Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo màng PVDF-G-AAC bằng phương pháp chiếu xạ và đánh giá hoạt tính kháng khuẩn

• Tác giả: Trần Thị Kiều Diễm
• Người hướng dẫn: Pgs. Ts Nguyễn Ngọc Duy
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Hóa học
• Đề tài: Nghiên cứu chế tạo màng PVDF-G-AAC bằng phương pháp chiếu xạ và khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của màng PVDF-G-AAC/nano kim loại
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về màng lọc
• 1.2. Giới thiệu về màng lọc và các quá trình lọc màng
• 1.3. Cơ chế tách qua màng
• 1.4. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lọc của màng
• 1.5. Hiện tượng tắc nghẽn màng
• 1.6. Polyvinylidene fluoride và màng lọc polyvinylidene fluoride (PVDF)
• 1.7. Tổng quan về công nghệ bức xạ
• 1.8. Một vài khái niệm trong công nghệ bức xạ. Nguồn bức xạ
• 1.9. Ứng dụng công nghệ bức xạ tại Việt Nam
• 1.10. Biến tính màng lọc bằng phương pháp chiếu xạ
• 1.11. Cơ chế ghép nối AAc lên màng PVDF bằng phương pháp chiếu xạ
• 1.12. Tổng quan về vật liệu nano kim loại. Giới thiệu chung-phương pháp tổng hợp
• 1.13. Đặc điểm tính chất
• 1.14. Biến tính bề mặt màng lọc thông qua phương pháp phủ lớp hạt nano
• 1.15. Tổng quan về nano bạc
• 1.16. Tổng quan về nano đồng
• 1.17. Mức độ kháng khuẩn của AgNPs và CuNPs
• 1.18. Tổng quan khuẩn E.
• 1.19. Tình hình nghiên cứu đề tài trong và ngoài nước
• 1.19.1. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 1.19.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nguyên vật liệu, hóa chất, dụng cụ và thiết bị nghiên cứu
• 2.2. Nguyên vật liệu và hóa chất
• 2.3. Phương pháp thực nghiệm và nội dung nghiên cứu
• 2.3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của liều xạ và nồng độ AAc lên mức độ phần trăm ghép của màng PVDF-g-AAc bằng phương pháp chiếu xạ
• 2.3.2. Nghiên cứu gắn nano bạc và nano đồng lên màng PVDF-g-AAc
• 2.3.3. Nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn của màng PVDF-g-AAc/nano kim loại trên chủng vi khuẩn E.coli ở quy mô phòng thí nghiệm
• 2.4. Các phương pháp phân tích
• 2.4.1. Phương pháp xác định mức độ ghép AAc lên bề mặt màng PVDF
• 2.4.2. Phương pháp phân tích quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR)
• 2.4.3. Kính hiển vị điện tử quét (SEM) và quang phổ tán xạ năng lượng tia X- EDX
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của liều xạ và nồng độ AAc lên mức độ phần trăm ghép của màng PVDF-g-AAc bằng phương pháp chiếu xạ
• 3.1.1. Theo phương pháp chiếu xạ trước
• 3.1.2. Theo phương pháp đồng chiếu xạ
• 3.2. Phân tích kết quả đo FTIR
• 3.3. Kết quả phân tích hình thái cấu trúc bề mặt-SEM
• 3.4. Kết quả nghiên cứu gắn nano bạc và nano đồng lên màng PVDF-g-AAc
• 3.4.1. Phân tích kết quả đo FTIR
• 3.4.2. Kết quả phân tích hình thái cấu trúc bề mặt-SEM
• 3.4.3. Kết quả phân tích thành phần hóa học-EDX
• 3.5. Kết quả nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn của màng PVDF-g-AAc/nano kim loại trên chủng vi khuẩn E.coli ở quy mô phòng thí nghiệm
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Nghiên cứu chế tạo màng PVDF

Nghiên cứu chế tạo màng PVDF là trọng tâm của đề tài, tập trung vào việc biến tính bề mặt màng PVDF để cải thiện tính năng kháng khuẩn. PVDF là vật liệu polymer phổ biến trong lĩnh vực màng lọc nhờ độ bền cơ học, khả năng kháng hóa chất và ổn định nhiệt. Tuy nhiên, hiện tượng tắc nghẽn sinh học do vi khuẩn là hạn chế lớn. Để giải quyết vấn đề này, nghiên cứu đề xuất phương pháp ghép acid acrylic (AAc) lên màng PVDF bằng phương pháp chiếu xạ, tạo ra màng PVDF-G-AAC với khả năng kháng khuẩn vượt trội.

1.1. Phương pháp chiếu xạ

Phương pháp chiếu xạ sử dụng tia gamma từ nguồn Co-60 để tạo các gốc tự do trên bề mặt màng PVDF, từ đó ghép nối AAc. Phương pháp này không tạo phụ phẩm, đảm bảo độ tinh khiết của màng. Hai phương pháp chiếu xạ được áp dụng: chiếu xạ trước và đồng chiếu xạ. Kết quả cho thấy phương pháp đồng chiếu xạ đạt hiệu quả ghép cao hơn, với mức độ ghép lên đến 22%.

1.2. Tính chất vật lý của màng

Tính chất vật lý của màng được phân tích thông qua các phương pháp như FTIR, SEM và EDX. FTIR xác nhận sự hiện diện của nhóm carboxylate (-COO-) trên màng PVDF-G-AAC, trong khi SEM và EDX cho thấy sự phân bố đều của các hạt nano kim loại trên bề mặt màng. Những kết quả này khẳng định hiệu quả của quá trình ghép nối và gắn nano kim loại.

II. Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn

Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn là mục tiêu chính của nghiên cứu, nhằm đánh giá khả năng tiêu diệt vi khuẩn của màng PVDF-G-AAC. Màng được gắn các hạt nano bạc (AgNPs) và nano đồng (CuNPs) để tăng cường hiệu quả kháng khuẩn. Kết quả cho thấy màng PVDF-G-AAC/AgNPs đạt hiệu suất diệt khuẩn lên đến 98,99% đối với vi khuẩn E. coli, cao hơn so với màng gắn CuNPs.

2.1. Phân tích hoạt tính kháng khuẩn

Phân tích hoạt tính kháng khuẩn được thực hiện bằng phương pháp ngâm màng trong huyền phù vi khuẩn. Kết quả cho thấy màng PVDF-G-AAC/AgNPs có khả năng diệt khuẩn mạnh, đặc biệt khi được chế tạo bằng phương pháp đồng chiếu xạ. Điều này khẳng định tiềm năng ứng dụng của màng trong các thiết bị lọc nước kháng khuẩn.

2.2. Ứng dụng màng trong y tế

Ứng dụng màng trong y tế là một trong những hướng đi quan trọng của nghiên cứu. Màng PVDF-G-AAC với tính năng kháng khuẩn vượt trội có thể được sử dụng trong các thiết bị lọc nước y tế, giúp ngăn ngừa sự lây lan của vi khuẩn gây bệnh. Ngoài ra, màng cũng có tiềm năng ứng dụng trong xử lý nước thải, góp phần bảo vệ môi trường.

III. Công nghệ chiếu xạ và ứng dụng

Công nghệ chiếu xạ đóng vai trò quan trọng trong quá trình chế tạo màng PVDF-G-AAC. Phương pháp này không chỉ giúp ghép nối AAc lên màng PVDF mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho việc gắn các hạt nano kim loại. Nghiên cứu cũng khẳng định tính ưu việt của công nghệ chiếu xạ trong việc tạo ra các vật liệu có tính năng kháng khuẩn cao.

3.1. Cơ chế ghép nối AAc

Cơ chế ghép nối AAc dựa trên việc tạo các gốc tự do trên bề mặt màng PVDF bằng tia gamma. Các gốc tự do này phản ứng với AAc, tạo thành màng PVDF-G-AAC. Quá trình này được điều chỉnh chính xác thông qua liều chiếu xạ, đảm bảo mức độ ghép tối ưu.

3.2. Ứng dụng công nghệ chiếu xạ

Ứng dụng công nghệ chiếu xạ không chỉ giới hạn trong lĩnh vực chế tạo màng. Phương pháp này còn có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác, như y tế, thực phẩm và môi trường, nhờ khả năng tạo ra các vật liệu có tính năng đặc biệt mà không cần sử dụng hóa chất độc hại.