DSpace at VNU: Nghiên cứu tổng hợp và đánh giá khă năng khử khuẩn của vật liệu nano bạc mang trên than hoạt tính

Nghiên cứu tổng hợp đánh giá khă khử khuẩn vật liệu nano bạc mang than hoạt tính Trần Thị Bích Hạnh Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học Luận văn ThS Chuyên ngành: Hóa lý thuyết Hóa lý; Mã số:60.44.31 Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Thị Hoài Nam Năm bảo vệ: 2011 Abstract: Tổng quan vấn đề cần nghiên cứu: giới thiệu chung bạc; than hoạt tính; sóng siêu âm Nghiên cứu thực nghiệm : điều chế dung dịch chứa nanô bạc; chất tạo vật liệu bạc nanơ sử dụng chất mang than hoạt tính; phương pháp đặc trưng; khảo sát khả khử khuẩn vật liệu dựa phương pháp đếm khuẩn lạc; Quy trình đánh giá hoạt tính khử khuẩn E Coli Coliforms vật liệu Ag/Than hoạt tính Trình bày kết nghiên cứu: tổng hợp vật liệu; đặc trưng phương pháp hóa lý; Khảo sát đánh giá khả diệt khuẩn vật liệu nanô bạc mang than hoạt tính Keywords: Hóa lý; Vật liệu Nano; Than hoạt tính; Khả khử khuẩn; Nano Bạc Content Từ xa xưa người biết sử dụng bạc để bảo vệ sức khỏe làm đồ trang sức cho Với phát triển khoa học công nghệ nano, người chế tạo bạc kích thước nano sản phẩm chứa nano bạc Điều làm tăng ứng dụng bạc nhằm phục vụ đời sống Bạc kim loại có kích thước nano nghiên cứu ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực đời sống như: y học, nông nghiệp, công nghiệp, môi trường Đặc biệt nano bạc áp dụng y học khả chống viêm nhiễm có tác dụng diệt khuẩn Ở kích thước nano, bạc thể đặc tính vật lý, hóa học, sinh học q giá, đặc biệt khả diệt khuẩn mà lại không gây tác hại cho người môi trường So với phương pháp khử trùng truyền thống, nano bạc có hiệu diệt khuẩn cao, khơng tạo sản phẩm phụ gây độc với môi trường, phương pháp tổng hợp đa dạng với giá thành hợp lý Hiện giới khoa học quan tâm đến đặc tính bạc nảy sinh nhiều ý tưởng hay nghiên cứu khoa học để có ứng dụng xử lí nước cấp nhiều lĩnh vực khác phục vụ cho đời sống Ở Việt Nam lĩnh vực mẻ nghiên cứu gần Do chúng tơi chọn đề tài nghiên cứu luận văn là: "Nghiên cứu tổng hợp đánh giá khả khử khuẩn vật liệu nano bạc mang than hoạt tính'' Mục tiêu đề tài tổng hợp bạc có kích thước nano phương pháp khử hóa học có mặt sóng siêu âm phương pháp khử hóa xạ đồng thời đánh giá khả khử khuẩn bạc mang than hoạt tính nồng độ bạc khác Nghiên cứu góp phần hồn thiện cơng nghệ chế tạo vật liệu nano bạc chất mang đưa vào ứng dụng thực tiễn - Trong phương pháp khử hóa học kết hợp siêu âm: nano bạc điều chế từ dung dịch AgNO3 với tác nhân khử NaBH4; Polyvinylpyrrolidone (PVP) đóng vai trò chất bảo vệ Quá trình khử ion Ag+ thành nguyên tử Ag tiến hành điều kiện sóng siêu âm - Trong phương pháp khử hóa xạ: Nano bạc điều chế từ dung dịch AgNO3, tác nhân bảo vệ PVP, sử dụng xạ phát từ đồng vị Co60 Vật liệu nano bạc mang than hoạt tính đặc trưng phương pháp hóa lý: phương pháp hiển vi điện tử quét phát xạ (FE-SEM), phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM), phương pháp nhiễu vạ tia X (XRD), phương pháp phổ hấp thu nguyên tử (AAS) Để đánh giá khả khử khuẩn vật liệu sử dụng phương pháp đếm khuẩn lạc hai loại vi khuẩn E.coli Coliforms Sau q trình nghiên cứu chúng tơi thu số kết sau: Đã điều chế thành công dung dịch nano bạc hai phương phap phương pháp khử hóa học kết hợp siêu âm phương pháp khử hóa xạ Sử dụng phương pháp đặc trưng đại FE-SEM, TEM, XRD xác định kích thước hạt nano bạc Khi điều chế phương pháp khử hóa học kết hợp sóng siêu âm hạt nano bạc có kích thước chủ yếu khoảng từ 5-12 nm điều chế phương pháp khử hóa xạ hạt có kích thước chủ yếu từ 19- 34 nm Đã tổng hợp thành công vật liệu nano bạc mang than hoạt tính với dung dịch nano bạc điều chế hai phương pháp Các hạt nano bạc phân tán đồng chất mang không bị co cụm Khảo sát đánh giá khả diệt khuẩn mẫu vật liệu nano bạc mang than hoạt tính sử dụng dung dịch nano bạc điều chế phương pháp khử hóa học kết hợp siêu âm phương pháp khử hóa xạ, với hàm lượng nano bạc khác Kết khảo sát hai loại vi khuẩn E.coli Coliforms cho thấy vật liệu nano bạc mang than gáo dừa có chứa nano bạc điều chế phương pháp khử hóa học kết hợp siêu âm có khả diệt khuẩn tốt so với vật liệu chứa nano bạc điều chế phương pháp khử hóa xạ Các kết khảo sát cho thấy chất mang ảnh hưởng đến khả diệt khuẩn vật liệu Các chất mang có diện tích bề mặt lớn giúp cho vật liệu có khả diệt khuẩn tốt Trong điều kiện, vật liệu sử dụng chất mang than gáo dừa hoạt tính tiêu diệt khoảng 80 - 100% vi khuẩn E.coli Coliforms, vật liệu sử dụng chất mang SiC tiêu diệt tối đa 62% vi khuẩn E.coli 75,33% Coliforms Các kết đạt nghiên cứu góp phần hồn thiện cơng nghệ chế tạo vật liệu bạc nano chất mang để ứng dụng vào y học công nghệ môi trường với vai trò tác nhân kháng nấm, kháng khuẩn hiệu 12 Khả ứng dụng thực tiễn: so với phương pháp khử trùng truyền thống, nano bạc có hiệu diệt khuẩn cao, khơng tạo sản phẩm phụ gây độc với môi trường người, phương pháp tổng hợp đa dạng với giá thành hợp lý Có khả ứng dụng xử lý môi trường References Tiếng việt [1] Bùi Duy Du (2009), "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 [2] Vũ Trung Hiếu, Bùi Duy Cam, Lê Thị Hoài Nam, Nguyễn Thị Huệ, (2008)," Xử lý Asen Mangan nước sinh hoạt phương pháp hấp phụ vật liệu quặng Mangan dioxit tự nhiên Diatomit tự nhiên", Tạp chí phân tích Hóa lý sinh học, Tập 13, Tr 3-7, số [3] Nguyễn Đức Nghĩa (2009) "Polyme chức vật liệu lai cấu trúc nano" Nhà xuất khoa học tự nhiên cơng nghệ [4] Phạm Ngọc Ngun, (2004), Giáo trình kỹ thuật phân tích vật lý, NXB Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội [5] Hoàng Anh Sơn, Võ Thành Phong, Trần Anh Tuấn (2007), "Nghiên cứu chế tạo thử nghiệm màng lọc có tính sát khuẩn cao sử dụng xử lý nước sinh hoạt hộ gia đình từ compozit polyuretan/nano bạc", Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh [6] Nguyễn Kim Trường (2006), "Hơn 1,5 triệu trẻ em chết năm thiếu nước sạch" TC Phổ biến kiến thức (82): Tiếng anh [7] Adsorbents: Fundamentals and Applications, (2003), Eds: Ralph T Yang, Dwight F Benton, John Wiley & Sons, Inc., Publication [8] Ales Panacek, Libor Kvitek, Robert Prucek, Milan Kolar, Renata Vecerova, Nadezda Pizurova, Virender K Sharma, Tatjana Nevecna, and Radek Zboril (2006), "Silver colloid nanoparticles: synthesis, characterization, and their antibacterial activity", J Phys Chem B 110 p 16248 – 16253 [9] Badr Y, Mahmoud M.A (2006), "Enhancement of the optical propertied of poly vinyl alcohol by doping with silver nanoparticles", J Appl Polym Sci., 99, pp 3608 - 3614 [10] Bogle K A, Dhole S D, Bhoraskar V N (2006), "Silver nanoparticles: synthesis and size control by electron irradiation", Nanotechnology, 17, pp 3204 – 3208 [11] Chang Young Kim, Byung Moo Kim, Sung Hoon Jeong and Sung-Chul Yi (2006), "Effect of sodium carbonate on the formation of colloidal silver particles by a reduction reaction of silver ions with PVP", Journal of Ceramic Processing Research Vol 7, No 3, pp 241 - 244 [12] Douglas Roberto Monteiro, Luiz Fernando Gorup, Aline Satie Takamiya, Adhemar Colla Ruvollo-Filho, Emerson Rodrigues de Camargo, Debora Barros Barbosa (2009), "The growing importance of materials that prevent microbial adhesion: antimicrobial effect of medical devices containing silver", International Journal of Antimicrobial Agents 34, pp 103 – 110 [13] Gautam A, Singh.G.B, Ram S (2007), "A simple polyol synthesis of silver metal nanopowder of uniform particles", Synthetic Metals, Vol.157 (1), pp - 10 [14] G Carotenuto, Appl Organnometal Chem., 15, 344 (2001) [15] H T Ha, H A Son, N Q Buu et al (2006) Study on preparation and antibacterrial properties of nano silver coating composites Proc of Intern 1st WOFMs and 3rd WONPNT, Dec 6-9, 2006, 462466 Halong City, Vietnam [16] Henglein A (1998), Colloidal silver nanoparticles: Photochemical preparation and interaction with O2, CCl4 and some metal ions, Chem Mater., 10, pp.444 – 450 [17] H H Huang, X P Ni, G L Loy, C H Chew, K L Tan, F C Loh, J F Deng, and G Q Xu, Langmuir, 12, 909 (1996) [18] http://areeweb.polito.it/ricerca/carbongroup/fac_fesem.html [19].http://thanhoattinh.vn/nd3/Than-hoat-tinh -Cau-tao,-tinh-nang-va-tac-dung-.html [20] http://www.vnexpress.net/GL/Khoa-hoc/Ky-thuat-moi/2009/08/3BA121403 [21] Irshad A Wani, et al., "Silver nanoparticles: Ultrasonic wave assisted synthesis, optical characterization and surface area stusies" Materials Letters 65 (2011) 520-522 [22] J Chen, A M Rao, S Lyuksyutov, M E Itkis, M A Hamon, H Hu, R W Cohn, P C Eklund, D T Colbert, R E Smally, R C Haddon, (2001) Dissolution of full-lengh singe-walled carbonnanotube, Phys Chem B, 105, pp 2525-2530 [23] Jiahui Huang, Gong Li, Shuijie Wu, and et.all., (2005), Synthesis, Characterization and Catalytic of Cubic Ia3d and Hexagonal P6mm Mesoporous Aluminosilicates with enhanced Acidity, J Mater Chem., 15, pP 1005-1060 [24] Jiang H, et al (2006), "Variable frequency microwave synthesis of silver nanoparticles", J Nanopart Res., 8, pp 117 - 124 [25] Jun Sung Kim, Eunye Kuk, Kyeong Nam Yu, Jong-Ho Kim, Sung Jin Park, Hu Jang Lee, So Hyun Kim, Young Kyung Park, Yong Ho Park, Cheol-Yong Hwang, Yong-Kwon Kim, Yoon-Sik Lee, Dae Hong Jeong, Myung-Haing Cho.,(2007), Antimicrobial effects of silver nanoparticles Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine 3, 95– 101 [26] Kenneth S.Suslick (1994), "The chemistry of ultrasound", the Yearbook of Science & the Future, pp 138-155 [27] Khanna B K, Gokhale R, Subbarao V S (2004), "Poly(vinyl pyrrolidone) coated silver nano powder via displacement reaction", J Mater Sci., 39, pp 3773 – 3776 [28] Lee D K, Kang Y S (2004), "Synthesis of silver nanocrystallites by a new thermal decomposition method and their characterization", ETRI Journal, Vol 26, 3, pp 252 – 256 [29] Mahendra Rai*, Alka Yadav, Aniket Gade (2009), "Silver nanoparticles as a new generation of antimicrobials", Biotechnology advances 27, pp 76 – 83 [30] Manab Mallik, R K Mandal., (2008), "Effect of vảiation of PVP/PVA weight ratio on the behaviour of nanocrystalline silver" Indian Journal of Engineering and material Sciences Vol 15, pp.425428 [31] Nhi T T Y., Thien D T., Tuyen N V (2006) Synthesis of nano silver-β-chitozan toward finding microbial active materials Proc of Intern 1st WOFMs and 3rd WONPNT, Dec 6-9, 2006, 32-35 Halong City, Vietnam [32] Prashant Jain, T Pradeep, "Potential of silver nanoparticle-coated polyurethane foam as an antibacterial water filter", Wiley InterScience (www.interscience.wiley.com) DOI: 10.1002/bit.20368 [33] Qilin Li, Shaily Mahendra, Delina Y Lyon, Lena Brunet, Michael V Liga, Dong Li, Pedro J.J Alvarez.(2008) Antimicrobial nanomaterials for water disinfection and microbial control: Potential applications and implications Water research 42 (2008) 4591 – 4602 [34] Ranjana S Varma, D.C Kothari, R Tewari (2009), "Nano-composite soda lime silicate glass prepared using silver ion exchange", Journal of Non-crystalline Solids 355, pp 1246 - 1251 [35] Shaojun Miao, et al.,(2004), " Effect of Ag+ cations on Nonoxidative Activation of methane to C2-Hydrocarbons" J.Phys Chem , 108, 17866-17871 [36] Solomon, S.D.,et al.,(2007), synthesis and study of silver nanoparticles Journal of Chemical Education, 84(2): p 322-325 [37] Taneja B, Ayyub B, Chandra R (2002), "Size dependence of the optical spectrum in nanocrystalline silver", Physical Review B, Vol 65, pp 245412.1 – [38] Thang HV, Huang Q, Eic' M, On DT, and Kaliaguine S Adsorption of C7 Hydrocacbons on Biporous SBA-15 Mezoporous Silica Langmuir 2005;21:5094-5101 [39] Virender K Sharma, Ria A Yngard, Yekaterina Lin (2009), "Silver nanoparticles: Green Synthesis and their antimicrobial activities", Advances in Colloid and Interface Science 145, pp 83 – 96 [40] Wang, H., Qiao, X., Chen, J., Wang, X., and Ding, S.(2005) Mechanisms of pvp in the preparation of silver nanoparticles.Science Direct [41] Yang, 1997, in lại từ Ralph T Yang, Dwight F Benton, John Wiley & Sons, Inc., Publication, 2003, Ch.5 [42] Yaohui Lv, Hong Liu, Zhen Wang, Shujiang Liu, Lujiang Hao, Yuanhua Sang, Duo Liu, Jiyang Wang, R.I Boughton (2009), "Silver nanoparticle-decorated porous ceramic composite for water treatment", Journal of Membrane Science 331, pp 50 – 56 [43] Yin B, et al (2003), "Electrochemical synthesis of silver nanoparticles under protection of poly(N-vinylpyrrolidone)", J Phys Chem B, 107, pp 8898 - 8904 [44] Yu-Chieh Lu, Kan-Sen Chou (2008), "A simple and effective route for the synthesis of nanosilver colloidal dispersions", Journal of the Chinese Institute of Chemical Engineers 39, pp 673 – 678 [45] Y.Zhou, C.Y.Wang, H.J.Liu, Y.R Zhu,Y.Z Chen (1999), "Preparation and study of Ag-TiO2 hybrid nanoparticles of core-shell structure", Department of chemistry, Structure research laboratory, University of science and technology of china, Hefei, Anhui 230026, PR China Received december 1998 in revised from 12 August 1999 [46] Zheng Min, et al., "Preparation of silver nanoparticle via active template under ultrasonic" Trans Nonferrous Met Soc China 16(2006) 1348-1352 [47] Zhenzi Jing, Hirotaka, Koji Ioku, and Emile H Ishida, (2007), Hydrothermal Synthesis of Mesoporous Marerials from Diatomaceous Earth, J AIChE, 53 (8), PP.2114-2122  ... chọn đề tài nghiên cứu luận văn là: "Nghiên cứu tổng hợp đánh giá khả khử khuẩn vật liệu nano bạc mang than hoạt tính' ' Mục tiêu đề tài tổng hợp bạc có kích thước nano phương pháp khử hóa học có... âm phương pháp khử hóa xạ đồng thời đánh giá khả khử khuẩn bạc mang than hoạt tính nồng độ bạc khác Nghiên cứu góp phần hồn thiện cơng nghệ chế tạo vật liệu nano bạc chất mang đưa vào ứng dụng... dịch nano bạc điều chế hai phương pháp Các hạt nano bạc phân tán đồng chất mang không bị co cụm Khảo sát đánh giá khả diệt khuẩn mẫu vật liệu nano bạc mang than hoạt tính sử dụng dung dịch nano bạc