CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.4.NHIỄM NƯỚC VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC BẰNG HẠT
CHÙM NGÂY
1.4.1. Nguyên nhân gây ô nhiễm nước
Nước tự nhiên là nước được hình thành cả về số lượng và chất lượng dưới ảnh hưởng của các quá trình tự nhiên, không có tác động nhân sinh. Nước tự nhiên bị nhiễm bẩn bởi các chất khác nhau làm ảnh hưởng đến chất lượng của nó. Nghiên cứu thành phần và chất lượng nước bề mặt, tổ chức y tế thế giới WHO đưa ra một số nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước như sau:
(1) Nước nhiễm bẩn do các chất hữu cơ phân hủy từ động vật và các chất thải công nghiệp.
(2) Nguồn nhiễm bẩn do vi trùng, vi rút và các chất hữu cơ gây bệnh. (3) Nguồn nhiễm bẩn do các chất thải công nghiệp, chất thải rắn có chứa các chất độc hại của các cơ sở công nghiệp như phenol, xianua, crom…
(4) Nguồn ô nhiễm dầu mỏ và các sản phẩm của dầu mỏ trong quá trình khai thác, sản xuất, chế biến và vận chuyển.
(5) Nguồn ô nhiễm do các chất tẩy rửa tổng hợp trong sinh hoạt và trong công nghiệp.
(6) Các chất phóng xạ từ các cơ sở nghiên cứu và sử dụng phóng xạ. (7) Các hóa chất bảo vệ thực vật khi không sử dụng đúng mức. (8) Các hóa chất hữu cơ tổng hợp sử dụng trong công nghiệp. (9) Các hóa chất vô cơ dùng làm phân bón cho nông nghiệp. (10) Một số nguồn nước thải đáng kể từ các nhà máy nhiệt điện. Từđó, cần có các phương pháp xử lý nước phù hợp.[15]
1.4.2. Xử lý nước bằng hạt chùm ngây
Thông thường, những chất keo tụ tự nhiên có nguồn gốc từ thực vật đã từng được sử dụng ở các hộ gia đình. Điển hình như phụ nữ ở các vùng nông thôn ở Sudan, Tanzania hay Ấn Độ đã biết xử lý nước bằng bột hạt chùm ngây trước khi dùng để uống.
1.4.3. Protein keo tụ từ chùm ngây
Cây chùm ngây là một loài cây nhiệt đới, 14 loài đã được xác định cho đến nay và tất cả đều có tính chất làm keo tụ. Các nghiên cứu gần đây đều tập trung nghiên cứu quá trình xử lý nước từ protein chiết xuất từ hạt của cây chùm ngây. Các bộ phận khác nhau như lá, rễ, hạt, vỏ cây và trái cây, có nhiều lợi phẩm chất như tính chống ung thư, chống viêm, kháng khuẩn và
kháng nấm hoạt động, và đang được sử dụng để điều trị các bệnh khác nhau trong hệ thống y học ở bản địa, đặc biệt là ở Nam Á.
- Quá trình chuẩn bị chiết tách protein từ hạt chùm ngây
Chiết tách chất keo tụ từ hạt chùm ngây được chuẩn bị với dung dịch NaCl thì sẽ có hiệu quả tốt hơn so với chiết tách với nước cất. Điều này có thể được giải thích là do khi chiết tách protein thì các điều kiện môi trường thay đổi dẫn đến protein bị kết tủa. Độ hòa tan của protein phụ thuộc vào vào sự tương tác có cực của protein với dung môi, sự tương tác ion của phân tử protein với các phân tử muối hiện diện trong dung dịch và sự tương tác tĩnh điện giữa phân tử mang điện tích hay những nhóm phân tử mang điện tích của protein kết dính lại với nhau. Quá trình kết tủa protein bằng dung dịch muối có nồng độ cao phụ thuộc rất lớn vào tính kỵ nước của phân tử protein. Trong dung dịch, các gốc kỵ nước của phân tử protein tập trung trên bề mặt, tiếp xúc trực tiếp với các phân tử nước. Các phân tử nước này ngăn cản quá trình hình thành liên kết để tạo kết tủa giữa các protein như nhau. Khi nồng độ muối tăng, các phân tử muối bị solvat hóa làm giảm số phân tử nước xung quanh bề mặt các phân tử protein tạo điều kiện cho các bề mặt kỵ nước tiến đến gần nhau và kết tủa xuống. Mặc dù quá trình kết tủa bằng dung dịch muối có nồng độ cao phụ thuộc nhiều vào các phân tử kỵ nước của protein nhưng các yếu tố khác như pH, nhiệt độ cũng gây ảnh hưởng đến quá trình này. Ở pH gần điểm đẳng điện pI thì quá trình kết tủa xảy ra dễ dàng hơn và khi tăng nhiệt độ ở nồng độ muối cao thì độ hòa tan protein cũng giảm.
- Cơ chế hoạt động
Cơ chế keo tụ nước đục từ protein của hạt chùm ngây được xác định là do protein tích điện dương liên kết với phần của bề mặt các hạt tích điện âm thông qua sự tương tác tĩnh điện. Điều này dẫn đến sự hình thành của một vùng của các hạt tích điện âm và tích điện dương. Khi đó các hạt va chạm và
trung hòa điện tích, hình thành cấu trúc lưới liên kết như mô tả ở hình dưới. Và hiệu suất làm trong nước đục có thể được giải thích là do tỷ lệ thấp của sự tương tác của các hạt trong nước như vậy.
Hình 1.8. Cơ chế keo tụ của protein từ hạt chùm ngây.