Nếu bạn còn chưa rõ nano bạc là gì, được sử dụng để làm gì, có thể tham khảo nội dung sau để nắm rõ hơn. Chúng tôi sẽ cung cấp những thông tin cơ bản giúp bạn hiểu rõ về nano bạc, cách ứng dụng và những lợi ích mà nó mang lại qua bài viết sau đây.
Kích thước hạt Nano Bạc – Lợi ích của việc sử dụng hạt nhỏ và lớn
Kích thước hạt nano bạc. (Ảnh minh hoạ)
Khi so sánh kích thước hạt nano bạc, cần xem xét kỹ các ưu nhược điểm:
Hạt nano bạc kích thước 2-20nm:
– Ưu điểm:
+ Diện tích bề mặt tiếp xúc lớn, phản ứng nhanh với vi khuẩn, tốc độ diệt khuẩn cao.
+ Có thể thâm nhập sâu vào tế bào vi khuẩn để phá hủy.
– Nhược điểm:
+ Do kích thước quá nhỏ nên dễ bị kết tụ lại, mất tác dụng sau <12h.
+ Không đảm bảo diệt khuẩn kéo dài và triệt để.
Hạt nano bạc 40-100nm:
– Ưu điểm
+ Ổn định và kéo dài khả năng diệt khuẩn >48h.
+ Kiểm soát tốt sự phát triển của vi khuẩn theo thời gian.
– Nhược điểm:
Diện tích bề mặt ít hơn, tốc độ diệt khuẩn ban đầu chậm hơn.
-> Khi lựa chọn kích thước hạt nano bạc, cần cân nhắc mục đích sử dụng, điều kiện môi trường để đạt hiệu quả tối ưu. Mỗi kích cỡ đều có những ứng dụng phù hợp.
Tốc độ diệt khuẩn của nano bạc
Thực tế, nano bạc không diệt khuẩn nhanh như nhiều người vẫn nghĩ. Cơ chế hoạt động của nano bạc dựa trên sự tương tác với vi khuẩn để giải phóng ion Ag+ diệt khuẩn. Quá trình này cần một khoảng thời gian nhất định, thường từ 4-6 tiếng để ion Ag+ được hình thành và phát huy hiệu quả. Do đó, nano bạc không thể diệt khuẩn ngay lập tức mà cần quá trình kích hoạt và tác động dần lên vi khuẩn. Đây được gọi là “hiệu quả tiết chậm” đặc trưng của công nghệ nano bạc.”
Các dạng nano bạc – Những điểm khác biệt cần biết
Sự khác nhau của nano bạc. (Ảnh minh hoạ)
Trái với quan niệm phổ biến, không phải mọi loại nano bạc đều giống nhau. Thực tế, tùy thuộc vào quy trình sản xuất, kích thước hạt và một số yếu tố khác, các loại nano bạc có những đặc điểm và tính chất khác nhau đáng kể. Vì vậy, chúng ta cần tìm hiểu kỹ để nắm rõ sự khác biệt giữa các loại nano bạc trước khi lựa chọn sử dụng.
1. Chất lượng nguyên liệu nano bạc
Chất lượng nguyên liệu nano bạc
Nguyên liệu sản xuất nano bạc thường là Bạc Nitrat (AgNO3) và Bạc Sunfat (Ag2SO4). Hai loại này có ưu nhược điểm khác nhau:
Bạc Nitrat (AgNO3): AgNO3 tạo nên ion NO3- sau phản ứng. Ion NO3- là chất trơ.
– Ưu điểm: Không gây phản ứng với các ion khác trong nước ao nuôi. Do đó, nó không làm thay đổi thành phần ion và độ pH của môi trường.
– Nhược điểm: Giá thành cao
Bạc Sunfate (Ag2SO4): Ag2SO4 tạo ra ion SO42-. Ion này lại có phản ứng với Ca2+ và Mg2+ (là các ion khoáng chính trong môi trường ao nuôi) tạo thành các muối kết tủa không tan là CaSO4 và MgSO4.
Ưu điểm: Giá thành thấp
Nhược điểm: Tạo kết tủa này làm giảm nồng độ Ca2+ và Mg2+ trong nước -> Điều này dẫn tới tôm bị thiếu hụt khoáng nghiêm trọng, làm yếu sức đề kháng và dễ mắc các bệnh về cơ như bệnh đục cơ.
2. Vai trò của dung môi trong sản xuất nano bạc
Nano bạc được sản xuất với nhiều loại dung môi khác nhau như DMF, Cloroform, ethanol, toluen và nước. Trong đó, đa phần nano bạc dùng trong nuôi trồng thủy sản được tổng hợp trên nền dung môi nước. Lý do là vì nước tương thích và dễ hòa tan vào môi trường nuôi trồng thủy sản. Các dung môi hữu cơ như DMF, Cloroform, toluen… sẽ gây độc hại cho động vật thủy sinh nếu không loại bỏ hoàn toàn. Do đó, việc lựa chọn dung môi nước để sản xuất nano bạc là phù hợp với mục đích ứng dụng trong nuôi trồng thuỷ sản.
3. Khử ion Ag+ thành nano bạc kim loại bằng chất khử
Nano bạc được tổng hợp bằng phương pháp khử ion Ag+ trong dung dịch bạc muối với các chất khử hữu cơ. Một số chất khử thường được sử dụng bao gồm citrate, hydrazine, khí hydrogen, dịch chiết xuất từ thực vật, enzyme và phổ biến nhất là NaBH4. Tuy nhiên, NaBH4 có nhược điểm là tồn dư axit bor hại gan tôm nếu sử dụng trong ao nuôi. Do đó, người ta tìm kiếm các chất khử thay thế an toàn hơn để sản xuất nano bạc.
Quá trình khử ion Ag+ thành nano bạc bằng các chất khử hữu cơ là một quá trình phức tạp và khó kiểm soát hoàn toàn. Điều này dẫn đến khả năng vẫn còn một lượng ion Ag+ dư thừa trong dung dịch sau phản ứng.
Cụ thể, tùy thuộc vào loại chất khử, điều kiện phản ứng như nhiệt độ, pH, tốc độ khuấy trộn… mà hiệu suất khử ion Ag+ thành nano bạc sẽ khác nhau. Do đó, hàm lượng nano bạc thu được sau quá trình phản ứng cũng sẽ dao động, dẫn đến sự chênh lệch về giá thành sản phẩm cuối cùng.
Để kiểm tra xem dung dịch nano bạc sau phản ứng còn ion Ag+ dư hay không, có thể tiến hành thử nghiệm như sau:
- Cho 3,5 gam muối NaCl hoặc dung dịch Cl vào 100 ml dung dịch nano bạc nghi ngờ còn ion Ag+
- Lắc đều và để yên trong 5-10 phút
- Quan sát xem có xuất hiện kết tủa màu trắng của AgCl hay không
- Nếu thấy kết tủa AgCl, chứng tỏ dung dịch nano bạc vẫn còn ion Ag+ dư thừa.
4. Chất tăng tính ổn định cho hạt nano bạc
Do kích thước siêu nhỏ ở mức nanomet, các hạt nano kim loại có xu hướng tụ lại với nhau do năng lượng bề mặt lớn. Để ngăn chặn hiện tượng này và duy trì hoạt tính của hạt nano, trong quá trình sản xuất người ta thường thêm các chất bảo vệ để tạo lớp phủ bọc bên ngoài các hạt.
Một số chất bảo vệ nano bạc phổ biến gồm có PVA, PVP, Ethylenglycol, Gelatin,… Các chất này ngăn cản sự tiếp xúc và liên kết của các hạt nano bạc, giúp duy trì kích thước ban đầu và hoạt tính mong muốn.
5. Công nghệ sản xuất nano bạc
Các phương pháp tổng hợp nano bạc bao gồm:
+ Chiếu xạ bằng tia laser
+ Sử dụng sóng siêu âm
+ Sử dụng sóng vi ba
+ Chiếu tia cực tím
+ Chiếu tia X
+ Sử dụng nhiệt độ cao
+ Các phản ứng hóa học khử ion bạc
-> Nano bạc có thể được tổng hợp bằng nhiều phương pháp khác nhau dựa trên nguyên lý vật lý hoặc hóa học. Mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm riêng về hiệu suất, chi phí và độ tinh khiết của sản phẩm.
6. Vai trò của công nghệ nano bạc trong nuôi trồng thủy sản
Giải pháp nano bạc hỗ trợ phát triển bền vững cho nuôi trồng thuỷ sản
Nano bạc là một chất diệt khuẩn an toàn, có thể thay thế kháng sinh trong nuôi trồng thủy sản. Tuy nhiên, nano bạc không nên được dùng như một loại thuốc điều trị mà nên được sử dụng với mục đích phòng bệnh. Lý do là đối với virus hiện tại vẫn không có một loại thuốc nào đặc trị được trong môi trường thủy sản, nano bạc cũng không ngoại lệ.
Khi ao nuôi bị nhiễm bệnh, người nuôi khó xác định nguyên nhân là do vi khuẩn hay virus nên cần lấy mẫu nước kiểm nghiệm.
Nếu do vi khuẩn: có thể sử dụng nano bạc kết hợp với thức ăn để diệt trừ.
Nếu do virus: cần thu hoạch sớm đành tủy sản, sau đó khử trùng kỹ ao nuôi trước khi thả giống mới.
7. Các phương pháp kiểm chứng tính hiệu quả của nano bạc trong nuôi trồng thủy sản
Các giai đoạn lấy mẫu nước trong ao nuôi
Việc đánh giá hiệu quả thực tế của nano bạc trong nuôi trồng thủy sản không hề đơn giản. Bởi chức năng chính của nano bạc là diệt khuẩn, diệt virus trong môi trường nước chứ không phải trực tiếp trên cơ thể tôm cá.
Do đó, để khách quan hóa kết quả, người nuôi cần lấy mẫu nước ao nuôi ở các thời điểm khác nhau sau khi sử dụng nano bạc. Các mẫu nước này sau đó sẽ được chuyển đến các phòng thí nghiệm chuyên nghiệp để kiểm tra độ vi khuẩn.
Các thời điểm lấy mẫu phù hợp là: 0h (trước khi xử lý), 12h, 24h và 48h sau xử lý nano bạc.
Số liệu kiểm định mẫu tham khảo
THẾ GIỚI NANO BẠC