Luận văn thạc sĩ Hóa môi trường, Bạc kim loại, Than hoạt tính, Vật liệu Nano, Vật liệu tiệt trùng nước

Với tham vọng tổng hợp được một vậtliệu mới tận dụng khả năng hấp phụ của than hoạt tính và khả năng kháng khuẩn củanano bạc, chúng tôi lựa chọn nano bạc là tác nhân dùng để biến tính th

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-Dương Thị Thu Hương

NGHIÊN CỨU CỐ ĐỊNH BẠC KIM LOẠI KÍCH THƯỚC NANOMET TRÊN BỀ MẶT THAN HOẠT TÍNH

LÀM VẬT LIỆU TIỆT TRÙNG NƯỚC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-Dương Thị Thu Hương

NGHIÊN CỨU CỐ ĐỊNH BẠC KIM LOẠI KÍCH THƯỚC NANOMET TRÊN BỀ MẶT THAN HOẠT TÍNH

LÀM VẬT LIỆU TIỆT TRÙNG NƯỚC

Chuyên ngành: Hóa môi trường

Mã số: 60440120

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS TS TRẦN HỒNG CÔN

LỜI CẢM ƠN

Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơnPGS TS Trần Hồng Côn, thầy đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiệnthuận lợi cho em trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo tại bộ môn Hoá Môi trường và cácphòng thí nghiệm tại khoa Hóa học – Trường Đại học Khoa học Tự nhiện – Đại họcQuốc Gia Hà Nội đã giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu vừa qua

Chân thành cảm ơn các bạn học viên, các em sinh viên làm việc trong phòng thínghiệm hóa môi trường đã giúp đỡ tôi trong quá trình tìm tài liệu và hoàn thiện luận

văn

Trong quá trình làm nghiên cứu và báo cáo đề tài, chắc chắn sẽ không tránh khỏinhững thiếu sót Em rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô để đề tài được hoànthiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 18 tháng 01 năm 2016

Học viên:

Dương Thị Thu Hương

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Số nguyên tử bạc trong một đơn vị thể tích 4

Bảng 3.2 Kết quả khảo sát thời gian tiếp xúc với vật liệu A5 40

Bảng 3.3 Kết quả khảo sát khả năng diệt khuẩn của dãy vật liệu theo

Bảng 3.4 Kết quả khảo sát tốc độ dòng với vật liệu A5 43Bảng 3.5 Kết quả khảo sát chiều cao cột với vật liệu A5 44Bảng 3.6 Kết quả khảo sát chiều cao cột với vật liệu A4 46Bảng 3.7 Kết quả khảo sát chiều cao cột với vật liệu A3 47Bảng 3.8 Kết quả khảo sát chiều cao cột với vật liệu A2 48Bảng 3.9 Kết quả khảo sát chiều cao cột với vật liệu A1 49Bảng 3.10 Kết quả khảo sát chiều cao cột với vật liệu A0 50Bảng 3.11 Kết quả khảo sát nước sông Kim Ngưu ở đầu vào 51Bảng 3.12 Khảo sát chiều cao cột khi tiệt trùng nước sông Kim Ngưu 52Bảng 3.13 Khảo sát tốc độ dòng khi tiệt trùng nước sông Kim Ngưu 53

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.3 Khẩu trang nano bạc do Viện Công nghệ môi trường sản xuất 10

Hình 3.10 Kết quả khảo sát thời gian tiếp xúc với vật liệu A5 40Hình 3.11 Sự phụ thuộc của số lạc khuẩn vào thời gian tiếp xúc với vật liệu A5 41

Hình 3.12 Kết quả khảo sát khả năng diệt khuẩn của dãy vật liệu theo phương

Hình 3.13 Sự phụ thuộc của số lạc khuẩn vào hàm lượng bạc 42Hình 3.14 Kết quả khảo sát tốc độ dòng với vật liệu A5 43Hình 3.15 Sự phụ thuộc của số lạc khuẩn vào tốc độ dòng với vật liệu A5 44Hình 3.16 Kết quả khảo sát chiều cao cột với vật liệu A5 45Hình 3.17 Sự phụ thuộc của số lạc khuẩn vào chiều cao cột với vật liệu A5 45Hình 3.18 Kết quả khảo sát chiều cao cột với vật liệu A4 46Hình 3.19 Sự phụ thuộc của số lạc khuẩn vào chiều cao cột với vật liệu A4 46Hình 3.20 Kết quả khảo sát chiều cao cột với vật liệu A3 47Hình 3.21 Sự phụ thuộc của số lạc khuẩn vào chiều cao cột với vật liệu A3 47Hình 3.22 Kết quả khảo sát chiều cao cột với vật liệu A2 48Hình 3.23 Sự phụ thuộc của số lạc khuẩn vào chiều cao cột với vật liệu A2 48Hình 3.24 Kết quả khảo sát chiều cao cột với vật liệu A1 49Hình 3.25 Sự phụ thuộc của số lạc khuẩn vào chiều cao cột với vật liệu A1 49Hình 3.26 Kết quả khảo sát chiều cao cột với vật liệu A0 50Hình 3.27 Sự phụ thuộc của số lạc khuẩn vào chiều cao cột với vật liệu A0 50Hình 3.28 Kết quả khảo sát nước sông Kim Ngưu ở đầu vào 51Hình 3.29 Khảo sát chiều cao cột khi tiệt trùng nước sông Kim Ngưu 52

Hình 3.30 Sự phụ thuộc của số lạc khuẩn vào chiều cao cột khi tiệt trùng nước

Hình 3.31 Kết quả khảo sát tốc độ dòng khi tiệt trùng nước sông Kim Ngưu 53

Sự phụ thuộc của số lạc khuẩn vào tốc độ dòng khi tiệt trùng nước

BẢNG KÍ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AC Than hoạt tính (Activated Carbon)

CFU Số đơn vị hình thành khuẩn lạc (Colony Forming Unit)

PEG Polyetylenglycol

PVA Polyvinylancol

PVP Polyvinylpyrrolidone

SEM Kính hiển vi điện tử quét (Scanning electron Microscope)

TEM Kính hiển vi điện tử truyền qua (Transmission electron Microscope)

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN 2

1.1 Công nghệ nano và vật liệu nano bạc 2

1.1.1 Công nghệ nano 2

1.1.2 Vật liệu nano 3

1.1.3 Bạc và nano bạc 4

1.2 Sơ lược về hấp phụ và than hoạt tính 13

1.2.1 Khái niệm hấp phụ 13

1.2.2 Chất hấp phụ 14

1.2.3 Than hoạt tính 15

1.3 Ô nhiễm vi sinh vật trong nước sinh hoạt và nước thải 18

1.3.1 Nguồn ô nhiễm và sự phân bố vi sinh vật trong nước và thực phẩm 18

1.3.2 Đặc điểm của coliform 19

1.3.3 Các phương pháp định lượng vi sinh vật 20

Chương 2: THỰC NGHIỆM 23

2.1 Hóa chất và dụng cụ 23

2.1.1 Hóa chất 23

2.1.2 Dụng cụ 23

2.2 Tổng hợp vật liệu 24

2.2.1 Quy trình điều chế dung dịch nano bạc 24

2.2.2 Quy trình tổng hợp vật liệu than hoạt tính tẩm nano bạc 25

2.2.3 Xác định lượng nano bạc dư trong dung dịch lọc 26

2.3 Quy trình khảo sát khả năng tiệt trùng của vật liệu 27

2.3.1 Rửa và khử trùng dụng cụ 27

2.3.2 Chuẩn bị mẫu nước thử nghiệm 28

2.3.3 Chuẩn bị môi trường thạch Endo 29

2.3.4 Định lượng coliform 29

2.4 Một số phương pháp nghiên cứu vật liệu 30

2.4.1 Kính hiển vi điện tử truyền qua 30

2.4.2 Kính hiển vi điện tử quét 32

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33

3.1 Kết quả nghiên cứu cấu trúc của các vật liệu 34

3.1.1 Kết quả phân tích dung dịch nano bạc 34

3.1.2 Kết quả nghiên cứu các vật liệu than hoạt tính tẩm nano bạc 35

3.2 Khảo sát khả năng diệt khuẩn của các vật liệu Ag – AC 39

3.2.1 Khảo sát số lượng coliform trong mẫu nước đầu 39

3.2.2 Khảo sát khả năng diệt khuẩn của các vật liệu Ag – AC theo phương pháp tĩnh 40

3.2.3 Khảo sát khả năng diệt khuẩn của các vật liệu Ag – AC theo phương pháp động 43

3.2.4 Khảo sát khả năng diệt khuẩn của vật liệu Ag – AC với nước sông Kim Ngưu – Hà Nội 51

KẾT LUẬN 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

MỞ ĐẦU

Hiện nay tình trạng ô nhiễm môi trường nước đang được nhiều nhà khoa họcquan tâm bởi nước sạch là nhu cầu thiết yếu của cuộc sống Nước sinh hoạt bị ônhiễm thường chứa các chất có hại cho sức khỏe của con người hoặc lượng lớn các

vi sinh vật gây bệnh cho người và động vật

Coliform là vi khuẩn thường gặp có số lượng lớn trong môi trường từ phân

người và động vật Coliform được coi như là vi sinh vật chỉ thị cho mức độ ô nhiễm

vi khuẩn của các nguồn nước Chính vì vậy mà việc khử trùng nước cho mục đíchsinh hoạt và ăn uống đang thu hút các nhà khoa học nghiên cứu sử dụng công nghệ

đã có từ nghìn năm trước là sử dụng kim loại bạc

Bạc được biết đến là kim loại quý và khả năng diệt khuẩn rất tốt Tuy nhiênvấn đề kinh tế cũng là một rào cản không nhỏ để đưa những vật liệu chứa bạc ứngdụng một cách rộng rãi vào cuộc sống Công nghệ nano ra đời đã đưa những ứngdụng của bạc phát triển lên một tầm cao mới Ở kích thước nano, bạc thể hiện khả

năng kháng khuẩn mạnh mà không gây ảnh hưởng tới con người và môi trường

Cách sử dụng nano bạc làm chất diệt khuẩn có thể là đưa trực tiếp vào nước

Phương pháp này tốn kém hơn so với cố định nano bạc lên một vật liệu mang và

quá trình diệt khuẩn được thực hiện như một quá trình lọc nước

Than hoạt tính từ lâu đã được sử dụng để làm sạch nước Tuy nhiên, ứngdụng của than trong xử lý nước mới chỉ dừng lại ở việc loại bỏ các hợp chất hữu cơ

và một số thành phần lơ lửng trong nước Trong những năm gần đây, việc sử dụngthan hoạt tính biến tính bằng một số ion kim loại thể hiện rõ triển vọng ứng dụng đểlàm sạch nước ngầm sử dụng trong sinh hoạt Với tham vọng tổng hợp được một vậtliệu mới tận dụng khả năng hấp phụ của than hoạt tính và khả năng kháng khuẩn củanano bạc, chúng tôi lựa chọn nano bạc là tác nhân dùng để biến tính than hoạt tính

Vì vậy, chúng tôi đã thực hiện đề tài “Nghiên c ứu cố định bạc kim loại kích thước nanomet trên bề mặt than hoạt tính làm vật liệu tiệt trùng nước”.

Chương 1: TỔNG QUAN

1.1 Công nghệ nano và vật liệu nano bạc

1.1.1 Công ngh ệ nano

1.1.1.1 Khái niệm và nguồn gốc của công nghệ nano

Công nghệ nano là ngành công nghệ liên quan đến việc chế tạo, thiết kế,phân tích cấu trúc và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng việc điềukhiển hình dáng, kích thước trên quy mô nanomet (nm, 1 nm = 10-9 m) Ở kích

thước nano, vật liệu sẽ có những tính năng đặc biệt mà vật liệu truyền thống không

có được đó là do sự thu nhỏ kích thước và việc tăng diện tích mặt ngoài

Ý tưởng cơ bản về công nghệ nano được đưa ra bởi nhà vật lý học người MỹRichard Feynman vào năm 1959, ông đề cập tới khả năng chế tạo vật chất ở kích

thước siêu nhỏ đi từ quá trình tập hợp các nguyên tử, phân tử Nhưng thuật ngữ

“công nghệ nano” mới bắt đầu được sử dụng vào năm 1974 do Nario Taniguchi một

nhà nghiên cứu tại trường đại học Tokyo sử dụng để đề cập khả năng chế tạo cấutrúc vi hình của mạch vi điện tử Những năm 1980, nhờ sự ra đời của hàng loạt cácthiết bị phân tích, trong đó có kính hiển vi đầu dò quét có khả năng quan sát đến

kích thước vài nguyên tử hay phân tử, con người mới có thể quan sát và hiểu rõ hơn

về lĩnh vực nano Từ đó, công nghệ nano bắt đầu được đầu tư nghiên cứu và pháttriển mạnh mẽ

1.1.1.2 Cơ sở khoa học của công nghệ nano

Công nghệ nano dựa trên những cơ sở khoa học chủ yếu sau:

- Chuyển tiếp từ tính chất cổ điển đến tính chất lượng tử: Đối với vật liệu

vĩ mô gồm rất nhiều nguyên tử, các hiệu ứng lượng tử được trung bình hóa với rấtnhiều nguyên tử (1 µm3 có khoảng 1012nguyên tử) và có thể bỏ qua các thăng giángngẫu nhiên Nhưng các cấu trúc nano có ít nguyên tử hơn thì các tính chất lượng tửthể hiện rõ ràng hơn

- Hiệu ứng bề mặt: Khi vật liệu có kích thước nm, các số nguyên tử nằm

trên bề mặt sẽ chiếm tỉ lệ đáng kể so với tổng số nguyên tử Chính vì vậy các hiệu

ứng có liên quan đến bề mặt, gọi tắt là hiệu ứng bề mặt sẽ trở nên quan trọng làm

cho tính chất của vật liệu có kích thước nanomet khác biệt so với vật liệu ở dạngkhối Ví dụ như Au là vật liệu rất trơ về mặt hóa học nhưng Au ở cấp độ nano lại

là chất có hoạt tính xúc tác, ferit sắt từ nano là chất hấp phụ tốt đối với một số ion

độc như As, Cr…điều này mở ra những ứng dụng quan trọng trong lĩnh vực xúc tác,

công nghệ sinh học và môi trường

- Kích thước tới hạn: Vật liệu thông thường thường được đặc trưng bởi

một số tính chất vật lý, hóa học không đổi như độ dẫn điện, nhiệt độ nóng chảy,nhiệt độ sôi, tính từ… tuy nhiên các tính chất này đều có một giới hạn nhất định

về kích thước Nếu kích thước của vật liệu nhỏ hơn kích thước này thì tính chấtcủa nó hoàn toàn bị thay đổi Kích thước đó gọi là kích thước tới hạn Vật liệunano có tính chất đặc biệt là do kích thước của chúng có thể so sánh được với kíchthước tới hạn của các tính chất vật liệu [2]

1.1.2 V ật liệu nano

Vật liệu nano là những tập hợp của nguyên tử kim loại hay phi kim hayphân tử của những oxit, sunfua, nitrua, clorua…có kích thước hạt trung bình trongkhoảng từ 1 – 100nm Đó cũng có thể là các vật liệu xốp với đường kính mao quảnnằm trong giới hạn tương tự (zeolit, photphat và cacboxylat kim loại…) [2]

Về hình dáng, người ta chia vật liệu nano thành các loại:

- Vật liệu một chiều là vật liệu trong đó chỉ có một chiều là kích thước nano

Ví dụ như dây nano, ống nano…

- Vật liệu nano hai chiều là vật liệu có hai chiều là kích thước nano ví dụ

như màng mỏng

- Vật liệu nano ba chiều (cả ba chiều đều có kích thước nano) như đámnano, dung dịch keo nano, hạt nano…

- Vật liệu nanocomposit là vật liệu trong đó chỉ có một phần của vật liệu cócấu trúc nano hoặc gồm các cấu trúc nano ba chiều, một chiều, hai chiều đan xen

như Ag/silica…

1.1.3 B ạc và nano bạc

1.1.3.1 Giới thiệu về bạc kim loại

Nguyên tố bạc có kí hiệu hóa học là Ag, nằm ở ô 47, chu kì 5, nhóm IB,trong Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học Cấu hình electron các phân lớp ngoàicùng là 4d105s1 Ag kết tinh ở dạng lập phương tâm diện, có bán kính nguyên tử là1,44

0

 Ag là kim loại nặng, mềm, có ánh kim, màu trắng, có hai đồng vị bền là

107Ag (51,9%) và109Ag (48,1%) [6]

Nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ thăng hoa của bạc cao hơn nhiều

so với hầu hết các kim loại khác Về độ dẫn điện và dẫn nhiệt, bạc đứng đầu trong

số tất cả các kim loại Bạc cũng vượt xa các kim loại khác về tính dẻo, dễ dát mỏng

và dễ kéo sợi

Về mặt hóa học, bạc là kim loại rất kém hoạt động Bạc không tác dụng vớioxi không khí kể cả khi đun nóng nên bạc được xem là kim loại quý điển hình

Bảng 1.1: Số nguyên tử bạc trong một đơn vị thể tích [11]

1.1.3.2 Đặc tính kháng khuẩn của bạc

Từ xa xưa, người ta đã sử dụng đặc tính này của bạc để phòng bệnh Người

cổ đại sử dụng các bình bằng bạc để lưu trữ nước, rượu dấm Trong thế kỷ 20,

người ta thường đặt một đồng bạc trong chai sữa để kéo dài độ tươi của sữa Bạc và

các hợp chất của bạc được sử dụng rộng rãi từ đầu thế kỷ XIX đến giữa thế kỷ XX

để điều trị các vết bỏng và khử trùng Bạc và các hợp chất của bạc thể hiện tính độcđối với vi sinh vật, virus, tảo và nấm Tuy nhiên, khác với các kim loại nặng khác

(chì, thủy ngân…) bạc không thể hiện tính độc với con người

Sau khi thuốc kháng sinh được phát minh và đưa vào ứng dụng với hiệu quả

cao người ta không còn quan tâm đến tác dụng kháng khuẩn của bạc nữa Tuy

nhiên, từ những năm gần đây, do hiện tượng các chủng vi sinh ngày càng trở nênkháng thuốc, người ta lại quan tâm trở lại đối với việc ứng dụng khả năng diệtkhuẩn và các ứng dụng khác của bạc, đặc biệt là dưới dạng hạt có kích thước nano

1.1.3.3 Cơ chế kháng khuẩn của bạc

Hình 1.1: Tác động của ion bạc lên vi sinh vật

Đã có nhiều công trình khoa học nghiên cứu giải thích hoạt tính kháng khuẩn

của bạc Tuy nhiên cơ chế chính xác của bạc và ion bạc tấn công vào vi sinh vật nhưthế nào vẫn đang được tiếp tục nghiên cứu Hiện nay tồn tại một số quan điểm giải

thích cơ chế diệt khuẩn của bạc Các quan điểm này chủ yếu dựa trên sự vô hiệu hóa

nhóm thiol trong men vận chuyển oxi hoặc sự tương tác với DNA dẫn đến sự đimehóa pyriđin và cản trở quá trình sao chép DNA của tế bào vi sinh vật Các nhà khoahọc thuộc hãng Inovation Hàn Quốc cho rằng bạc tác dụng lên màng bảo vệ của tếbào vi sinh vật Màng này là một cấu trúc gồm protein được liên kết với nhau bằngcầu nối amioaxit để tạo độ cứng cho màng: các protein được gọi là peptidoglican

Các ion bạc tương tác với các nhóm peptidoglican và ức chế khả năng vận chuyểnoxy của chúng vào bên trong tế bào dẫn đến làm tê liệt vi sinh vật Nếu các ion bạc

được lấy ra khỏi tế bào ngay sau đó thì khả năng hoạt động của vi sinh vật có thể lạiđược phục hồi Các tế bào động vật cao có lớp màng bảo vệ hoàn toàn khác so với

tế bào vi sinh vật với hai lớp lipoprotein giàu liên kết đôi có khả năng cho điện tử,

do đó không cho phép các ion bạc xâm nhập Vì vậy chúng không bị tổn thương khi

tiếp xúc với các ion này Do đó, hạt bạc không có khả năng tấn công đến các tế bàocủa động vật bậc cao, đặc biệt là con người Đây là lí do khiến hạt bạc được sử dụnglàm tác nhân diệt khuẩn [16, 17]

Ngoài ra, các ion bạc còn có khả năng ức chế quá trình phát triển của vikhuẩn bằng cách sản sinh ra oxi hoạt tính trên bề mặt của hạt bạc:

2Ag+ + O2- 2Ago + Oo

Theo các nhà khoa học Nga, hiện nay đã có nhiều lý thuyết về cơ chế tácdụng diệt vi sinh vật của nano bạc được đề xuất, trong đó lý thuyết hấp phụ đượcnhiều người chấp nhận hơn cả Bản chất của thuyết này là ở chỗ tế bào vi sinh vật bị

vô hiệu hóa là do kết quả của quá trình tương tác tĩnh điện giữa bề mặt mang điệntích âm của tế bào và ion Ag+ được hấp phụ lên đó, các ion này sau đó xâm nhập

vào bên trong tế bào vi sinh vật và vô hiệu hóa chúng [20]

Ngoài ra, có một cơ chế tác động của các ion bạc lên vi sinh vật đáng chú ý

được mô tả như sau:

Sau khi Ag+tác động lên lớp màng bảo vệ của tế bào vi sinh vật gây bệnh nó

sẽ đi vào bên trong tế bào và phản ứng với nhóm sunfuahydrin – SH của phân tử



enzym chuyển hóa oxy và vô hiệu hóa men này dẫn đến ức chế quá trình hô hấp của

tế bào vi sinh vật [11]

Bên cạnh đó, các ion bạc còn có khả năng liên kết với các bazơ của DNA vàtrung hòa điện tích của gốc photphat do đó ngăn chặn quá trình sao chép DNA

Hình 1.2: Ion bạc liên kết với các bazơ của DNA

Cho đến nay mới chỉ có một quan điểm liên quan đến cơ chế tác động của

nano bạc lên tế bào vi sinh vật là được đa số các nhà khoa học thừa nhận Đó là khả

năng diệt vi sinh vật của hạt nano bạc nhờ quá trình chuyển đổi các nguyên tử bạc

kim loại thành dạng ion Ag+ tự do và các ion tự do này sau đó tác dụng lên vị trí

mang điện tích âm trên vi sinh vật Mặc dù cơ chế tác dụng của các ion bạc lên vi

sinh vật vẫn chưa hoàn toàn sáng tỏ, nhưng đa số các nhà nghiên cứu có cùng quan

điểm thống nhất rằng chúng phá hủy chức năng hô hấp hoặc phá hủy chức năng của

tế bào, hoặc liên kết với DNA của tế bào vi sinh vật và phá hủy chức năng củachúng [19]

1.1.3.4 Bạc nano và tính ưu việt của bạc nano so với bạc ion và bạc khối

Nano bạc là tập hợp của các nguyên tử bạc có kích thước từ 1 tới 100 nm

thường được chế tạo ở dạng bột và dạng keo Nano bạc mang đầy đủ tính chất của

bạc khối như dẫn điện, dẫn nhiệt, khả năng xúc tác, tính điện quang, khả năng diệtkhuẩn Ngoài ra, bạc nano có nhiều tính khác biệt so với bạc kim loại nhờ các đặctính của nano như diện tích bề mặt lớn, khả năng phân tán tốt trong các dung môi

Điển hình như khả năng diệt khuẩn, xúc tác tốt hơn hẳn so với bạc kim loại hay bạc

ion và lượng bạc cần sử dụng thì ít hơn rất nhiều góp phần tiết kiệm chi phí sảnxuất

Các hạt nano bạc có hiện tượng cộng hưởng Plasmon bề mặt Hiện tượng nàytạo nên màu sắc từ vàng nhạt đến đen cho các dung dịch có chứa hạt nano bạc vớicác màu sắc phụ thuộc vào nồng độ và kích thước hạt nano Khả năng kháng khuẩnxuất hiện cả ở bạc kim loại, bạc ion và bạc nano bởi chúng đều có thể giải phóngion bạc ra môi trường và chính những ion này đóng vai trò là chất diệt khuẩn

Nhưng khi ở trạng thái bạc khối, lượng ion bạc được giải phóng ra là rất ít; còn

nếu sử dụng dung dịch ion bạc để diệt khuẩn thì thời gian tác dụng ngắn do tínhkhông bền của ion bạc Ở trạng thái nano, với diện tích bề mặt riêng rất lớn là một

hệ giải phóng ion bạc tốt, các ion bạc được giải phóng từ từ vào môi trường nên

đạt khả năng diệt khuẩn cao và lâu dài [4, 8]

Bạc nano là vật liệu có diện tích bề mặt riêng rất lớn bạc có khả năng khángkhuẩn tốt hơn so với các vật liệu khối do khả năng giải phóng nhiều ion Ag+ hơnđồng thời có những đặc tính độc đáo sau [11]:

- Tính khử khuẩn, chống nấm, khử mùi, có khả năng phát xạ tia hồng ngoại

- Độ bền hóa học cao, không bị biến đổi dưới tác dụng của ánh sáng và cáctác nhân oxy hóa khử thông thường

- Chi phí cho quá trình sản xuất thấp

- Ổn định ở nhiệt độ cao

1.1.3.5 Ứng dụng diệt khuẩn của vật liệu nano bạc

Do thể hiện tính kháng khuẩn tốt nên nano bạc thường được sử dụng để làmchất khử trùng, kháng khuẩn, khử mùi… Nano bạc có thể sử dụng ở dạng dung dịchlàm chất diệt khuẩn trực tiếp hay đưa vào các vật liệu khác để tạo ra những sảnphẩm mới có khả năng kháng khuẩn rất tốt Chúng có phổ diệt khuẩn rộng và không

ảnh hưởng tới sức khỏe con người nên được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác

năng bám bẩn của vải

- Nhờ tính năng khử khuẩn của nano bạc và tác dụng lọc mùi, lọc khí độc củathan hoạt tính, khẩu trang kết hợp nano bạc và than hoạt tính được sản xuất hứa hẹn

vải, một lớp vật liệu tẩm nano bạc và than hoạt tính ở giữa, loại khẩu trang này cókhả năng diệt khuẩn, diệt virus, lọc không khí rất tốt Lớp vải tẩm nano bạc có chức

năng diệt vi sinh vật, virus, nấm bị giữ lại trên khẩu trang đồng thời có tác dụng khử

- Ứng dụng của hạt bạc nano sản xuất hàng tiêu dùng: trong sinh hoạt hằng

ngày các đồ dùng sinh hoạt được phủ nano bạc như tủ lạnh, bộ lọc điều hòa nhiệt

độ, bình lọc nước, bình sữa với tác dụng chính là chống khuẩn Những đồ dùng

bằng nhựa có pha thêm hạt nano bạc có tác dụng khử trùng Qua kiểm tra cho thấychúng có khả năng diệt 99,9% vi sinh vật.

- Màng hô hấp: Đó là một tấm màng mỏng có thể cho khí và hơi nước qua

nhưng không thể cho chất lỏng đi qua, có vô số những lỗ khí nhỏ tồn tại trong tấm

film Các hạt nano bạc gần đây đã được kết hợp với film polyolefin với đặc tínhkháng khuẩn rất tốt

Dưới đây là một số hình ảnh về ứng dụng của nano bạc:

Hình 1.3: Khẩu trang nano bạc do Viện Công nghệ môi trường sản xuất

Hình 1.4: Dược phẩm, mỹ phẩm sử dụng nano bạc

Hình 1.5: Dung dịch nano bạc dùng cho nông nghiệp và thủy sản

Hình 1.6: Các sản phẩm khác có chứa nano bạc 1.1.3.6 Các phương pháp điều chế nano bạc

Người ta có thể sử dụng các quy trình khác nhau cũng như các điều kiện

khác nhau: chất đầu, phương pháp, điều kiện lọc, rửa, sấy, nung để điều chế bạcnano với kích cỡ khác nhau để phục vụ cho những mục đích khác nhau Nóichung, cũng giống như các vật liệu nano khác, bạc nano chủ yếu được tổng hợpbằng hai phương pháp vật lý và phương pháp hóa học Ở đây, chúng tôi chỉ đề cập

đến một số phương pháp điển hình đã được biết khá rộng rãi trên thế giới

* Phương pháp khử hoá học

- Phương pháp khử hoá học là phương pháp phổ biến trong việc điều chếcác hạt keo bạc nano

- Nguyên tắc là khử muối bạc (thường dùng AgNO3) dưới sự có mặt của

một tác nhân bảo vệ thích hợp cần thiết (thường là các polime và các chất hoạt

động bề mặt) để khống chế quá trình lớn lên và tập hợp của các hạt keo bạc Kíchthước hạt phụ thuộc vào khả năng khử của chất khử vào tác nhân bảo vệ và cácđiều kiện thí nghiệm (nồng độ dung dịch, nhiệt độ)

- Tác nhân khử đóng vai trò quan trọng trong quá trình điều chế Độ mạnhyếu của tác nhân khử ảnh hưởng tới kích thước, hình dạng của hạt nano tạo thành.Nếu chất khử quá mạnh, quá trình khử diễn ra nhanh, số lượng hạt keo bạc sinh raquá nhiều chưa kịp được bảo vệ thì dễ dàng biến keo tụ thành các hạt có kích

thước lớn Nếu chất khử sử dụng quá yếu, quá trình xảy ra chậm, đạt hiệu suất

Các tác nhân khử thường dùng là: etylen glicol, formanđehit, natribohyđrua,hyđrazin, glucozơ Các tác nhân khử vừa là chất bảo vệ vừa là chất khử lại đóngvai trò dung môi là thích hợp nhất trong việc tổng hợp bạc nano.

Chất bảo vệ thường được sử dụng là các polime mạch dài, các chất hoạt

động bề mặt, thiol mạch thẳng có số nguyên tử cacbon lớn như: PVP, PVA, PEG

Các chất bảo vệ này có thể là chất độc lập khi thêm vào hỗn hợp phản ứng nhưng

có nhiều trường hợp, nó chính là sản phẩm khử sinh ra trong quá trình phản ứnghoặc các muối bạc ban đầu chưa phản ứng hết Vai trò của chúng là khống chế quátrình lớn lên và tập hợp các hạt bạc nano tạo thành

Có nhiều ý kiến giải thích khác nhau về vai trò của chất bảo vệ nhưng điểm

chung đều cho là có sự tương tác giữa các nguyên tử bạc nano ở lớp vỏ ngoài với

các tác nhân này, làm giảm năng lượng tự do bề mặt hạt nano Phân tử các tácnhân làm bền thường có các nhóm phân cực như nhóm -OH ở PVA, xenlulozơ gắntrên các polime có ái lực mạnh với Ag+hay nguyên tử Ag kim loại Các hạt bạcnano khi vừa hình thành trên khuôn polime như vậy đã được ngăn cách với nhau

và không thể kết tụ được với nhau Điều này đã khống chế quá trình lớn lên và tậphợp của các hạt, do đó dễ tạo kích thước nhỏ và đồng đều

Ngoài ra, các hạt bạc nano còn được bảo vệ theo quy chế làm bền của cáchạt keo Khi ion Ag+ chưa bị khử hoàn toàn, chúng được hấp thụ trên bề mặt hạt

và được tạo thành các mixen gồm nhân bạc, một lớp chất bảo vệ và lớp đệm kép

của Ag+ và NO3- Nhờ lớp đệm kép này mà các hạt nano bạc mang điện tích tráidấu và đẩy nhau tránh hiện tượng keo tụ

Ngoài ra các yếu tố như pH, nồng độ chất tham gia phản ứng, nhiệt độ củaphản ứng, tốc độ, thời gian cũng ảnh hưởng lớn tới chất lượng sản phẩm tạo thành

Ví dụ khi pH quá lớn sẽ xảy ra quá trình tạo thành Ag2O nên khó khống chế phản

các hạt nano dễ tập hợp Khi nồng độ thấp, tốc độ cung cấp chất phản ứng nhỏ,các hạt nano tạo thành thường nhỏ và đồng đều hơn

Phương pháp này có ưu điểm là dễ thực hiện, dễ khống chế các điều kiện

phản ứng nhưng chỉ thích hợp với các ứng dụng ở dạng keo vì khó thu sản phẩm ởdạng bột mịn Dạng bột mịn khi thu lại thường không bền bằng dạng dung dịchkeo

* Phương pháp phân huỷ nhiệt

Trong phương pháp này người ta thường sử dụng một muối của bạc và axit

hữu cơ thường là các họ axit béo mạch dài thẳng làm chất bảo vệ Nung muối đó ởnhiệt độ dưới 300oC trong vòng 2 giờ ta sẽ thu được tinh thể bạc nano với kích cỡnhỏ và phân bố kích thước hẹp

Phương pháp này đơn giản, ít độc, tốn ít hoá chất, thời gian phản ứng thấp,

dễ dàng tạo ra lượng lớn, kích thước hạt thu được rất nhỏ, phân bố trong mộtkhoảng hẹp và thường dưới dạng tinh thể

Ngoài các phương pháp trên còn có phương pháp khác như sử dụng màng

chất đa điện ly, phương pháp Polyol, dùng sóng siêu âm, quang hoá hay phươngpháp phóng xạ kết hợp với thuỷ nhiệt [4, 8]

1.2 Sơ lược về hấp phụ và than hoạt tính

1.2.1 Khái ni ệm hấp phụ

Hấp phụ là quá trình xảy ra khi một chất khí hay chất lỏng bị hút trên bề mặtmột chất rắn xốp Quá trình hấp phụ xảy ra trên bề mặt tiếp xúc giữa hai pha dị thể(rắn - khí, rắn - lỏng, lỏng - khí) Phương pháp này được dùng chủ yếu để hấp phụ

hơi dung môi hữu cơ và các khí độc, hiệu quả có thể đạt tới 90-98%

Có hai kiểu hấp phụ:

- Hấp phụ vật lý: Các phần tử khí bị giữ lại trên bề mặt chất hấp phụ nhờ lực

liên kết giữa các phần tử Quá trình này có toả nhiệt, độ nhiệt toả ra phụ thuộc vào

cường độ lực liên kết phân tử

- Hấp phụ hoá học: Khí bị hấp phụ do có phản ứng hóa học với vật liệu hấp

phụ, lực liên kết phân tử trong trường hợp này mạnh hơn ở hấp phụ vật lý Do vậy

lượng nhiệt toả ra lớn hơn và cần năng lượng nhiều hơn

Bảng 1.2: Một số chất hấp phụ điển hình

(mm)

Diện tích bề mặt (m 2 /kg)

Than hoạt tính dạng viên Kị nước 1–5 0,8.106– 1,5.106

Than hoạt tính dạng bột Kị nước Nhỏ hơn 1 0,7.106– 1,4.106

Silicagel lỗ nhỏ Ưa nước 1–6 0,6.106– 0,8.106

Nhôm oxit hoạt tính Ưa nước 2–10 0,3.106– 0,4.106

Vật liệu hấp phụ cần đảm bảo các yêu cầu sau:

1.2.3 Than ho ạt tính (Activated Carbon - AC)

Than hoạt tính là một chất hấp phụ rắn, xốp, không phân cực và có bề mặtriêng rất lớn (từ 500 tới 2500 m2/g) Về bản chất nguyên tố, than hoạt tính thuộcnhóm graphit – một dạng thù hình của cacbon – gồm các tinh thể nhỏ có cấutrúc bất trật tự nhưng khác với graphit là trong tinh thể của than hoạt tính cácvòng sáu nguyên tử cacbon sắp xếp kém trật tự hơn Vì vậy than hoạt tính cócấu tạo xốp và tạo nên nhiều lỗ hổng nhỏ không đồng đều và rất phức tạp Ngoàithành phần chủ yếu là cacbon, than hoạt tính còn có một lượng nhỏ các oxit kimloại, các oxit này ở dạng tro và hàm lượng của nó phụ thuộc vào nguyên liệu ban

đầu

Than hoạt tính được đặc trưng bởi cấu trúc xốp đa phân tán, với nhiều

phương thức phân bố thể tích lỗ theo kích thước Đặc tính cấu trúc xốp của than

hoạt tính là chứa các loại lỗ với kích thước khác nhau Cấu trúc lỗ xốp phức tạp

và bề mặt riêng khác nhau tùy thuộc vào cách sản xuất Các lỗ xốp có bán kính

hiệu dụng từ vài chục đến hàng chục nghìn angstron Về mặt cấu tạo, nó có cấutrúc kiểu tổ ong, bao gồm một hệ thống lỗ xốp mao quản thông nhau và thôngvới môi trường bên ngoài với cấu trúc không gian ba chiều Có thể chia kích

thước lỗ xốp thành ba loại như sau [13]:

(1) Dạng vi mao quản, bán kính hiệu dụng cỡ 10

0

, có bề mặt riêng lớnnhất (350 – 1000 m2/g) và chiếm phần chủ yếu trong than hoạt tính

(2) Dạng mao quản trung bình có bán kính hiệu dụng trong khoảng 100

và có bề mặt riêng nhỏ vào khoảng 2 m2/g

Nghiên cứu nhiễu xạ tia X cho thấy rằng cấu trúc bề mặt của than hoạttính là các nguyên tử khác loại hoặc các loại phân tử được liên kết với cạnhhoặc góc của các lớp thơm hoặc với các nguyên tử cacbon ở các vị trí khuyếtlàm tăng các hợp chất cacbon – oxi, cacbon – hiđro, cacbon – nitrơ, cacbon –

lưu huỳnh, cacbon – halogen trên bề mặt, chúng được biết đến như là các nhóm

bề mặt hoặc các phức bề mặt Trong đó, nhóm cacbon – oxi bề mặt là nhữngnhóm quan trọng nhất ảnh hưởng đến đặc trưng bề mặt như tính ưa nước, độphân cực, tính axit, và đặc điểm hóa lý như khả năng xúc tác, dẫn điện và khả

năng phản ứng của các vật liệu than hoạt tính

Than hoạt tính có tác dụng hấp phụ tốt đối với các chất không hoặc kémphân cực ở dạng khí và dạng lỏng Từ lâu than hoạt tính đã được sử đụng để làmmặt nạ phòng độc, làm sạch mùi và khử màu các sản phẩm dầu mỡ Ngày naytrên thế giới than hoạt tính được coi như một chất hấp phụ chủ yếu trong côngnghệ xử lý làm sạch môi trường Bảng 1.3 thống kê khả năng hấp thụ tối đa một sốchất độc của than hoạt tính [18]

Bảng 1.3: Khả năng hấp thụ của than hoạt tính

Chất bị hấp phụ Lương hấp phụ tối đa

1.3 Ô nhiễm vi sinh vật trong nước sinh hoạt và nước thải

1.3.1 Ngu ồn ô nhiễm và sự phân bố vi sinh vật trong nước và thực phẩm

Vi sinh vật là sinh vật đơn bào, có nhiều hình thái, kích thước và cách sắpxếp khác nhau Đường kính của phần lớn vi sinh vật nằm trong khoảng 0,2 đến 2,0

µm, chiều dài cơ thể khoảng 2,0 đến 8,0 µm [3]

Vi sinh vật sống ở khắp mọi nơi trên trái đất, từ đỉnh núi cao đến tận đáybiển sâu, trong không khí, trong đất, trong hầm mỏ, sông ngòi, ao hồ, trong thựcphẩm hàng hóa… Ngay cả những nơi mà điều kiện sống tưởng chừng khắcnghiệt vẫn thấy có sự phát triển của vi sinh vật như đáy đại dương Sự phân bốcủa chúng hoàn toàn không đồng nhất mà rất khác nhau tùy thuộc vào đặc trưngcủa từng loại môi trường

Phần lớn các vi sinh vật xâm nhập vào nước là từ đất khi mưa hoặc bụi do

không khí rơi xuống Ngoài ra, nước còn nhiễm bẩn do rác thải công nghiệp,

chế biến nông nghiệp chất thải sinh hoạt cùng phân người và phân gia súc, giacầm

Chất hữu cơ trong nước, các loại chất độc, tia tử ngoại, pH, môi trường lànhững yếu tố có tính chất quyết định đến sự tăng số lượng cũng như các chất

dinh dưỡng vi sinh vật Nước càng bẩn, càng có nhiều chất hữu cơ thì số lượng

vi sinh vật càng nhiều và sự phát triển vi sinh vật của chúng trong nước càng

nhanh Trong nước có nhiều loại vi sinh vật: Vi sinh vật, nấm men, nấm mốc…Nhưng chủ yếu vẫn là vi sinh vật Số lượng vi sinh vật khác nhau khi ở trong

các nguồn nước khác nhau

Trong môi trường nước ngọt, do sự nhiễm khuẩn từ đất nên hầu hết các vi

sinh vật có trong nước là từ đất, tuy nhiên với số lượng và chủng loại khác nhau

Ở ao hồ và sông, hàm lượng chất dinh dưỡng cao hơn ở nước ngầm và suối nên

thành phần vi sinh vật ở đây phong phú hơn nhiều Ở những nơi nhiễm bẩn bởi

nước thải sinh hoạt còn có mặt các khuẩn đường ruột và các vi sinh vật gây

bệnh khác Các vi sinh vật này chỉ sống trong một thời gian nhất định nhưng do

nguồn nước thải đổ vào thường xuyên nên lúc nào cũng có mặt Đây chính lànguồn nhiễm vi sinh nguy hiểm nhất đối với sức khỏe con người.

Nước biển có số lượng vi sinh vật nhỏ hơn nước sông và ao hồ Mặc dùhàm lượng muối trong nước biển khá cao nhưng số lượng vi sinh vật cũng

không phải là ít Thường trong một lít nước biển thay đổi từ 35 đến vài nghìn visinh vật

Nước giếng phun và nước giếng ngầm có số lượng vi sinh vật tương đối ít

vì nước đã thấm qua đất như một màng lọc tự nhiên rất tốt nên hầu hết vi sinhvật bị giữ lại Số lượng vi sinh vật trong nước máy phụ thuộc trực tiếp vàonguồn nước cung cấp Nếu lấy từ nguồn nước ngầm thì rất ít vi sinh vật, nếu lấy

từ nguồn nước sông, hồ thì dù qua hệ thống lọc cũng còn sót lại một số vi sinhvật đáng kể

Trong nước cất và nước tiệt trùng hầu như không có vi sinh vật Đôi khi

cũng có một số ít vi sinh vật do tiếp xúc với dụng cụ hoặc từ không khí rơi vào

Do đó đây là hai môi trường tốt để làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật

1.3 2 Đặc điểm của coliform

Coliform là những trực khuẩn đường ruột gram âm không sinh bào tử,hiếu khí hoặc kỵ khí tùy tiện, có khả năng lên men lactozơ sinh axit và sinh hơi

ở 37oC trong 24 – 48 giờ Trong thực tế phân tích, coliform còn được định nghĩa

là các vi sinh vật có khả năng lên men sinh hơi trong khoảng 48 giờ khi được ủ

ở 37oC trong môi trường Lauryl Sulphat hay Briliant Green Lactose BileSalt.Nhóm coliform hiện diện rộng rãi trong tự nhiên, trong ruột người và động vật.Nhóm coliform gồm 4 giống là: Escherichia với một loại duy nhất là E.coli,Citrobacter, Klebsiella và Enterobacter Tính chất sinh hóa đặc trưng của nhóm

này được thể hiện qua thử nghiệm Indol (I), Metyl red (MR), Vgesproskauer(VP) và Citrat (IC) thường được gọi tắt là IMVIC Dựa vào nhiệt độ tăng trưởng

của nhóm này được chia thành hai nhóm nhỏ là coliform và fecal coliform

Coliform chịu nhiệt (fecal coliform hay E.coli giả định) là coliform chịu nhiệt

có khả năng sinh Idol khi được ủ ở 24 giờ ở 44,5oC trong môi trường Triptone.Nhóm coliform được xem là nhóm vi sinh vật dùng để đánh giá mức an

toàn vệ sinh trong nước, thực phẩm hay các loại mẫu môi trường bởi số lượngcủa chúng hiện diện trong mẫu chỉ thị khả năng có sự hiện diện của các vi sinhvật gây bệnh khác

1.3.3 Các phương pháp định lượng vi sinh vật

Sự hiện diện của vi sinh vật có thể định lượng bằng nhiều phương pháp

khác nhau như:

- Phương pháp đếm trực tiếp

- Phương pháp đếm khuẩn lạc

- Phương pháp đếm khuẩn lạc trên màng lọc

- Phương pháp MPN (Most Probable Number)

- Phương pháp đo độ đục

- Phương pháp đo OD

Trong khuôn khổ luận văn này, chúng tôi sử dụng phương pháp đếmkhuẩn lạc trên màng lọc Phương pháp đếm khuẩn lạc trên màng lọc là phương

pháp cho phép xác định số lượng tế bào vi sinh vật còn sống hiện diện trong

mẫu Tế bào sống là tế bào có khả năng phân chia thành khuẩn lạc trên môitrường chọn lọc Phương pháp này có đặc điểm là cho phép định lượng chọn lọc

vi sinh vật tùy môi trường và điều kiện nuôi cấy Phương pháp này thường được

áp dụng cho các mẫu lỏng như nước, sữa và được đánh giá là cho kết quả chính

xác hơn so với phương pháp ước đoán MPN Các mẫu chất lỏng được lọc qua

màng lọc có kích thước lỗ nhỏ hơn kích thước của vi sinh vật Sau khi lọc, visinh vật được giữ lại trên màng lọc Màng được đặt trên môi trường agar haytrên giấy thấm được ngấm môi trường nuôi cấy chất lỏng đã chọn và ủ trong

điều kiện xác định Sau khi ủ, đếm các khuẩn lạc xuất hiện trên bề mặt màng

lọc

Thiết bị lọc có thể bằng thủy tinh, kim loại hoặc nhựa bao gồm phễu lọc

giá đỡ, màng lọc, bộ thiết bị hỗ trợ hút chân không và bình chứa Màng lọc có lỗ

lọc nằm trong khoảng 0,1 – 1 µm Các loại màng lọc dùng cho việc phân tích tổng

số vi sinh vật thường có kích thước lỗ lọc là 0,47 µm Đường kính màng lọc cónhiều kích cỡ khác nhau phù hợp với đường kính của phễu lọc, đường kính phổbiến là 45mm, bề dày của màng khoảng 120 µm Đặt màng lọc lên môi trườngthạch nuôi cấy sao cho mặt trên của màng ở phía trên, vi khuẩn không tiếp xúc trựctiếp với môi trường nhưng các thành phần của môi trường dễ dàng thấm qua màng

và nuôi vi khuẩn phát triển thành khuẩn lạc Một số loại màng lọc có gắn các lưới

kỵ nước chỉ cho phép khuẩn lạc phát triển trong mỗi ô của lưới và không lan sangcác ô khác tạo điều kiện thuận tiện khi đếm khuẩn lạc

Trong phương pháp này cần thực hiện pha loãng mẫu bậc 10 liên tiếp saocho có độ pha loãng với mật độ tế bào thích hợp để xuất hiện các khuẩn lạc

riêng lẻ trên bề mặt thạch với số lượng đủ lớn để hạn chế sai số khi đếm và tínhtoán Mật độ tế bào quá lớn làm các khuẩn lạc chồng chéo lên nhau hoặc tạothành màng sinh khối Ngược lại số lượng lạc khuẩn trên một đĩa quá nhỏ sẽkhông có giá trị thống kê Số lượng lạc khuẩn tối ưu từ 25 – 250 khuẩn lạc/đĩa

Số lượng lạc khuẩn xuất hiện trên đĩa petri phụ thuộc vào lượng mẫu sửdụng, môi trường và điều kiện ủ, kết quả đếm thường được trình bày bằng số

đơn vị hình thành khuẩn lạc CFU/ml (colony – forming unit)

Tính toán tổng số khuẩn lạc trên 1 đơn vị thể tích theo công thức sau [7]:

N (CFU/g hay CFU/ml) =

i i

i d V n V

d n V d n

Trong đó:

N: Số tế bào vi khuẩn (đơn vị hình thành khuẩn lạc) trong 1g hay 1ml mẫu

∑C: Tổng số khuẩn lạc đếm được trên các đĩa petri đã chọn

ni: Số hộp petri cấy mẫu tại độ pha loãng thứ i

di: Nồng độ pha loãng thứ i

Vi: Thể tích mẫu cấy vào trong mỗi đĩa

Chương 2: THỰC NGHIỆM

2.1 Hóa chất và dụng cụ

2.1.1 Hóa ch ất

- Than hoạt tính Trà Bắc (Việt Nam)

- Dung dịch HNO365% (Trung Quốc)

- Tinh thể AgNO3 99,99% (Trung Quốc)

- Tinh thể D-Glucozơ (Trung Quốc)

- Polivinylancol (Trung Quốc)

- Dung dịch amoniac 25% (Trung Quốc)

- Dung dịch axit H2SO4 98% (Trung Quốc)

- Pepton (Trung Quốc)

- Cao thịt (Trung Quốc)

- Lactozơ (Trung Quốc)

- Tnh thể NaCl (Việt Nam)

- Chai lấy mẫu

- Bình tia nước cất, đũa thủy tinh, phễu thủy tinh

- Cốc thủy tinh chịu nhiệt, bình nón

- Pipet, bình định mức, ống đong

- Đĩa petri

- Màng lọc vi sinh kích thước lỗ 0,22m

- Bông, panh y tế

- Giấy lọc băng xanh

- Máy khuấy từ gia nhiệt, con khuấy từ

- Máy lắc

- Hệ thống đèn chiếu tia UV

- Tủ sấy chân không, tủ hút chân không

- Cân phân tích 2 số và cân phân tích 4 số

- Máy ủ vi sinh

- Máy bơm hút chân không, phễu lọc hút chân không

2.2 Tổng hợp vật liệu

2.2.1 Quy trình điều chế dung dịch nano bạc

Để điều chế dung dịch nano bạc bằng phương pháp khử hóa học, chất đầu

nước nên tác nhân khử cần có khả năng khử tốt và không gây độc hại đến con người

và môi trường đó là glucozơ Bên cạnh đó, để ngăn cản sự kết tụ của các hạt nano

khi thực hiện phản ứng khử, chất bảo vệ bề mặt hay còn gọi là chất phân tán đượclựa chọn là polivinyl ancol (PVA) Dung dịch amoniac loãng được sử dụng làm môi

trường kiềm nhẹ cho phản ứng khử

 Pha dung dịch gốc:

Sử dụng cân phân tích 4 số để cân chính xác lượng hóa chất cần pha, cho vàobình định mức, thêm nước cất đến vạch định mức để pha các dung dịch gốc sau:

100 ml AgNO30,1M; 1 lít glucozơ 0,1M; 1 lít PVA 10g/l

 Sau quá trình khảo sát tỉ lệ số mol glucozơ : bạc nitrat, nồng độ PVA, thời

gian khuấy, tốc độ khuấy, hàm lượng dung dịch amoniac Quy trình điều chế dungdịch nano bạc được đề xuất như sau: