Võ Thị Thu Như Trang 10 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành được khóa luận tốt nghiệp với đề tài “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu ZnO/thủy tinh, Ag-ZnO/thủy tinh ứng dụng phân hủy methylene blue và
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT HĨA HỌC NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU ZNO/ THỦY TINH, AG-ZNO/THỦY TINH ỨNG DỤNG PHÂN HỦY METHYLENE BLUE VÀ KHÁNG KHUẨN ESCHERICHIA COLI GVHD: TS VÕ THỊ THU NHƯ SVTH : TRƯƠNG THỊ HỒNG ÁNH SKL008864 Tp Hồ Chí Minh, tháng 8/2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU ZnO/ THỦY TINH, Ag-ZnO/THỦY TINH ỨNG DỤNG PHÂN HỦY METHYLENE BLUE VÀ KHÁNG KHUẨN ESCHERICHIA COLI SVTH: Trương Thị Hồng Ánh MSSV: 18128085 GVHD: TS Võ Thị Thu Như TP.HCM ngày tháng năm 2022 LỜI CẢM ƠN Để hồn thành khóa luận tốt nghiệp với đề tài “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu ZnO/thủy tinh, Ag-ZnO/thủy tinh ứng dụng phân hủy methylene blue kháng khuẩn Escherichia coli” trước hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô mơn Cơng nghệ Kỹ thuật Hóa học, trường đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM – người cung cấp kiến thức chuyên môn, tạo điều kiện cho em hồn thành, áp dụng kiến thức vào khóa luận tốt nghiệp Lời đầu tiên, em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Võ Thị Thu Như, người cô hướng dẫn làm luận văn tốt nghiệp tận tâm hướng dẫn chia sẻ kiến thức cần thiết, đóng góp kinh nghiệm thiết thực tạo điều kiện tốt để chúng em hồn thành luận văn Trong q trình thực nghiên cứu, nhóm em nhận quan tâm, hỗ trợ giúp đỡ từ cô Nguyễn Thị Mỹ Lệ - giáo viên Quản lý phịng thí nghiệm Hóa học, nhóm em xin cảm ơn tạo điều kiện để nhóm thực đề tài nghiên cứu Mặc dù nổ lực khả năng, kiến thức thời gian có hạn nên q trình thực đề tài khơng thể tránh khỏi thiếu sót Chúng em kính mong q thầy thơng cảm, xem xét góp ý chỉnh sửa để đề tài nghiên cứu nhóm hồn thiện Đồng thời giúp đỡ chúng em ngày hồn thiện vốn kiến thức tự tin bước vào sống suốt thời gian học tập trường Em xin chân thành cảm ơn Tp.HCM, ngày tháng năm 2022 Sinh viên thực Trương Thị Hồng Ánh 211 CFU đạt hiệu suất 99.98 % Trong khoảng thời gian 12 mẫu RAg-ZnO/ thủy tinh khả kháng khuẩn đạt 100% Kiến nghị: Để áp dụng rộng rãi kết nghiên cứu vào thực tế cần thiết phải có nghiên cứu toàn diện Một số nội dung nghiên cứu cần đề xuất như: Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến khả phân hủy chất hữu vật liệu là: nồng độ chất hữu ban đầu phân hủy chất hữu khác Nên thực nghiệm chất hữu khác nhiều nồng độ khác Nghiên cứu ảnh hưởng vật liệu đến số loại vi khuẩn khác Đánh giá ảnh hưởng tác nhân mơi trường khác lên hoạt tính kháng khuẩn vật liệu chế tạo DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A Gnanaprakasam, et al, "Influencing Parameters in the Photocatalytic Degradation of Organic Effluent via Nanometal Oxide Catalyst: A Review," 2015 [2] J D Pitout and K B Laupland, "Extended-spectrum β-lactamase-producing Enterobacteriaceae: an emerging public-health concern," The Lancet infectious diseases, vol 8, no 3, pp 159-166, 2008 [3] C Marambio-Jones and E M Hoek, "A review of the antibacterial effects of silver nanomaterials and potential implications for human health and the environment," Journal of Nanoparticle Research, vol 12, no 5, pp 1531-1551, 2010 [4] Sini Kuriakose, et al, "Highly efficient photocatalytic degradation of organic dyes by Cu doped ZnO nanostructures," 2015 [5] C J Brinker and G W Scherer, Sol-gel science: the physics and chemistry of sol-gel processing Academic press, 2013 [6] M Hadis et al, "Zinc oxide: Fundamentals, Material and Device Technology," WILEY-VCH Verlag GmbH & Co KGaA, Weinheim, 2019 [7] http://en.wikipedia.org/wiki/Zinc-oxit [8] T V Q Bảo, "Nghiên cứu sản xuất thử nghiệm keo nhựa thông biến tính dùng cho gia keo giấy tơng bao gói," Hà Nội, 2008 [9] A.A Karimi Zarchi, S.M Amini, A Salimi, S Kharazi, "Synthesis and characterization of liposomal doxorubicin with loaded gold nanoparticles" IET Nanobiotechnol, vol.12, no.6, pp.846-849, 2018 [10] Y Xie, Y He, P L Irwin, T Jin, and X Shi, "Antibacterial activity and mechanism of action of zinc oxide nanoparticles against Campylobacter jejuni," Appl Environ Microbiol., vol 77, no 7, pp 2325-2331, 2011 [11] K M Reddy, K Feris, J Bell, D G Wingett, C Hanley, and A Punnoose, "Selective toxicity of zinc oxide nanoparticles to prokaryotic and eukaryotic systems," Applied physics letters, vol 90, no 21, p 213902, 2007 [12] T.V.Q.Bảo, "Nghiên cứu sản xuất thử nghiệm keo nhựa thơng biến tính dùng cho keo giấy tông" 2008 [13] G C Harris and T F Sanderson, "Resin Acids I An Improved Method of Isolation of Resin Acids; The Isolation of a New Abietic-Type1 Acid, Neoabietic Acid," Journal of the American Chemical Society, vol 70, no 1, pp 334-339, 1948 [14] C J Brinker and G W Scherer, Sol-gel science: the physics and chemistry of sol-gel processing Academic press, 2013 [15] T Đ M Chiến, Vật liệu Nano, phương pháp chế tạo ứng dụng NXB Đại học Quốc Gia TP.HCM, 2018 [16] M Kawashita, S Tsuneyama, F Miyaji, T Kokubo, H Kozuka, and K Yamamoto, "Antibacterial silver-containing silica glass prepared by sol–gel method," Biomaterials, vol 21, no 4, pp 393-398, 2000 [17] T V Thuận, "Xúc tác quang hóa," 2019 [18] C B Ong, "A review of ZnO nanoparticles as solar photocatalysts: Synthesis, mechanisms and applications," 2018 [19] L T V Hà, "Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano ZnO pha tạp Mn, Ce, C đánh giá khả quang oxi hóa chúng," 2018 [20] Yıldırım, Ö A., Unalan, H E., & Durucan, C (2013) Highly efficient room temperature synthesis of silver‐doped zinc oxide (ZnO: Ag) nanoparticles: structural, optical, and photocatalytic properties Journal of the American Ceramic Society, 96(3), 766-773 [21] http://vi.wikipedia.org/wiki/Methyl blue [22] A Sinha, "Structure of Bacterial Cell (With Diagram) ", Biology Discussion, 2007 [23] Y Xie, Y He, P L Irwin, T Jin, and X Shi, "Antibacterial activity and mechanism of action of zinc oxide nanoparticles against Campylobacter jejuni," Appl Environ Microbiol., vol 77, no 7, pp 2325-2331, 2011 [24] D, Chen, G Cheng, X Jiao "Hydrothermal synthesis of zinc oxide powders with different morphologies", Solid State Communications, Vol 113, no 6, pp.363– 366, 1999 [25] R Brayner, R Ferrari-Iliou, N Brivois, S Djediat, M F Benedetti, and F Fiévet, "Toxicological impact studies based on Escherichia coli bacteria in ultrafine ZnO nanoparticles colloidal medium," Nano letters, vol 6, no 4, pp 866-870, 2006 [26] J Sawai, "Quantitative evaluation of antibacterial activities of metallic oxide powders (ZnO, MgO and CaO) by conductimetric assay," Journal of microbiological methods, vol 54, no 2, pp 177-182, 2003 [27] N Padmavathy and R Vijayaraghavan, "Enhanced bioactivity of ZnO nanoparticles—an antimicrobial study," Science and technology of advanced materials, vol 9, no 3, p 035004, 2008 [28] J.S Kim , E Kuk, K.N Yu, J.H Kim, S.J Park, H.J Lee, S.H Kim, Y.K Park, Y.H Park, C.Y Hwang, Y.K Kim, Y.S Lee, D.H Jeong, M.H Cho, " Antimicrobial effects of silver nanoparticles", Nanomedicine, vol 3, no 1, pp 95-101, 2007 [29] Matai, I., Sachdev, A., Dubey, P., Kumar, S U., Bhushan, B., & Gopinath, P (2014) Antibacterial activity and mechanism of Ag–ZnO nanocomposite on S aureus and GFP-expressing antibiotic resistant E coli Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 115, 359-367 [30] Zhang, Y., Gao, X., Zhi, L., Liu, X., Jiang, W., Sun, Y., & Yang, J (2014) The synergetic antibacterial activity of Ag islands on ZnO (Ag/ZnO) heterostructure nanoparticles and its mode of action Journal of inorganic biochemistry, 130, 74-83 [31] T T T Thủy , “ phương pháp chế tạo màng hoá học”, 20/07/2022 [32] L K Tốp, “ tạo màng phương pháp Sol- Gel” , 4/7/2017 [33] T L T D Hạnh, Bài giảng Các phương pháp vật liệu vô ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, 2018 [34] R J Farrauto and C Bartholomew, Introduction to Industrial Catalytic Processes Blackie Academic & Professional, 1997 [35] Đ Đ Thức, "Một số phương pháp ứng dụng hóa học," ed: NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội, 2007 [36] P Luận, "Phương pháp phân tích phổ nguyên tử," 2006 [37] Z L Wang, "Zinc oxide nanostructures: growth, properties and applications," Journal of physics: condensed matter, vol 16, no 25, p R829, 2004 [38] L N A Phạm, "Nghiên cứu tổng hợp Nano bạc tác nhân khử Tanin chiết tách từ vỏ keo tràm ứng dụng làm chất kháng khuẩn," Trường Đại học Sư Phạm-Đại học Đà Nẵng, 2017 [39] Sutanto, H., Nurhasanah, I., & Hidayanto, E (2012) Deposition of ZnO Thin Films by Spray Coating Technique for Photocatalytic and Photochemical Degradation of Methylene Blue (MB) In PROCEEDING 2nd INTERNATIONAL SEMINAR ON NEW PARADIGM AND INNOVATION ON NATURAL SCIENCE AND ITS APPLICATION [40] Seiler, H (1983) Secondary electron emission in the scanning electron microscope Journal of Applied Physics, 54(11), R1-R18 [41] Balasubramanian, S., Devi, A., Singh, K K., Bosco, S D., & Mohite, A M (2016) Application of glass transition in food processing Critical reviews in food science and nutrition, 56(6), 919-936 [42] Tuấn, N T., Hằng, V T., & Tuân, N T (2016) Nghiên cứu tính chất cấu trúc que nano ZnO Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, (42), 91-96 [43] wikipedia.org/wiki/Escherichia_coli [44] TRANG, N H D (2021) TỔNG QUAN HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN CỦA VẬT LIỆU NANO TRONG CÁC SẢN PHẨM TIÊU DÙNG VÀ THỰC PHẨM, VÀ TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG VẬT LIỆU NANO Ở VIỆT NAM Journal of Science and Technology-IUH, 49(01) PHỤ LỤC Phụ lục 1: Kết tính chất vật liệu Phụ lục 1.1: Giản đồ nhiễu xạ tia XRD mẫu RZnO/thủy tinh RAg-ZnO/ thủy tinh sau nung 6400C lưu Phụ lục 1.2: Kết đo EDX mẫu RZnO/thủy tinh Phụ lục 1.3: Kết đo FE- SEM mẫu RZnO/thủy tinh Phụ lục 1.4: Kết đo FE- SEM mẫu RAg-ZnO/ thủy tinh Phụ lục 1.5: Kết đo EDX mẫu RAg-ZnO/ thủy tinh Phụ lục 2: Kết xúc tác quang vật liệu Thời gian RZnO/thủy tinh RAg-ZnO/ thủy tinh R thủy tinh C(ppm) H(%) C(ppm) H(%) C(ppm) H(%) 0.724 14.81 0.6495 23.81 0.7539 11.19 0.6718 18.70 0.5819 31.97 0.7019 17.48 0.6693 21.41 4758 44.79 0.6754 20.68 0.5585 31.18 0.3478 60.26 0.6317 25.96 12 0.4665 45.92 0.261 70.75 0.5922 30.73 24 0.3077 65.1 0.1453 84.73 0.4871 43.43 36 0.1569 83.32 0.0475 96.54 0.4054 53.30 Phụ lục 2.1 Hiệu suất quang hóa nồng độ 5ppm theo khoảng thời gian tiếp xúc vật liệu RZnO/thủy tinh, RAg-ZnO/ thủy tinh R thủy tinh Thời gian RZnO/thủy tinh RAg-ZnO/ thủy tinh C(ppm) H(%) C(ppm) H(%) 1.4689 12.40 1.3392 20.24 1.3744 18.11 1.1943 28.99 1.298 22.73 1.0428 38.14 1.1587 31.14 0.9246 45.28 12 1.0796 35.92 0.7128 58.08 24 0.7986 52.90 0.4836 71.93 36 0.4523 73.82 0.1937 89.44 Phụ lục 2.2: Hiệu suất quang hóa nồng độ 10ppm theo khoảng thời gian tiếp xúc vật liệu RZnO/thủy tinh RAg-ZnO/ thủy tinh phụ lục 2.3: Hiệu suất phân hủy MB sau lần tái sử dụng vật liệu RZnO/thủy tinh, RAgZnO/ thủy tinh nồng độ 5ppm Phụ lục 3: Kết khảo sát khả kháng khuẩn vật liệu RZnO/thủy tinh RAg-ZnO/ thủy tinh vi khuẩn E.Coli Kết khảo sát khả kháng khuẩn vật liệu tính theo cơng thức sau: Vì khuẩn lạc cho mọc lên từ vi sinh vật từ nhóm đơn vi sinh vật, nên kết biểu thị số lượng đơn vị tạo khuẩn lạc CFU; CFU đơn vị sử dụng vi sinh để ước tính lượng vi khuẩn tế bào nấm khả thi lượng thể tích chuẩn quy định mẫu thử (thường 100mL 1mL) (theo TCVN 9716:2013) Ở luận cho diện khuẩn lạc vi sinh vật (một vi khuẩn) 𝐶𝑠 = Z 𝑛1 𝑉1 𝑑1 +⋯+𝑛𝑖 𝑉𝑖 𝑑𝑖 𝑉𝑠 (CFU/ml) (3.1) Trong : 𝐶𝑠 giá trị ước lượng số khuẩn lạc thể tích chuẩn sử dụng 𝑉𝑠 mẫu mật độ vi khuẩn có mẫu; Z tổng số khuẩn lạc đếm đĩa màng từ độ pha loãng 𝑑1 , 𝑑2 ,… 𝑑𝑖 từ thể tích riêng biệt phần mẫu thử (mẫu dung dịch pha lỗng); 𝑉𝑠 thể tích chuẩn chọn để biểu thị nồng độ vi sinh vật mẫu; 𝑛1 , 𝑛2 ,… 𝑛𝑖 số lượng đĩa đếm độ pha loãng 𝑑1 , 𝑑2 ,… 𝑑𝑖 𝑉1 , 𝑉2 ,… 𝑉𝑖 thể tích mẫu thử sử dụng với độ pha loãng 𝑑1 , 𝑑2 ,… 𝑑𝑖 𝑑1 , 𝑑2 ,… 𝑑𝑖 độ pha loãng sử dụng thể tích thử 𝑉1 , 𝑉2 ,… 𝑉𝑖 (d = mẫu khơng pha lỗng, d = 0,1 dung dịch pha loãng mười lần v.v…) Hiệu suất kháng khuẩn (H): H = 100 − Mật độ vi khuẩn có chất kháng khuẩn Mật độ vi khuẩn chưa có chất kháng khuẩn × 100 (%) (3.2) Mẫu chưa có chất kháng khuẩn mẫu có nồng độ vật liệu 0g/mL mẫu Blank Ở số nồng độ khơng thể tính tốn lượng vi khuẩn đĩa q lớn khơng thể đếm xác nên thể qua khoảng Phụ lục 3.1: Kết khảo sát nồng độ pha loãng khác thời gian tiếp xúc R(Ag-ZnO)/ thủy tinh đến khả diệt khuẩn E Coli 1.Xác định nồng độ đầu vào vi khuẩn E.coli ngày 21/6/2022 Đĩa 1: 161 khuẩn lạc Đĩa 2: 165 khuẩn lạc Đĩa 3: 159 khuẩn lac Số lượng khuẩn E.Coli nồng độ pha loãng 10-6 1.Áp dụng cơng thức 3.1, trung bình mật độ vi khuẩn với mẫu R(Ag-ZnO)/ thủy tinh có độ pha lỗng 102 là: 𝐶𝑠 = 161+165+159 3.0,1.10−4 1= 1.61×107 (CFU/ml) Mật độ vi khuẩn lại sau cho tiếp xúc 24 = Mật độ vi khuẩn lại sau cho tiếp xúc 30 = 139 0,1.100 59 0,1.100 = 1390 (CFU/ml) = 590 (CFU/ml) Hiệu suất kháng khuẩn R(Ag-ZnO)/ thủy tinh độ pha loãng 102 sau tiếp xúc 30 giờ: H = 100 − 1390 1.6.107 × 100 = 99,98 % Hiệu suất kháng khuẩn R(Ag-ZnO)/ thủy tinh độ pha loãng 102 sau tiếp xúc 30 giờ: H = 100 − 590 1.6.107 × 100 = 99,99 % Độ pha loãng 103 𝐶𝑠 = 161+165+159 3.0,1.10−3 1= 1.61×106 (CFU/ml) Mật độ vi khuẩn cịn lại sau cho tiếp xúc 18 = Mật độ vi khuẩn lại sau cho tiếp xúc 24 = 41 1.0,1.100 1.0,1.100 = 410 (CFU/ml) = (CFU/ml) Hiệu suất kháng khuẩn R(Ag-ZnO)/ thủy tinh độ pha loãng 103 sau tiếp xúc 18 giờ: H = 100 − 410 1.6.106 × 100 = 99,99 % Hiệu suất kháng khuẩn R(Ag-ZnO)/ thủy tinh độ pha loãng 103 sau tiếp xúc 24 giờ: H = 100 − 1.6.109 × 100 = 100 % Độ pha loãng 104 𝐶𝑠 = 161+165+159 3.0,1.10−2 1= 1.61×105 (CFU/ml) Mật độ vi khuẩn lại sau cho tiếp xúc = Mật độ vi khuẩn lại sau cho tiếp xúc = 21 1.0,1.100 1.0,1.100 Mật độ vi khuẩn lại sau cho tiếp xúc 12 = = 210 (CFU/ml) = 30 (CFU/ml) 1.0,1.100 = (CFU/ml) Hiệu suất kháng khuẩn R(Ag-ZnO)/ thủy tinh độ pha loãng 104 sau tiếp xúc giờ: H = 100 − 210 1.6.105 × 100 = 99,99 % Hiệu suất kháng khuẩn R(Ag-ZnO)/ thủy tinh độ pha loãng 104 sau tiếp xúc giờ: H = 100 − 30 1.6.105 × 100 = 99.999 % Hiệu suất kháng khuẩn R(Ag-ZnO)/ thủy tinh độ pha loãng 104 sau tiếp xúc 12 giờ: H = 100 − 1.6.109 × 100 = 100 % 4.Áp dụng cơng thức 3.1, trung bình mật độ vi khuẩn với mẫu RZnO/ thủy tinh có độ pha lỗng 103 là: 𝐶𝑠 = 161+165+159 3.0,1.10−3 1= 1.61×106 (CFU/ml) Mật độ vi khuẩn lại sau cho tiếp xúc 24 = 125 1.0,1.100 = 1250 (CFU/ml) Hiệu suất kháng khuẩn RZnO/ thủy tinh độ pha loãng 103 sau tiếp xúc 24 giờ: H = 100 − 1250 1.6.106 × 100 = 99,99 % Độ pha loãng 104 𝐶𝑠 = 161+165+159 3.0,1.10−2 1= 1.61×105 (CFU/ml) Mật độ vi khuẩn cịn lại sau cho tiếp xúc 12 giờ= 211 1.0,1.100 1= 2110(CFU/ml) Hiệu suất kháng khuẩn RZnO/ thủy tinh độ pha loãng 104 sau tiếp xúc 12 giờ: H = 100 − 2110 1.6.105 × 100 = 99,98 % S K L 0