Luận văn: Nghiên cứu xử lý vi sinh vật có mặt trong không khí chuồng trại bằng xúc tác quang hóa TiO2

Luận văn Nghiên cứu xử lý vi sinh vật có mặt trong không khí chuồng trại bằng xúc tác quang hóa TIO2 với mục tiêu chính như: Xử lý vi sinh vật trong không khí chuồng trại bằng xúc tác quang hoá TiO2, khảo nghiệm khả năng xử lý vi sinh vật chuồng trại bằng xúc tác TiO2

H C VI N NÔNG NGHI P VI T NAMỌ Ệ Ệ Ệ

HÀ N I ­ 2016Ộ

H C VI N NÔNG NGHI P VI T NAMỌ Ệ Ệ Ệ

Chuyên ngành : KHOA H C MÔI TRỌ ƯỜNG

Giáo viên hướng d nẫ : ThS. HOÀNG HI PỆ

ThS. VŨ TH  XUÂN HỊ ƯƠNG

Đ a đi m th c t pị ể ự ậ : PHÒNG THÍ NGHI M, B  MÔN HÓA,Ệ Ộ

KHOA MÔI TRƯỜNG

HÀ N I ­ 2016Ộ

b  môn Hóa H c – Khoa Môi Tr ộ ọ ườ ng ­ H c Vi n Nông Nghi p Vi t Nam, ọ ệ ệ ệ  

cô TS. Đinh Th  H ng Duyên, cô Th.S Vũ Th  Xuân H ị ồ ị ươ ng b  môn vi sinh ộ  

v t – khoa Môi Tr ậ ườ ng – H c Vi n Nông Nghi p Vi t Nam nh ng ng ọ ệ ệ ệ ữ ườ   i

đã giành nhi u th i gian, t o nhi u đi u ki n thu n l i, t n tâm, t n tình ề ờ ạ ề ề ệ ậ ợ ậ ậ  

h ướ ng d n và truy n đ t ki n th c, kinh nghi m quý báu cho tôi trong quá ẫ ề ạ ế ứ ệ   trình h c t p và nghiên c u ọ ậ ứ

Tôi xin chân thành c m  n s  giúp đ  nhi t tình c a các b n làm ả ơ ự ỡ ệ ủ ạ   cùng tôi trong su t quá trình th c hi n nghiên c u này ố ự ệ ứ

Trong quá trình th c hi n đ  tài này, do đi u ki n v  th i gian và ự ệ ề ề ệ ề ờ   trình đ  nghiên c u c a b n thân còn h n ch  nên khi th c hi n đ  tài khó ộ ứ ủ ả ạ ế ự ệ ề   tránh kh i nh ng thi u sót. Vì v y tôi r t mong nh n đ ỏ ữ ế ậ ấ ậ ượ c s  quan tâm ự   đóng góp ý ki n c a các th y cô giáo và các b n đ  khóa lu n t t nghi p ế ủ ầ ạ ể ậ ố ệ   này đ ượ c hoàn thi n h n.  ệ ơ

Tôi xin chân thành c m  n!  ả ơ

      Hà N i, ngày 16 tháng 05 năm 2016 ộ     (Sinh viên ký và ghi rõ h  tên) ọ

M C L CỤ Ụ

d)  M t s   ng d ng khácộ ố ứ ụ 26

B ng 2.2 ả Thành ph n m u x  lý kh o sát  nh hầ ẫ ử ả ả ưởng c a th i gianủ ờ  

chi u sáng đ n hi u qu  x  lý n m m cế ế ệ ả ử ấ ố Error: Referencesource not found

B ng 2.3 ả Thành ph n m u x  lý kh o sát  nh hầ ẫ ử ả ả ưởng c a củ ường độ 

chi u sáng đ n x  lý n m m cế ế ử ấ ố Error: Reference source notfound

B ng 3.1 ả S  t  bào  (TB) khu n l c n m m c Penicillium m c lênố ế ẩ ạ ấ ố ọ  

sau 48h nuôi c y   n ng đ  pha loãng 10ấ ở ồ ộ ­6Error: Referencesource not found

B ng 3.2 ả K t qu  x  lý n m m c b ng ngu n sáng khác nhauế ả ử ấ ố ằ ồ Error:

Reference source not found

B ng 3.3 ả S  bào t  n m trung bình khi x  lý b ng xúc tác quang ố ử ấ ử ằ ở 

các ngu n sáng khác nhauồ Error: Reference source notfound

B ng 3.4 ả Hi u xu t x  lý n m m c t  ngu n sáng khác nhauệ ấ ử ấ ố ừ ồ Error:

Reference source not found

B ng 3.5 ả K t qu  kh o sát  nh hế ả ả ả ưởng c a th i gian chi u sángủ ờ ế  

đ n kh  năng x  lý n m m cế ả ử ấ ố Error: Reference source notfound

B ng 3.6 ả S  bào t  n m trung bình khi x  lý b ng xúc tác quang ố ử ấ ử ằ ở 

các kho ng th i gian khác nhauả ờ Error: Reference source notfound

B ng 3.7 ả Hi u xu t x  lý n m   kho ng th i gian khác nhauệ ấ ử ấ ở ả ờ Error:

Reference source not found

B ng 3.8 ả K t qu  kh o sát  nh hế ả ả ả ưởng c a củ ường đ  chi u sángộ ế  

đ n kh  năng x  lý n m m cế ả ử ấ ố Error: Reference source notfound

B ng 3.9 ả S  bào t  n m trung bình khi x  lý b ng xúc tác quang ố ử ấ ử ằ ở 

các cường đ  khác nhauộ Error: Reference source not found

B ng 3.10 ả Hi u xu t x  lý n m   cệ ấ ử ấ ở ường đ  khác nhauộ Error:

Reference source not found

DANH M C HÌNHỤ

Hình 1.1  S i n mợ ấ Error: Reference source not foundHình 1.2  Khu n l c n mẩ ạ ấ Error: Reference source not foundHình 1.3  C u trúc t  bào n mấ ế ấ Error: Reference source not foundHình 1.4  Hình  nh cho n m m c Penicilliumả ấ ố Error: Reference source not

foundHình 1.5  N m m c Penicillium dung trong s n xu t phomat xanh.ấ ố ả ấ Error:

Reference source not found

Hình 1.6  Thu c kháng sinh Penicillin c a ngố ủ ườ Error: Reference sourcei.

not foundHình 1.7  N m gây h i cho th c v tấ ạ ự ậ Error: Reference source not foundHình 1.8  C u trúc tinh th  các d ng thù hình c a TiOấ ể ạ ủ 2: rutile, (B) anatase, 

(C) brookite Error: Reference source not foundHình 1.9:  C  ch  xúc tác quang c a ch t bán d n.ơ ế ủ ấ ẫ Error: Reference source

not foundHình 2.1:  X  lý n m m c b ng đèn s i tóc có cử ấ ố ằ ợ ường đ  60Wộ Error:

Reference source not foundHình 3.1.  M u n m trong không khí chu ng nuôi t i tr i l n Đào Nguyênẫ ấ ồ ạ ạ ợ

Error: Reference source not foundHình 3.2.  Hình  nh m u n m trả ẫ ấ ước x  lýử Error: Reference source not

foundHình 3.3  Bi u đ  th  hi n hi u xu t x  lý n m m c b ng các ngu nề ồ ể ể ệ ấ ử ấ ố ằ ồ  

sáng khác nhau Error: Reference source not foundHình 3.4  Bi u đ  th  ể ồ ể hi n hi u xu t x  lý n m m c   c ngệ ệ ấ ử ấ ố ở ườ   đ  khácộ  

nhau Error: Reference source not found

M  Đ UỞ Ầ

Tính c p thi t c a đ  tàiấ ế ủ ề

Ngày nay, ô nhi m môi trễ ường là m t trong nh ng m i quan tâmộ ữ ố  hàng đ u c a nhân lo i. Ô nhi m môi trầ ủ ạ ễ ường không còn là v n đ  c aấ ề ủ  

m t qu c gia hay m t khu v c mà đã tr  thành v n đ  toàn c u. Vi tộ ố ộ ự ở ấ ề ầ ệ  Nam v i kho ng 73% dân s  s ng   vùng nông thôn, phát tri n kinh tớ ả ố ố ở ể ế nông nghi p và nông thôn là m t trong nh ng m c tiêu đệ ộ ữ ụ ược Đ ng vàả  Nhà nước h t s c chú tr ng, trong đó có phát tri n kinh t  h  gia đìnhế ứ ọ ể ế ộ  thông qua các ho t đ ng phát tri n chăn nuôi. Nh ng năm qua, chăn nuôiạ ộ ể ữ  

có s  tăng trự ưởng nhanh c  v  quy mô và giáả ề  tr  ị

Bên c nh l i ích kinh t  mang l i, thì chăn nuôi cũng đang n y sinhạ ợ ế ạ ả  

r t nhi u v n đ  v  ch t lấ ề ấ ề ề ấ ượng môi trường, đe d a s c kh e c a c ngọ ứ ỏ ủ ộ  

đ ng dân c  đ a phồ ư ị ương và  nh hả ưởng đ n toàn b  h  sinh thái t  nhiên.ế ộ ệ ự  Theo s  li u c a T ng c c th ng kê, năm 2014 đàn l n nố ệ ủ ổ ụ ố ợ ước ta có kho ngả  26,76 tri u con, đàn trâu bò kho ng 7,75 tri u con, đàn gia c m kho ngệ ả ệ ầ ả  327,69 tri u con. Trong đó chăn nuôi nông h  hi n t i v n chi m t  tr ngệ ộ ệ ạ ẫ ế ỷ ọ  kho ng 65­70% v  s  lả ề ố ượng và s n lả ượng. T  s  đ u gia súc, gia c m đóừ ố ầ ầ  

có th  quy đ i để ổ ượ ược l ng ch t th i r n (ấ ả ắ phân ch t đ n chu ng, các lo i ấ ộ ồ ạ  

th c ăn th a ho c r i vãi) ứ ừ ặ ơ  đàn gia súc, gia c m th i ra kho ng trên 76 tri uầ ả ả ệ  

t n, và kho ng trên 35 tri u kh i ch t th i l ngấ ả ệ ố ấ ả ỏ  (n ướ c ti u, n ể ướ c r a ử   chu ng, n ồ ướ ừ c t  sân ch i, bãi v n đ ng, bãi chăn)  ơ ậ ộ và hàng trăm tri u t nệ ấ  

ch t th i khíấ ả  Phân c a v t nuôi ch a nhi u ch t ch a nit , ph t pho, k m,ủ ậ ứ ề ấ ứ ơ ố ẽ  

đ ng, chì, Asen, Nikenồ  (kim lo i n ng) ạ ặ … và các vi sinh v t gây h i khác…ậ ạ  không nh ng gây ô nhi m không khí mà còn làm ô nhi m đ t, nữ ễ ễ ấ ước m t,ặ  

nước ng m. ầ

Trong môi trường không khí chu ng nuôi, s  lồ ố ượng vi sinh v t có thậ ể 

bi n thiên t  100 đ n vài nghìn trên m t lít không khí. Trên 80% vi sinh v tế ừ ế ộ ậ  trong không khí chu ng nuôi là các c u khu n streptococci và staphylococci.ồ ầ ẩ  Ngoài ra, có 1% là n m m c và n m men, 0,5% là coliform (có tài li u choấ ố ấ ệ  

r ng t  l  này có th  lên đ n 10 – 15%). Vi sinh v t thằ ỉ ệ ể ế ậ ường k t h p v i b iế ợ ớ ụ  

và các khí đ c gây ra ộ các b nh hô h p mãn tính, do ti p xúc trong m t th iệ ấ ế ộ ờ  gian dài, k t m c, c  h ng và mũi b  ng a, ho, m t đ , n i mày đay, henế ạ ổ ọ ị ứ ắ ỏ ổ  suy n d   ng, phát ban ho c đau d  dày – ru t. Do v y v n đ  ô nhi mễ ị ứ ặ ạ ộ ậ ấ ề ễ  không khí chu ng nuôi đang đồ ượ ảc c nh báo và c n thi t ph i x  lý.ầ ế ả ử

Phương pháp xúc tác quang hóa TiO2 được đánh giá là ch t xúc tácấ  quang hóa thân thi n v i môi trệ ớ ường và hi u qu , nó đệ ả ượ ử ục s  d ng r ng rãiộ  cho quá trình quang phân h y các ch t ô nhi m khác nhau. ủ ấ ễ

Xu t phát t  nh ng th c ti n trên, tôi ti n hành nghiên c u đ  tài:ấ ừ ữ ự ễ ế ứ ề  

“Nghiên c u x  lý vi sinh v t có m t trong không khí chu ng tr i b ng ứ ử ậ ặ ồ ạ ằ   xúc tác quang hóa TiO 2 ”. Nh m đánh giá kh  năng x  lý n m m c trên xúcằ ả ử ấ ố  tác quang hóa trong môi trường không khí

CHƯƠNG 1: T NG QUAN CÁC V N Đ  NGHIÊN C UỔ Ấ Ề Ứ

1.1. M t s  đ c đi m v  n m m cộ ố ặ ể ề ấ ố

1.1.1. Hình d ng, kích th ạ ướ c và c u t o c a n m m c ấ ạ ủ ấ ố

* Hình d ng và kích th ạ ướ c n m m c ấ ố

M t s  ít n m   th  đ n bào có hình tr ng (yeast = n m men), đa sộ ố ấ ở ể ơ ứ ấ ố 

có hình s i (filamentous fungi = n m s i), s i có ngăn vách (đa bào) hayợ ấ ợ ợ  không có ngăn vách (đ n bào). S i n m thơ ợ ấ ường là m t  ng hình tr  dài cóộ ố ụ  kích thướ ớc l n nh  khác nhau tùy loài. Đỏ ường kính c a s i n m thủ ợ ấ ường từ 3­5µm, có khi đ n 10µm, th m chí đ n 1mm. Chi u dài c a s i n m có thế ậ ế ề ủ ợ ấ ể 

t i vài ch c centimet. Các s i n m phát tri n chi u dài theo ki u tăngớ ụ ợ ấ ể ề ể  

trưởng   ng n (ở ọ Hình 1.1). Các s i n m có th  phân nhánh và các nhánh cóợ ấ ể  

th  l i phân nhánh liên ti p t o thành h  s i n m (mycelium) khí sinh xù xìể ạ ế ạ ệ ợ ấ  

nh  bông. Trên môi trư ường đ c và trên m t s  c  ch t trong t  nhiên, bàoặ ộ ố ơ ấ ự  

t  n m, t  bào n m ho c m t đo n s i n m có th  phát tri n thành m t hử ấ ế ấ ặ ộ ạ ợ ấ ể ể ộ ệ 

s i n m có hình d ng nh t đ nh g i là khu n l c n mợ ấ ạ ấ ị ọ ẩ ạ ấ  (Hình 1.2)

Hình 1.1. S i n mợ ấ Hình 1.2: Khu n l c n m ẩ ạ ấ

* C u t o ấ ạ

T  bào n m có c u trúc tế ấ ấ ương t  nh  nh ng t  bào vi sinh v t chânự ư ữ ế ậ  

h ch khác đạ ược mô t  và trình bày nh  ả ư ở Hình 1.3

Hình 1.3: C u trúc t  bào n mấ ế ấ

Vách t  bào n m c u t o b i vi s iế ấ ấ ạ ở ợ  chitin và có ho c không có celluloz.ặ  Chitin là thành ph n chính c a vách t  bào   h u h t các loài n m tr  nhómầ ủ ế ở ầ ế ấ ừ  Oomycetina. Nh ng vi s i chitin đ c hình thành nh  vào enzim chitinữ ợ ượ ờ  syntaz 

T  bào ch t c a t  bào n m ch a m ng n i m c (endoplasmic reticulum),ế ấ ủ ế ấ ứ ạ ộ ạ  không bào (vacuoles), ty th  (mitochondria) và h t d  tr  (glycogen vàể ạ ự ữ  lipid), đ c bi t c u trúc ty th    t  bào n m tặ ệ ấ ể ở ế ấ ương t  nh  c u trúc ty th  ự ư ấ ể ở 

t  bào th c v t. Ngoài ra, t  bào n m còn có ribô th  (ribosomes) và nh ngế ự ậ ế ấ ể ữ  

T  bào n m không nh t thi t có m t nhân mà thế ấ ấ ế ộ ường có nhi u nhân.ề  Nhân c a t  bào n m có hình c u hay b u d c v i màng đôi phospholipidủ ế ấ ầ ầ ụ ớ  

và protein d y 0,02 μm, bên trong màng nhân ch a ARN và ADN.ầ ứ

* Dinh d ưỡ ng và tăng tr ưở ng c a n m m c ủ ấ ố

H u h t các loài n m m c không c n ánh sáng trong quá trình sinhầ ế ấ ố ầ  

trưởng. Tuy nhiên, có m t s  loài l i c n ánh sáng trong quá trình t o bàoộ ố ạ ầ ạ  

t  (Buller, 1950). Nhi t đ  t i thi u c n cho s  phát tri n là t  2ử ệ ộ ố ể ầ ự ể ừ oC đ nế  

5oC, t i h o t  22ố ả ừ oC đ n 27ế oC và nhi t đ  t i đa mà chúng có th  ch u đ ngệ ộ ố ể ị ự  

được là 35oC đ n 40ế oC, cá bi t có m t s  ít loài có th  s ng sót   Oệ ộ ố ể ố ở oC và ở 

60oC. Nói chung, n m m c có th  phát tri n t t   môi trấ ố ể ể ố ở ường acit (pH=6) 

nh ng pH t i h o là 5 – 6,5, m t s  loài phát tri n t t   pH < 3 và m t s  ítư ố ả ộ ố ể ố ở ộ ố  phát tri n   pH > 9 (Ingold, 1967).ể ở

Oxi cũng c n cho s  phát tri n c a n m m c vì chúng là nhóm hi uầ ự ể ủ ấ ố ế  khí b t bu c và s  phát tri n s  ng ng khi không có oxi và dĩ nhiên nắ ộ ự ể ẽ ư ước là 

y u t  c n thi t cho s  phát tri n.ế ố ầ ế ự ể

Theo Alexopoulos và Minns (1979) cho bi t n m m c có th  phátế ấ ố ể  tri n liên t c trong 400 năm hay h n n u các đi u ki n môi trể ụ ơ ế ề ệ ường đ uề  thích h p cho s  phát tri n c a chúng.ợ ự ể ủ

N m m c không có di p l c t  nên chúng c n đấ ố ệ ụ ố ầ ược cung c p dinhấ  

dưỡng t  bên ngoài (nhóm d  dừ ị ưỡng), m t s  s ng sót và phát tri n nhộ ố ố ể ờ 

kh   năngả  ký   sinh (s ng   ký   sinh   trong   c   th   đ ng   v t   hay   th c   v t)ố ơ ể ộ ậ ự ậ  hay ho i sinhạ  (saprophytes) trên xác bã h u c , cũng có nhóm n m r  hayữ ơ ấ ễ  

đ a y s ngị ố  c ng sinhộ  v i nhóm th c v t nh t đ nh.ớ ự ậ ấ ị

Theo Alexopoulos và Mims (1979) cho bi t ngu n dế ồ ưỡng ch t c nấ ầ  thi t cho n m đế ấ ược x p theo th  t  sau: C, O, H, N P, K, Mg, S, B, Mn, Cu,ế ứ ự  

Zn, Fe, Mo và Ca. Các nguyên t  này hi n di n trong các ngu n th c ăn vôố ệ ệ ồ ứ  

c  đ n gi n nh  glucoz, mu i ammonium  s  đơ ơ ả ư ố ẽ ược n m h p thu d  dàng,ấ ấ ễ  

n u t  ngu n th c ăn h u c  ph c t p n m s  s n sinh và ti t ra bên ngoàiế ừ ồ ứ ữ ơ ứ ạ ấ ẽ ả ế  các lo i enzim thích h p đ  c t các đ i phân t  này thành nh ng phân tạ ợ ể ắ ạ ử ữ ử 

nh  đ  d  h p thu vào trong t  bào.ỏ ể ể ấ ế

* Sinh s n   n m m c ả ở ấ ố

­ Sinh s n vô tính:ả

The Alexopoulos và Mims (1979), n m m c sinh s n vô tính th  hi nấ ố ả ể ệ  qua 2 d ng: sinh s n dinh dạ ả ưỡng b ng đo n s i n m phát tri n dài ra ho cằ ạ ợ ấ ể ặ  phân nhánh và sinh s n b ng các lo i bào t ả ằ ạ ử

M t s  loài n m có nh ng bào t  đ c tr ng nh  sau:ộ ố ấ ữ ử ặ ư ư

Bào   t   túi   (bào   t   b c)   (sporangiospores):ử ử ọ  các bào   t   đ ngử ộ  (zoospores) có   n m ở ấ Saprolegnia và bào t  túi ử (sporangiopores) có   n mở ấ  

Murco, Rhizopus ch a trong túi bào t  đ ng ư ử ộ (zoosporangium) và túi bào tử (sporangium) được mang b i cu ng túi bào t  ở ố ử (sporangiophores)

Bào t  đính (conidium): ử các bào t  đính không có túi bao b c   gi ngử ọ ở ố  

n mấ  Aspergillus, Penicillium,  Hình d ng, kích thạ ước, màu s c, trang trí vàắ  cách s p x p c a bào t  đính thay đ i t  gi ng này sang gi ng khác vàắ ế ủ ử ổ ừ ố ố  

được dùng làm tiêu chu n đ  phân lo i n m.ẩ ể ạ ấ  

Cu ng bào t  đính có th  d ng không phân nhánh (ố ử ể ạ aspegillus) ho cặ  

d ng th  phân nhánh (ạ ẻ Penicillium).

 gi ng

Ở ố  Microsporum và Fusarium, có hai lo i bào t  đính: lo i nh ,ạ ử ạ ỏ  

đ ng nh t g i làồ ấ ọ  ti u bào t  đínhể ử  (microconidia); lo i l n, đa d ng g iạ ớ ạ ọ  

là đ i bào t  đínhạ ử  (macroconidia)

Bào t  t n (Thallospores):ử ả  trong nhi u loài n m men và n m m cề ấ ấ ố  

có hình th c sinh s n đ c bi t g i là bào t  t n. Bào t  t n có th  cóứ ả ặ ệ ọ ử ả ử ả ể  

nh ng lo iữ ạ  sau:

+) Ch i hình thành t  t  bào n m men:ồ ừ ế ấ  Cryptococcus và Candida là 

nh ng lo i bào t  t n đ n gi n nh t, g i làữ ạ ử ả ơ ả ấ ọ  bào t  ch iử ồ  (blastospores)

+) Gi ngố  Ustilago có nh ng s i n m có xu t hi n t  bào có vách d yữ ợ ấ ấ ệ ế ầ  

g i làọ  bào t  vách d yử ầ  còn g i là bào t  áo (chlamydospores)ọ ử

Ti p h p nhân (karyogamy) v i s  hòa h p 2 nhân c a 2 t  bào giaoế ợ ớ ự ợ ủ ế  

t  đ  t o m t nhân nh  b i (diploid)ử ể ạ ộ ị ộ

Gi m phân (meiosis)  giai  đo n này hình thành 4 bào t   đ n b iả ạ ử ơ ộ  (haploid) qua s  gi m phân t  2n NST (nh  b i) thành n NST (đ n b i)ự ả ừ ị ộ ơ ộ

1.1.2. Tác h i c a n m m c ạ ủ ấ ố

Đ n nay có h n 10.000 loài n m đế ơ ấ ược bi t đ n, đa s  trong chúngế ế ố  

đ u có l i cho con ngề ợ ười nh  trong vi c s n xu t bánh m , pho mát, khángư ệ ả ấ ỳ  sinh, men. Nh ng có kho ng 50 loài n m m c có m t trong th c ăn vàư ả ấ ố ặ ứ  nguyên li u làm th c ăn (ngũ c c) gây h i cho v t nuôi và con ngệ ứ ố ạ ậ ười vì chúng s n sinh ra đ c t , ngả ộ ố ười ta thường g i tên chúng là đ c t  n m m cọ ộ ố ấ ố  (mycotoxin). 

Tác h i c a n m m c đ u tiên là d  gây ra d   ng, viêm đạ ủ ấ ố ầ ễ ị ứ ường hô 

h p làm cho chúng ta nh c đ u, m t m i và chóng m t. Đó là do n m m cấ ứ ầ ệ ỏ ặ ấ ố  hình thành ra h p ch t h u c  d  bay h i VOCs, khi nó phát tán ra khôngợ ấ ữ ơ ễ ơ  khí gây mùi khó ch u mà ta r t d  hít ph i.ị ấ ễ ả         

Tác h i c a n m m c là r t nhi u lo i n m m c sinh ra nh ng lo iạ ủ ấ ố ấ ề ạ ấ ố ữ ạ  

đ c t  nh  Cladosporium, Penicilium, Mucor, Fusarium… dù nó đ  n mộ ố ư ể ấ  

m c ch ng l i các vi khu n khác nh ng l i vô hình chung gây ra các b nhố ố ạ ẩ ư ạ ệ  

v  đề ường hô h p cho con ngấ ườ        i

Tác h i c a n m m cạ ủ ấ ố  là gây hen suy n, đ c bi t là   tr  s  sinh vàễ ặ ệ ở ẻ ơ  

tr  nh ,nh ng ngẻ ỏ ữ ười có ti n s  m c các b nh v  đề ử ắ ệ ề ường hô h p,d   ng vàấ ị ứ  

đ c bi t là b nh hen suy n.ặ ệ ệ ễ

Tác h i c a n m m c th  là gây h ng hóc các thi t b  đ  dùng, thu cạ ủ ấ ố ứ ỏ ế ị ồ ố  men đ c bi t là   các b nh vi n, nhà kho. Gây h  m c các nguyên v t li uặ ệ ở ệ ệ ư ố ậ ệ  

nh  lư ương th c, th c ph m…ự ự ẩ

N m m c còn gây h i cho th c v t, làm h  h ng rau qu  (th i rau, qu ).ấ ố ạ ự ậ ư ỏ ả ố ả

 Vi c tăng c ng ki n th c, hi u bi t v  n m m c, đ c t  n m vàệ ườ ế ứ ể ế ề ấ ố ộ ố ấ  

nh ng tác h i c a chúng đ  có nh ng bi n pháp h u hi u trong vi c phòngữ ạ ủ ể ữ ệ ữ ệ ệ  

ch ng b nh t t, b o v  và nâng cao s c kh e cho v t nuôi và con ng i làố ệ ậ ả ệ ứ ỏ ậ ườ  

c nầ  thi t. ế

1.2. N m m c Penicilliumấ ố

1.2.1. Phân lo i: ạ

Penicillium được phân lo i l i vào năm 1996 d a vào s  khác nhauạ ạ ự ự  

c a dãy AND ribosom và đ c tính chuy n hóa th  c p. ủ ặ ể ứ ấ

Ngành: Ascomycota  H : Trichocomaceaeọ

L p: Eurotiomycetes ớ       Gi ng: Penicillium ố

Hình 1.4.: Hình  nh cho n m m c Penicilliumả ấ ố

1.2.2. Đ c đi m hình thái c a n m ặ ể ủ ấ

S i n m có vách ngăn, phân nhánh, không màu ho c màu nh t đôi khiợ ấ ặ ạ  màu s m.ẫ

Khu n l c màu vàng l c, l c, xám ho c tr ng đôi khi có màu vàng,ẩ ạ ụ ụ ặ ắ  

đ  tím. M t trái khu n l c không màu ho c có màu s c khác nhau. Môiỏ ặ ẩ ạ ặ ắ  

trường th ch nuôi c y không màu ho c có màu do s c t  hòa tan tạ ấ ặ ắ ố ươ  ng

ng. Khu n l c có ho c không có v t kh a xuyên tâm hay đ ng tâm

Sinh s n vô tính b ng bào t  tr n v i c u t o nh  sau:ả ằ ử ầ ớ ấ ạ ư

B  máy mang bào t  tr n (hay còn g i là ch i – penicillius) ho c chộ ử ầ ọ ồ ặ ỉ 

g m m t giá BTT v i m t vòng th  bình   đ nh giá (c u t o m t vòng),ồ ộ ớ ộ ể ở ỉ ấ ạ ộ  

ho c g m giá BTT v i hai đ n nhi u cu ng th  bình   ph n ng n giá, trênặ ồ ớ ế ề ố ể ở ầ ọ  

đ nh c a m i cu ng th  bình đó có các th  bình (c u t o hai vòng).ỉ ủ ỗ ố ể ể ấ ạ

Trường h p các giá BTT mang m t ho c nhi u nhánh   ph n ng nợ ộ ặ ề ở ầ ọ  giá, sau đó các nhánh mang các cu ng th  bình và các cu ng th  bình mangố ể ố ể  các th  bình cũng để ược coi là c u t o hai vòng.ấ ạ

Khi các cu ng th  bình x p đ u đ n và sát nhau trên ng n giá đố ể ế ề ặ ọ ượ  c

g i là c u t o hai vòng đ i x ng. Còn các cu ng x p không đ u đ n ho cọ ấ ạ ố ứ ố ế ề ặ ặ  

có nhánh được g i là c u t o hai vòng không đ i x ng.ọ ấ ạ ố ứ

Ngoài ra còn có m t s  loài sinh s n h u tính: Penicillium vermiculatumộ ố ả ữ , Penicillium stipitatum

1.2.3. Đ c đi m sinh hóa, sinh lý c a n m ặ ể ủ ấ

N m m c s ng di dấ ố ố ưỡng và h p thu hay ho i sinh. N m m c ký sinhấ ạ ấ ố  

s ng trong c  th  sinh v t s ng, s  d ng n i dung c a t  bào hay mô c aố ơ ể ậ ố ử ụ ộ ủ ế ủ  

ký ch  Thủ ường chúng gây b nh cho th c v t và c  đ ng v t.ệ ự ậ ả ộ ậ

N m m c s ng trong kho ng nhi t đ  t  5ấ ố ố ả ệ ộ ừ  ­ 40  Oxi cũng c n choầ  

s  phát tri n c a n m m c vì là sinh v t hi u b t bu c. N m m c khôngự ể ủ ấ ố ậ ế ắ ộ ấ ố  

có di p l c nên nó c n cung c p dinh dệ ụ ầ ấ ưỡng t  bên ngoài (nhóm d  dừ ị ưỡng), 

Hình 1.5: N m m c Penicilliumấ ố  

dung trong s n xu t phomat xanh.ả ấ  

Hình 1.6: Thu c kháng sinhố  Penicillin c a ngủ ười

Tác h i: ạ

 Gây b nh cho th c v t (b nh m c xanh trên cây ăn qu  có múi, h tệ ự ậ ệ ố ả ạ  ngô),   gây   b nh   nhi m   trùng   toàn   thân   trên   ngệ ễ ười   b nh   HIV/AIDSệ  (Penicillium marnefei) gây ra l  loét, các n t s n, s t, s t cân, ho,   ở ố ầ ố ụ

M t s  loài gây b nh cho đ ng v t nh  P.corylophylum, P.fellutanumộ ố ệ ộ ậ ư , P.implicatum… là tác nhân gây b nh ti m  năng c a mu i. Gây gi mệ ề ủ ỗ ả  

mi n d ch, gan, th n b  t n thễ ị ậ ị ổ ương, gi m s c s n xu t, sinh con b  quáiả ứ ả ấ ị  thai, th n kinh…ầ

Gây hen suy n, đ c bi t là   tr  s  sinh và tr  nh , nh ng ngễ ặ ệ ở ẻ ơ ẻ ỏ ữ ười có 

ti n s  m c các b nh v  đề ử ắ ệ ề ường hô h p, d   ng và đ c bi t là b nh henấ ị ứ ặ ệ ệ  

suy n. Gây d   ng, viêm tai, mũi, h ng, đau đ u, đau kh p,  nh hễ ị ứ ọ ầ ớ ả ưởng đ nế  

h  th n kinh trung ệ ầ ương

Gây h ng hóc các d ng c  thi t b  trong nhà.ỏ ụ ụ ế ị

Hình 1.7: N m gây h i cho th c v tấ ạ ự ậ

1.3. N m m c trong không khí chu ng nuôiấ ố ồ

Vi sinh v t trong không khí chu ng nuôi ch  y u có ngu n g c t  cậ ồ ủ ế ồ ố ừ ơ 

th  hay các ch t ti t t  v t nuôi, ch t th i, th c ăn, và ch t lót chu ng. Sể ấ ế ừ ậ ấ ả ứ ấ ồ ố 

lượng vi sinh v t trong không khí chu ng nuôi có th  bi n thiên t  100 đ nậ ồ ể ế ừ ế  vài ngàn trong 1 lít lhông khí. Trên 80% vi sinh v t trong không khí chu ngậ ồ  nuôi là các c u khu n staphylococci và streptococci. Chúng có ngu n g c tầ ẩ ồ ố ừ 

đường hô h p trên và da. Ngoài ra, có kho ng 1% là n m m c và n m men,ấ ả ấ ố ấ  0,5% là coliforms có ngu n g c t  phân (m t s  tài li u khác cho r ng t  lồ ố ừ ộ ố ệ ằ ỷ ệ này có th  lên đ n 10­15%) (Hartung, 1994). Trên th c t , đ  đánh giá vể ế ự ế ể ề 

m t vi sinh v t h c c a không khí chu ng nuôi, ngặ ậ ọ ủ ồ ười ta thường kh o sátả  

s  lố ượng khu n l c (CFUs ­ colony­forming units) có trong 1 lít không khí.ẩ ạ  

S  li u này thay đ i theo loài v t nuôi và thi t k  c a h  th ng chu ngố ệ ổ ậ ế ế ủ ệ ố ồ  

tr i. ạ

S  lố ượng vi sinh v t trong không khí chu ng gà cao nh t, và trongậ ồ ấ  không khí chu ng nuôi trâu bò là th p nh t (Muller và Wieser, 1987). Sồ ấ ấ ố 

lượng vi sinh v t trong khí khí chu ng nuôi ph  thu c vào nhi u y u tậ ồ ụ ộ ề ế ố 

nh  m t đ  nuôi, tu i đ ng v t, đ  thông thoáng, nhi t đ ,  m đ , và hàmư ậ ộ ổ ộ ậ ộ ệ ộ ẩ ộ  

lượng b i. Ngoài ra, s  li u còn thay đ i tu  theo phụ ố ệ ổ ỳ ương pháp và cách l yấ  

m u. Chính vì s  ph  thu c vào nhi u y u t , đ c bi t là k  thu t l yẫ ự ụ ộ ề ế ố ặ ệ ỹ ậ ấ  

m u, mà cho t i nay ch a có m t khuy n cáo nào v  gi i h n đ i v i hàmẫ ớ ư ộ ế ề ớ ạ ố ớ  

lượng b i và s  lụ ố ượng vi sinh v t trong không khí. Các vi sinh v t trongậ ậ  không khí có kh  năng ch u đả ị ược các đi u ki n môi trề ệ ường khác nhau. Trong không khí, vi sinh v t có th  t n t i riêng l  hay k t h p v i nhau.ậ ể ồ ạ ẻ ế ợ ớ  

B i có ch a r t nhi u vi sinh v t. Các vi khu n k t h p v i b i s  bámụ ứ ấ ề ậ ẩ ế ợ ớ ụ ẽ  trên các b  m t nh  n n, vách chu ng; trên da, lông, hay niêm m c đ ngề ặ ư ề ồ ạ ộ  

v t. Th i gian t n t i c a chúng thay đ i, tu  thu c vào r t l n vào các tínhậ ờ ồ ạ ủ ổ ỳ ộ ấ ớ  

ch t c a c  ch t mà chúng bám lên nh  hàm lấ ủ ơ ấ ư ượng nước và các thành ph nầ  hoá h c. Th i gian t n t i c a các vi sinh v t k t h p v i b i trong khôngọ ờ ồ ạ ủ ậ ế ợ ớ ụ  khí thường ng n h n các vi sinh v t đã bám trên các b  m t. Th i gian t nắ ơ ậ ề ặ ờ ồ  

t i c a coliforms thạ ủ ường ng n h n các c u khu n Gram dắ ơ ầ ẩ ương. 

B ng 1.1: S  lả ố ượng vi sinh v t trong không khí chu ng nuôiậ ồ

(Hartung, 1994)Loài v t nuôiậ S  lố ượng vi sinh v t (CFUs/L)ậ

m t s  vi sinh v t gây b nh truy n nhi m, đ c bi t là trong các   d chộ ố ậ ệ ề ễ ặ ệ ổ ị  

b nh. Nhi u tài li u đã kh ng đ nh không khí là đệ ề ệ ẳ ị ường truy n lây ch  y uề ủ ế  

c a nhi u b nh do vi khu n và virus. Vi sinh v t trong không khí có thủ ề ệ ẩ ậ ể làm suy gi m các c  ch  phòng v  c a c  th  M t kh o sát cho th y 4,8%ả ơ ế ệ ủ ơ ể ộ ả ấ  gia c m đầ ược m  khám có tim và gan b  nhi m các vi khu n gây b nh cổ ị ễ ẩ ệ ơ 

h i có trong không khí (Muller và Wieser, 1987). ộ

Nói chung h u h t các b nh do b i và vi sinh v t trong không khí gâyầ ế ệ ụ ậ  

ra là các b nh hô h p mãn tính, do ti p xúc trong m t th i gian dài. Do đóệ ấ ế ộ ờ  khó có th  xác đ nh m i quan h  c a m t s  kh i đ u m t b nh và nguyênể ị ố ệ ủ ộ ự ở ầ ộ ệ  nhân gây ra. Tuy nhiên, rõ ràng r ng các b nh truy n nhi m do vi khu n,ằ ệ ề ễ ẩ  virus, hay mycoplasma s  tr  nên tr m tr ng h n do n ng đ  cao c a b iẽ ở ầ ọ ơ ồ ộ ủ ụ  hay vi sinh v t trong không khí (Muller và Wieser, 1987). ậ

1.4. M t s  phộ ố ương pháp x  lý n m m cử ấ ố

­ Di t n m m c b ng gi m:  ệ ấ ố ằ ấ Đ  gi m vào bình x t r i phun lênổ ấ ị ồ  

nh ng n i b  n m m c. Dùng bàn ch i c ng đánh th t s ch n m m c. Sauữ ơ ị ấ ố ả ứ ậ ạ ấ ố  

đó đ  khô r i làm l i các bể ồ ạ ướ ươc t ng t  cho đ n khi n m m c s ch h n.ự ế ấ ố ạ ẳ

­ Dùng nướ ẩc t y: Đ  gi m vào bình x t r i phun lên nh ng n i bổ ấ ị ồ ữ ơ ị 

n m m c. Dùng bàn ch i c ng đánh th t s ch n m m c. Sau đó đ  khô r iấ ố ả ứ ậ ạ ấ ố ể ồ  làm l i các bạ ướ ươc t ng t  cho đ n khi n m m c s ch h n.ự ế ấ ố ạ ẳ

­ Phương pháp xúc tác quang hóa TiO2: hi n tệ ượng x  d ng ánh sángử ụ  

đ  kích ho t các ph n  ng hóa h c.ể ạ ả ứ ọ

1.5. Đ c đi m ch t xúc tác TiOặ ể ấ 2 

1.5.1. Đ c đi m c u trúc c a v t li u TiO ặ ể ấ ủ ậ ệ 2

TiO2 là ch t xúc tác bán d n, g n m t th  k  tr  l i đây, b t TiOấ ẫ ầ ộ ế ỷ ở ạ ộ 2 

v i kích thớ ước c  µm đã đỡ ược đi u ch    quy mô công nghi p và đề ế ở ệ ượ  c

ng d ng r ng rãi trong nhi u lĩnh v c khác nhau: làm ch t đ n trong cao

su, nh a, gi y, s i v i, làm ch t màu cho s n, men đ  g m, s …ự ấ ợ ả ấ ơ ồ ố ứ

TiO2 t n t i   d ng b t, thồ ạ ở ạ ộ ường có màu tr ng tuy t   đi u ki n bìnhắ ế ở ề ệ  

thường, khi đun nóng có màu vàng. Kh i lố ượng phân t  là 79,87g/mol, kh iử ố  

lượng riêng kho ng 4,13­ 4,25g/cmả 3, nóng ch y   nhi t đ  cao 1870°C,ả ở ệ ộ  không   tan   trong   nước,   không   tan   trong   các   axit   nh   axit   sunfuric,   axitư  clohidric,… ngay c  khi đun nóng. Tuy nhiên, v i kích thả ớ ước nanomet, TiO2 

có th  tham gia ph n  ng v i ki m m nh. Các d ng h p ch t c a Titan đ uể ả ứ ớ ề ạ ạ ợ ấ ủ ề  

có tính bán d n.ẫ

TiO2 có b n d ng thù hình. Ngoài d ng vô đ nh hình, nó có ba d ngố ạ ạ ị ạ  tinh   th   là   anatase   (tetragonal),   rutile   (tetragonal)   và   brookiteể  (orthorhombic) (Hình 1.8)

Hình 1.8: C u trúc tinh th  các d ng thù hình c a TiOấ ể ạ ủ 2:

rutile, (B) anatase, (C) brookite

B ng 1.2. Các đ c tính c u trúc các d ng thù hình c a TiOả ặ ấ ạ ủ 2

H  tinh thệ ể Tetragonal Tetragonal Octhorhombic

H ng s  m ng (Å)ằ ố ạ a=4.59

c= 2.96

a= 3.78c= 9.52

a= 9.18b= 5.45c= 5.15

Th  tích ô c  s (Å)ể ơ ở 31,22 34,06 32,17

77,0o ~105o

Kh i lố ượng riêng (g/cm3) 4,13 3,79 3,99

Rutile là d ng ph  bi n nh t c a TiOạ ổ ế ấ ủ 2, có m ng lạ ướ ứi t  phương trong 

đó m i ion Tiỗ 4+ được ion O2­ bao quanh ki u bát di n, đây là ki n trúc đi nể ệ ế ể  hình c a h p ch t có công th c MXủ ợ ấ ứ 2, anatase và brookite là các d ng gi  b nạ ả ề  

và chuy n thành rutile khi nung nóng. T t c  các d ng tinh th  đó c a TiOể ấ ả ạ ể ủ 2 

t n t i trong t  nhiên nh  là các khoáng nh ng ch  có rutile và anatase ồ ạ ự ư ư ỉ ở 

d ng đ n tinh th  là đạ ơ ể ượ ổc t ng h p   nhi t đ  th p.ợ ở ệ ộ ấ

C u trúc m ng lấ ạ ưới tinh th  c a rutile, anatase và brookite đ u để ủ ề ượ  cxây d ng t  các đa di n ph i trí tám m t (octahedra) TiOự ừ ệ ố ặ 6 n i v i nhau quaố ớ  

c nh ho c qua đ nh oxi chung. M i ion Tiạ ặ ỉ ỗ 4+ được bao quanh b i tám m t t oở ặ ạ  

b i sáu ion Oở 2­

Các m ng lạ ưới tinh th  c a rutile, anatase và brookite khác nhau b iể ủ ở  

s  bi n d ng c a m i hình tám m t và cách g n k t gi a các octahedra.ự ế ạ ủ ỗ ặ ắ ế ữ

Pha rutile và anatase đ u có c u trúc tetragonal l n lề ấ ầ ượt ch a 6 và 12ứ  nguyên t  tử ương  ng trên m t ô đ n v  Trong c  hai c u trúc, m i cationứ ộ ơ ị ả ấ ỗ  

Ti+4 được ph i trí v i sáu anion Oố ớ 2­; và m i anion Oỗ 2­ được ph i trí v i baố ớ  cation Ti+4. Trong m i trỗ ường h p nói trên kh i bát di n TiOợ ố ệ 6 b  bi n d ngị ế ạ  

nh , v i hai liên k t Ti­O l n h n m t chút so v i b n liên k t còn l i vàẹ ớ ế ớ ơ ộ ớ ố ế ạ  

m t vài góc liên k t l ch kh i 90ộ ế ệ ỏ o. S  bi n d ng này th  hi n trong phaự ế ạ ể ệ  anatase rõ h n trong pha rutile. M t khác, kho ng cách Ti­Ti trong anataseơ ặ ả  

l n h n trong rutile nh ng kho ng cách Ti­O trong anatase l i ng n h n soớ ơ ư ả ạ ắ ơ  

v i rutile. Đi u này  nh hớ ề ả ưởng đ n c u trúc đi n t  c a hai d ng tinh th ,ế ấ ệ ử ủ ạ ể  kéo theo s  khác nhau v  các tính ch t v t lý và hóa h c.ự ề ấ ậ ọ

S  g n k t gi a các octahedra c a hai pha rutile và anatase đự ắ ế ữ ủ ược mô 

t  nh  hình 2.8. Pha rutile có đ  x p ch t cao nh t so v i hai pha còn l i,ả ư ộ ế ặ ấ ớ ạ  các kh i bát di n x p ti p xúc nhau   các đ nh, hai kh i bát di n đ ngố ệ ế ế ở ỉ ố ệ ứ  

c nh nhau chia s  hai c nh chung và t o thành chu i, pha rutile có kh iạ ẻ ạ ạ ỗ ố  

lượng riêng 4,2 g/cm3. V i pha anatase, các kh i bát di n ti p xúc c nh v iớ ố ệ ế ạ ớ  nhau, tr c ụ c c a tinh th  kéo dài ra và có kh i l ng riêng là 3,9 g/cmủ ể ố ượ 3. TiO2 

anatase không pha t p là m t ch t cách đi n d  hạ ộ ấ ệ ị ướng có c u trúc tetragonalấ  (a=3,78 Å ; c=9.52 Å) có h ng s  đi n môi tĩnh là 31.ằ ố ệ

Pha brookite có c u trúc ph c t p, brookite có c u trúc orthorhombicấ ứ ạ ấ  

v i đ i x ng 2/m 2/m 2/m và nhóm không gian Pbca. Ngoài ra, đ  dài c aớ ố ứ ộ ủ  liên k t Ti­O cũng khác nhi u so v i các pha anatase và rutile, cũng nh  gócế ề ớ ư  liên k t O­Ti­O. Có r t ít tài li u nghiên c u v  pha brookite.ế ấ ệ ứ ề

T t c  các d ng tinh th  đó c a TiOấ ả ạ ể ủ 2 t n t i trong t  nhiên nh  làồ ạ ự ư  các khoáng, nh ng ch  có rutile và anatase   d ng đ n tinh th  là đư ỉ ở ạ ơ ể ượ ổ  c t ng

h p   nhi t đ  th p. Hai pha này cũng đợ ở ệ ộ ấ ược s  d ng trong th c t  làmử ụ ự ế  

ch t màu, ch t đ n, ch t xúc tác  Các m u TiOấ ấ ộ ấ ẫ 2 phân tích trong các nghiên 

c u  hi n nay b t   đ u  đứ ệ ắ ầ ược  t ng h p t  pha anatase  và  tr i  qua m tổ ợ ừ ả ộ  

chương trình nung đ  đ t để ạ ược pha rutile b n. Brookite cũng quan tr ng về ọ ề 

m t  ng d ng, tuy v y b  h n ch  b i vi c đi u ch  brookite s ch khôngặ ứ ụ ậ ị ạ ế ở ệ ề ế ạ  

l n rutile ho c anatase là đi u khó khăn.ẫ ặ ề

1.5.2. Đ c tính quang xúc tác c a nano TiO ặ ủ 2

Ch t xúc tác là ch t có tác d ng làm tăng năng lấ ấ ụ ượng kích ho t c aạ ủ  

ph n  ng hóa h c và không b  m t đi sau khi ph n  ng. N u quá trình xúcả ứ ọ ị ấ ả ứ ế  tác được kích thích b ng ánh sáng thì đằ ược g i là quang xúc tác. Ch t cóọ ấ  

tính năng ho t đ ng m nh trong các ph n  ng hóa h c khi đạ ộ ạ ả ứ ọ ược chi u sángế  

g i là ch t quang xúc tác, và nano TiOọ ấ 2 là m t ch t quang xúc tác tiêu bi u.ộ ấ ể

Khi được chi u sáng, nano TiOế 2  tr  thành m t ch t oxy hóa khở ộ ấ ử 

m nh nh t trong nh ng ch t đã bi t  g p 1,5 l n ozon, g p 2 l n clo – làạ ấ ữ ấ ế ấ ầ ấ ầ  

nh ng ch t thông d ng v n đữ ấ ụ ẫ ược d ng trong x  lý môi trụ ử ường. Đi u nàyề  

t o cho v t li u nhi u  ng d ng phong phú, đa d ng và quý giá. Nano TiOạ ậ ệ ề ứ ụ ạ 2 

có th  phân h y để ủ ược các ch t đ c h i b n v ng nh : đioxin, thu c trấ ộ ạ ề ữ ư ố ừ sâu, benzen,  Dưới tác d ng c a ánh sáng, nano TiOụ ủ 2 tr  nên k  nở ỵ ước hay 

u n c tùy thu c vào công ngh  ch  t o. Kh  năng này đ c  ng d ng

đ  t o ra các b  m t t  t y r a không c n hóa ch t hay tác đ ng c  h c. ể ạ ề ặ ự ẩ ử ầ ấ ộ ơ ọ

Nano TiO2 kháng khu n b ng c  ch  phân h y, tác đ ng vào vi sinhẩ ằ ơ ế ủ ộ  

v t nh  phân h y m t h p ch t h u c  Vì v y, nó tránh đậ ư ủ ộ ợ ấ ữ ơ ậ ược hi n tệ ượ  ng

“nh n thu c” và là m t công c  h u hi u ch ng l i s  bi n đ i gen c a viờ ố ộ ụ ữ ệ ố ạ ự ế ổ ủ  sinh v t gây b nh.ậ ệ

Nano TiO2 ho t đ ng theo c  ch  xúc tác nên b n thân không b  tiêuạ ộ ơ ế ả ị  hao, nghĩa là đ u t  m t l n và s  d ng lâu dài.ầ ư ộ ầ ử ụ

B n thân nano TiOả 2 không đ c h i, s n ph m c a s  phân h y ch tộ ạ ả ẩ ủ ự ủ ấ  này cũng r t an toàn.ấ

Nh ng đ c tính này t o cho nano TiOữ ặ ạ 2 nh ng l i th  vữ ợ ế ượt tr i vộ ề 

hi u qu  kinh t  và k  thu t trong vi c làm s ch môi trệ ả ế ỹ ậ ệ ạ ường nước và không khí cũng nh  các tác nhân ô nhi m h u c , vô c  và sinh h c.ư ễ ữ ơ ơ ọ

1.5.3. Tính ch t quang c a v t li u TiO ấ ủ ậ ệ 2

C u trúc đi n t  c a ch t bán d n đóng vai trò quan tr ng trong quáấ ệ ử ủ ấ ẫ ọ  trình quang xúc tác. Không gi ng nh  ch t d n đi n, ch t bán d n bao g mố ư ấ ẫ ệ ấ ẫ ồ  vùng d n và vùng hóa tr  Năng lẫ ị ượng khác bi t gi a hai m c này đệ ữ ứ ược g iọ  

là năng lượng vùng c m Eấ g. N u không có s  kích thích, đi n t  l p đ yế ự ệ ử ấ ầ  

vùng hóa tr , còn vùng d n tr ng. Khi ch t bán d n đị ẫ ố ấ ẫ ược kích thích b i cácở  photon v i năng lớ ượng b ng ho c cao h n m c năng lằ ặ ơ ứ ượng vùng c m, cácấ  

đi n t  nh n đệ ử ậ ược năng lượng t  các photon s  chuy n d i t  vùng hóa trừ ẽ ể ờ ừ ị lên vùng d n. Đ i v i ch t bán d n TiOẫ ố ớ ấ ẫ 2, quá trình được th  hi n nh  sau:ể ệ ư  

B ng 1.3: Các đ c tính c u trúc c a các d ng thù hình c a TiOả ặ ấ ủ ạ ủ 2

Chi t su tế ấ Kh i lố ượng riêng 

anatase là c u trúc đấ ượ ưc  u tiên h n trong quá trình quang xúc tác.ơ

1.5.4. C  ch  phân h y các ch t ô nhi m c a xúc tác quang TiO ơ ế ủ ấ ễ ủ 2

Bi n pháp oxi hóa quang hóa s  d ng huy n phù TiOệ ử ụ ề 2 k t h p chi uế ợ ế  ánh sáng t  ngo i, quá trình quang Fenton thử ạ ường đượ ử ục s  d ng đ  đ mể ả  

b o s  oxi hóa hoàn toàn thu c tr  sâu, không t o ra các s n ph m ph  đ cả ự ố ừ ạ ả ẩ ụ ộ  

h i. Tuy nhiên, các phạ ương pháp oxi hóa quang hóa b ng TiOằ 2  có nhượ  c

đi m ch  có ho t tính xúc tác trong trong vùng ánh sáng t  ngo i (UV) nênể ỉ ạ ử ạ  

vi c áp d ng trong th c t  khó khăn, ít hi u qu  vì trong ánh sáng m t tr iệ ụ ự ế ệ ả ặ ờ  

ch  có 3 ­ 5% tia UV. Ho t tính quang xúc tác c a TiOỉ ạ ủ 2 hay t c đ  quá trìnhố ộ  

t o g c hydroxyl OHạ ố ­ có được do s  t o thành c a electron quang sinh eự ạ ủ ­ (e­ 

trong vùng d n) và l  tr ng quang sinh hẫ ỗ ố + (h+ trong vùng hóa tr ). Electronị  quang sinh và l  tr ng quang sinh chính là nguyên nhân d n đ n các quáỗ ố ẫ ế  trình hoá h c x y ra, bao g m quá trình oxi hoá đ i v i l  tr ng quang sinhọ ả ồ ố ớ ỗ ố  

và quá trình kh  đ i v i electron quang sinh. Tuy nhiên, electron quang sinhử ố ớ  

e­   tr ng thái kích thích trong vùng d n không b n, d  tái k t h p v i lở ạ ẫ ề ễ ế ợ ớ ỗ 

tr ng quang sinh hố + trong vùng hóa tr , làm m t ho t tính quang xúc tác c aị ấ ạ ủ  TiO2. Các electron quang sinh và l  tr ng quang sinh có th  di chuy n ra bỗ ố ể ể ề 

m t h t xúc tác và tác d ng tr c ti p hay gián ti p v i các ch t h p phặ ạ ụ ự ế ế ớ ấ ấ ụ trên b  m t.ề ặ

Các electron quang sinh trên b  m t ch t xúc tác có kh  năng khề ặ ấ ả ử 

m nh. N u có m t Oạ ế ặ 2 h p ph  lên b  m t xúc tác s  x y ra ph n  ng t oấ ụ ề ặ ẽ ả ả ứ ạ  

•O2­ (ion supe oxit) trên b  m t và ti p sau đó x y ra ph n  ng v i Hề ặ ế ả ả ứ ớ 2O như sau:

 e­ + O2→•O2­

2•O2­ + 2H2O → H2O2 + 2OH­ + 2O2