25 CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2 1 Vâṭ liêụ nghiên cứu 2 1 1 Mẫu nước và vị trí lấy mẫu Mẫu được thu thập từ nhà máy A và nhà máy B trong khoảng thời gian từ ngày 28112021 đến ngày 19122021 vì thời gian này ít có sự xuất hiện của thực vật phù du có thể cản trở việc phân tích Sơ đồ các vị trí lấy mẫu nước được mô tả ở Hình 2 1 Hình 2 1 Sơ đồ lấy mẫu nước cấp Tiến hành lấy 4 mẫu nước tại nhà máy A và 4 mẫu nước tại nhà máy B vào ngày thứ 6 hàng tuần và liên tục trong 4 tuần l.
Trang 125
CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Vâ ̣t liê ̣u nghiên cứu
2.1.1 Mẫu nước và vị trí lấy mẫu
Mẫu được thu thập từ nhà máy A và nhà máy B trong khoảng thời gian từ ngày 28/11/2021 đến ngày 19/12/2021 vì thời gian này ít có sự xuất hiện của thực vật phù
du có thể cản trở việc phân tích Sơ đồ các vị trí lấy mẫu nước được mô tả ở Hình 2.1
Hình 2.1 Sơ đồ lấy mẫu nước cấp
Tiến hành lấy 4 mẫu nước tại nhà máy A và 4 mẫu nước tại nhà máy B vào ngày thứ
6 hàng tuần và liên tục trong 4 tuần liên tiếp tại các bậc xử lý khác nhau (nước thô, sau trộn và phản ứng, sau lắng, sau bể lọc) và được đánh số hiệu khác nhau Thời gian lấy mẫu lúc 17 giờ hàng ngày
2.1.2 Các vật liệu, hóa chất và thiết bị
Các loại polyme được sử dụng: polyvinyl chloride (PVC), poly cacbonate (PC),
acrylonitrin butadien styren (ABS), high density polyethylene (HDPE), polyethylen
terephthalate (PET), polystyrene (PS), polypropylene (PP) của Công ty TNHH Hua Rui Việt Nam
Giấy lọc Whatman Cellulose Nitrate, đường kính 47 mm, kích thước lỗ lọc 0,45 µm Hóa chất Nile Red hãng Sigma (Đức)
Dung môi Acetone (Công ty TNHH Thương Mại Dịch Vụ Hóa Chất Gia Bảo, Việt Nam dưới dạng lỏng)
Nước thô Sau trộn + phản ứng Sau lắng Sau lọc
Vị trí lấy mẫu
Trang 226
Dung dịch NaOH, HCl (dung dịch điều chỉnh pH Công ty Đông Á Phú Thọ, Việt Nam dưới dạng lỏng)
Al2(SO4)3 (chất keo tụ của Công ty TNHH An Bình Dương, Việt Nam dưới dạng rắn)
Dung dịch H2O2 để oxy hóa các chất hữu cơ có trong mẫu nước
PAM (chất trợ lắng của Công ty cổ phẩn xuất nhập khẩu Hóa chất và Thiết bị VietChem, Việt Nam, dưới dạng rắn)
Kính hiển vi huỳnh quang Olympus BX 53 (hãng Olympus, Nhật)
Kính hiển vi FTIR Thermo, Nicolet iS50, ATR, Mỹ
2.2 Phương pha ́ p nghiên cứu
2.2.1 Phương pháp nhộm Nile Red để xác định vi nhựa
Hình 2.2 Sơ đồ phương pháp nhuôm quỳnh quang Nile Red
Chuẩn bị dung dịch Nile Red: dung dịch Nile Red dự trữ có nồng độ 01 mg/ml bằng cách cân chính xác 1 mg bột Nile Red có màu đỏ tía sẫm từ hãng Sigma (Đức) vào
250 ml dung dịch mẫu
Dung dịch Nile Red
Lắc ly tâm 10p
Dung dịch ổn định trong 10p
Mẫu giấy lọc có vi
nhựa Lọc chân không
Soi dưới kính hiển vi huỳnh quang
Trang 327
ống thuỷ tinh chứa 1 ml dung dịch acetone tiến hành lắc ly tâm với tốc độ 100 vòng/phút trong 30 phút Tuy nhiên dung dịch Nile Red làm việc ở phòng thí nghiệm
có nồng độ 5 µg/ml, tiếp tục thực hiện rút 0,025 ml (25µl) bằng micro pipette (rửa đầu kim bằng nước cất nhiều lần) cho vào ống nghiệm 50 ml (có nắp) có chứa 5 ml dung dịch acetone Lắc ly tâm trong với tốc độ 100 vòng/phút trong thời gian 10 phút Phương pháp nhuộm Nile red (Hình 2.2): chuẩn bị erlen chứa 250 ml mẫu, sau đó hút
1 ml dung dịch Nile Red nồng độ 5 µg/ml (đã chuẩn bị) cho vào erlen chứa 250 ml dung dịch mẫu và lắc ly tâm ở tốc độ 100 vòng/phút trong 30 phút Sau đó để dung dịch ổn định trong 10 phút Tiến hành lọc chân không bằng giấy lọc Whatman Cellulose Nitrate, đường kính 47 mm, kích thước lỗ lọc 0,45 µm và soi dưới kính hiển vi quỳnh quang Olympus BX 53 (hãng Olympus, Nhật) [21]
Để thuận tiện cho các phân tích tiếp theo, ba bộ lọc ánh sáng thường được sử dụng trong kính hiển vi huỳnh quang để xác định vi sinh vật nhuộm màu đã được kiểm tra Mỗi polyme tổng hợp nhuộm màu Nile Red được thử nghiệm với ba bước sóng kích thích và phát xạ: DAPI xanh lục (430 - 470 nm), FITC xanh lá (515 - 560 nm), SPO đỏ cam (650 - 670 nm) dưới kính hiển vi huỳnh quang Olympus BX 53 (hãng Olympus, Nhật)
Sau đó, các mẫu được chụp ảnh lại để thực hiện đếm (hạt vi nhựa/lít) và xác định số lượng từng loại vi nhựa phát sáng trên giấy lọc
Tính số lượng vi nhựa trên mẫu giấy lọc theo công thức (1) :
Trong đó:
Nmp: Tổng số vi nhựa trên giấy lọc
Nn: Tổng số vi nhựa đếm được trên ô quan sát (từ 1 đến 5)
S1: Diện tích của 1 ô quan sát (mm2)
Sfilter: Diện tích giấy lọc (mm2)
𝑁𝑚𝑝 = ∑ 𝑁𝑛
5
1 ×𝑆𝑓𝑖𝑙𝑡𝑒𝑟
Trang 428
2.2.2 Phương pháp nhuộm Nile Red trên các mẫu nhựa chuẩn để so sánh và đối chiếu
Bảy loại polyme tổng hợp được sử dụng bao gồm polyvinyl chloride (PVC) màu xám, poly cacbonate (PC) màu trong suốt, acrylonitrin butadien styren (ABS) màu đen,
high-density polyethylene (HDPE) màu trắng, polyethylen terephthalate (PET) màu
trong suốt, polystyrene (PS) màu đen, polypropylene (PP) màu trong suốt được mua
từ Công ty TNHH Hua Rui Việt Nam Các polyme được nghiền nhỏ và được sàn qua rây (đường kính lỗ rây là 0,45 mm) Cân chính xác 1 gam và cho vào erlen chứa 250
ml nước cất, lắc đều Thực hiện các bước nhuộm Nile Red như quy trình đã nêu tại phần 2.2.1 (Hình 2.2)
2.2.3 Định danh vi nhựa bằng phân tích phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR)
Các mẫu giấy lọc có chứa các mẫu nhựa đối chiếu và mẫu giấy lọc mẫu nước thô và mẫu nước sau lọc của nhà máy A tại vị trí theo Hình 2.1 được tiền xử lý bằng 15 ml dung dịch H2O2 30% trong 24 giờ để loại bỏ chất hữu cơ khỏi mẫu các bề mặt Các
mẫu này sau khi được tiền xử lý sẽ được gửi đến Trường Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh để phân tích phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) bằng máy Thermo, Nicolet iS50, ATR, Mỹ Mỗi loại polyme khác nhau được xác định với các thông số biến đổi hồng ngoại FTIR khác nhau thông qua các bước sóng đặc trưng
(Song và công sự., 2014)
2.2.4 Loại bỏ vi nhựa trong nước sử dụng Al 2 (SO 4 ) 3 làm chất keo tụ
Dựa trên mô hình Jartest có sẵn tại phòng thí nghiệm X9.15 Viện Khoa học Công nghệ
và Quản lý Môi Trường – Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Thiết
bị gồm 6 cánh khuấy quay cùng tốc độ Nhờ hộp số tốc độ quay có thể điều chỉnh được ở khoảng cách 10 - 200 vòng/phút Cánh khuấy dạng turbine gồm 2 bản nằm
cùng mặt phẳng đứng Cách khuấy đặt trong 6 beaker với thể tích 500 ml
2.2.4.1 Xác định lượng pH tối ưu
Lấy 500 mẫu nước thô tại nhà máy A cho vào 4 beaker 500 ml, điều chỉnh pH thay đổi từ 6, 7, 8, 9 (theo Quy chuẩn QCVN 01-1:2008/BYT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc
Trang 529
gia về chất lượng nước sạch sử dụng cho mục đích sinh hoạt) bằng dung dịch NaOH 0,1N và thêm mỗi beaker khối lượng Al2(SO4)3 lần lượt là 0,25 g Khuấy nhanh trong
5 phút với tốc độ 150 vòng/phút và khuấy chậm trong vòng 5 phút với tốc độ 90 vòng/phút Sau đó để lắng tĩnh trong 30 phút, quan sát và ghi nhận khả năng lắng của bông cặn trong các beaker Cuối cùng lấy mẫu nước đem lọc chân không và tiến hành soi dưới kính hiển vi huỳnh quang để so sánh
Lặp lại thí nghiệm 3 lần để đối chứng kết quả
2.2.4.2 Xác định liều lượng phèn nhôm Al 2 (SO 4 ) 3 tối ưu
Lấy 500 mẫu nước thô tại nhà máy A cho vào 4 beaker 500 ml, điều chỉnh về pH tối
ưu đã xác định bằng dung dịch NaOH 0,1N và thêm mỗi beaker một lượng Al2(SO4)3
lần lượt là 0,25 g Khuấy nhanh trong 5 phút với tốc độ 150 vòng/phút và khuấy chậm trong vòng 5 phút với tốc độ 90 vòng/phút Sau đó để lắng tĩnh trong 30 phút, quan sát và ghi nhận khả năng lắng của bông cặn trong các beaker Cuối cùng lấy mẫu nước đem lọc chân không và tiến hành soi dưới kính hiển vi huỳnh quang để so sánh Lặp lại thí nghiệm 3 lần để đối chứng kết quả
Vẽ đồ thị tương quan giữa hàm lượng chất keo tụ đã sử dụng và số lượng vi nhựa đếm được Xác định lượng chất keo tụ tối ưu của thí nghiệm Sau mỗi thí nghiệm, mẫu nước được lọc và nhuộm Nile Red theo (Hình 2.2) phần 2.2.1 để xác định lượng
vi nhựa còn lại Hiệu suất loại bỏ vi nhựa được xác định theo công thức sau:
H (%) = ([MP (ban đầu) – MP (sau)]/MPban đầu) x 100% (2)
Trong đó:
H (%): Hiệu suất loại bỏ vi nhựa
MP (ban đầu): số hạt MP có trong mẫu theo thí nghiệm
MP (sau): số hạt MP có trong mẫu sau khi xử lý keo tụ
Trang 630
Hình 2.3 Sơ đồ khảo sát hiệu quả loại bỏ vi nhựa bằng keo tụ phèn nhôm
2.2.5 Hỗ trợ keo tụ bằng chất trợ lắng PAM (polyacrylamide)
Lấy 500 mẫu nước thô tại nhà máy A được chứa vào 4 beaker 500 ml, điều chỉnh về
pH và liều lượng phèn nhôm tối ưu đã xác định sau đó thêm vào lần lượt 20 mg PAM Khuấy nhanh trong 2 phút với tốc độ 200 vòng/phút và khuấy chậm trong vòng 10 phút với tốc độ 30 vòng/phút Sau đó để lắng tĩnh trong 5 phút, quan sát và ghi nhận khả năng lắng của bông cặn trong các beaker Cuối cùng lấy mẫu nước đem lọc chân không và tiến hành soi dưới kính hiển vi huỳnh quang để so sánh Lặp lại thí nghiệm
3 lần để đối chứng kết quả [22]
Thêm chất keo tụ
Khuấy trộn
Điều chỉnh về pH tối
ưu đã xác định
500 ml mẫu nước thô đầu vào mỗi
beacher
Lắng Lọc mẫu và soi dưới
kính hiển vi
