Phương Pháp EDX

Kỹ thuật EDX chủ yếu được thực hiện trong các kính hiển vi điện tử ở đó, ảnh vi cấu trúc vật rắn được ghi lại thông qua việc sử dụng chùm điện tử có năng lượng cao tương tác với vật rắn. Khi chùm điện tử có năng lượng lớn được chiếu vào vật rắn, nó sẽ đâm xuyên sâu vào nguyên tử vật rắn và tương tác với các lớp điện tử bên trong của nguyên tử. Tương tác này dẫn đến việc tạo ra các tia X có bước sóng đặc trưng tỉ lệ với nguyên tử số (Z) của nguyên tử theo định luật Mosley.

Có nhiều thiết bị phân tích EDX nhưng chủ yếu EDX được phát triển trong các kính hiển vi điện tử, ở đó các phép phân tích được thực hiện nhờ các chùm điện tử có năng lượng cao và được thu hẹp nhờ hệ các thấu kính điện từ. Phổ tia X phát ra sẽ có tần số (năng lượng photon tia X) trải trong một vùng rộng và được phân tích nhờ phổ kế tán sắc năng lượng do đó ghi nhận thông tin về các nguyên tố cũng như thành phần.

Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý kỹ thuật chụp EDX

Kỹ thuật EDX được phát triển từ những năm 1960s và thiết bị thương phẩm xuất hiện vào đầu những năm 1970s với việc sử dụng detector dịch chuyển Si, Li hoặc Ge.

39 2.5. Khảo sát nhiệt độ nung vật liệu

2.5.1. Nhiệt độ nung gốm sứ

Hỗn hợp tạo màng nano bạc sau khi được phối trộn với tỷ lệ nano bạc : dầu : men là 1:1:1, 1:1:0,5, 2:1:0,5. Hỗn hợp được trộn đều, đánh đều. Hỗn hợp phủ lên bề mặt gạch theo phương pháp in. Sau đó vật liệu được sấy khô và đưa vào lò nung Namertherm. Vật liệu được khảo sát ở các nhiệt độ nung từ 400 oC ÷ 600 oC trong khoảng thời gian 30 phút.

Vật liệu sau khi nung cần đảm bảo tạo được một lớp màng phủ trên bề mặt. Bề mặt vật liệu không bị bong tróc.

2.5.2. Nhiệt độ nung thủy tinh

Hỗn hợp tạo màng nano bạc sau khi được phối trộn với tỷ lệ nano bạc : dầu thay đổi từ 1:1, 2:1; 4:1. Hỗn hợp được trộn đều, đánh đều. Hỗn hợp phủ lên bề mặt gạch theo phương pháp in. Sau đó vật liệu được sấy khô và đưa vào lò nung Namertherm. Vật liệu được khảo sát ở các nhiệt độ nung từ 400 oC ÷ 700 oC trong khoảng thời gian 30 phút.

Vật liệu sau khi nung cần đảm bảo tạo được một lớp màng phủ trên bề mặt. Bề mặt vật liệu không bị bong tróc, nứt vỡ.

2.6. Khảo sát khả năng diệt khuẩn trên bề mặt vật liệu

2.6.1. Cách tiến hành thí nghiệm

Mẫu vật liệu sau khi phủ nano bạc trên bề mặt được đưa đánh giá khả năng xử lý vi khuẩn theo phương pháp đánh giá bề mặt.

Chuẩn bị ống nghiệm chứa dung dịch gốc: Chuẩn bị ống nghiệm chứa 10 mL dung dịch có chứa sinh khối vi khuẩn với nồng độ biết trước. Lắc đều ống nghiệm dung dịch gốc trên.

Hút 0,1 mL dung dịch gốc gây nhiễm trên bề mặt vật liệu, sử dụng que cấy chang chang gạt đều lượng dịch gốc trên lên bề mặt vật liệu và phơi nhiễm trong khoảng thời gian 30 phút, 60 phút, 90 phút.

Sau thời gian phơi nhiễm, sử dụng miếng bông có kích thước 3x3 cm đã được vô trùng thu lấy lượng vi khuẩn còn lại trên bề mặt vật liệu đưa vào ống nghiệm có chứa 9 mL nước cất vô trùng ta được ống nghiệm có độ pha loãng 100. Tiến hành pha loãng mẫu theo phương pháp dãy thập phân.

Tiến hành nuôi cấy mẫu: hút 1 ml dịch mẫu đã được phân tích ở trên vào đĩa peptri bổ sung 15ml môi trường dinh dưỡng vào đĩa peptri xoay nhẹ nhàng để dịch vi khuẩn và môi trường trộn vào nhau. Để đông hỗn hợp trong đĩa peptri, ủ đĩa peptri tại 45oC trong 24 giờ.

2.6.2. Đọc và tính toán kết quả

- Pha loãng dịch huyền phù tế bào ở các nồng độ thích hợp như : 10-1, 10-2,10- 3, 10-4, 10-5 ... tiến hành cấy mẫu ở các độ pha loãng khác nhau vào các đĩa Petri (lặp ba, tức là cấy mẫu ở mỗi độ pha loãng vào 3 đĩa Petri) theo hai phương pháp trên.

- Đặt các đĩa thạch vừa cấy vào tủ ấm cài ở nhiệt độ 37 oC và ủ trong 24 giờ. - Kết thúc thời gian ủ, lấy các đĩa thạch ra, tiến hành đếm khuẩn lạc và tính số lượng tế bào trong 1 mL mẫu theo công thức đã nêu trên. Đếm tất cả số các khuẩn lạc xuất hiện trên các đĩa sau khi ủ. Chọn các đĩa có số đếm từ 25 ÷ 250 khuẩn lạc để tính kết quả. Mật độ tổng vi khuẩn hiếu khí trong 1 mL mẫu được tính như sau :

𝐴 (𝑐𝑓𝑢/𝑚𝐿) = 𝑁

𝑛1𝑉𝑓1 + ⋯ + 𝑛𝑖𝑉𝑓𝑖

Trong đó : A : số tế bào (đơn vị hình thành khuẩn lạc) vi khuẩn trong 1 mL mẫu

N : tổng số khuẩn lạc đếm được trên các đĩa đã chọn Ni : số lượng đĩa cấy tại độ pha loãng thứ i

V : thể tích dịch mẫu (mL) cấy vào trong mỗi đĩa Fi : độ pha loãng tương ứng

Các kết quả tổng số vi khuẩn hiếu khí thường được biểu diễn dưới dạng số mũ của cơ số thập phân. Trường hợp có khuẩn lạc vi sinh vật mọc loang, mỗi vết loang được tính là một khuẩn lạc. Nếu số khuẩn lạc chiếm hơn 1/3 đĩa thì phải ghi nhận điều này và đánh dấu kết quả nhận được. Nếu ở độ pha loãng cao nhất, số khuẩn lạc đếm được trên đĩa > 250, ví dụ ở nồng độ 10-5 số đếm được lớn hơn 250, kết quả được ghi : >2,5 x107 cfu/mL. Nếu ở độ pha loãng thấp nhất, số khuẩn lạc đếm được trên 1 đĩa < 25, ví dụ ở nồng độ 10-1 số đếm nhỏ hơn 25, kết quả được ghi : < 2,5 x 102 cfu/mL.

42 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

3.1. Tỉ lệ hỗn hợp tạo màng phủ a. Đối với vật liệu gốm sứ a. Đối với vật liệu gốm sứ

Hỗn hợp tạo lớp phủ cho vật liệu gốm sứ bao gồm:

+ Men: Men được sử dụng trong thí nghiệm là men bóng được cung cấp từ làng nghề gốm Bát Tràng Hà Nội. Men có nhiệt độ nóng chảy khoảng 600 oC. Men có tác dụng tạo bóng cho bề mặt gốm sứ, đồng thời men để giữ hạt nano bạc trên bề mặt gốm sứ. Do đó, lượng men sử dụng phải vừa đủ. Men với thành phần chính là SiO2 do vậy trước khi tiến hành gắn nano bạc, ta cần xử lý men. Men được cho phản ứng với dung dịch axit nitric HNO3 trong môi trường methanol CH3OH.

+ Dầu: Tại làng nghề Bát Tràng, khi tráng men lên bề mặt gốm sứ có bổ sung một lượng dầu nhỏ. Dầu được sử dụng trộn vào men nhằm mục đích giảm nhiệt độ nóng chảy của men. Trong thí nghiệm, dầu được sử dụng nhằm mục đích giảm nhiệt độ nung của men và tăng độ gắn kết của dung dịch nano bạc với men tạo hỗn hợp ở dạng huyền phù tốt nhất khi mang phủ lên bề mặt gốm sứ

+ Nano bạc: Nano bạc sử dụng trong thí nghiệm là nano bạc được chế tạo tại Viện Công nghệ môi trường theo phương pháp dung dịch nước, với nồng độ nano bạc 4.000 ppm

Tỉ lệ phối trộn các thành phần trong hỗn hợp tạo màng được trình bày trong bảng dưới đây:

Bảng 3.1: Tỉ lệ trộn hỗn hợp phủ nano bạc lên bề mặt gốm sứ:

STT Tên hỗn hợp Nano bạc: dầu: men Nhận xét

1 G4 1 mL : 1mL : 1 g

Lượng men được trộn vừa đủ vào lượng dung dịch nano bạc để men có thể trộn đều hầu hết vào nano bạc, lượng dầu trộn vào hỗn hợp trên vừa đủ để tạo huyền phù không gây hiện tượng phân lớp

2 G9 2 mL : 1 mL : 1 g

Lượng nano bạc đưa vào để trộn với men, men được hòa đều vào trong dung dịch nano bạc, lượng dầu trộn vào hỗn hợp trên không đủ để kết dính nano bạc và men tạo huyền phù.

3 G12 4 mL : 1 mL : 1 g

Lượng nano bạc được sử dụng để trộn men gấp 4 lần, men được trộn đều với nano bạc, tuy nhiên lượng nano bạc dư khá nhiều, lượng dầu trộn vào hỗn hợp trên không đủ để kết dính nano bạc và men tạo huyền phù.

4 G6 1 mL : 1 mL : 0,5 g

5 G8 2 mL : 1 mL : 0,5 g

Hình 3.1: Trộn hỗn hợp phủ theo tỉ lệ ở bảng 3.1

Quan sát hiện tượng ghi nhận được khi trộn các thành phần trong hỗn hợp tạo màng phủ lên bề mặt gốm sứ, nhận thấy các mẫu G8, G6, G4 tạo được huyền phù đảm bảo điều kiện để đưa vào tiến hành việc phủ lên bề mặt gốm sứ. Sau khi phủ nano bạc lên bề mặt vật liệu, bề mặt vật liệu cần phẳng mịn và đều đảm bảo sau khi sấy và nung nano bạc khi tập trung vào một vài điểm trên bề mặt.

b. Đối với vật liệu kính

+ Dầu: Khi tạo hỗn hợp phủ, dầu được trộn với nano bạc để tạo được hỗn hợp dạng huyền phù. Dầu được sử dụng nhằm mục đích giảm nhiệt độ nóng chảy của kính. Trong thí nghiệm, dầu được sử dụng nhằm mục đích giảm nhiệt độ nung của kính và tăng độ gắn kết của dung dịch nano bạc với kính tạo hỗn hợp ở dạng huyền phù tốt nhất khi mang phủ lên bề mặt kính.

Tỉ lệ phối trộn các thành phần trong hỗn hợp tạo màng được trình bày ở bảng 3.2 dưới đây:

Bảng 3.2: Tỉ lệ trộn hỗn hợp phủ nano bạc lên bề mặt kính

STT Tên mẫu Nano bạc: dầu Nhận xét

1 K1 1 mL : 1mL

Lượng dung dịch nano bạc vừa đủ để dung dịch khuyếch tán vào trong lượng dầu.

Tuy nhiên sau khi đặt ống nghiệm chứa hỗn hợp đứng yên trong 15 phút, nhận thấy hỗn hợp xuất hiện hiện tượng phân lớp

Hỗn hợp có lượng dầu và nano bạc đủ để đưa lên bề mặt vật liệu là nhỏ nhất, nên lựa chọn mẫu để tiếp tục làm các thí nghiệm tiếp theo

2 K2 2 mL : 1 mL

Lượng dung dịch nano bạc gấp đôi lượng dầu trong hỗn hợp để dung dịch khuyếch tán vào trong lượng dầu. Khi trộn đều hỗn hợp có thể nhận thấy trong hỗn hợp xuất hiện hiện tượng các hạt dầu, kích thước hạt dầu khá bé và phân lớp ngay trong hỗn hợp.

Lượng nano bạc lớn hơn lượng dẫu khi tiến hành thí nghiệm tiếp theo trên bề mặt vật liệu hỗn hợp bị loãng khó trong việc đưa lên hỗn hợp lên bề mặt vật liệu

3 K3 1 mL : 2 mL

Lượng dầu gấp đôi lượng dung dịch nano bạc trong hỗn hợp, hỗn hợp xuất hiện hiện tượng các hạt dầu khá lớn phân lớp ngay trong hỗn hợp.

Với mẫu K3, lượng dầu lớn làm giảm nhiệt độ nung nhanh. Khi nung cùng một điều kiện vật liệu bị nứt vỡ.

Quan sát hiện tượng khi pha trộn các thành phần vào hỗn hợp, nhận thấy với các tỉ lệ phối trộn nano bạc và dầu khác nhau thì đều cho kết quả nhận được hỗn hợp bị phân lớp. Do vậy, sau khi hỗn hợp được phối trộn và lắc đều hỗn hợp ta đem các mẫu tiến hành phủ lên bề mặt vật liệu kính ngay khi nano bạc và dầu được trộn với nhau nhằm đảm bảo hàm lượng bạc được khuyếch tán hoàn toàn trong dầu. Khi đó, lượng dầu và nano bạc được đưa lên bề mặt kính là đồng đều nhất có thể.

Hình 3.2: Hỗn hợp phủ nano bạc lên bề mặt kính

Hỗn hợp phủ trên bề mặt vật liệu đối chứng được thay nano bạc bằng nước cất với tỉ lệ phối trộn hỗn hợp tương ứng với vật liệu chế tạo

3.2. Phương pháp tạo lớp phủ nano bạc

Sau khi đã có hỗn hợp tạo màng với tỉ lệ phối trộn thích hợp đủ để tạo nhũ tương cho hỗn hợp nano bạc khi phủ lên bề mặt vật liệu. Tiến hành phủ hỗn hợp lên bề mặt theo các phương pháp: phương pháp phủ quét, phương pháp ngâm, phương pháp in lưới.

Phương pháp phủ quét: Hỗn hợp phủ nano bạc được trộn đều với tỉ lệ trộn

phù hợp đã được lựa chọn sao cho hỗn hợp được trộn đều ở dạng huyền phù. Hỗn hợp được quét lên bề mặt vật liệu bằng cách sử dụng chổi quét, quét đều hỗn hợp trên lên bề mặt của vật liệu, đảm bảo bề mặt vật liệu được phủ đồng đều, lớp phủ đồng đều trên bề mặt vật liệu. Vật liệu sau khi được phủ lớp nano bạc lên bề mặt được đưa vào tủ sấy, và sấy vật liệu ở 80 oC sấy vật liệu đến khi bề mặt vật liệu khô. Bề mặt vật liệu khô đảm bảo nano bạc tạm thời được cố định trên bề mặt vật liệu trước khi đưa vào quá trình nung. Vật liệu sau khi được sấy khô, đưa vật liệu đi nung.

Hình 3.3: Bề mặt vật liệu sau khi được phủ bằng phương pháp quét

Phương pháp ngâm: Hỗn hợp phủ nano bạc được trộn đều với tỉ lệ trộn phù

hợp đã được lựa chọn sao cho hỗn hợp được trộn đều ở dạng huyền phù. Bề mặt vật liệu cần phủ nano bạc theo phương pháp ngâm được cho tiếp xúc với hỗn hợp bằng cách đổ hỗn hợp đã được trộn đều vào đĩa peptri sau đó đặt bề mặt cần được phủ nano bạc vào hỗn hợp. Ngâm bề mặt vật liệu đó trong khoảng 15 phút, sau đó lấy vật liệu ra. Vật liệu sau khi được phủ lớp nano bạc lên bề mặt được đưa vào tủ sấy, và sấy vật liệu ở 80 oC sấy vật liệu đến khi bề mặt vật liệu khô. Bề mặt vật liệu khô đảm bảo nano bạc tạm thời được cố định trên bề mặt vật liệu trước khi đưa vào quá trình nung. Vật liệu sau khi được sấy khô, đưa vật liệu đi nung. Vật liệu sau khi được sấy khô, đem nung gạch ở các nhiệt độ khác nhau trong khoảng thời gian 30 phút bằng lò nung Namertherm.

Hình 3.4: Bề mặt vật liệu sau khi được phủ nano bạc bằng phương pháp ngâm

Phương pháp in lưới: Hỗn hợp phủ nano bạc được trộn đều với tỉ lệ trộn phù

hợp đã được lựa chọn sao cho hỗn hợp được trộn đều ở dạng huyền phù. Bề mặt vật liệu cần phủ nano bạc theo phương pháp ngâm được cho tiếp xúc với hỗn hợp bằng cách đổ hỗn hợp đã được trộn đều lên lưới in. Lưới in được đặt trên bề mặt

vật liệu cần cho vào đĩa peptri sau đó đặt bề mặt cần được phủ nano bạc vào hỗn hợp. Sử dụng gạt, gạt đều hỗn hợp phủ lên bề mặt vật liệu. Vật liệu sau khi được phủ lớp nano bạc lên bề mặt được đưa vào tủ sấy, và sấy vật liệu ở 80 oC sấy vật liệu đến khi bề mặt vật liệu khô. Bề mặt vật liệu khô đảm bảo nano bạc tạm thời được cố định trên bề mặt vật liệu trước khi đưa vào quá trình nung. Vật liệu sau khi được sấy khô, đưa vật liệu đi nung. Vật liệu sau khi được sấy khô, đem nung gạch ở các nhiệt độ khác nhau trong khoảng thời gian 30 phút bằng lò nung Namertherm.

Hình 3.5: Bề mặt vật liệu được phủ nano bạc theo phương pháp in lưới

Bề mặt vật liệu được phủ bằng phương in lưới cho thấy đạt được sự đồng đều của lớp phủ nano bạc lên bề mặt vật liệu tốt nhất trong cả ba phương pháp trên. Hỗn hợp phủ đồng đều trên bề mặt đảm bảo lượng nano bạc có đồng đều trên bề mặt vật liệu.

Bề mặt vật liệu được phủ theo phương pháp quét có độ dày cao nhất, lớp phủ

Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)

Đọc và tính toán kết quả