6. Bốc ục của luận văn
2.6.3. Ứng dụng kháng khuẩn trên vật liệu gốm xố p
a. Giới thiệu về vật liệu gốm xốp
chứa bằng nhựa hoặc gốm, và một vòi nhựa. Nước được đổ vào phần trên hoặc đổ trực tiếp vào màng lọc, nơi mà lực hấp dẫn kéo nó thông qua các lỗ
trong gốm lọc và đi và phần dưới của bình chứa. Nước sau khi được lọc sẽ được chứa ở một bình bên dưới và được lấy ra sử dụng.
Hình 2.9: Gốm xốp được dùng làm thiết bị lọc nước trong gia dụng
b. Nguyên lý lọc nước
Hình 2.10: Minh họa khả năng diệt vi khuẩn của nano bạc
Nguyên lý của lõi lọc là: người ta tạo ra các lõi lọc có khe lọc rộng từ
100 nanomet, có thể ngăn được vi khuẩn không đi xuyên qua lõi lọc. Khi vi khuẩn đi vào lõi lọc, nó bị mắc kẹt tại các khe lọc. Với vật liệu lọc nước được trộn với Nano bạc (Ag ), khi nằm tại các khe lọc, bạc Nano silver có đủ thời
gian để giết chết vi khuẩn, và hạn chế vi khuẩn phát triển trong lõi lọc, tránh
được nguy cơ vi khuẩn phát triển và phá vỡ tấm lọc.
Ý nghĩa của từ "nano" đối với lõi lọc này không phải là kích thước lọc
đạt cỡ nano, mà là ứng dụng nano bạc (Ag ) trong việc diệt vi khuẩn.
Các phân tử nano bạc thường được kết hợp trong các lõi than hoạt tính, hoặc các lõi lọc có kết hợp với các vật liệu hấp phụ khác. Xét về khả năng diệt vi khuẩn thật sự của kim loại bạc thì bạc không có khả năng diệt khuẩn tức thời khi nước đi qua. Bạc chỉ có khả năng tiêu diệt vi khuẩn nếu thời gian tiếp xúc của vi khuẩn với nano bạc là lớn hơn 6 phút. Nano bạc thực sự hữu ích trong các ứng dụng phủ lên các bề mặt, để diệt khuẩn trên các bề mặt vật dụng.
Bảng 2.1: So sánh ưu nhược điểm của việc sử dụng gốm xốp lọc nước
Ưu điểm Nhược điểm
Loại bỏđược vi khuẩn và các sinh vật gây bệnh nên giảm được bệnh tiêu chảy do dùng nước bẩn lên
tới 70%. Giảm độ đục và cải thiện được mùi Tận dụng được các nguyên liệu sẵn có. Sử dụng dễ dàng và có thể tái sử dụng nhiều lần sau khi đã vệ sinh
Sản xuất rẻ tiền
Không loại được virus, kim loại nặng và thuốc trừ sâu- Tuổi thọ của
bộ lọc chưa xác định được- Tốc độ
lọc chậm
Mất nhiều thời gian rửa lõi lọc Khó giám sát chất lượng
CHƯƠNG 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ HÓA LÍ
3.1.1. Xác định độ ẩm
Thực hiện cân 3 lần đối với cả 3 cốc đựng bột nghệ sau khi đã cho vào tủ
sấy ở t C và làm nguội bằng cách cho vào bình hút ẩm. Ta thu được kết quả, tính toán số liệu cho được độ ẩm trung bình của mẫu nghệ là:
Bảng 3.2: Kết quả thu được về độẩm của mẫu bột nghệ đầ Cân lần 1 Cân lần 2 Cân lần 3 % Độ ẩm TB Mẫu 1 57,509 57,375 57,360 57,360 0,144 12,766 Mẫu 2 48,931 48,753 48,718 48,718 0,201 11,537 Mẫu 3 55,323 55,160 55,137 55,137 0,178 12,333 Độ ẩm trung bình của mẫu nghệ 12,212
Độ ẩm trung bình trong mẫu bột nghệ là 12,212 %. Bột nghệ có thể dễ
dàng bảo quản trong thời gian dài, để đảm bảo bột nghệ không bị hư hỏng ta có thể cho bột nghệ vào bình có chứa gói hút ẩm.
3.1.2. Xác định hàm lượng tro
Tiến hành cân chén sứ có chứa tro nghệ sau khi đã tro hóa hoàn toàn mẫu nghệ, ta thu được kết quả và tính toán ta được hàm lượng tro trong mẫu nghệ cho ở bảng 3.3:
Xác định hàm lượng tro ở 500 C, thời gian khoảng 3h30 phút thu được kết quả. Hàm lượng tro trung bình trong mẫu bột nghệ là khá cao, chiếm 9,115 % khối lượng củ.
Bảng 3.3: Kết quả thu được về hàm lượng tro của mẫu bột nghệ đầ Chén sứ Sau khi nung % Hàm lượng tro TB Mẫu 1 32,196 31,188 31,275 0,087 8,631 Mẫu 2 36,017 34,467 34,618 0,151 9,742 Mẫu 3 30,006 28,702 28,819 0,117 8,972
Hàm lượng tro trung bình của mẫu nghệ 9,115
3.2. KẾT QUẢ KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHIẾT NƯỚC CỦ NGHỆ
3.2.1.Khảo sát theo tỉ lệ rắn/lỏng
Chúng tôi đã tiến hành thí nghiệm với các thông số như sau:
- Thời gian chiết: 1h30 phút
- Thời gian tạo nano bạc: 60 phút.
- Nhiệt độ tạo nano bạc: nhiệt độ phòng.
- Nồng độ dung dịch AgNO ; 1 mM.
- Tỉ lệ ể í ị ế
ị =
- Môi trường pH = 7
- Tỉ lệ rắn lỏng: tôi cố định thể tích nước = 20 , còn khối lượng mẫu củ nghệ: m = 0,2 gam; 0,4 gam; 0,6 gam; 0,8 gam; 1,0 gam.
Nhận xét: Từ hình 3.2 cho thấy khi tỉ lệ rắn/lỏng là khoảng 0,4g/20 ml thì mật độ quang đo được là cao nhất (Amax ≈ 0,16), nghĩa là lượng nano bạc tạo thành là tốt nhất và nếu tiếp tục tăng khối lượng mẫu củ nghệ thì giá trị
mật độ quang giảm. Có thể giải thích như sau: khi khối lượng mẫu củ nghệ
nhanh, dễ keo tụ lại, hạt tạo thành có kích thước lớn gây giảm mật độ quang. Vì vậy, tỉ lệ rắn lỏng thích hợp là khoảng 0,4g/20ml.
Hình 3.1: Hình ảnh 5 mẫu dịch chiết khảo sát sự ảnh hưởng của tỉ lệ rắn/lỏng
đến quá trình tạo nano bạc
Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của khả năng tạo nano bạc vào tỉ lệ rắn lỏng được biểu diễn ở hình 3.2.
Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỉ lệ rắn/lỏng đến quá trình tạo nano bạc
3.2.2. Khảo sát theo thời gian chiết
Để khảo sát sự phụ thuộc của khả năng tạo dịch chiết củ nghệ tối ưu (tức dịch chiết có khả năng tạo nano bạc tốt nhất) vào thời gian chiết, chúng tôi đã tiến hành thí nghiệm với các thông số như sau:
- Tỉ lệ rắn/lỏng: 0,40 g củ nghệ /20 ml nước cất.
- Thời gian tạo nano bạc: 60 phút
- Nhiệt độ tạo nano bạc: nhiệt độ phòng.
- Nồng độ dung dịch AgNO : 1.10 M
- Tỉ lệ ể í ị ế
ị = .
- Môi trường pH = 7 (pH đo được của dung dịch mẫu)
- Đối với thông số thời gian chiết, các giá trị biến thiên: t = 1h30 phút, 2h00 phút, 2h30 phút, 3h00 phút, 3h30 phút.
Cách tiến hành: Cân 0,40 g mẫu củ nghệ, khuấy bằng máy khuấy từ với 20 ml nước cất, trong khoảng thời gian t phút. Lọc lấy dịch chiết. Lấy 5 ml dịch chiết cho vào bình tam giác chứa sẵn 20 ml dung dịch AgNO , lắc đều,
để thời gian tạo nano bạc trong 60 phút. Sau đó đem dung dịch chứa hạt nano bạc vừa tạo ra đo UV - Vis. Chọn thời gian tốt nhất ứng với giá trị mật độ
quang cao nhất.
Hình ảnh các bình tam giác đựng dung dịch nano bạc được tổng hợp như
hình:
Nhận xét: Từ hình 3.4 cho thấy khi tăng thời gian chiết thì mật độ quang tăng lên và đạt kết quả cao nhất sau 2h30 phút (Amax ≈ 0,248).
Nếu tiếp tục tăng thời gian chiết thì mật độ quang giảm. Có thể giải thích
ở thời gian chiết là 2h30 phút đã tạo ra lượng chất khử thích hợp để khử
ra các chất không có lợi cho quá trình tạo nano bạc. Vì vậy chúng tôi chọn thời gian chiết thích hợp là 2h30 phút.
Hình 3.3: Ảnh 5 mẫu nano Ag và 1 mẫu trống khảo sát thời gian chiết
Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của khả năng tạo dịch chiết củ nghệ tốt nhất vào thời gian chiết được biểu diễn ở hình 3.4
Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian chiết đến quá trình tạo nano bạc
3.3. KẾT QUẢ KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TẠO NANO BẠC TRÌNH TẠO NANO BẠC
3.3.1.Khảo sát nồng độ dung dịch bạc nitrat
Chúng tôi đã tiến hành thí nghiệm với các thông số như sau:
- Tỉ lệ rắn lỏng: , ộ ệ ướ ấ .
- Thời gian chiết 2h30 phút.
- Thời gian tạo nano bạc: 60 phút.
- Nhiệt độ tạo nano bạc: nhiệt
độ phòng. - Tỉ lệ ể í ị ế ị = . - Môi trường pH = 7. - Nồng độ dung dịch AgNO : C = 0,5mM, 1mM, 5mM, 10mM, 15mM. Hình 3.5: Hình ảnh 5 mẫu khảo sát sựảnh hưởng của nồng độ dung dịch đến quá trình tạo nano bạc
Hình 3.6: Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch đến quá trình tạo nano bạc
Nhận xét: Từ hình 3.6 cho thấy khi nồng độ dung dịch AgNO tăng từ
0,5mM đến 1mM thì giá trị mật độ quang cũng tăng, nghĩa là lượng nano bạc tổng hợp được cũng tăng, và đạt giá trị lớn nhất với nồng độ 1mM. Ở nồng độ
5mM, giá trị mật độ quang giảm có thể giải thích: ở nồng độ này, hạt nano bạc tạo ra có kích thước lớn, dễ bị keo tụ. Trong quá trình bảo quản dung dịch hạt nano bạc, chúng tôi thấy xuất hiện sự tụ bạc ở các mẫu 10mM, 15mM nghĩa là hạt nano bạc được tạo thành khi nồng độ dung dịch AgNO là 10mM, 15mM không bền. Như vậy, chúng tôi chọn giá trị nồng độ dung dịch AgNO tốt nhất C = 1mM, đảm bảo giá trị mật độ quang khá cao (Amax ≈ 0,285) và dung dịch hạt nano bạc tổng hợp được bền, không bị keo tụ.
Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của quá trình tạo nano bạc vào nồng độ
dung dịch AgNO được biểu diễn ở hình 3.6.
3.3.2.Khảo sát tỉ lệ thể tích dịch chiết củ nghệ với dung dịch Chúng tôi tiến hành thí nghiệm với các thông số như sau: Chúng tôi tiến hành thí nghiệm với các thông số như sau:
- Tỉ lệ rắn lỏng: , ộ ệ
ướ ấ .
- Thời gian chiết 2h30 phút.
- Thời gian tạo nano bạc: 60 phút
- Nhiệt độ tạo nano bạc: nhiệt
độ phòng. - Nồng độ dung dịch AgNO : 1 mM - Thể tích dung dịch AgNO : 20ml - Môi trường pH = 7 - Thể tích dịch chiết nước của củ nghệ: x = 2ml, 3ml, 4ml, 5ml, 6ml. Nhận xét: Từ hình 3.8 cho thấy khi thể tích dịch chiết nước củ nghệ tăng dần từ 2ml đến 6ml thì giá trị mật độ quang đo được có giá trị cao nhất khi V = 5ml, nghĩa là lượng nano bạc tổng hợp được cũng là tốt nhất. Nếu tiếp tục tăng thể tích dịch chiết thì giá trị mật độ quang giảm, có thể giải thích nguyên nhân do khi tăng thể tích dịch chiết tăng dẫn đến sự tăng kích thước
hạt và tăng độ tụ hạt nano bạc làm giảm mật độ quang.Trong quá trình bảo quản dung dịch hạt nano bạc, chúng tôi không thấy xuất hiện sự tụ bạc ở mẫu có tỷ lệ dịch chiết 5/25. Như vậy, chúng tôi chọn giá trị thể tích dịch chiết củ
nghệ tốt nhất V = 5ml hòa với 20ml dung dịch AgNO 1mM, đảm bảo giá trị
mật độ quang cao (Amax ≈ 0,33).
Hình 3.7: Hình ảnh 8 mẫu khảo sát sự ảnh hưởng của tỉ lệ thể tích dung dịch
đến quá trình tạo nano bạc
Hình 3.8: Ảnh hưởng của tỉ lệ thể tích dịch chiết đến quá trình tạo nano bạc
3.3.3. Khảo sát pH môi trường tạo nano bạc
- Tỉ lệ rắn lỏng: , ộ ệ
ướ ấ .
- Thời gian chiết 2h30 phút.
- Thời gian tạo nano: 60ph
- Nhiệt độ tạo nano bạc: nhiệt độ p hòng.
- CM dung dịch AgNO : 1 mM
- Tỉ lệ ể í ị ế
ị = .
- Cho thêm vào đó lượng axit và bazo để tạo môi trường pH phù hợp.
- Đối với thông số pH môi trường, biến thiên: 6,0; 6,5; 7,0; 7,5; 8,0.
Hình 3.9: Hình ảnh 8 mẫu khảo sát sựảnh hưởng của pH đến quá trình tạo nano bạc
Hình 3.10: Ảnh hưởng của pH đến quá trình tạo nano bạc
Nhận xét: Từ hình 3.10 cho thấy khi pH tăng dần từ 6 đến 7,5 thì giá trị
lượng nano bạc tổng hợp được tốt nhất. Nếu tiếp tục tăng giá trị pH thì giá trị
mật độ quang giảm dần, có thể giải thích: ở môi trường có pH lớn hơn 7,5 lượng bạc tạo thành quá nhanh, dẫn đến hiện tượng bị keo tụ, hạt nano bạc tổng hợp có kích thước lớn, làm giảm mật độ quang. Như vậy, chúng tôi chọn giá trị pH môi trường là 7,5 đảm bảo giá trị mật độ quang cao (Amax = 0,42) và dung dịch hạt nano bạc tổng hợp được bền, không bị keo tụ.
Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của quá trình tạo nano bạc vào tỉ lệ thể
tích dịch chiết được biểu diễn ở hình 3.10.
3.3.4. Khảo sát nhiệt độ tạo nano bạc
Chúng tôi tiến hành thí nghiệm với các thông số cốđịnh sau:
- Tỉ lệ rắn lỏng: , ộ ệ ướ ấ . - Thời gian chiết 2h30 phút. - Thời gian tạo nano bạc: 60 ph. - CM dung dịch AgNO : 1mM. - Tỉ lệ ể í ị ế ị = . - pH môi trường: 7,5. - Nhiệt độ, T = 30 C, 40 C, 50 C, 60 C, 70 C, 80 C.
Hình 3.11: Hình ảnh 6 mẫu khảo sát sựảnh hưởng của nhiệt độ chiết đến quá trình tạo nano bạc
Nhận xét: Từ hình 3.12 cho thấy khi nhiệt độ tăng dần từ 30 C đến 50 C thì giá trị mật độ quang đo được cũng tăng dần, nghĩa là lượng nano bạc tổng hợp tăng, và đạt giá trị lớn nhất với nhiệt độ 50 C. Nếu tiếp tục tăng nhiệt độ, giá trị mật độ quang giảm. Có thể giải thích, nhiệt độ lớn hơn 50 C
lượng nano bạc tạo ra nhanh, dễ bị keo tụ, hạt có kích thước lớn, làm giảm mật độ quang. Như vậy, chúng tôi chọn giá trị nhiệt độ tạo nano bạc là 50 C,
đảm bảo giá trị mật độ quang cao (Amax = 0,62) và dung dịch hạt nano bạc tổng hợp được bền, không bị keo tụ.
Hình 3.12: Ảnh hưởng của nhiệt độđến quá trình tạo nano bạc
3.3.5.Khảo sát thời gian tạo nano bạc
Chúng tôi tiến hành thí nghiệm với các thông số như sau:
- Tỉ lệ rắn lỏng: , ộ ệ ướ ấ . - Thời gian chiết 2h30 phút. - Nồng độ dung dịch AgNO : 1mM - Tỉ lệ ể í ị ế ị = . - pH môi trường: 7,5. - Nhiệt độ tạo nano bạc: 50 C - Thời gian tạo nano bạc: t = 6h, 7h, 8h, 9h, 10h, 11h, 12h, 13h, 14h.
Hình 3.13: Hình ảnh 8 mẫu dịch chiết khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình tạo nano bạc
Hình 3.14: Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình tạo nano bạc
Nhận xét: Từ hình 3.14 cho thấy khi thời gian tạo nano bạc tăng dần từ
6h00 đến 10h00 thì giá trị mật độ quang đo được cũng tăng dần, ở thời gian
đầu mật độ quang tăng chậm có thể do sự hình thành các mầm nano Ag chậm,
đến cực đại khoảng (A ≈ 0,83) thì giảm dần. Nhìn thấy mật độ quang không thay đổi nhiều ở thời gian 9h00 và 10h00, trong khi đó ở thời gian 9h00 thu
được bước sóng hấp thụ cực đại rơi vào khoảng 440nm, do đó ở thời gian này nano Ag thu được là tốt nhất. Khi để thời gian từ 10h00 phút trở lên, các hạt nano bị keo tụ, làm giảm mật độ quang, điều này có thể được giải thích là do các mầm nano Ag đã được tăng lên về kích thước – xảy ra hiện tượng keo tụ, cụ thể là ở 2 mẫu 13h00 và 14h00 phút. Do đó chúng tôi chọn thời gian tạo nano bạc tốt nhất là 9h00 phút. Sau thời gian này ta cần bảo vệ dịch nano bạc cho thêm chất bảo vệ PVA để kìm hãm quá trình keo tụ. Nhận thấy, sau khi cho thêm chất bảo vệ PVA và đưa về nhiệt độ phòng thì không bị hiện tượng keo tụ nữa.
3.4. KẾT QUẢ KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH CỦA HẠT NANO BẠC
Keo nano bạc tổng hợp từ dung dịch AgNO với tác nhân khử dịch chiết