3.3.1. Màng lọc tẩm nano bạc tiếp xúc trực tiếp với dịch vi khuẩn
Màng bông tổng hợp ngâm vào dung dịch nano bạc 500 ppm trong thời gian 2 giờ, để khô tự nhiên 24 giờ trước khi thử nghiệm. Mẫu đối chứng dương là màng lọc được tẩm nano bạc. Mẫu đối chứng âm là màng bông sợi tổng hợp không phủ nano bạc. Khi các màng tiếp xúc với dịch E.coli ở nồng độ 108 cfu/ml trên đĩa petri, kết quả đạt được như hình sau:
Hình 3. 9. Ảnh chụp các màng lọc tiếp xúc với dịch khuẩn E.Coli 108 cfu/ml trên đĩa thạch
Từ hình ảnh nuôi cấy trên ta thấy trên phần diện tích chiếm đóng của 2 miếng màng tẩm nano bạc không thấy sự xuất hiện của vi sinh vật hoặc xuất hiện với số lượng rất ít (do màng xốp) so với miếng màng đối chứng (màu trắng). Đặc biệt ta có thể quan sát thấy đường viền xung quanh miếng màng đối chứng không có màu trắng (vòng kháng khuẩn) như đối với hai mẫu còn lại. Điều đó chứng tỏ màng có tẩm nano bạc có khả năng ức chế sự phát triển của vi khuẩn E.coli. Một vài vị trí trên phần diện tích đặt miếng màng vẫn xuất hiện khuẩn lạc màu xanh có thể bởi vì độ xốp của miếng màng chưa tối ưu, phần diện tích này bị trống vì thế không
Mẫu đối chứng
46
có sự tiếp xúc giữa miếng xốp và vi khuẩn hoặc có thể do mật độ nano bạc chưa được tẩm đều nên miếng xốp.
Để xác định khả năng kháng khuẩn của màng lọc tẩm nano bạc (có so sánh với mẫu đối chứng), các màng màng (kích thước 2x2 cm) được ngâm trong 10 ml dịch
vi khuẩn E.coli nồng độ106 cfu/ml trong 24 giờ. Sau 24 giờ lấy các màng màng ra
và phân tích nồng độ E.coli còn lại trong dung dịch, kết quả cho thấy màng lọc phủ
nano bạc đạt hiệu suất xử lý vi khuẩn 100% sau khi ngâm màng với 10 ml dịch vi
khuẩn E.coli 106 CFU/ml tại nhiệt độ phòng trong 24 giờ. Trong khi đó, các loại màng không phủ nano bạc thì hoàn toànkhông có khả năng kháng khuẩn, hiệu suất xử lý đều là 0% (bảng 3.1). Tiếp tục nghiên cứu khả năng diệt khuẩn của màng lọc khi có dòng khí đi qua trong các thí nghiệm tiếp theo.
Bảng 3. 8. Khả năng diệt khuẩn của các màng màng lọc không khí
Mẫu đối chứng Mẫu tẩm bạc
E.coli (cfu/ml) 106 0
Hiệu suất xử lý (%) 0% 100%
3.2.2 Kết quả đánh giá khả năng kháng khuẩn của màng lọc khi tiếp xúc với không khí với không khí
Màng lọc sau thời gian chạy thử nghiệm, vi khuẩn và nấm trong không khí theo bụi và bám trên các sợi lọc. Sử dụng các màng lọc này như những nguồn cấy vi sinh lên các đĩa thạch để đánh giá khả năng kháng khuẩn.
Trên các hình 3.7 và 3.8 là các ảnh chụp đĩa thạch sau khi tiến hành nuôi cấy nấm và vi khuẩn hiếu khí trên các mẫu lọc tinh phủ nano bạc và mẫu lọc đối chứng (không phủ nano bạc) sau một thời gian chạy thử nghiệm. Kết quả thu được cho thấy sau thời gian 24h nuôi cấy, trên mẫu đối chứng đã bắt đầu xuất hiện các khuẩn lạc, trong khi đó đĩa thạch nuôi cấy với mẫu lọc tinh phủ nano bạc, khi quan sát bằng mắt thường, chưa thấy xuât hiện khuẩn lạc (hình 3.7).
47
Hình 3. 10. Kết quả thử nghiệm hiệu quả kháng vi sinh của màng lọc tinh (sau 24 giờ)
(a) : Màng lọc có phủ nano bạc; (b) : màng lọc không phủ nano bạc
Hình 3. 11. Kết quả thử nghiệm hiệu quả kháng vi sinh của màng lọc tinh (sau 48 giờ)
(a) : Màng lọc không phủ nano bạc; (b) : màng lọc phủ nano bạc
Sau thời gian nuôi cấy 48h (hình 3.8), trên đĩa thạch phủ nano bạc đã có xuất hiện khuẩn lạc, nhưng khi so sánh với mẫu đối chứng, có thể thấy rõ sự chênh lệch về lượng khuẩn lạc xuất hiện ở hai đĩa, mật độ khuẩn lạc ở đĩa nuôi cấy sử dụng mẫu lọc có phủ nano bạc, lạc khuẩn xuất hiện với số lượng ít, mật độ thưa, trong khi đó ở đĩa với mẫu lọc đối chứng khuẩn lạc xuất hiện nhiều, lan rộng.
(a) (b)
48
Do các màng lọc làm việc trong cùng điều kiện môi trường, tốc độ hút gió và thời gian làm việc là như nhau, điều kiện thử nghiệm vi sinh như nhau, nên kết quả thu được như trên khẳng định tồn tại hiệu quả kháng khuẩn của màng lọc phủ nano
bạc.
Để đánh giá một cách định lượng khả năng kháng khuẩn của các màng lọc phủ nano bạc so với các màng lọc đối chứng không phủ nano bạc, tiến hành chiết tách dịch vi sinh từ các màng lọc tinh phủ nano bạc và màng lọc đối chứng (sau thời gian chạy thử 1 tháng) và sử dụng dịch chiết là nước RO và nước muối sinh lý để khảo sát sự ảnh hưởng của ion Ag+ có thể bị phân ly trong quá trình chiết tách vi sinh do khả năng ức chế ion Ag+ của Cl-. Hình 3.9 và hình 3.10 là hình ảnh chụp các đĩa thạch nuôi cấy vi khuẩn và nấm từ 1ml dịch chiết vi sinh của các mẫu lọc. Sau thời gian nuôi cấy 24 giờ, trên các đĩa thạch đã xuât hiện các khuẩn lạc, chứng tỏ trong các dịch chiết chứa vi khuẩn và nấm. Lượng khuẩn lạc ở đĩa nuôi cấy từ dịch chiết vi sinh của màng lọc phủ nano bạc ít hơn nhiều lần so với lượng khuẩn lạc ở đĩa thạch được nuôi cấy từ dịch chiết của màng lọc đối chứng không phủ nano bạc (ở cả hai môi trường nước RO và nước muối sinh lý). Bảng 3.2 cho các số liệu cụ thể về mật độ vi khuẩn và nấm có trên từng đĩa thạch thạch nuôi cấy từ dịch vi sinh được chiết từ các màng lọc tinh phủ nano bạc và màng lọc đối chứng trong môi trường nước muối sinh lý và môi trường nước RO. Bảng trên cho thấy dịch chiết vi sinh bằng nước RO và nước muối sinh lý cho kết quả tương đồng. Có thể thấy rằng lượng nấm và vi khuẩn trên các đĩa thạch nuôi cấy từ dịch vi sinh của mẫu lọc phủ nano bạc ít hơn lượng nấm và vi khuẩn trên đĩa thạch nuôi cấy từ dịch chiết của mẫu lọc đối chứng, khoảng từ 4-6 lần đối với nấm và khoảng 5 lần đối với vi khuẩn. Như vậy chứng tỏ, mật độ vi khuẩn, nấm khu trú trên các màng lọc tinh phủ nano bạc thấp hơn nhiều lần (trong khoảng 4-6 lần) so với lượng vi khuẩn, nấm khu trú trên các màng lọc đối chứng không được phủ nano bạc. Các thí nghiệm được tiến hành trong cùng điều kiện về môi trường, thời gian, cách thức và điều kiện nuôi cấy, là cơ sở để tái khẳng định khả năng ức chế vi khuẩn, nấm của màng lọc tinh phủ nano bạc.
49 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 3. 12. Kết quả thí nghiệm vi sinh đánh giá khả năng kháng khuẩn của màng lọc tinh phủ nano bạc (dung môi nước RO)
Hình 3. 13. Kết quả thí nghiệm vi sinh đánh giá khả năng kháng khuẩn của màng lọc tinh phủ nano bạc (dung môi nước muối sinh lý)
Cũng từ bảng 3.2, kết quả cho thấy hiệu quả kháng vi sinh của màng lọc đạt trên 79% đối với vi khuẩn và trên 75% đối với nấm. Khoảng 3/4 số vi khuẩn và nấm đã bị ức chế khi sử dụng màng lọc tinh phủ nano bạc thay cho màng lọc tinh thông thường (hình 3.11)
Bảng 3. 9. Kết quả đếm số lạc khuẩn v
Mẫu Chủng lo Mẫu nano bạc/nước RO Mẫu đối chứng/ nước RO Mẫu nano bạc/nước muố Mẫu đối chứng/nước muố
Hình 3. 14. Biểu đồ khả năng kháng vi khuẩn v
Như vậy, khi sử dụ chế sự phát triển của vi khu trong khoảng thời gian dài. 3.4 Đánh giá hiệu quả x
Việc đánh giá khả năng làm vi đích khảo sát các màng lọ có đáp ứng hay không đáp 79.31% 70% 75% 80% 85% Nước RO 50
ết quả đếm số lạc khuẩn và hiệu suất xử lý trên các đ
ng loại Mật độ VK (cfu/ml) Tỷ lệ diệt VK Mật độ nấ (cfu/ml) 13 79,31% 6 c RO 58 36 ối 12 79,31% 8 ối 58 33
ểu đồ khả năng kháng vi khuẩn và nấm của màng lọc phủ nano bạc
ụng màng lọc tinh phủ nano bạc đáp ứng đư
a vi khuẩn và nấm khu trú trên bề mặt màng lọc và các s i gian dài.
xử lý không khí của bộ tiền lọc
năng làm việc của bộ lọc khi xử lý không khí là nh ọc tinh sau khi phủ nano bạc và được lắp đặt vào b ng hay không đáp ứng được hiệu quả làm việc theo thiết kế ban đ
79.31% 79.31% 83.33%
75.76%
Nước RO Nước muối sinh lý
Tỷ lệ diệt khuẩn Tỷ lệ diệt nấm
ên các đĩa nuôi cấy ấm ) Tỷ lệ diệt nấm 83,33% 75,76% ọc phủ nano bạc
ng được yêu cầu ức c và các sợi lọc
lý không khí là nhằm mục t vào bộ lọc thô ban đầu của nó. Tỷ lệ diệt khuẩn
51
Hai chức năng chính của bộ tiền lọc là khả năng giữ bụi và khả năng xử lý vi khuẩn và nấm có mặt trong không khi sau khi đi qua các bộ lọc, do sự có mặt của nano bạc trên màng lọc có thể ảnh hưởng đến bề mặt riêng và khả năng bắt bụi của các sợi lọc.
3.4.1. Khả năng giữ bụi của bộ tiền lọc phủ nano bạc
Đánh giá khả năng giữ bụi của bộ tiền lọc phủ nano bạc nhằm xem xét tính khả thi khi sử dụng màng lọc phủ nano bạc thay cho màng lọc tinh thông thường bởi đây là nhiệm vụ trung tâm của một bộ lọc.
Bảng 3. 10. Lượng bụi đo được trước và sau khi qua bộ tiền lọc phủ nano bạc (tại các vận tốc hút gió khác nhau)
Tốc độ khí (m/s)
Lượng bụi trước lọc (mg/m3)
Lượng bụi sau lọc (mg/m3) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hiệu quả giữ bụi (%)
v1 = 0.51 0,0200 0,0050 75,00
v2 = 1.00 0,0265 0,0100 62,26
v3 = 1.50 0,0325 0,0125 61,54
v4 = 2.00 0,0160 0,0090 43,75
Bảng 3.3 tổng hợp các số liệu hàm lượng bụi trong không khí đo trước và sau khi không khí đi qua bộ tiền lọc với các tốc độ dòng khí khác nhau. Từ kết quả thu được tiến hành tính toán hiệu quả lọc bụi của màng lọc hay hiệu suất xử lý bụi của màng lọc và thể hiện trên hình 3.12.
52
Hình 3. 15. Biểu đồ tỷ lệ phần trăm hiệu quả xử lý bụi của bộ lọc phủ nano bạc
Kết quả trên bảng 3.2 và đồ thị hình 3.12 cho thấy hiệu quả giữ bụi của màng lọc thay đổi theo tốc độ dòng khí đi vào thiết bị : tốc độ dòng khí càng chậm thì lượng bụi được giữ lại càng cao. Kết quả này là hợp lý vì khi tốc độ dòng khí lớn, tốc độ các hạt bụi đi qua lỗ của màng lọc lớn, áp suất tạo ra lớn nên khả năng đâm xuyên cao, dẫn đến lượng bụi bị giữ lại trên các lỗ của màng lọc giảm. Hiệu quả xử lý bụi cao nhất khi v = 0,51 m/s và với tốc độ gió nhỏ hơn 1,5 m/s cho hiệu quả lọc bụi đạt trên 60%. Trên thực tế, trong các phòng chuyên môn bệnh viện, phòng làm việc, thí nghiệm,… tốc độ không khí trong phòng thường được giới hạn ở mức dưới 2 m/s. Nếu tốc độ khí thấp, ở mức 0.5 m/s thì tuy khả năng giữ bụi cao, nhưng thiết bị xử lý không khí có công suất nhỏ và nếu muốn tăng công suất thiết bị thì phải tăng kích thước thiết bị lên rất nhiều. Do đó, để đảm bảo yêu cầu lọc bụi và thiết kế thiết bị, tốc độ khí phù hợp nằm trong khoảng từ 1 đến 1,5 m/s.
3.4.2. Đánh giá khử khuẩn không khí của bộ tiền lọc phủ nano bạc
Khả năng khử khuẩn của bộ tiền lọc được xác định dựa trên số liệu về lượng vi khuẩn và nấm trước khi đi vào thiết bị và lượng vi khuẩn, nấm còn lại sau khi qua thiết bị. Bảng 3.4 thể hiện kết quả xử lý vi khuẩn không khí của bộ tiền lọc phủ nano bạc ở các tốc độ khí khác nhau. 0 20 40 60 80 100 0.5m/s 1.00 m/s 1.50 m/s 2.00 m/s H iệ u q u ả g iữ b ụ i (% ) Vận tốc dòng khí
53
Bảng 3. 11. Hiệu quả giữ vi khuẩn và nấm của bộ tiền lọc phủ nano bạc ở các vận tốc dòng khí khác nhau
Kết quả thu được cho thấy khả năng giữ nấm và vi khuẩn của bộ tiền lọc là rất cao, đều đạt trên 94% ở tất cả 4 tốc độ khí khảo sát. Khi tốc độ dòng khí thay đổi từ 0,5 m/s đến 2 m/s, hiệu quả xử lý vi khuẩn và nấm của bộ tiền lọc thay đổi không nhiều. Nguyên nhân có thể do hiệu suất xử lý vi khuẩn rất cao trong khi sự thay đổi vận tốc dòng khí không nhiều, nên không quan sát rõ được sự thay đổi hiệu suất khi tốc độ dòng khí biến thiên. Nếu dải vận tốc dòng khí biến thiên trong một khoảng lớn thì có thể quan sát thấy sự thay đổi. Tuy nhiên, do yêu cầu về tốc độ không khí trong phòng kín ở mức dưới 2m/s, nên có thể coi như hiệu suất xử lý vi khuẩn không thay đổi khi lắp đặt bộ tiền lọc phủ nano bạc này trong các thiết bị LSKK công suất khác nhau.
3.5 Đánh giá hiệu quả làm việc của thiết bị LSKK bằng XTQ sử dụng bộ tiền lọc phủ nano bạc lọc phủ nano bạc
3.5.1. Đánh giá hiệu quả làm việc của thiết bị trong box thí nghiệm
Sau khi chế tạo, đánh giá khả năng giữ bụi và khử khuẩn của màng lọc tẩm nano bạc, lắp bộ tiền lọc này vào thiết bị LSKK công suất 250 m3/h của Viện
Tốc độ khí (m/s) Mật độ trước xử lý (cfu/m3) Mật độ sau xử lý (cfu/m3) Hiệu quả xử lý VK (%) Hiệu quả xử lý nấm (%) VK Nấm VK Nấm v1= 0.5 40 16 1 1 97,5 94,0 v2 = 1.0 31 10 1 0 96,8 100 v3 = 1.5 59 17 1 1 98,3 94,1 v4 = 2.0 60 11 2 0 96,7 100
54
CNMT, thay thế cho bộ lọc bụi cũ của thiết bị. Liên quan đến chức năng của bộ tiền lọc phủ nano bạc, cũng đánh giá hai chỉ tiêu: lọc bụi và khử khuẩn của thiết bị LSKK.
3.5.1.1. Đánh giá khả năng giữ bụi của thiết bị LSKK
Bảng 3.5 thể hiện hiệu quả xử lý bụi của thiết bị LSKK sử dụng màng lọc nano bạc. Kết quả cho thấy hiệu quả xử lý bụi của thiết bị khá cao, đạt trên 93% dù hàm lượng bụi ban đầu không cao, khoảng 0.03 mg/m3. Với công suất xử lý khí 250 m3/h của thiết bị, tốc độ trung bình của dòng khí trong thiết bị là 1.2 m/s. So sánh với hiệu quả giữ bụi của riêng màng lọc phủ nano (mục 3.3.1), có thể thấy rằng khả năng xử lý bụi của thiết bị LSKK cao hơn của màng lọc phủ nano bạc.
Bảng 3. 12. Hiệu quả xử lý bụi của thiết bị LSKK sử dụng màng tiền lọc nano bạc trong box TN
Lượng bụi trước lọc (mg/m3)
Lượng bụi sau lọc (mg/m3)
Hiệu quả xử lý bụi (%)
Lần đo 1 0,030 0,002 93,33
Lần đo 2 0,031 0,002 93,55
Lần đo 3 0,030 0,002 93,33
Trung bình 93.4 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Kết quả này là hợp lý vì trong thiết bị LSKK, ngoài bộ tiền lọc để lọc bụi còn có bộ lọc cao áp tĩnh điện đặt ở vị trí ngay sau bộ tiền lọc, có vai trò loại bỏ nốt các hạt bụi mịn có kích thước trên 0.1 µm đi xuyên qua bộ tiền lọc.
3.5.1.2. Đánh giá khả năng khử khuẩn của thiết bị LSKK
Bảng 3.6 thể hiện hiệu quả khử khuẩn và nấm của thiết bị LSKK sử dụng màng lọc nano bạc. Kết quả cho thấy hiệu quả xử lý vi khuẩn và nấm của thiết bị khá cao, đạt trên 99% đối với VKHK và 93.6% đối với nấm.
55
Bảng 3. 13. Hiệu quả khử khuẩn và nấm của thiết bị LSKK sử dụng màng lọc nano bạc trong box TN
So sánh với hiệu quả khử khuẩn và nấm của riêng màng lọc phủ nano (mục 3.3.2), có thể thấy rằng khả năng xử lý vi khuẩn và nấm của thiết bị LSKK cao hơn của màng lọc phủ nano bạc. Kết quả này là hợp lý vì trong thiết bị LSKK, ngoài bộ tiền lọc nano bạc có tác dụng kháng khuẩn, bộ lọc XTQ cũng có vai trò diệt khuẩn và nấm, do đó hiệu suất diệt khuẩn và nấm của thiết bị LSKK cao hơn của bô tiền