Nghiên cứu máy tạo dung dịch nano bạc dựa trên công nghệ plasma sử dụng trong sản xuất nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản

Máy tạo dung dịch nano bạc dựa trên công nghệ plasma bao gồm nguồn điện cao áp, bơm nước cao áp nhỏ, buồng phản ứng chứa hai điện cực đặt chìm trong nước trong đó cực âm làm bằng molypden và cực dương làm bằng bạc. Plasma được tạo ra giữa hai điện cực liền kề này. Vật liệu làm cực dương sẽ hòa tan vào trong nước dưới dạng các ion dương và giảm ngay lập tức trong môi trường plasma để tạo thành các hạt nano. Trong quá trình thí nghiệm, màu của dung dịch thay đổi từ màu trong của nước sang màu vàng, thể hiện việc tổng hợp hạt nano bạc thành công. Tốc độ tạo hạt khá ổn định, khoảng 3,3mg/phút. Phổ hấp thụ UV -vis của dung dịch thu được có cực đại tại 408nm, đặc trưng cho cộng hưởng plasma bề mặt của hạt nano bạc.

SCIENCE - TECHNOLOGY P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 NGHIÊN CỨU MÁY TẠO DUNG DỊCH NANO BẠC DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ PLASMA SỬ DỤNG TRONG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP VÀ NUÔI TRỒNG THỦY SẢN INVESTIGATION ON THE SILVER NANOPARTICLE SYNTHESIS MACHINE FOR INSTANT USAGES IN AGRICULTURE AND AQUACULTURE BASED ON PLASMA METHOD Trần Thị Nhàn1,*, Lê Thị Hồng Dung1, Trịnh Thị Thu Hương1, Đỗ Hồng Tùng2 TĨM TẮT Máy tạo dung dịch nano bạc dựa công nghệ plasma bao gồm nguồn điện cao áp, bơm nước cao áp nhỏ, buồng phản ứng chứa hai điện cực đặt chìm nước cực âm làm molypden cực dương làm bạc Plasma tạo hai điện cực liền kề Vật liệu làm cực dương hòa tan vào nước dạng ion dương giảm môi trường plasma để tạo thành hạt nano Trong q trình thí nghiệm, màu dung dịch thay đổi từ màu nước sang màu vàng, thể việc tổng hợp hạt nano bạc thành công Tốc độ tạo hạt ổn định, khoảng 3,3mg/phút Phổ hấp thụ UV - vis dung dịch thu có cực đại 408nm, đặc trưng cho cộng hưởng plasma bề mặt hạt nano bạc Ảnh TEM mơ tả phân bố hạt hình cầu đồng với đường kính hạt trung bình khoảng 10nm Máy có kết cấu nhỏ gọn, dễ sử dụng, nguyên liệu dùng để tạo dung dịch nano bạc nguyên khối nước cất nên đưa vào sử dụng nông hộ phục vụ sản xuất ni trồng thủy sản Từ khóa: Máy, dung dịch nano bạc; công nghệ plasma ABSTRACT The silver nanoparticle synthesis machine based on the plasma method comprises of a high voltage power supply, a water micro-pump, a reaction chamber containing molybdenum cathode and silver anode emerged in liquid water Plasma was generated between these two sinked adjacent electrodes Anode material is dissolved into water as positive ions and immediately reduced in plasma environment to form nanoparticles In our experiment, the solution’s color rapidlychanges from that of pure water to yellow one, showing the successful synthesis of nanoparticles The particle production rates were measured by weighing the anode before and after plasma Theyhold rather constant, about 3.3mg/min The UV - vis absorption spectrum of the nano solution exhibits a peak at 408nm coresponding to the surface plasma resonant of silver nanoparticles According to the TEM picture, nano particles in the solution are in spherical form and quite homogenous, about 10nm It is able to use the silver nanoparticle synthesis machine with simple structure for agricultural and aquaculture families because it is easy to operate and raw materials consist of bulk silver and distilled water Keywords: Machine; silver nano particles; plasma method Khoa Khoa học bản, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Viện Vật lý, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệViệt Nam * Email: trannhan09@gmail.com Ngày nhận bài: 20/01/2020 Ngày nhận sửa sau phản biện: 15/6/2020 Ngày chấp nhận đăng: 26/02/2021 Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn MỞ ĐẦU Công nghệ nano ứng dụng rộng rãi để sản xuất sản phẩm phục vụ sống người, nâng cao chất lượng sản phẩm với chi phí thấp [1 8] Bạc ngun tố hóa học có tính kháng khuẩn mạnh tìm thấy Trái đất Ở dạng hạt nano, đặc tính kháng khuẩn tăng lên đáng kể [9] Vì vậy, dung dịch nano bạc sử dụng để ngăn ngừa tiêu diệt virus, vi khuẩn, bệnh nấm gây hại cho trồng; tránh sử dụng thuốc trừ sâu; hạn chế bệnh xuất tôm cá thực vật [9, 10] Sử dụng nano bạc giúp nông dân sản xuất sản phẩm hơn, an tồn cho người sử dụng giảm nhiễm môi trường so với việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật hóa học Hạt nano bạc sử dụng rộng rãi lĩnh vực nông nghiệp ni trồng thủy sản để phịng ngừa trị bệnh Tuy nhiên, nơng dân cịn khó tiếp cận với sản phẩm nano bạc có chất lượng tốt, sản xuất sơ sở có uy tín Giá cao rào cản lớn khiến việc sử dụng bạc nano sản xuất gặp nhiều khó khăn Tại Việt Nam, nhu cầu hạt nano kim loại tăng nhanh dịch chuyển sản xuất nơng nghiệp biến đổi khí hậu, nước biển xâm nhập yêu cầu chất lượng sản phẩm xuất Sản xuất nông nghiệp nuôi trồng thủy sản Việt Nam chủ yếu dựa vào Vol 57 - No (Feb 2021) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 121 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ trang trại gia đình nhỏ Do đó, nhu cầu tự sản xuất nano bạc đơn giản, giá thành rẻ chất lượng cao chí sản xuất gia đình cần thiết Dung dịch hạt nano bạc tạo nhiều phương pháp vật lý, học, hóa học, sinh học điện hóa Tuy nhiên, chúng có nhược điểm chung, cần sử dụng tác nhân ổn định để tránh kết tụ hạt nano dung dịch [11] Gần đây, số nhóm ngồi nước tiến hành nghiên cứu sản xuất dung dịch hạt nano bạc dựa chế tương tác chất lỏng plasma Nguyễn Minh Thủy cộng sử dụng hai điện cực bạc, điện cực chìm dung dịch lại chạm vào bề mặt dung dịch [12] Với cấu hình này, tạo dung dịch nano bạc tinh khiết Tuy nhiên, phương pháp có số nhược điểm như; hạt có kích thước khơng đồng đều, từ vài nanomet đến vài trăm nanomet; nồng độ thấp (