Cảm biến sinh học ứng dụng trong phân tích nhanh và liên tục nhu cầu oxy hóa

15/09/2021
Nước sạch vốn không phải là nguồn tài nguyên vô tận trong khi lại là một phần thiết yếu trong mọi hoạt động sản xuất và sinh hoạt của con người. Gần đây, sự gia tăng dân số, phát triển kinh tế đi kèm với biến đổi khí hậu khiến nguồn nước sạch càng có nguy cơ bị cạn kiệt. Bên cạnh đó, với nguy cơ về sự có mặt của các chất ô nhiễm có hại ngày càng tăng trong các dòng nước thải sau xử lý, yêu cầu phát triển các kỹ thuật phân tích với chi phí hợp lý để đánh giá nhanh chất lượng xử lý nước thải ngày càng trở nên cấp thiết.

Trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã tập trung nghiên cứu kỹ thuật phân tích sử dụng các tác nhân sinh học như một cảm biến để xác định nhanh chất lượng nước thải. Tuy nhiên, tại Việt Nam hiện nay những nghiên cứu về cảm biến sinh học ứng dụng trong đánh giá chất lượng nước thải nói chung còn khá hạn chế. Chính vì vậy, đề tài  “Nghiên cứu chế tạo cảm biến sinh học ứng dụng trong phân tích nhanh và liên tục nhu cầu oxy sinh hóa (BOD)” mã số VAST07.01/19-20 do TS. Phạm Thị Thùy Phương, Viện Công nghệ hóa học làm chủ nhiệm đã được thực hiện với mục tiêu phát triển cảm biến sinh học dựa trên bioreactor kiểu mới có giá thành thấp nhằm xác định nhanh giá trị BOD của nước thải, giúp việc quan trắc môi trường thuận lợi hơn. Đề tài đã được nghiệm thu xếp loại Xuất sắc.

Đề tài đã nghiên cứu chế tạo thành công cảm biến sinh học ứng dụng trong phân tích nhanh và liên tục nhu cầu oxy sinh hóa, đạt được các kết quả như sau:

Thời gian phân tích BOD trên cảm biến sinh học được rút ngắn khoảng 10 phút nhờ vận hành bằng phương pháp bán liên tục. Theo đó, thời gian đo được giảm so với phương pháp liên tục và cho phép xác định giá trị BOD theo thời gian thực so với phương pháp gián đoạn. 

Phát triển thành công phương pháp và vật liệu đơn giản, cụ thể là bộ phận tiếp nhận sinh học được thiết kế và chế tạo theo kiểu thiết bị phản ứng sinh học dạng ống nhồi (PBBR -Packed-bed Bioreactor). Qua đó, PBBR có thể thực hiện tại nơi vận hành, nhằm chế tạo được cảm biến sinh học với giá thành rẻ sử dụng các chi tiết, cụm thiết bị có sẵn ở thị trường trong nước.

Cảm biến sinh học có thể vận hành liên tục ổn định trong 20 giờ, sau đó cần hiệu chỉnh lại để tiếp tục sử dụng. PBBR có thể được bảo quản bằng cách sục khí bão hòa để giúp hệ vi sinh vật hoạt động ổn định khoảng 2 tuần khi không sử dụng.

Đề tài cũng đã xây dựng phần mềm hoàn chỉnh để thu nhận và xử lý kết quả vận hành cảm biến sinh học, chứng minh khả năng xác định nhanh BOD5 trong nước thải thủy sản và nước kênh rạch trong nội thành TP. HCM với hệ số biến thiên lớn nhất là < 10%  (phương pháp đo BOD5 truyền thống < 20%) và không có sự khác biệt về mặt thống kê giữa hai phép đo khi sử dụng nước thải mô hình theo công thức từ Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế (OECD) làm dung dịch chuẩn.

Mặc dù đề tài đã đạt được một số thành công nhất định trong việc chế tạo và ứng dụng BOD biosensor nhưng nhóm nghiên cứu mong muốn tiếp tục nhận được được hỗ trợ phát triển hướng nghiên cứu này để sản phẩm có thể triển khai trong thực tế.

Hình ảnh thực tế hệ cảm biến sinh học

 

Nguồn tin: TS. Phạm Thị Thùy Phương,Viện Công nghệ hóa học
Tác giả: Thanh Hà


Tags:
Tin liên quan