được hình thành ở cả bề mặt ngoài và bên trong hệ thống mao quản, dẫn tới vật
liệu nano Ag-Z5S15-KBMQ có diện tích bề mặt riêng thấp nhất trong số các mẫu
Ag-ZSM-5/SBA-15 (267,01 m2/g). Đồng thời, thể tích mao quản của mẫu Ag-Z5S15-KBMQ (0,35 cm3/g) cũng giảm so với mẫu Ag-Z5S15-BMQ
(0,41 cm3/g).
Mẫu Ag-Z5S15-NH3 có thể tích mao quản giảm mạnh, thấp nhất so với các
mẫu còn lại vẫn giữ được cấu trúc MQTB. Sự phân bố mao quản của mẫu Ag-Z5S15-NH3 so với mẫu ZSM-5/SBA-15 ban đầu (Z5S15-CA) cũng cho thấy
sự mất đi của hệ MQTB có kích thước 7,5 nm. Kết quả thu được bằng phương pháp BET phù hợp với các nhận định đã đưa ra ở phần trên về sự biến mất của hệ thống MQTB đã được đưa ra bằng các phương pháp XRD và TEM.
Bên cạnh đó, mẫu Ag-Z5S15-KBMQ và Ag-Z5S15-BMQ lại cho thấy sự tăng về kích thước hệ MQTB, có thể do sự biến tính với APTES đã gây ra sự mở rộng hệ thống MQTB của vật liệu [123, 124].
3.2. Đánh giá khả năng diệt khuẩn E.coli của vật liệu nano bạc/chất mang
Các vật liệu chứa nano bạc đã chế tạo Ag/Sứ xốp, Ag/Than hoạt tính, Ag/ZSM-5 và Ag-ZSM-5/MCM-41 được khảo sát khả năng diệt khuẩn E.coli theo hàm lượng bạc nhằm so sánh và lựa chọn ra vật liệu có khả năng diệt khuẩn tốt nhất. Ngoài ra, các vật liệu nano Ag/ZSM-5 và Ag-ZSM-5/SBA-15 được đánh giá khả năng diệt khuẩn E.coli theo thời gian tiếp xúc để đánh giá khả năng diệt khuẩn của họ vật liệu nano Ag-ZSM-5/SBA-15 đã được nâng cao hàm lượng bạc so với vật liệu nano Ag/ZSM-5.
3.2.1. Khả năng diệt khuẩn E.coli của vật liệu nano bạc/chất mang theo hàm lượng bạc lượng bạc
Khả năng diệt vi khuẩn E.coli ATCC 25922 của các mẫu vật liệu nano
Ag/Sứ xốp, Ag/Than hoạt tính, Ag/ZSM-5 và Ag-ZSM-5/MCM-41 theo hàm lượng bạc lần lượt được đưa ra trong các bảng 3.12, bảng 3.13, bảng 3.14 và bảng 3.15.
115
Ag/ZSM-5 được thử nghiệm khả năng diệt khuẩn trong điều kiện nồng độ khuẩn
E.coli đầu vào cao nhất, khoảng 106 cfu/ml. Các mẫu Ag/Sứ xốp và Ag/Than hoạt tính và Ag-ZSM-5/MCM-41 được thử nghiệm ở nồng độ khuẩn E.coli thấp hơn, khoảng 105 cfu/ml.
Nhìn chung, kết quả diệt khuẩn theo hàm lượng bạc cho thấy các mẫu vật liệu chứa nano bạc có khả nảng diệt khuẩn E.coli cao. Ít nhất 80% vi khuẩn E.coli ban đầu đã bị loại bỏ chỉ sau 10 phút tiếp xúc. Trên mỗi vật liệu, hàm lương bạc càng cao cho khả năng diệt khuẩn càng cao.
Số liệu thu được cho thấy nồng độ khuẩn E.coli của dung dịch thu được sau
thời gian tiếp xúc 10 phút đối với các vật liệu nano Ag/ZSM-5 và Ag-ZSM-5/MCM-41 đều cao hơn nhiều so với các vật liệu nano Ag/Sứ xốp và
Ag/Than hoạt tính. Khả năng diệt khuẩn cao nhất đối với hai vật liệu nano Ag/Sứ xốp và Ag/Than hoạt tính đạt tương ứng là 80,9% và 95,52%. Trong khi đó, khả năng diệt khuẩn cao nhất của vật liệu nano Ag/ZSM-5 (mẫu ZAg4) đạt 99,9 % và vật liệu nano Ag-ZSM-5/MCM-41 (MC-Z5-Ag0.5) đạt 100%.
Mẫu Ag/Sứ xốp có hàm lượng bạc cao nhất chỉ đạt 849 ppm (khoảng 0,085% khối lượng) nên cho khả năng diệt khuẩn chưa thực sự cao. Các mẫu Ag/Than hoạt tính được chế tạo bằng phương pháp tẩm, hàm lượng bạc đưa lên vật liệu khá cao. Tuy nhiên, do kích thước các hạt bạc khá lớn (10-25 nm), đã dẫn tới khả năng diệt khuẩn ở mức trên 95% đối với mẫu có hàm lượng bạc cao (mẫu TAg5, hàm lượng bạc khoảng 1% khối lượng). Mặc dù vậy, kết quả thu được cho thấy các vật liệu nano Ag/Than hoạt tính và Ag/Sứ xốp rất có triển vọng trong thực tế nhờ việc có thể được sử dụng để chế tạo ra các bộ phận lọc và diệt khuẩn như cacbon khối hay cột lọc sứ xốp. Các cột lọc này có hệ thống lỗ xốp cỡ nano mét, do đó vi khuẩn có thể bị giữ lại trên bề mặt. Các hạt nano bạc hình thành trên bề mặt cột lọc dễ dàng tiếp xúc và diệt vi khuẩn hoàn toàn do không bị hạn chế về thời gian tiếp xúc.
116
Bảng 3.12: Khả năng diệt khuẩn E.coli của mẫu Ag/Sứ xốp theo hàm lượng bạc
Mẫu Dung dịch đầu vào SX100ppm SX250ppm SX500ppm Nồng độ E.coli (cfu/ml) 1,5.105 3,0.104 4,1.104 4,2.104
Hiệu suất diệt (%) 0 86,36 81,36 80,90
Bảng 3.13: Khả năng diệt khuẩn E.coli của mẫu Ag/Than hoạt tính theo hàm lượng bạc
Mẫu
Dung dịch đầu
vào
TAg1 TAg2 TAg3 TAg4 TAg5
Nồng độ E.coli
(cfu/ml) 1,5.10
5 5,4x104 4.9x103 6,7x103 6,5x103 6,7x103
Hiệu suất diệt
(%) 0 64,17 96,72 95,52 95,67 95,52
Bảng 3.14: Khả năng diệt khuẩn E.coli của mẫu Ag-ZSM-5/MCM-41 theo hàm lượng bạc Mẫu Dung dịch đầu vào MC-Z5- Ag0.1 MC-Z5- Ag0.3 MC-Z5- Ag0.5 MC-Z5- Ag0.7 MC-Z5- Ag1.0 Nồng độ E.Coli (cfu/ml) 1,5.105 2,3.102 1,4.101 0 0 0 Hiệu suất diệt (%) 0 99,85 99,99 100 100 100
117
Bảng 3.15: Khả năng diệt khuẩn E.coli của mẫu Ag/ZSM-5 theo hàm lượng bạc
Mẫu
Dung dịch
đầu vào ZAg1 ZAg2 ZAg3 ZAg4
Nồng độ E.coli
(cfu/ml)
1,4.106 < 1,4.106 4,8.104 1,4.104 2,3.103
Hiệu suất diệt (%) 0 ~ 0 96,0 99,0 99,9 Vật liệu nano Ag/ZSM-5 và Ag-ZSM-5/MCM-41 có hàm lượng bạc thấp hơn so với mẫu Ag/Than hoạt tính. Tuy nhiên, nhờ có kích thước các hạt nano bạc nhỏ (1-3 nm), các vật liệu này đều cho khả năng diệt khuẩn tốt hơn với mẫu vật liệu Ag/Than hoạt tính.
Quá trình diệt khuẩn sử dụng nano bạc cho thấy bên cạnh hàm lượng bạc, kích thước các hạt nano bạc tạo ra đóng vai trò rất quan trọng ảnh hưởng đến khả năng khử khuẩn của vật liệu [66]. Các hạt nano bạc đóng vai trò như một kho chứa ion Ag+, là tác nhân chính cho quá trình tấn công vi khuẩn. Hạt nano bạc có kích thước càng nhỏ sẽ làm tăng số lượng các ion bạc trên bề mặt hạt qua quá trình hydrat hóa, do đó làm tăng khả năng diệt khuẩn của vật liệu. Kết quả khả năng diệt
khuẩn E.coli thu được đối với mẫu Ag/ZSM-5 cũng như mẫu
Ag-ZSM-5/MCM-41 so sánh với các mẫu Ag/Sứ xốp và Ag/Than hoạt tính đã chứng tỏ nhận định nói trên.