6. Cấu trúc của luận văn
2.5.3. Tiến hành nhỏ giọt nano bạc pha chế vào các giếng thạch
- Nhỏ trực tiếp mẫu vào giếng, chú ý không để mẫu tràn ra ngoài miệng giếng;
sau 24 giờ (Trong quá trình ủ không được làm dịch chiếc đổ ra khỏi miệng giếng ). Ta có công thức tính hiệu quả kháng khuẩn:
C = D – d . Trong đó: C: đường kính vòng vô khuẩn (mm)
D: đường kính vòng sáng xung quanh giếng thạch (mm) d: đường kính giếng thạch (mm).
CHƢƠNG 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. KẾT QUẢ CHIẾT TÁCH TANIN TỪ VỎ CÂY KEO LÁ TRÀM. 3.1.1. ác định độ ẩm (W%)
Tiến hành sấy cốc cân sạch trong tủ sấy ở nhiệt độ 100 C đến trọng lượng không đổi (dùng cân phân tích để cân lại đến khi khối lượng không đổi với giá trị 10,000 (g)), đưa vào cốc chính xác 2,000 g bột vỏ keo lá tràm, đem cân trên cân phân tích và ghi nhận giá trị cốc lẫn bột có khối lượng m1 = 12,00(g).
- Đặt mẫu vừa cân vào tủ sấy ở nhiệt độ 100 C tiếp tục sấy khoảng 5 giờ liên tục. Sau lấy cốc ra để cốc giảm nhiệt độ đồng thời đưa vào bình hút ẩm khoảng 15- 20 phút, rồi cân cốc này trên cân phân tích.
-Tiếp tục sấy cốc này trong tủ sấy khoảng 2 giờ đồng hồ,tiếp tục cân mẫu này,lần lượt thực hiện lại các bước này cho đến khi khối lượng cốc giữa các lần sấy là không đổi. Ghi nhận giá trị này là m2
Thực hiện ba lần ta được kết quả về số liệu độ ẩm ở Bảng 3.1
Bảng 3.1. Kết quả xác định độ ẩm ( W% ) bột tanin STT Khối lƣợng bột keo(g)=( m1- m0) khối lƣợng cốc và mẫu chƣa sấy (g) m1 Khối lƣợng cốc và mẫu sau khi đã sấy (g) m2 W(%) 1 2,00 12,00 11,75 12,50 2 2,00 12,00 11,76 12,25 3 2,00 12,00 11,75 12,30 Trung bình 2,00 12,00 11,74 12,35
Độ ẩm trung bình của bột vỏ keo lá tràm W(%) = 12,35
3.1.2. ác định hàm lƣợng tro (µ % )
Tiến hành làm sạch rồi sấy khô cốc ở nhiệt độ 105oC khoảng 30 phút sau đó nung lại bằng lò nung cùng nhiệt độ và thời gian trên, sau đó lấy ra làm nguội trong
bình hút ẩm và cân cốc (quá trình nung cốc được làm lặp lại cho đến khi khối lượng cốc là không đổi).
- Đốt mẫu trên bếp điện để chuyển toàn bộ vỏ keo lá tràm hóa than.
Tiếp tục nung mẫu trong lò nung đến khi thu được tro màu trắng ngà, làm nguội trong bình hút ẩm và nung lặp đi lặp lại cho đến khi khối lượng không đổi.
Thực hiện hai lần, được kết quả ở Bảng 3.2.
Bảng 3.2. Hàm lượng tro ( µ %) của bột v keo lá tràm
STT m0 m1 m2 Kết quả trung bình ( )
1 29,80 39,81 31,13 13,28
13,23 %
2 31,72 41,73 33,04 13,18
Vậy mẫu bột vỏ keo lá tràm có hàm lượng tro là 13,23%
3.1.3. Ảnh hƣởng kích thƣớc nguyên liệu đến hiệu suất tách tanin
Kích thước là một trong những yếu tố có vai trò quyết định trong quá trình chiết tách tanin. Nếu chọn được kích thước tối ưu sẽ nâng cao hiệu quả của quá trình chiết tách. Vật liệu rắn có kích thước càng nhỏ thì khả năng chiết càng lớn do diện tích tiếp xúc giữa chúng và dung môi tăng lên tạo điều kiện cho quá trình chiết dễ dàng hơn.
Tiến hành các thí nghiệm như sau: lấy mẫu vỏ keo lá tràm đã sấy ở nhiệt độ 1000C cho vào mỗi cốc các loại vỏ keo lá tràm với kích thước khác nhau. Cụ thể: 3 – 5 cm, 2 – 3 cm, 1 – 2 cm, 2 – 3 mm, hạt 0,01 – 0,05 mm (dạng bột). Cho vào mỗi cốc 800mL nước cất, rồi đun từng cốc ở 800C trong 1 giờ.
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu đến hiệu suất tách tanin được trình bày ở Hình 3.1.
Hình 3.1. Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu
Nhận x t: Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước vỏ keo lá tràm đến hiệu suất chiết tách tanin được trình bày ở Hình 3.1, từ đồ thị cho thấy, các mức kích thước khác nhau khi chiết sẽ cho hàm lượng tanin cách biệt nhau rõ rệt, nguyên liệu bột mịn cho kết quả chiết là cao nhất với kích thước này là sự gia tăng đáng kể diện tích tiếp xúc bề mặt của nguyên liệu và dung môi so với các kích thước còn lại làm cho việc chiết được tanin của nguyên liệu mịn có có hiệu suất khá cao. Vì vậy chọn kích thước nguyên liệu hạt (0,01 – 0,05 mm ) mịn làm kích thước chính để tiến hành các phản ứng sau này.
3.1.4. Ảnh hƣởng yếu tố nhiệt độ
Tiến hành như mục b của 2.1.3, xét tại các nhiệt độ khác nhau: 50o, 60o, 70o, 80o, 90o, 100oC. Ta thấy ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất tách tanin từ nguyên liệu bột vỏ keo lá tràm thể hiện ở Hình 3.2.
Hình 3.2. Ảnh hưởng yếu tố nhiệt độ (0C ) đến hiệu suất tách tanin
Nhận x t: Qua đồ thị của Hình 3.2, có thể cho thấy rằng nhiệt độ càng tăng thì lượng tanin chiết được càng tăng cho đến lúc đạt được 800C thì lượng tanin bắt đầu giảm điểu này có thể giải thích được tại nhiệt độ 800C thì lượng tanin là cao nhất và khi nhiệt độ vượt ngưỡng 800C thì tanin bắt đầu giảm. Có thể giải thích là do khi nhiệt độ tăng thì thuận lợi cho việc phá hủy màng tế bào thực vật và tăng độ hòa tan tanin, dẫn đến tăng hiệu quả chiết tách. Ngoài ra, ở nhiệt độ trên 800
C thì một phần tanin bị thủy phân tạo thành những chất khác không phải tanin, nên làm lượng tanin giảm ở nhiệt độ quá cao.
Vì vậy chọn mức nhiệt độ 80oC làm nhiệt độ tối ưu.
3.1.5. Ảnh hƣởng yếu tố tỷ lệ Rắn Lỏng (R L)
Tiến hành như ý hai, mục b của 2.1.3 ta được thấy ảnh hưởng của t lệ chất rắn và dung môi đến hiệu suất chiết tách tanin thu được kết quả ở Hình 3.3
Hình 3.3. Ảnh hưởng của yếu tố R L đến hiệu suất tách tanin
Nhận x t: Từ đồ thị của Hình 3.3, ta dễ dàng thấy nếu chiết 1,000g nguyên liệu với 50mL nước cho được lượng tanin là cao nhất còn lại ở các mức dung môi cao hơn thì lượng tanin tách ra giảm.
Nguyên nhân là do khi lượng dung môi nước tăng lên thì khả năng tiếp xúc với nguyên liệu càng lớn và lượng tanin tách ra càng nhiều, nhưng dùng lượng dung môi quá lớn thì tanin cũng không tách thêm vì lúc đó tanin có trong vỏ keo lá tràm hầu như đã được tách hoàn toàn. Mặt khác, khi dung môi nước tăng đã gián tiếp làm các cấu tử lạ tách ra theo nhanh hơn làm ảnh hưởng đến sản phẩm tạo thành.
Vì vậy chọn tỉ lệ 1,000g/50mL làm tỉ lệ chiết tốt nhất.
3.1.6. Ảnh hƣởng yếu tố thời gian
Cân 1,000g nguyên liệu bột vỏ keo lá tràm rồi đun với 50 mL nước cất ở nhiệt độ 80oC trong các khoảng thời gian từ 30 phút đến 70 phút theo bảng sau đó thu lấy dịch lọc đem đi chuẩn độ. Kết quả thể hiện ở Hình 3.4.
Hình 3.4. Ảnh hưởng của th i gian đến hiệu suất tách tanin.
Nhận x t: Từ đồ thị của Hình 3.4, cho thấy thời gian càng tăng thì lượng tanin tách ra càng tăng, cho đến 50 phút thì đạt giá trị ổn định. Tuy nhiên khi thời gian kéo dài thêm thì lượng tanin lại giảm điều này có thể giải thích: thời gian càng lớn thì lượng tanin tách ra tăng, nhưng từ 60 phút trở lên thì ngoài tanin tách ra, còn có sự hòa tan một số chất hữu cơ tan chậm trong nước, cản trở sự tách tanin ra khỏi vỏ keo lá tràm hay có sự thủy phân xảy ra ở các tanin thủy phân và sự polyme hóa ở điều kiện nhiệt độ 800
C.
Vì vậy chọn khoảng thời gian chiết là 50 phút làm thời gian chiết tối ưu.
Tóm lại: đi u kiện tối ưu để chiết tanin từ vỏ cây keo lá tràm là
- Kích thước nguyên liệu là bột mịn - Nhiệt độ: 80oC
- Tỉ lệ rắn : lỏng là 1,00g : 50mL - Thời gian: 50 phút
Với đi u kiện này thì lượng tanin tách ra với hiệu suất 16,005%
3.1.7. Phân tích sản phẩm tanin
Tiến hành ly tâm tách tanin rắn từ điều kiện tối ưu, rồi đo phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR), kết quả thu được từ phổ đồ theo Hình 3.5.
Nhận x t: Quan sát từ phổ đồ ta có bước sóng cụ thể của từng loại dao động của các nhóm chức đặc trưng ở Bảng 3.3:
Bảng 3.3. Phân tích các dao động từ phổ đồ
Số sóng
(cm-1) Loại dao động Cƣờng độ peak (%)
629 Dao động biến dạng CH của nhân thơm 59,495 844 Dao động của CH nhân thơm thế para 59,423 1033 Dao động hóa trị của nhóm C-O trong C-O-H 40,432
1158 Dao động của nhóm -C-O-C- 44,941
1204 Dao động của =C-O-C (nhóm ete nhân thơm) 45,167
1344 Dao động biến dạng của nhóm O-H 42,445
1453 Dao động biến dạng C = C trong nhân thơm. 40,729 1508 Dao động hóa trị C = C trong nhân thơm. 49,831 1618 Dao động hóa trị của nhóm C = O. 35,261
3386 Dao động hóa trị của nhóm O-H. 24,991
419 629 844 1033 1158 1204 1344 1453 1508 1618 3386 0 10 20 30 40 50 60 70 %Transmittance 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Wavenumbers (cm-1)
Qua phân tích phổ đồ thấy tanin trong vỏ keo lá tràm có các nhóm chức đặc trưng như: -OH , C=O, C=C thơm, = C – O – C, - C – O – C, CH benzen thế para, CH thơm.
Kết quả này phù hợp với cơ sở lý thuyết về định tính nhóm chức trong tanin của vỏ keo lá tràm.
3.2. KẾT QUẢ TỔNG HỢP NANO BẠC TỪ DỊCH CHIẾT TANIN TỪ VỎ CÂY KEO LÁ TRÀM
3.2.1. Nghiên cứu khảo sát t lệ rắn : lỏng
- Pha 1,50 g tanin/ 1000 mL được dung dịch tanin; - Lấy thể tích dung dịch AgNO3 1 mM là 30 mL; - Thời gian tạo nano bạc: 2 giờ;
- Nhiệt độ: 40oC.
- Thể tích dung dịch tanin ở trên lấy lần lượt với các thể tích: 1mL, 2mL, 3mL, 4mL, 5mL, 6mL, 7mL, 8mL, 9mL, 10mL, 11mL, 12mL.
Cho các thể tích dung dịch tanin lần lượt vào dung dịch AgNO3; sau 2 giờ đem các mẫu đi phân tích phổ UV-Vis. Kết quả thu được theo Hình 3.6
Hình 3.6. Ảnh hưởng của tỷ lệ thể tích tanin và AgNO3 đến sự tạo nano bạc
Nhận x t: Khi tăng thể tích tanin từ 1mL đến 7mL nhận thấy mật độ quang tăng dần, bước sóng khoảng 440nm, trùng với bước sóng của Ag, nhưng vẫn chưa có hiện tượng keo tụ. Tiếp tục lấy thể tích của dung dịch tanin từ 8mL đến 12mL, tại đây mật độ quang tăng dần theo thể tích, tuy nhiên tính từ mẫu 9mL trở lên sau 24 giờ bắt đầu có hiện tượng tạo tụ.
Khi tăng thể tích từ 7 mL đến 12mL, mật độ quang tiếp tục tăng có thể do: lượng ion Ag+
trong dung dịch không đổi, nhưng lượng tanin tăng dần thì lượng ion Ag+ bị khử tăng dần, sản phẩm bạc sinh ra tăng, nhưng đến khi lượng bạc tách ra quá lớn nên bạc có hiện tượng tạo tụ và tạo tinh thể bạc.
Như vậy, chọn thể tích 8mL dung dịch tanin có nồng độ 1,5g/1000 mL trong 30mL dung dịch AgNO31mM ( có giá trị A 1,7) làm tỉ lệ tối ưu nhất. Bước sóng ( λ ) của bạc thu được 440 (nm), phù hợp với đặc tính của kim loại bạc theo lý thuyết.
3.2.2. Nghiên cứu khảo sát n ng độ dung dịch tanin
- Lấy thể tích dung dịch AgNO3 1 mM là 30 mL; - Thời gian tạo nano bạc: 2 giờ;
- Nhiệt độ: 40oC.
- Pha dung dịch tanin với các nồng độ khác nhau ( khối lượng tanin 1000 mL dung dịch), khối lượng tanin trong dung dịch lần lượt là: 1,00g; 2,00g; 3,00g; 4,00g, 5,00g.
Lấy 8 mL dung dịch của tanin có nồng độ khác nhau của mỗi dung dịch trên, đem tác dụng với 30mL dung dịch AgNO3 1mM, với điều kiện như trên. Sau 2 giờ đem mẫu đi phân tích phổ UV-Vis kết quả thu được như Hình 3.7.
Hình 3.7. Ảnh hưởng của nồng độ đến quá trình tạo nano bạc
Nhận x t: Mật độ quang A tăng dần khi nồng độ tanin tăng. Tuy nhiên các mẫu có nồng độ 3g, 4g, 5g tanin/ 1000 mL sau một khoảng thời gian 8 giờ thì bắt
400.0 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600.0 0.00 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.00 nm A 1 G r 2 G r 3 G r 4 G r 5 G r
đầu tạo các hạt tụ li ti, tiếp tục giữ các mẫu khoảng 24 giờ có dấu hiệu tráng một lớp bạc kim loại như gương mỏng trên bề mặt thoáng chất lỏng. Riêng mẫu có nồng độ 2g/ 1000 mL vẫn trong suốt không tụ.
Hiện tượng quan sát được như trên là do: khi nồng độ tanin tăng thì lượng ion Ag+ bị khử càng lớn, lượng bạc sinh ra càng nhiều, nhưng lượng bạc quá lớn chúng thì làm tăng kích thước, tăng độ tụ của nano bạc, độ bền các hạt nano bạc không bền theo thời gian, càng để lâu thì có hiện tượng tạo tụ, mặc dù mật độ quang tăng.
Với kết quả khảo sát trên, ta chọn m u pha có nồng độ 2g /1000mL là m u tối ưu, có mật độ quang A 2,18
3.2.3. Nghiên cứu khảo sát yếu tố nhiệt độ
- Tiến hành với mẫu 8 mL dung dịch tanin nồng độ 2,00g/ 1000mL; - 30 mL dung dịch AgNO3 1mM,
- Thời gian 2 giờ;
- Nhiệt độ các mẫu tiến hành trong các mức: 30oC; 40oC; 50oC; 60oC; 70oC; 80oC.
Đem các mẫu thu được sau 2 giờ đo UV – vis, ta được kết quả như Hình 3.8.
Nhận x t: Các mẫu được thực hiện trong cùng điều kiện (2 giờ cho mỗi mẫu) cho thấy mật độ quang A tăng dần. Tuy nhiên, hiện tượng các mẫu diễn ra như sau: mẫu 300
C, 400C không tạo tụ trong dung dịch, màu dung dịch chuyển từ vàng sang màu mận trong vòng từ 1 giờ 30 phút đến khi kết thúc (2 giờ) và vẫn bền sau 2-3 giờ đo máy. Mẫu 50oC tạo thành một lớp gương tráng ngay tại bề mặt chất lỏng và tạo tụ ngay sau đó. Mẫu 80oC, 70oC, 60oC, thời gian màu dung dịch chuyển từ vàng sang mận càng ít. Tuy nhiên, mẫu sau khi lấy ra khỏi bếp đều bị tụ và tráng gương ngay trên bề mặt thoáng chất lỏng.
Thực tế, phản ứng khử ion Ag+ bằng tanin xảy ra cần đun nóng, lượng bạc sinh ra nhanh khi tăng nhiệt độ, nhưng nhiệt độ cao thì khả năng keo tụ thành tinh thể bạc càng dễ dàng. Chính vì vậy ở nhiệt độ thấp dưới 40oC thì phản ứng xảy ra không hoàn toàn, hiệu suất thấp, nhiệt độ trên 40oC thì phản ứng hóa học xảy ra nhanh hiện tượng tạo tụ, tinh thể bạc ( tráng gương) xuất hiện nhanh, mật độ quang tăng đột biến.
Như vậy, ta chọn nhiệt độ 40oC làm nhiệt độ tối ưu vì m u không tạo tụ, mật độ quang A 2.19.
3.3. KẾT QUẢ KHẢO SÁT ĐẶC TRƢNG CỦA HẠT NANO BẠC 3.3.1. Kết quả đo phổ FTIR của nano bạc
Ta tiến hành tổng hợp dung dịch nano bạc từ dung dịch tanin ở điều kiện tối ưu: Nồng độ tanin 2g 1000 mL;
- 30 mL dung dịch AgNO3 1 mM; - Nhiệt độ: 40oC;
- Thời gian: 2 giờ.
Hình 3.9. Phổ FTIR của gel nano bạc tổng hợp
Nhận x t: So sánh hai phổ đồ FTIR ở Hình 3.5 và Hình 3.9 nhận thấy hai phổ đồ có sự khác biệt, từ đó cho ta biết quá trình tạo nano bạc đã thành công. Quan sát từ phổ đồ từ Hình 3.9, ta có bước sóng của từng loại dao động của các nhóm chức đặc trưng trùng với các nhóm chức đặc trưng trong tanin (- OH, - C = C – trong nhân benzen, ...), đồng thời xuất hiện một số peak mới của một số nhóm chức mới. Các peak không thể hiện rõ do nano bạc tạo thành được bọc bởi những hợp chất hữu cơ trong tanin và sản phẩm oxi hóa của tanin. Trên bề mặt các hạt nano