được khuấy với 1L dung dịch asenic trong vòng từ 1-60 phút. Sau đó các hạt nano từ tính được tách ra ngoài sử dụng một miếng nam châm. Dung dịch còn lại được đo nồng độ asenic bằng máy đo phổ hấp thụ nguyên tử (Atomic Absorption Spectroscopy (AAS)).
Khả năng hấp thụ asenic của hạt nano từ tính được nghiên cứu ở các điều kiện khác nhau về thời gian khuấy, nồng độ hạt từ và độ pH. Nồng độ asen ban đầu là 0,1 mg/l được giảm xuống khoảng 10 lần tới giá trị MPC (maximum permissible concentration-là nồng độ tối đa cho phép) là 10 µg/l sau thời gian khuấy khoảng vài phút. Quá trình tách bỏ asen dường như là có phụ thuộc vào nồng độ x trong Co- ferrites. Chúng tôi cũng nghiên cứu ảnh hưởng của khối lượng hạt nano từ tính trong quá trình hấp thụ, thời gian khuấy được cố định là 3 phút, trong khi đó thì khối lượng của mẫu được thay đổi từ 0.25 g/l tới 1.5 g/l với mỗi lần thay đổi là 0.25 g/l. Kết quả thực nhiệm chỉ ra rằng, sau 3 phút thì khối lượng tốt nhất để giảm nồng độ asen xuống dưới giá trị MPC là 0,25 g/l cho sắt từ và 0,5 g/l cho Co-ferrites.
Ngoài ra sự hấp thụ asenic còn phụ thuộc vào pH trong khoảng từ 4-10. Ở các giá trị pH cao hơn thì sự hấp thụ giảm tương đối lớn. Sau khi hấp thụ asen thì các hạt nano được khuấy ở pH 13 để nghiên cứu quá trình giải phóng. Các hạt nano được tách ra bởi một nam châm và nồng độ asen trong dung dịch được kiểm chứng bởi ASS. Kết quả cho thấy 90% asenic đã được giải phóng khỏi các hạt nano. Các hạt nano sau khi giải phóng thì không chỉ ra bất cứ khác biệt nào về khả năng hấp thụ và giải phóng asenic. Quá trình hấp thụ và giải phóng được lặp lại bốn lần, chứng tỏ rằng các hạt nano có thể được sử dụng lại trong việc tách bỏ asenic.
Những ứng dụng này lần đầu tiên được tiến hành thử nghiệm ở Việt Nam và bước đầu đã cho những thành quả nhất định, lượng asenic mà các hạt nano từ tính hấp thụ được là tương đối cao và triển vọng đưa những ứng dụng tương tự như trong thí nghiệm này vào trong thực tế để xử lý các nguồn nước bị nhiễm bẩn.
Bảng 3.2: Nồng độ asenic (µg/l) còn lại trong nước sau khi được tách lọc bởi 1g/L Co- ferrites như là một hàm của thời gian khuấy.
Time
1 10 11 6 6.5 3 6 5 8.5 7 7 10 9 4.2 7.8 15 9 12 5 6.9 30 12 4.5 5 11.2 60 4.5 5 8 9.8
Kết luận
1. Các hạt nano từ tính Fe3O4 được chế tạo thử nghiệm với một số phương pháp khác nhau, phương pháp đồng kết tủa tạo ra được các hạt nano kích thước trung bình từ 10-16 nanomet, điều này được chứng tỏ qua phổ nhiễu xạ tia X và ảnh TEM. Đồng thời cũng khẳng định tính chất siêu thuận từ của hạt nano từ tính Fe3O4. Phương pháp hóa học thì cho ra các hạt Fe3O4 với kích thước to hơn các
thêm một phương pháp khác để chế tạo hạt nano từ tính Fe3O4 với độ đồng nhất cao hơn, đó là phương pháp vi nhũ tương.
2. Chức năng hóa bề mặt hạt nano từ tính Fe3O4 bằng APTS và tạo ra được nhóm chức amino trên bề mặt hạt. Cùng với đó là việc đánh dấu và tách chiết thành công các tế bào bạch cầu CD4+ T ở trong máu bằng các hạt nano từ tính Fe3O4 được bọc bởi kháng thể phát huỳnh quang antiCD4+ T. Các hình ảnh chụp từ kính hiển vi huỳnh quang cho các hình ảnh rõ nét các tế bào bạch cầu này, độ phát huỳnh quang của các tế bào bạch cầu đã được gắn với hạt nano từ tính Fe3O4 được bọc bởi kháng thể phát huỳnh quang antiCD4+ T cũng cao hơn gấp 2,6 lần so với trường hợp chỉ gắn với kháng thế phát huỳnh quang thông thường. Nhờ có các hạt nano từ tính nên có thể tách được các tế bào bạch cầu ra khỏi môi trường chứa chúng mà không bị lẫn các tế bào khác và làm giàu tế bào bạch cầu do đó có thể đếm được số lượng tế bào bạch cầu một cách chính xác hơn.
3. Ứng dụng các hạt nano Fe1-xCoxFe2O4 (Co-ferrites) với x=0; 0,05; 0,1; 0,2; 0.5 trong việc xử lý các nguồn nước bị nhiễm asenic, các kết quả thực nghiệm cho thấy với 0,25-1,5 g hạt nano từ tính sử dụng cho 1L nước nhiễm asenic sẽ làm giảm nồng độ asenic từ 0,1 mg/l xuống còn 10 µg/l, sau đó các hạt nano từ tính còn có thể tái sử dụng được.
Tài liệu tham khảo
[1]Đào Trần Cao, Cơ sở vật lý chất rắn, Nhà xuất bản Đại học quốc gia Hà Nội, 2004.
[2]Lê Đức, Một số phương pháp phân tích môi trường, Nhà xuất bản Đại học quốc gia Hà Nội, 2004.
[3]Nguyễn Hữu Đức, Vật liệu từ liên kim loại, Nhà Xuất bản Đại học quốc gia Hà Nội, 2003.
[4]N. H. Hai, N. D. Phu, N Chau, H. D. Chinh, L. H. Hoang, D. L. Leslie-Pelecky,
Machenism for sustainable Magnetic Nanoparticles under Ambient conditions, to be published in J. Korean Phys. Soc. (2007).
[5]Nguyễn Hoàng Hải, Nguyễn Châu, Nguyễn Hoàng Lương, Nguyễn Thị Vân Anh, Phan Tuấn Nghĩa, Mai Anh Tuấn, Ứng dụng của hạt nano ôxit sắt từ để tách chiết DNA, đếm tế bào bạch cầu và cải tiến quá trình xử lý nước nhiễm bẩn, Hội nghị vật lý chất rắn toàn quốc lần thứ 5-Vũng Tàu 12-14/11/2007.
[6]N. H. Hai, C. V. Thach, N. Chau, L. H. Hoang, N. T. Khuat, V. T. A. Nguyen and T. N. Phan, Sorting CD4+ T Cells in Blood by Magnetic Nanoparticles Coated with anti - CD4 antibody.
[7]N. H. Hai, C. V. Thach , N. T. Ha, N. Chau, N. T. V. Anh, P. T. Nghia, H. D. Chinh, Prepatation of Fe3O4 magnetic fluids and their applications in biology and environment, Proc. Intl. Conf. Engineer. Phys., Hanoi (2006) 95-100.
[8]Nguyễn Đăng Phú, Chế tạo hạt nano từ tính Fe3O4, SiO2/ Fe3O4, nghiên cứu khả năng chống ôxi hóa của hạt nano từ tính SiO2/ Fe3O4 và ứng dụng hạt nano từ tính Fe3O4 trong việc xử lý nước bị nhiễm Asenic, Khóa luận tốt nghiệp, Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN-2007.
[9]Nguyễn Phú Thùy, Vật lý các hiện tượng từ, Nhà xuất bản ĐHQG Hà Nội, 2003.
[10]Patricia Berger, Nicolas B. Adelman, Katie J. Beckman, Dean J. Campell, Arthur B. Ellis and George C. Lisensky, Journal of Chemical Education, Vol. 76, No. 07, July (1999).
of silica-magnetite nanocomposites, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 284(2004) 145-160.
[12]I. J. Bruce and Tapas Sen, Surface modification of magnetic nanoparticles with Alkoxysilanes and their application in magnetic bioseparations, Langmuir 21(2005) 7029-7035.
[13]S. Chikazumi, Physics of Ferromagnetism, Clacedon Press Oxford, 1997.
[14]Silvia Liong, A multifunctional approach to development, fabrication, and charactierization of Fe3O4 composite, PhD thesis, Georga institute of technology, 2005.
[15]Rahul P. Bagwe and Kartic C. Khilar, Effects of intermicellar exchange rate on the formation of silver nanoparticles in reverse microemulsions of AOT, Langmuir 2000, 16, 905-910.
[16]C. P. Poole, F. J. Owens, Introduction to nanotechnology, Wiley: Hoboken (2003).