VNUHCM Journal of

Natural Sciences

An official journal of Viet Nam National University Ho Chi Minh City, Viet Nam

ISSN 2588-106X

Skip to main content Skip to main navigation menu Skip to site footer

 Original Research

HTML

107

Total

51

Share
Fabrication of a ternary biocomposite membrane based on chitosan, cellulose nanocrystals and Ag nanoparticles for water treatment






 Open Access  

Downloads

Download data is not yet available.

Abstract

The paper presented the preparation of a ternary biocomposite membranes based on chitosan (CS) with cellulose nanocrystals (CNC) and silver nanoparticles (Ag) with the aim for water treatment. The mCS/CNC/Ag membranes were fabricated using a two-stage process. Initially, mCS/CNC membranes were synthesized by the cryogenic gelation method. The mCS/CNC membrane morphology was studied by scanning electron microscopy (SEM). SEM results indicated that the mCS/CNC semi-permeable membrane had a porous structure with pore size of 50–200 µm. The morphology of the pores on the two sides of the membrane's surface showed significantly different in which one surface of the membrane had less pores and a smaller pore size than the other. This proved that the obtained mCS/CNC membrane had an asymmetrical structure. Then, Ag nanoparticles (Ag NPs) were attached to the mCS/CNC membrane by UVC irradiation. The presence of Ag in the mCS/CNC membrane structure was confirmed through the results of X-ray diffraction (XRD), Fourier-transform infrared (FT-IR) spectroscopy and energy-dispersive X-ray (EDX) spectroscopy. The SEM image results showed that after the Ag NPs were formed, they were then inserted into the mCS/CNC membrane, breaking the pore structure to form the mCS/CNC/Ag membrane. The mCS/CNC/Ag biocomposite membrane had a high methylene blue removal efficiency (more than 90%) in 1 minute in the presence of NaBH4. The presence of CNC improved the mechanical properties of the membrane and could help to reuse the membrane after processing.

MỞ ĐẦU

Hiện nay sự gia tăng dân số cùng sự phát triển nhanh của các ngành khoa học và công nghệ đang dẫn đến hệ lụy là tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng nặng nề, đặc biệt là môi trường nước. Nguồn nước ô nhiễm có nguyên nhân là do các loại kim loại nặng, thuốc nhuộm, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ,…được thải ra từ các hoạt động sản xuất công nghiệp và nông nghiệp của con người 1 , 2 . Trong số đó thì thuốc nhuộm, hay phẩm màu hữu cơ là một trong những tác nhân chiếm hàm lượng chủ yếu. Thuốc nhuộm hữu cơ là các hợp chất có cấu tạo gồm các vòng benzene cùng các nhóm phức chất mang màu khá bền và không bị phân hủy ở điều kiện thông thường. Đây là loại hóa chất được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như dệt, thuộc da, giấy, dược phẩm, mỹ phẩm,... Sau quá trình sản xuất, chúng được thải ra môi trường và nếu không được xử lý bằng quy trình phù hợp thì thuốc nhuộm sẽ trộn lẫn với mạch nước trên bề mặt, tiếp đến là mạch nước ngầm của trái đất, gây độc hại, tác động tiêu cực đến môi trường sống của con người và hệ sinh thái 3 , 4 . Một thí dụ cụ thể có thể kể đến là methylene blue (MB). Đây là một loại thuốc nhuộm cation, thường được sử dụng trực tiếp để nhuộm màu vải, sợi bông, hay dùng để nhuộm giấy, nhuộm các sản phẩm từ tre nứa, mành trúc,... Khi nồng độ MB trong nước quá cao sẽ gây cản trở sự hấp thụ oxygen từ không khí vào nước. Điều này làm ảnh hưởng quá trình sinh trưởng của các động thực vật, gây ra hiện tượng xáo trộn hoạt động của vi sinh vật và ảnh hưởng đến quá trình tự làm sạch của nước. Khi phơi nhiễm với MB, con người có thể bị các bệnh về mắt, da, đường hô hấp, đường tiêu hóa và thậm chí bị ung thư. Chính vì lý do đó, việc xử lý loại bỏ MB cùng các loại thuốc nhuộm khác ra khỏi nguồn nước sinh hoạt đang trở nên vô cùng cấp thiết đối với đời sống con người. Cho đến nay, một số phương pháp bao gồm cả vật lý, hóa học và sinh học đã được nghiên cứu nhằm loại bỏ các loại phẩm nhuộm này. Trong số đó, phương pháp xử lý phẩm nhuộm bằng phản ứng hóa học dưới sự hỗ trợ của chất xúc tác đang thu hút được nhiều sự quan tâm 5 .

Trong vài thập kỷ vừa qua, việc nghiên cứu sử dụng các hạt nano bạc (Ag NPs) làm xúc tác dị thể cho các phản ứng hóa học, nhất là các phản ứng phân hủy phẩm nhuộm hữu cơ hay các hợp chất nitro có chứa vòng thơm gây ô nhiễm môi trường nước, đang rất phát triển 6 , 7 , 8 , 9 . Chất xúc tác Ag NPs có hoạt tính cao, có tính chọn lọc, tính ổn định cũng như chi phí tổng hợp Ag NPs thấp so với các hạt nano kim loại quý khác như Au, Pt, Pd, ... Đặc biệt, Ag NPs có diện tích bề mặt lớn, bề mặt giàu điện tích nên dễ dàng tham gia vào quá trình khử màu thuốc thuộm. Tuy nhiên, do có tương tác Van der Waals cùng năng lượng bề mặt cao nên Ag NPs dễ bị kết tụ thành các khối có kích thước lớn. Điều này đã hạn chế phạm vi ứng dụng và làm giảm đáng kể hoạt tính xúc tác của chúng 10 . Một thách thức khác là quá trình tách xúc tác Ag NPs ra khỏi dung dịch sau phản ứng khá khó khăn, đòi hỏi các kỹ thuật ly tâm hoặc lắng lọc ở giai đoạn hậu xử lý phức tạp, tốn kém. Đây là một trở ngại lớn về mặt kinh tế khi ứng dụng xúc tác Ag NPs ở quy mô lớn.

Chính vì vậy, để khắc phục các nhược điểm trên, nhiều nhà khoa học đã đề nghị phát triển các phương pháp giúp gắn kết Ag NPs trên các loại giá mang khác nhau. Đây là một cách tiếp cận đang rất được quan tâm, đầy hứa hẹn trong việc chế tạo ra các hạt vật liệu tổ hợp ở cấp độ phân tán vi dị thể. Phương pháp này không những giúp giữ được độ ổn định, khả năng phân tán mà còn có thể gia tăng được hoạt tính xúc tác của Ag NPs. Xuất phát từ định hướng này, khá nhiều các nghiên cứu đã được công bố về việc tổng hợp Ag NPs trên các loại giá mang khác nhau như vật liệu carbon 11 , silica 12 , kẽm oxide 13 , polyacrylamide (PAM) 14 , poly(methyl acrylate) (PMAA) -poly (vinyl pyrrolidone) (PVP) 15 , ... Đặc biệt, khi sử dụng giá mang là các loại polymer sinh học, các loại vật liệu này còn có thêm một số tính chất mới như khả năng tái sử dụng, tăng hoạt tính xúc tác, khả năng hấp phụ cao cùng với chi phí thấp 16 .

Chitosan (CS) là dẫn xuất của chitin, thành phần chính có trong vỏ của các loại động vật giáp xác. Đây là một polysaccharide mạch thẳng, được tổng hợp trong môi trường kiềm từ phản ứng deacetyl hóa chitin, biến đổi nhóm N -acetyl (CH 3 CO–) thành nhóm amine (–NH 2 ) ở vị trí C2 17 . Ưu điểm của CS là có tính kháng khuẩn tự nhiên, không độc hại và có thể phân hủy sinh học. Cho đến nay đã có khá nhiều các nghiên cứu về việc tổng hợp Ag NPs trên giá mang CS dạng màng hướng đến ứng dụng làm màng băng vết thương 18 , bao bì bảo quản nông sản 19 hay màng kháng khuẩn 20 , 21 , 22 . Đã có một số công bố về màng composite trên cơ sở CS và Ag NPs ứng dụng làm xúc tác trong phản ứng khử thuốc nhuộm và kháng khuẩn 23 và gần đây nhất là làm vật liệu hấp phụ các loại phẩm nhuộm anion 24 hay làm xúc tác cho quá trình khử các hợp chất nitrophenol độc hại 25 . Tuy nhiên, tính chất cơ lý cùng độ bền nhiệt kém của CS đã hạn chế phạm vi ứng dụng của loại vật liệu này. Chính vì lý do đó, vật liệu composite mới kết hợp giữa CS và nano tinh thể cellulose (CNC) đã được nghiên cứu với mục đích không những khắc phục được nhược điểm này mà còn tạo ra một số tính năng mới nhằm hướng đến khả năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau 26 . CNC được điều chế bằng cách thủy phân cellulose, là loại polymer sinh học có trữ lượng lớn nhất trong tự nhiên, trong môi trường acid 27 , 28 . Đây là vật liệu nano tái tạo đang thu hút được rất nhiều sự quan tâm do sở hữu các đặc tính nổi trội như độ bền và độ cứng cao, tỷ trọng thấp cùng khả năng phân hủy sinh học,… 29 . Nhờ khả năng tương thích tốt với các chất sinh học khác mà CS có thể kết hợp tốt với CNC. Vật liệu composite dạng màng giữa CS và CNC không những có tính năng cơ lý tốt, thân thiện với môi trường mà còn có tiềm năng ứng dụng rộng lớn trong các lĩnh vực như y sinh, bao bì và xử lý nước 26 , 30 . Karim và cộng sự 3 đã chế tạo composite CS/CNC để loại bỏ thuốc nhuộm cation trong nước nhờ cơ chế hấp phụ thông qua tương tác tĩnh điện giữa CNC tích điện âm và thuốc nhuộm tích điện dương. Tuy nhiên, hạn chế của composite CS/CNC là khả năng kháng khuẩn cùng quá trình tái sử dụng chưa hiệu quả. Gần đây nhất, Zhao cùng các cộng sự 31 đã chế tạo composite ba thành phần bao gồm CS, Ag NPs và cellulose vi khuẩn. Vật liệu thu được có khả năng kháng khuẩn tốt đối với cả vi khuẩn Gram âm và Gram dương.

Cho đến nay, theo hiểu biết của chúng tôi, việc tổng hợp composite ba thành phần trên cơ sở CS, CNC và Ag NPs hướng đến ứng dụng trong xử lý môi trường nước vẫn còn rất hạn chế. Bài báo trình bày việc chế tạo màng biocomposite ba thành phần trên cơ sở CS, CNC và Ag NPs bằng một quy trình chế tạo đơn giản và chi phí thấp. Vật liệu tạo thành không những có hoạt tính khử thuốc nhuộm cao mà còn có khả năng tái sử dụng và thân thiện với môi trường.

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

Vật liệu

Cellulose công nghiệp (CMC) Avicel-PH101 có kích thước hạt ~50 μm được mua từ hãng Sigma-Aldrich. Sodium hydroxide (NaOH, 96%), sodium borohydride (NaBH 4 , 98%), citric acid (C 6 H 8 O 7 , 99%), hydrochloric acid (HCl, 37%), acetic acid (CH 3 COOH, > 90%) cùng tiền chất của Ag là AgNO 3 đều là các hóa chất thương mại, được cung cấp bởi hãng Xilong, Trung Quốc. Chitosan (CS) sử dụng trong nghiên cứu này là dạng thương mại có xuất xứ Việt Nam, với trọng lượng phân tử M n ~ 74.000 g.mol -1 và độ đa phân tán là 1,95. Ethanol là dung môi thương mại được mua từ hãng Chemsol, Việt Nam. Phẩm nhuộm methylene blue (C 16 H 18 N 3 ClS) cũng là dạng thương mại được mua từ hãng Xilong, Trung Quốc. Tất cả các hóa chất được sử dụng trực tiếp mà không cần phải tinh chế lại.

Phương pháp nghiên cứu

Các mẫu phân tích bao gồm cả dạng bột và dạng màng được phân tích phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR) trên thiết bị quang phổ TENSOR 27 (Bruker, Đức), trong vùng số sóng từ 4000–400 cm –1 và độ phân giải 4 cm -1 . Cấu trúc tinh thể của vật liệu được phân tích từ giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD), được đo trên thiết bị D2 PHARSER (Bruker, Đức). Quá trình phân tích được thực hiện tại góc 2θ trong khoảng 10–80° và bước chuyển 0,02 °/phút. Hình thái bề mặt của màng vật liệu được phân tích bằng ảnh SEM, trên thiết bị IGS–QUANTA 650 với thế gia tốc 20 kV. Hàm lượng nguyên tố hiện diện trên bề mặt được xác định thông qua phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX), sử dụng hệ Emax Energy kết hợp trên thiết bị S-4800. Phổ UV-Vis được đo bằng máy Jasco UV-Vis V-670 (Nhật), trong vùng bước sóng từ 300–800 nm, với tốc độ 400 nm/phút.

Chế tạo nano tinh thể cellulose (CNC) từ cellulose vi tinh thể (CMC)

Nano tinh thể cellulose (CNC) được chế tạo bằng cách thủy phân cellulose vi tinh thể (CMC) trong hỗn hợp C 6 H 8 O 7 và HCl dựa trên nghiên cứu của Yu cùng các cộng sự 32 , 33 . Quy trình được thực hiện như sau: CMC (8,0 gam) được thêm vào dung dịch hỗn hợp C 6 H 8 O 7 /HCl (400 mL, tỉ lệ thể tích 9:1; nồng độ C 6 H 8 O 7 là 3 M và HCl là 6 M). Huyền phù được khuấy cơ liên tục bằng máy khuấy đũa IKA RW 20 digital với tốc độ 300 vòng/phút ở 80 o C trong 6 giờ. Huyền phù được làm nguội nhanh đến nhiệt độ phòng, sau đó sản phẩm phản ứng được rửa lại nhiều lần với nước khử ion bằng cách ly tâm với tốc độ 5.000 vòng/phút trong 20 phút. Các mẫu sau ly tâm được sấy khô trong tủ sấy ở 80 o C cho đến khi khô, thu được CNC dạng bột.

Chế tạo màng mCS/CNC

Màng mCS/CNC được tổng hợp bằng phương pháp gel hóa đông lạnh. Giai đoạn đầu tiên là điều chế dung dịch CS 3% (wt%) và huyền phù CNC trong dung dịch acetic acid 1% (v/v). Dung dịch CS 3% (wt%) được điều chế bằng cách cho CS dạng bột vào dung dịch acetic acid 1% (v/v) và khuấy từ ở nhiệt độ phòng cho đến khi CS tan gần như hoàn toàn, sau đó hỗn hợp CS được lọc để loại bỏ chitin cùng CS không tan và thu được dung dịch CS. Đồng thời với quá trình này là khuấy CNC trong dung dịch acetic acid 1% ( v/v ) để tạo thành huyền phù. Tiếp đến, cho từ từ dung dịch CS vào huyền phù CNC và khuấy cho CNC phân tán đều trong CS. Sau đó, dùng pipet rút 10 mL hỗn hợp trên cho vào đĩa petri bằng chất liệu polystyrene và giữ ở nhiệt độ -15 o C trong vòng 1 giờ, đồng thời cũng làm lạnh dung dịch NaOH : ethanol (1:1, v/v ) ở cùng nhiệt độ và thời gian. Sau 1 giờ, dùng ống nhỏ giọt rút dung dịch NaOH : ethanol đã được làm lạnh cho vào màng đến khi bề mặt màng đã được phủ hoàn toàn bởi dung dịch NaOH:ethanol. Màng được ngâm ở nhiệt độ -15 o C trong 24 giờ. Sau đó, rửa màng bằng nước DI cho đến khi pH 7. Ngâm màng lần lượt trong dung dịch ethanol với tỉ lệ 70, 80, 90, 100% cuối cùng là dung dịch glycerol với thời gian ngâm mỗi lần là 15 phút. Sau đó, màng được sấy đông khô, bóc màng khỏi đĩa petri để thu được màng bán thấm mCS/CNC. Quá trình chế tạo màng đối chứng mCS, không có CNC cũng tương tự như quy trình đã được mô tả ở trên.

Chế tạo màng mCS/CNC/Ag

Màng mCS/CNC sau khi tổng hợp xong được ngâm trong dung dịch AgNO 3 0,1 M trong thời gian 24 giờ ở điều kiện không có ánh sáng. Tiếp đến, màng mCS/CNC được lấy ra và tiến hành chiếu xạ UVC (λ = 254 nm) trong 1 giờ để hình thành các hạt nano Ag trên màng mCS/CNC. Sau đó, màng được rửa lại nhiều lần bằng nước DI và lưu trữ ở nhiệt độ -15 o C trong 24 giờ. Cuối cùng, màng được sấy đông khô để thu được màng composite mCS/CNC/Ag.

Khảo sát hoạt tính xúc tác

Màng mCS/Ag và mCS/CNC/Ag có cùng kích thước 1x1 cm 2 được nhúng vào một cốc thủy tinh có chứa sẵn hỗn hợp gồm 3 mL dung dịch NaBH 4 0,1M và 30 mL methylene blue (MB) nồng độ 10 ppm. Tại mỗi thời điểm khảo sát, màng mCS/CNC/Ag được lấy ra khỏi dung dịch và dung dịch trong beaker được đo độ hấp thu bằng phổ UV-Vis với bước sóng 300 – 800 nm, sau đó dựa vào đường chuẩn MB để xác định nồng độ MB còn lại. Khả năng khử MB được tính theo công thức (1):

Khả năng khử = (1)

Trong đó C t và C o lần lượt là nồng độ tại thời điểm t và nồng độ ban đầu của MB. Một hệ tương tự cũng được thực hiện để khảo sát khả năng khử MB khi không có sự hiện diện của NaBH­ 4 .

KẾT QUẢ THẢO LUẬN

Thủy phân CMC tạo CNC

Thủy phân CMC tạo CNC

Thủy phân CMC tạo CNC

Kết quả phân tích màng mCS/CNC và mCS/CNC/Ag

Kết quả phân tích màng mCS/CNC và mCS/CNC/Ag

Kết quả phân tích màng mCS/CNC và mCS/CNC/Ag

Kết quả phân tích màng mCS/CNC và mCS/CNC/Ag

Kết quả phân tích màng mCS/CNC và mCS/CNC/Ag

KẾT LUẬN

Kết quả thực nghiệm cho thấy, CNC, với các nhóm chức –COOH trên bề mặt, đã được tổng hợp bằng cách thủy phân CMC thương mại trong hỗn hợp acid HCl và citric acid. Sự xuất hiện của các nhóm chức này trên bề mặt đã giúp cho CNC tạo được tương tác tốt với CS trong quá trình hình thành màng mCS/CNC có cấu trúc bất đối xứng. Từ đó làm cho độ kết tinh của màng tăng và cấu trúc lỗ xốp của màng nhỏ lại. Sau đó, Ag được gắn cố định lên màng mCS/CNC dưới bức xạ UVC. Màng biocomposite mCS/CNC/Ag tạo thành có hoạt tính xử lý MB rất nhanh trong thời gian chỉ một phút với hiệu suất cao (~ 95,5%) khi có sự hiện diện của tác nhân cho electron là NaBH 4 . Ngoài ra, sự hiện diện của CNC cũng làm cho Ag được liên kết chặt chẽ và không bị giải ly ra khỏi màng mCS/CNC/Ag trong quá trình xử lý MB. Điều này giúp cho hoạt tính và hiệu suất của màng vẫn cao và ổn định sau bốn lần sử dụng. Những kết quả này hứa hẹn sẽ mang lại hiệu quả cao khi định hướng sử dụng vật liệu này trong lĩnh vực xử lý môi trường.

Lời cảm ơn

Nghiên cứu được tài trợ bởi Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh (ĐHQG-HCM) trong khuôn khổ Đề tài mã số C2021-18-24. Nhóm tác giả xin chân thành cám ơn.

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

CNC Nano tinh thể cellulose

CS Chitosan

EDX Phổ tán sắc năng lượng tia X

FT-IR Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier

SEM Kính hiển vi điện tử truyền qua

XRD Nhiễu xạ tia X

CAM KẾT XUNG ĐỘT LỢI ÍCH

Nhóm tác giả cam kết không có xung đột lợi ích.

ĐÓNG GÓP CỦA CÁC TÁC GIẢ

Lê Thị Thu Phương, Bùi Kim Ngân, Văng Thị Diễm Hương, Nguyễn Thị Hà: thực nghiệm.

Vũ Năng An, Nguyễn Thái Ngọc Uyên: chuẩn bị bản thảo và chỉnh sửa/phản hồi phản biện, hoàn chỉnh bản thảo.

References

  1. Modi S, Fulekar MH. Synthesis and characterization of zinc oxide nanoparticles and zinc oxide/cellulose nanocrystals nanocomposite for photocatalytic degradation of methylene blue dye under solar light irradiation. Nanotechnology for Environmental Engineering. 2020;5(2):18. . ;:. Google Scholar
  2. Oyewo OA, Elemike EE, Onwudiwe DC, Onyango MS. Metal oxide-cellulose nanocomposites for the removal of toxic metals and dyes from wastewater. International Journal of Biological Macromolecules. 2020;164:2477-96. . ;:. Google Scholar
  3. Karim Z.. Nanoporous membranes with cellulose nanocrystals as functional entity in chitosan: Removal of dyes from water. Carbohydrate Polymers. 2014;112:668-76. . ;:. Google Scholar
  4. Le Thi Ngoc H, Vu Nang A, Le Tien K, Kornieieva K, Luu Anh T, Nguyen Van T, et al. Effect of annealing temperature on phase transitions and photo-Fenton catalytic activity of CoFe2O4 nanopowder. Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2023;178:111366. . ;:. Google Scholar
  5. Suresh R, Rajendran S, Kumar PS, Vo D-VN, Cornejo-Ponce L. Recent advancements of spinel ferrite based binary nanocomposite photocatalysts in wastewater treatment. Chemosphere. 2021;274:129734. . ;:. Google Scholar
  6. Subramaniam S, Kumarasamy S, Narayanan M, Ranganathan M, Rathinavel T, Chinnathambi A, et al. Spectral and structure characterization of Ferula assafoetida fabricated silver nanoparticles and evaluation of its cytotoxic, and photocatalytic competence. Environmental Research. 2022;204:111987. . ;:. Google Scholar
  7. Wan H, Li C, Mahmud S, Liu H. Kappa carrageenan reduced-stabilized colloidal silver nanoparticles for the degradation of toxic azo compounds. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2021;616:126325. . ;:. Google Scholar
  8. Behera M, Tiwari N, Banerjee S, Sheik AR, Kumar M, Pal M, et al. Ag/biochar nanocomposites demonstrate remarkable catalytic activity towards reduction of p-nitrophenol via restricted agglomeration and leaching characteristics. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2022;642:128616. . ;:. Google Scholar
  9. Princy KF, Gopinath A. Green synthesis of silver nanoparticles using polar seaweed Fucus gardeneri and its catalytic efficacy in the reduction of nitrophenol. Polar Science. 2021;30:100692. . ;:. Google Scholar
  10. Henglein A. Colloidal Silver Nanoparticles:  Photochemical Preparation and Interaction with O2, CCl4, and Some Metal Ions. Chemistry of Materials. 1998;10(1):444-50. . ;:. Google Scholar
  11. Ji T, Chen L, Mu L, Yuan R, Knoblauch M, Bao FS, et al. In-situ reduction of Ag nanoparticles on oxygenated mesoporous carbon fabric: Exceptional catalyst for nitroaromatics reduction. Applied Catalysis B: Environmental. 2016;182:306-15. . ;:. Google Scholar
  12. Wang C, Li M, Li Q, Zhang K, Wang C, Xiao R, et al. Polyethyleneimine-mediated seed growth approach for synthesis of silver-shell silica-core nanocomposites and their application as a versatile SERS platform. RSC Advances. 2017;7(22):13138-48. . ;:. Google Scholar
  13. Yoon J, Lee D, Lee E, Yoon YS, Kim D-J. Ag/ZnO catalysts with different ZnO nanostructures for non-enzymatic detection of urea. Electroanalysis. 2019;31(1):17-21. . ;:. Google Scholar
  14. Zhang W, Sun Y, Zhang L. Fabrication of high efficient silver nanoparticle catalyst supported on poly(glycidyl methacrylate)–polyacrylamide. Industrial & Engineering Chemistry Research. 2016;55(48):12398-406. . ;:. Google Scholar
  15. Zhong L, Yang T, Wang J, Huang CZ. A study of the catalytic ability of in situ prepared AgNPs–PMAA–PVP electrospun nanofibers. New Journal of Chemistry. 2015;39(12):9518-24. . ;:. Google Scholar
  16. Du M, Du Y, Feng Y, Yang K, Lv X, Jiang N, et al. Facile preparation of BiOBr/cellulose composites by in situ synthesis and its enhanced photocatalytic activity under visible-light. Carbohydrate Polymers. 2018;195:393-400. . ;:. Google Scholar
  17. Zargar V.. A Review on chitin and chitosan polymers: Structure, chemistry, solubility, derivatives, and applications. ChemBioEng Reviews. 2015;2(3):204-26. . ;:. Google Scholar
  18. Yanovska A, Husak Y, Korniienko V, Holubnycha V, Mishchenko O, Banasiuk R, et al. Development, characterization and antimicrobial properties of silver nanoparticles loaded chitosan-alginate sponges for biomedical application. Journal of Materials Research. 2021;36(16):3267-77. . ;:. Google Scholar
  19. Zhao X, Tian R, Zhou J, Liu Y. Multifunctional chitosan/grape seed extract/silver nanoparticle composite for food packaging application. International Journal of Biological Macromolecules. 2022;207:152-60. . ;:. Google Scholar
  20. Dai X, Li S, Li S, Ke K, Pang J, Wu C, High antibacterial activity of chitosan films with covalent organic frameworks immobilized silver nanoparticles. International Journal of Biological Macromolecules. 2022;202:407-17. . ;:. Google Scholar
  21. Mirajkar S, Rathod P, Pawar B, Penna S, Dalvi S. γ-Irradiated chitosan mediates enhanced synthesis and antimicrobial properties of chitosan–silver (Ag) nanocomposites. ACS Omega. 2021;6(50):34812-22. . ;:. Google Scholar
  22. El-Sheshtawy HS, Hefni HHH, Aboutaleb WA, Elaasser MM, Mady MF, El-Shiekh HH. Green snthesis of chitosan bio-nanocomposites and investigation of their antimicrobial and antitumor effects. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions A: Science. 2021;45(4):1247-61. . ;:. Google Scholar
  23. A. Nithya, H. L. JeevaKumari, K. Rokesh, K. Ruckmani, K. Jeganathan, Jothivenkatachalam K. A versatile effect of chitosan-silver nanocomposite for surface plasmonic photocatalytic and antibacterial activity. Journal of Photochemistry & Photobiology, B: Biology. 2015;153:412-22. . ;:. Google Scholar
  24. Abdelghaffar F. Biosorption of anionic dye using nanocomposite derived from chitosan and silver Nanoparticles synthesized via cellulosic banana peel bio-waste. Environmental Technology & Innovation. 2021;24:101852. . ;:. Google Scholar
  25. Ali H, Ismail AM. Recyclable and biodegradable Ag@Chitosan nanocomposite beads synthesized in one-step for catalytic Hydrogenation of 4-nitrophenol. Journal of Polymers and the Environment. 2022. . ;:. Google Scholar
  26. Yang J.. Cellulose–Chitosan antibacterial composite films prepared from LiBr solution. Polymers. 2018;10(10):1058. . ;:. Google Scholar
  27. Zhao D.. Biomedical applications of chitosan and its derivative nanoparticles. Polymers. 2018;10(4):462. . ;:. Google Scholar
  28. Malerba M.. Recent applications of chitin- and chitosan-based polymers in plants. Polymers. 2019;11(5):839. . ;:. Google Scholar
  29. Carvalho K. C. C. De. Chapter 13 - Polyhydroxyalkanoates and Their Nanobiocomposites With Cellulose Nanocrystals. In: Thomas S, Shanks R, Chandrasekharakurup S, editors. Design and Applications of Nanostructured Polymer Blends and Nanocomposite Systems. Boston: William Andrew Publishing. 2016; p. 261-85. . ;:. Google Scholar
  30. HPS A. K.. A review on chitosan-cellulose blends and nanocellulose reinforced chitosan biocomposites: Properties and their applications. Carbohydrate Polymers. 2016;150:216-26. . ;:. Google Scholar
  31. Zhao H, Zhang L, Zheng S, Chai S, Wei J, Zhong L. Bacteriostatic activity and cytotoxicity of bacterial cellulose-chitosan film loaded with in-situ synthesized silver nanoparticles. Carbohydrate Polymers. 2022;281:119017. . ;:. Google Scholar
  32. Yu H-Y, Zhang D-Z, Lu F-F, Yao J. New approach for single-step extraction of carboxylated cellulose nanocrystals for their use as adsorbents and flocculants. ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 2016;4(5):2632-43. . ;:. Google Scholar
  33. Yu H, Abdalkarim SYH, Zhang H, Wang C, Tam KC. Simple process to produce high-yield cellulose nanocrystals using recyclable citric/hydrochloric acids. ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 2019;7(5):4912-23. . ;:. Google Scholar
  34. Pereira PHF, Ornaghi HL, Arantes V, Cioffi MOH. Effect of chemical treatment of pineapple crown fiber in the production, chemical composition, crystalline structure, thermal stability and thermal degradation kinetic properties of cellulosic materials. Carbohydrate Research. 2021;499:108227. . ;:. Google Scholar
  35. Perumal AB, Nambiar RB, Sellamuthu PS, Sadiku ER, Li X, He Y. Extraction of cellulose nanocrystals from areca waste and its application in eco-friendly biocomposite film. Chemosphere. 2022;287:132084. . ;:. Google Scholar
  36. Sankhla S, Sardar HH, Neogi S. Greener extraction of highly crystalline and thermally stable cellulose micro-fibers from sugarcane bagasse for cellulose nano-fibrils preparation. Carbohydrate Polymers. 2021;251:117030. . ;:. Google Scholar
  37. Yu H, Abdalkarim SYH, Zhang H, Wang C, Tam KC. Simple process to produce hgh-yield cellulose nanocrystals using recyclable citric/hydrochloric acids. ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 2019. . ;:. Google Scholar
  38. Zhang H, Chen Y, Wang S, Ma L, Yu Y, Dai H, et al. Extraction and comparison of cellulose nanocrystals from lemon (Citrus limon) seeds using sulfuric acid hydrolysis and oxidation methods. Carbohydrate Polymers. 2020;238:116180. . ;:. Google Scholar
  39. Karim Z, Mathew AP, Grahn M, Mouzon J, Oksman K. Nanoporous membranes with cellulose nanocrystals as functional entity in chitosan: Removal of dyes from water. Carbohydrate Polymers. 2014;112:668-76. . ;:. Google Scholar
  40. Mao H, Wei C, Gong Y, Wang S, Ding W. Mechanical and water-resistant properties of eco-friendly chitosan membrane reinforced with cellulose nanocrystals. Polymers. 2019;11(1):166. . ;:. Google Scholar
  41. Chena Q.. Preparation, Antibacterial, and antioxidant activities of silver/chitosan composites. Journal of Carbohydrate Chemistry. 2014;33(6):298-312. . ;:. Google Scholar
  42. Lin S.. Novel antimicrobial chitosan–cellulose composite films bioconjugated with silver nanoparticles. Industrial Crops and Products. 2015;70:395-403. . ;:. Google Scholar
  43. Pongchaiphol S, Preechakun T, Raita M, Champreda V, Laosiripojana N. Characterization of cellulose–chitosan-based materials from different lignocellulosic residues prepared by the ethanosolv process and bleaching treatment with hydrogen peroxide. ACS Omega. 2021;6(35):22791-802. . ;:. Google Scholar
  44. Heidarpour F.. Nano silver-coated polypropylene water filter: I. Manufacture by electron beam gun using a modified balzers 760 machine. Digest Journal of Nanomaterials & Biostructures (DJNB). 2010;5(3):787-96. . ;:. Google Scholar
  45. Chook S. W.. Effective immobilization of silver nanoparticles on a regenerated cellulose–chitosan composite membrane and its antibacterial activity. New Journal of Chemistry. 2017;41(12):5061-5. . ;:. Google Scholar
  46. Jiang Z-J, Liu C-Y, Sun L-W. Catalytic properties of silver nanoparticles supported on silica spheres. The Journal of Physical Chemistry B. 2005;109(5):1730-5. . ;:. Google Scholar
  47. Zhang Y, Zhu P, Chen L, Li G, Zhou F, Lu D,. Hierarchical architectures of monodisperse porous Cu microspheres: synthesis, growth mechanism, high-efficiency and recyclable catalytic performance. Journal of Materials Chemistry A. 2014;2(30):11966-73. . ;:. Google Scholar


Author's Affiliation
Article Details

Issue: Vol 8 No 4 (2024)
Page No.: 3112-3124
Published: Dec 31, 2024
Section: Original Research
DOI: https://doi.org/10.32508/stdjns.v8i4.1187

 Copyright Info

Creative Commons License

Copyright: The Authors. This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License CC-BY 4.0., which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited.

 How to Cite
Vu, A., Lê, T. P., Bui, N., Vang, D. H., Nguyen, H., & Nguyen, N. U. (2024). Fabrication of a ternary biocomposite membrane based on chitosan, cellulose nanocrystals and Ag nanoparticles for water treatment. VNUHCM Journal of Natural Sciences, 8(4), 3112-3124. https://doi.org/https://doi.org/10.32508/stdjns.v8i4.1187


 Download Citation
 Cited by

Article level Metrics by Paperbuzz/Impactstory
Article level Metrics by Altmetrics

 Article Statistics
HTML = 107 times
PDF   = 51 times
XML   = 0 times
Total   = 51 times