Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano bạc/đá ong ứng dụng cho xử lý vi khuẩn trong nước

Vật liệu nano bạc/đá ong được điều chế bằng phương pháp phủ nano bạc (thu được bằng phương pháp phương pháp polyol với tác nhân khử glucozơ trong môi trường kiềm từ chất đầu AgNO3) lên đá ong. Hạt bạc có kích thước nano (12 - 26 nm) đã bám dính tốt trên đá ong. Vật liệu nano bạc/đá ong có khả năng tiêu diệt tốt vi khuẩn trong nước, đặc biệt là E.coli và Colifom.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano bạc/đá ong ứng dụng cho xử lý vi khuẩn trong nướcNghiên cứu khoa học công nghệ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO BẠC/ĐÁ ONG ỨNG DỤNG CHO XỬ LÝ VI KHUẨN TRONG NƯỚCNguyễn Viết Hùng1, Công Tiến Dũng1, Nguyễn Hoàng Nam2,*, Nguyễn Mạnh Hà1 Tóm tắt: Vật liệu nano bạc/đá ong được điều chế bằng phương pháp phủ nano bạc (thu được bằng phương pháp phương pháp polyol với tác nhân khử glucozơ trong môi trường kiềm từ chất đầu AgNO3) lên đá ong. Hạt bạc có kích thước nano (12 - 26 nm) đã bám dính tốt trên đá ong. Vật liệu nano bạc/đá ong có khả năng tiêu diệt tốt vi khuẩn trong nước, đặc biệt là E.coli và Colifom. Hiệu suất xử lí E.Coli ở nồng độ 1,7.105 MPN/100 mL và Colifom ở nồng độ khoảng 2,6.105 MPN/100 mL đạt 100% sau 30 phút.Từ khóa: Đá ong; Nano Ag; Vi khuẩn; E.coli; Glucozơ. 1. MỞ ĐẦU Cùng với việc bảo vệ và cung cấp nguồn nước sạch việc xả thải và xử lý nước thải bị ônhiễm trước khi đưa vào môi trường tự nhiên là một vấn đề cấp bách đối với con người. Ion bạc có khả năng tiêu diệt 650 chủng vi sinh vật gây bệnh cho người [1], do bạc ứcchế quy trình chuyển hóa hô hấp và vận chuyển chất qua màng tế bào vi sinh vật. Bạc cókhả năng phá hủy enzyme vận chuyển chất dinh dưỡng của tế bào vi khuẩn [2], làm rốiloạn quá trình trao đổi chất, dẫn đến tiêu diệt vi khuẩn. Mặt khác, nguyên tố bạc không cóhại đối với cơ thể con người với liều lượng tương đối cao (theo tổ chức môi trường Mỹ, cơthể con người có thể tiếp nhận liên tục 0,3÷0,4 mg Ag+ trong cuộc đời mà không ảnhhưởng đến sức khỏe) [1-6]. Gần đây, các kết quả nghiên cứu về tính sát khuẩn của bạc đã khẳng định bạc ở kíchthước nano có hiệu quả sát khuẩn cao hơn bạc ở kích thước micro nhiều lần [7, 8]. Để tốiưu hóa khả năng tiếp xúc với vi khuẩn, nano bạc thường được đưa lên các chất mang có bềmặt riêng lớn giúp các hạt bạc phân bố đều trên chất mang. Các chất mang thường được sửdụng trong thực tế là các loại vật liệu như than hoạt tính, polyme và các loại vật liệu cócấu trúc mao quản khác [8-10]. Đá ong phân bố nhiều ở vùng nhiệt đới, là loại đất axit có màu đỏ, có cấu trúc rỗnggồm nhiều lỗ với vách của khung là một khối gồm khoáng sét và các hydroxyt sắt vànhôm hoặc các oxit ngậm nước của chúng và một lượng nhỏ các hợp chất mangan, titan,… tạo thành những tâm hấp phụ các hạt mang điện tích bề mặt dương nên nó hứa hẹn làchất mang hiệu quả với chi phí thấp. Trong nghiên cứu này, nano bạc được điều chế theo phương pháp polyol, sau đó đượcphủ lên đá ong nhằm xử lý vi khuẩn có trong nước. 2. THỰC NGHIỆM 2.1. Hóa chất Hóa chất sử dụng trong nghiên cứu: AgNO3, NaOH, NH4OH có độ tinh khiết PA củaMerck (Đức). C6H12O6 (glucozơ), C17H33COOH (axit oleic) của Trung Quốc. Chủng sinh vật E. coli, Coliform và môi trường đều ở dạng đông khô được nhập khẩutrực tiếp từ hãng Merck (Đức).2.2. Điều chế nano bạc Nano Ag được điều chế bằng cách: Cho từ từ dung dịch NaOH 0,1 M vào 100 mL dungdịch AgNO3 0,1 M đến khi xuất hiện kết tủa. Thêm tiếp dung dịch NH3 0,4 % đến khi dungdịch trong suốt trở lại. Cho PVA vào và khuấy ở nhiệt độ thường trong 1 h. Tiếp tục khuấyvà đun nóng dung dịch đến 70oC rồi thêm một lượng glucozơ xác định khác nhau.Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san CBES2, 04 - 2018 53 Hóa học & Môi trường2.3. Chế tạo vật liệu nano Ag phủ lên đá ong Vật liệu đá ong sau khi đã được đập nhỏ với kích thước 1 – 4 mm, đem nung ở nhiệt độ600°C trong thời gian 3 h. Rửa sạch bằng nước và sấy khô ở 120°C trong thời gian 8 h. Dung dịch nano bạc được điều chế ở trên, cho vào đá ong (tỉ lệ thể tích rắn và lỏng làbằng nhau) và tiếp tục khuấy bằng máy khuấy có cánh ở nhiệt độ 90°C trong 24 h, hỗnhợp thu được đem sấy khô và nung ở nhiệt độ 350°C trong 3 h.2.4. Khảo sát khả năng diệt khuẩn của vật liệu Bước 1: Pha chế môi trường và thu hồi sinh khối vi khuẩn Môi trường và chủng gốc ATCC để nuôi cấy E. coli và Coliform sử dụng cho mục đíchnghiên cứu là môi trường đông khô được nhập khẩu trực tiếp từ Merck. Nuôi cấy sinh khối ở 37oC trong 24 h gạt sinh khối trên bề mặt môi trường vào 100 mLnước cất vô trùng. Lượng sinh khối thu được khoảng 106 – 108 MPN/100 mL. Bước 2: Khảo sát khả năng diệt khuẩn của vật liệu Cho 0,1 g vật liệu Ag/đá ong vào 100 mL nước cất vô trùng, lắc nhẹ và đều trong 30giây. Pha loãng dịch thu được 50 lần. Lấy 1 mL dịch đã pha loãng trên cho vào ốngnghiệm vô trùng rồi bổ sung 0,1 mL dịch canh trường E. coli hoặc Coliform vào để trong10 phút. Sau đó thêm vào hỗn hợp 5 mL nước muối để trung hòa rồi phân tích lượng visinh vật còn lại.2.5. Phương pháp và thiết bị sử dụng trong phân tíchChỉ tiêu Phương pháp/tiêu chuẩn phân tích Thiết bị máy móc sử dụngpH TCVN 6492:2011 (ISO ...