Nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng tính chất vật liệu nanocompozit từ tính kháng khuẩn, định hướng ứng dụng khử trùng nước thải

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ ĐẶC TRƯNG TÍNH CHẤT VẬT LIỆU NANOCOMPOSIT TỪ TÍNH KHÁNG KHUẨN, ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG KHỬ TRÙNG NƯỚC THẢI LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC HÀ NỘI – 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC V N N HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ ĐẶC TRƯNG TÍNH CHẤT VẬT LIỆU NANOCO MPOSIT TỪ TÍNH KHÁNG KHUẨN, ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG KHỬ TRÙNG NƯỚC THẢI Chuyên ngành Hóa lý thuyết hóa lý Mã số 9440119 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC HÀ NỘI – 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận án thực hướng dẫn người hướng dẫn khoa học Các số liệu, kết trình bày luận án trung thực chưa công bố luận án khác Tác giả luận án LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Tuấn Dung TS Lê Trọng Lư, người thầy tận tình hướng dẫn, bảo, giúp đỡ suốt thời gian thực luận án Xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Ban Giám đốc Học viện Khoa học Công nghệ, cán Viện Học viện tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình học tập nghiên cứu Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Lãnh đạo Viện Hóa học Cơng nghiệp Việt Nam đồng nghiệp động viên, chia sẻ khó khăn, tạo điều kiện thời gian cơng việc cho tơi hồn thành luận án Tôi xin chân thành cám ơn cán phịng Nghiên cứu Ứng dụng Triển khai Cơng nghệ - Viện Kỹ thuật nhiệt đới thành viên nhóm nghiên cứu giúp đỡ nhiệt tình để thực đề tài luận án Xin cảm ơn đề tài cấp Viện Hàn lâm KHCNVN mã số VAST07.04/17-18 đề tài thuộc Quỹ Nafosted mã số 104.022019.331 cho phép tham gia nghiên cứu thực luận án Cuối tơi xin cảm ơn gia đình, bạn bè ln quan tâm, giúp đỡ, động viên khích lệ tơi suốt q trình học tập nghiên cứu Tác giả luận án MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT i DANH MỤC CÁC BẢNG iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ iv MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG TỔNG QUAN .4 1.1 HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM VI SINH VẬT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ .4 1.1.1 Hiện trạng nước thải nhiễm vi sinh vật .4 1.1.2 Các phương pháp khử khuẩn .6 1.2 VẬT LIỆU OXIT SẮT TỪ NANO 1.2.1 Đặc tính oxit sắt từ nano .9 1.2.2 Các phương pháp tổng hợp oxit sắt từ nano .11 1.2.3 Tổng hợp oxit sắt từ nano từ dung dịch tẩy gỉ 12 1.2.4 Ứng dụng oxit sắt từ nano xử lý môi trường 14 1.3 VẬT LIỆU NANOCOMPOSIT Fe3O4/Ag 16 1.3.1 Vật liệu hạt bạc nano 17 1.3.2 Vật liệu nanocomposit Fe3O4/Ag 19 1.4 POLYME KHÁNG KHUẨN GỐC GUANIDIN 23 1.4.1 Giới thiệu chung polyme kháng khuẩn 23 1.4.2 Các phương pháp tổng hợp Polyguanidin 24 CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 33 2.1 HÓA CHẤT, NGUYÊN LIỆU .33 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP VẬT LIỆU 33 2.2.1 Tổng hợp oxit sắt từ nano từ dung dịch tẩy gỉ .33 2.2.2 Nghiên cứu tổng hợp nanocomposit sắt từ với nano bạc 33 2.2.3 Tổng hợp nanocomposit Fe3O4/PHMG 37 2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU 39 2.3.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 39 2.3.2 Phương pháp phổ tán sắc lượng tia X (EDX) .40 2.3.3 Phương pháp phổ hồng ngoại (FTIR) 40 2.3.4 Phương pháp phổ tử ngoại khả kiến (UV-vis) 40 2.3.5 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 41 2.3.6 Phương pháp phổ khối plasma cảm ứng (ICP-MS) 41 2.3.7 Phương pháp hiển vi điện tử quét xạ trường (FESEM) 41 2.3.8 Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) .41 2.3.9 Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) .42 2.3.10 Phương pháp từ kế mẫu rung (VSM) 42 2.3.11 Phương pháp xác định độ nhớt 42 2.3.12 Khảo sát tan nhả PHMG từ vật liệu nanocomposit 43 2.3.13 Phương pháp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn 43 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 46 3.1 TỔNG HỢP OXIT SẮT TỪ NANO TỪ DUNG DỊCH TẨY GỈ 46 3.1.1 Kết xác định từ độ bão hòa .47 3.1.2 Kết phân tích cấu trúc thành phần hóa học .49 3.1.3 Kết phân tích cấu trúc tinh thể .52 3.1.4 Kết phân tích hình thái cấu trúc 53 3.2 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NANOCOMPOSIT OXIT SẮT TỪ VỚI HẠT BẠC NANO 54 3.2.1 Tổng hợp nanocomposit Fe3O4 /Ag chitosan 55 3.2.2 Tổng hợp nanocomposit dạng hạt oxit sắt từ-alginat với bạc nano 63 3.3 TỔNG HỢP NANOCOMPOSIT Fe3O4/PHMG 74 3.3.1 Tổng hợp PHMG .74 3.3.2 Tổng hợp vât liệu nanocomposit Fe3O4/PHMG 77 3.3.3 Tổng hợp vật liệu nanocomposit Fe3O4/PHMG biến tính epichlohydrin 85 3.3.4 Tổng hợp vật liệu nanocomposit dạng hạt Fe3O4-alginat/ PHMG .96 3.3.5 Thử nghiệm khử trùng mẫu nước thải bệnh viện 98 KẾT LUẬN CHUNG 103 MỘT SỐ ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN .104 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CỦA NGHIÊN CỨU SINH 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO 106 i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT AAS Atomic Absorption Spectroscopy Phổ hấp thụ nguyên tử Alg B.subtilis Alginat C.albican Candida albican CS Chitosan E.coli Escherichia coli EDTA Ethylenediaminetetraacetic acid EDX Ep FE-SEM Bacillus subtilis X-ray energy dispersion spectrum Phổ tán sắc lượng tia X Epiclohydrin Field emission scanning electron microscope Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường GHC GO Guanidin hydrochlorit HMDA Hexametylen diamin ICP-MS FT-IR L.fermentum MIC Ms Graphen oxit Inductively coupled plasma mass spectroscopy Phổ khối plasma Fourier-transform infrared spectroscopy Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier Lactobacillus fermentum Minimum inhibitory concentration Nồng độ ức chế tối thiểu Saturation magnetization Từ độ bão hòa P.aeruginosa PEG Pseudomonas aeruginosa PVA Polyvinyl alcohol PCL Poly(ε-caprolacton) PHMG Polyhexamethylen guanidin hydrochlorid S.aureus Staphylococcus aureus S.enterica Salmonella enterica TEM Polyetylen glycol Transmission electron microscopy Kính hiển vi điện tử truyền qua ii TGA UV - vis VSM XRD Thermal gravimetric analysis Phân tích nhiệt trọng lượng Ultraviolet – visible Quang phổ hấp thụ phân tử Vibrating sample magnetometer Từ kế mẫu rung X-ray diffraction Nhiễu xạ tia X ... việc áp dụng thực tế gặp khó khăn Từ lý trên, việc thực đề tài ? ?Nghiên cứu tổng hợp đặc trưng tính chất vật liệu nanocomposit từ tính kháng khuẩn, định hướng ứng dụng khử trùng nước thải? ??, cần... DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC V N N HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ ĐẶC TRƯNG TÍNH CHẤT VẬT LIỆU NANOCO MPOSIT TỪ TÍNH KHÁNG KHUẨN, ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG KHỬ... dịch tẩy gỉ thải bỏ nhà máy thép - Tổng hợp đặc trưng tính chất nanocomposit oxit sắt từ nano với nano bạc Khảo sát đánh giá hoạt tính kháng khuẩn vật liệu - Tổng hợp đặc trưng tính chất polyguanidin