Nghiên cứu chế tạo vật liệu ceramic gắn nano bạc để sản xuất bộ dụng cụ lọc nước uống cá nhân

5 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU CERAMIC GẮN NANO BẠC ĐỂ SẢN XUẤT BỘ DỤNG CỤ LỌC NƯỚC UỐNG CÁ NHÂN CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG TRẦN THỊ NHÀN HÀ NỘI, NĂM 2017 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU CERAMIC GẮN NANO BẠC ĐỂ SẢN XUẤT BỘ DỤNG CỤ LỌC NƯỚC UỐNG CÁ NHÂN TRẦN THỊ NHÀN CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG MÃ SỐ: 60440301 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN THỊ NGỌC DUNG HÀ NỘI, NĂM 2017 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Cán hướng dẫn chính: TS Trần Thị Ngọc Dung Cán chấm phản biện 1: TS Nguyễn Mạnh Tường Cán chấm phản biện 2: TS Mai Văn Tiến Luận văn thạc sĩ bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Ngày …… tháng …… Năm 20…… i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung, số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 201 HỌC VIÊN Trần Thị Nhàn ii LỜI CẢM ƠN Để hồn thành luận văn tốt nghiệp, tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Tiến sĩ Trần Thị Ngọc Dung, Trưởng phịng phịng Cơng nghệ thân mơi trường thuộc Viện Cơng nghệ mơi trường tận tình hướng dẫn truyền đạt cho kinh nghiệm quý báu, lời khuyên cần thiết suốt trình làm luận văn Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ThS Vũ Thị Mai giúp đỡ tơi q trình thực đề tài, đồng thời xin cảm ơn quý thầy cô, trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội, đặc biệt thầy khoa Mơi trường nhiệt tình truyền dạy kinh nghiệm quý báu, phương pháp nghiên cứu công cụ hỗ trợ đắc lực cho trình làm việc nghiên cứu tương lai Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến GS.TSKH Nguyễn Đức Hùng bạn đồng nghiệp Viện Công nghệ môi trường giúp đỡ tơi suốt q trình thực luận văn Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn với gia đình, anh, chị, em, hết lịng giúp đỡ vật chất chỗ dựa tinh thần với lời động viên cho cơng việc nghiên cứu để hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn bạn lớp CH1MT khóa nhiệt tình giúp đỡ suốt q trình vừa qua Tơi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 201 HỌC VIÊN Trần Thị Nhàn iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ x MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài luận văn Mục tiêu nội dung nghiên cứu 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 2.2 Nội dung nghiên cứu Ý nghĩa khoa học luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan tình hình nhiễm môi trường nước 1.1.1 Thực trạng ô nhiễm môi trường 1.1.2 Tác hại ô nhiễm môi trường nước 1.2 Các vi sinh vật gây bệnh nước 1.2.1 Vi khuẩn gây bệnh hay gặp nước 1.2.2 Chỉ thị sinh vật môi trường nước 1.4 Giới thiệu ceramic nano bạc 11 1.4.1 Giới thiệu ceramic 11 1.4.2 Giới thiệu chung nano bạc 12 iv 1.5 Tình hình nghiên cứu nước giới 14 1.5.1 Tình hình nghiên cứu giới 14 1.5.2 Tình hình nghiên cứu nước 20 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 24 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 24 2.1.2 Phương pháp nghiên cứu 24 2.2 Hóa chất, dụng cụ thiết bị 25 2.2.1 Hóa chất 25 2.2.2 Thiết bị dụng cụ 26 2.3 Lựa chọn tỉ lệ hỗn hợp cao lanh/ chất độn nhiệt độ nung vật liệu ceramic 26 2.4 Các phương pháp đánh giá đặc tính vật liệu 30 2.4.1 Phân tích nhiệt trọng lượng (DTG – TG) 30 2.4.2 Xác định độ xốp biểu kiến vật liệu 30 2.4.3 Đánh giá độ nhiễm vật liệu tiếp xúc mơi trường nước 31 2.4.4 Phương pháp phân tích vi sinh 32 2.4.5 Xác định diện tích bề mặt kích thước lỗ xốp (BET) 34 2.4.6 Xác định cấu trúc tinh thể nhiễu xạ tia X (XRD) 34 2.4.7 Xác định thành phần nguyên tố mẫu phổ kế huỳnh quang tia X (XRF) 34 2.4.8 Xác định kích thước nano bạc việc sử dụng kính hiển vi điện tử quét (SEM) 35 v 2.4.9 Đánh giá rửa trôi bạc từ vật liệu lọc 35 2.5 Tính tốn, thiết kế dụng cụ lọc nước cá nhân sử dụng vật liệu ceramic chế tạo 36 2.5.1 Xác định thông số 36 2.5.2 Tính tốn kích thước nguyên vật liệu 37 2.5.3 Mô tả thử nghiệm với dụng cụ lọc 40 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 42 3.1 Hình thái học vật liệu ceramic sau nung 42 3.2 Phân tích đặc tính vật liệu ceramic xốp nano bạc 42 3.2.1 Kết phân tích nhiệt trọng lượng DTG - TG 42 3.2.2 Đánh giá độ nhiễm vật liệu tiếp xúc môi trường nước 47 3.2.3 Xác định độ xốp biểu kiến 48 3.2.4 Tính diện tích bề mặt vật liệu lọc theo phương pháp BET 49 3.2.5 Xác định cấu trúc tinh thể (XRD) 51 3.2.6 Xác định thành phần nguyên tố có vật liệu lọc (XRF) 52 3.2.7 Đánh giá rửa trôi bạc từ vật liệu lọc 54 3.2.8 Kết chụp SEM 55 3.2.9 Khả diệt khuẩn vật liệu lọc ceramic xốp gắn nano bạc theo thời gian tiếp xúc 56 3.3 Ứng dụng vật liệu ceramic xốp nano bạc dụng cụ lọc nước cá nhân 57 3.3.1 Xác định khối lượng riêng vật liệu 57 3.3.2 Tính tốn kích thước ngun vật liệu 58 vi 3.3.2 Bộ dụng cụ lọc nước cá nhân 63 3.3.3 Đánh giá chất lượng nước qua cột lọc 64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67 KẾT LUẬN 67 KIẾN NGHỊ 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC 1: THỰC NGHIỆM PHỤ LỤC 2: THIẾT BỊ PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH vii THƠNG TIN LUẬN VĂN Họ tên học viên: Trần Thị Nhàn Lớp: CH1MT Khóa: 2015-2017 Cán hướng dẫn: TS.Trần Thị Ngọc Dung Tên đề tài: “Nghiên cứu chế tạo vật liệu ceramic gắn nano bạc để sản xuất dụng cụ lọc nước uống cá nhân” Tóm tắt: Nước vơ q báu thiết yếu sống sinh vật trái đất Đảm bảo nước cho nhu cầu ăn uống người với nơi có điều kiện sống khó khăn thời gian lũ lụt, khu vực vùng sâu, vùng xa cần quan tâm đầu tư Ngoài ra, nhu cầu sử dụng dụng cụ lọc nước cá nhân cho quân sự, dã ngoại, lớn Dụng cụ lọc nước cá nhân sử dụng vật liệu ceramic xốp gắn nano bạc đáp ứng yêu cầu Đã sử dụng phương pháp nghiên cứu đặc trưng vật liệu DTG-TG, SEM, BET, đánh giá khả diệt vi sinh vật, từ lựa chọn điều kiện tối ưu chế tạo vật liệu lọc dụng cụ lọc nước uống Từ kết nghiên cứu, luận văn tìm điều kiện tối ưu để chế tạo vật liệu lọc tỷ lệ cao lanh với mùn cưa tẩm muối bạc 75: 25 nung 1100 oC 60 phút để đạt độ xốp 47,383% Đã chế tạo thành công dụng cụ lọc nước cá nhân với công suất 0,3 L/h Kết ban đầu cho thấy, dụng cụ có khả loại bỏ hoàn toàn vi sinh vật lượng Asen có mặt nước đầu vào nước Hồ Tây Kết luận văn áp dụng dùng để sản xuất dụng cụ lọc nước cá nhân cho nhu cầu dã ngoại nơi thường xun xảy lũ lụt, khơng có điện thiếu nguồn nước PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Trần Thị Nhàn Ngày tháng năm sinh: 02/10/1993 Nơi sinh: Chân Lý – Lý Nhân – Hà Nam Địa liên hệ: Số 2, hẻm 299/27/11 Đại Mỗ, Nam Từ Liêm, Hà Nội Quá trình đào tạo: Đại học: - Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo: từ 2011 đến 2015 - Trường đào tạo: Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội - Ngành học: Công nghệ kỹ thuật môi trường Bằng tốt nghiệp đạt loại: Giỏi Thạc sĩ: - Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo: từ 2015 đến 2017 - Chuyên ngành học: Khoa học môi trường - Tên luận văn: Nghiên cứu chế tạo vật liệu ceramic gắn nano bạc để sản xuất dụng cụ lọc nước uống cá nhân - Người hướng dẫn Khoa học: TS Trần Thị Ngọc Dung Trình độ ngoại ngữ: B1 Q trình cơng tác: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhận 2015 đến Viện Công nghệ môi trường Nghiên cứu viên XÁC NHẬN QUYỀN LUẬN VĂN ĐỦ ĐIỀU KIỆN NỘP LƯU CHIỂU CHỦ NHIỆM KHOA (BỘ MÔN) QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Ký ghi rõ họ tên) CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) Trần Thị Ngọc Dung ... cụ lọc nước uống cá nhân? ?? chọn làm luận văn cao học Mục tiêu nội dung nghiên cứu 2.1 Mục tiêu nghiên cứu - Xây dựng quy trình chế tạo vật liệu lọc ceramic xốp gắn nano bạc dụng cụ lọc nước cá nhân. .. nano Hình 1.12 Màng gốm lọc nước có Hình 1.13 Bộ dụng cụ lọc nước phủ nano bạc ceramic xốp cố định nano bạc Bộ dụng cụ lọc nước ceramic xốp cố định nano bạc từ vật liệu chế tạo có khả loại bỏ hoàn... 2015-2017 Cán hướng dẫn: TS.Trần Thị Ngọc Dung Tên đề tài: ? ?Nghiên cứu chế tạo vật liệu ceramic gắn nano bạc để sản xuất dụng cụ lọc nước uống cá nhân? ?? Tóm tắt: Nước vơ quý báu thiết yếu sống sinh vật