Nghiên cứu chế tạo vật liệu sứ gắn bạc nano ứng dụng kháng khuẩn e coli trong nước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT HĨA HỌC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU SỨ GẮN BẠC NANO ỨNG DỤNG KHÁNG KHUẨN E.COLI TRONG NƯỚC GVHD: ThS VÕ THỊ THU NHƯ SVTH: LÊ XUÂN TRƯỜNG SKL011614 Tp Hồ Chí Minh, tháng 12/2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU SỨ GẮN BẠC NANO ỨNG DỤNG KHÁNG KHUẨN E.COLI TRONG NƯỚC SVTH: Lê Xuân Trường MSSV: 17128081 GVHD: TS Võ Thị Thu Như Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Lê Xuân Trường MSSV: 17128081 Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Hóa học Chun ngành: Vơ Cơ - Silicat Tên khóa luận: Nghiên cứu chế tạo vật liệu sứ gắn bạc nano ứng dụng kháng khuẩn E.coli Nhiệm vụ khóa luận: Chế tạo lõi lọc sứ có gắn bạc nano ứng dụng kháng khuẩn E.coli Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: Ngày 07/04/2020 Ngày hồn thành khóa luận: Ngày 13/12/2021 Họ tên người hướng dẫn: TS Võ Thị Thu Như Nội dung hướng dẫn: - Chế tạo lõi lọc sứ gắn nano bạc với nồng độ ppm, 100 ppm 200 ppm - Khảo sát đặc tính lõi lọc sứ gắn nano bạc - Khảo sát khả kháng khuẩn lõi lọc sứ nồng độ thời gian lọc Khác Nội dung yêu cầu khóa luận tốt nghiệp thơng qua Trưởng Bộ mơn Cơng nghệ Hóa học Tp Hồ Chí Minh, ngày 13 tháng 12 TRƯỞNG BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN Võ Thị Thu Như i năm 2021 TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CN HÓA HỌC & THỰC PHẨM BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc - PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT HÓA HỌC KHÓA 2017 (NGƯỜI HƯỚNG DẪN) THÔNG TIN CHUNG Họ tên người hướng dẫn: VÕ THỊ THU NHƯ Đơn vị công tác: Khoa công nghệ Hóa học Thực phẩm Học hàm, học vị: Tiến sĩ Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học Họ tên sinh viên: Lê Xuân Trường MSSV: 17128081 Chuyên ngành: Cơng nghệ kỹ thuật Hóa vơ Tên đề tài: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU SỨ GẮN BẠC NANO ỨNG DỤNG KHÁNG KHUẨN E.COLI TRONG NƯỚC Mã số khóa luận: NHẬN XÉT VỀ KHĨA LUẬN 2.1 Hình thức Tổng số trang: 39 Số chương: Số bảng: Số tài liệu tham khảo: 18 Phần mềm tính tốn: Bố cục: Hợp lý Hành văn: Sử dụng thuật ngữ chuyên môn: Sử dụng thuật ngữ chuyên môn Số hình: 30 2.2 Mục tiêu nội dung - Chế tạo lõi lọc sứ gắn nano bạc với nồng độ ppm, 100 ppm 200 ppm - Khảo sát đặc tính lõi lọc sứ gắn nano bạc - Khảo sát khả kháng khuẩn E.coli lõi lọc sứ 2.3 Kết đạt Đã chế tạo thành công lõi lọc sứ gắn bạc nano phương pháp đổ rót với tỷ lệ nguyên liệu: chất tạo xốp 75:25 với kích thước lỗ xốp vật liệu từ 1µm - 20 µm có khả kháng khuẩn E.coli hoàn toàn với nồng độ E.coli 17000 CFU/ml 2.4 Ưu điểm khóa luận ii Kết nghiên cứu khóa luận ứng dụng để chế tạo lõi lọc sứ gắn bạc nano ứng dụng xử lý nước thực tế 2.5 Những thiếu sót khóa luận Do thời gian gấp rút nên khóa luận viết chưa chỉnh chu, sai nhiều lỗi tả NHẬN XÉT TINH THẦN VÀ THÁI ĐỘ LÀM VIỆC CỦA SINH VIÊN Chăm chỉ, hoạch định công việc cần làm ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN Được bảo vệ x Không bảo vệ Bổ sung thêm để bảo vệ ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN STT Nội dung đánh giá Điểm tối đa Điểm đánh giá Chất lượng viết 30 Hình thức trình bày (đẹp, rõ ràng, tài liệu tham khảo đầy đủ/đa dạng…) 20 Bố cục viết (chặt chẽ, cân đối) 10 Nội dung khóa luận Phương pháp nghiên cứu phù hợp, đảm bảo độ tin cậy, xử lý số liệu Nội dung thực hiện, kết đề tài đảm bảo tính khoa học, cơng nghệ 60 Kết luận phù hợp với mục tiêu, nội dung nghiên cứu 10 Hiệu ứng dụng chuyển giao công nghệ 10 Kỹ năng, thái độ sinh viên 10 Kỹ thực nghiệm, xử lý tình Thái độ làm việc nghiêm túc TỔNG 20 55 20 20 100 83 ổn Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 12 năm 2021 Giảng viên hướng dẫn Võ Thị Thu Như iii TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CN HÓA HỌC & THỰC PHẨM Độc lập - Tự - Hạnh phúc BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT HĨA HỌC KHĨA 2017 (NGƯỜI PHẢN BIỆN) THÔNG TIN CHUNG Họ tên người phản biện: Đặng Đình Khơi Đơn vị cơng tác: Trường ĐH SPKT TPHCM Học hàm, học vị: Tiến sĩ Chuyên ngành: Vật liệu nano Họ tên sinh viên: Lê Xuân Trường MSSV: 17128081 Chun ngành: CNKT Hóa vơ Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo vật liệu sứ gắn bạc nano ứng dụng kháng khuẩn E.coli Mã số khóa luận: NHẬN XÉT VỀ KHĨA LUẬN 2.1 Hình thức Tổng số trang: 60 Số chương: 03 Số bảng: 10 Số hình: 30 Số tài liệu tham khảo: 19 Phần mềm tính tốn: Bố cục: Hợp lý, gồm chương tổng quan, thực nghiệm-phương pháp nghiên cứu kết quả-bànluận Hành văn: Có nhiều chỗ khó hiểu Văn có nhiều lỗi tả đánh máy Rất nhiều phầntác giả trình bày khơng thành câu văn hồn chỉnh Sử dụng thuật ngữ chuyên môn: Chấp nhận 2.2 Mục tiêu nội dung Chế tạo lõi lọc sứ gắn nano bạc khảo sát đặc tính sản phẩm Khảo sát khả kháng khuẩn lõi lọc sứ nồng độ thời gian lọc khác 2.3 Kết đạt Chế tạo thành cơng vật liệu sứ hình dạng lõi lọc nước gắn nano bạc theo phương pháp đổ rótvà đánh giá khả kháng khuẩn lõi lọc vi khuẩn E.coli 2.4 Ưu điểm khóa luận Chế tạo thành công vật liệu sứ xốp dùng làm lõi lọc Kết thử nghiệm cho thấy sản phẩm cóhiệu ứng dụng kháng vi khuẩn E.coli iv 2.5 Những thiếu sót khóa luận Phần tính đơn phối liệu có sử dụng Na2SiO3 thực nghiệm chế tạo lõi lọc sứ sơ đồquy trình khơng đề cập đến Văn có nhiều lỗi tả đánh máy gây khó hiểu hoang mang cho người đọc Phần thực nghiệm không so sánh, đối chiếu hay trích dẫn cơng trình cơng bố trước CÂU HỎI PHẢN BIỆN (ít 02 câu hỏi) Việc sử dụng Na2SiO3 nhằm mục đích gì? Kết lượng Na2SiO3 cần sử dụng tác giả tính đượclà 9% có hợp lý hay khơng? Với hàm lượng phối liệu 9%, phần thực nghiệm chế tạo lại không sử dụng? Tại tác giả lại chọn phương pháp in situ để gắn bạc lên lõi lọc? ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA PHẢN BIỆN Được bảo vệ X Không bảo vệ Bổ sung thêm để bảo vệ ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN STT Nội dung đánh giá Điểm tối đa Điểm đánh giá Chất lượng viết 30 26 Hình thức trình bày (đẹp, rõ ràng, tài liệu tham khảo đầy đủ/đa dạng…) 20 18 Bố cục viết (chặt chẽ, cân đối) 10 Nội dung khóa luận Phương pháp nghiên cứu phù hợp, đảm bảo độ tin cậy, xử lý số liệu Nội dung thực hiện, kết đề tài đảm bảo tính khoa học, cơng nghệ 70 20 57 Kết luận phù hợp với mục tiêu, nội dung nghiên cứu 10 Hiệu ứng dụng 10 TỔNG 30 100 17 24 8 83 Tp Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 12 năm 2021 Giảng viên phản biện Đặng Đình Khơi v TĨM TẮT Luận văn thành cơng chế tạo vật liệu sứ gắn nano bạc dạng lõi lọc nước Các tính chất đặc trưng, thành phần, cấu trúc vật lõi lọc đánh giá thống qua phương pháp: Phổ kế huỳnh quang tia X (XRF), nhiễu xạ tia X (XRD) kính hiển vi điện tử quét (SEM) Kết thu từ phương pháp cho thấy với tỷ lệ nguyên liệu: chất tạo xốp 75:25 phù hợp để tạo lõi lọc loại Khả kháng khuẩn lõi lọc khảo sát với vi khuẩn E.coli, kết cho thấy lõi lọc có nồng nano bạc 200ppm phù hợp để ứng dụng vào thực tiễn vi LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành sâu sắc tới TS Võ Thị Thu Như, Cơ tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, động viên khích lệ dành thời gian trao đổi định hướng cho tơi suốt q trình thực luận văn Từ Cô, học hỏi nhiều điều từ kiến thức khoa học chuyên ngành đến kinh nghiệm sống xã hội Tôi xin chân thành cảm ơn Q Thầy Cơ Khoa Cơng nghệ Hóa học Thực phẩm trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM tạo điều kiện nhằm giúp đỡ thực khóa luận tiến độ, tận tâm dạy dỗ suốt năm đại học Nhân xin gởi lời cảm ơn đến ba mẹ động viên, khích lệ để tơi hồn thành tốt khóa luận Ngoài ra, bạn bè người thiếu giúp đỡ nhiều trình thực đề tài Do lần thực nghiên cứu khoa học nên khó tránh khỏi sai sót Rất mong nhận ý kiến đóng góp Q Thầy Cơ để khóa luận hồn thiện Tp.HCM, 13 tháng 12 năm 2021 Sinh viên thực Lê Xuân Trường vii LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan tồn nội dung, số liệu, kết thực nghiệm luận văn hồn tồn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp.HCM, 13 tháng 12 năm 2021 Sinh viên thực Lê Xuân Trường viii Bảng 3.5 Mật độ E.coli nước lọc qua dung dịch vi khuẩn nồng độ 10-4 Nồng độ nano bạc ppm 100 ppm 200 ppm Không xuất vi Không xuất vi khuẩn khuẩn Nồng độ vi khuẩn 1h >2500 CFU/ml 3h >2500 CFU/ml >2500 CFU/ml Không xuất vi khuẩn Bảng 3.6 Mẫu Blank Nồng độ Mẫu 10-6 10-5 10-4 (140 CFU/ml) (1670 CFU/ml) (17000 CFU/ml) Blank 48 Bảng 3.7 Nồng độ E.coli sau qua lõi lọc 1h Lượng nano bạc ppm 100 ppm Nồng độ vi khuẩn 10-6 (140 CFU/ml) 10-5 (1670 CFU/ml) 10-4 (⁓17000 CFU/ml) 49 200 ppm Bảng 3.8 Nồng độ E.coli sau qua lõi lọc 3h Lượng nano bạc ppm 100 ppm 200 ppm Nồng độ vi khuẩn 10-6 (140 CFU/ml) 10-5 (1670 CFU/ml) 10-4 (⁓17000 CFU/ml) Qua khảo sát với nồng độ nano bạc khác (0ppm, 100ppm 200ppm ) cho thấy khả kháng khuẩn lõi lọc khác Sau 1h ba lõi lọc không xuất vi khuẩn nồng độ vi khuẩn 10-6 tăng nồng độ vi khuẩn lên 10-5 10-4 lõi lọc khơng có nano bạc xuất vi khuẩn cịn hai lõi lọc 50 có nano bạc khơng Sau 3h khả kháng khuẩn lõi lọc có khác tất nồng độ vi khuẩn (10-6, 10-5 10-4 ), với lõi lọc có nồng độ nano bạc 0ppm cho khả kháng khuẩn yếu ( gần 0), lõi lọc có nồng độ 100ppm khả kháng khuẩn cao lõi lọc khơng có nano bạc lõi lọc có nồng độ nano bạc 200ppm khả kháng khuẩn gần tuyệt tất nồng độ vi khuẩn khảo sát Như lõi lọc với nồng độ nano bạc 200ppm thỏa QCVN 01:2009/BYT QCVN 02: 2009/BYT nồng độ E.coli nước, phù hợp để ứng dụng thực tiễn 51 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Trên cở sở chế tạo vật liệu sứ hình dạng lõi lọc nước gắn nano bạc thực nghiệm đánh giá khả kháng khuẩn lõi lọc vi khuẩn E.coli ta rút điều sau: Đã chế tạo thành công lõi lọc sứ gắn nano bạc phương pháp đổ rót với tỷ lệ nguyên liệu: chất tạo xốp 75:25 Kết khảo sát tính chất đặc trưng vật liệu sứ gắn nano bạc cho ta thấy: Vật liệu sứ có cấu trúc tính thể, kích thước lỗ xốp vật liệu dao động từ 1µm - 20 µm thành phần hóa của lõi sứ xuất bạc chứng minh hạt nano bạc gắn lên cấu trúc sứ Kết khảo sát khả kháng khuẩn E.coli lõi lọc sứ gắn nano bạc: Với lõi lọc khơng gắn bạc có khả kháng khuẩn với nồng độ E.coli thấp 140 CFU/ml, với nồng độ bạc 100ppm cho khả kháng khuẩn tốt tốt không phù hợp để ứng dụng, với nồng độ 200ppm cho khả kháng khuẩn đạt tối đa ( không xuất vi khuẩn ) với nồng độ E.coli 17000 CFU/ml Kiến Nghị Để kết nghiên cứu luận văn áp dụng rộng rãi cần phải có nghiên cứu tồn diện hơn, số nghiên cứu áp dụng để hồn thiện cho đề tài: Đánh giá khả kháng khuẩn lõi lọc với nhiều vi khuẩn khác Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến lõi lọc Phân tích thêm TG, DTG,TGA để xác định đường cong nung xác Sử dụng phương pháp ngâm lõi lọc dung dịch nano bạc để tối ưu lượng nano bạc sử dụng 52 Khảo sát khả kháng khuẩn vật liệu phương pháp ngâm lõi lọc dung dịch E.coli để cải thiện độ xác phương pháp đánh giá 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] E N Kruglova and M A Stasheva, “Research of the indirect method of determination of the woven cloths air permeability,” Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii, Seriya Teknologiya Tekstil’noi Promyshlennosti, no pp 95–97, 2010 [2] C Marambio-Jones and E M V Hoek, “A review of the antibacterial effects of silver nanomaterials and potential implications for human health and the environment,” J Nanoparticle Res., vol 12, no 5, pp 1531–1551, 2010 [3] Lai Trịnh Xuân, “Xu ly nuoc Cap sinh hoat & cong nghiep.” p 522, 2004 [4] Nguyên Văn Dũng, “Giáo trình cơng nghệ sản xuất gốm sứ”, Khoa Hóa kỹ thuật trường đại học Bách Khoa, 2005 [5] Abedini, A., et al., A review on radiation-induced nucleation and growth of colloidal metallic nanoparticles Nanoscale Research Letters, 8(1): p 474, 2013 [6] J Sheng, J Li, and J Yu, “The development of silver nanoclusters in ion exchanged soda-lime silicate glasses,” International Journal of Hydrogen Energy, vol 32, no 13 pp 2598–2601, 2007 [7] Ranjana S Varma and D.C Kothari, Nano-composite soda lime silicate glass prepared usinh silver ion exchange, Journal of Noncrystalline Solids 355, 1246-1251, 2009 [8] Zohrab Ahmadi et al, Synthesis and Morphological Study of Nanoparticles Ag/TiO2 Ceramic and Bactericidal Investigation of Polypropylene-Ag/TiO2 Composite, J Inorg Organomet Polym, 19, 311-327, 2009 [9] Anne M Mikelonis , Desmond F Lawler, Paola Passalacqua, Multilevel modeling of retention and disinfection efficacy of silver nanoparticles on ceramic water filters, Science of the Total Environment, 2016 54 [10] D Ren and J A Smith, “Retention and transport of silver nanoparticles in a ceramic porous medium used for point-of-use water treatment,” Environmental Science and Technology, vol 47, no pp 3825–3832, 2013 [11] Y Lv et al., “Silver nanoparticle-decorated porous ceramic composite for water treatment,” Journal of Membrane Science, vol 331, no 1–2 pp 50–56, 2009 [12] H Zhang and V Oyanedel-Craver, “Comparison of the bacterial removal performance of silver nanoparticles and a polymer based quaternary amine functiaonalized silsesquioxane coated point-of-use ceramic water filters,” Journal of Hazardous Materials, vol 260 pp 272–277, 2013 [13] A R Bielefeldt et al, “Effects of chlorine and other water quality parameters on the release of silver nanoparticles from a ceramic surface,” Water Research, vol 47, no 12 pp 4032–4039, 2013 [14] V A Oyanedel-Craver and J A Smith, “Sustainable colloidal-silver impregnated ceramic filter for point-of-use water treatment,” Environmental Science and Technology, vol 42, no pp 927–933, 2008 [15] T A Dankovich and D G Gray, "Bactericidal paper impregnated with silver nanoparticles for point-of-use water treatment," Environmental science & technology,vol 45, pp 1992-1998, 2011 [16] Phong N.T.P et al, Fabrication of antibacterial water filter by coating silver nanoparticles on flexible polyurethane foams, Science & Technology Development, Vol s, 2009 [17] Trần Quang Vinh, Nghiên cứu chế tạo vậ liệu nano bạc/chất mang ứng dụng xử lý môi trường, Luận án Tiến sĩ, Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, 2015 [18] Trần Thị Ngọc Dung et al, Nghiên cứu tạo xốp cho màng gốm lọc nước phủ nano bạc, Tạp chí Khoa học công nghệ, Tập 53 (6A), 237-244, 2015 55 [19] Nguyễn Đức Hùng et al, Chế tạo gốm xốp mang bạc nano diệt khuẩn xử lý nước sinh hoạt đầm thị Nại– Bình Định, Tạp chí Khoa học – Trường Đại học Quy Nhơn, tập 10, số 4, 139-145, 2016 56 PHỤ LỤC Hình Thành phần khống mẫu sứ thị trường Hình Thành phần hóa mẫu sứ thị trường 57 Hình Thành phần khống mẫu sứ luận văn chế tạo Hinh Thành phần hóa mẫu sứ chế tạo 58 Hình Thành phần khống Cao lanh Hình Thành phần khống tràng thạch 59 Hình Thành phần khống đất sét Hình Thành phần hóa đá vơi 60 Hình Phổ nhiễu xạ tia X Mẫu sứ 61 S K L 0