Nghiên cứu chế tạo vật liệu ceramic gắn nano bạc để sản xuất bộ dụng cụ lọc nước uống cá nhân (2017)

Sách điện tử | Sách quyển | Video | Audio | Hình ảnh Nhập nội dung cần tìm

SÁCH ĐIỆN TỬ

HÌNH ẢNH

VIDEO

ÂM THANH

LIÊN THƯ VIỆN

SÁCH QUYỂN

TÌM TOÀN VĂN

HỌC LIỆU MỞ

TIN TỨC Mới nhất

Xem nhiều

Tính năng phần mềm

Sách điện tử Rss Nghiên cứu quy trình thành lập bản đồ địa hình Chia sẻ: Nguyễn Thanh Tùng | Lượt xem: 6 | Ngày: 26/01/2018 Từ khóa:

Nghiên cứu kết nối tọa độ giữa hệ quy chiếu Chia sẻ: Trần Ngọc Hải | Lượt xem: 5 | Ngày: 26/01/2018 Từ khóa:

Nghiên cứu kết nối tọa độ giữa Hệ quy chiếu Chia sẻ: Nghiêm Quốc Dũng | Lượt xem: 6 | Ngày: 25/01/2018 Từ khóa:

Ứng dụng các trạm tham chiếu hoạt động liên

Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng BOD5, Chia sẻ: Nguyễn Thị Nguyệt | Lượt xem: 4 | Ngày: 25/01/2018 Từ khóa:

Nghiên cứu xây dựng quy trình xác định PBDEs Chia sẻ: Nguyễn Thị Hường | Lượt xem: 4 | Ngày: 25/01/2018 Từ khóa:

Nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng của Canxi đến Trang Liên kết

Chia sẻ: Phùng Công Hưng | Lượt xem: 5 | Ngày: 25/01/2018 Từ khóa:

Nghiên cứu tổng hợp vật liệu polyme xốp cấu

Chia sẻ: Nguyễn Hoàng Ân | Lượt xem: 5 | Ngày: 25/01/2018 Chia sẻ: Phùng Khánh Nguyên | Lượt xem: 4 | Ngày: Từ khóa: 25/01/2018 Từ khóa:

Nghiên cứu chế tạo vật liệu ceramic gắn nano Chia sẻ: Trần Thị Nhàn | Lượt xem: 6 | Ngày: 25/01/2018 Từ khóa:

Nghiên cứu sử dụng chủng nấm Trichoderma Chia sẻ: Nguyễn Thị Thu Hương | Lượt xem: 5 | Ngày: 25/01/2018 Từ khóa:

Mới nhất

Xem nhiều

Video Rss Bão lửa hiếm hoi ở

Bảo vệ môi trường 1

Lần xem: 7153

Lần xem: 4986

00:00:00

Thống kê

00:00:00

Bảo vệ môi trường

Biến đổi khí hậu 2

Lần xem: 4819

Lần xem: 5669

00:00:00

Tài liệu điện tử: 4195 Tài liệu hình ảnh: 76

00:00:00

Bảo vệ môi trường sống

Biến đổi khí hậu 1

Lần xem: 5239

Lần xem: 5672

Tài liệu Video: 60 Tài liệu âm thanh: 1

00:00:00

00:00:00

Tài liệu tải về Bộ TNMT: 135783

Mới nhất

Xem nhiều

Thông kê truy cập

Hình ảnh Rss Bản đồ tỉnh Cà Mau Lần xem: 5389

Bản đồ tỉnh An Giang Lần xem: 15933

Bản đồ Việt Nam Lần xem: 9992

Bản đồ tỉnh Bắc Giang Lần xem: 6081

Bản đồ tỉnh Bắc Ninh Lần xem: 8986

Bản đồ Việt Nam 1 Lần xem: 7104

Mới nhất

Xem nhiều

Audio Rss

Số lượt truy cập:688470 Số người Online:334

Chuyên đề phát sóng tuyên Ô nhiễm sông Thị Vải : thực trạng, nguyên nhân và giải pháp Lần nghe: 2899

Chuyên đề phát sóng tuyên Ô nhiễm nước mặt một nguyên nhân gây ô nhiễm nước ngầm: Tình trạng ô nhiễm nước mặt đang trở thành vấn đề nóng ở nhiều đô thị, thành phố trên cả nước. Ô nhiễm nước mặt còn ảnh hưởng đến chất lượng nước dưới đất. Cần có những biện pháp gì để ngăn chặn tình trạng này?

Lần nghe: 2569

Chuyên đề phát sóng tuyên

Chuyên đề phát sóng tuyên

Tọa đàm về các giải pháp thực hiện Chiến lược quốc gia về tài nguyên nước: việc bảo vệ và phát triển tài nguyên nước mặt, hạn chế tối đa các tác nhân gây ô nhiễm nước mặt tại các sông, suối, ao hồ, kênh mương,… mà vấn đề chung là quản lý tài nguyên nước, trách nhiệm các các cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên nước ở trung ương và địa phương, trách nhiệm của người dân tham gia giữ gìn, bảo vệ, sử dụng tiết kiệm tài nguyên nước vì sự phát triển bền vững Lần nghe: 2465

Chuyên đề phát sóng tuyên

Hậu quả ô nhiễm môi trường nước và biện pháp khắc phục: có nhiều nguyên nhân dẫn đến ô nhiễm môi trường nước như bão, lũ lụt, chất thải sinh hoạt, công nghiệp, kim loại nặng, vi sinh vật….các giải pháp về giáo dục, tuyên truyền… giải pháp công nghệ Lần nghe: 2554

Bảo vệ TNN tại TPHCM: các giải pháp để hạn chế khai thác nước ngầm, chống ô nhiễm nước mặt Lần nghe: 2416

Chuyên đề phát sóng tuyên Lần nghe: 1580

Mới nhất

Xem nhiều

Liên thư viện Rss Tin học căn bản Giới thiệu: Chương 1: Tổng quan Chương 2: Thông tin và biểu diễn thông tin Chương 3: Giải quyết bài toán bằng máy tính Chương 4: Hệ điều hành Windows Chương 4: Email (tiếp) Chương 4: Internet Explorer (tiếp) Chương 5: Bảo vệ dữ liệu Chương 5: Virus tin học Tác giả: Nguyễn Tác Ánh | Ngày: | Nguồn: Nhóm trường Sư (tiếp) phạm Bài giảng Công nghệ kim loại Giới thiệu: Thông tin giáo trình Phần 1: Công nghệ đúc Phần 2: Gia công kim loại bằng áp lực Phần 3: Công nghệ hàn

Tác giả: Bùi Huy Quỳnh | Ngày: | Nguồn: Nhóm trường Sư phạm

Nguyễn Trãi Giới thiệu: Tổng số tiết: 15 - Lí thuyết: 12 - Thực hành: 3 Mục tiêu cần đạt 1- Nắm được những kiến thức cơ bản về tác giả và tác phẩm Nguyễn Trãi. Về tác giả: Các yếu tố về thời đại, gia đình, cuộc đời, con người Nguyễn Trãi có ảnh hưởng tới sự nghiệp văn học. Về tác phẩm: Các sáng tác chủ yếu của Nguyễn Trãi. Vị trí, những đóng góp của Nguyễn Trãi đối với sự..

Công nghệ phần mềm Giới thiệu: Công nghệ phần mềm là một ngành không thể thiếu được trong lĩnh vực Công nghệ thông tin. Ngày nay, chúng ta có thể sản xuất ra các hệ thống phần mềm lớn và hữu ích là nhờ phần lớn vào sự phát triển của Công nghệ phần mềm. Trong phạm vi giao trình Nhập môn Công nghệ phần mềm, chúng tôi giới thiệu chi tiết về vòng đời phần mềm, các mô..

Tác giả: PGS.TS Lã Nhâm Thìn | Ngày: | Nguồn: Nhóm trường Sư phạm

Tác giả: Phạm Thị Quỳnh | Ngày: | Nguồn: Nhóm trường Sư phạm

Hoa kỳ học Phương pháp dạy học Giới thiệu: Download nội dung giáo trình. Chú ý: Giáo Giới thiệu: Kiến thức đạt được Sinh viên trình bày và trình điện tử của trường ĐHSP Hà nội là một loại học liệu phân tích được khái niệm và đặc điểm của PPDH; Cơ sở điện tử đã được đóng gói theo chuẩn SCORM 1.2. Để phân chia hệ thống các PPDH; Các nhóm PPDH và khái học được nội dung của giáo trình này cần phải được niệm, ưu nhược điểm, yêu cầu sử dụng từng phương chạy trên một hệ thống quản lý học trực tuyến (LMS) pháp dạy học cụ thể, các xu hướng đổi mới PPDH và hoặc là một phần mềm có thể thưc thi được các gói học cách thức vận dụng PPDH một cách hiệu quả. Yêu cầu liệu theo chuẩn SCORM 1.2 – như Reload Player. .. kỹ năng Sinh viên thực hành rèn luyện những..

Tác giả: Nhóm tác giả | Ngày: | Nguồn: Nhóm trường Sư phạm

Tác giả: Nguyễn Thị Thanh Hồng, Hồ Thị Nhật | Ngày: | Nguồn: Nhóm trường Sư phạm

Tâm lý học lứa tuổi Thí nghiệm vật lý phổ thông Giới thiệu: Download nội dung giáo trình. Chú ý: Giáo Giới thiệu: Hiện nay chúng ta đang thực hiện việc đổi trình điện tử của trường ĐHSP Hà nội là một loại học liệu mới rất mạnh mẽ về nội dung và phương pháp dạy học điện tử đã được đóng gói theo chuẩn SCORM 1.2. Để ở bậc trung học phổ thông. Đối với các môn khoa học học được nội dung của giáo trình này cần phải được thực nghiệm nói chung và môn Vật lí nói riêng thì việc chạy trên một hệ thống quản lý học trực tuyến (LMS) đổi mới đó gắn liền với việc phải tăng cường sử dụng thí hoặc là một phần mềm có thể thưc thi được các gói học nghiệm trong quá trình dạy – học. Đây là một nhiệm vụ liệu theo chuẩn SCORM 1.2 – như.. đặc biệt khó khăn vì nhiều nguyên..

Tác giả: Khúc Năng Toàn | Ngày: | Nguồn: Nhóm trường Sư Tác giả: TS. Nguyễn Xuân Thành | Ngày: | Nguồn: Nhóm phạm trường Sư phạm

Tiếng Việt cho người nước ngoài ngoài Kỹ thuật điện 2 Giới thiệu: Download nội dung giáo trình Chú ý: Giáo Giới thiệu: Điện năng có ưu điểm nổi bật là có thể sản trình điện tử của trường ĐHSP Hà nội là một loại học liệu xuất tập trung với nguồn công suất lớn, có thể truyền tải điện tử đã được đóng gói theo chuẩn SCORM 1.2. Để đi xa và phân phối đến nơi tiêu thụ với tổn hao tương đối học được nội dung của giáo trình này cần phải được nhỏ. Điện năng lại dễ dàng biến đổi thành các năng chạy trên một hệ thống quản lý học trực tuyến (LMS) lượng khác. Mặt khác, quá trình biến đổi năng lượng từ hoặc là một phần mềm có thể thưc thi được các gói học tín hiệu điện từ dễ dàng tự động hoá và điều khiển từ xa, liệu theo chuẩn SCORM 1.2 – như.. cho phép giải phóng lao động chân..

Tác giả: TS. Nguyễn Tiến Mâu | Ngày: | Nguồn: Nhóm trường Tác giả: Trần Minh Sơ | Ngày: | Nguồn: Nhóm trường Sư Sư phạm phạm

THƯ VIỆN HỌC LIỆU MỞ Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội Trụ sở chính: Số 41A đường Phú Diễn, Phường Phú Diễn, quận Bắc Từ Liêm, Hà Nội Tel: 04.38370598, Fax: 04.38370597, Liên hệ: dhtnmt@hunre.edu.vn

5

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU CERAMIC GẮN NANO BẠC ĐỂ SẢN XUẤT BỘ DỤNG CỤ LỌC NƯỚC UỐNG CÁ NHÂN CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

TRẦN THỊ NHÀN

HÀ NỘI, NĂM 2017

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU CERAMIC GẮN NANO BẠC ĐỂ SẢN XUẤT BỘ DỤNG CỤ LỌC NƯỚC UỐNG CÁ NHÂN TRẦN THỊ NHÀN CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG MÃ SỐ: 60440301

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. TRẦN THỊ NGỌC DUNG

HÀ NỘI, NĂM 2017

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Cán bộ hướng dẫn chính: TS. Trần Thị Ngọc Dung

Cán bộ chấm phản biện 1: TS. Nguyễn Mạnh Tường

Cán bộ chấm phản biện 2: TS. Mai Văn Tiến

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Ngày …… tháng ……. Năm 20……

i

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan các nội dung, số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Hà Nội, ngày tháng năm 201 HỌC VIÊN

Trần Thị Nhàn

ii

LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến Tiến sĩ Trần Thị Ngọc Dung, Trưởng phòng phòng Công nghệ thân môi trường thuộc Viện Công nghệ môi trường đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt cho tôi những kinh nghiệm quý báu, những lời khuyên cần thiết trong suốt quá trình làm luận văn.

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ThS. Vũ Thị Mai đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài, đồng thời tôi xin cảm ơn quý thầy cô, trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội, đặc biệt thầy cô khoa Môi trường đã nhiệt tình truyền dạy những kinh nghiệm quý báu, những phương pháp nghiên cứu căn bản và những công cụ hỗ trợ đắc lực cho quá trình làm việc và nghiên cứu hiện tại cũng như trong tương lai.

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến GS.TSKH Nguyễn Đức Hùng và các bạn đồng nghiệp của Viện Công nghệ môi trường đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn với gia đình, các anh, chị, em, đã hết lòng giúp đỡ về vật chất và chỗ dựa tinh thần với những lời động viên cho công việc nghiên cứu để hoàn thành luận văn này.

Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn ở lớp CH1MT khóa 1 đã nhiệt tình giúp đỡ trong suốt quá trình vừa qua.

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 201 HỌC VIÊN

Trần Thị Nhàn

iii

MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ..................................... vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .................................................................... ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ........................................................... x MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài luận văn ............................................................ 1 2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu.................................................................. 2 2.1. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................... 2 2.2. Nội dung nghiên cứu .................................................................................. 2 3. Ý nghĩa khoa học của luận văn ..................................................................... 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................. 4 1.1. Tổng quan về tình hình ô nhiễm môi trường nước hiện nay ...................... 4 1.1.1. Thực trạng ô nhiễm môi trường ........................................................... 4 1.1.2. Tác hại của ô nhiễm môi trường nước.................................................. 6 1.2. Các vi sinh vật gây bệnh trong nước .......................................................... 7 1.2.1. Vi khuẩn gây bệnh hay gặp trong nước .................................................. 7 1.2.2. Chỉ thị sinh vật trong môi trường nước.................................................. 8 1.4. Giới thiệu về ceramic và nano bạc............................................................ 11 1.4.1. Giới thiệu về ceramic ......................................................................... 11 1.4.2. Giới thiệu chung về nano bạc ............................................................. 12

iv

1.5. Tình hình nghiên cứu trong nước và thế giới ........................................... 14 1.5.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ..................................................... 14 1.5.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ....................................................... 20 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................24 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu............................................................ 24 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ......................................................................... 24 2.1.2. Phương pháp nghiên cứu....................................................................... 24 2.2. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị.................................................................... 25 2.2.1. Hóa chất................................................................................................ 25 2.2.2. Thiết bị và dụng cụ................................................................................ 26 2.3. Lựa chọn tỉ lệ hỗn hợp cao lanh/ chất độn và nhiệt độ nung vật liệu ceramic ............................................................................................................ 26 2.4. Các phương pháp đánh giá đặc tính của vật liệu ...................................... 30 2.4.1. Phân tích nhiệt trọng lượng (DTG – TG) ........................................... 30 2.4.2. Xác định độ xốp biểu kiến của vật liệu .............................................. 30 2.4.3. Đánh giá độ thôi nhiễm của vật liệu khi tiếp xúc môi trường nước... 31 2.4.4. Phương pháp phân tích vi sinh .............................................................. 32 2.4.5. Xác định diện tích bề mặt và kích thước lỗ xốp (BET) ..................... 34 2.4.6. Xác định cấu trúc tinh thể bằng nhiễu xạ tia X (XRD) ...................... 34 2.4.7. Xác định thành phần nguyên tố trong mẫu bằng phổ kế huỳnh quang tia X (XRF)...................................................................................................... 34 2.4.8. Xác định kích thước nano bạc bằng việc sử dụng kính hiển vi điện tử quét (SEM) ...................................................................................................... 35

v

2.4.9. Đánh giá sự rửa trôi bạc từ vật liệu lọc .............................................. 35 2.5. Tính toán, thiết kế bộ dụng cụ lọc nước cá nhân sử dụng vật liệu ceramic chế tạo được .................................................................................................... 36 2.5.1. Xác định các thông số cơ bản ............................................................... 36 2.5.2. Tính toán kích thước và nguyên vật liệu............................................... 37 2.5.3. Mô tả thử nghiệm với bộ dụng cụ lọc ................................................... 40 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN..................... 42 3.1. Hình thái học của vật liệu ceramic sau khi nung ..................................... 42 3.2. Phân tích đặc tính của vật liệu ceramic xốp nano bạc ............................. 42 3.2.1. Kết quả phân tích nhiệt trọng lượng DTG - TG ................................... 42 3.2.2. Đánh giá độ thôi nhiễm của vật liệu khi tiếp xúc môi trường nước... 47 3.2.3. Xác định độ xốp biểu kiến .................................................................. 48 3.2.4. Tính diện tích bề mặt của vật liệu lọc theo phương pháp BET ............ 49 3.2.5. Xác định cấu trúc tinh thể (XRD) ......................................................... 51 3.2.6. Xác định thành phần các nguyên tố có trong vật liệu lọc (XRF) ......... 52 3.2.7. Đánh giá sự rửa trôi bạc từ vật liệu lọc ................................................. 54 3.2.8. Kết quả chụp SEM ................................................................................ 55 3.2.9. Khả năng diệt khuẩn của vật liệu lọc ceramic xốp gắn nano bạc theo thời gian tiếp xúc ............................................................................................. 56 3.3. Ứng dụng vật liệu ceramic xốp nano bạc trong bộ dụng cụ lọc nước cá nhân

............................................................................................................ 57

3.3.1. Xác định khối lượng riêng của vật liệu ................................................. 57 3.3.2. Tính toán kích thước và nguyên vật liệu............................................... 58

vi

3.3.2. Bộ dụng cụ lọc nước cá nhân ................................................................ 63 3.3.3. Đánh giá chất lượng nước qua cột lọc .................................................. 64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 67 KẾT LUẬN ..................................................................................................... 67 KIẾN NGHỊ .................................................................................................... 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 69 PHỤ LỤC 1: THỰC NGHIỆM PHỤ LỤC 2: THIẾT BỊ PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH

vii

THÔNG TIN LUẬN VĂN Họ và tên học viên: Trần Thị Nhàn Lớp: CH1MT

Khóa: 2015-2017

Cán bộ hướng dẫn: TS.Trần Thị Ngọc Dung Tên đề tài: “Nghiên cứu chế tạo vật liệu ceramic gắn nano bạc để sản xuất bộ dụng cụ lọc nước uống cá nhân” Tóm tắt: Nước vô cùng quý báu và hết sức thiết yếu đối với sự sống của các sinh vật trên trái đất. Đảm bảo nước sạch cho nhu cầu ăn uống của con người nhất là với những nơi có điều kiện sống khó khăn như trong thời gian lũ lụt, những khu vực vùng sâu, vùng xa rất cần được quan tâm và đầu tư. Ngoài ra, nhu cầu sử dụng dụng cụ lọc nước cá nhân cho quân sự, dã ngoại,...là rất lớn. Dụng cụ lọc nước cá nhân sử dụng vật liệu ceramic xốp gắn nano bạc sẽ đáp ứng được yêu cầu này. Đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu đặc trưng vật liệu như DTG-TG, SEM, BET, cũng như đánh giá khả năng diệt vi sinh vật,... từ đó lựa chọn điều kiện tối ưu chế tạo vật liệu lọc cũng như dụng cụ lọc nước uống. Từ kết quả nghiên cứu, luận văn tìm ra điều kiện tối ưu để chế tạo vật liệu lọc là tỷ lệ cao lanh với mùn cưa tẩm muối bạc là 75: 25 và nung ở 1100 oC trong 60 phút để đạt độ xốp 47,383%. Đã chế tạo thành công bộ dụng cụ lọc nước cá nhân với công suất 0,3 L/h. Kết quả ban đầu cho thấy, bộ dụng cụ này có khả năng loại bỏ hoàn toàn các vi sinh vật và một lượng Asen có mặt trong nước đầu vào là nước Hồ Tây.

Kết quả của luận văn có thể áp dụng dùng để sản xuất bộ dụng cụ lọc nước cá nhân cho nhu cầu dã ngoại và những nơi thường xuyên xảy ra lũ lụt, không có điện và thiếu nguồn nước sạch.

viii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt ADN APTES

Giải thích : Axit deoxyribonucleic : 3-aminopropyltriethoxysilane

BET

: Phương pháp Brunauer-Emmett-Teller

BJH

: Phương pháp Barrett-Joiner-Halenda

Bộ TN&MT

: Bộ Tài nguyên và Môi trường

BYT

: Bộ Y tế

cs

: Cộng sự

CSF

: Ceramic silver-impregnated filter

CFU

: Colony forming unit

DTG-TG

: Phân tích nhiệt trọng lượng vi sai

ICP-MS

: Phổ khối nguyên tử plasma cảm ứng

SEM

: Kính hiển vi điện tử quét

-SH

: Nhóm sunfohydril

PFP

: Tổ chức Potters for Peace

QCVN

: Quy chuẩn kỹ thuật Việt Nam

TEM

: Kính hiển vi điện tử truyền qua

TS Viện HLKH&CNVN

: Tiến sĩ : Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

XRD

: X-ray diffraction

XRF

: X-Ray Fluorescence

ix

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Tỷ lệ hộ có nguồn nước hợp vệ sinh phân theo vùng ........................ 5 Bảng 1.2. Số ca mắc bệnh truyền nhiễm giai đoạn 2011-2014 ........................ 6 Bảng 3.1. Bảng tổng hợp giá trị nhiệt độ và trọng lượng hao hụt của vật liệu46 Bảng 3.2. Độ xốp tổng của vật liệu lọc chế tạo được tại nhiệt độ và tỷ lệ nhau ......................................................................................................................... 49 Bảng 3.3. Các tham số vật lý của vật liệu lọc ceramic xốp sử dụng mùn cưa 50 Bảng 3.4. Thành phần các nguyên tố có trong vật liệu ceramic ..................... 53 Bảng 3.5. Khả năng diệt khuẩn E.coli và Coliforms của vật liệu lọc theo thời gian tiếp xúc .................................................................................................... 56 Bảng 3.6. Kết quả phân tích ICP - MS............................................................ 66

x

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1. Cơ chế diệt khuẩn của nano bạc ...................................................... 12 Hình 1.2. Hình dạng lõi lọc và nguyên tắc hoạt động của lõi lọc ................... 14 Hình 1.3. Bộ lọc nước sử dụng một lõi lọc và hai lõi lọc ............................... 14 Hình 1.4. Bộ lọc nước bằng gốm và thùng chứa nước sau lọc ....................... 16 Hình 1.5. Đĩa lọc bằng gốm ............................................................................ 16 Hình 1.6. Sự kết hợp giữa hạt nano bạc và gốm ............................................. 17 Hình 1.7. Gốm xốp không gắn nano bạc (hình a) và có gắn nano bạc (hình b) ......................................................................................................................... 17 Hình 1.8. Khối lượng của TPA và nano bạc bị phôi vào nước theo thời gian 18 Hình 1.9. Khả năng diệt khuẩn của thiết bị lọc gốm gắn TPA và nano bạc ... 18 Hình 1.10. Hệ thống lọc nước bằng gốm ........................................................ 19 Hình 1.11. Dụng cụ lọc cá nhân Lifestraw ..................................................... 19 Hình 1.12. Màng gốm lọc nước có phủ nano bạc ........................................... 21 Hình 1.13. Bộ dụng cụ lọc nước ceramic xốp cố định nano bạc .................... 21 Hình 1.14. Màng lọc gốm xốp chế tạo tại Bình Định ..................................... 22 Hình 2.1. Sơ đồ quy trình chế tạo vật liệu lọc ceramic có gắn nano bạc ........ 27 Hình 2.2. Cao lanh (hình a) và mùn cưa (hình b) ........................................... 28 Hình 2.3. Lò nung SX 6-13 ............................................................................. 29 Hình 2.4. Bể siêu âm (hình a) và thí nghiệm vật liệu (hình b) ....................... 31 Hình 2.5. Phương pháp pha loãng mẫu theo dãy thập phân ........................... 32 Hình 2.6. Quy trình thực hiện phân tích vi sinh .............................................. 33

xi

Hình 2.7. Phổ kế huỳnh quang tia X Viet Space ............................................ 35 Hình 2.8. Kính hiển vi điện tử quét trường phát xạ (FE-SEM) ...................... 35 Hình 2.9. Thiết bị ICP – MS Agilent Technologies 7700 series .................... 36 Hình 2.10. Mô hình thử nghiệm ...................................................................... 40 Hình 3.1. Nhiệt độ nung 1100 oC tạo ceramic với tỷ lệ cao lanh/ mùn cưa 100: 0 (a) và cao lanh/ mùn cưa 75:25 (b) .............................................................. 42 Hình 3.2. Diễn biến TG và DTG của hỗn hợp cao lanh/ mùn cưa-AgNO3 khi tăng nhiệt độ .................................................................................................... 44 Hình 3.3. So sánh diễn biến TG và DTG của hỗn hợp cao lanh-mùn cưa tẩm AgNO3 với các tỷ lệ 85:15; 80:20 và 75:25 .................................................... 46 Hình 3.4. Độ đục của mẫu ở nhiệt độ khác nhau với cùng thời gian siêu âm 48 Hình 3.5. Đường đẳng nhiệt hấp phụ/khử hấp phụ của vật liệu ceramic xốp sử dụng mùn cưa làm chất tạo xốp, nung ở nhiệt độ 1100 oC ............................. 50 Hình 3.6. Phổ XRD vật liệu ceramic xốp nung từ hỗn hợp caolanh/mùn cưaAgNO3. ............................................................................................................ 52 Hình 3.7. Phổ XRF vật liệu ceramic xốp nung từ hỗn hợp caolanh/ mùn cưaAgNO3 ............................................................................................................. 53 Hình 3.8. Sự rửa trôi của bạc từ vật liệu lọc theo thời gian ............................ 55 Hình 3.9. Ảnh SEM bề mặt (a), mẫu không gắn nano bạc (b) và mẫu gắn hạt nano bạc (c) trên vật liệu ceramic xốp ............................................................ 55 Hình 3.10. Hiệu suất diệt khuẩn theo thời của các mẫu nung ở 1100 oC........ 57 Hình 3.11. Mô hình bộ lọc nước cá nhân (hình a) và cột lọc (hình b)............ 63 Hình 3.12. Mẫu nước Hồ Tây trước khi lọc (M0) và sau khi lọc (M1) .......... 64

xii

Hình 3.13. Kết quả vi sinh nước Hồ Tây trước khi lọc (hình a) và sau khi lọc (hình b) ............................................................................................................ 65 Hình 3.14. Kết quả đo độ đục của dung dịch trước và sau khi lọc qua thiết bị ......................................................................................................................... 65

1

MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài luận văn Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quý báu và hết sức thiết yếu đối với sự sống của các sinh vật trên trái đất. Nước duy trì sự sống quan trọng hơn cả các thành phần dinh dưỡng khác. Cơ thể con người được cấu thành chủ yếu là nước. Nước phân phối khắp nơi trong cơ thể như máu, não bộ, phổi,.... Tuy nhiên, hiện nay rất nhiều người trên thế giới sử dụng nước không đảm bảo yêu cầu vệ sinh, nó là nguyên nhân dẫn đến các bệnh tật cho con người.

Mức độ ô nhiễm nước đang ngày càng gia tăng do kiểm soát không hiệu quả nguồn gây ô nhiễm. Tình trạng này đã và đang gây ra những ảnh hưởng đến sức khỏe của người, làm tăng nguy cơ ung thư, sảy thai và dị tật bẩm sinh, dẫn đến suy giảm nòi giống. Theo thống kê của Bộ Y tế và Bộ Tài nguyên Môi trường trung bình Việt Nam có khoảng 9.000 người tử vong mỗi năm và gần 200.000 trường hợp mắc bệnh ung thư mới phát hiện, mà một trong những nguyên nhân chính là sử dụng nguồn nước ô nhiễm.

Tại Campuchia [1], việc sử dụng bộ dụng cụ lọc nước để cung cấp nước sạch cho gia đình được áp dụng rộng rãi trên cả nước. Ưu điểm là thời gian làm bộ dụng cụ này nhanh, ngăn ngừa được vi khuẩn vào trong nước, đặc biệt là tại những nơi khan hiếm nước sạch.

Tuy nhiên, trên thế giới có rất ít dụng cụ lọc nước cá nhân trong những trường hợp khẩn cấp hoặc những nơi có điều kiện bất lợi. Trong tháng 10, 11 năm 2017 vừa qua ở Việt Nam, miền Trung liên tiếp bị bão đổ vào khiến cho nước lũ dâng cao trên mức báo động 1 đến 2 mét, có nơi thậm chí đến 8 mét.

Khi ngập lụt diễn ra, ngoài việc liên quan đến lương thực, thực phẩm thì việc cung cấp nguồn nước sạch cho ăn uống của người dân vùng lũ là rất cấp thiết.

2

Do đó, những người dân vùng lũ, vùng khó khăn ít có điều kiện tiếp cận nước sạch rất cần một thiết bị, dụng cụ lọc nước gọn nhẹ, không cần dùng điện để dễ dàng mang theo bên mình, đặc biệt thiết bị, dụng cụ này phải có khả năng làm sạch nước khỏi các loại vi sinh vật gây bệnh.

Chính vì những nhu cầu bức thiết của người dân vùng lũ và vùng khó khăn, mà đề tài “Nghiên cứu chế tạo vật liệu ceramic gắn nano bạc để sản xuất bộ dụng cụ lọc nước uống cá nhân” đã được chọn làm luận văn cao học.

2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu 2.1. Mục tiêu nghiên cứu - Xây dựng được quy trình chế tạo vật liệu lọc ceramic xốp gắn nano bạc của bộ dụng cụ lọc nước cá nhân.

- Đánh giá được hiệu quả diệt khuẩn của vật liệu lọc và dụng cụ lọc.

2.2. Nội dung nghiên cứu - Tổng quan tài liệu trong và ngoài nước về nghiên cứu chế tạo vật liệu lọc ứng dụng để xử lý, nước cấp sinh hoạt nhiễm khuẩn và bị ô nhiễm.

- Nghiên cứu xây dựng quy trình chế tạo vật liệu lọc ceramic xốp gắn nano bạc với các dạng định hình khác nhau như dạng viên, dạng màng bằng phương pháp khử in-situ.

- Đánh giá các đặc trưng tính chất của vật liệu thu được, khả năng diệt khuẩn tĩnh, khả năng rửa trôi bạc trong dịch lọc. + Các đặc trưng tính chất của vật liệu thu được được thể hiện qua các phân tích SEM, BET,.... + Thử nghiệm khả năng diệt khuẩn của vật liệu + Đánh giá khả năng thôi nhiễm bạc của vật liệu lọc .

3

3. Ý nghĩa khoa học của luận văn - Chế tạo thành công vật liệu lọc ceramic xốp gắn nano bạc dạng hạt bằng phương pháp in-situ cho phép bạc được gắn đều trên bề mặt các lỗ xốp và được cố định trên vật liệu và đồng thời làm giảm đáng kể hiện tượng bạc trôi trong quá trình sử dụng. Vật liệu chế tạo ra có khả năng diệt khuẩn, phù hợp với việc khử trùng cho nước ăn uống và thích hợp dùng cho bộ dụng cụ lọc cá nhân.

- Kết quả của luận văn góp phần giải quyết được nhu cầu về nước ăn uống của các cá nhân ở vùng lũ lụt, vùng khó khăn về nước và nhu cầu dã ngoại.

4

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1.

Tổng quan về tình hình ô nhiễm môi trường nước hiện nay

1.1.1. Thực trạng ô nhiễm môi trường Ô nhiễm nước đang là vấn đề đáng báo động trên thế giới hiện nay, đặc biệt là các nước đang phát triển. Ô nhiễm nước là hiện tượng các vùng nước như sông, hồ, biển, nước ngầm,... bị các hoạt động của con người làm nhiễm các chất gây hại cho con người và cuộc sống của các sinh vật trong tự nhiên.

Hiện nay, ở Việt Nam, mặc dù các cấp, các ngành đã thực hiện các chính sách và pháp luật về bảo vệ môi trường, nhưng tình trạng ô nhiễm nước là vấn đề rất đáng lo ngại. Tốc độ công nghiệp hóa và đô thị hóa khá nhanh cũng như sự gia tăng dân số gây áp lực càng nặng nề đối với tài nguyên nước.

Môi trường nước ngày càng bị ô nhiễm bởi nước thải của khu công nghiệp, nước thải sinh hoạt, làng nghề,... chưa được thu gom tập trung để xử lý. Về tình trạng ô nhiễm nước ở nông thôn và khu vực sản xuất nông nghiệp, hiện nay Việt Nam có gần 76% dân số đang sinh sống ở nông thôn là nơi có cơ sở hạ tầng còn lạc hậu, phần lớn các chất thải của con người và gia súc không được xử lý nên thấm xuống đất hoặc bị rửa trôi, làm cho tình trạng ô nhiễm nước bởi các hợp chất hữu cơ và sinh vật ngày càng cao. Đặc biệt, trong sản xuất nông nghiệp do lạm dụng thuốc bảo vệ thực vật dẫn đến các nguồn nước ở kênh, mương bị ô nhiễm.

Mặc dù gần đây, chính phủ đã có nhiều chính sách, đầu tư cung cấp nước sạch, nhưng vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu của người dân nghèo. Một bộ phận người dân sinh sống tại vùng nông thôn và núi cao vẫn không được tiếp cận với hệ thống nước sạch hoặc thiếu nước cho sinh hoạt. Giữa các nhóm, các vùng có thu nhập khác nhau, mức độ được tiếp cận với nước sạch với tỷ lệ cũng khác nhau (bảng 1.1).

5

Bảng 1.1 Tỷ lệ hộ có nguồn nước hợp vệ sinh phân theo vùng [2].

Tỷ lệ hộ có Vùng

Tỷ lệ hộ có

nguồn nước hợp

nguồn nước

Vùng

vệ sinh (%)

hợp vệ sinh (%)

Phân theo thành thị - nông thôn Thành thị

97,7

Nông thôn

87,4

Phân theo vùng Đồng bằng sông Hồng Trung du và miền núi phía Bắc

98,6

80,2

Bắc Trung Bộ và duyên

hải

miền

91,0

Trung Tây Nguyên

82,8

Đông Nam Bộ

98,1

Đồng bằng sông Cửu Long

81,6

Việc đầu tư hệ thống xử lý nước sinh hoạt cho một hộ gia đình thường vượt quá mức thu nhập bình quân và mức sống của người dân nông thôn. Do đó, phần lớn người dân nông thôn vẫn khai thác và sử dụng trực tiếp nước sông hoặc các thủy vực xung quanh phục vụ cho sinh hoạt.

Có nhiều nguyên nhân khách quan và chủ quan dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường nước như: sự gia tăng dân số; mặt trái của quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa; nhận thức của người dân về vấn đề ô nhiễm môi trường chưa cao; cơ sở hạ tầng yếu kém, lạc hậu; lũ lụt,... Đáng chú ý là sự bất cập trong hoạt động quản lý, bảo vệ môi trường. Các quy định về quản lý

6

và bảo vệ môi trường còn thiếu, cơ chế phân công và phối hợp giữa các cơ quan, các ngành và địa phương chưa đồng bộ, còn chồng chéo, chưa quy định trách nhiệm rõ ràng; chưa có chiến lược, quy hoạch khai thác, sử dụng và bảo vệ tài nguyên nước theo lưu vực, vùng lãnh thổ.

1.1.2. Tác hại của ô nhiễm môi trường nước Bệnh tật có liên quan đến ô nhiễm nguồn nước đã từ lâu được xem là một mối đe dọa lớn đối với sức khỏe cộng đồng, đặc biệt các bệnh như: bệnh tả, bệnh đường tiêu hóa và các bệnh ngoài da,... Tác hại ô nhiễm môi trường nước đối với sức khỏe con người chủ yếu do nước bị ô nhiễm vi trùng, vi khuẩn, các chất hữu cơ, asen và kim loại nặng (chì, cadimi, thủy ngân,...) và các hóa chất độc hại. Hiện nay, vẫn còn nhiều hộ dân sử dụng nước sông, ao hồ, kênh rạch để phục vụ sinh hoạt hàng ngày nên ảnh hưởng đến sức khỏe, nguy cơ nhiễm các bệnh về đường tiêu hóa là rất lớn. Báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia [3] đã chỉ ra việc gia tăng các yếu tố nguy cơ từ ô nhiễm nước, không khí, thực phẩm, rác thải,…ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng.

Bảng 1.2. Số ca mắc bệnh truyền nhiễm giai đoạn 2011-2014 [3] Đơn vị: Số ca mắc bệnh Tên bệnh

2011

2012

2013

Thương hàn

873

787

807

Lỵ trực trùng

41,506

43.133

40,064

Lỵ amíp

23,305

23,672

21,973

Tiêu chảy

753,714

720,247

660,450

Tay - chân - miệng

113,121

157,391

79,495

Nước ô nhiễm ảnh hưởng đến sức khỏe con người có thể thông qua hai con đường: một là do ăn uống; hai là do tiếp xúc trong quá trình sinh hoạt và

7

lao động. Trong số các bệnh khác nhau liên quan đến nước thì các bệnh thường gặp là tiêu chảy do vi rút Rota, dịch tả, thương hàn, viêm gan, viêm dạ dày, viêm ruột, tiêu chảy, viêm não, giun sán, đau mắt hột, các bệnh do muỗi truyền (sốt rét, sốt xuất huyết, viêm não Nhật Bản) (bảng 1.2).

Bên cạnh các bệnh về đường tiêu hóa như tiêu chảy, lỵ,… ô nhiễm nguồn nước còn gây bệnh thiếu máu, bệnh về da. Nguyên nhân chủ yếu do nguồn nước bị nhiễm asen, kim loại nặng như chì, cadimi,… Tại một số địa phương, khi quan sát các trường hợp ung thư, viêm nhiễm phụ khoa chiếm từ 40 đến 50 % là do từng sử dụng nguồn nước bị ô nhiễm [3].

1.2.

Các vi sinh vật gây bệnh trong nước Các vi sinh vật có trong nước thường gây bệnh đường ruột, chúng

thường sống ký sinh với tế bào vật chủ. Các vi sinh vật hay gây bệnh cho người và động vật trong nước gồm vi khuẩn, virut, giun sán,…

1.2.1. Vi khuẩn gây bệnh hay gặp trong nước Shigella: chúng gây ra bệnh lỵ trực khuẩn ở người qua đường tiêu hóa như thức ăn, nước uống bị nhiễm khuẩn [4]. Shigella cũng có thể lấy nhiễm trực tiếp từ người qua người. Trong môi trường nước, các loài này có thể tồn tại hơn 6 tháng [5]. Liều nhiễm của vi khuẩn Shigella là rất thấp, tùy thuộc vào tình trạng và độ tuổi của người và động vật, ít hơn 100 tế bào vi khuẩn cũng có thể gây ra các nhiễm trùng [6].

Vibrio cholerae: chúng chỉ gây bệnh cho người (bệnh tả) và xâm nhập vào cơ thể theo nước uống, thức ăn vào trong dạ dày. Chúng sống lâu trong môi trường nước [7].

E.coli (Escherichia coli) hay còn được gọi là vi khuẩn đại tràng, là một trong những loài vi khuẩn chính ký sinh trong đường ruột của động vật máu nóng nên chúng có mặt ở trong phân người và động vật. E.coli là vi sinh vật

8

hiếu khí, hầu hết chúng không gây hại và đóng vai trò quan trọng trong ổn định sinh lý đường ruột [5]. Một số E.coli có thể gây ra bệnh tiêu chảy, suy thận. Sự có mặt của E.coli ở môi trường là một chỉ thị thường gặp cho ô nhiễm phân [7].

Coliforms là nhóm vi khuẩn phổ biến và sống trong nhiều môi trường khác nhau như đất, nước, thực phẩm,.... Chúng được xem như một vi sinh vật dùng cho chỉ thị sinh học đối với chất lượng nước uống vì chúng dễ phát hiện và định lượng. Coliforms chịu nhiệt có khả năng phát triển trong môi trường có mặt các muối mật hoặc các chất bề mặt tương tự, và tạo ra axit và khí từ khả năng lên men lactose trong vòng 48 giờ ở nhiệt độ 44 ± 0,5 °C [8].

1.2.2. Chỉ thị sinh vật trong môi trường nước Theo QCVN 01:2009/BYT do Cục Y tế dự phòng và Môi trường biên soạn và được Bộ trưởng Bộ Y tế ban hành theo Thông tư số: 04/2009/TT – BYT ngày 17 tháng 6 năm 2009 quy định về chất lượng nước ăn uống cũng sử dụng hai thông số vi khuẩn chỉ thị là Coliforms tổng số và E.coli hoặc Coliforms chịu nhiệt. Theo quy chuẩn này, nước ăn uống phải đảm bảo không có Coliforms tổng số và E.coli hoặc Coliforms chịu nhiệt trong 100 mL nước.

Do vi khuẩn có thể lan truyền gây bệnh cho người nên sự hiện diện của E.coli hoặc Coliforms chịu nhiệt chứng tỏ nước có thể bị nhiễm phân hoặc xử lý không hiệu quả.

1.3.

Các phương pháp khử trùng nước hiện nay Các quá trình xử lý cơ học không thể loại trừ được toàn bộ vi sinh vật

có trong nước, việc loại bỏ chúng cần tiến hành các biện pháp khử trùng. Khử trùng có thể theo quá trình vật lý hoặc hóa học.

Các phương pháp vật lý [9] -

Phương pháp nhiệt: Khi đun sôi nước ở 100 oC đa số các vi sinh vật bị

9

tiêu diệt. Phương pháp này đơn giản nhưng tốn năng lượng (than, gas, củi,…) nên thường được áp dụng trong quy mô nhỏ như cá nhân, hộ gia đình.

-

Khử trùng bằng tia cực tím: Tia cực tím không làm thay đổi tính chất hóa

học và lý học của nước. Tia cực tím có tác dụng làm thay đổi ADN của tế bào vi khuẩn để tiêu diệt chúng. Tuy nhiên, phương pháp này phụ thuộc vào thiết bị, chi phí đắt nên không thể áp dụng rộng rãi được, đặc biệt là những nơi chưa có điện.

-

Phương pháp siêu âm: Dòng siêu âm với cường độ tác dụng không nhỏ

hơn 2W/cm2 trong khoảng thời gian trên 5 phút có khả năng tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật trong nước.

-

Phương pháp lọc: sử dụng các loại màng lọc có kích thước lỗ nhỏ như sứ

xốp, các tấm sành,… Lớp lọc này có tác dụng sẽ giữ và loại bỏ đa số vi sinh vật trong nước có kích thước 1-2 µm.

Phương pháp hóa học [9] Cơ sở của phương pháp hóa học là sử dụng các chất oxy hóa mạnh như clo, brom, iốt, axit hypoclorit,…để oxy hóa men của tế bào vi sinh và tiêu diệt chúng. Do phương pháp hóa học có hiệu suất khử trùng cao nên chúng được áp dụng rộng rãi ở mọi quy mô.

-

Khử trùng bằng clo và các hợp chất của nó

Clo là chất oxy mạnh dù là nguyên chất hay hợp chất, khi tác dụng với nước đều tạo ra axit hypoclorit (HOCl) có tác dụng khử trùng rất mạnh. Quá trình diệt vi sinh vật xảy ra qua 2 giai đoạn: Đầu tiên chất khử trùng khuếch tán xuyên qua màng tế bào vi sinh, sau đó phản ứng với men bên trong tế bào và phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến sự diệt vong của tế bào.

Phản ứng đặc trưng là sự thủy phân của clo tạo ra axit hypoclorit và axit clohyđric:

10

Cl2 + H2O ⇔ HOCl + HCl Khi sử dụng clorua vôi làm chất khử trùng: Ca(OCl)2 + H2O ⇔ CaO + 2HOCl Tốc độ của quá trình khử trùng tăng khi nồng độ của chất khử trùng và nhiệt độ nước tăng. Tốc độ khử trùng bị chậm đi rất nhiều khi trong nước có các chất hữu cơ, cặn lơ lửng và các chất khử khác.

Tuy nhiên, việc sử dụng clo và các hợp chất của clo có nhược điểm là tạo thành hợp chất cơ clo có hại cho sức khỏe cho người sử dụng, làm nước có mùi khó chịu.

-

Khử trùng bằng ion các kim loại nặng Với nồng độ rất nhỏ của ion kim loại nặng có thể tiêu diệt được các vi

sinh vật và rêu, tảo sống trong nước. Khử trùng bằng phương pháp này đòi hỏi thời gian tiếp xúc lớn.

-

Khử trùng bằng ôzon Ôzon được tạo ra bằng cách cho oxy hoặc không khí qua thiết bị phóng

tia lửa điện. Phương pháp này có khả năng khử trùng cao, không gây hại cho người dùng nhưng lại phụ thuộc quá nhiều vào thiết bị, chi phí đắt, tiêu tốn nhiều năng lượng điện.

Như vậy, khử trùng nước trên cơ sở các tác nhân hóa học và vật lý tương đối nhiều nhưng đều có những nhược điểm như phụ thuộc vào điện hay tạo ra những hợp chất nguy hiểm cho sức khoẻ con người. Ứng dụng công nghệ nano vào xử lý nước [10] Trong lĩnh vực xử lý nước, công nghệ nano cung cấp khả năng của một loại bỏ hiệu quả các chất ô nhiễm và vi trùng. Ngày nay, màng nano và bột nano được sử dụng để phát hiện và loại bỏ các chất hóa học và sinh học bao

11

gồm các kim loại (đồng, chì, thủy ngân, niken, kẽm), chất dinh dưỡng (phosphate, amoniac, nitrat và nitrit), xianua, chất hữu cơ, tảo, virus, vi khuẩn, ký sinh trùng và kháng sinh.

Về cơ bản có bốn loại vật liệu nano đang được đánh giá là vật liệu làm sạch nước, đó là các hạt nano chứa kim loại, các vật liệu nano cacbon, zeolit và dendrimers. Các vật liệu nano có kết quả tốt hơn so với các phương pháp xử lý nước khác do diện tích bề mặt cao (tỷ lệ bề mặt/ thể tích). Các nhà khoa học cũng thấy rằng vi khuẩn Coliforms được chiếu xạ trong thời gian ngắn trước khi xử lý bằng nano bạc ở nồng độ thấp với mục đích tăng hiệu quả kháng khuẩn. Trong tương lai, sự kết hợp cả hai phương pháp này có thể là lựa chọn tốt nhất để xử lý nước.

Khử trùng bằng nano bạc Các lõi lọc có khe lọc rộng khoảng 100 nm, có thể ngăn được vi khuẩn không đi xuyên qua lõi lọc. Nếu vi khuẩn đi vào lõi lọc, nó sẽ bị mắc kẹt tại các mao quản. Với vật liệu lọc nước có gắn nano bạc, khi các vi khuẩn bị giữ lại trên màng lọc, nano bạc có đủ thời gian giết chết vi khuẩn và hạn chế vi khuẩn phát triển trong lõi lọc, tránh được những nguy cơ mắc bệnh khi sử dụng nước uống.

Phương pháp này có những ưu điểm sau: diệt khuẩn tận gốc, hiệu quả cao, hàm lượng thấp, chi phí thấp, thân thiện với môi trường, không tạo ra các hợp chất gây hại cho người sử dụng, không gây ra mùi [11].

Việc sử dụng công nghệ nano cho lọc nước sẽ cho phép người dùng không cần đun nước hay thiết bị phức tạp mà vẫn uống trực tiếp được.

1.4.

Giới thiệu về ceramic và nano bạc

1.4.1. Giới thiệu về ceramic Vật liệu ceramic là vật liệu vô cơ phi kim loại (thành phần gồm các vật

12

chất có chứa oxy hoặc không chứa oxy): các khoáng vật silicate, ZrSiO4,... được sản xuất bằng phương pháp nung kết khối ở nhiệt độ cao (gốm sứ) hoặc nấu chảy (thủy tinh). Vật liệu ceramic được sử dụng làm đồ gốm, vật liệu chịu lửa, bê tông, xi măng, vật liệu lọc nước, không khí,....

1.4.2. Giới thiệu chung về nano bạc a) Khái niệm Nano bạc là những hạt bạc có kích thước nano (1 nm = 10 -9 m), gần với kích thước của phân tử bạc, có hiệu ứng bề mặt vô cùng lớn. Không chỉ có ion bạc, mà còn có các ion kim loại khác như Au, Pt và một số kim loại chuyển tiếp khác như Cu, Fe, Co,... cũng có khả năng diệt khuẩn, nhưng chỉ có ion bạc thể hiện tính năng đó mạnh nhất.

Nano bạc ngày nay đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống như y học, nông nghiệp, khử trùng nước uống,...[11, 12, 13].

Các nhà y học cho rằng bạc là một chất kháng khuẩn có độc tính cao đối với hầu hết vi sinh vật [11, 12] mà chúng không có khả năng tạo đề kháng chống lại tác động của nó. b) Cơ chế diệt khuẩn của ion bạc Một số nhà nghiên cứu [13, 14] đã đưa ra một số giả thiết về cơ chế diệt khuẩn của nano bạc thông qua 4 cơ chế sau (hình 1.1):

Hình 1.1. Cơ chế diệt khuẩn của nano bạc

13

- Ức chế quá trình vận chuyển các ion Na+ và Сa2+ qua màng tế bào, ngăn cản quá trình trao đổi chất (hình 1.1. A).

- Quá trình ôxy hóa nguyên sinh chất của tế bào vi khuẩn hoặc quá trình phá hủy nguyên sinh chất bởi ôxy hòa tan trong nước với vai trò xúc tác của bạc (hình1.1. B).

- Tác động gián tiếp lên phân tử ADN bằng cách tăng số lượng các gốc tự do dẫn đến làm giảm hoạt tính của các hợp chất chứa ôxy hoạt động, làm rối loạn các quá trình oxy hóa cũng như phosphoryl hóa trong tế bào vi khuẩn (hình 1.1 C).

- Quá trình vô hiệu hóa men có chứa các nhóm –SH và –COOH; phá vỡ cân bằng áp suất thẩm thấu; hoặc tạo phức với axit nucleic dẫn đến thay đổi cấu trúc ADN của tế bào (tác động trực tiếp đến cấu trúc ADN, hình 1.1 D).

Tóm lại, cơ chế diệt khuẩn của nano bạc như sau: + Nano bạc phá hủy chức năng hô hấp của tế bào. + Phá hủy chức năng của thành tế bào. + Liên kết với ADN và ức chế chức năng sao chép của chúng. c) Tác dụng của nano bạc Bạc là tồn tại với số lượng lớn trong não, trong nhân tế bào thần kinh, trong các hạch của hệ nội tiết, trong võng mạc mắt và trong xương của cơ thể người. Dung dịch nano bạc đã được thí nghiệm tại Mỹ cũng như ở các phòng thí nghiệm và các trường Đại học nổi tiếng trên thế giới đều cho rằng nano bạc hiệu quả trong việc tiêu diệt các loài vi khuẩn, virut và không gây độc hại đối với tế bào cơ thể [15]. Ủy ban khoa học về thuốc và thiết bị y tế của Mỹ SCMPD (Sci. Committee on Med. Products and Devices) đã cấm sử dụng bạc làm thuốc

14

uống cho người, chỉ được áp dụng tại chỗ trên da hoặc trên niêm mạc. Tuy nhiên, Khối EEC lại cho phép sử dụng kim loại này làm chất tạo màu cho thực phẩm, đồng thời một số sản phẩm thực phẩm chức năng cho phép người sử dụng uống vào người mỗi ngày ≤ 0,03 mg bạc.

1.5.

Tình hình nghiên cứu trong nước và thế giới

1.5.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới B. Nagarajan and G.B. Jaiprakashnarain [15] đã tạo polymer có nano bạc bằng cách ngâm tẩm. Nguyên tắc cơ bản của việc ứng dụng phương pháp này là phải có một polymer được thiết kế về mặt hình học, được trộn với các hạt nano bạc, được thực hiện bằng quá trình ép phun. Các thiết kế thủy lực khác nhau của POU (Point of Use Devices) cho chứa nước (hình 1.3).

Hình 1.2. Hình dạng lõi lọc và nguyên

Hình 1.3. Bộ lọc nước sử dụng một

tắc hoạt động của lõi lọc

lõi lọc và hai lõi lọc

Tỷ lệ khử trùng của thiết bị này phụ thuộc vào sự tiếp xúc giữa nano bạc và vi khuẩn. Phần trên của bộ lọc được làm đầy bằng nước với cột lọc cơ bản và kết hợp với một cột GAC (Granular activated carbon – Than hoạt tính dạng hạt).

Nước sẽ từ trên xuống dựa vào lực hấp dẫn và sẽ đi qua nhiều vòng polymer có nano bạc trước khi nước xuống phần chứa nước (hình 1.2, hình 1.3).

15

Jiawei Sheng và cs [16] đã thành công chế tạo thủy tinh có gắn nano bạc ở nhiệt độ 500 – 600 °C. Sau khi ủ ở 600 °C trong 45 giờ, sẽ hình thành các hạt nano bạc hình cầu có kích cỡ khoảng 3 – 8 nm.

Peter D. P. và cs [17] chỉ ra rằng trong hỗn hợp AgNO3/NaNO3 các ion Ag+ trao đổi ion ở nhiệt đô 330 ± 355 °C hoặc khi thời gian trao đổi trên 90 phút với nhiệt độ trao đổi là 320 °C. Ở nhiệt độ trao đổi là 500 °C, các phân tử nano bạc được hình thành bất kể ở thời gian và nồng độ nào.

Ranjana S. Varma và D.C. Kothari [18] đã thương mại hóa các loại thủy tinh được trao đổi ion ở các nhiệt độ khác nhau của hỗn hợp AgNO 3 và NaNO3 với tỷ lệ mol 10: 90, 02:98 và 50: 50 trong khoảng 320 đến 500 °C. Ở nhiệt độ trao đổi 500 °C, các hạt nano bạc được hình thành sau khi trao đổi nhiệt.

Trong patent của Heinig [19], phương pháp diệt khuẩn trong xử lý nước là cho nước tiếp xúc với bạc trong sự có mặt của oxy để tạo ra một chất oxy hóa hoạt động trong nước. Tác giả đã chế tạo thành công màng lọc cacbon hoạt tính trên đó được phủ ít nhất 2% nano bạc.

Zohrab Ahmadi và cs [20] đã tổng hợp và nghiên cứu hình thái của hạt nano Ag/TiO2 và đánh giá khả năng diệt khuẩn của polypropylene - Ag/TiO2.

Các đặc trưng của ceramic được đánh giá qua các phương pháp khác nhau như XRD, TEM, SEM. Kết quả phân tích cho thấy các hạt nano bạc phân bố đều và các tinh thể không có sự thay đổi trong cấu trúc TiO 2. Hoạt động kháng khuẩn của vật liệu này được nghiên cứu đối với Staphylococcus aureus. Kết quả của nghiên cứu cho thấy khả năng diệt khuẩn sau 10 phút của vật liệu này đạt trên 98%.

Anne M. Mikelonis và cs [21] đã nghiên cứu sự thay đổi trong phương thức tổng hợp các hạt nano bạc đến sự phát tán bạc lên bộ lọc nước bằng gốm

16

(hình 1.4) và đánh giá hiệu quả khử trùng. Nano bạc được sử dụng chất ổn định bằng các chất khác nhau: citrate, polyvinylpyrrolidone, polyethylenimine nhánh và casein.

Hình 1.4. Bộ lọc nước bằng gốm và thùng chứa nước sau lọc Nhìn chung, đánh giá hiệu quả loại bỏ vi khuẩn thì các hạt nano bạc sử dụng polyethylenimine nhánh làm chất ổn định thì hiệu quả rõ ràng hơn so với các chất còn lại.

James A. Smith và Dianjun Ren [22] đã nghiên cứu thành công việc gắn nano bạc trong ceramic xốp bằng cách nung ở nhiệt độ 900 oC trong 3 giờ (hình 1.5).

Hình 1.5. Đĩa lọc bằng gốm Nano bạc được đưa trực tiếp vào ceramic trong quá trình chế tạo bằng cách sử dụng phương pháp quét, ngâm hoặc nung. Kết quả cho thấy tỷ lệ Ag-NPs bị giữ lại trong ceramic xốp dao động khoảng 13  100%. Khả năng bị phôi của nano bạc giảm với cường độ ion tăng đối với mọi trường hợp và ở mức độ thấp hơn khi đường kính hạt nano tăng. Các hạt nano bạc có thành phần citrate ít phôi ra hơn so với các hạt có protein hóa. Đối với các đĩa gốm được chế tạo bằng phương pháp quét, ngâm thì sự phóng thích đáng kể các hạt nano

17

bạc vào nước so với phương pháp nung (các hạt nano được kết hợp với đất sét, nước,... trước khi nung). Kết quả cho thấy phương pháp nung có thể là một cải tiến cho thiết kế bộ lọc bằng gốm.

Hong Liu và cs [23] đã nghiên cứu thành công việc tổng hợp ceramic xốp bằng cách sử dụng 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) làm phân tử kết nối (hình 1.6).

Hình 1.6. Sự kết hợp giữa hạt nano bạc và gốm Sự kết nối giữa hạt nano bạc và gốm dựa vào các liên kết giữa nhóm –NH2 ở trên cùng của phân tử APTES và các nguyên tử bạc trên bề mặt của các hạt nano bạc. Đầu kia của tác nhân ghép aminosilane gắn với các nguyên tử silic trong gốm thông qua một liên kết Si-O-Si.

Hình 1.7. Gốm xốp không gắn nano bạc (hình a) và có gắn nano bạc (hình b) Không có sự mất mát rõ ràng của các hạt nano sau khi ngâm trong dung dịch siêu âm trong 15 phút, hoặc sau khi giữ gốm lọc xử lý trong vài tuần trong môi trường khí quyển. Ở tốc độ dòng chảy 0,01 L/phút, không có sự xuất hiện của E.coli khi nước có lượng vi khuẩn khoảng 105 CFU/mL. Kết quả phân tích cho thấy các hạt nano bạc được lưu trữ trong thời gian dài, có độ bền cao ngay cả với việc siêu âm, chi phí thấp sản xuất thấp và hiệu quả diệt khuẩn cao.

18

Hình 1.8. Khối lượng của TPA và

Hình 1.9. Khả năng diệt khuẩn của

nano bạc bị phôi vào nước theo thời

thiết bị lọc gốm gắn TPA và nano bạc

gian Hongyin Zhang, Vinka Oyanedel-Craver [24] đã so sánh hiệu quả khử trùng của thiết bị lọc nước bằng gốm bằng việc ngâm vào hai hợp chất kháng khuẩn là nano bạc và TPA. Kết quả cho thấy khoảng 3% tổng khối lượng của TPA bị phôi vào nước thải trong thời gian hơn 300 phút, còn nano bạc là 4% (hình 1.8) và khả năng diệt khuẩn của thiết bị lọc gốm gắn TPA cao hơn khoảng 2 lần so với nano bạc (hình 1.9). Tuy nhiên, độc tính của TPA cần được đánh giá trước khi ứng dụng vào các bộ lọc nước bằng gốm.

Angela R. Bielefeldt và cs [25] đã nghiên cứu sự ảnh hưởng của clo và các thông số khác của nước đến sự phân bố nano bạc trên bề mặt gốm cho thấy với nồng độ của natri clorua và vi khuẩn cao là nguyên nhân phát tán bạc nhanh chóng. Natri hypoclorit loại bỏ đến 85% bạc trên bề mặt silica trong vòng 3 giờ. Ở đây, nhóm tác giả đã tạo ra các hạt nano bạc với hỗn hợp casein (C47H48N3O7S2Na) và protein. Clo được cho thêm vào như natri hypoclorit, chúng sẽ nhanh chóng loại bỏ bạc ở dạng hạt nano hoặc các hạt nano bạc trên bề mặt silica kể cả trong nước uống và thuốc tẩy. Do đó, bộ lọc gốm sứ (CPFs - ceramic pot filters) tránh tiếp xúc với dung dịch clo.

Van Halem D. [26] đã nghiên cứu thành công việc ngâm tẩm bạc vào

19

bộ gốm lọc dùng để xử lý nước ăn uống cho các hộ gia đình ở các nước đang phát triển. Tại Campuchia [1], bộ lọc gốm xốp tẩm nano bạc được đưa vào áp dụng cho người dân (hình 1.10) với những đặc điểm sau: - Vật liệu gốm đáp ứng tốc độ lọc.

- Bạc hoạt động như một chất diệt khuẩn.

- Bộ lọc được đặt trong thùng nhựa có van khóa, mở nước sau khi lọc.

Hình 1.10. Hệ thống lọc nước bằng gốm Kết quả kiểm tra hệ lọc nước bằng gốm về khả năng diệt khuẩn cho thấy bộ lọc nước bằng gốm xốp diệt 100% E.coli.

Cấu tạo tạo Lifestraw (hình 1.11): Màng lọc bằng vải không dệt dùng loại bỏ bụi và các tạp chất có trong nước. Bộ lọc cacbon dùng để loại bỏ clo, trầm tích, hợp chất hữu cơ, khử mùi vị,… Màng lọc nano dùng để loại bỏ vi sinh vật. Loại bỏ độ đục bằng cách lọc các hạt bụi lớn hơn 0,02 microns.

Hình 1.11. Dụng cụ lọc cá nhân Lifestraw

20

1.5.2. Tình hình nghiên cứu trong nước N.T.P.Phong và cs [27] đã nghiên cứu chế tạo thành công vật liệu mút xốp polyurethan mang các hạt nano bạc sử dụng trong việc lọc nước uống nhiễm khuẩn. Polyurethan được ngâm trong dung dịch nano bạc (có kích thước hạt từ 6 đến 12 nm) trong 10 giờ. Các phương pháp phân tích (như TEM, FE-SEM, ICP-AA) cho thấy các hạt nano bạc bám chắc vào trong nền polyurethane. Kết quả cho thấy các vi khuẩn E.coli, Coliforms, B. Subtillis bị tiêu diệt hoàn toàn và phân tích không phát hiện bạc trong nguồn nước, nước được xác nhận là uống được Trần Quang Vinh và cs [28] đã nghiên cứu chế tạo vật liệu có thành phần nano bạc được cấy trên các chất mang như zeolit, than hoạt tính. Vật liệu nano Ag/Sứ xốp đã được chế tạo bằng phương pháp đưa nano bạc kim loại lên vật liệu mang qua tương tác với các nhóm chức amin trên bề mặt sứ xốp. Hàm lượng bạc đưa lên mẫu sứ xốp đạt 0,085% khối lượng. Các vật liệu này có khả năng diệt E.coli trên 80% với nồng độ khuẩn ban đầu 105 CFU/ml, trong thời gian tiếp xúc 10 phút. Khả năng diệt khuẩn của vật liệu nano Ag/Sứ xốp và Ag/Than hoạt tính thì các vật liệu chứa nano bạc với chất mang có bản chất là zeolit ZSM-5 như Ag/ZSM-5, Ag-ZSM-5/MCM-41 có khả năng diệt khuẩn E.coli tốt hơn ngay ở mẫu hàm lượng bạc dưới 0,3%. Các vật liệu này có khả năng diệt khuẩn trên 99% ở nồng độ khuẩn đầu vào10 5-106 CFU/ml chỉ sau 10 phút tiếp xúc.

Bùi Duy Du và cs [29] đã nghiên cứu chế tạo vật liệu polyuretan tẩm nano bạc dùng lọc nước bằng cách khử ion Ag trên bề mặt tấm PU qua chiếu xạ Gamma Co-60.

Trần Thị Ngọc Dung và cs [11, 30] đã nghiên cứu thành công việc tạo xốp cho màng gốm lọc nước có phủ nano bạc. Màng lọc chế tạo được có tổng độ xốp đạt 64% cao hơn 2 lần và diện tích bề mặt riêng theo BET đạt 3,9 m2/g

21

gấp khoảng 3 lần so với màng lọc loại này của nước ngoài sản xuất. Trần Thị Ngọc Dung và cs [31] đã nghiên cứu thành công việc tráng nano bạc và nano cacbon lên bề mặt vật liệu gốm xốp được sử dụng cho việc làm sạch nước.

Trần Thị Ngọc Dung và cs [11, 32, 33] đã nghiên cứu thành công việc gắn nano bạc lên màng gốm xốp bằng phương pháp khử in-situ, đây là phương pháp gắn nano bạc lên màng bằng cách khử trực tiếp trong quá trình nung.

Phương pháp này sử dụng than hoạt tính vừa làm chất độn tạo xốp, vừa là chất phân tán muối bạc và đồng thời khử muối bạc về dạng bạc nano.

Hình 1.12. Màng gốm lọc nước có

Hình 1.13. Bộ dụng cụ lọc nước

phủ nano bạc

ceramic xốp cố định nano bạc

Bộ dụng cụ lọc nước ceramic xốp cố định nano bạc từ vật liệu chế tạo được có khả năng loại bỏ hoàn toàn vi khuẩn E.coli và Coliforms trong nguồn nước (đã được tiền xử lý keo tụ hoặc lọc cát) với thời gian lọc kéo dài tới 10 tuần. Đề tài còn sử dụng nano cacbon để tăng khả năng hấp phụ các chất độc hại trong nước của dụng cụ lọc. Phương pháp này có tính ứng dụng cao, vật liệu lọc tạo ra có những ưu điểm nổi bật như: - Do muối bạc được phân tán trên than hoạt tính trước khi phối trộn nên bạc được phân tán đều trên khắp bề mặt kênh xốp của vật liệu lọc.

- Ngoài nano bạc còn tạo ra được trên vật liệu các oxit bạc hóa trị cao có khả năng diệt khuẩn mạnh.

22

- Giảm lượng bạc trôi ra theo nước trong quá trình lọc từ 16 đến 19 lần so với khi quét trực tiếp nano bạc lên màng.

- Nhờ lượng bạc thôi ra thấp nên tuổi thọ của màng lọc cao.

- Chi phí sản xuất thấp.

- Có thể tạo hình vật liệu lọc theo nhiều dạng khác nhau như màng lọc, dạng hạt,… tuỳ theo nhu cầu sử dụng.

Nguyễn Đức Hùng và cs [34] đã chế tạo thành công màng gốm xốp từ cao lanh và than hoạt tính từ gỗ được nung ở nhiệt độ 1000 oC đến 1100 oC đạt độ xốp 47 – 70%.

Hình 1.14. Màng lọc gốm xốp chế tạo tại Bình Định Màng lọc gốm xốp được phủ nano bạc bằng phương pháp quét. Các màng lọc được phủ nano bạc chế tạo bằng phương pháp hóa học có khả năng diệt Coliforms ít nhất là hơn 8 lần lọc, trong khi nano bạc được chế tạo bằng phương pháp điện hóa DC cao áp có thể lọc được nhiều hơn đến 40 – 48 lần.

Qua các tài liệu trên có thể thấy vấn đề tiếp cận đối với người dân tại các vùng xa và lũ lụt có thể giải quyết được bằng cách cung cấp thiết bị lọc sử dụng vật liệu ceramic gắn nano bạc. Để gắn nano bạc lên màng lọc ceramic xốp có thể sử dụng hai cách khác nhau: phủ nano bạc lên màng bằng cách quét, ngâm sau khi màng được chế tạo và cố định nano bạc lên màng trong quá trình nung hỗn hợp tạo gốm xốp.

23

Với cách thứ nhất màng ceramic xốp sau khi chế tạo được sẽ phủ 1 tới 2 lớp dung dịch nano bạc cả bên trong lẫn bên ngoài thành màng lọc. Dung dịch nano bạc sử dụng là loại được chế tạo bằng phương pháp hóa học hoặc điện hóa cao áp. Ở cách thứ hai, muối bạc AgNO3/NaNO3 được phối trộn với cao lanh hay silicat ngay từ đầu. Trong quá trình nung, dưới tác động của nhiệt độ dao động 320 oC  355 oC, sẽ xảy ra quá trình trao đổi ion với các oxit kim loại có trong thành phần cao lanh hay silicat như Na2O, Al2O3, SiO2,… để tạo ra tâm ion bạc. Quá trình hình thành nano bạc từ các tâm này sẽ diễn ra khi nhiệt độ ở 500 oC, cụ thể là 40 - 180 phút; ủ khoảng 500 - 600 oC trong 45 giờ [16, 17, 18] - phương pháp này được gọi là phương pháp trao đổi ion hay khử in-situ.

Hiện nay, hầu hết các thiết bị lọc nước trên thế giới và trong nước đều sử dụng màng lọc bằng ceramic được phủ nano bạc dùng cho hộ gia đình với khả năng diệt khuẩn cao.

24

CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu - Chế tạo vật liệu ceramic xốp gắn nano bạc dạng hạt lọc bằng phương pháp khử in-situ.

- Xử lý nước bằng vật liệu ceramic xốp gắn nano bạc chế tạo được.

2.1.2. Phương pháp nghiên cứu a) Phạm vi nghiên cứu - Về địa điểm: Luận văn được thực hiện tại Phòng Công nghệ thân môi trường – Viện Công nghệ môi trường – Viện HL KH&CNVN b) Phương pháp nghiên cứu Phương pháp tổng quan tài liệu - Thu thập tài liệu các công trình công bố, số liệu thống kê qua mạng internet và các nguồn khác gồm các báo cáo, đề tài nghiên cứu và các thông tin liên quan tới vật liệu nghiên cứu. Việc thu thập đầy đủ các số liệu, thông tin không chỉ là cơ sở cho tổng quan nội dung nghiên cứu mà còn giúp tiến hành nghiên cứu thuận lợi cũng như định hướng những nội dung cần làm rõ trong đề tài.

- Phân tích và tổng hợp tài liệu nhằm nghiên cứu và xem xét lại những thành quả thực tiễn trong quá khứ để rút ra kết luận bổ ích cho thực tiễn và khoa học.

Phương pháp thực nghiệm - Chế tạo vật liệu lọc ceramic xốp gắn nano bạc dạng hạt bằng phương pháp nung trong điều kiện khử.

- Xác định, phân tích cấu trúc và đặc trưng tính chất của vật liệu nhằm đánh

25

giá chất lượng và sự phân bố các hạt nano bạc qua các phép đo BET, DTGTG, SEM, XRD, XRF. - Sử dụng các phương pháp nuôi cấy vi sinh trong phòng thí nghiệm để đánh giá khả năng diệt khuẩn của vật liệu lọc mang nano bạc cũng như dụng cụ lọc nước bằng vật liệu ceramic gắn nano bạc.

- Xử lý kết quả thu được bằng phương pháp định lượng với công cụ phần mềm excel để lập các biểu đồ, đồ thị, rút ra các nhận xét và kết luận cho nghiên cứu.

- Tính toán, thiết kế bộ dụng cụ lọc nước uống cá nhân sử dụng vật liệu lọc chế tạo được.

2.2. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị 2.2.1. Hóa chất Các hóa chất có độ tinh khiết cao được sử dụng trong luận văn là muối AgNO3 (Merck), HNO3 (Trung Quốc), cồn (Việt Nam).

Các vật liệu: Vật liệu lọc ceramic được tạo thành chủ yếu từ cao lanh Tựu Lạc và đất sét Trúc Thôn. Thành phần chính của cao lanh Tựu Lạc và đất sét Trúc Thôn được trình bày tại bảng 2.1 dưới đây: Bảng 2.1. Thành phần lý hóa trong cao lanh và đất sét [11] % Khối lượng

Đất sét Trúc Thôn

Cao lanh Tựu Lạc

Al2O3

24,6

30,5

Fe2O3

1,5

1,25

SiO2

58,6

51,5

26

% Khối lượng

Đất sét Trúc Thôn

Cao lanh Tựu Lạc

Na2O

0,7

0,18

CaO

2,5

0,15

MgO

0,8

0,18

K2O

2,0

1,2

TiO2

0,8

0,02

Mất khi nung

8,5

14

Chỉ số dẻo

28-30

18-20

Cao lanh Tựu Lạc và đất sét Trúc Thôn được chế biến thô tại Bát Tràng với tỷ lệ 70: 30 [11], mùn cưa được mua từ thị trường, môi trường chromocult (Merck) và khuẩn chuẩn nhóm E.coli ATTC 25922 và Coliforms ATTC 35029.

2.2.2. Thiết bị và dụng cụ Các thiết bị được sử dụng trong luận văn là lò nung (Trung Quốc), tủ sấy, tủ ấm, tủ cấy vô trùng, nồi hấp tiệt trùng, máy lắc, cân phân tích.

Các dụng cụ sử dụng là ống đong (Merck), cốc thủy tinh (Trung Quốc), đèn cồn, pipetman, que cấy các loại, que trang, đầu côn các loại, đĩa petri Ø9 (Merck), bông thấm, bông không thấm và bình xịt cồn.

2.2.

Lựa chọn tỉ lệ hỗn hợp cao lanh/ chất độn và nhiệt độ nung vật liệu

ceramic Phương pháp in-situ để chế tạo vật liệu lọc được thực hiện như sau: cân 0,16 gam AgNO3 hòa tan trong 50 mL nước cất, tiếp tục hòa trộn 100 gam mùn cưa vào dung dịch muối bạc trên, siêu âm trong 1 giờ, để ủ trong chỗ tối

27

8 giờ rồi sấy hỗn hợp ở 80 oC cho đến khô và sử dụng hỗn hợp này làm chất độn cho chế tạo vật liệu lọc nước chứa nano bạc theo quy trình công nghệ ở hình 2.1: Cao lanh Mùn cưa đã tẩm muối bạc Trộn

Nước

Tạo hình Sấy khô/ khô tự nhiên

Nung Sản phẩm thu được sau nung Hình 2.1. Sơ đồ quy trình chế tạo vật liệu lọc ceramic có gắn nano bạc Các bước chế tạo vật liệu lọc ceramic có gắn nano bạc như sau: Bước 1: Trộn cao lanh: mùn cưa đã tẩm muối bạc theo tỷ lệ xác định.

Bước 2: Cho lượng nước vừa đủ vào hỗn hợp (ướt đều, không quá nhão).

Bước 3: Tạo hình vật liệu.

Bước 4: Sấy khô hoặc để khô tự nhiên trong không khí.

Bước 5: Nung vật liệu.

Bước 6: Thu sản phẩm sau nung. Để tạo được các lỗ xốp cho vật liêu ceramic cần cao lanh (hình 2.2.a)

28

và chất tạo xốp như than hoạt tính [11] hoặc mùn cưa làm chất độn (hình 2.2.b). Luận văn lựa chọn mùn cưa là chất tạo xốp cho việc chế tạo vật liệu lọc. Trước khi đưa mùn cưa vào chế tạo thì mùn cưa sẽ được rây sàng 100 µm với mục đích là sau khi cháy hết trong quá trình nung chúng để lại những lỗ xốp.

Hình 2.2. Cao lanh (hình a) và mùn cưa (hình b) Tỉ lệ chất độn/ cao lanh sét sẽ quyết định rất nhiều đến độ xốp và diện tích bề mặt riêng của sản phẩm. Chất độn càng nhiều thì độ xốp càng lớn nhưng độ bền của vật liệu ceramic càng kém sẽ gây khó khăn để chế tạo thiết bị lọc.

Theo kết quả nghiên cứu của Tổ chức PFP tỷ lệ chất độn phải từ 30 40% khối lượng để có thể thu nhận các bộ lọc có tính năng lọc tối ưu và đáp ứng yêu cầu trong khâu chế tạo. Thực tế cho thấy khi tăng lượng chất độn lên trên 30% thì khối nguyên liệu dễ bị ải, bở và khó tạo hình màng lọc. Do vậy, luận văn quyết định lựa chọn chế tạo vật liệu lọc có tỷ lệ cao lanh/chất độn (mùn cưa) lần lượt là 85: 15, 80: 20, 75: 25.

Nhiệt độ nung có thể ảnh hưởng nhiều đến tính chất xốp cũng như độ bền kết cấu ceramic của sản phẩm màng lọc nước. Các màng lọc CSF chế tạo theo công nghệ do Tổ chức PFP đề xuất mô tả được nung với nhiệt độ 880 oC do đó có kết cấu yếu dễ nứt vỡ trong thao tác tuy kích thước lỗ xốp tương đối lớn (cỡ micromét) và vì vậy hiệu quả loại trừ vi khuẩn chưa cao. Theo nghiên

29

cứu của TS. Trần Thị Ngọc Dung [11] vật liệu lọc ceramic xốp được nung ở nhiệt độ 1000 oC có hiệu quả tốt nhất.

Trong nghiên cứu này, vật liệu lọc lọc tạo ra được nung ở các nhiệt độ 950 oC, 1000 oC, 1050 oC và 1100 oC. Vật liệu sau khi được nung ở các nhiệt độ khác nhau sẽ được đánh giá đặc tính của chúng qua các phương pháp khác nhau. Từ bước này, ta sẽ lựa chọn được tỷ lệ các chất tạo ra vật liệu lọc và nhiệt độ nung thích hợp.

Hình 2.3. Lò nung SX 6-13 Lò nung SX 6-13 (hình 2.3) chuyên dùng trong phòng thí nghiệm, được sản xuất tại Trung Quốc, có dung tích là 3,7 lít được sử dụng nung mẫu trong quá trình chế tạo vật liệu lọc.

Các bước tiến hành cho lựa chọn tỷ lệ hỗn hợp tạo vật liệu ceramic như sau: Bước 1: Chất độn cho vật liệu là mùn cưa qua sàng 100µm với mục đích là sau khi cháy hết trong quá trình nung chúng để lại những lỗ xốp.

Bước 2: Sấy mùn cưa ở 80 oC trong vòng 3 giờ.

Bước 3: Trộn dung dung dịch muối bạc với hàm lượng nhất định vào chất độn rồi sau đó sấy khô ở nhiệt độ 80 oC. Lựa chọn tỷ lệ cao lanh/ chất độn lần lượt là 85: 15, 80: 20, 75: 25.

Bước 4: Tạo hình cho vật liệu lọc qua khuôn hình trụ có đường kính 8

30

mm, chiáť u cao 8 mm, Ä‘áťƒ khĂ´ táťą nhiĂŞn trong 24 giáť?, ráť“i Ä‘em váş­t liᝇu tấo đưᝣc sẼy áť&#x; 80 oC cho Ä‘áşżn khi bay háşżt hĆĄi nĆ°áť›c trĆ°áť›c khi nung.

BĆ°áť›c 5: Nung váş­t liᝇu áť&#x; nhiᝇt Ä‘áť™ 950 oC, 1000 oC, 1050 oC vĂ 1100 oC. 2.4.

Cåc phưƥng phåp đånh giå đạc tính cᝧa vật liᝇu

2.4.1. Phân tĂ­ch nhiᝇt tráť?ng lưᝣng (DTG – TG) Thiáşżt báť‹ cᝧa phĆ°ĆĄng phĂĄp nĂ y đưᝣc sáť­ d᝼ng nghiĂŞn cᝊu lĂ NETZSCH STA 409 cᝧa Nháş­t Bản tấi phòng thĂ­ nghiᝇm váş­t liᝇu quân sáťą - Viᝇn Khoa háť?c vĂ CĂ´ng nghᝇ Quân sáťą. Khoảng nhiᝇt Ä‘áť™ nghiĂŞn cᝊu tᝍ 30  1.000 oC váť›i táť‘c Ä‘áť™ tăng nhiᝇt Ä‘áť™ lĂ 10 oC. 2.4.2. XĂĄc Ä‘áť‹nh Ä‘áť™ xáť‘p biáťƒu kiáşżn cᝧa váş­t liᝇu Ä?áť™ xáť‘p biáťƒu kiáşżn cᝧa váş­t liᝇu đưᝣc tĂ­nh toĂĄn dáťąa vĂ o tiĂŞu chuẊn Viᝇt Nam TCVN 6415-3:2005 (ISO 10545-3:1995) váť gấch gáť‘m áť‘p lĂĄt - PhĆ°ĆĄng phĂĄp tháť­. Phần 3: XĂĄc Ä‘áť‹nh Ä‘áť™ hĂşt nĆ°áť›c, Ä‘áť™ xáť‘p biáťƒu kiáşżn, kháť‘i lưᝣng riĂŞng tĆ°ĆĄng Ä‘áť‘i vĂ kháť‘i lưᝣng tháťƒ tĂ­ch. Ä?áť™ xáť‘p biáťƒu kiáşżn (P) cᝧa váş­t liᝇu láť?c ceramic xáť‘p đưᝣc xĂĄc Ä‘áť‹nh báşąng tᝡ sáť‘ tháťƒ tĂ­ch láť— xáť‘p biáťƒu kiáşżn (Vx) váť›i tháťƒ tĂ­ch váş­t liᝇu (VVL) theo phĆ°ĆĄng trĂŹnh (2.1): P=

đ?‘‰đ?‘‹ đ?‘‰đ?‘‰đ??ż

. 100%

(2.1)

Táť•ng tháťƒ tĂ­ch láť— xáť‘p biáťƒu kiáşżn cᝧa váş­t liᝇu đưᝣc xĂĄc Ä‘áť‹nh báşąng táť•ng tháťƒ tĂ­ch nĆ°áť›c đưᝣc choĂĄng cháť— trong cĂĄc láť— xáť‘p báşąng cĂĄch xĂĄc Ä‘áť‹nh sáťą thay Ä‘áť•i tráť?ng lưᝣng cᝧa mẍu khĂ´ (md) váť›i mẍu đưᝣc ngáş­m nĆ°áť›c Ä‘áşżn bĂŁo hòa (ms) khi biáşżt tᝡ tráť?ng riĂŞng cᝧa nĆ°áť›c tinh khiáşżt (đ?œŒđ?‘¤ ) theo phĆ°ĆĄng trĂŹnh (2.2): đ?‘‰đ?‘‹ =

(đ?‘šđ?‘ −đ?‘šđ?‘‘ ) đ?œŒđ?‘¤ .

(2.2)

Tháťƒ tĂ­ch cᝧa váş­t liᝇu đạc khĂ­t (VVL) chĂ­nh báşąng tháťƒ tĂ­ch lưᝣng nĆ°áť›c

31

chiáşżm cháť— cᝧa váş­t liᝇu đưᝣc xĂĄc Ä‘áť‹nh theo nguyĂŞn lĂ˝ Aschimet theo phĆ°ĆĄng trĂŹnh (2.3). Tᝍ thay Ä‘áť•i tráť?ng lưᝣng váş­t liᝇu đưᝣc cân trong khĂ´ng khĂ­ (ms) vĂ cân trong nĆ°áť›c (miw): đ?‘‰đ?‘‰đ??ż =

(đ?‘šđ?‘ −đ?‘šđ?‘–đ?‘¤ ) đ?œŒđ?‘¤

(2.3)

Cân đưᝣc s᝭ d᝼ng cho phưƥng phåp nghiên cᝊu nà y là cân phân tích Vibra cᝧa hãng Shinko (Nhật Bản) có đ᝙ chính xåc 10-3 g.

2.4.3. Ä?ĂĄnh giĂĄ Ä‘áť™ thĂ´i nhiáť…m cᝧa váş­t liᝇu khi tiáşżp xĂşc mĂ´i trĆ°áť?ng nĆ°áť›c Ä?áť™ đ᝼c đưᝣc sáť­ d᝼ng nháşąm chᝊng minh Ä‘áť™ thĂ´i nhiáť…m cᝧa váş­t liᝇu sau khi thiĂŞu káşżt trong mĂ´i trĆ°áť?ng nĆ°áť›c.

- Bư᝛c 1: R᝭a sấch vật liᝇu l�c bẹng nư᝛c RO tᝍ 2 – 3 lần.

- Bư᝛c 2: Cân 1 gam vật liᝇu l�c cᝧa tᝍng loấi cho và o cᝑc thᝧy tinh có chᝊa 100 mL nư᝛c cẼt hai lần.

- BĆ°áť›c 4: Cho cáť‘c thᝧy tinh chᝊa nĆ°áť›c vĂ váş­t liᝇu vĂ o báťƒ siĂŞu âm, siĂŞu âm trong vòng 30 phĂşt.

- Bư᝛c 5: Sau khi siêu âm xong, lẼy dung dᝋch thu đưᝣc đi phân tích đ᝙ đ᝼c.

a)

b)

HĂŹnh 2.4. Báťƒ siĂŞu âm (hĂŹnh a) vĂ thĂ­ nghiᝇm váş­t liᝇu (hĂŹnh b) Thiáşżt báť‹ cᝧa phĆ°ĆĄng phĂĄp đưᝣc sáť­ d᝼ng nghiĂŞn cᝊu lĂ mĂĄy Ä‘o Ä‘áť™ đ᝼c 2100P cᝧa Máťš tấi Viᝇn CĂ´ng nghᝇ mĂ´i trĆ°áť?ng.

32

2.4.4. Phương pháp phân tích vi sinh [5] - Sử dụng giống vi sinh E.coli 5,4.106 CFU/mL và Coliforms 3,8.106 CFU/mL - Dùng pipetman và đầu típ vô trùng, hút 100 µL giống vi sinh vào ống nghiệm chứa 9,9 mL nước RO đã khử trùng.

- Cân khối lượng chính xác vật liệu lọc, sau đó cho vật liệu lọc vào ống nghiệm đã chứa vi khuẩn.

- Lắc đều ống nghiệm, đợi 1 giờ rồi tiến hành làm thí nghiệm.

- Dùng pipetman và đầu típ vô trùng, thao tác vô trùng chuyển 1 mL dịch trong ống nghiệm có chứa vật liệu lọc vào trong đĩa petri.

- Đổ khoảng 12 - 15 mL môi trường đã đun chảy và để nguội đến 45  55oC vào đĩa petri đã cấy mẫu.

- Xoay nhẹ đĩa petri cùng chiều và ngược chiều kim đồng hồ vài lần để dung dịch giống được trộn đều trong môi trường cấy.

- Đậy nắp đĩa petri, để đông tự nhiên.

- Ta lặp lại thí nghiệm bằng các pha loãng mẫu theo dãy thập phân

Hình 2.5. Phương pháp pha loãng mẫu theo dãy thập phân - Sau đó, gói đĩa và ủ vào tủ ấm 37oC trong 24 giờ.

- Sau 24 giờ, đọc kết quả.

33

Hình 2.6. Quy trình thực hiện phân tích vi sinh Tính kết quả: Đếm tất cả số các khuẩn lạc xuất hiện trên các đĩa sau khi ủ. Chọn các đĩa có số đếm từ 25  250 khuẩn lạc để tính kết quả. Mật độ tổng vi khuẩn hiếu khí trong 1 g hay 1 mL mẫu được tính như sau:

(2.4) Trong đó:

A: Số tế bào (đơn vị hình thành khuẩn lạc) vi khuẩn trong 1g hay

1 mL mẫu N: Tổng số khuẩn lạc đếm được trên các đĩa đã chọn ni: Số lượng đĩa cấy tại độ pha loãng thứ i V: Thể tích dịch mẫu (mL) cấy vào trong mỗi đĩa fi: Độ pha loãng tương ứng Các kết quả tổng số vi khuẩn hiếu khí thường được biểu diễn dưới dạng số mũ của cơ số thập phân. Trường hợp có khuẩn lạc vi sinh vật mọc loang,

34

mỗi vết loang được tính là một khuẩn lạc. Nếu số khuẩn lạc chiếm hơn 1/3 đĩa thì phải ghi nhận điều này và đánh dấu kết quả nhận được. Nếu ở độ pha loãng cao nhất, số khuẩn lạc đếm được trên đĩa > 250, ví dụ ở nồng độ 10-5 số đếm được lớn hơn 250, kết quả được ghi: > 2,5 107 CFU/mL. Nếu ở độ pha loãng thấp nhất, số khuẩn lạc đếm được trên 1 đĩa < 25, ví dụ ở nồng độ 10-1 số đếm nhỏ hơn 25, kết quả được ghi: < 2,5  102 CFU/mL. 2.4.5. Xác định diện tích bề mặt và kích thước lỗ xốp (BET) Thiết bị được sử dụng cho phương pháp này là thiết bị TriStar 3000 V6.07A tại Trường Đại học Sư phạm Hà Nội.

2.4.6. Xác định cấu trúc tinh thể bằng nhiễu xạ tia X (XRD) Xác định cấu trúc tinh thể của vật liệu bằng cách sử dụng một chùm tia X song song hẹp, đơn sắc, chiếu vào mẫu. Người ta sẽ quay mẫu và quay đầu thu chùm nhiễu xạ trên đường tròn đồng tâm, ghi lại cường độ chùm tia phản xạ và ghi phổ nhiễu xạ bậc 1.

Thiết bị của phương pháp được sử dụng nghiên cứu là D8 Advance của hãng Bruker tại Viện Hóa học - Viện HLKH&CNVN. 2.4.7. Xác định thành phần các nguyên tố trong mẫu bằng phổ kế huỳnh quang tia X (XRF) Phổ kế huỳnh quang tia X là một thiết bị hiện đại để phân tích định tính và định lượng thành phần hóa học của vật liệu.

Nguyên lý cấu tạo của loại phổ kế thường gồm 3 thành phần chính: - Nguồn kích thích mẫu: là nguồn đồng vị phóng xạ hoặc đèn phát tia X công suất nhỏ.

- Bộ phận thu tia X mà thông thường là các đêtectơ bán dẫn hoặc ống đếm tỉ lệ.

35

- Các bộ phận điện tử thích hợp cùng phần mềm ghi và xử lý phổ, tính toán hàm lượng.

Thiết bị của phương pháp được sử dụng nghiên cứu là phổ kế huỳnh quang tia X Viet Space Model XRF 5006 – HQ02 của Việt Nam tại Viện Khoa học Vật liệu - Viện HLKH&CN VN.

Hình 2.7. Phổ kế huỳnh quang tia X Viet Space 2.4.8. Xác định kích thước nano bạc bằng việc sử dụng kính hiển vi điện tử quét (SEM) Thiết bị của phương pháp được sử dụng nghiên cứu là kính hiển vi điện tử quét trường phát xạ (FE-SEM) Hitachi S - 4800 của Nhật tại Viện Khoa học Vật liệu - Viện HLKH&CNVN.

Hình 2.8. Kính hiển vi điện tử quét trường phát xạ (FE-SEM) 2.4.9. Đánh giá sự rửa trôi bạc từ vật liệu lọc Phương pháp đánh giá này được thực hiện trên máy ICP – MS Agilent

36

Technologies 7700 series tại Viện Công nghệ môi trường - Viện HLKH&CNVN.

Hình 2.9. Thiết bị ICP – MS Agilent Technologies 7700 series Nguyên tắc của phương pháp này dựa trên sự bay hơi, phân tác, ion hóa của các nguyên tố hóa học khi chúng được đưa vào môi trường plasma có nhiệt độ cao. Sau đó, các ion này được phân tách ra khỏi nhau theo tỷ số khối lượng/ điện tích của chúng, bằng thiết bị phân tích khối lượng có từ tính và độ phân giải cao phát hiện, khuếch đại tín hiệu và đếm bằng thiết bị điện tử kỹ thuật số.

2.5. Tính toán, thiết kế bộ dụng cụ lọc nước cá nhân sử dụng vật liệu ceramic chế tạo được 2.5.1. Xác định các thông số cơ bản [35] a) Xác định khối lượng riêng của vật liệu bằng phương pháp thể tích Khối lượng riêng là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái hoàn toàn đặc. Thể tích đặc của mẫu được xác định bằng phương pháp thể tích chất lỏng chiếm chỗ. Đó là thả vật liệu vào chất lỏng, thể tích chất lỏng dâng lên chính là thể tích của vật liệu.

Lưu ý: Chất lỏng không có phản ứng hóa học với vật liệu.

- Bước 1: Sấy khô mẫu đến khối lượng không đổi ở nhiệt độ 70 oC và cân chính xác khối lượng của vật liệu.

37

- Bước 2: Xác định thể tích của lượng vật liệu trên + Sử dụng ống đong 100 mL đựng sẵn 50 mL nước (V1) + Chuyển toàn bộ lượng vật liệu trên vào cốc + Xác định thể tích nước sau khi cho vật liệu trong 24 giờ (V2) - Bước 3: Khối lượng riêng của vật liệu b) Xác định thời gian xử lý hiệu quả Để tạo điều kiện tiếp xúc giữ nước và vật liệu lọc, lựa chọn tốc độ lọc chậm 0,1÷0,5 m/h. c) Xác định lưu lượng xử lý Bộ dụng cụ lọc nước cá nhân nên công suất của thiết bị cần phù hợp với mục đích sử dụng và khả năng xử lý của thiết bị. Theo thiết kế, nước trước khi qua bộ lọc nước sẽ được lưu trữ khoảng 170 mL, trong khi đó nhu cầu nước cần dùng tối thiểu là 2 L/ngày, do đó lựa chọn công suất của bộ dụng cụ lọc nước là 0,3 L/h để đảm bảo thiết bị hoạt động ổn định.

2.5.2. Tính toán kích thước và nguyên vật liệu [35] a) Kích thước thiết bị Tính toán thiết kế thiết bị với công suất 0,3 L/h - Thiết kế thiết bị có dạng hình trụ đứng b) Tính toán cơ khí phần thân của thiết bị - Xác định ứng suất cho phép của thiết bị: Dựa theo bảng XIII.4 [35] với vật liệu sử dụng để chế tạo thiết bị là kim loại màu và hợp kim (nhôm) thì các công thức được dùng để tính ứng suất cho phép là:

38

đ?&#x153;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2DC;đ?&#x2018;&#x2122; [đ?&#x153;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2DC; ] = đ?&#x17E;° đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;? đ?&#x153;&#x17D;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2122; [đ?&#x153;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2DC; ] = đ?&#x17E;° đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;?

Trong Ä&#x2018;Ăł: đ?&#x153;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2DC; : ᝨng suẼt cho phĂŠp khi kĂŠo (N/m2) đ?&#x153;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2DC;đ?&#x2018;&#x2122; vĂ đ?&#x153;&#x17D;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2122; lần lưᝣt lĂ giáť&#x203A;i hấn báť n khi kĂŠo vĂ giáť&#x203A;i hấn chảy đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;? đ?&#x2018;ŁĂ đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;? háť&#x2021; sáť&#x2018; an toĂ n theo giáť&#x203A;i hấn báť n vĂ giáť&#x203A;i hấn chảy đ?&#x17E;° : háť&#x2021; sáť&#x2018; Ä&#x2018;iáť u cháť&#x2030;nh - TĂ­nh chiáť u dĂ y cᝧa thân hĂŹnh tr᝼ lĂ m viáť&#x2021;c cháť&#x2039;u ĂĄp suẼt trong p Ä&#x2018;ưᝣc xĂĄc Ä&#x2018;áť&#x2039;nh theo cĂ´ng thᝊc sau [35]: đ?&#x2018;&#x2020;=

đ??ˇ. đ?&#x2018;&#x192; + đ??ś ,đ?&#x2018;&#x161; 2(đ?&#x153;&#x17D;)đ?&#x153;&#x2018; + đ?&#x2018;&#x192;

Trong Ä&#x2018;Ăł: + D: Ä&#x2018;Ć°áť?ng kĂ­nh trong cᝧa thiáşżt báť&#x2039; + đ?&#x153;&#x2018; : háť&#x2021; sáť&#x2018; báť n cᝧa thĂ nh hĂŹnh tr᝼ theo thân dáť?c. + C: háť&#x2021; sáť&#x2018; báť&#x2022; sung do Ä&#x192;n mòn, bĂ o mòn vĂ dung sai váť chiáť u dĂ y (m) + P: ĂĄp suẼt trong thiáşżt báť&#x2039; (N/m2) + đ?&#x153;&#x17D;: ᝨng suẼt cho phĂŠp * Ă p suẼt bĂŞn trong thiáşżt báť&#x2039; - Thiáşżt báť&#x2039; lĂ m viáť&#x2021;c áť&#x; mĂ´i trĆ°áť?ng láť?ng káşżt hᝣp váť&#x203A;i khĂ­ áť&#x; phần Ä&#x2018;áť&#x2030;nh cᝧa thiáşżt báť&#x2039; ď&#x192; P = P1 + P2 Trong Ä&#x2018;Ăł: P2: ĂĄp suẼt khĂ­ P1: ĂĄp suẼt thᝧy tÄŠnh cᝧa chẼt láť?ng

39

- Ă p suẼt thᝧy tÄŠnh cᝧa chẼt láť?ng: đ?&#x2018;&#x192;1 = đ?&#x2018;&#x201D;. đ?&#x153;&#x152;đ?&#x2018;&#x2122; . đ??ťđ?&#x2018;&#x2122; Trong Ä&#x2018;Ăł:

đ?&#x2018;&#x201D;: gia táť&#x2018;c tráť?ng trĆ°áť?ng (m/s2) đ?&#x153;&#x152;đ?&#x2018;&#x2122; : kháť&#x2018;i lưᝣng riĂŞng cᝧa chẼt láť?ng (kg/m3) đ??ťđ?&#x2018;&#x2122; : chiáť u cao cáť&#x2122;t láť?c ( chiáť u cao thân cᝧa thiáşżt báť&#x2039; )

- TĂ­nh háť&#x2021; sáť&#x2018; báť&#x2022; sung do Ä&#x192;n mòn, bĂ o mòn vĂ dung sai váť chiáť u dĂ y (m) (theo XIII.17 [35]) C = C1 + C2 + C3 (m) Trong Ä&#x2018;Ăł: + C1: báť&#x2022; sung do Ä&#x192;n mòn xuẼt phĂĄt tᝍ Ä&#x2018;iáť u kiáť&#x2021;n Ä&#x192;n mòn váş­t liáť&#x2021;u cᝧa mĂ´i trĆ°áť?ng vĂ tháť?i gian lĂ m viáť&#x2021;c cᝧa thiáşżt báť&#x2039;. + C2: CĂł tháť&#x192; báť? qua. + C3: Ä?ấi lưᝣng báť&#x2022; sung do dung sai cᝧa cĂša chiáť u dĂ y, ph᝼ thuáť&#x2122;c vĂ chiáť u dĂ y tẼm váş­t liáť&#x2021;u. a) TĂ­nh toĂĄn cĆĄ khĂ­ phần Ä&#x2018;ĂĄy cᝧa thiáşżt báť&#x2039; Váť&#x203A;i thiáşżt báť&#x2039; hĂŹnh tr᝼ Ä&#x2018;ᝊng vĂ Ä&#x2018;áť&#x192; phĂš hᝣp váť&#x203A;i Ä&#x2018;iáť u kiáť&#x2021;n cháşż tấo, láťąa cháť?n thiáşżt káşż Ä&#x2018;ĂĄy nĂłn khĂ´ng gáť? cho thiáşżt báť&#x2039; váť&#x203A;i gĂłc Ä&#x2018;ĂĄy lĂ 600.

Chiáť u dĂ y cᝧa Ä&#x2018;ĂĄy nĂłn lĂ m viáť&#x2021;c váť&#x203A;i ĂĄp suẼt trong Ä&#x2018;ưᝣc xĂĄc Ä&#x2018;áť&#x2039;nh theo cĂĄc cĂ´ng thᝊc sau:

đ?&#x2018;&#x2020;= đ?&#x2018;&#x2020;= Trong Ä&#x2018;Ăł:

đ??ˇđ?&#x2018;Ą đ?&#x2018;?đ?&#x203A;ž 2[đ?&#x153;&#x17D;đ?&#x2018;˘ ]đ?&#x153;&#x2018;â&#x201E;&#x17D;

+ đ??ś ,đ?&#x2018;&#x161;

đ??ˇâ&#x20AC;˛ đ?&#x2018;?

2đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018; đ?&#x203A;ź([đ?&#x153;&#x17D;]đ?&#x153;&#x2018;â&#x2C6;&#x2019;đ?&#x2018;?)

+ đ??ś ,đ?&#x2018;&#x161;

(1) (2)

40

Y: yáşżu táť&#x2018; hĂŹnh dấng Ä&#x2018;ĂĄy đ?&#x153;&#x2018;đ?&#x203A;ž : Háť&#x2021; sáť&#x2018; báť n cᝧa Ä&#x2018;ĂĄy nĂłn đ?&#x153;&#x2018;â&#x201E;&#x17D; : háť&#x2021; sáť&#x2018; báť n cᝧa máť&#x2018;i hĂ n vòng trĂŞn nĂłn ( náşżu cĂł) đ?&#x153;&#x2018;: háť&#x2021; sáť&#x2018; báť n cᝧa Ä&#x2018;ĂĄy nĂłn theo phĆ°ĆĄng dáť?c đ?&#x2018;? = 102109,8 (N/m2) C: Háť&#x2021; sáť&#x2018; báť&#x2022; sung do Ä&#x192;n mòn, bĂ o mòn vĂ dung sai váť chiáť u dĂ y (m) - XĂĄc Ä&#x2018;áť&#x2039;nh Ä&#x2018;Ć°áť?ng kĂ­nh Dâ&#x20AC;&#x2122;: Dâ&#x20AC;&#x2122; = Dt â&#x20AC;&#x201C; 2[đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x203A;ż (1 â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018; đ?&#x203A;ź) + 10đ?&#x2018;&#x2020;đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x203A;ź] - Kiáť&#x192;m tra ᝊng suẼt cᝧa Ä&#x2018;ĂĄy ( cĂ´ng thᝊc XIII 55 [35]) đ?&#x153;&#x17D;=[

đ??ˇâ&#x20AC;˛. đ?&#x2018;&#x192;0 1 + đ?&#x2018;&#x192;0 ] 2đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018; đ?&#x203A;ź(đ?&#x2018;&#x2020; â&#x2C6;&#x2019; đ??ś) đ?&#x153;&#x2018;â&#x201E;&#x17D;

2.5.3. MĂ´ tả tháť­ nghiáť&#x2021;m váť&#x203A;i báť&#x2122; d᝼ng c᝼ láť?c Nguáť&#x201C;n nĆ°áť&#x203A;c Ä&#x2018;ưᝣc sáť­ d᝼ng lĂ nguáť&#x201C;n nĆ°áť&#x203A;c mạt, vĂŹ báť&#x2122; d᝼ng c᝼ nĂ y Ä&#x2018;ưᝣc cháşż tấo ph᝼c v᝼ chᝧ yáşżu cho quân sáťą vĂ ngĆ°áť?i dân thĆ°áť?ng xuyĂŞn báť&#x2039; lĹŠ l᝼t.

ChĂ­nh vĂŹ váş­y, viáť&#x2021;c Ä&#x2018;ĂĄnh giĂĄ chẼt lưᝣng nĆ°áť&#x203A;c qua cĂĄc thĂ´ng sáť&#x2018;: Ä&#x2018;áť&#x2122; Ä&#x2018;᝼c, khả nÄ&#x192;ng diáť&#x2021;t khuẊn vĂ láť?c khuẊn, vĂ kim loấi nạng. Ä?ĂĄnh giĂĄ kim loấi nạng nháşąm xem xĂŠt khả nÄ&#x192;ng thĂ´i nhiáť&#x2026;m bấc tᝍ váş­t liáť&#x2021;u láť?c cᝧa cáť&#x2122;t láť?c

HĂŹnh 2.10. MĂ´ hĂŹnh tháť­ nghiáť&#x2021;m

41

- Bước 1: Rửa sạch vật liệu lọc từ 2 – 3 lần bằng nước RO và để khô tự nhiên.

- Bước 2: Cho vật liệu vào cột và sử dụng lớp vải và bông để ngăn cách các lớp vật liệu với nhau.

- Bước 3: Rửa lại cột lọc sau khi hoàn thành bằng nước RO 2-3 lần.

- Bước 4: Tiến hành chạy thiết bị lọc với nước mặt (nước Hồ Tây) với lưu lượng 0,3 L/h.

- Bước 5: Mẫu được lấy ở đầu ra cột lọc để làm khảo sát khả năng xử lý của thiết bị và lưu mẫu lại. Mẫu lấy xong đem đi phân tích vi sinh và ICP – MS trong phòng thí nghiệm để xác định khả năng diệt khuẩn và khả năng hấp phụ kim loại.

42

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 3.1. Hình thái học của vật liệu ceramic sau khi nung Hình 3.1 trình bày vật liệu ceramic (a) và vật liệu ceramic xốp với tỷ lệ cao lanh/ mùn cưa: 75:25 (b) được tạo thành từ nhiệt độ nung 1100 oC. Từ hình 3.1 có thể nhận thấy cấu trúc đặc sít của ceramic chỉ được tạo thành từ cao lanh sau khi nung tại 1100 oC cũng như cấu trúc xốp của cao lanh có chất độn mùn cưa tỷ lệ 75:25 sau khi nung tại 1100 oC.

Hình 3.1. Nhiệt độ nung 1100 oC tạo ceramic với tỷ lệ cao lanh/ mùn cưa 100: 0 (a) và cao lanh/ mùn cưa 75:25 (b) Độ xốp của ceramic được tạo thành khi nung vật liệu cao lanh/mùn cưa có tỷ lệ 75: 25 do các quá trình cháy mùn cưa tạo khí và thoát ra khi tăng nhiệt độ nung. Điều đó có thể xác định được từ các hiệu ứng thay đổi trọng lượng của mẫu khi nghiên cứu bằng phương pháp DTG - TG. Để lựa chọn ra điều kiện tối ưu cho việc chế tạo vật liệu cần phải đánh giá đặc tính của vật liệu đó.

3.2. Phân tích đặc tính của vật liệu ceramic xốp nano bạc 3.2.1. Kết quả phân tích nhiệt trọng lượng DTG - TG Quá trình cháy mùn cưa tẩm AgNO3 trong cao lanh khi tăng nhiệt độ làm thay đổi trọng lượng mẫu được trình bày tại hình 3.2. a, b, c. với các tỷ lệ cao lanh/mùn cưa tương ứng: 75: 15; 80: 20 và 75: 25. Từ hình 3.2 ta nhận thấy có 3 vùng nhiệt độ làm thay đổi trọng lượng hỗn hợp cao lanh - mùn cưa -

43

AgNO3 khi tăng nhiệt độ là các vùng: (52,3  55,7) oC, (350,1  353,1) oC và (503,9 514,4) oC.

a)

Tỷ lệ cao lanh/mùn cưa-AgNO3 là 85:15

b) Tỷ lệ cao lanh/mùn cưa-AgNO3 là 80:20

44

c) Tỷ lệ cao lanh/mùn cưa-AgNO3 là 75:25 Hình 3.2. Diễn biến TG và DTG của hỗn hợp cao lanh/ mùn cưa-AgNO3 khi tăng nhiệt độ Từ các hiệu ứng suy giảm trọng lượng TG và DTG khi tăng nhiệt độ nung mẫu hỗn hợp cao lanh - mùn cưa tẩm AgNO3 tại 3 vùng nhiệt độ khác nhau có thể nhận thấy: -Tại vùng nhiệt độ thấp: (52,3  55,7) oC có thể xảy xa quá trình mất nước và do đó làm giảm từ 2,73% đến 4,88% trọng lượng mẫu. Quá trình bay hơi nước có thể tạo nên hiệu ứng giảm trọng lượng của mẫu như phương trình (3.1): H2O + Q H2O (hơi) - m1

(3.1)

- Tại vùng nhiệt độ cao:(350,1  353,1) oC có thể xảy ra quá trình cháy các hợp chất hữu cơ trong mùn cưa nên đã làm giảm mạnh trọng lượng mẫu từ 9,73% đến 16,77%. Quá trình cháy của các hợp chất hữu cơ trong mùn cưa có thể xảy ra triệt để theo phương trình tổng quát (3.2) hoặc cháy chưa triệt để đến cacbon (3.3) :

45

2CxHy + (2x + y/2)O2 2xCO2 + yH2O - m2 2CxHy + (y/2)O2 2xC + yH2O

(3.2) (3.3)

- Tại vùng nhiệt độ cao hơn: (503,9  514,4) oC có thể xảy ra quá trình cháy của than để tạo thành khí nên đã làm giảm từ 10,92 % đến 12,65 % trọng lượng. Quá trình cháy của than thiếu hoặc đủ oxy có thể biểu diễn bằng các phương trình (3.4) hoặc (3.5) tương ứng: 2C + O2 2CO - m3a

(3.4)

C + O2 CO2 - m3b

(3.5)

- Ngoài ra thành phần AgNO3 có trong mùn cưa cũng có thể bị tác động nhiệt phân hủy theo phương trình (3.6) hoặc bị khử bỡi chất khử khí CO tạo thành theo phương trình (3.7) cũng đóng góp vào hiệu ứng làm giảm trọng lượng tại vũng nhiệt độ cao: AgNO3 + Q  AgO + NO2 - m3c

(3.6)

AgO + CO  Ag0 + CO2 - m3d

(3.7)

Do lượng AgNO3 rất nhỏ và lượng cacbon được tạo thành có thể bị cháy cũng không lớn nên các hiệu ứng giảm trọng lượng chưa đủ phản ánh cho từng phản ứng từ (3.4) đến (3.7) mà chỉ xác định là tổng trong khoảng nhiệt độ trên 400 oC đến 1.000 oC (xem hình 3.2. a,b,c).

Hình 3.3 và bảng 3.1 biểu diễn kết quả so sánh các hiệu ứng giảm trọng lượng của các hỗn hợp cao lanh - mùn cưa tẩm AgNO3 với các tỷ lệ khác nhau.

Từ hình 3.3 nhận thấy các hiệu ứng giảm trọng lượng trong quá trình nung các hỗn hợp với các tỷ lệ khác nhau chủ yếu ở khoảng 3 vùng nhiệt độ, tuy các giá trị có chênh lệch nhưng không lớn so với sai số phép đo. Điều đó chứng tỏ bản chất hóa, lý các quá trình xảy ra tại các tỷ lệ khác nhau là giống nhau.

46

Hình 3.3. So sánh diễn biến TG và DTG của hỗn hợp cao lanh-mùn cưa tẩm AgNO3 với các tỷ lệ 85:15; 80:20 và 75:25 Bảng 3.1. Bảng tổng hợp giá trị nhiệt độ và trọng lượng hao hụt của vật liệu 85:15

80:20

75:25

m1,

m, %

%

54,6

-4,88

-12,36

-13,50

351,8

-16,77

-40,00

-12,65

514,4

-12,27

-35,84

TT

T, oC

m, %

T, oC m, % T, oC

1

55,7

-2,73

52,3

-4,75

2

350,1

- 9,73

351,1

3

503,9

-10,92

506,5

m2,%

-23,38

-30,90

-33,92

m2,%

(8,38)

(10,90)

(8,92)

Từ hình 3.3 và bảng 3.1 cũng thấy khi tăng tỷ lệ mùn cưa tẩm AgNO 3 hiệu ứng giảm trọng lượng do thoát nước tăng phản ảnh độ ẩm lớn của mùn cưa

47

còn hiệu ứng do quá trình cháy và chuyển hóa in-situ tăng mạnh với tỷ lệ 80:20 sau đó lại giảm một ít tại tỷ lệ 75: 25. Điều đó chứng tỏ khả năng cháy và chuyển hóa ở tỷ lệ 80: 20 thuận lợi hơn so với tỷ lệ mùn cưa tăng. So sánh 3 hiệu ứng giảm trọng lượng cũng cho thấy mức độ giảm trọng lượng đều tăng khi nhiệt độ nung tăng, song với tỷ lệ 85: 15 tỷ lệ tăng ít còn tỷ lệ 80: 20 tăng mạnh hơn, đặc biệt từ vùng nhiệt độ cháy đến vùng chuyển hóa. Ngược lại với tỷ lệ 75: 25 giá trị tăng hao hụt trọng lượng chỉ tăng từ vùng thoát nước đến vùng cháy nhưng lại có giá trị giảm hơn chút ít tại vùng chuyển hóa. Điều đó cũng chứng tỏ tỷ lệ 80: 20 thuận lợi cho quá trình cháy cũng như chuyển hóa. Kết quả cũng cho thấy tổng hao hụt trọng lượng của các quá trình đều lớn hơn lượng hỗn hợp mùn cưa tẩm AgNO3 tương ứng là 8,38 %; 10,91% và 8,92% theo tỷ lệ mùn cưa tăng dần. Điều đó cũng chứng tỏ còn có sự tham gia vào giá trị hao hụt trọng lượng của quá trình chuyển hóa cao lanh cũng như chuyển hóa muối AgNO3. Song quá trình chuyển hóa có sự tham gia của muối bạc và quá trình cháy cũng làm giảm trọng lượng song không tỷ lệ thuận với lượng mùn cưa tăng. Điều đó chứng tỏ các phản ứng chuyển hóa sẽ xảy ra đa dạng, phức tạp cũng như tác động lẫn nhau và ảnh hưởng đến những sản phẩm thoát ra khỏi hệ phản ứng để làm giảm trọng lượng. Để làm sáng tỏ hơn nữa còn cần kết hợp thêm nhiều phương pháp nghiên cứu hiện đại khác.

3.2.2. Đánh giá độ thôi nhiễm của vật liệu khi tiếp xúc môi trường nước Độ thôi nhiễm của vật liệu ceramic xốp trong nước được đánh giá thông qua so sánh độ đục giữa mẫu trắng (1) với các mẫu có tỷ lệ cao lanh/ mùn cưa khác nhau 85: 15 (2); 80: 20 (3) và 75: 25 (4). Hình 3.4 trình bày độ đục của vật liệu ceramic xốp phụ thuộc vào thời gian siêu âm.

48

NTU 320.87 300 250 200

190.77

150 100

81.97

74.57 66.17 50

28.37 31.97 15.27 2.43

0 1

33.17 28.97 30.07 2.46 2 1000

44.27 0.81 3 1050

950

1.68 4

1100

Hình 3.4. Độ đục của mẫu ở nhiệt độ khác nhau với cùng thời gian siêu âm Từ hình 3.4 có thể nhận thấy: lượng mùn cưa để tạo xốp càng cao vật liệu càng kém bền nên dễ phân tán vào nước khi khuấy siêu âm làm độ đục sẽ tăng theo thời gian siêu âm. Mẫu nung nhiệt độ 1100 oC có độ đục thấp nhất cũng như gần không đổi khi tăng thời gian siêu âm và đạt QCVN 01:2009/BYT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống. Kết quả thu được chứng minh ceramic đã có kết cấu được tạo thành bền vững trong môi trường. Điều đó chứng tỏ nhiệt độ nung càng cao kết cấu vật liệu đã chuyển hóa ổn định nên khó phân tán vào nước khi siêu âm. Do đó, độ đục giảm khi tăng nhiệt độ nung vật liệu và đến nhiệt độ đủ cao kết cấu đã ổn định và không phụ thuộc vào hàm lượng mùn cưa tạo xốp. Vì vậy, nhiệt độ nung vật liệu lọc ceramic xốp ở 1100 oC là thích hợp nhất cho việc chọn làm vật liệu lọc xốp bền trong môi trường nước.

3.2.3. Xác định độ xốp biểu kiến Kết quả xác định tổng độ xốp biểu kiến bằng phương pháp bão hòa nước khi cân màng lọc khô và sau khi đã được bão hòa nước 24 giờ được

49

trình bày tại bảng 3.2. Như vậy, tổng độ xốp được hình thành chủ yếu từ 2 dạng lỗ xốp liên thông và lỗ xốp không thông.

Bảng 3.2. Độ xốp tổng của vật liệu lọc chế tạo được tại nhiệt độ và tỷ lệ nhau Tổng độ xốp biểu kiến, %

Tỷ lệ cao lanh: chất tạo xốp

950 oC

1000 oC

1050 oC

1100 oC

100:0

44,501

44,928

40,261

41,851

85:15

51,223

45,934

46,745

43,155

80:20

58,060

60,813

53,315

46,887

75:25

55,391

66,074

66,447

47,383

Từ bảng 3.2, ta thấy vật liệu lọc có tỷ lệ cao lanh: mùn cưa tạo xốp = 75: 25 ở nhiệt độ 1000 oC có độ xốp biểu kiến tổng cao nhất, còn độ xốp biểu kiến tổng thấp nhất có tỷ lệ cao lanh: mùn cưa tạo xốp = 85: 15 ở nhiệt độ 1100 oC. Độ xốp biểu kiến tổng tăng dần theo tỷ lệ cao lanh: mùn cưa ở các nhiệt độ khảo sát. Tuy nhiên, ở 1100 oC thì độ xốp biểu kiến tổng thấp hơn so với 3 nhiệt độ lại là do khi nhiệt độ cao các thành phần trong cao lanh bắt đầu nóng chảy và kết dính lại với nhau làm cho các kênh xốp hữu ích bị bịt kín lại biến chúng trở thành các bóng khí độc lập. Độ xốp biểu kiến tổng của mẫu ở nhiệt độ 1100 oC có tỷ lệ cao lanh/ mùn cưa 75: 25 là cao nhất.

Từ các kết quả phân tích ở trên, lựa chọn được tỷ lệ cao lanh/ mùn cưa là 75: 25 và nhiệt độ nung là 1100 oC đạt độ bền chắc.

3.2.4. Tính diện tích bề mặt của vật liệu lọc theo phương pháp BET Kết quả đo diện tích bề mặt vật liệu được nung tại 1100 oC được thể hiện tại hình 3.5 và bảng 3.3:

50

Hình 3.5. Đường đẳng nhiệt hấp phụ/khử hấp phụ của vật liệu ceramic xốp sử dụng mùn cưa làm chất tạo xốp, nung ở nhiệt độ 1100 oC Bảng 3.3. Các tham số vật lý của vật liệu lọc ceramic xốp sử dụng mùn cưa STT

1

Tham số

Diện tích tổng bề mặt riêng, tại điểm áp suất:

Tại 1100 oC 0,3302 m2/g (p/p0 = 0,2492)

2

Diện tích bề mặt theo BET

0,3403 m2/g

3

Diện tích bề mặt bên trong các kênh xốp

0,2234 m2/g

4

Diện tích bề mặt bên ngoài (t-plot)

0,1169 m2/g

5

Diện tích tổng bề mặt theo hấp phụ tích lũy BJH

0,1436 m2/g

6

Diện tích tổng bề mặt theo giải hấp BJH

0,1740 m2/g

7

Thể tích vi xốp riêng

0,1030 mm3/g

51

Đường kính lỗ xốp hấp phụ BJH trung bình:

8

Đường kính lỗ xốp khử hấp phụ BJH trung

9

bình:

15,6950 nm

13,5891 nm

Đường đẳng nhiệt hấp phụ /khử hấp phụ của vật liệu ceramic xốp (hình 3.6) có xuất hiện đường trễ chứng tỏ vật liệu lọc ceramic xốp chế tạo được có dạng mao quản với kích thước mao quản khác nhau và tạo nên bề mặt của vật liệu xốp.

Kết quả bảng 3.3 cho thấy diện tích bề mặt của vật liệu ceramic xốp được chế tạo từ vật liệu mùn cưa tạo xốp là 0,3403 m2/g. Kết quả này nhỏ hơn so với vật liệu ceramic dạng màng với chất độn là than hoạt tính ở nhiệt độ 1100 oC (0,95 m2/g) [11], điều này có thể lý giải do diện tích bề mặt của mùn cưa nhỏ hơn diện tích bề mặt của than hoạt tính và vật liệu chế tạo với chất độn là mùn cưa ở dạng hạt. Ngoải ra, kết quả còn cho thấy thể tích xốp riêng cũng đạt được đến 0,1030 mm3/g và đặc biệt đường kính lỗ xốp hấp phụ và khử hấp phụ BJH có kích thước trung bình đều > 10 nm, cũng như đường kính hấp phụ lớn hơn đường kính giải hấp phụ. Kết quả này cho thấy quá trình hấp phụ diễn ra trong các kênh xốp dễ dàng hơn so với quá trình giải hấp phụ.

3.2.5. Xác định cấu trúc tinh thể (XRD) Kết quả xác định trạng thái của bạc gắn trên ceramic xốp thu được bằng phương pháp nung hỗn hợp cao lanh/ mùn cưa tẩm AgNO3 để khử AgNO3 trực tiếp bằng khí CO tạo ra do quá trình cháy được ghi nhận tại giản đồ nhiễu xạ tia X trên hình 3.6:

52

Hình 3.6. Phổ nhiễu xạ tia X của vật liệu ceramic xốp nung từ hỗn hợp caolanh/ mùn cưa-AgNO3 Trên giản đồ XRD có thể quan sát thấy các pic đặc trưng cho SiO 2 và Al2O3 của ceramic nhưng vì hàm lượng bạc quá thấp so với lượng các oxit này nên khó quan sát được trên giản đồ. Tuy nhiên, vẫn có thể nhìn thấy tại đỉnh góc 2θ = 27,60 có tồn tại pic thể hiện sự có mặt của AgO.Ag2O3. Sự tồn tại của các oxit Ag2+ và Ag3+ - đây là những tác nhân khử trùng mạnh, khi chúng tiếp xúc với Staphylococcus aureus và Escherichia coli vượt quá 20 phút, tỷ lệ diệt khuẩn đạt 99,9% [36]. Khi nung đạt tới 1000 oC thì các hạt nano bạc này có thể bị oxy hóa thành oxit bạc hóa trị cao Ag2+, Ag3+ [37]. Để nhìn thấy rõ hơn sự hiện diện của bạc trong vật liệu ceramic chế tạo được, chúng ta tiếp tục xem xét giản đồ XRF. 3.2.6. Xác định thành phần các nguyên tố có trong vật liệu lọc (XRF) Kết quả đo XRF được thể hiện qua hình 3.7 dưới đây:

53

Hình 3.7. Phổ huỳnh quang tia X của vật liệu ceramic xốp nung từ hỗn hợp caolanh/ mùn cưa-AgNO3 Trên giản đồ XRF có thể quan sát thấy ngoài các pic đặc trưng cho SiO2, Al2O3 ta còn thấy sự có mặt của bạc ở vị trí 22,16.

Thành phần các nguyên tố có trong vật liệu ceramic được trình bày tại bảng 3.4 dưới đây: Bảng 3.4. Thành phần các nguyên tố có trong vật liệu ceramic STT

Thành phần

% Khối lượng

1

Al2O3

26,707

2

SiO2

67,527

54

STT

Thành phần

% Khối lượng

3

K2O

3,232

4

CaO

1,394

5

TiO2

0,095

6

MnO

0,02

7

Fe2O3

0,892

8

Rb2O3

0,018

9

SrO

0,012

10

Y2O3

0,004

11

ZrO2

0,009

12

Ag

0,076

13

PbO

0,014

Từ bảng 3.4 cho thấy, bạc chiếm 0,076 % khối lượng của vật liệu lọc. Hàm lượng này cao hơn so với hàm lượng bạc ban đầu cho vào mẫu, chứng tỏ cao lanh ban đầu có chứa bạc hoặc do sai số của thiết bị đo.

3.2.7. Đánh giá sự rửa trôi bạc từ vật liệu lọc Một thông số rất quan trọng cần lưu ý đó là hàm lượng bạc được tạo thành trong ceramic xốp có thể bị rửa trôi trong quá trình lọc nước. Thông số này có ý nghĩa quan trọng cho thấy độ bền của nano bạc được gắn trong màng lọc cũng như độ an toàn cho người sử dụng. Khả năng sự rửa trôi của bạc từ vật liệu được thể hiện ở hình 3.8 dưới đây:

55

0.0012 0.0011

Nồng độ (ppm)

0.001 0.0008

0.0008 Ag

0.0006

0.0006

0.0004 0.0003 0.0002 0 0

1

2

3

4

5

6

7

Thời gian (giờ)

Hình 3.8. Sự rửa trôi của bạc từ vật liệu lọc theo thời gian Qua hình 3.8, kết quả phân tích bằng phương pháp ICP-MS từ nước máy thành phố cho đi qua bộ dụng cụ lọc. Kết quả cho thấy trong quá trình lọc lượng bạc từ vật liệu lọc bị rửa ra rất ít và có xu hướng giảm dần theo thời gian, chứng tỏ phương pháp in-situ đã tạo ra nano bạc hoặc hợp chất bạc được gắn chắc với các phân tử SiO2 và Al2O3 trong vật liệu lọc.

3.2.8. Kết quả chụp SEM Kết quả chụp ảnh SEM bề mặt ceramic xốp gắn nano bạc được trình bày tại hình 3.9:

a

b

c

Hình 3.9. Ảnh SEM bề mặt (a), mẫu không gắn nano bạc (b) và mẫu gắn hạt nano bạc (c) trên vật liệu ceramic xốp Qua hình 3.9 (a) ta có thể nhận thấy các lỗ xốp tạo thành có nhiều hình dạng

56

khác nhau và xếp sát hoặc thông nhau. Trên bề mặt các kênh xốp tại hình 3.9 (b) không thấy sự xuất hiện các hạt bạc trên bề mặt, hình 3.9 (c) thấy rõ sự xuất hiện các hạt bạc với kích thước trung bình từ 30  60 nm và được gắn lên bề mặt lỗ xốp. Đây cũng là kích thước thích hợp cho việc dùng để diệt khuẩn.

3.2.9. Khả năng diệt khuẩn của vật liệu lọc ceramic xốp gắn nano bạc theo thời gian tiếp xúc Khả năng diệt khuẩn của vật liệu lọc theo thời gian tiếp xúc ở 30 phút và 60 phút được trình bày tại bảng 3.5 và hình 3.10: Bảng 3.5. Khả năng diệt khuẩn E.coli và Coliforms của vật liệu lọc theo thời gian tiếp xúc E.coli

30 phút TT

Mẫu CFU /mL

Tỷ lệ diệt (%)

Coliforms

60 phút

CFU /mL

Tỷ lệ diệt (%)

30 phút

CFU /mL

Tỷ lệ diệt (%)

60 phút

CFU /mL

Tỷ lệ diệt (%)

Mẫu 1

trắng

3610

0

3414

0

2320

0

1890

0

664

80,55

980

57,76

248

86,88

(MT) Vật 2

liệu lọc

1570 56,51

Hiệu suất diệt khuẩn (%)

57

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

86.878

80.551 56.510

57.759 30 phút 60 phút

0 0

MT

E. Coli

Coliforms

Hình 3.10. Hiệu suất diệt khuẩn của vật liệu lọc theo thời gian tiếp xúc Hình 3.10 cho thấy: trong thời gian 30 phút thì khả năng diệt khuẩn của vật liệu lọc đều dưới 60 % so với lượng E.coli và Coliforms ban đầu, còn trong thời gian 60 phút thì hiệu suất diệt khuẩn của vật liệu đạt 80,55 % so với lượng E.coli ban đầu và 86,88 % Coliforms ban đầu. Từ kết quả này thấy được khả năng diệt khuẩn của vật liệu có xu thế hiệu quả hơn khi kéo dài thời gian tiếp xúc.

3.3. Ứng dụng vật liệu ceramic xốp nano bạc trong bộ dụng cụ lọc nước cá nhân 3.3.1. Xác định khối lượng riêng của vật liệu - Bước 1: Khối lượng của vật liệu là mvật liệu = 3,5486 (g) - Bước 2: Xác định thể tích của lượng vật liệu trên + Thể tích nước ban đầu: V1 = 50 mL) + Thể tích nước sau khi cho vật liệu vào: V2 = 52 mL + Thể tích của lượng vật liệu trên là: Vvật liệu = V2 – V1 = 52 – 50 = 2 (mL) - Bước 3: Khối lượng riêng của vật liệu

58

dváş­t liáť&#x2021;u =

đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;Łáş­đ?&#x2018;Ą đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x2013;áť&#x2021;đ?&#x2018;˘ đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;Łáş­đ?&#x2018;Ą đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x2013;áť&#x2021;đ?&#x2018;˘

=

3,5486 2

= 1,7743(g/ml) = 1774,3 (kg/m3)

3.3.2. TĂ­nh toĂĄn kĂ­ch thĆ°áť&#x203A;c vĂ nguyĂŞn váş­t liáť&#x2021;u a) KĂ­ch thĆ°áť&#x203A;c thiáşżt báť&#x2039; TĂ­nh toĂĄn thiáşżt káşż thiáşżt báť&#x2039; váť&#x203A;i cĂ´ng suẼt 0,3 L/h - Thiáşżt káşż thiáşżt báť&#x2039; cĂł dấng hĂŹnh tr᝼ Ä&#x2018;ᝊng - Láťąa cháť?n cáť&#x2122;t láť?c cĂł Ä&#x2018;Ć°áť?ng kĂ­nh trong Dt = 43 mm, chiáť u cao cáť&#x2122;t H = 80 mm.

-> Tiáşżt diáť&#x2021;n cᝧa cáť&#x2122;t láť?c lĂ : F=

đ?&#x153;&#x2039;.đ?&#x2018;&#x2018; 2 4

3,14 .0,0432

=

4

= 1,452.10-3 (m2)

- Táť&#x2018;c Ä&#x2018;áť&#x2122; láť?c nĆ°áť&#x203A;c cᝧa thiáşżt báť&#x2039; Ä&#x2018;o Ä&#x2018;ưᝣc khi qua cáť&#x2122;t láť?c lĂ v=

đ?&#x2018;&#x201E; đ??š

=

0,0003 1,452.10â&#x2C6;&#x2019;3

= 0,207 (m/h)

(PhĂš hᝣp váť&#x203A;i láťąa cháť?n táť&#x2018;c Ä&#x2018;áť&#x2122; láť?c cháş­m cho thiáşżt báť&#x2039; 0,1 - 0,5 m/h) - Láťąa cháť?n kháť&#x2018;i lưᝣng váş­t liáť&#x2021;u ceramic gắn nano bấc Ä&#x2018;áť&#x192; sáť­ d᝼ng lĂ 151 (g). â&#x2020;&#x2019; Tháť&#x192; tĂ­ch cᝧa lưᝣng váş­t liáť&#x2021;u tĆ°ĆĄng ᝊng lĂ : Vm =

151 1,7743

= 85,1 (ml) = 0,0000851 (m3)

- Chiáť u cao cᝧa láť&#x203A;p váş­t liáť&#x2021;u láť?c lĂ : Hváş­t liáť&#x2021;u =

đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x161; đ??š

=

0,0000851 1,452.10â&#x2C6;&#x2019;3

= 0,0586 (m) = 58,6 (mm)

- Báť&#x2022; sung máť&#x2122;t láť&#x203A;p váş­t liáť&#x2021;u nano cacbon áť&#x; cuáť&#x2018;i cáť&#x2122;t láť?c Ä&#x2018;áť&#x192; Ä&#x2018;ảm bảo khả nÄ&#x192;ng hẼp ph᝼ kim loấi Ä&#x2018;áť&#x201C;ng tháť?i lĂ láť&#x203A;p Ä&#x2018;ᝥ Ä&#x2018;ĂĄy váť&#x203A;i chiáť u cao lĂ H d = 5mm vĂ máť&#x2122;t láť&#x203A;p cĂĄt trĂŞn báť mạt cĂł tĂĄc d᝼ng loấi báť? cĂĄc giᝯ cĂĄc cạn bẊn cĂł trong nĆ°áť&#x203A;c váť&#x203A;i chiáť u cao lĂ Hm = 10 mm.

59

- Táť&#x2022;ng chiáť u cao láť&#x203A;p váş­t liáť&#x2021;u láť?c lĂ : H1 = Hváş­t liáť&#x2021;u + Hd + Hm = 58,6 + 5 + 10 = 73,6 (mm) â&#x2020;&#x2019; Láťąa cháť?n H1 = 80 mm.

- Láťąa cháť?n chiáť u cao phần chᝊa nĆ°áť&#x203A;c phĂ­a trĂŞn váş­t liáť&#x2021;u láť?c lĂ H t = 70mm, chiáť u cao phần chᝊa nĆ°áť&#x203A;c sau láť?c lĂ Hs = 53 mm, chiáť u cao phần giᝯa thân chᝊa cáť&#x2122;t láť?c lĂ Hg = 112 mm, Ä&#x2018;Ć°áť?ng kĂ­nh ngoĂ i thiáşżt báť&#x2039; D = 60 mm. â&#x2020;&#x2019; Táť&#x2022;ng chiáť u cao cᝧa thiáşżt báť&#x2039; lĂ : H = Ht + Hg + Hs = 70 + 112 + 53 = 255 (mm) NhĆ° váş­y, táť&#x2030; láť&#x2021; chiáť u cao / Ä&#x2018;Ć°áť?ng kĂ­nh ngoĂ i cᝧa thiáşżt báť&#x2039; lĂ : H/ D = 255/60 = 4,25 < 30 â&#x2020;&#x2019; Ä?ảm bảo yĂŞu cầu (theo Sáť&#x2022; tay quĂĄ trĂŹnh vĂ thiáşżt báť&#x2039; cĂ´ng ngháť&#x2021; hĂła chẼt thiáşżt báť&#x2039; - táş­p 2, táť&#x2030; láť&#x2021; yĂŞu cầu giᝯa chiáť u cao vĂ Ä&#x2018;Ć°áť?ng kĂ­nh cᝧa thiáşżt báť&#x2039; â&#x2030;¤ 30).

- Váť&#x203A;i lĆ°u lưᝣng cáť&#x2122;t láť?c thiáşżt káşż lĂ Q = 0,3 L/h = 0,0003 (m3/h) â&#x2020;&#x2019; Váş­n táť&#x2018;c nĆ°áť&#x203A;c dâng bĂŞn trong cáť&#x2122;t lĂ : Vd = Q/F = 0,0003/1,452.10-3 = 0,2066 (m/h) (PhĂš hᝣp váť&#x203A;i láťąa cháť?n táť&#x2018;c Ä&#x2018;áť&#x2122; hoất Ä&#x2018;áť&#x2122;ng láť?c cháş­m cho thiáşżt báť&#x2039; 0,1 - 0,5 m/h) b) TĂ­nh toĂĄn cĆĄ khĂ­ phần thân cᝧa thiáşżt báť&#x2039;

- XĂĄc Ä&#x2018;áť&#x2039;nh ᝊng suẼt cho phĂŠp cᝧa thiáşżt báť&#x2039;; Dáťąa theo bảng XIII.4 [35] váť&#x203A;i váş­t liáť&#x2021;u sáť­ d᝼ng Ä&#x2018;áť&#x192; cháşż tấo thiáşżt báť&#x2039; lĂ kim loấi mĂ u vĂ hᝣp kim (nhĂ´m) thĂŹ cĂĄc cĂ´ng thᝊc Ä&#x2018;ưᝣc dĂšng Ä&#x2018;áť&#x192; tĂ­nh ᝊng suẼt cho phĂŠp lĂ : đ?&#x153;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2DC;đ?&#x2018;&#x2122; 176,4. 106 [đ?&#x153;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2DC; ] = đ?&#x17E;° = = 50,4. 106 N/đ?&#x2018;&#x161;2 đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;?

3,5

60

đ?&#x153;&#x17D;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2122; 147. 106 [đ?&#x153;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2DC; ] = đ?&#x17E;° = = đ?&#x;&#x2022;đ?&#x;&#x2018;, đ?&#x;&#x201C;. 106 N/đ?&#x2018;&#x161;2 đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;?

2 Trong Ä&#x2018;Ăł: đ?&#x153;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2DC; : ᝨng suẼt cho phĂŠp khi kĂŠo (N/m2) đ?&#x153;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2DC;đ?&#x2018;&#x2122; vĂ đ?&#x153;&#x17D;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2122; lần lưᝣt lĂ giáť&#x203A;i hấn báť n khi kĂŠo vĂ giáť&#x203A;i hấn chảy cĂł giĂĄ tráť&#x2039; lần lưᝣt lĂ 176,4.106 vĂ 147.106 (N/m2) đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;? đ?&#x2018;ŁĂ đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;? háť&#x2021; sáť&#x2018; an toĂ n theo giáť&#x203A;i hấn báť n vĂ giáť&#x203A;i hấn chảy cháť?n theo bảng XIII 3 [35] lần lưᝣt lĂ 3,5 vĂ 2 đ?&#x17E;° : háť&#x2021; sáť&#x2018; Ä&#x2018;iáť u cháť&#x2030;nh cháť?n theo bảng XIII 2 [35] lĂ 1 ď&#x192; Cháť?n đ?&#x153;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2DC; = 50,4. 106 N/đ?&#x2018;&#x161;2 lĂ m giĂĄ tráť&#x2039; Ä&#x2018;áť&#x192; tĂ­nh toĂĄn - Ta cĂł: + D: Ä&#x2018;Ć°áť?ng kĂ­nh trong cᝧa thiáşżt báť&#x2039; Dt = 43 (mm) = 0,043 m + đ?&#x153;&#x2018; : háť&#x2021; sáť&#x2018; báť n cᝧa thĂ nh hĂŹnh tr᝼ theo thân dáť?c. Láťąa cháť?n theo bảng XIII.8 [35] đ?&#x153;&#x2018; = đ?&#x153;&#x2018;â&#x201E;&#x17D; = 0,6 + P2: ĂĄp suẼt khĂ­ = 101325 (N/m 2) - Ă p suẼt thᝧy tÄŠnh cᝧa chẼt láť?ng: đ?&#x2018;&#x192;1 = đ?&#x2018;&#x201D;. đ?&#x153;&#x152;đ?&#x2018;&#x2122; . đ??ťđ?&#x2018;&#x2122; = 784,8 (N/m2) Trong Ä&#x2018;Ăł:

đ?&#x2018;&#x201D;: gia táť&#x2018;c tráť?ng trĆ°áť?ng 9,81 (m/s 2)

đ?&#x153;&#x152;đ?&#x2018;&#x2122; : kháť&#x2018;i lưᝣng riĂŞng cᝧa chẼt láť?ng 1000 kg/m 3 đ??ťđ?&#x2018;&#x2122; : chiáť u cao cáť&#x2122;t láť?c (chiáť u cao thân cᝧa thiáşżt báť&#x2039; ) = 80 mm = 0,08 (m) ď&#x192; Ă p suẼt trong thiáşżt báť&#x2039; P = 101325 + 784,8 = 102109,8 (N/m2) XĂŠt táť&#x2030; láť&#x2021; đ?&#x153;&#x17D;/P = 50,4. 106/102109,8 = 493,6 > 50 ď&#x192; CĂ´ng thᝊc tĂ­nh chiáť u dĂ y thân lĂ [35]:

61

đ?&#x2018;&#x2020;=

đ??ˇ. đ?&#x2018;&#x192; + đ??ś ,đ?&#x2018;&#x161; 2(đ?&#x153;&#x17D;)đ?&#x153;&#x2018;

- Háť&#x2021; sáť&#x2018; báť&#x2022; sung do Ä&#x192;n mòn, bĂ o mòn vĂ dung sai váť chiáť u dĂ y (m) (theo XIII.17 [35]): C = C1 + C2 + C3 = 0,001+0,00018 = 0,00118 (m) Trong Ä&#x2018;Ăł: + C1:. Láťąa cháť?n C1 = 1 (mm) ( váť&#x203A;i váş­t liáť&#x2021;u báť n) [35] + C2: CĂł tháť&#x192; báť? qua + C3: Cháť?n C3 = 0,18 (mm) ď&#x192; Váş­y chiáť u dĂ y thân lĂ : đ?&#x2018;&#x2020;=

0,08.102109,8 2.đ?&#x;&#x201C;đ?&#x;&#x17D;,đ?&#x;&#x2019;.106 .0,6

+ 0,00118 = 1,315.10â&#x2C6;&#x2019;3 ( m) = 1,315 (mm)

Cháť?n loấi cĂł Ä&#x2018;áť&#x2122; dĂ y 1,5 mm - Kiáť&#x192;m tra ᝊng suẼt theo ĂĄp suẼt tháť­ theo cĂ´ng thᝊc đ?&#x153;&#x17D;=

[đ??ˇđ?&#x2018;Ą + (đ?&#x2018;&#x2020; â&#x2C6;&#x2019; đ??ś)]đ?&#x2018;&#x192;0 đ?&#x153;&#x17D;đ?&#x2018;? đ?&#x2018; â&#x2030;¤ ( 2) 2(đ?&#x2018;&#x2020; â&#x2C6;&#x2019; đ??ś)đ?&#x153;&#x2018; 1,2 đ?&#x2018;&#x161;

Trong Ä&#x2018;Ăł: đ?&#x2018;&#x192;0 : Ă p suẼt tháť­ xĂĄc Ä&#x2018;áť&#x2039;nh theo cĂ´ng thᝊc: P0 = Pth + P1 (N/m2) Pth: Ă p suẼt tháť­ thᝧy láťąc = 1,5 P = 102109,8 x 1,5 = 153164,7 (N/m2) ( theo bảng XIII 5 [35]) P1 = 784,8 (N/m2) ď&#x192; Po = 153949,5 (N/m2) đ??ˇđ?&#x2018;Ą : Ä&#x2018;Ć°áť?ng kĂ­nh trong 0,043 m

62

S: báť dĂ y 0,0015 (m) C: 0,00118 (m) đ?&#x153;&#x2018; : 0,6 đ?&#x153;&#x17D;đ?&#x2018;? = 0,6 đ?&#x153;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2DC; ( theo bảng XIII 4 [35]) = 0,6. 50,4. 106 = 30,24.106 đ?&#x153;&#x17D;=

[0,043 + (0,0015 â&#x2C6;&#x2019; 0,00118)]. 153949,5 đ?&#x153;&#x17D;đ?&#x2018;? = 1,2840.106 < 2. (0,0015 â&#x2C6;&#x2019; 0,00118). 0,6 1,2 30,24 . 106 đ?&#x2018; = = 25,2.106 ( 2 ) 1,2 đ?&#x2018;&#x161;

NhĆ° váş­y, láťąa cháť?n Ä&#x2018;áť&#x2122; dĂ y lĂ 1,5 mm Ä&#x2018;ảm bảo yĂŞu cầu cᝧa tĂ­nh toĂĄn. c) TĂ­nh toĂĄn cĆĄ khĂ­ phần Ä&#x2018;ĂĄy cᝧa cáť&#x2122;t láť?c

XĂĄc Ä&#x2018;áť&#x2039;nh theo Ä&#x2018;áť&#x201C; tháť&#x2039; XIII.15 [35] , ta cĂł Cháť?n đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x203A;ż /đ??ˇđ?&#x2018;Ą = 0,15 ᝊng váť&#x203A;i gĂłc lĂ 30o ď&#x192; Cháť?n Ä&#x2018;ưᝣc giĂĄ tráť&#x2039; đ?&#x203A;ž = 0,98 đ?&#x153;&#x2018;đ?&#x203A;ž : Háť&#x2021; sáť&#x2018; báť n cᝧa Ä&#x2018;ĂĄy nĂłn theo phĆ°ĆĄng dáť?c đ?&#x153;&#x2018; =đ?&#x153;&#x2018;â&#x201E;&#x17D; = 0,95 đ?&#x2018;? =102109,8 (N/m2) C = 0,00118. đ?&#x2018;&#x2020;=

0,43. 102109,8. 0,98 + 0,00118 = 1,629. 10â&#x2C6;&#x2019;3 đ?&#x2018;&#x161; 2. 50,4.106 . 0,95

LẼy tròn S = 2 mm. XĂĄc Ä&#x2018;áť&#x2039;nh Ä&#x2018;Ć°áť?ng kĂ­nh Dâ&#x20AC;&#x2122;: Dâ&#x20AC;&#x2122; = Dt â&#x20AC;&#x201C; 2[đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x203A;ż (1 â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018; đ?&#x203A;ź) + 10đ?&#x2018;&#x2020;đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x203A;ź] = 0,43 â&#x20AC;&#x201C; 2 [0,0645 (1-cos 30) + 10.

0,002. sin 30) = 0,393 (m), nhĆ° tháşż lĂ > 0,5 [Dt â&#x20AC;&#x201C; 2đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x203A;ż (1 â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018; đ?&#x203A;ź) + đ?&#x2018;&#x2018;] = 0,5 [0,43 â&#x20AC;&#x201C; 2.0,0645 (1-cos 30) + 0,004 = 0,208 (m) váť&#x203A;i d lĂ Ä&#x2018;Ć°áť?ng kĂ­nh láť&#x2014; áť&#x; tâm Ä&#x2018;ĂĄy.

VĂŹ

đ?&#x153;&#x17D; đ?&#x2018;&#x192;

đ?&#x153;&#x2018;=

50,4 .10^6 102109,8

công thᝊc (2).

0,95 = 468,9 > 50 nĂŞn cĂł tháť&#x192; báť? qua P áť&#x; dĆ°áť&#x203A;i mẍu cᝧa

63

XĂĄc Ä&#x2018;áť&#x2039;nh chiáť u dĂ y theo cĂ´ng thᝊc (2): đ?&#x2018;&#x2020;=

0,393. 102109,8 + 0,00118 = 1,664. 10â&#x2C6;&#x2019;3 (đ?&#x2018;&#x161;) 2. đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018; 30. (50,4. 106 . 0,95)

GiĂĄ tráť&#x2039; cĂ´ng thᝊc 2 láť&#x203A;n hĆĄn nĂŞn cháť?n lĂ káşżt quả cuáť&#x2018;i cĂšng ď&#x192; Váş­y láťąa cháť?n báť dĂ y cᝧa Ä&#x2018;ĂĄy lĂ 3 mm.

- Kiáť&#x192;m tra ᝊng suẼt cᝧa Ä&#x2018;ĂĄy ( cĂ´ng thᝊc XIII 55 [35]) đ?&#x153;&#x17D;=[

đ??ˇâ&#x20AC;˛. đ?&#x2018;&#x192;0 1 + đ?&#x2018;&#x192;0 ] 2đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018; đ?&#x203A;ź(đ?&#x2018;&#x2020; â&#x2C6;&#x2019; đ??ś) đ?&#x153;&#x2018;â&#x201E;&#x17D; 0,393. 153949,5 1 =[ + 153949,5] = 20,37. 106 2đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018; 30(0,003 â&#x2C6;&#x2019; 0,00118) 0,95 đ?&#x153;&#x17D;đ?&#x2018;?

50,4.106 < = = 42. 106 1,2 1,2

NhĆ° váş­y, chiáť u dĂ y 3 mm Ä&#x2018;ất yĂŞu cầu 3.3.2. Báť&#x2122; d᝼ng c᝼ láť?c nĆ°áť&#x203A;c cĂĄ nhân MĂ´ hĂŹnh d᝼ng c᝼ láť?c cĂĄ nhân ᝊng d᝼ng cĂĄc káşżt quả tĂ­nh tấi m᝼c 3.3.1. vĂ cáť&#x2122;t láť?c cĂł váş­t liáť&#x2021;u gắn nano bấc Ä&#x2018;ưᝣc trĂŹnh bĂ y tấi hĂŹnh 3.11:

a) HĂŹnh 3.11. MĂ´ hĂŹnh báť&#x2122; láť?c nĆ°áť&#x203A;c cĂĄ nhân (hĂŹnh a) vĂ cáť&#x2122;t láť?c (hĂŹnh b) 1â&#x20AC;&#x201C;phần chᝊa nĆ°áť&#x203A;c sau láť?c, 2â&#x20AC;&#x201C;phần thân lĂ m tr᝼ Ä&#x2018;ᝥ cho lĂľi láť?c, 3â&#x20AC;&#x201C;lĂľi láť?c 4-nắp lĂľi láť?c, 5â&#x20AC;&#x201C;phần máť&#x; nắp cho nĆ°áť&#x203A;c vĂ o, 6â&#x20AC;&#x201C;phần thân chᝊa nĆ°áť&#x203A;c Ä&#x2018;ầu vĂ o

64

Phần lõi lọc sẽ được nhồi các vật liệu như đã tính ở phía trên. Lắp ghép các phần thiết bị vào với nhau và dựng đứng lên, ta được bộ dụng cụ lọc. Ưu điểm: Bộ dụng cụ lọc nước cá nhân được thiết kế nhỏ gọn, dễ dàng tháo nắp và mang theo bên người, thuận tiện cho ngước sử dụng.

Nguyên tắc hoạt động của bộ dụng cụ là dựa vào trọng lực. Trước hết, ta tháo (5) ra, đổ đầy nước vào (6), nước sẽ chảy từ trên xuống, qua các lớp vật liệu (3) rồi sang phần chứa nước (1). Sau một thời gian lọc, tháo (1) ra, ta thu được nước sau lọc. Nước thu được, ta đem đi phân tích đánh giá chất lượng.

3.3.3. Đánh giá chất lượng nước qua cột lọc Màu sắc của nước cần xử lý trước và sau khi lọc được thể hiện qua hình 3.12 dưới đây:

Hình 3.12. Mẫu nước Hồ Tây trước khi lọc (M0) và sau khi lọc (M1) Qua hình 3.12, ta thấy mẫu nước trước khi lọc có màu xanh, màu này có thể là do tảo, chứng tỏ nước có rất nhiều nito, photpho. Mẫu nước sau khi qua cột lọc, thu được nước không màu, trong suốt. Vì màu sắc của nước không thể đánh giá được chất lượng của nước nên cần thực hiện những bước phân tích tiếp theo như khả năng diệt khuẩn, độ đục, hấp phụ kim loại nặng. a) Đánh giá khả năng diệt khuẩn và lọc khuẩn của thiết bị Kết quả thử nghiệm xử lý nước Hồ Tây bằng vật liệu lọc ceramic xốp gắn nano bạc chế tạo được bằng phương pháp khử in-situ. Với mật độ vi khuẩn tổng số đầu vào là 2,3.103 CFU/mL sau khi qua bộ dụng cụ lọc đã loại

65

bỏ hoàn toàn 100 % vi khuẩn.

b

a

Hình 3.13. Kết quả vi sinh nước Hồ Tây trước khi lọc (hình a) và sau khi lọc (hình b) b) Đánh giá độ đục Kết quả đo độ đục được tính là giá trị trung bình sau 3 lần lọc liên tiếp. Kết quả được thể hiện trên hình 3.14: 30

26.2

25

NTU

20 15 10 1.97

5 0 Trước lọc

Sau lọc QCVN 01:2009/BYT

Hình 3.14. Độ đục của dung dịch trước và sau khi lọc qua thiết bị Từ đồ thị, ta thấy bộ dụng cụ lọc được đưa độ đục từ 26,2 NTU xuống còn 1,97 NTU, dung dịch thu được đạt về chỉ tiêu độ đục theo QCVN 01:2009/BYT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống (giới hạn độ đục là 2 NTU). c) Đánh giá khả năng xử lý kim loại của cột lọc Mẫu sau khi được qua cột lọc được đem đi phân tích ICP-MS. Kết quả về khả năng thôi bạc của thiết bị được thể hiện dưới bảng 3.6 dưới đây:

66

Bảng 3.6. Kết quả phân tích ICP - MS Kết quả phân tích Chỉ tiêu TT

phân

Đơn vị

tích

Giới hạn tối Phương

đa cho phép

Trước

Sau lọc

pháp

QCVN

lọc (M0)

(M2)

phân tích

01:2009/BY T

1.

Cu

mg/L

0,0652

0,0588

1

2.

As

mg/L

0,0239

0,0032

0,01 EPA

3.

Ag

mg/L

0,0008

<0,0001

200.8:2012

4.

Cr

mg/L

0,0007

0,001

0,05

5.

Mn

mg/L

0,0071

0,0061

0,3

Qua bảng 3.6, ta thấy các chỉ tiêu về kim loại sau khi lọc qua bộ dụng cụ lọc đều giảm dần và đạt theo QCVN 01:2009/BYT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống. Tuy nhiên, kim loại crom thì sau khi xử lý thì kết quả lại tăng, đây có thể là do sai số của thiết bị đo. Ở đây, việc sử dụng nước đầu vào là nước mặt nên hàm lượng các kim loại thường dưới giới hạn tối đa cho phép kim loại nên chưa thể đánh giá được hiệu quả xử lý của cột lọc, mà mục đích chính của thí nghiệm này là đánh giá khả năng thôi nhiễm kim loại bạc ra khỏi thiết bị.

67

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN 1. Đã chế tạo thành công vật liệu lọc nước trên cơ sở ceramic xốp cố định nano bạc với các thông số kỹ thuật tối ưu được thiết lập như sau: tỷ lệ cao lanh: mùn cưa tẩm AgNO3 là 75: 25, chất tạo xốp là mùn cưa, nhiệt độ nung thích hợp là 1100 oC, thời gian nung là 60 phút.

2. Đã khảo sát đặc tính của vật liệu lọc chế tạo được bằng các phương pháp DTG – TG, BET, XRD, XRF, SEM. Kết quả cho thấy tổng hao hụt khối lượng tăng dần khi tỷ lệ mùn cưa tăng, vật liệu lọc chế tạo được có dạng mao quản với kích thước khác nhau và hình thành được các hạt nano bạc.

3. Bạc được phân tán đều trên bề mặt các kênh xốp, các hạt nano bạc có kích thước trung bình 30- 60 nm.

Lượng bạc bị thôi ra theo nước thấp và các kim loại khác đều đạt QCVN 01:2009/BYT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống. Nhờ lượng trôi ra thấp cũng như độ bền của vật liệu ceramic xốp nung ở nhiệt độ 1100 oC nên có thể kéo dài tuổi thọ của vật liệu lọc ceramic xốp có nano bạc.

4. Đã thiết kế và chế tạo được bộ dụng cụ lọc nước cá nhân sử dụng vật liệu ceramic xốp có nano bạc dạng hạt.

Kết quả nghiên cứu ban đầu cho thấy bộ dụng cụ lọc nước này đã làm sạch nước Hồ Tây đạt QCVN 01:2009/BYT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống về mặt sinh học.

KIẾN NGHỊ 1. Tiếp tục nghiên cứu, cải tiến vật liệu và dụng cụ cho nhỏ gọn và đẹp hơn.

2. Tiếp tục nghiên cứu theo dõi khả năng diệt khuẩn của vật liệu theo thời gian.

68

3. Mở rộng nghiên cứu dưới dạng thử nghiệm khả năng lọc nước của vật liệu trong điều kiện thực tế.

69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Hagan J.M., Harley N., Hughes R., Chouhan A., Pointing D., Sampson M., Smith K., and Soam V. (2009), Resource Development International Cambodia Ceramic Water Filter Handbook, Version 1.3, Phnom Penh, Cambodia.

2. Báo cáo môi trường quốc gia 2012 (2012), Bộ TNMT, pp.69-77.

3. Báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia 2011-2015 (2015), Bộ TNMT. 4. Mara, D.D (1974), Bacteriology for Sanitary Engineers, Churchill Livingstone, Edinburgh.

5. Trần Linh Thước (2007), Phương pháp phân tích vi sinh vật trong nước, thực phẩm và mỹ phẩm, Nhà xuất bản Giáo dục.

6. Levinson, Warren E (2006), Review of Medical Microbiology and Immunology (ấn bản 9), McGraw-Hill Medical Publishing Division. tr. 30.

ISBN 978-0-07-146031-6.

7. Maria Csuros (1999), Microbiological Examination of Water and Waste water. Lewis Publisher, Boca Raton London, New York, Washington, D.C. 8. Doyle M. P., and M. C. Erickson (2006), Closing the door on the fecal coliform assay , Microbe, 1, 161-162.

9. Trịnh Xuân Lai (2004), Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp, lần xuất bản thứ 2, nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội, 279-297.

10. Dhermendra K. Tiwari, J. Behari and Prasenjit Sen (2008), Application of Nanoparticles in Waste Water Treatment, World Applied Sciences Journal, Vol 3 (3), 417-433.

11. Trần Thị Ngọc Dung (2014), Nghiên cứu điều chế nano bạc và ứng dụng nano bạc trong khử trùng nước uống, Luận án tiến sĩ, Viện Công nghệ môi

70

trường, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. 12. Chen X., H. G. Schluesener (2008), Nano silver: A nano product in medical application, Toxicol. Lett, 176, 1-12.

13. Lansdown A.B.G. (2006), Silver in health care: Antimicrobial effects and safety in use, Curr Probl Dermatol, Vol 33, 17-34.

14. Feng Q. L., Wu J., Chen G. Q. et al. (2000), A mechanistic study of the antibacterial activity of E.coli and St. aureus, J. Biomed. Mater. Res, 52, 663-668.

15. B. Nagarajan1 and G.B. Jaiprakashnarain (2009), Design and application of nano silver based POU appliances for disinfection of drinking water, Indian Journal of Science and Technology, 2, 5-8.

16. Jiawei Sheng, Juan Li, JunYu (2007), The development of silver nanoclusters in ion-exchanged soda-lime silicate glasses, International Journal of Hydrogen Energy, 32, 2598 – 2601.

17. Peters D. P., Strohofer C., Brongersma M. L. et al.(1999), Formation mechanism of silver nano crystals made by ion irradiation of Na + ↔ Ag+ ionexchanged sodalime silicate glass, NIM B 168, 237-244.

18. Ranjana S. Varma, D.C. Kothari (2009), Nano-composite soda lime silicate glass prepared usinh silver ion exchange, Journal of Noncrystalline Solids 355, 1246-1251.

19. Heinig C.F (1994), Method of treating water, US Patent 5, 352- 369.

20. Zohrab Ahmadi, Mohsen Ashjari, Rahil Hosseini, Jaefar Rahman Nia (2009), Synthesis and Morphological Study of Nanoparticles Ag/TiO2 Ceramic

and

Bactericidal

Investigation

of

Polypropylene-Ag/TiO2

Composite, J. Inorg. Organomet Polym, 19, 311-327.

21. Anne M. Mikelonis , Desmond F. Lawler, Paola Passalacqua (2016),

71

Multilevel modeling of retention and disinfection efficacy of silver nanoparticles on ceramic water filters, Science of the Total Environment.

22. James A. Smith , Dianjun Ren (2013), Retention and Transport of Silver Nanoparticles in a Ceramic Porous Medium Used for Point-of-Use Water Treatment, Environmental Science & Technology, 47, 3825-3832.

23. Hong Liu ,Yaohui Lv, ZhenWang, Shujiang Liu, Lujiang Hao, Yuanhua Sang, Duo Liu, JiyangWang, R.I. Boughton (2009), Silver nanoparticledecorated porous ceramic composite for water treatment, Journal of Membrane Science, 331, 50-56.

24. Hongyin Zhang, Vinka Oyanedel-Craver (2013), Comparison of the bacterial removal performance of silver nanoparticles and a polymer based quaternary amine functiaonalized silsesquioxane coated point-of-use ceramic water filters, Journal of Hazardous Materials, 260, 272–277.

25. Angela R. Bielefeldt, Michael W. Stewart, Elisabeth Mansfield, R. Scott Summers, Joseph N. Ryan (2013), Effects of chlorine and other water quality parameters on the release of silver nanoparticles from a ceramic surface, Water research, 47, 4032-4039.

26. Van Halem D. (2006), Ceramic silver impegnated pot filters for household drinking water treatment in developing countries, Master of Science Thesis in Civil Engineering, Delft Univ. Technol.

27. Phong N.T.P., Thanh N. V. K., Phuong P. H (2009), Fabrication of antibacterial water filter by coating silver nanoparticles on flexible polyurethane foams, Science & Technology Development, Vol. s 28. Trần Quang Vinh (2015), Nghiên cứu chế tạo vậ liệu nano bạc/chất mang ứng dụng trong xử lý môi trường, Luận án Tiến sĩ, Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

72

29. Bùi Duy Du (2009), Nghiên cứu chế tạo keo bạc nano bằng bức xạ gamma Co -60 và một số ứng dụng của chúng trong y học và nông nghiệp, Luận án Tiến sĩ, Đại học Quốc Gia, Trường Đại học Khoa học tự nhiên.

30. Trần Thị Ngọc Dung, Nguyễn Mạnh Tường, Nguyễn Thị Thùy Linh (2015), Nghiên cứu tạo xốp cho màng gốm lọc nước phủ nano bạc, Tạp chí Khoa học và công nghệ, Tập 53 (6A), 237-244.

31. Tran Thi Ngoc Dung, Nguyen Thuy Phuong, Nguyen Manh Tuong (2011), Studies on preparation of nanosilver and carbon nano tubes coated porous ceramic material used for water purification, Proceeding of the 3rd International workshop on Nanotechnology and Application.

32. Trần Thị Ngọc Dung, Nguyễn Hoài Châu (2015), Nghiên cứu gắn nano bạc lên màng gốm xốp bằng phương pháp khử in-situ, Tạp chí Khoa học và công nghệ, Tập 53 (6), 715 – 722.

33. Đề tài cấp Viện HLKH&CNVN (2012-2013), Nghiên cứu chế tạo bộ dụng cụ lọc ceramic xốp cố định nano bạc dùng trong mục đích làm sạch nước quy mô gia đình, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. 34. Nguyễn Đức Hùng, Nguyễn Thị Thanh Hà, Trần Thị Ngọc Dung (2016), Chế tạo gốm xốp mang bạc nano diệt khuẩn xử lý nước sinh hoạt đầm thị Nại – Bình Định, Tạp chí Khoa học – Trường Đại học Quy Nhơn, tập 10, số 4 (2016), 139-145.

35. Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Phạm Xuân Toản, Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất – Tập 2, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.

36. Wenning Shena, Lajun Fenga, Hui Fengb, Zhenzhen Konga, Meijuan Guoa (2011), Ultrafine silver(II) oxide particles decorated porous ceramic composites for water treatment, Chemical Engineering Journal, 175, 592– 599.

73

37. Hilonga A., Kim J.-K., Sarawade P. B., Quang D. V., Godlisten S., Elineema G., Kim H. T. (2012), Silver-doped silica powder with antibacterial properties, Powder Technology, 215-216, 219â&#x20AC;&#x201C;222.

PHỤ LỤC 1: THỰC NGHIỆM

Hình 1. Trộn cao lanh/mùn cưa

Hình 2. Tạo hình vật liệu

Hình 3. Vật liệu được sấy khô trước khi nung

Hình 4. Đo độ đục

Hình 5. Đánh giá khả năng diệt khuẩn của vật liệu

Hình 6. Cân vật liệu

Hình 7. Nung mẫu

Hình 8. Thí nghiệm đánh giá khả năng diệt khuẩn của vật liệu lọc

Hình 9. Thể tích vật liệu lọc

Hình 10. Lấy mẫu nước ở Hồ Tây

Hình 11. Thử nghiệm khả năng lọc của cột lọc

PHỤ LỤC 2: THIẾT BỊ

Hình 1. Vỏ thiết bị

Hình 2. Cấu tạo thiết bị

PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ và tên: Trần Thị Nhàn Ngày tháng năm sinh: 02/10/1993. Nơi sinh: Chân Lý – Lý Nhân – Hà Nam Địa chỉ liên hệ: Số 2, hẻm 299/27/11 Đại Mỗ, Nam Từ Liêm, Hà Nội.

Quá trình đào tạo: 1. Đại học: - Hệ đào tạo: Chính quy

Thời gian đào tạo: từ 2011 đến 2015

- Trường đào tạo: Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội - Ngành học: Công nghệ kỹ thuật môi trường

Bằng tốt nghiệp đạt loại: Giỏi

2. Thạc sĩ: - Hệ đào tạo: Chính quy

Thời gian đào tạo: từ 2015 đến 2017

- Chuyên ngành học: Khoa học môi trường - Tên luận văn: Nghiên cứu chế tạo vật liệu ceramic gắn nano bạc để sản xuất bộ dụng cụ lọc nước uống cá nhân - Người hướng dẫn Khoa học: TS. Trần Thị Ngọc Dung 3. Trình độ ngoại ngữ: B1 Quá trình công tác: Thời gian

Nơi công tác

Công việc đảm nhận

2015 đến nay

Viện Công nghệ môi trường

Nghiên cứu viên

XÁC NHẬN QUYỀN LUẬN VĂN ĐỦ ĐIỀU KIỆN NỘP LƯU CHIỂU CHỦ NHIỆM KHOA (BỘ MÔN) QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Ký và ghi rõ họ tên)

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên)

Trần Thị Ngọc Dung