Ứng dụng màng cellulose vi khuẩn làm màng lọc nước

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHẠM QUỐC VIỆT ỨNG DỤNG MÀNG CELLULOSE VI KHUẨN LÀM MÀNG LỌC NƯỚC Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Mã số ngành: 60 42 80 LUẬN VĂN THẠC SĨ Niên khóa 2006-2008 TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2008 TÓM TẮT LUẬN VĂN Màng BC tạo vi khuẩn A.xylinum theo phương pháp: Phương pháp lên men tĩnh truyền thống, phương pháp lên men tĩnh truyền thống trải mỏng phương pháp lên men với môi trường tối thiểu Các màng BC thu sau lên men với bề dày 0,5 mm; 1,0 mm; 1,5 mm; 2,0 mm 2,5 mm khảo sát tính chất học khả lọc nước Màng BC dày 1,0 mm cho kết lọc nước khả quan với kết sau: Lọc 100% vi khuẩn nước, tốc độ thẩm thấu: 395,6 lít.m-2.h-1 độ bền kéo 25,3 MPa Với định hướng ứng dụng màng BC làm màng lọc nước, tiến hành kiểm chứng khả lọc màng BC đưa vào thí nghiệm ứng dụng bình lọc nước Các kết tiêu xét nghiệm vi sinh hóa lý qua màng lọc BC cho thấy màng BC đáp ứng yêu cầu làm màng lọc nước ABSTRACT Bacterial cellulose is synthesized by Acetobacter xylinum belonging to method: Classic fermentation static, thin layer fermentation static and fermentation minimal medium method Bacterial cellulose pellicles are harvested with 0,5 mm; 1,0 mm; 1,5 mm; 2,0 mm; 2,5 mm width will be surveyed mechanic properties and ability of water filtration Bacterial cellulose 1,0 mm width pellicle has the good result: 100% water bacteria filtration, water permeable velocity: 395,6 lit.m-2.h-1 and endurance is 25,3 MPa Using Bacterial cellulose pellicle as water filtration membrane, we examine its ability of water filtration in water filtration tank Result: Bacterial cellulose pellicle can use in water filtration MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG Trang DANH MỤC CÁC HÌNH CHƯƠNG 1: LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG : TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1.Cellulose vi khuẩn (Bacterial cellulose – BC) ………………………… 2.1.1 Vi sinh vật sản sinh cellulose trình sinh tổng hợp BC…… 2.2 Màng lọc nước ………………………………………………………… 12 2.2.1 Các loại màng lọc nước …………………………………………… 12 2.2.2 Tính chất màng lọc nước ……………………………………… 13 2.2.3 Chất lượng màng lọc nước ………………………………………… 17 2.3 Một số yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước ………………… 18 2.4 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài ………………………………… 20 CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 3.1 Vật liệu …………………………………………………………………… 22 3.1.1 Giống vi khuẩn ……………………………………………………… 22 3.1.2 Thiết bị dụng cụ ………………………………………………… 22 3.1.3 Hóa chất …………………………………………………………… 22 3.1.4 Mơi trường ………………………………………………………… 23 3.2 Nội dung nghiên cứu …………………………………………………… 24 3.2.1 Xác định phương pháp tạo màng mỏng BC ứng dụng làm màng lọc nước ……………………………………………………… 24 3.3.1 Bề dày màng ………………………………………………………… 27 3.3.2 Đo độ bền học …………………………………………………… 27 3.3.3 Đo khả thẩm thấu màng ………………………………… 28 3.4 Thử nghiệm ứng dụng màng BC lọc nước ……………………… 28 3.4.1 Thử nghiệm khả lọc vi sinh màng BC lọc nước … 28 3.4.2 Thử nghiệm ứng dụng màng BC bình lọc nước …………… 28 3.5 Các phương pháp kiểm tra chất lượng nước lọc ……………………… 30 3.5.1 Phương pháp lấy, bảo quản vận chuyển mẫu ………………… 30 3.5.2 Xác định tiêu vi sinh vật nước: E coli, Coliforms, tổng vi khuẩn hiếu khí ……………………………… 30 3.5.3 Phương pháp xác định màu sắc độ đục ……………………… 32 3.5.4 Phương pháp xác định độ pH ……………………………………… 32 3.5.5 Phương pháp xác định hàm lượng chất hữu ………………… 32 3.5.6 Xác định độ cứng tổng theo phương pháp chuẩn độ EDTA …… 33 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 34 4.1 Khảo sát số đặc điểm sinh học chủng Acetobacter xylinum… 34 4.2 Các phương pháp tạo màng mỏng BC ………………………………… 36 4.3 Khảo sát khả lọc nước màng BC …………………………… 40 4.3.1 Phương pháp lên men tĩnh truyền thống trải mỏng ……………… 40 4.3.2 Phương pháp lên men tĩnh truyền thống ………………………… 43 4.3.3 Phương pháp lên men với môi trường tối thiểu ………………… 45 4.4 Lựa chọn màng để ứng dụng lọc nước ………………………… 47 4.5 Độ bền học màng BC …………………………………………… 48 4.6 Đánh giá khả lọc nước màng BC bình lọc nước ………… 49 4.6.1 Khả lọc vi sinh ……………………………………………… 49 4.6.2 Khả thẩm thấu màng BC bình lọc nước ………… 50 4.6.3 So sánh khả lọc nước màng BC với màng lọc sứ bình lọc nước ………… 50 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52 5.1 Kết luận ………………………………………………………………… 52 5.2 Kiến nghị ………………………………………………………………… 52 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1 Cấu trúc màng phụ thuộc vào loại vi khuẩn tạo màng cellulose 10 Bảng 2.2 Tính chất số loại màng lọc 17 Bảng 2.3 Chỉ tiêu vi sinh cho nước uống đóng chai 20 Bảng 3.1 Bề dày màng thí nghiệm 25 Bảng 3.2 Cách bố trí thí nghiệm đo bề dày màng 27 Bảng 4.1 Kết kiểm tra số đặc điểm sinh hóa 36 Bảng 4.2 Bề dày màng BC 40 Bảng 4.3 Kết kiểm tra khả lọc vi sinh màng BC áp suất thường 41 Bảng 4.4 Kết kiểm tra khả lọc vi sinh màng BC áp suất chân không 41 Bảng 4.5 Tốc độ thẩm thấu màng 43 Bảng 4.6 Bề dày màng 1,0 mm phương pháp lên men tĩnh truyền thống 44 Bảng 4.7 Kết kiểm tra khả lọc vi sinh màng B1 44 Bảng 4.8 Tốc độ thẩm thấu màng B1 45 Bảng 4.9 Bề dày màng 1,0 mm phương pháp lên men tĩnh truyền thống 45 Bảng 4.10 Kết kiểm tra khả lọc vi sinh màng B1 46 Bảng 4.11 Tốc độ thẩm thấu màng B1 46 Bảng 4.12 Độ lệch chuẩn bề dày màng tốc độ thẩm thấu 47 Bảng 4.13 Độ bền kéo màng 48 Bảng 4.14 Kết lọc vi sinh màng BC màng lọc nước 49 Bảng 4.15 Khả thẩm thấu màng BC màng lọc sứ 50 Bảng 4.16 Chất lượng nước lọc màng BC màng lọc sứ 51 DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 2.1 Vi khuẩn A xylinum Hình 2.2 Màng BC A xilinum kính hiển vi điện tử điều kiện nuôi cấy tĩnh (a) sợi cellulose bám bề mặt tế bào (b) 10 Hình 2.3 Màng BC điều kiện ni cấy tĩnh 10 Hình 2.4 Màng BC điều kiện ni cấy có sử dụng cánh khuấy 10 Hình 2.5 Cấu trúc màng lọc Cellulose acetate 13 Hình 2.6 Cấu trúc màng lọc Cellulose nitrat 13 Hình 2.7 Cấu trúc màng lọc Cellulose tái sinh 14 Hình 2.8 Cấu trúc màng lọc Cellulose tái sinh 15 Hình 2.9 Một đoạn màng UF (dày 0,2mm) 15 Hình 2.10 Lọc màng UF 16 Hình 2.11 Cấu tạo lõi lọc RO 17 Hình 3.1 Bình lọc nước 29 Hình 3.2 Bộ lọc bình lọc nước 29 Hình 3.3 Đĩa đếm E.coli/ Coliforms 3MTM PetrifilmTM 30 Hình 3.4 Đĩa đếm Aerobic 3MTM PetrifilmTM 31 Hình 4.1 Giống Acetobacter xylinum 34 Hình 4.2 Khuẩn lạc Acetobacter xylinum 35 Hình 4.3 Acetobacter xylinum mơi trường lỏng 35 Hình 4.4 Màng BC thu từ phương pháp lên men truyền thống trải mỏng 37 Hình 4.5 Màng BC thu từ phương pháp lên men truyền thống 38 Hình 4.6 Màng BC thu từ phương pháp lên men với mơi trường tối thiểu 39 Hình 4.7 Màng BC chụp kính hiển vi điện tử 42 -1- Theo báo cáo gần Liên Hiệp Quốc ( 26/07/2005): Có tỉ người giới thiếu nước sạch, nước ô nhiễm nguyên nhân làm thiệt mạng 15 triệu trẻ em năm Theo UNESCO, đến năm 2050, khoảng – tỉ người đối mặt với tình trạng thiếu nước Việt Nam có nguồn tài nguyên nước mặt nước ngầm dồi Nhưng nay, lượng nước bị ô nhiễm lớn có khuynh hướng tăng nhanh “ 60% nguồn nước nông thôn bị ô nhiễm ” tỉ lệ công bố Hội nghị giới thiệu dự án luật phòng, chống bệnh truyền nhiễm Bộ Y tế phối hợp Văn phịng Chính phủ tổ chức vào ngày 22/06/2006 Hà Nội Theo Bộ Tài nguyên Môi trường, Việt Nam đứng trước nguy thiếu nước trầm trọng vào năm 2010, tình trạng khô hạn ngày trầm trọng nhu cầu sử dụng nước lại tăng nhanh Do giải vấn đề nước vấn đề cấp thiết [29] Công nghệ màng lọc cho “ công nghệ xanh ” áp dụng rộng rãi công nghệ lọc nước Quá trình lọc nước màng lọc đem lại hiệu lượng gây nhiễm cho mơi trường Do đó, cơng nghệ màng lọc sử dụng rộng rãi giới Việt Nam Hiện nay, Việt Nam sử dụng nhiều công nghệ lọc nước có sử dụng màng lọc : vi lọc (Microfiltration), siêu lọc (Ultrafiltration), lọc thẩm thấu ngược (Revese Osmosis)… để lọc nước Các loại màng lọc phải nhập từ nước nên giá thành nước lọc cao chưa đáp ứng nhu cầu sử dụng nước người dân Vì vậy, việc tìm loại màng lọc với giá thành rẻ sản xuất nước vấn đề cần giải Đề tài “ Nghiên cứu ứng dụng cellulose vi khuẩn làm vật liệu màng lọc nước ” hình thành sở Đề tài “ Nghiên cứu ứng dụng cellulose vi khuẩn làm vật liệu màng lọc nước ” nhằm mục tiêu nội dung sau: _ Khảo sát số phương pháp nuôi cấy tạo màng cellulose vi khuẩn A.xylinum -2- _ Khảo sát số tính chất lý khả lọc nước màng BC độ dày khác _ Ứng dụng cụ thể màng BC lọc nước Giới hạn đề tài: Đề tài thực với quy mơ phịng thí nghiệm Sử dụng nguồn nước cố định để khảo sát khả lọc nước -3- 2.1.Cellulose vi khuẩn (Bacterial cellulose – BC) 2.1.1 Vi sinh vật sản sinh cellulose trình sinh tổng hợp BC 2.1.1.1 Lịch sử nghiên cứu Adrian Brown người phát vi khuẩn có khả khả sản sinh cellulose vào năm 1886 Năm 1931, Tarr Hibbert nghiên cứu polysaccharide môi trường nuôi cấy Acetobacter xylinum để tạo cellulose với kết quan trọng: lượng nhỏ etanol cần thiết cho trình sản xuất cellulose vi khuẩn Trong chất nghiên cứu: hexsose, pentose, manitol, glycerol, galactose, methyl hecxose fructose có hiệu suất tạo cellulose cao Mơi trường có glucose manitol tạo cellulose với hiệu suất cao Đường pentose sử dụng mơi trường khơng có tác dụng việc tạo cellulose Từ năm 1946 đến 1963 Hestrin cộng Đại học Hebrew đưa nhiều báo cáo trình tổng hợp cellulose từ Acetobacter xylinum Các báo cáo nói nhân tố ảnh hưởng đến sinh tổng hợp màng cellulose, chất, chất ức chế, hệ enzyme sản phẩm trung gian liên quan đến sản xuất màng cellulose Năm 1967, Lapuz phân lập xác định giống vi khuẩn lên men tạo thạch dừa Philippine Acetobacter xylinum với điều kiện nuôi cấy tối ưu 280C, pH từ đến 5.5, nguồn N muối ammoni, nguồn carbon glucose succrose nước dừa già Sau có nhiều cơng trình nghiên cứu trình tổng hợp cellulose, tạo giống vi sinh vật sản sinh cellulose biến đổi gen ứng dụng màng cellulose…[14] 2.1.1.2 Vi sinh vật sản sinh cellulose Những loài vi khuẩn : Acetobacter, Aerobacter, Achromobacter, Agrobacterium, Alacaligenes, Azotobacter, Pseudomonas, Rhizobium Sarcina tạo cellulose Tuy nhiên, vi khuẩn thuộc loài Acetobacter tạo lượng cellulose nhiều có giá trị thương mại cao Trong giống Acetobacter xylinum nghiên cứu sử dụng nhiều - 41 - Do độ chênh lệch bề dày màng khơng q lớn (có thể kiểm sốt được) dễ dàng thu màng có kích thước mong muốn nên phương pháp đưa vào khảo sát tiếp tục tiêu khác 4.3.1.2 Kiểm tra vi sinh sau lọc: Các mẫu màng kiểm tra khả lọc vi sinh áp suất thường áp suất chân không với kết thể bảng 4.3 4.4 Bảng 4.3 Kết kiểm tra khả lọc vi sinh màng BC áp suất thường Tổng vi khuẩn hiếu khí E.coli Coliform Mẫu (cfu/ml) (cfu/ml) Mẫu nước ban đầu 1.102 2,1.103 2.102 A1 A2 0 A3 0 A4 0 A5 0 (cfu/ml) Bảng 4.4 Kết kiểm tra khả lọc vi sinh màng BC áp suất chân không Tổng vi khuẩn hiếu khí E.coli Coliform Mẫu (cfu/ml) (cfu/ml) (cfu/ml) Mẫu nước ban đầu 1.102 2,1.103 2.102 A1 12 A2 0 A3 0 A4 0 A5 0 - 42 - Từ kết bảng 4.3 bảng 4.4 nhận thấy: Màng BC A1 có độ dày 0,5 mm lọc vi khuẩn chưa hiệu quả, màng A2, A3, A4, A5 (độ dày từ 1,0 mm trở lên) lọc vi khuẩn đạt hiệu suất 100% Khi lọc có áp suất chân khơng, số lượng vi sinh qua màng A1 nhiều lọc áp suất thường vi khuẩn lọc áp suất thường số bị giữ lại lỗ màng có kích thước tương đương với vi khuẩn nên tác dụng áp suất chân khơng vi khuẩn lọt qua màng Màng BC hình thành sợi cellulose đan xen lẫn (Hình 4.7) nên độ dày tăng có nhiều sợi cellulose đan xen lẫn làm cho màng có lỗ nhỏ Vì khả lọc vi sinh màng phụ thuộc vào độ dày màng Hình 4.7 Màng BC chụp kính hiển vi điện tử Màng BC A1 lọc vi khuẩn không hiệu Vậy màng A2, A3, A4, A5 chọn để khảo sát 4.3.1.3 Đo khả thẩm thấu màng Màng A2, A3, A4, A5 đo điều kiện Kết thể bảng 4.5 - 43 - Bảng 4.5 Tốc độ thẩm thấu màng Mẫu Tốc độ thẩm thấu (lít.m-2.h-1) A2 395,6 A3 321,7 A4 216,0 A5 164,2 Theo kết bảng 4.5, nhận thấy: Tốc độ thẩm thấu giảm theo độ dày màng độ giảm tương đối lớn Màng BC hình thành sợi cellulose đan xen lẫn nên độ dày tăng có nhiều sợi cellulose đan xen lẫn làm cho màng có lỗ nhỏ trở lực màng lớn [12,13] Vì màng dày tốc độ lọc nước giảm Trong trình tạo màng theo chiều sâu chiều ngang A.xylinum, màng cellulose hình thành từ lớp khác Sự ghép lớp lớp màng làm cho tốc độ thẩm thấu giảm nhanh theo độ dày Dựa theo kết với kết khảo sát phần trước, chúng tơi chọn mẫu màng có bề dày 1,0 mm làm mẫu chuẩn Vậy phương pháp lên men chọn màng có kích cỡ 1,0mm để khảo sát 4.3.2 Phương pháp lên men tĩnh truyền thống 4.3.2.1 Bề dày màng : Màng BC đo điểm khác có độ dày d1, d2, d3, d4 bề dày màng tính trung bình với kích thước d Màng khảo sát bề dày 1,0 mm có ký hiệu B2 với kết trình bày bảng 4.6 - 44 - Bảng 4.6 Bề dày màng 1,0 mm phương pháp lên men tĩnh truyền thống Mẫu d1(mm) d2(mm) d3(mm) d4(mm) d(mm) B2 1,08 1,08 1,00 0,98 1,0 Dựa theo bảng 4.6, chúng tơi có nhận xét: Bề dày màng tương đối đồng Tuy nhiên, mức độ đồng thấp so với màng BC lên men phương pháp lên men tĩnh truyền thống trải mỏng Ở phương pháp này, màng tiếp tục phát triển độ dày nên chưa hình thành khung chắn mức độ đồng màng thấp so với màng BC lên men phương pháp lên men tĩnh truyền thống trải mỏng Tuy mức độ đồng thấp so với màng BC lên men phương pháp lên men tĩnh truyền thống trải mỏng màng đạt độ đồng tương đối nên khảo sát tiêu 4.3.2.2 Kiểm tra vi sinh sau lọc: Mẫu màng B2 kiểm tra khả lọc vi sinh áp suất thường áp suất chân không với kết thể bảng 4.7 Bảng 4.7 Kết kiểm tra khả lọc vi sinh màng B1 Mẫu E.coli Coliform (cfu/ml) (cfu/ml) Tổng vi khuẩn hiếu khí (cfu/ml) Áp suất thường B2 0 Áp suất chân không B2 0 Mẫu màng B2 lọc vi sinh đạt kết tốt nên tiếp tục khảo sát khả thẩm thấu màng - 45 - 4.3.1.3 Đo khả thẩm thấu màng Mẫu màng B2 đo khả thẩm thấu với kết thể bảng 4.8 sau: Bảng 4.8 Tốc độ thẩm thấu màng B2 Mẫu Tốc độ thẩm thấu (lít.m-2.h-1) 367,2 B2 Với kết trên, chúng tơi có nhận xét sau: Màng B2 có tốc độ thẩm thấu chậm so với màng BC lên men phương pháp lên men tĩnh truyền thống trải mỏng có bề dày (màng A2, bảng 4.5) Màng BC lên men phương pháp lên men tĩnh truyền thống nên có khả vi khuẩn A.xylinum tạo nhiều lớp màng để tăng khả giữ màng nằm bề mặt chất lỏng Do đó, màng BC lên men phương pháp lên men tĩnh truyền thống có tốc độ thẩm thấu chậm so với màng BC lên men phương pháp lên men tĩnh truyền thống trải mỏng có bề dày 4.3.3 Phương pháp lên men với môi trường tối thiểu 4.3.3.1 Bề dày màng : Màng khảo sát bề dày 1,0 mm có ký hiệu C2 với kết trình bày bảng 4.9 Bảng 4.9 Bề dày màng 1,0 mm phương pháp lên men tĩnh truyền thống Mẫu d1(mm) d2(mm) d3(mm) d4(mm) d(mm) C2 1,02 1,00 1,00 1,04 1,0 - 46 - 4.3.2.2 Kiểm tra vi sinh sau lọc: Mẫu màng C2 kiểm tra khả lọc vi sinh áp suất thường áp suất chân không với kết thể bảng 4.10 Bảng 4.10 Kết kiểm tra khả lọc vi sinh màng B1 Mẫu E.coli Coliform (cfu/ml) (cfu/ml) Tổng vi khuẩn hiếu khí (cfu/ml) Áp suất thường C2 0 Áp suất chân không C2 0 Mẫu màng C2 lọc vi sinh đạt kết tốt nên tiếp tục khảo sát khả thẩm thấu màng 4.3.1.3 Đo khả thẩm thấu màng Khả thẩm thấu màng thể bảng 4.11 sau: Bảng 4.11 Tốc độ thẩm thấu màng B1 Mẫu C2 Tốc độ thẩm thấu (lít.m-2.h-1) 388,0 Với kết bảng 4.11, chúng tơi có nhận xét sau: Màng C2 có tốc độ thẩm thấu chậm so với màng BC lên men phương pháp lên men tĩnh truyền thống trải mỏng có bề dày (màng A2) Tuy nhiên, chênh lệch tốc độ thẩm thấu màng không đáng kể Ở phương pháp này, mơi trường giống trộn chung sau lắc máy lắc nên mức độ phân bố vi sinh vật dịch lên men đồng so với phương pháp lên men tĩnh truyền thống trải mỏng Vì cấu trúc màng C2 chặt chẽ so với màng A2 nên tốc độ lọc nước chậm Tuy nhiên, yếu tố - 47 - không ảnh hưởng nhiều đến khả thẩm thấu màng nên chênh lệch tốc độ thẩm thấu màng không đáng kể 4.4 Lựa chọn màng để ứng dụng lọc nước: So sánh độ lệch chuẩn bề dày màng tốc độ thẩm thấu màng A2, B2 C2 biểu thị bảng 4.12 biểu đồ 4.1, 4.2 Bảng 4.12 Độ lệch chuẩn bề dày màng tốc độ thẩm thấu A2 B2 C2 Độ lệch chuẩn trung bình (%) 4,5 1,5 Tốc độ thẩm thấu (lít.m-2.h-1) 395,6 367,2 388,0 Mẫu 500 400 395.60 367.20 388.00 300 200 100 A2 B2 C2 Mẫu Tốc độ thẩm thấu Biểu đồ 4.1 Tốc độ thẩm thấu màng - 48 - 4.40 1.50 1.00 A2 B2 C2 Mẫu Độ lệch chuẩn trung bình (%) Biểu đồ 4.2 Độ lệch chuẩn bề dày màng Theo bảng 4.12, 4.13 biểu đồ 4.1, 4.2, nhận thấy mẫu A2 cho kết tốt nên mẫu A2 chọn để ứng dụng lọc nước 4.5 Độ bền học màng BC Màng BC thu nhận phương pháp lên men truyền thống trải mỏng độ dày: 0,5 mm ; 1,0 mm; 1,5 mm 2,0 mm tương ứng với mẫu: Mẫu 01, mẫu 02; mẫu 03; mẫu 04 Các mẫu đo Trung tâm kỹ thuật chất dẻo cao su [Phụ lục 2] Kết đo thể bảng 4.13 Bảng 4.13 Độ bền kéo màng Mẫu A1 Độ bền kéo (Mpa) 24,9 Mẫu A2 25,3 Mẫu A3 33,5 Mẫu A4 35,4 Mẫu - 49 - Theo kết từ bảng 4.13, màng BC với bề dày 1,0 mm có đủ độ bền để sử dụng làm màng lọc Màng dày độ bền tăng Độ bền màng khơng tăng tuyến tính theo độ dày mà tăng theo cấp độ Màng có bề dày khoảng 0,5 – 1,0 mm 1,5 – 2,0 mm có độ bền chênh lệch khơng nhiều Do q trình tạo màng BC có tạo thành lớp màng, màng có độ dày từ 0,5 mm đến 1,0 mm (hoặc màng có độ dày từ 1,5 mm đến 2,0mm) có số lớp màng nên chênh lêch độ bền kéo không lớn Khi tăng độ dày màng 1,0 mm lên 1,5 mm màng 1,5 mm có số lớp màng lớn số lớp màng có độ dày 1,0 mm nên độ bền kéo tăng cao 4.6 Đánh giá khả lọc nước màng BC bình lọc nước Màng BC có bề dày 1,0 mm đưa vào ứng dụng bình lọc nước để thay màng lọc sứ bình lọc nước Màng lọc sứ sử dụng bình lọc nước đạt tiêu chuẩn lọc sử dụng thị trường nên khả lọc nước màng BC so sánh với màng lọc sứ 4.6.1 Khả lọc vi sinh: Khả lọc vi sinh màng BC màng lọc sứ thể bảng 4.14 Bảng 4.14 Kết lọc vi sinh màng BC màng lọc nước Tổng vi khuẩn hiếu khí E.coli Coliform Mẫu (cfu/ml) (cfu/ml) (cfu/ml) Mẫu nước ban đầu 1.102 2,1.103 2.102 Màng BC 0 Màng lọc sứ 0 Kết bảng 4.14 cho thấy: Khả lọc vi sinh màng lọc sứ màng lọc cellulose tốt cho kết tương đương - 50 - 4.6.2 Khả thẩm thấu màng BC bình lọc nước: Màng BC màng lọc sứ đo tốc độ thẩm thấu bình lọc nước Khả thẩm thấu màng thể bảng 4.15 Bảng 4.15 Khả thẩm thấu màng BC màng lọc sứ Mẫu Khả thẩm thấu (lít/h) Màng BC 0,98 Màng lọc sứ 0,52 Theo bảng 4.15, màng BC có tốc độ lọc nước cao màng lọc sứ Do màng lọc sứ dầy so với màng BC nên tốc độ lọc màng lọc sứ thấp 4.6.3 So sánh khả lọc nước màng BC với màng lọc sứ bình lọc nước: Qua thăm dò đây, để đánh giá thực tế khả lọc nước, thử nghiệm lọc nước màng BC với thiết bị bình lọc nước (hình 3.1) Các kết khảo sát thu so sánh với màng đối chứng nhằm mục đích tìm hiểu khả lọc nước màng BC Trong thí nghiệm này, lấy màng lọc sứ lọc làm màng đối chứng Một số tiêu mẫu nước sau lọc màng BC màng lọc sứ kiểm tra Công ty P.V.C Co.Ltd (phụ lục 1) Chất lượng nước sau lọc màng BC màng lọc nước thể bảng 4.16 - 51 - Bảng 4.16 Chất lượng nước lọc màng BC màng lọc sứ Chỉ tiêu kiểm tra Đơn vị Màng BC Màng lọc sứ 7,08 7,06 mg/lít 262 261 mg CaCO3/lít 112 110 Chất hữu mg/l 17,5 16,5 Độ màu biểu kiến TCU 29 E.coli cfu/ml 0 Coliform cfu/ml 0 pH Tổng hàm lượng khoáng Độ cứng Các kết phân tích thể bảng 4.16 cho thấy: Ở tiêu kiểm tra khơng có khác biệt hai loại màng Điều chứng tỏ màng BC đáp ứng yêu cầu màng lọc nước - 52 - 5.1 Kết luận Qua kết nghiên cứu, rút số kết luận sau: Trong phương pháp lên men thu nhận màng BC, phương pháp lên men tĩnh truyền thống trải mỏng cho kết tốt Bề dày màng cellulose vi khuẩn tạo theo kích thước định Bề dày màng cellulose đồng có tính chất lý tốt Màng BC dày 1,0 mm cho kết lọc nước khả quan với kết sau: Lọc 100% vi khuẩn nước, tốc độ thẩm thấu: 395,6 lít.m-2.h-1 độ bền kéo 25,3 MPa Qua kết tiêu xét nghiệm vi sinh hóa lý màng lọc BC cho thấy: Màng BC đáp ứng yêu cầu làm màng lọc nước 5.2 Kiến nghị Thực thêm nghiên cứu khả lọc màng BC áp suất cao kết hợp màng BC với màng khác để tăng hiệu lọc màng BC số chất: etylic, acid acetic… Thiết kế lại bình lọc nước lọc sử dụng màng BC bình lọc nước để đạt hiệu cao - 53 - TÀI LIỆU THAM KHẢO [1.Nguyễn Lân Dũng, Vi Sinh Vật Học, NXB Giáo Dục [2].Phạm Duy Hảo, Cao Văn Thắng, Phạm Thành Hổ, Nguyễn Thị Mỹ Lan, Nghiên Cứu Tạo Màng Bacterial Cellulose Làm Màng Lọc Vi Sinh, Tóm tắt báo cáo khoa học, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, 2006 [3].Nguyễn Thúy Hương, Chọn Lọc Dịng Acetorbacter Xylinum Thích Hợp Cho Các Loại Môi Trường Dùng Trong Sản Xuất Cellulose Vi Khuẩn Với Quy Mơ Lớn, Tạp chí Di Truyền Học Và Ứng Dụng, số 3, 2003 [4].Nguyễn Đức Lượng, Công Nghệ Vi Sinh Tập 1,2,3, NXB Đại học quốc gia TPHCM [5].Nguyễn Đức Lượng, Thí Nghiệm Cơng Nghệ Sinh Học Tập 2, NXB Đại học quốc gia TPHCM,2003 [6].Nguyễn Xuân Thành, Vi Sinh Vật Học Công Nghiệp, NXB Giáo Dục, 2006 [7] TCVN 2652-78 [8] TCVN 2653 – 78 [9] TCVN 2655 – 78 [10] TCVN 2671 – 78 [11] TCVN 4224 - 1996 [12].Vương Bảo Thi, Nghiên Cứu Chế Tạo Màng Polyme Sinh Học Từ Fibroin, Luận văn cao học, Trường Đại học Bách Khoa TPHCM, 2004 [13] Benson, Microbiological Applications Lab Manual, The McGraw−Hill Companies, 2001 [14].David Holmes, Evaluate the production of bacterial cellulose in a rotating disk reactor and to investigate its applications, University of Canterbury Christchurch, New Zealand, 2004 [15].Horst Czichos, Tetsuya Saito, Leslie Smith, Springer Handbook of Materials Measurement Methods, Springer, 2006 [16].Jorgen Wagner, Membrane filtration handbook, Osmonics Inc ,2001 - 54 - [17] Kang Li, Ceramic Membranes for Separation and Reaction, John Wiley & Son, 2007 [18].Lokesh Kumar Pandey, Studies On Pervaporative Characteristics Of Bacterial Cellulose Membrane, Separation and Purification Technology, Volume 42, Issue 3, Abstract, ScienceDirect , 2005 [19].Peter Ross, Cellulose Biosynthesis and Function in Bacteria, American Society for Microbiology ,Vol 55, No, 1991, trang 35 – 58 [20] Pikul Wanichapichart, Characterization of cellulose membranes produced by Acetobacter xylinum, Membrane Sci & Tech Trang 856 – 862., Songklanakarin J.Sci.Technol, 2003 [21] Richard W.Baker, Membrane Technology and Applications, John Wiley & Son, 2004 [22] K.V Ramana, Pervaporation performance of a composite bacterial cellulose membrane: dehydration of binary aqueous organic mixtures, World Journal of Microbiology and Biotechnology, SpringerLink, 2006 [23].Tuccelli, Ronald, Cellulosic ultrafiltration membrane ,United States Patent 5522991, 1996 [24].Vinita Dubey, Lokesh Kumar Pandey Chhaya Saxena , separation of ethanol/water azeotrope using a novel chitosan-impregnated bacterial cellulose membrane and chitosan–poly(vinyl alcohol) blends, Journal of Membrane Science , Volume 251, Issues 1-2, Abstract, ScienceDirect , 2005 [25].Vinita Dubey, Pervaporation of binary water–ethanol mixtures through bacterial cellulose membrane, Journal of Membrane Science , Volume 27, Issues 2, Abstract, ScienceDirect, 2002 [26].Watanabe; Kunihiko, Cellulose-producing bacteria, United States Patent, 6818434, 2004 [27].William J Gamble;Joseph L Lippert, Triacetyl cellulose film with reduced water transmission property, United States Patent, 6730374, 2004 - 55 - [28] Simon Judd; Bruce Feferson, Membranes for industrial wastewater recovery and re-use, Elsevỉe Science Ltd, 2003 [29] http://www.ciren.gov.vn, trang web Bộ Tài nguyên Môi trường [30] http://www.dhsphue.edu.vn ... lọc nước, tiến hành kiểm chứng khả lọc màng BC đưa vào thí nghiệm ứng dụng bình lọc nước Các kết tiêu xét nghiệm vi sinh hóa lý qua màng lọc BC cho thấy màng BC đáp ứng yêu cầu làm màng lọc nước. .. t: Thời gian lọc (h) [16] 3.4 Thử nghiệm ứng dụng màng BC lọc nước: 3.4.1 Thử nghiệm khả lọc vi sinh màng BC lọc nước: Màng BC đặt phễu lọc Nước cần lọc đổ vào phễu Khảo sát khả lọc màng áp suất... nghệ vi lọc Màng gốm, sứ làm từ loại gốm sứ xử lý để có kích thước lỗ màng đồng sử dụng công nghệ vi lọc, công nghệ siêu lọc Màng lọc polymer: màng cellulose, màng Polysunfone, màng Polyvinylidenedifluoride…