Đánh giá khả năng xử lý dư lượng kháng sinh Ciprofloxacin trong nước thải bệnh viện bằng hệ xúc tác quang hóa ZnO/GO
MỤC LỤC
CH¯¡NG TâNG QUAN VÀ VÂN ĐÀ NGHIÊN CĀU Giái thiáu vÁ xúc tác quang hóa
Āng dāng ZnO/GO trong xÿ lý chÃt ụ nhiòm
Quang xúc tác thuộc ph°¡ng pháp hóa hác và đ°ợc coi là một quá trình oxy hóa/ khử tiên tiến, lo¿i bỏ hoặc phân hÿy các hợp chất hữu c¡/ vô c¡ không phân hÿy hoàn toàn bằng ph°¡ng pháp sinh hác thông th°áng. Trong khi sự phối hợp Ciprofloxacin vòi khỏng sinh hỏ beta-lactam và các aminoglycosides chÿ yếu t¿o ra hiáu quÁ bá sung và không thay đái trong điều kián in-vitro, thì trong điều kián in-vivo, nó th°áng t¿o ra hiáu quÁ cộng h°óng (nh° khi phối hợp vòi azlocillin), đặc biỏt trờn động vÁt bò giÁm b¿ch cầu trung tính. Tình hình sử dụng kháng sinh CIP trong y tế trên thế giới Fluoroquinolones là nhóm thuốc kháng sinh đ°ợc kê đ¡n phá biến thā ba, trong đó sử dụng levofloxacin th°áng đ°ợc sử dụng ã các bánh vián ã thuộc khu vực Bắc Mā và Đông Á và Nam Á (chÿ yếu là viêm phái) và ciprofloxacin ó Tõy Âu (chÿ yếu là viờm bàng quang) và một số n°òc khỏc ó chõu Âu.
Tình hình sử dụng kháng sinh CIP trong y tế t¿i Việt Nam T¿i Viát Nam bánh vián đ°ợc phân thành ba tuyến chính tùy thuộc vào một số tiêu chí cụ thể nh° 39 bánh vián Trung °¡ng, 394 bánh vián tỉnh và 640 bỏnh viỏn huyỏn. Sáu lo¿i kháng sinh đang đ°ợc sử dụng phá biến t¿i cỏc bỏnh viỏn bao gòm Amoxicilin, Cephalexin, Ciprofloxacin, Levofloxacin, Moxifloxacin và Clarithromycin đ°ợc điều tra về khối l°ợng sử dụng trung bình trong nm và trung bình theo gi°áng bánh/ngày đêm (dựa theo số gi°áng bánh sử dụng thực tế). Khỏng sinh đ°ợc sử dụng phỏ biến nhất là Amoxicilin và Ciprofloxacin vòi tÿ lỏ bỏnh viỏn sử dụng tớnh chung cho cỏc bánh vián cÿa 6 khu vực chiếm khoÁng 94,6% táng số bánh vián khÁo sát (88/92 bánh vián báo cáo sử dụng), trong đó khu vực Bắc Trung bộ và Duyên hÁi miền.
Há thống sắc ký đã trã thành công cụ phân tích hàng đầu khi nói đến hợp chất hữu c¡, tuy nhiên công cụ vàng này đi kốm vòi rất nhiều thụng số để điều chỉnh và tối °u húa nhằm tÁn dụng độ nh¿y cÿa nó; ví dụ tốc độ dòng chÁy cÿa ph°¡ng pháp, thành phần pha động và pH, cột và b°òc súng cÿa đầu dũ. Một số nghiên cāu đã quan tâm đến viác phân tích trong chất lỏng sinh hỏc; chẳng h¿n nh°phõn tớch huyết t°Ăng ng°ỏi để xỏc đònh ciprofloxacin bằng kā thuÁt HPLC-UV, tiền xử lý protein cho kết tÿa bằng acetonitril ó b°òc súng. Trong khi hầu hết các kā thuÁt tách đ°ợc sử dụng để phân tích Ciprofloxacin đều phụ thuộc vào Sắc ký lỏng, một số nghiên cāu đã sử dụng Đián di mao quÁn (CE) nh° một giÁi pháp thay thế; do l°ợng dung môi hữu c¡.
Trong tr°ỏng hợp khối phỏ kế cho phộp xỏc đònh khối l°ợng chớnh xác cÿa một nguyên tử hoặc phân tử, thì sự ion hóa cÿa hầu hết mái hợp chất đ°ợc phân tích và do đó, sự phân mÁnh ion cho phép giÁi thích sự hình thành các mÁnh, qua đó thông tin cấu trúc liên quan đến hợp chất đ°ợc nhắm mục tiêu có thể thu đ°ợc. Viỏc sử dụng kā thuÁt kết hợp nh° vÁy đã mang l¿i cho quá trình phân tích một lợi thế; trong đó phép đo khối phỏ song song (LC-MS/MS) đ°ợc sử dụng để làm rừ cấu trỳc cÿa hợp chất đớch trong hỗn hợp vòi Enorfloxacin trong mụ gà theo b°òc SPE. Thể tích m¿u mỗi phút là cần thiết để phõn tớch, điều này rất phự hợp khi dựng vòi cỏc m¿u cú thể tớch h¿n chế, tốc độ dũng chÁy thấp hĂn nhiều và hiỏu suất ion húa cao hĂn, phun ỏn đònh hĂn, kớch th°òc giỏt ban đầu nhỏ hĂn và sau đú l°ợng chất phõn tớch bò mất ớt hĂn.
Trong những ph°¡ng pháp phân tkch Ciprofloxacin hiện đ¿i đã đ°ợc đề cập, HPLC-MS thऀ hiện nhiều °u điऀm v°ợt trội gồm độ nh¿y cao, thời gian phân tkch ngắn, chi phk thĀp, cho phép phân tkch hàng lo¿t mẫu với ma trận mẫu phāc t¿p; do đó đ°ợc lư뀣a chọn làm ph°¡ng pháp định l°ợng Ciprofloxacin trong nghiên cāu này.
Vò trớ lÃy m¿u n°ỏc thÁi bỏnh viỏn
Trong thái gian lấy m¿u, bánh vián đ°ợc các chuyên gia t° vấn vÁn hành và t° vấn khắc phục các nh°ợc điểm về mặt công nghá nh° sửa lỗi sục khí nhằm cung cấp đÿ khí cho há vi sinh vÁt bể hiếu khí ho¿t động bình th°áng. Trong ph¿m vi nghiên cāu cÿa luÁn vn, nhằm đánh giá hiáu quÁ khÁ nng xử lý chất kháng sinh Ciprofloxacin bằng xúc tác ZnO/GO, hác viên đã dựng cỏc hỏ thớ nghiỏm riờng lẻ nhằm khÁo sỏt cỏc thụng số nh° pH, nòng độ chất xỳc tỏc, nòng độ chất phÁn āng, c°ỏng độ ỏnh sỏng,& Đòng thỏi, làm cỏc hỏ thử nghiỏm t°Ăng tự vòi xỳc tỏc là ZnO, GO. Đốn UV đ°ợc nhỳng vào m¿u t¿i vò trớ trung tõm cốc sao cho phần đốn ngÁp 15 cm, mặt d°òi đốn cỏch đỏy 2 cm để quá trình con từ ho¿t động không Ánh h°ãng đến đèn và xúc tác đ°ợc khuấy đều nhất.
Phân tích và xử lý thông tin, dựa trên các tiêu nghiên cāu cÿa luÁn vn để tiến hành đỏnh giỏ hiỏu quÁ xử lý chất khỏng sinh Ciprofloxacin trong n°òc thÁi bánh vián bằng há xúc tác quang hóa ZnO/GO. + Tiêu chí lựa chán bánh vián: Mang tính đ¿i đián cho các vùng/ miền, điều kián khí hÁu; đ¿i dián cho các tuyến trung °¡ng, tỉnh, huyán; có há thống xử lý n°òc thÁi y tế đ¿t QCVN về mụi tr°ỏng; cú l°u l°ợng xÁ thÁi lòn; cú mụi tr°ỏng tiếp nhÁn là kờnh, m°Ăng, ao, hò&; hợp tỏc trong quỏ trỡnh hỏc viờn làm viác. Ph°¡ng pháp áp dụng phân tích d° l°ợng thuốc kháng sinh Ciprofloxacin trong n°òc thÁi bỏnh viỏn trờn thiết bò sắc ký lỏng khối phỏ phõn giÁi cao HPLC, đ°ợc phỏt triển dựa trờn ph°Ăng phỏp phõn tớch khỏng sinh trong n°òc thÁi cÿa cục BÁo vá Môi tr°áng Mā, EPA method 1694.
Ph°Ăng phỏp này đ°ợc ỏp dụng để lờn sĂ đò cỏc điểm lấy m¿u thống kờ, so sỏnh, tỏng hợp cỏc thụng tin số liỏu d°òi cỏc d¿ng biểu bÁng, ma trÁn; sử dụng cỏc phần mềm chuyờn dụng thiết lÁp cỏc biểu đò xỏc đònh chớnh xỏc sự Ánh h°óng cÿa cỏc yếu tố tòi hiỏu quÁ phõn hÿy chất khỏng sinh Ciprofloxacin bằng há xúc tác quang hóa ZnO/GO. Sử dụng trong quá trình phân tích, đánh giá nhằm đ°a ra những kết luÁn xỏc thực nhất về d° l°ợng/ tòn d° chất khỏng sinh Ciprofloxacin trong n°òc thÁi, mụi tr°ỏng tiếp nhÁn n°òc thÁi bỏnh viỏn. Dựa vào kết quÁ phân tích hàm l°ợng chất kháng sinh Ciprofloxacin tr°òc và sau hỏ thống xử lý n°òc thÁi để đỏnh giỏ māc độ phỏt thÁi, tớnh toỏn hiáu suất xử lý Ciprofloxacin cÿa há thống, so sánh hiáu suất tng, giÁm trong quỏ trỡnh t° vấn, h°òng d¿n cÿa cỏc chuyờn gia.
Các ph°¡ng pháp đánh giá vÁt liáu đã đ°ợc tiến hành để xỏc nhÁn đặt tr°ng tớnh chất cÿa vÁt liỏu tỏng hợp đ°ợc gòm ph°Ăng phỏp kớnh hiển vi điỏn tử quột (SEM), phỏ nhiòu x¿ tia X (XRD) và phõn tớch nhiỏt (TGA) đã đ°ợc áp dụng. Qua cỏc thớ nghiỏm để xỏc đònh đặc tr°ng tớnh chất cÿa vÁt liỏu đó chāng minh ph°¡ng pháp táng hợp xúc tác ZnO/GO bằng quang hóa đã thành công vòi cỏc minh chāng bằng hỡnh Ánh chụp cấu trỳc SEM; phỏ nhiòu x¿ tia XRD và đ°áng cong phân tích nhiát TGA cÿa vÁt liáu. Methylene blue là một trong những hợp chất hữu c¡ phá biến nhất để tiến hành đánh giá ho¿t tính xúc tác quang hóa do sự mất màu cÿa methylene xanh cú thể quan sỏt dò dàng và quỏ trỡnh phõn tớch bằng UV-Vis là hoàn toàn đ¡n giÁn.
Trong thí nghiám này, sự phân hÿy quang cÿa methylene xanh đ°ợc sử dụng để đỏnh giỏ ho¿t động xỳc tỏc cÿa ZnO và ZnO/GO d°òi ỏnh sang khÁ kiến và kết quÁ đ°ợc trỡnh bày trong Hỡnh 3.6 õ 30 phỳt đầu tiờn, vòi Ánh h°óng cÿa quá trình hấp phụ, cÁ ZnO và ZnO/GO đều xử lý đ°ợc 30% hàm l°ợng methylene xanh trong dung dòch dự khụng chiếu sỏng. Bờn c¿nh đú, d°òi Ánh h°óng cÿa tia UV đến nano composite, sự phân tách quang cÿa electron và lỗ trống trã nên hiáu quÁ h¡n trên bề mặt ZnO, đòng thỏi giÁm tốc độ tỏi kết hợp giữa electron và lỗ trống. Đặc biát, liên kết - giữa methylene xanh và GO không chỉ tng c°áng sự hấp phụ các phân tử methylene xanh lên bề mặt xúc tác mà còn kích ho¿t methylene xanh chuyển electron từ GO để sinh ra cỏc chất trung gian MB* vòi khÁ nng bò oxi húa bói cỏc lỗ trống nhanh hĂn hợp chất methylene xanh trung hòa đián.
