3.2.1. Kết quả đặc trưng của dung dịch chứa nano bạc điều chế bằng phương pháp khử hóa học kết hợp siêu âm
* Kết quả đặc trưng bằng phương pháp hiển vi điện tử quét phát xạ (FE-SEM)
Để quan sát đƣợc hình thái cấu trúc của các hạt nano bạc, mẫu dung dịch chứa nano bạc đƣợc phân tích bằng phƣơng pháp ghi ảnh FE-SEM. Kết quả đƣợc đƣa ra trong hình 3.2.
Hình 3.2: Ảnh FE-SEM của dung dịch chứa nano bạc điều chế bằng phương pháp khử hóa học kết hợp siêu âm
Ảnh FE-SEM của mẫu dung dịch chứa nano bạc cho thấy các hạt nano bạc có dạng khối cầu, kích thƣớc tƣơng đối đồng đều tập trung trong khoảng 5-15 nm phân tán khá đều trong dung dịch.
* Kết quả đặc trưng bằng phương pháp TEM
Để phân tích rõ hơn về hình thái cấu trúc các hạt nano bạc thu đƣợc, mẫu dung dịch chứa nano bạc tiếp tục đƣợc phân tích bằng phƣơng pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM). Kết quả ảnh TEM của mẫu đƣợc thể hiện trên hình 3.3. Trên ảnh TEM thu đƣợc ta thấy sự tồn tại các hạt nano bạc kích thƣớc các hạt tƣơng đối đồng đều và phân tán đều trong dung dịch chứa nano bạc.
Quan sát trên hình 3.3 ta thấy dung dịch nano bạc đƣợc điều chế bằng phƣơng pháp khử hóa học kết hợp siêu âm chứa các hạt nano bạc có kích thƣớc chủ yếu trong khoảng 5-
Trần Thị Bích Hạnh Viện Hóa học - Viện KHCN Việt Nam 45
12 nm, nhỏ hơn so với các hạt nano bạc đƣợc điều chế bằng phƣơng pháp khử hóa bức xạ (19 -34 nm). Nhƣ vậy, có thể việc sử dụng tác nhân khử mạnh là NaBH4 cộng thêm tác động của sóng siêu âm giúp cho phƣơng pháp khử hóa học kết hợp siêu âm tạo ra các hạt nano bạc có kích thƣớc nhỏ hơn.
(a)
(b)
Hình 3.3: Ảnh TEM của dung dịch chứa nano bạc điều chế bằng
Trần Thị Bích Hạnh Viện Hóa học - Viện KHCN Việt Nam 46
Quan sát hình 3.3 ta thấy các hạt nano bạc đƣợc phân tán trong polyme một cách riêng biệt và không bị biến đổi hình dạng, kết quả này cũng chứng tỏ PVP đã bảo vệ có hiệu quả các hạt nano bạc và giữ ổn định cho dung dịch nano bạc.
3.2.2. Kết quả đặc trưng vật liệu nano bạc mang trên than hoạt tính
3.2.2.1. Kết quả đặc trưng bằng phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)
(a)
Trần Thị Bích Hạnh Viện Hóa học - Viện KHCN Việt Nam 47
(c)
Trần Thị Bích Hạnh Viện Hóa học - Viện KHCN Việt Nam 48
(e)
(f)
Hình 3.4: Giản đồ XRD của mẫu Ag(0,1)-T-SA (a), Ag(0,3)-T-SA (b), Ag(0,5)-T-SA (c) Ag(0,7)-T-SA (d), Ag(1,0)-T-SA (e) và phổ chồng của các mẫu Ag(0,1)-T-SA, Ag(0,3)-T-SA ,
Trần Thị Bích Hạnh Viện Hóa học - Viện KHCN Việt Nam 49
(a) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trần Thị Bích Hạnh Viện Hóa học - Viện KHCN Việt Nam 50
(c)
Trần Thị Bích Hạnh Viện Hóa học - Viện KHCN Việt Nam 51
(e)
(f)
Hình 3.5: Giản đồ XRD của mẫu Ag(0,1)-SiC-SA (a), Ag(0,3)-SiC-SA (b), Ag(0,5)-SiC-SA (c), Ag(0,7)-SiC-SA (d), Ag(1,0)-SiC-SA (e), và phổ chồng của các mẫu Ag(0,1)-SiC-SA,
Trần Thị Bích Hạnh Viện Hóa học - Viện KHCN Việt Nam 52
(a)
Trần Thị Bích Hạnh Viện Hóa học - Viện KHCN Việt Nam 53
(c)
Trần Thị Bích Hạnh Viện Hóa học - Viện KHCN Việt Nam 54
(e)
(f)
Hình 3.6: Giản đồ XRD của mẫu Ag(0,1)-T-BX (a), Ag(0,3)-T-BX (b), Ag(0,5)-T-BX (c) Ag(0,7)-T-BX (d), Ag(1,0)-T-BX (e), và phổ chồng của các mẫu Ag(0,1)-T-BX,
Trần Thị Bích Hạnh Viện Hóa học - Viện KHCN Việt Nam 55
Pha tinh thể của vật liệu nano bạc mang trên than hoạt tính đƣợc đặc trƣng bằng phƣơng pháp nhiễu xạ tia X. Giản đồ XRD cho thấy cấu trúc tinh thể của nano bạc tổng hợp đƣợc có cấu trúc lập phƣơng tâm mặt. Quan sát trên hình 3.6 và hình 3.7 ta thấy có các píc đặc trƣng cho bạc ở 2θ = 38.20
, 2θ = 44,10, 2θ = 64,40 lần lƣợt ứng với các mặt (111), (200), (220) của tinh thể bạc. Kết quả thu đƣợc phù hợp với kết quả trong một số các nghiên cứu khác [21,30,35,46].
Hình 3.6b là giản đồ XRD của các mẫu Ag(0,1)-T-SA, Ag(0,3)-T-SA, Ag(0,5)-T-SA, Ag(0,7)-T-SA, Ag(1,0)-T-SA. Quan sát trên hình ta thấy sự xuất hiện các pic đặc trƣng cho Ag ứng với vị trí 2θ = 38.20, 2θ = 44,10, 2θ = 64,40 tăng dần và rõ nét dần theo thứ tự từ mẫu Ag(0,1)-T-SA đến Ag(1,0)-T-SA. Hiện tƣợng này có thể giải thích là do sự tăng hàm lƣợng nano bạc đƣợc tẩm lên các mẫu theo thứ tự trên. Giản đồ XRD của mẫu Ag(0,1)-T-SA gần nhƣ không thấy các píc đặc trƣng cho bạc vì hàm lƣợng nano bạc đƣa lên mẫu vật liệu này rất nhỏ (chiếm 0,1% về khối lƣợng). Ta có thể thấy rõ ràng sự xuất hiện các píc của bạc trên phổ XRD của mẫu Ag(1,0)-T-SA (có hàm lƣợng chiếm 1% về khối lƣợng mẫu). Trên hình 3.7b và hình 3.8b ta cũng thấy hiện tƣợng tƣơng tự.
Trần Thị Bích Hạnh Viện Hóa học - Viện KHCN Việt Nam 56
3.2.2.2. Kết quả đặc trưng bằng phương pháp phân tích AAS
Để phân tích chính xác hàm lƣợng bạc trong vật liệu sau khi tẩm, các mẫu vật liệu đƣợc phân tích bằng phƣơng pháp AAS. Kết quả đƣợc đƣa ra trong bảng 3.2.
Bảng 3.2: Kết quả phân tích AAS các mẫu vật liệu
Mẫu vật liệu Nồng độ bạc, % khối (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
lƣợng theo tính toán
Kết quả phân tích AAS (%) khối lƣợng bạc Ag(0,1)-T-SA 0,1 0.099 Ag(0,3)-T-SA 0,3 0.298 Ag(0,5)-T-SA 0,5 0.489 Ag(0,7)-T-SA 0,7 0.720 Ag(1,0)-T-SA 1,0 1.021 Ag(0,1)-T-BX 0,1 0.098 Ag(0,3)-T-BX 0,3 0.299 Ag(0,5)-T-BX 0,5 0.498 Ag(0,7)-T-BX 0,7 0.712 Ag(1,0)-T-BX 1,0 1.011 Ag(0,1)-SiC-SA 0,1 0.098 Ag(0,3)-SiC-SA 0,3 0.288 Ag(0,5)-SiC-SA 0,5 0.493 Ag(0,7)-SiC-SA 0,7 0.712 Ag(1,0)-SiC-SA 1,0 1.001
Kết quả phân tích cho thấy hàm lƣợng bạc thực tế trong vật liệu sau quá trình tẩm tƣơng đƣơng nhƣ hàm lƣợng theo tính toán lý thuyết. Kết quả này chứng tỏ quá trình tẩm đƣợc thực hiện tốt.
Trần Thị Bích Hạnh Viện Hóa học - Viện KHCN Việt Nam 57
3.2.2.3. Kết quả đặc trưng bằng phương pháp TEM
(a)
(b)
Hình 3.7: Ảnh TEM của vật liệu nano bạc mang trên than hoạt tính với dung dịch nano bạc được chế tạo bằng phương pháp khử hóa học kết hợp siêu âm (a) và phương
Trần Thị Bích Hạnh Viện Hóa học - Viện KHCN Việt Nam 58
Hình 3.8: Ảnh TEM của vật liệu nano bạc mang trên SiC với dung dịch nano bạc được chế tạo bằng phương pháp khử hóa học kết hợp siêu âm
Quan sát trên hình 3.4 và hình 3.5 ta thấy các hạt nano bạc đã đƣợc đƣa thành công lên các chất mang là than gáo dừa và silic cacbon. Các hạt nano bạc đƣợc phân tán khá đồng đều trên chất mang và không bị co cụm.
3.3. Khảo sát và đánh giá khả năng diệt khuẩn của vật liệu nano bạc mang trên than hoạt tính hoạt tính
Để khảo sát và đánh giá khả năng diệt khuẩn của vật liệu chúng tôi sử dụng phƣơng pháp đếm khuẩn lạc trên hai loại vi khuẩn E.coli và Coliforms với các mẫu vật liệu tổng hợp đƣợc có các hàm lƣợng bạc khác nhau.
3.3.1 Kết quả khảo sát và đánh giá khả năng diệt khuẩn E.coli của các mẫu vật liệu
* Kết quả diệt khuẩn của các mẫu vật liệu đƣợc tẩm bằng dung dịch nano bạc thu đƣợc từ phƣơng pháp khử hóa học kết hợp siêu âm với các nồng độ bạc khác nhau trên vi khuẩn E.coli đƣợc đƣa ra trong bảng 3.3.
Trần Thị Bích Hạnh Viện Hóa học - Viện KHCN Việt Nam 59
Hình 3.9:Kết quả diệt khuẩn E.coli trực quan của các mẫu vật liệu có nano bạc được tổng hợp bằng phương pháp khử hóa học kết hợp siêu âm
Trong đó: (a) là mẫu đối chứng pha loãng 3 bậc
(b) là mẫu Ag(0,1)-T-SA pha loãng ba bậc sau khi tiếp xúc với khuẩn E.Coli
(c) là mẫu Ag(0,3)-T-SA pha loãng ba bậc sau khi tiếp xúc với khuẩn E.Coli
(d) là mẫu Ag(0,5)-T-SA pha loãng ba bậc sau khi tiếp xúc với khuẩn E.Coli
(e) là mẫu Ag(0,7)-T-SA pha loãng ba bậc sau khi tiếp xúc với khuẩn E.Coli
(f) là mẫu Ag(1,0)-T-SA pha loãng ba bậc sau khi tiếp xúc với khuẩn E.Coli
(g) là mẫu Ag(0,1)-SiC-SA pha loãng ba bậc sau khi tiếp xúc với khuẩn E.Coli
Trần Thị Bích Hạnh Viện Hóa học - Viện KHCN Việt Nam 60 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bảng 3.3: Kết quả diệt khuẩn E.coli của các mẫu vật liệu có nano bạc được tổng hợp bằng phương pháp khử hóa học kết hợp siêu âm
Tên mẫu Nồng độ E.coli ban đầu (cfu/ml) Nồng độ vi khuẩn E.coli còn lại (cfu/ml) Lƣợng E.coli bị tiêu diệt (%) Mẫu đối chứng 2,0.105 - 0,00 Ag(0,1)-T-SA - 2,4. 104 88,00 Ag(0,3)-T-SA - 63 99,97 Ag(0,5)-T-SA - 20 99,99 Ag(0,7)-T-SA - 15 99,99 Ag(1,0)-T-SA - 0 100,00 Ag(0,1)-SiC-SA - 2,0.105 0,00 Ag(0,5)-SiC-SA - 1,3.105 35,00 Ag(1)-SiC-SA - 7,6.104 62,00
Từ kết quả trên ta thấy các mẫu vật liệu nano bạc mang trên than gáo dừa hoạt tính đều có khả năng diệt khuẩn. Các mẫu vật liệu này có khả năng diệt từ 88- 100% vi khuẩn
E.coli trong điều kiện thí nghiệm tùy theo hàm lƣợng nano bạc đƣợc đƣa lên than. Khi lƣợng nano bạc đƣợc đƣa lên than càng lớn thì khả năng diệt khuẩn càng tốt. Kết quả cho thấy sau khi tiếp xúc với mẫu vật liệu Ag(0,3)-T-SA (hàm lƣợng nano bạc là 0,3%) 10 phút nồng độ vi khuẩn E.coli giảm 99,97%,còn khi tiếp xúc với mẫu vật liệu Ag(1,0)-T-SA (có hàm lƣợng nano bạc là 1% ) toàn bộ vi khuẩn E.coli trong đã bị tiêu diệt.
Đối với vật liệu nano bạc mang trên silic cacbon thì khả năng diệt khuẩn kém hơn so với vật liệu nano bạc mang trên than gáo dừa hoạt tính. Theo bảng 3.3 thì mẫu vật liệu Ag(0,1)-SiC-SA không có khả năng diệt khuẩn E.coli, còn với mẫu Ag(1,0)-SiC-SA có nồng độ nano bạc lớn hơn (chiếm 1% khối lƣợng mẫu) chỉ có thể tiêu diệt đƣợc 62% lƣợng vi khuẩn E.coli trong điều kiện thí nghiệm. Điều này có thể giải thích là do diện tích bề mặt riêng của silic cacbon nhỏ hơn diện tích bề mặt riêng của than gáo dừa nên
Trần Thị Bích Hạnh Viện Hóa học - Viện KHCN Việt Nam 61
khả năng tiếp xúc của vi khuẩn với vật liệu nano bạc mang trên silic cacbon nhỏ hơn, làm cho tác dụng diệt khuẩn của vật liệu này kém hơn.
* Kết quả diệt khuẩn E.coli của các mẫu vật liệu có nano bạc đƣợc chế tạo bằng phƣơng pháp khử hóa bức xạ nhƣ sau:
Hình 3.10:Kết quả diệt khuẩn E.coli trực quan của các mẫu vật liệu có nano bạc được tổng hợp bằng phương pháp bức xạ
Trong đó: (a) là mẫu đối chứng pha loãng 3 bậc
(b) là mẫu Ag(0,1)-T-BX pha loãng ba bậc sau khi tiếp xúc với khuẩn E.Coli
(c) là mẫu Ag(0,3)-T-BX pha loãng ba bậc sau khi tiếp xúc với khuẩn E.Coli
(d) là mẫu Ag(0,5)-T-BX pha loãng ba bậc sau khi tiếp xúc với khuẩn E.Coli
(e) là mẫu Ag(0,7)-T-BX pha loãng ba bậc sau khi tiếp xúc với khuẩn E.Coli
Trần Thị Bích Hạnh Viện Hóa học - Viện KHCN Việt Nam 62
Bảng 3.4: Kết quả diệt khuẩn E.coli của các mẫu vật liệu có nano bạc được tổng hợp bằng phương pháp bức xạ
Tên mẫu Nồng độ E.coli ban đầu (cfu/ml) Nồng độ vi khuẩn E.coli còn lại (cfu/ml) Lƣợng E.coli bị tiêu diệt (%) Mẫu đối chứng 2.105 - 0,00 Ag(0,1)-T-BX - 2,8. 104 85,50 Ag(0,3)-T-BX - 7,4.102 99,63 Ag(0,5)-T-BX - 100 99,95 Ag(0,7)-T-BX - 40 99,98 Ag(1,0)-T-BX - 20 99,99
Từ bảng 3.4 ta thấy các vật liệu nano bạc mang trên than gáo dừa hoạt tính với dung dịch nano bạc đƣợc tổng hợp bằng phƣơng pháp bức xạ có khả năng diệt khuẩn tƣơng đối tốt, có thể tiêu diệt đƣợc 85,7 - 99,99 % lƣợng vi khuẩn E.coli trong điều kiện thí nghiệm tùy vào hàm lƣợng nano bạc đƣa lên chất mang. Với mẫu vật liệu có nồng độ nano bạc 0,3% (mẫu Ag(0,3)-T-BX) đã tiêu diệt gần nhƣ hoàn toàn lƣợng vi khuẩn E.coli trong điều kiện thí nghiệm (99,63%). Khi hàm lƣợng nano bạc càng lớn thì khả năng diệt khuẩn càng cao.
Vật liệu nano bạc mang trên silic cacbon có khả năng diệt khuẩn E.Coli kém nhất trong ba loại vật liệu do silic cacbon có diện tích bề mặt riêng nhỏ hơn so với than gáo dừa hoạt tính.
3.3.2 Kết quả khảo sát và đánh khả năng diệt khuẩn Coliforms của các mẫu vật liệu
* Kết quả diệt khuẩn Coliforms của các mẫu vật liệu đƣợc tẩm bằng dung dịch nano bạc thu đƣợc từ phƣơng pháp khử hóa học kết hợp siêu âm từ bảng 3.5 ta thấy các mẫu vật liệu nano bạc mang trên than hoạt tính đều có khả năng diệt khuẩn Coliforms.
Trần Thị Bích Hạnh Viện Hóa học - Viện KHCN Việt Nam 63
Hình 3.11: Kết quả diệt khuẩn Coliforms trực quan của các mẫu vật liệu có nano bạc được tổng hợp bằng phương pháp khử hóa học kết hợp siêu âm
Trong đó: (a) là mẫu đối chứng pha loãng ba bậc
(b) là mẫu Ag(0,1)-T-SA pha loãng ba bậc sau khi tiếp xúc với khuẩn Coliforms
(c) là mẫu Ag(0,3)-T-SA pha loãng ba bậc sau khi tiếp xúc với khuẩn Coliforms. (d) là mẫu Ag(0,5)-T-SA pha loãng ba bậc sau khi tiếp xúc với khuẩn Coliforms. (e) là mẫu Ag(0,7)-T-SA pha loãng ba bậc sau khi tiếp xúc với khuẩn Coliforms. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
(f) là mẫu Ag(1,0)-T-SA pha loãng ba bậc sau khi tiếp xúc với khuẩn Coliforms. (g) là mẫu Ag(0,1)-SiC-SA pha loãng ba bậc sau khi tiếp xúc với khuẩn
Coliforms.
(h) là mẫu Ag(1,0)-SiC-SA pha loãng ba bậc sau khi tiếp xúc với khuẩn
Trần Thị Bích Hạnh Viện Hóa học - Viện KHCN Việt Nam 64
Bảng 3.5: Kết quả diệt khuẩn Coliforms của các mẫu vật liệu có nano bạc được tổng hợp bằng phương pháp khử hóa học kết hợp siêu âm
Tên mẫu Nồng độ Coliforms
ban đầu (cfu/ml)
Nồng độ vi khuẩn Coliforms còn lại (cfu/ml) Lƣợng Coliforms bị tiêu diệt (%) Mẫu đối chứng 1,5.105 - 0 Ag(0,1)-T-SA - 2,1. 104 86,00 Ag(0,3)-T-SA - 8,4.102 99,44 Ag(0,5)-T-SA - 7,8.102 99,48 Ag(0,7)-T-SA - 0 100,00 Ag(1,0)-T-SA - 0 100,00 Ag(0,1)-SiC-SA - 8,5.104 43,30 Ag(0,5)-SiC-SA - 8,1.104 46,00 Ag(1,0)-SiC-SA - 3,7.104 75,33
Khả năng diệt khuẩn Coliforms của các mẫu vật liệu nano bạc mang trên than gáo dừa hoạt tính từ 86-100% trong điều kiện thí nghiệm tùy theo hàm lƣợng nano bạc đƣợc đƣa lên than. Khi hàm lƣợng nano bạc đƣa lên than gáo dừa hoạt tính là 0,7% (mẫu Ag(0,7)-T-SA) đã tiêu diệt đƣợc 100% vi khuẩn Coliforms. Còn các mẫu vật liệu nano bạc mang trên silic cacbon có khả năng diệt khuẩn kém hơn, trong điều kiện thí nghiệm mẫu vật liệu Ag(1,0)-SiC-SA (mẫu có hàm lƣợng bạc là 1%) chỉ diệt đƣợc khoảng 75% lƣợng vi khuẩn Coliforms. Hiện tƣợng này cũng có thể đƣợc giải thích là do diện tích bề mặt riêng của silic cacbon nhỏ hơn diện tích bề mặt riêng của than gáo dừa hoạt tính làm giảm khả năng tiếp xúc của vi khuẩn với vật liệu.
Trần Thị Bích Hạnh Viện Hóa học - Viện KHCN Việt Nam 65
* Kết quả diệt khuẩn Coliforms của các mẫu vật liệu đƣợc tẩm bằng dung dịch nano bạc thu đƣợc từ phƣơng pháp khử hóa bức xạ:
Hình 3.12: Kết quả diệt khuẩn Coliforms của các mẫu vật liệu có nano bạc được tổng hợp bằng phương pháp bức xạ
Trong đó: (a) là mẫu đối chứng pha loãng 3 bậc
(b) là mẫu Ag(0,1)-T-BX pha loãng ba bậc sau khi tiếp xúc với khuẩn Coliforms.
(c) là mẫu Ag(0,3)-T-BX pha loãng ba bậc sau khi tiếp xúc với khuẩn Coliforms. (d) là mẫu Ag(0,5)-T-BX pha loãng ba bậc sau khi tiếp xúc với khuẩn Coliforms. (e) là mẫu Ag(0,7)-T-BX pha loãng ba bậc sau khi tiếp xúc với khuẩn Coliforms. (f) là mẫu Ag(1,0)-T-BX pha loãng ba bậc sau khi tiếp xúc với khuẩn Coliforms.
Trần Thị Bích Hạnh Viện Hóa học - Viện KHCN Việt Nam 66
Bảng 3.6: Kết quả diệt khuẩn Coliforms của các mẫu vật liệu có nano bạc được tổng hợp