Ứng dụng của nano bạc trong chế tạo vật liệu xử lý nước cũng đã được ứng dụng cả trên thế giới và Việt Nam.
Trên thế giới
Chế phẩm bạc khử trùng được đăng ký đầu tiên tại Mỹ năm 1954 dưới tên gọi Federal Insecticide, Fungicide and Rodenticide Act (FIFRA) và sản phẩm này cho đến ngày hôm nay vẫn được sử dụng để diệt tảo trong các bể bơi Năm 1970 lần đầu tiên EPA công nhận bằng sáng chế đối với loại màng lọc nước cố định bạc. Các loại màng diệt khuẩn này thường được chế tạo trên cơ sở vật liệu cacbon hoạt tính hoặc ceramic được tẩm nano bạc, trong đó nano bạc được hình thành do các ion bạc trong dung dịch tẩm tự khử về dạng kim loại trên bề mặt hạt mang (cacbon). Phải nói đây là một kỹ thuật khá phổ biến trong chế tạo vật liệu xúc tác vào những năm 70-80 thế kỷ trước (Nowack B, 2011).
Màng lọc nước tẩm bạc được đăng ký patent dưới tên gọi FIFRA đã được chế tạo bằng phương pháp tẩm và đã thu được lớp phủ nano bạc với kích thước hạt nhỏ hơn 10 nm. Thí dụ, trong patent của Heinig tác giảđã chế tạo thành công màng lọc cacbon hoạt tính trên đó được phủ ít nhất 2% nano bạc với kích thước hạt từ 2 – 10 nm. Để kiểm tra sự hiện diện của nano bạc trên bề mặt màng lọc (cacbon hoạt tính hoặc gốm) người ta lấy ra khỏi màng
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 17
lọc một số viên cacbon hoạt tính chứa nano bạc, nghiền mịn rồi phân tích trên hiển vi điện tử TEM được trạng bị thêm bộ trường tối HAADF (high angle annular dark field). Các hạt nanosilver với khả năng phản xạ cao được nhìn thấy trên màn hình hiển vi. (Heinig C.F, 1994)
Những thập kỷ gần đây mặc dù đã có nhiều dự án lớn được triển khai thực hiện nhằm cung cấp nước sạch đến các khu vực dân cư thuộc các nước đang phát triển, nhưng trong thực tế nước an toàn sinh học vẫn chưa tới được các khu vực này. Vì vậy, theo sáng kiến của WHO, giải pháp ngắn hạn cho việc cung cấp nước sạch chính là phát triển công nghệ xử lý và bảo quản nước ở quy mô gia đình, nghĩa là công nghệ xử lý nước trực tiếp tại điểm sử dụng (point of use – POU). Ngoài ưu điểm là thời gian sản xuất thiết bị ngắn, giải pháp công nghệ này còn cho phép ngăn ngừa sự tái nhiễm thường xảy ra trong các hệ thống đường ống dẫn nước tới điểm sử dụng, đặc biệt là tại các nước vùng nhiệt đới nơi thường xảy ra lũ lụt. Sau khi thiết lập được một dây chuyền sản xuất tại Nicaragua Tổ PFP bắt đầu phát triển công nghệ chế tạo vật liệu lọc tẩm nano bạc ra các nước đang phát triển khác bằng cách kêu gọi các xí nghiệp của nước sở tại triển khai tự chế tạo CSF. Chẳng hạn, năm 2000 các xưởng sản xuất bình lọc CSF đã được xây dựng và đưa vào hoạt động tại Mexico, Bangladesh, Cambodia, sau đó là Haiti, Guatemala, El Salvador, Nepal, Pakistan, Uzbekistan
Kể từ thời điểm các bình lọc CSF được chế tạo và đưa vào áp dụng đã có nhiều công trình nghiên cứu liên quan đến sản phẩm đã được công bố, trong đó chủ yếu tập trung vào khả năng chế tạo CSF tại chỗ và vấn đề cải tiến công nghệ chế tạo cũng như chất lượng của sản phẩm. Tại Campuchia, Brown và Sobsey đã quan sát thấy rằng sau khi các sản phẩm CSF được đưa vào áp dụng trong dân chúng, số bệnh nhân mắc bệnh tiêu chảy đã giảm 46%. (Lantagne D. S, 2001).
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 18
Ở Việt Nam
Tại nước ta các nghiên cứu về chế tạo nano bạc đã được triển khai tại một số viện nghiên cứu thuộc Viện KH&CNVN, như tại Viện Hóa học, Viện Công nghệ môi trường và Viện Khoa học Vật liệu; Viện KH&CNQS Bộ Quốc phòng, các trường Đại học quốc gia và các trường Đại học bách khoa tại Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh. Trong khi đó các nghiên cứu liên quan đến ứng dụng nano bạc trong lọc nước thực tế chưa có nhiều.
N. T. P. Phong và cộng sựđã nghiên cứu chế tạo bộ lọc nước trên cơ sở bọt polyuretan được cấy nano bạc bằng cách nhúng bọt xốp polyuretan vào dung dịch keo bạc trong thời gian 10 giờ sau đó lấy ra sấy khô. Dung dịch keo bạc được các tác giả chế tạo bằng phương pháp Polyvinyl pirrolidon-etylen glycol cho phép đạt kích thước hạt nano bạc ≤ 12nm (Phong N.T.P et al, 2008).
PGS.TS. Trần Hồng Côn và cộng sự (2009) đã điều chế nano bạc bằng phương pháp dung dịch nước trên cơ sở phức ammiacat bạc và tác nhân khử là focmanđehyt và sau đó hấp phụ dung dịch nano bạc thu được lên chất mang silicagel. Sản phẩm silicagel được cấy nano bạc đã được các tác giả sử dụng thử nghiệm làm cột lọc nước khử trùng (Trần Hồng Côn, 2009).
Trần Quang Vinh và cs (2010) (Viện Hóa học – Viện HLKH&CNVN) và cộng sự nghiên cứu chế tạo vật liệu lọc nước có thành phần nano bạc cấy trên các chất mang như zeolit, than hoạt tính, PU (Trần Quang Vinh, 2010).
Bùi Duy Du (2009) (Viện Khoa học Vật liệu ứng dụng -Viện Khoa học Việt Nam) nghiên cứu chế tạo vật liệu polyuretan tẩm nano bạc lọc nước bằng cách khử ion Ag trên bề mặt tấm PU qua chiếu xạ Gamma Co-60 (Bùi Huy Du, 2009).
Nguyễn Quốc Hiến (2011) (Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam) tổng hợp nano bạc trên silica bằng chiếu xạ và chế tạo nhựa lai ghép PE/nanoAg. Nano bạc được tạo ra bằng cách chiếu xạ muối bạc bằng tia
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 19
gamma Co-60 và phân tán trong hỗn hợp silica/ethanol/nước. Hạt nano bạc thu được có kích thước từ 5nm - 40nm với nồng độ muối bạc ban đầu từ 5 đến 20mM. Nhựa lai ghép PE/AgNPs/silica có hàm lượng nano bạc từ 125 đến 1000 mg/kg. Nhựa này thích hợp sử dụng chế tạo dụng cụ nhựa đựng thức ăn hay màng mỏng bọc thực phẩm (Nguyễn Quốc Hiến, 2011).