Download miễn phí Đề tài Nghiên cứu điều chế dung dịch Ag nano mật độ cao và khảo sát khả năng diệt khuẩn của chúng
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN 2
1.1. Công nghệ nano và vật liệu nano 2
1.1.1. Công nghệ nano 2
1.1.2. Vật liệu nano 3
1.1.3. Cơ sở của công nghệ nano 4
1.1.4. Ứng dụng của công nghệ nano 4
1.1.5. Phương pháp tổng hợp vật liệu nano 6
1.1.6. Giới thiệu về Bạc kim loại 8
1.2. Vật liệu Bạc nano 9
1.2.1. Các phương pháp điều chế Bạc nano 10
1.2.2. Ứng dụng của Bạc nano 13
1.3. Các phương pháp nghiên cứu 16
1.4. Ô nhiễm vi sinh vật trong nước sinh hoạt và nước thải 17
1.4.1. Đặc điểm chung của vi sinh vật 17
1.4.2. Nguồn ô nhiễm và sự phân bố vi sinh vật trong nước và thực phẩm 17
1.4.3. Đặc điểm E.coli, coliform 19
1.4.4. Các phương pháp định lượng vi sinh vật 21
CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM 23
2.1. Hóa chất và công cụ 23
2.1.1. Hóa chất 23
2.1.2. công cụ 23
2.2. Phương pháp nghiên cứu 24
2.2.1. Điều chế dung dịch Ag nano khi không có chất phân tán 24
2.2.2. Điều chế dung dịch Ag nano khi có chất phân tán 24
2.3. Quy trình nghiên cứu khả năng tiệt trùng của Ag nano 24
2.3.1. Lấy mẫu và khu vực lấy mẫu 24
2.3.2. Phân tích mẫu 24
2.3.3. Thực nghiệm xác định E.coli, coliform 25
2.3.4. Định lượng coliform, coliform phân 25
2.3.5. Quy trình định lượng E.coli 26
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28
3.1. Tổng hợp dung dịch Ag nano 28
3.2. Ảnh hưởng của các chất tham gia trong quá trình làm thí nghiệm 28
3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ Ag+ đến khả năng tạo dung dịch Ag nano 28
3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ chất phân tán 32
3.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ Ag+ khi có mặt của chất phân tán 33
3.3. Khảo sát khả năng diệt khuẩn của Ag nano 34
3.3.1. Chuẩn bị dung dịch mẫu dung để diệt khuẩn 34
3.3.2. Ảnh hưởng của mật độ Ag nano tới khả năng diệt khuẩn 34
3.3.3. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc đến khả năng diệt khuẩn 36
3.4. Xây dựng quy trình điều chế Ag nano 41
KẾT LUẬN 44
TÀI LIỆU THAM KHẢO 45
Để tải tài liệu này, vui lòng Trả lời bài viết, Mods sẽ gửi Link download cho bạn ngay qua hòm tin nhắn.
Ketnooi -
Ai cần tài liệu gì mà không tìm thấy ở Ketnooi, đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Chắc chắn rằng với sự phát triển ngày càng cao của khoa học công nghệ, chúng ta còn khám phá ra nhiều tính chất hữu dụng hơn nữa của bạc nano cũng như các vật liệu nano khác để nâng cao chất lượng cuộc sống và sự tiến bộ của loài người. [9]
1.2.1. Các phương pháp điều chế nano bạc
Người ta có thể sử dụng các quy trình khác nhau cũng như các điều kiện khác nhau: chất đầu, phương pháp, điều kiện lọc, rửa, sấy, nung, để điều chế Ag nano kích cỡ khác nhau phục vụ cho những mục đích khác nhau. Nói chung, cũng giống như các vật liệu nano khác, Ag nano chủ yếu được tổng hợp bằng hai phương pháp chính là phương pháp vật lý và phương pháp hóa học. Ở đây chúng tui chỉ đề cập đến một số phương pháp điển hình đã được biết khá rộng rãi trên thế giới.
1.2.1.1. Phương pháp vật lý
Đây là phương pháp tạo vật liệu nano từ nguyên tử hay chuyển pha.
a: Phương pháp chuyển pha
b: Phương pháp bốc bay nhiệt
Các phương pháp vật lý để điều chế vật liệu nano như trên thường yêu cầu những thiết bị phức tạp, trong những điều kiện khá khắt khe và khó điều chỉnh được kích thước hạt.
1.2.1.2. Các phương pháp hóa học
Có nhiều phương pháp khác nhau để tổng hợp vật liệu nano bạc, trong đó phương pháp hóa học là một phương pháp có nhiều ưu điểm. Ưu điểm nổi trội nhất phải kể đến là mức độ đồng nhất hóa học rất tốt do đó có thể trộn lẫn các chất khác nhau ở cấp độ phân tử. Không những thiết bị đơn giản, mà với phương pháp hóa học người ta có thể kiểm soát được các điều kiện phản ứng, các điều kiện ảnh hưởng đến kích thước hạt và hơn nữa còn điều khiển được kích thước hạt như mong muốn.
Dưới đây là một số phương pháp thường được sử dụng để điều chế vật liệu nano, đặt biệt là Ag nano.
a. Phương pháp phân hủy nhiệt
Phương pháp này người ta thường sử dụng một muối của bạc và axit hữu cơ ( thường là các axit béo mạch dài vì những axit này có tác dụng bảo vệ). Muối đó đem nung ở nhiệt độ <3000C trong vòng 2 giờ thu được tinh thể Ag nano kích cỡ nhỏ và có đường phân bố kích thước hẹp.
b. Phương pháp sử dụng màng các chất đa điện li
Các chất cao phân tử chứa các nhóm có khả năng ion hoá được gọi là các chất đa điện li. Trong dung dịch chất đa điện li có các ion lớn và ion tương ứng. Đặc điểm chính của các chất đa điện li đó là cấu hình của mạch cao phân tử tích điện, có sự phân bố các đối ion ở trong mạch và xung quanh mạch cao phân tử. Do đặc điểm của mạch cao phân tử các chất điện li nên chúng có thể tạo thành các “hố” kích thước nano mang điện tích âm và sẽ giữ các ion Ag+ trong đó. Sử dụng phương pháp này có thể tổng hợp được các hạt nano với kích thước khoảng 2 - 4nm và độ đồng đều cao. [5]
c. Phương pháp polyol [12,13,14]
Có thể dùng Etylenglycol và các diol làm chất khử, ở nhiệt độ cao với sự có mặt của chất làm bền để tạo ra các hạt Ag nano. Nhưng qua nghiên cứu người ta thấy rằng khả năng của poly etylenglycol (PEG) nhạy hơn, nó lại có mạch cacbon dài nên PEG vừa là chất khử, vừa là chất bảo vệ trong quá trình phản ứng.
Trong công trình [13] đã tiến hành như sau: Đun PEG đến 800C, cho dung dịch AgNO3 vào, giữ nhiệt độ ở 800C và khuấy đều trong một giờ. Khi màu đỏ của dung dịch chuyển từ hồng sang màu xanh đen, chứng tỏ các hạt bạc nano đã được tạo thành. Các hạt này bền trong nhiều tháng, chứng tỏ PEG là một chất bảo vệ tốt.
Phương trình phản ứng:
RCH2CH2OH + 2Ag+ = RCH2CHO + 2Ag + 2 H+
Đây là một phương pháp mới và đơn giản để điều chế các hạt Ag nano. Khi sử dụng PEG không cần thêm dung môi, chất hoạt động bề mặt hay chất khử nữa. Hình dạng và kích thước của Ag nano phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ của chất phản ứng. Các kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng: Khi độ dài của mạch polyme tăng lên thì khả năng khử của PEG cũng tăng. Các hạt Ag nano thu được bằng phương pháp này có kích thước khá nhỏ và đồng đều, khoảng 8-10nm.
d. Phương pháp khử hóa học [1,6,7,16]
Vật liệu Ag nano chủ yếu được điều chế bằng phản ứng khử ion Ag+ trong dung dịch bởi các tác nhân khử êm dịu với sự có mặt của các chất làm bền.
* Tác nhân khử
Tác nhân khử là yếu tố có tính chất quyết định kích thước, hình dáng hạt tạo thành. Nếu chất khử quá mạnh, quá trình khử diễn ra quá nhanh, số lượng Ag sinh ra quá nhiều sẽ kết tụ lại với nhau tạo ra các hạt có kích thước lớn hơn. Ngược lại, nếu chất khử quá yếu, quá trình tổng hợp sẽ đạt hiệu suất thấp, thời gian phản ứng quá dài làm làm phát sinh nhiều sản phẩm phụ không mong muốn.
Các tác nhân khử rất đa dạng, thường là: fomandehit, hydzazin, muối tactrat, xitrat, NaBH4, các polyol
* Tác nhân bảo vệ
Các chất bảo vệ này có vai trò chủ chốt trong việc điều chỉnh kích thước hạt bạc, bằng cách khống chế sự lớn lên của các hạt Ag và ngăn cản sự keo tụ của chúng. Các chất bảo vệ thường là các polyme và các chất hoạt động bề mặt như polyvinylancol, polyetylenglycol, xenluloaxetat, silica
Cơ chế làm bền có thể được giải thích như sau:
Phân tử các chất làm bền thường có các nhóm phân cực có ái lực mạnh với ion Ag+ và các phân tử Ag kim loại. Đó là nhóm -OH ở PVA, xenluloaxetat, silica, nhóm chứa nguyên tử O, N trong PVP, nhóm -COO trong các axit béo, nhóm -SH trong các thiol Rn(SH) (OH). Trong quá trình phản ứng, do các ion Ag+ đã được gắn lên trên các polyme nên không thể lớn lên một cách tự do. Hơn nữa các hạt Ag nano khi vừa hình thành đã được ngăn cách với nhau bởi lớp vỏ polyme lớn và không thể kết tụ được với nhau. Điều này đã khống chế cả quá trình lớn lên và tập hợp của các hạt, do đó dễ tạo kích thước hạt nhỏ và đồng đều.
Ngoài ra các hạt Ag nano còn được làm bền theo cơ chế làm bền của các hạt keo. Khi ion Ag+ chưa bị khử hoàn toàn, chúng được hấp phụ trên bề mặt hạt và tạo thành các mixen gồm nhân bạc, một lớp chất bảo vệ và lớp điện kép của Ag+ và NO-3. Nhờ lớp điện kép này mà các hạt Ag nano mang điện tích trái dấu và đẩy nhau, tránh hiện tượng keo tụ.
Bên cạnh đó các yếu tố khác như: pH, nồng độ chất tham gia phản ứng, nhiệt độ của phản ứng, tốc độ, thời gian phản ứng cũng ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm tạo thành. Ví dụ khi pH quá lớn sẽ xảy ra quá trình tạo thành Ag2O nên khó khống chế phản ứng, đặc biệt khi pH cao, ion OH- làm mỏng lớp điện kép bao ngoài hạt nano làm các hạt nano dễ tập hợp. Khi nồng độ thấp, tốc độ cung cấp chất phản ứng nhỏ, các hạt nano thường tạo thành nhỏ và đồng đều hơn.
Phương pháp này thường được sử dụng nhiều trong phòng thí nghiệm vì quy trình sản xuất ra Ag nano khá đơn giản, không đòi hỏi thiết bị quá hiện đại, dễ khống chế các điệu kiện phản ứng để thu được kích thước hạt theo mong muốn đồng thời có thể tổng hợp với lượng lớn. Vì vậy phương pháp khử hóa học với những ưu điểm nổi bật sẽ là sự lựa chọn tối ưu để tổng hợp các...