nước (hình 1.2, hình1.3)

Jiawei Sheng và cs [16] đã thành công chế tạo thủy tnh có gắnnano bạc ở nhiệt độ 500 – 600 °C Sau khi ủ ở 600 °C trong 45 giờ, sẽ hìnhthành các hạt nano bạc hình cầu có kích cỡ khoảng 3 – 8 nm.

Peter D P và cs [17] chỉ ra rằng trong hỗn hợp AgNO3/NaNO3 các ion

Ag+ trao đổi ion ở nhiệt đô 330 ± 355 °C hoặc khi thời gian trao đổi trên 90phút với nhiệt độ trao đổi là 320 °C Ở nhiệt độ trao đổi là 500 °C, các phân

tử nano bạc được hình thành bất kể ở thời gian và nồng độ nào

Ranjana S Varma và D.C Kothari [18] đã thương mại hóa các loạithủy tinh được trao đổi ion ở các nhiệt độ khác nhau của hỗn hợp AgNO3 vàNaNO3 với tỷ lệ mol 10: 90, 02:98 và 50: 50 trong khoảng 320 đến 500 °C Ởnhiệt độ trao đổi 500 °C, các hạt nano bạc được hình thành sau khi trao đổinhiệt

Trong patent của Heinig [19], phương pháp diệt khuẩn trong xử

lý nước là cho nước tiếp xúc với bạc trong sự có mặt của oxy để tạo ra mộtchất oxy hóa hoạt động trong nước Tác giả đã chế tạo thành côngmàng lọc cacbon hoạt tính trên đó được phủ ít nhất 2% nano bạc

Zohrab Ahmadi và cs [20] đã tổng hợp và nghiên cứu hình thái của hạtnano Ag/TiO2 và đánh giá khả năng diệt khuẩn của polypropylene - Ag/TiO2.Các đặc trưng của ceramic được đánh giá qua các phương pháp khácnhau như XRD, TEM, SEM Kết quả phân tích cho thấy các hạt nano bạc phân

bố đều và các tinh thể không có sự thay đổi trong cấu trúc TiO2 Hoạtđộng kháng khuẩn của vật liệu này được nghiên cứu đối vớiStaphylococcus aureus Kết quả của nghiên cứu cho thấy khả năng diệt khuẩnsau 10 phút của vật liệu này đạt trên 98%

Anne M Mikelonis và cs [21] đã nghiên cứu sự thay đổi trong phươngthức tổng hợp các hạt nano bạc đến sự phát tán bạc lên bộ lọc nước bằnggốm

(hình 1.4) và đánh giá hiệu quả khử trùng Nano bạc được sử dụng chất

ổn định bằng các chất khác nhau: citrate, polyvinylpyrrolidone,polyethylenimine nhánh và casein

Hình 1.4 Bộ lọc nước bằng gốm và thùng chứa nước sau lọc

Nhìn chung, đánh giá hiệu quả loại bỏ vi khuẩn thì các hạt nano bạc sử dụngpolyethylenimine nhánh làm chất ổn định thì hiệu quả rõ ràng hơn so với cácchất còn lại

James A Smith và Dianjun Ren [22] đã nghiên cứu thành công việc gắn nanobạc trong ceramic xốp bằng cách nung ở nhiệt độ 900oC trong 3 giờ (hình1.5)

Hình 1.5 Đĩa lọc bằng gốm

Nano bạc được đưa trực tếp vào ceramic trong quá trình chế tạo bằng cách

sử dụng phương pháp quét, ngâm hoặc nung Kết quả cho thấy tỷ lệ Ag-NPsbị

giữ lại trong ceramic xốp dao động khoảng 13  100% Khả năng bị phôicủa

nano bạc giảm với cường độ ion tăng đối với mọi trường hợp và ở mức

độ thấp hơn khi đường kính hạt nano tăng Các hạt nano bạc có thànhphần citrate ít phôi ra hơn so với các hạt có protein hóa Đối với các đĩa gốm

được chế tạo bằng phương pháp quét, ngâm thì sự phóng thích đáng kể cáchạt nano

bạc vào nước so với phương pháp nung (các hạt nano được kết hợp vớiđất sét, nước, trước khi nung) Kết quả cho thấy phương pháp nung cóthể là một cải tiến cho thiết kế bộ lọc bằng gốm.

Hong Liu và cs [23] đã nghiên cứu thành công việc tổng hợp ceramicxốp bằng cách sử dụng 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) làm phân tửkết nối (hình 1.6)

Hình 1.6 Sự kết hợp giữa hạt nano bạc và gốm

Sự kết nối giữa hạt nano bạc và gốm dựa vào các liên kết giữa nhóm –NH2 ởtrên cùng của phân tử APTES và các nguyên tử bạc trên bề mặt của các hạtnano bạc Đầu kia của tác nhân ghép aminosilane gắn với các nguyên tử silictrong gốm thông qua một liên kết Si-O-Si

Hình 1.7 Gốm xốp không gắn nano bạc (hình a) và có gắn nano bạc (hình b)

Không có sự mất mát rõ ràng của các hạt nano sau khi ngâm trong dung dịchsiêu âm trong 15 phút, hoặc sau khi giữ gốm lọc xử lý trong vài tuần trongmôi trường khí quyển Ở tốc độ dòng chảy 0,01 L/phút, không có sự xuất hiện

của E.coli khi nước có lượng vi khuẩn khoảng 105 CFU/mL Kết quả phântch cho thấy các hạt nano bạc được lưu trữ trong thời gian dài, có độ bềncao ngay cả với việc siêu âm, chi phí thấp sản xuất thấp và hiệu quả diệtkhuẩn cao

Hình 1.8 Khối lượng của TPA và

nano bạc bị phôi vào nước theo

thời gian

Hình 1.9 Khả năng diệt khuẩn của thiết bị lọc gốm gắn TPA và nano bạc

Hongyin Zhang, Vinka Oyanedel-Craver [24] đã so sánh hiệu quả khửtrùng của thiết bị lọc nước bằng gốm bằng việc ngâm vào hai hợp chất khángkhuẩn là nano bạc và TPA Kết quả cho thấy khoảng 3% tổng khối lượng củaTPA bị phôi vào nước thải trong thời gian hơn 300 phút, còn nano bạc là 4%(hình 1.8) và khả năng diệt khuẩn của thiết bị lọc gốm gắn TPA cao hơnkhoảng 2 lần so với nano bạc (hình 1.9) Tuy nhiên, độc tnh của TPA cầnđược đánh giá trước khi ứng dụng vào các bộ lọc nước bằng gốm

Angela R Bielefeldt và cs [25] đã nghiên cứu sự ảnh hưởng của clo vàcác thông số khác của nước đến sự phân bố nano bạc trên bề mặt gốmcho thấy với nồng độ của natri clorua và vi khuẩn cao là nguyên nhân pháttán bạc nhanh chóng Natri hypoclorit loại bỏ đến 85% bạc trên bề mặt silicatrong vòng 3 giờ Ở đây, nhóm tác giả đã tạo ra các hạt nano bạc với hỗn hợpcasein (C47H48N3O7S2Na) và protein Clo được cho thêm vào như natrihypoclorit, chúng sẽ nhanh chóng loại bỏ bạc ở dạng hạt nano hoặc các hạtnano bạc trên bề mặt silica kể cả trong nước uống và thuốc tẩy Do đó,

bộ lọc gốm sứ (CPFs - ceramic pot filters) tránh tiếp xúc với dung dịch clo

Van Halem D [26] đã nghiên cứu thành công việc ngâm tẩm bạc vào

bộ gốm lọc dùng để xử lý nước ăn uống cho các hộ gia đình ở các nước đangphát triển Tại Campuchia [1], bộ lọc gốm xốp tẩm nano bạc được đưa vào

áp dụng cho người dân (hình 1.10) với những đặc điểm sau:

Kết quả kiểm tra hệ lọc nước bằng gốm về khả năng diệt khuẩn cho thấy

bộ lọc nước bằng gốm xốp diệt 100% E.coli.

Cấu tạo tạo Lifestraw (hình 1.11): Màng lọc bằng vải không dệt dùng loại bỏbụi và các tạp chất có trong nước Bộ lọc cacbon dùng để loại bỏ clo, trầmtch, hợp chất hữu cơ, khử mùi vị,… Màng lọc nano dùng để loại bỏ vi sinhvật Loại bỏ độ đục bằng cách lọc các hạt bụi lớn hơn 0,02 microns

Hình 1.11 Dụng cụ lọc cá nhân Lifestraw