Nghiên cứu chế tạo và ứng dụng vật liệu nano composite silica ag để xử lý nước phục vụ sinh hoạt

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM LÊ THỊ PHƯỢNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ ỨNG DỤNG VẬT LIỆU NANO COMPOSITE: SILICA/Ag ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC PHỤC VỤ SINH HOẠT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI, NĂM 2014 BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM LÊ THỊ PHƯỢNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ ỨNG DỤNG VẬT LIỆU NANO COMPOSITE: SILICA/Ag ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC PHỤC VỤ SINH HOẠT CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG MÃ SỐ: 60.44.03.01 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN HOÀI CHÂU TS PHAN THỊ THÚY HÀ NỘI, NĂM 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nêu khóa luận trung thực chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu khác Tôi xin cam đoan thông tin trích dẫn xác, có xuất xứ rõ ràng Tác giả Lê Thị Phượng Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page i LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Nguyễn Hồi Châu – Viện trưởng Viện Cơng nghệ môi trường TS Phan Thị Thúy – Học Viện Nông nghiệp Việt Nam hướng dẫn tận tình giúp đỡ tơi suốt q trình làm luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn anh Đào Trọng Hiền, Trần Xuân Tin, Nguyễn Đức Hưng toàn thể anh chị phịng Cơng nghệ thân mơi trường - Viện Công nghệ môi trường - Viện Hàn lâm Khoa học Và Công nghệ Việt Nam nơi công tác tạo điều kiện thuận lợi ủng hộ thời gian làm việc làm luận văn Tơi xin cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp giúp đỡ, động viên chia sẻ với thuận lợi khó khăn q trình tơi hồn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 28 tháng năm 2014 Tác giả Lê Thị Phượng Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page ii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục bảng v Danh mục hình vi Danh mục ký hiệu chữ viết tắt vii MỞ ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Nước uống phương pháp khử trùng nước uống 1.1.1 Nhu cầu nước ăn uống 1.1.2 Các vi sinh vật gây bệnh thường có nước 1.1.3 Vi khuẩn thị ô nhiễm vi sinh môi trường nước 1.1.4 Một số phương pháp khử trùng nước sử dụng 1.2 Phương pháp khử trùng nước nano bạc 1.2.1 Đặc tính khử trùng nano bạc 1.2.2 Cơ chế diệt khuẩn ion bạc 10 1.2.3 Tác dụng ion bạc lên thể người 13 1.2.4 Các ứng dụng nano bạc chế tạo vật liệu xử lý nước 16 1.3 Phương pháp biến tính nano bạc lên silica 19 1.3.1 Chức hóa bề mặt silica rỗng 19 1.3.2 Tổng hợp nano bạc gắn silica rỗng chức hóa (Ag-NPBs) 21 CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.1 Đối tượng nghiên cứu 25 2.2 Phạm vi nghiên cứu 25 2.3 Nội dung nghiên cứu 25 2.4 Vật liệu nghiên cứu 25 2.4.1 Hóa chất 25 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page iii 2.4.2 Môi trường, vi sinh vật 25 2.5 Phương pháp nghiên cứu 26 2.5.1 Phương pháp chế tạo vật liệu Silica/Ag rỗng 26 2.5.2 Phương pháp nghiên cứu tính chất vật liệu 27 2.5.3 Phương pháp đánh giá hiệu diệt khuẩn vật liệu nano composite 2.5.4 28 Phương pháp đánh giá tốc độ lọc tới khả diệt khuẩn thiết bị phịng thí nghiệm 2.5.6 31 Phương pháp xử lý số liệu 33 CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 3.1 Chế tạo vật liệu nano composite silica/Ag 34 3.1.1 Cấu trúc vật liệu silica 34 3.1.2 Chức hóa bề mặt silica APTES 36 3.1.3 Gắn nano bạc lên amin – silica 38 3.2 Đánh giá khả diệt khuẩn vật liệu nano composite 45 3.2.1 Đánh giá khả diệt vi khuẩn E.coli 45 3.2.2 Đánh giá khả diệt vi khuẩn Coliforms 46 3.3 Đánh giá hiệu thiết bị lọc nước nano composit phịng thí nghiệm 48 3.3.1 Cấu tạo thiết bị lọc nước quy mô hộ gia đình 48 3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ lọc tới chất lượng nước đầu thiết bị 50 3.3.3 Đánh giá tính an tồn thiết bị lọc 54 3.3.4 Đánh giá tuổi thọ thiết bị lọc 54 3.3.5 Đánh giá hiệu kinh tế thiết bị lọc 55 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57 Kết luận 57 Kiến nghị 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page iv DANH MỤC BẢNG STT 1.1 Tên bảng Trang Tổng hợp ưu nhược điểm phương pháp khử trùng nước ăn uống 2.1 Các mẫu khảo sát ảnh hưởng hàm lượng APTES 1% 26 2.2 Các mẫu khảo sát ảnh hưởng nồng độ AgNO3 27 2.3 Địa điểm lấy mẫu nước sông hồ Hà Nội 32 2.4 Ký hiệu mẫu nước 33 3.1 Phần trăm bạc tron vật liệu silica/Ag 41 3.2 Kết đánh giá khả diệt E.coli ATCC 25922 vật liệu silica/Ag 3.3 45 Kết đánh giá khả diệt Coliform ATCC 35029 vật liệu silica/Ag 3.4 47 Chất lượng nước sau lọc với lưu lượng khác địa điểm sông, hồ Hà Nội 3.5 51 Kết xác định khả nano bạc giải phóng vào nước sau q trình lọc 54 3.6 Kết đánh giá tuổi thọ vật liệu lọc 55 3.7 Tính tốn giá tiền cho thiết bị lọc nước quy mơ hộ gia đình 56 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nơng nghiệp Page v DANH MỤC HÌNH STT 1.1 Tên hình Trang Quá trình tổng hợp nano bạc gắn lên silica rỗng chức hóa (Ag-NPBs) 24 2.1 Quy trình đánh giá khả diệt khuẩn vật liệu Silica/Ag 30 3.1 Đồ thị đường hấp phụ đẳng nhiệt BET N2 vật liệu silica Trung Quốc 34 3.2 Đồ thị biểu diễn tọa độ BET silica Trung Quốc hấp phụ N2 35 3.3 Phổ hồng ngoại mẫu APTES – 0,75 37 3.4 So sánh phổ hồng ngoại mẫu APTES – APTES – 1,5 37 3.5 Quy trình chế tạo vật liệu silica/Ag 39 3.6 Vật liệu silica/Ag nồng độ bạc khác 40 3.7 Biểu đồ thể thay đổi hàm lượng bạc vật liệu silica/Ag 41 3.8 Phổ EDX vật liệu silica/Ag – 0,05M 42 3.9 Phổ UV – VIS vật liệu Silica/Ag – 0,04M 43 3.10 Phổ UV – VIS vật liệu Silica/Ag – 0,05M 43 3.11 Ảnh TEM vật liệu Silica/Ag 44 3.12 E.coli ATCC 25922 đầu sau khoảng thời gian 46 3.13 Hình ảnh Coliform ATCC 35029 đầu cột lọc silica/Ag qua khoảng thời gian 47 3.14 Bản vẽ bình lọc nước IET 49 3.15 Bình chứa nước sau lọc 50 3.16 Buồng lọc cột lọc nước 50 3.17 Hình ảnh E.coli trước sau keo tụ mẫu nước sơng Hồng 53 3.18 Hình ảnh E.coli sau xử lý lưu lượng mẫu nước sông Hồng Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp 53 Page vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tên đầy đủ ATTC - American Type Culture Collection APTES - 3-Aminopropyltriethoxysilane BET - Phương pháp Brunauer-Emmett-Teller CSF - Ceramic silver-impregnated filter CFU - Colony forming unit EPA - Environmental Protection Agency MPN - Maximum probability number QCVN - Quy chuẩn Việt Nam SEM - Scanning Electron Microscope UV - Ultraviolet UV-VIS - Ultraviolet spectrum – visible XRD - X-ray diffraction WHO - World Health Organization Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page vii MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Đã từ lâu, nước uống an tồn ln thu hút quan tâm cộng đồng, đặc biệt, nước trở nên quý giá người dân vùng thấp trũng vào mùa lũ lụt Trong bối cảnh biến đổi khí hậu nước biển dâng tồn cầu, Việt Nam nước Châu Á bị chịu ảnh hưởng nặng nề thiên tai lũ lụt bệnh dịch Nước uống an toàn hợp vệ sinh nhu cầu thiết, có tầm quan trọng lớn sức khỏe người, đặc biệt trẻ em Theo thống kê Tổ chức y tế giới (WHO), có đến 80% bệnh tật người liên quan tới nước môi trường sống vệ sinh Hàng năm 1,8 triệu trẻ em giới tử vong thiếu nước điều kiện vệ sinh không đảm bảo Tại Việt Nam, theo báo cáo WHO, năm có khoảng 20.000 người chết có liên quan tới việc dùng nước bị ô nhiễm; khoảng 1.100 trẻ em tuổi tử vong bị tiêu chảy, 44% trẻ em bị nhiễm giun tóc, giun móc, giun kim….Ơ nhiễm nguồn nước môi trường sống mối nguy hại lớn gây bệnh dịch cho người dân vùng lũ (WHO, 2006) Ngày nay, người ta thường sử dụng phương pháp khử trùng nước uống phương pháp sử dụng Cloramin B, ozon, RO hay cổ điển phương pháp nhiệt (đun sôi) Tuy nhiên phương pháp chưa mang lại hiệu bộc lộ nhiều mặt hạn chế tạo hợp chất clo, gây tồn dư hóa chất, đắt tiền, có phương pháp phải sử dụng điện trong điều kiện vùng sau lũ thiếu điện sở hạ tầng Trong năm gần đây, việc lựa chọn hóa chất, vật liệu khử trùng nước thân thiện với môi trường, đặc biệt không ảnh hưởng tới sức khỏe người nhiều nhà khoa học giới quan tâm nghiên cứu Các nhà khoa học nhận nguyên tố bạc chất sát trùng Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nơng nghiệp Page Hình 3.14 Bản vẽ bình lọc nước IET Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nơng nghiệp Page 49 BÌNH LỌC NƯỚC IET VIỆN CƠNG NGHỆ MƠI TRƯỜNG Hình 3.15 Bình chứa nước sau lọc Buồng lọc nước Cột lọc nước Hình 3.16 Buồng lọc cột lọc nước 3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ lọc tới chất lượng nước đầu thiết bị Bình lọc nước IET diệt vi khuẩn có nước nhờ khả hấp phụ vật liệu silica/Ag Thời gian lưu yếu tố quan trọng định đến hiệu bình lọc nước sử dụng vật liệu khử trùng silica/Ag Do vậy, để có hiệu lọc nước tốt chúng tơi khảo sát ảnh hưởng tốc độ lọc tới chất lượng nước đầu thiết bị Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 50 Tiến hành đánh giá chất lượng mẫu nước đầu cột lọc theo tốc độ lọc: 1; 2; 3; 4; lít/giờ địa điểm Hà Nội: Hồ Tây, sông Nhuệ, sơng Hồng, Cơng viên Thủ Lệ, Cơng viên Hịa Bình Kết thể bảng 3.4 Bảng 3.4 Chất lượng nước sau lọc với lưu lượng khác địa điểm sông, hồ Hà Nội Sơng Hồng CV Thủ Lệ CV Hịa Bình Hồ Tây Sông Nhuệ E.coli Coliforms E.coli Coliforms E.coli Coliforms E.coli Coliforms E.coli Coliforms (CFU/ml) (CFU/ml) (CFU/ml) (CFU/ml) (CFU/ml) (CFU/ml) (CFU/ml) (CFU/ml) (CFU/ml) (CFU/ml) 90 2,6.103 30 1,2.103 4,6.103 600 1,2 103 300 2,6.103 90 116 10 44 131 90 210 16 10 0 0 0 0 0 l/h 0 0 0 0 0 xử lý l/h 0 0 0 0 0 l/h 0 0 0 0 l/h 0 0 0 0 Tên mẫu Trước keo tụ Sau keo tụ l/h Sau Nước chưa xử lý có độ đục cao, trước đưa nước qua bình lọc cần xử lý sơ cấp phương pháp keo tụ, nhằm loại bỏ cặn lơ lửng khỏi dung dịch, tránh làm tắc cột lọc Nước sau keo tụ PAC gạn lấy phần cho vào cột lọc Từ kết bảng 3.4 cho Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 51 thấy mẫu nước sau keo tụ PAC nồng độ E.coli Coliforms giảm xuống nhiều, trình keo tụ kết tủa phần lớn chất hữu lơ lửng nước, nơi tồn vi sinh vật gây bệnh Trước keo tụ mẫu nước sơng, hồ phân tích cho thấy nồng độ E.coli cao, cao mẫu nước Hồ Tây 600 CFU/ml, Coliforms 1,2 x 103 CFU/ml Sau keo tụ, nồng độ E.coli từ vài chục tới trăm CFU/ml Tuy vậy, cách loại bỏ cách học vi sinh vật khỏi nước, khơng loại bỏ hồn tồn vi sinh vật gây bệnh Tiến hành lấy mẫu phân tích vi sinh mẫu nước sau lọc tốc độ lọc khác cho kết sau: Không phát thấy E.coli tất tốc độ lọc tất mẫu nước sông hồ Chứng tỏ thiết bị lọc chế tạo có khả diệt hồn tồn E.coli mẫu nước sơng hồ Tuy nhiên kết phân tích Coliforms lại thể tốc độ lọc từ 1l/h tới 4l/h không phát thấy tới tốc độ lọc 5l/h tồn Coliforms mẫu nước sau lọc Điều chứng tỏ: tăng tốc độ lọc lên 5l/h thiết bị khơng diệt hết vi khuẩn có nước Nguyên nhân tác nhân diệt khuẩn chủ yếu thiết bị cột lọc có chứa vật liệu silica/Ag có gắn nano bạc Trong q trình lọc, muốn diệt vi khuẩn nước thời gian lưu nước lõi lọc phải đủ nano bạc tiếp xúc với vi khuẩn phát huy hiệu diệt khuẩn Vì vậy, để đạt hiệu cao diệt khuẩn nên điều chỉnh tốc độ lọc thiết bị khoảng từ – l/h Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nơng nghiệp Page 52 Hình 3.17 Hình ảnh E.coli trước sau keo tụ mẫu nước sơng Hồng Hình 3.18 Hình ảnh E.coli sau xử lý lưu lượng mẫu nước sông Hồng Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nơng nghiệp Page 53 3.3.3 Đánh giá tính an tồn thiết bị lọc Một thơng số quan trọng cần lưu ý hàm lượng bạc rửa trơi q trình lọc Thơng số cho thấy bình lọc nước IET có an tồn cho người dùng hay khơng Bảng 3.5 trình bày kết phân tích hàm lượng bạc giải phóng vào nước qua lọc qua khoảng thời gian: sau lọc, sau 1h, 2h, 7h, 16h, với tốc độ lọc bình điều chỉnh 3l/h Bảng 3.5 Kết xác định khả nano bạc giải phóng vào nước sau trình lọc STT Mẫu Đơn vị Hàm lượng bạc Sau lọc – Ban đầu Sau lọc Sau lọc Sau lọc Sau 16 lọc µg/l µg/l µg/l µg/l µg/l 3,72 4,30 5,98 15,97 22,49 Kết thu cho thấy trình lọc lượng bạc từ cột lọc bị rửa 22,49 µg sau 16 lọc, cho phép ion bạc giải phóng từ từ xung quanh hình thành nên hệ diệt khuẩn có khả điều tiết nằm vùng an toàn với người sử dụng Lượng bạc rửa trơi thấp ngồi ý nghĩa việc an tồn cho người sử dụng cịn có ý nghĩa việc kéo dài tác dụng diệt khuẩn vật liệu lọc 3.3.4 Đánh giá tuổi thọ thiết bị lọc Vật liệu nano composite silica/Ag diệt khuẩn nhờ hạt nano bạc gắn vật liệu, vi khuẩn loại khỏi dung dịch nước bị giữ lên khe vật liệu lọc Vì vật liệu sử dụng tới giới hạn định khơng cịn khả diệt khuẩn Đánh giá tuổi thọ lõi lọc tiến hành sau: Lấy mẫu nước sông Hồng, mang keo tụ gạn phần nước để đổ vào bình lọc, lọc liên tiếp 500 lít nước qua bình lọc lấy mẫu qua khoảng thời gian khác nhau: Sau lọc 100 lít, 200 lít, 300 lít, 400 lít, 430 lít, 450 lít, 500 lít Các mẫu bảo Học viện Nơng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nơng nghiệp Page 54 quản lạnh phân tích tiêu E.coli Coliforms Kết thể bảng sau: Bảng 3.6 Kết đánh giá tuổi thọ vật liệu lọc Mẫu nước Ký hiệu E.coli Coliforms (CFU/ml) Sau lọc 100 lít mẫu N100 (CFU/ml) 0 Sau lọc 200 lít N200 0 Sau lọc 300 lít N300 0 Sau lọc 400 lít N400 0 Sau lọc 430 lít N430 Sau lọc 450 lít N 450 Sau lọc 500 lít N 500 14 Nhìn vào bảng 3.6 thấy mẫu nước sau lọc từ 100 lít tới 400 lít khơng thấy phát E.coli Coliforms sau lọc tới 430 lít nước mẫu nước không phát E.coli Coliforms tồn mật độ 5CFU/ml Từ 450 lít trở lên, khả diệt khuẩn vật liệu kém, phát thấy E.coli Coliforms tiếp tục lọc vật liệu khơng cịn khả diệt khuẩn Điều chứng tỏ 40g vật liệu silica/Ag tạo thành lõi lọc lọc từ 300 – 400 lít nước Sau khoảng lưu lượng cần phải thay lõi lọc phải hoàn nguyên lại vật liệu sử dụng tiếp thiết bị Việc hoàn nguyên tái sử dụng lại vật liệu địi hỏi chi phí sản xuất cao – lần chi phí sản xuất ban đầu, thêm nữa, việc hoàn nguyên lại vật liệu đạt hiệu 70- 80% so với vật liệu Do phạm vi luận văn không đề cập tới phương án hoàn nguyên tái sử dụng lại vật liệu 3.3.5 Đánh giá hiệu kinh tế thiết bị lọc Bất kỳ sản phẩm muốn tồn phát triển phù hợp với người sử dụng cần phải có chất lượng tốt, giá hợp lý phù hợp với nhu cầu thị trường Trên thị trường có nhiều loại thiết bị lọc nước quy mô hộ Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 55 gia đình sử dụng cơng nghệ nano, nhiên theo khảo sát thiết bị có giá thành từ triệu đồng trở lên Tính tốn chi phí để chế tạo thiết bị lọc nước đơn giản quy mơ hộ gia đình thể bàng 3.7 Bảng 3.7 Tính tốn giá tiền cho thiết bị lọc nước quy mơ hộ gia đình Vật liệu Silica Giá (VNĐ) 30.000 Than hoạt tính 20.000 AgNO3 50.000 Các hóa chất khác (APTES, NaBH4, HNO3…) 10.000 Vỏ lõi lọc 35.000 Vỏ bình 600.000 Cơng 50.000 PAC keo tụ nước (tính cho 500l) Tổng 5.000 800.000 Theo bảng trên, thiết bị lọc nước đơn giản quy mơ hộ gia đình từ 800.000 đồng Giá thiết bị chủ yếu chi phí cho phần vỏ bình inox: 600.000 đồng Do thiết bị dừng lại bước chế tạo thử nghiệm nên sử dụng vỏ bình inox dày, làm giá bình lọc tăng lên Nhưng vỏ bình hồn tồn tái sử dụng lại mà cần thay lõi lọc Vì thiết bị chế tạo quy mơ lớn đề xuất phương án khơng sử dụng bình inox mà thiết kế lại cấu tạo lõi lọc để tận dụng thiết bị người dân vùng lũ xô nhựa …Như với 200.000 đồng lõi lọc vật liệu nano composite kết hợp với than hoạt tính có khả lọc 400 lít nước Xét hiệu kinh tế, thiết bị hồn tồn ứng dụng phạm vi rộng rãi để lọc nước cho người dân vùng lũ Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 56 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Đã chế tạo thành công vật liệu nano composite silica/Ag có khả diệt khuẩn Vật liệu chế tạo theo bước, chức hóa silica APTES 1% với tỷ lệ thích hợp 1,5 APTES: silica Bước thứ hai gắn bạc lên vật liệu chức hóa phương pháp khử NaBH4 0,05M với nồng độ AgNO3 cho vào tốt 0,05M Vật liệu chế tạo có hàm lượng bạc có vật liệu 0,83%, kích thước hạt nano bạc nhỏ 40 nm Vật liệu nano composite silica/Ag thử khả diệt khuẩn cách phân tích E.coli ATCC 25922 Coliform ATCC 35029 Kết cho thấy không phát thấy E.coli ATCC 25922 Coliform ATCC 35029 sau chảy qua cột lọc có chứa 20g vật liệu silica/Ag với lưu lượng lít/giờ với mật độ E.coli ATCC 25922 Coliform ATCC 35029 106 CFU/ml Điều chứng tỏ vật liệu chế tạo có khả diệt khuẩn tốt Qua đánh giá cho thấy thiết bị lọc nước chế tạo từ vật liệu nano composite silica/Ag than hoạt tính có khả ứng dụng vào lọc nước quy mơ hộ gia đình Thiết bị lọc nước chế tạo gồm lõi lọc, lõi lọc thứ có chứa 40g than hoạt tính biến tính axit HNO3 lõi lọc thứ chứa 40g vật liệu nano composite silica/Ag Với tốc độ lọc an toàn thiết bị l/h Thiết bị lọc chế tạo có khả lọc tối đa 400 lít nước, an toàn cho người sử dụng Thiết bị lọc nước với ưu điểm diệt khuẩn tốt, không cần dùng điện, sử dụng đơn giản mang lại hiệu cao, đặc biệt phù hợp với vùng sau lũ, khơng có điện nước uống hợp vệ sinh Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 57 Kiến nghị Hồn thiện cơng nghệ chế tạo bình lọc nước vật liệu silica/Ag để tăng hiệu xuất trình chế tạo Nghiên cứu để tăng tốc độ lọc đảm bảo khả diệt khuẩn, tăng tuổi thọ vật liệu lọc Cải tiến công nghệ thiết kế lớp vỏ thiết bị lọc nước để đạt hiệu kinh tế phù hợp với người dân vùng lũ Thiết bị lọc nước dừng lại mục đích sử dụng cho người dân vùng lũ nên kết hợp với công nghệ chế tạo vật liệu lọc nước tiên tiến khác để hoàn thiện thiết bị lọc nước quy mơ hộ gia đình để vào thực tiễn Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài Liệu tiếng việt: Bùi Trọng Chiến - Nên hiểu vai trò E.coli Coliforms giám sát nước thực phẩm, nguồn www.suckhoedoisong.vn 5/5/2008; Trần Hồng Côn, Đồng Kim Loan, Phạm Phương Thảo (2009), “Điều chế bạc kim loại kích thước nanomet ứng dụng làm vật liệu khử trùng nước”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Tập 47(số 2); Bùi Duy Du, Nghiên cứu chế tạo keo bạc nano xạ gamma Co -60 số ứng dụng chúng y học nông nghiệp, Luận án Tiến sĩ, Đại học Quốc Gia, Trường Đại học Khoa học tự nhiên, 2009 Nguyễn Lân Dũng, Giáo trình vi sinh vật học, NXB Khoa học & kỹ thuật, Hà Nội, 2008; Trần Thị Ngọc Dung cs Nghiên cứu hiệu lực khử khuẩn dung dịch nano bạc phẩy khuẩn Vibrio cholarae gây bệnh tả Tạp chí Khoa học Cơng Nghệ T.47, S.2, 2009; Trần Thị Ngọc Dung “Nghiên cứu chế tạo vật liệu lọc ceramic xốp cố định nano bạc dạng dụng cụ lọc nước quy mô gia đình” Luận án tiến sĩ, Viện Hàn Lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, 2014; T C C Hồng cs “Tổng hợp, biến tính bề mặt định hình vật liệu nano carbon thu phương pháp phân hủy xúc tác hợp chất chứa carbon điều kiện Việt Nam”, Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ Đại học Đà Nẵng, 2010; Nguyễn Thị Thanh Loan, Trần Quang Vinh, Trần Thị Ngọc Dung, Nguyễn Thúy Phượng, Lê Thị Hoài Nam “Nghiên cứu chế tạo vật liệu khử khuẩn”, Tạp chí Khoa học Cơng Nghệ, T8, 2010; Lâm Vĩnh Sơn Bài giảng: Kỹ thuật xử lý nước thải, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ TP HCM, 2008; Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 59 Trịnh Thị Thanh, Giáo trình cơng nghệ mơi trường, NXB Đại Học Quốc Gia Hà nội, 2004; Tài liệu nước 10 A.B.G Lansdown, “Silver in health care: Antimicrobial effects and safety in use” Curr.Probl.Dermatol.33, 17-34, 2006; 11 Askwar Hilonga, J.-K K (2012) BET study of silver-doped silica based on an inexpensive method Materials Letters 80, 168-170; 12 Asharani P V., Lian Wu Y, Gong Z, Valiyaveettil S (2008), Toxicity of silver nanoparticles in zebrafish models Nanotechnology, vol 19(No 25) 13 Baranov E K., Revina A A., Voino L I et al (2003), “Impact of silver nano particles on yeast cells and E coli” Proc 1st Russian scientific and methodological seminar on nano - technologies for production applied to biological systems Jun 4, 2003, M., p 53 – 60; 14 Брызгунов В.С., Липин В.Н., Матросова В Р Сравнительная оценка бактерицидных свойств серебряной воды и антибиотиков на чистых культурах микробов и их ассоциациях Научн тр Казанского Медицинского ин-та, Т.14, 121-122, 1964; 15 Betul Akkopru, Caner Durucan Preparation and microstructure of solgel derived silver-doped silica Journal of Sol-Gel Science and Technology.Vol 43, No 2, P 227-236, 2007; 16 Вайнар А И Биологическая роль микроэлементов в организме животных и человека М Медиздат., 1960; 17 Buu N.Q., Chau N H., Dung T.T.N et al (2011) Studies on manufacturing of topical wound dressings based on nanosilver produced by aqueous molecular solution method Journal of Exp Nanoscience,vol 6, N4, 409-421 (England); 18 C.N Lok, C.M Ho, R Chen et al, “Proteomic analysis of the mode of antibacterial action of nano silver particles” J Proteome Res 5, 916-924, 2006; Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 60 19 Chappel J B., Greville G D, “Effect of silver ions on mitochondrial adenosine triphosphates” Nature (London), vol 174, 930-931, 1968; 20 Dang Viet Quang, P B.-K (2012) Synthesis of silver nanoparticles within the pores of functionalized-free silica beads:The effect of pore size and porous structure Materials Letters 68; 21 Dang Viet Quang, J K (2012) Preparation of amino-functionalized silica for copper removal from an aqueous solution Journal of Industrial and Engineering Chemistry 18, 83-87; 22 Dang Viet Quang, P B.-K (2011) Preparation of amino functionalized silica micro beads by dry method for supporting silver nanoparticles with antibacterial properties Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 389, 118-126; 23 Dang Viet Quang, P.B.-K.(2011) Preparation of silver nanoparticle containing silica micro beads and investigation of their antibacterial activity Applied Surface Science 257, 6963-6970; 24 Elechiguerra J L., Burt J L., Morones J R et al (2005), "Interaction of silver nano particles with HIV-1” J Nano Biotechnology, p 3-6 25 Feng Q L., Wu G Q., Chen F Z et al (2000), “A mechanistic study of the antibacterial activity of E.coli and St aureus” J Biomed Mater Res 52: 662-670; 26 Hien N.Q et al (2011), “Synthesis of silver nanoparticles deposited on silica by γ irradiation and preparation of PE/Ag nano compound masterbachs”, Proceeding of IWNA 2011, Vung Tau, Viet Nam, p 262-266; 27 Kocjan, Silicagel modified with some sulfonated chelating reagents, Chemical Analitical, Vol.41, No.4, P.501-519, 1996; 28 Kulskii L.A, Savluk O.S (1968), “Problemy ispolzovania antimicrobnykh svoistv serebra v praktike obezorazhivania vody” Ukr NIINTI, 1968; Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 61 29 Kumar V.S., B.M Nagaraja, V Shashikala, A.H Padmasri, S.S Madhavendra, B.D Raju (2004), “Highly efficient Ag/C catalyst prepared by electro-chemical deposition method in controlling microorganisms in water”, J Mol Catal A: Chem, 223, 313–319 30 Liau S Y., D.C Read W J., Pugh J R et al (1997), “The antibacterial action of silver ions” Lett Appl Microbiol 25: 279-283; 31 Lantagne D S (2001), Investigation of the Potters for Peace colloidal silver impregnated ceramic filter, Report 1: Intrinsic effectiveness, Alethia Environmental 32 Marek Jasiorski, et Textile with silver silica spheres: its antimicrobial activity against Escherichia coli and Staphylococcus aureus Journal of Sol-Gel Science and Technology Vol 51, No 3, P 330-334, 2009; 33 Maria Csuros (1999), Microbiological Examination of Water and Waste water Lewis Publisher, Boca Raton London, New York, Washington, D.C; 34 Mara, D.D (1974), Bacteriology for Sanitary Engineers, Churchill Livingstone, Edinburgh; 35 Mikihiro Yamanaka, Keita Hara and Jun Kudo (2005), “Bactericidal Actions of a Silver Ion Solution on Escherichia coli, Studied by Energy-Filtering Transmission Electron Microscopy and Proteomic Analysis” Appl Environ Microbiol, 71, 7589–7593; 36 Feachem, R.G., Bradley, D.J., Gavelick, H and mara, D.D (1983), Sanitary and Disease, Health and Aspects of Excreta and Wastewater Management, John Wiley and Sons, Chichester; 37 Nowack B., H F Krug, M Height, (2011), “120 years of Nanosilver History: Implications for Policy Makers”, Envir Sci Technol, 45 (4), 1177–1183; 38 Phong N.T.P., Thanh N V K., Khoa D B et al (2008), “Fabrication of antibacterial water filter by coating silver nanoparticles on flexible polyurethane” APCTP-Asean Workshop on AMSN, Nha Trang, Sept, 15-21, 865-872; Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 62 39 Shahid Parvez, Chandra Venkataraman, Suparna Mukherji Toxicity assessment of organic pollutants: Reliability of bioluminescence inhibition assay and univariate QSAR models using freshly prepared Vibrio fischeri Toxicology in Vitro.Vol 22, No 7, PP 1806–1813, 2008; 40 Tran Hong Ha, Thai Ba Cau, La Van Binh, Adsorption of uranium on silicagel packed column, Journal of chemistry, Vol.38, No.1, P.80-83, 2000; 41 Yu-Chun Chiang, et The influence of treatment duration on multiwalled carbon nanotubes functionalized by H2SO4/HNO3 oxidation Applied Surface Science Volume 257, Issue 6, January 2011, Pages 2401–2410; 42 WHO (1993), Guidelines for Drinking Water Quality, 2nd edn Vol.1 Recommendations, World Health Organization, Geneva; 43 WHO (2006) “Guidelines for Drinking-water Quality”, First addendum to third edition, Vol.1, Recommendations, World Health Organization, Geneva; 44 WHO (2003), Silver in Drinking Water, WHO/SDE/WSH/03.04/14 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 63 ... vật liệu nano composite: silica/ Ag để xử lý nước phục vụ sinh hoạt? ??’ Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu, chế tạo vật liệu nano composite: silica/ Ag có khả diệt khuẩn để ứng dụng lọc nước phục vụ sinh. .. người sử dụng uống vào người ngày ≤ 0,03 mg bạc 1.2.4 Các ứng dụng nano bạc chế tạo vật liệu xử lý nước Ứng dụng nano bạc chế tạo vật liệu xử lý nước ứng dụng giới Việt Nam Trên giới Chế phẩm... ứng dụng vật liệu nano composite: Silica/ Ag từ silica quy mô phịng thí nghiệm 2.3 Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano composite Silica/ Ag - Đánh giá khả diệt khuẩn vật liệu nano