Định danh vi nhựa trong nước thải bằng kính hiển vi LUMOS II ILIM

30/10/2026

Bối cảnh & Thách thức: Trong nước thải cần định danh vi nhựa chứa lượng lớn tạp chất (chất hữu cơ, cellulose, khoáng vật) có hình dạng rất giống vi nhựa, gây khó khăn cho việc phân tích thủ công.
Nhu cầu thị trường: Cần một giải pháp phân tích vừa định danh chính xác loại nhựa trong nền mẫu phức tạp, vừa đạt công suất cao cho việc kiểm định số lượng lớn.
Giải pháp vượt trội: Kính hiển vi hồng ngoại LUMOS II ILIM kết hợp quy trình ParticlePlus™ giúp phân tích tự động toàn bộ màng lọc nước thải chỉ trong 25 phút.

Chuẩn bị mẫu: Mẫu được thu thập từ dòng nước thải đầu vào của một nhà máy xử lý nước thải tại Tây Ban Nha. Một thể tích 1 L mẫu được xử lý bằng phương pháp phân hủy Fenton để loại bỏ chất hữu cơ, sau đó lọc qua màng lọc thép không gỉ 10 µm. Trong các nền mẫu nước thải phức tạp, hiện tượng tắc một phần lỗ lọc và sự hình thành bánh lọc có thể giữ lại các hạt nhỏ hơn. Các hạt bị giữ lại được rửa bằng nước siêu tinh khiết và chuyển sang màng lọc nhôm oxit Anodisc.
Cấu hình đo: Việc dựng ảnh tự động toàn bộ màng lọc được thực hiện bằng LUMOS II ILIM ở chế độ truyền qua và quy trình phần mềm ParticlePlus™. Bước sóng laser được điều chỉnh với bước phổ 4 cm^-1 trên vùng dấu do phổ MIR từ 1800 – 1250 cm^-1
Công cụ phân tích dữ liệu: Sau khi thu thập dữ liệu, dữ liệu siêu phổ sẽ tự động được xử lý và phân tích bằng phần mềm Định danh Vi nhựa (MPID) của Bruker mà không cần sự can thiệp của người dùng. Ngưỡng định danh được đặt ở mức 750.

Hình 1A hiển thị ảnh tích hợp IR ($1800 – 1250 cm^-1) của toàn bộ màng lọc Anodisc 25 mm, làm nổi bật nền mẫu nước thải không đồng nhất.
Màng lọc chứa hỗn hợp phức tạp gồm cặn hữu cơ, xơ cellulose và các hạt khoáng vật với kích thước, hình thái khác nhau.
Việc dựng ảnh hóa học toàn bộ màng lọc (thay vì chọn lọc hạt) mang lại độ bao phủ đại diện về mặt thống kê, trong khi phân tích dữ liệu nâng cao giúp phát hiện và xác định đặc tính vi nhựa trong nền mẫu phức tạp.

Hình 1B tóm tắt các kết quả toàn diện.
Toàn bộ màng lọc 25 mm được quét trong 13 phút, tạo ra 22,5 triệu phổ IR.
Tập dữ liệu thu được được MPID xử lý tự động trong 12 phút.
Tổng thời gian hoàn thành (turnaround time): 25 phút.
MPID thực hiện phân tích tự động hoàn toàn nhờ áp dụng các mô hình học máy (ML) để phát hiện hạt không giám sát, phân loại và trích xuất thông số (kích thước, hình thái, phân bố không gian).

Tổng cộng 739 hạt được phát hiện và định danh, bao gồm 403 hạt vi nhựa (MP) thuộc 8 nhóm polymer.
Polypropylene (PP) phổ biến nhất với 180 hạt (45% tổng MP), tiếp theo là PE (167), PET (24), PMMA (18), PS (7), PU (7), PC (1) và PVC (1).
Dựa trên 1 L mẫu phân tích, nồng độ vi nhựa tương ứng là 403 MP/L.

Bản đồ phân loại cung cấp cái nhìn tổng quan về phân bố không gian và hình thái MP; có thể ẩn tùy chọn các nhóm hợp chất (như nền hữu cơ) để dễ quan sát.
Kích thước hạt MP dao động từ 5 µm đến 490 µm, trong đó đa số (48%) nằm trong dải 20 – 50 µm.
Phân bố kích thước này phù hợp với các báo cáo phổ biến về vi nhựa môi trường trong nước thải.

Hình 1. Tóm tắt kết quả tổng quát cho mẫu nước thải.

Độ phân giải không gian cao và tính đặc hiệu của MPID giúp định danh tin cậy từng hạt ngay cả trong nền mẫu phức tạp.
Các hạt PE, PP, PET đại diện được phân giải rõ ràng dù tiếp xúc trực tiếp với cặn hữu cơ và xơ cellulose (Hình 2A).
Phổ trung bình của các hạt PE, PP, PET trùng khớp hoàn hảo với phổ đối chiếu trong thư viện (Hình 2B), xác nhận độ tin cậy của việc định danh dựa trên AI trong nền mẫu nước thải.

Hình 2. Phân tích chi tiết cho PE, PP và PET trong ma trận mẫu phức tạp

Công suất đỉnh cao: Thời gian <30 phút/mẫu đáp ứng hoàn hảo nhu cầu kiểm định nước thải quy chuẩn, công suất lớn.
Chính xác & Khách quan: Dựng ảnh toàn bộ màng lọc giúp kết quả mang tính đại diện thống kê cao, không bị cảm quan con người chi phối.
Báo cáo toàn diện: Cung cấp đồng thời loại nhựa, kích thước, hình thái và bản đồ phân bố không gian cho từng hạt.

Tác giả: Domenic Dreisbach (Tiến sĩ), Quản lý Sản phẩm, Bruker Optics GmbH & Co. KG, Ettlingen