Nghiên cứu chế tạo vải bông kháng khuẩn bằng dịch tách chiết từ quả mặc nưa và kết hợp với một số phụ gia khác

Nghiên cứu vải bông kháng khuẩn từ quả mặc nưa, kết hợp phụ gia. Giải pháp tự nhiên, an toàn, ứng dụng trong y tế, dệt may. Tìm hiểu ngay!

• Tác giả: Nguyễn Trọng Tuấn
• Người hướng dẫn: Gs. Thái Hoàng
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Vật liệu Cao phân tử và tổ hợp
• Đề tài: Nghiên Cứu Chế Tạo Vải Bông Kháng Khuẩn Bằng Dịch Tách Chiết Từ Quả Mặc Nưa Và Kết Hợp Với Một Số Phụ Gia Khác
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: VẢI BÔNG KHÁNG KHUẨN
• 1.1. Cấu trúc và thành phần hóa học của xơ bông
• 1.2. Thành phần hóa học
• 1.3. Một số loại vải bông thông dụng
• 1.4. Tình hình nghiên cứu vải bông kháng khuẩn trên thế giới
• 1.5. Tình hình nghiên cứu vải bông kháng khuẩn ở trong nước
• 1.6. Ứng dụng của vải bông kháng khuẩn
• 1.7. Ứng dụng của vải bông kháng khuẩn trong lĩnh vực y tế
• 1.8. Ứng dụng của vải bông kháng khuẩn trong dệt may
• 1.9. Nguyên lý kháng khuẩn và các phương pháp đánh giá khả năng kháng khuẩn của vải
• 1.10. Nguyên lý kháng khuẩn cho vải
• 1.11. Các phương pháp đánh giá khả năng kháng khuẩn cho vải
• 1.12. Các chất kháng khuẩn sử dụng cho vải
• 1.13. Các chất kháng khuẩn nguồn gốc hữu cơ
• 1.14. Các chất kháng khuẩn nguồn gốc vô cơ
• 1.15. Các chất kháng khuẩn từ thực vật
• 1.16. Giới thiệu chung về quả mắc nưa
• 1.17. Các phương pháp chiết tách dịch từ quả mắc nưa
• 1.18. Thành phần hóa học có trong quả mắc nưa
• 1.19. Ứng dụng của dịch chiết từ quả mắc nưa
• 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Hóa chất và nguyên liệu
• 2.2. Các thiết bị, dụng cụ chủ yếu
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4. Chiết tách và tạo dịch chiết từ quả mắc nưa tươi sử dụng rung siêu âm
• 2.5. Chiết tách và tạo cao chiết từ quả mắc nưa khô sử dụng rung siêu âm
• 2.6. Xác định hàm lượng tannin, hydroquinone, saponin trong mẫu cao chiết từ quả mắc nưa
• 2.7. Quy trình xử lý vải bông và tối ưu hóa quy trình công nghệ
• 2.7.1. Tối ưu hóa quy trình xử lý vải bông bằng dịch chiết từ quả mắc nưa
• 2.7.2. Tối ưu hóa tỷ lệ thành phần hỗn hợp xử lý cho vải bông
• 2.8. Xử lý vải bông bằng hỗn hợp
• 2.9. Nhuộm vải bông bằng thuốc nhuộm hoạt tính
• 2.10. Áp dụng quy trình tối ưu vào sản xuất thử nghiệm vải bông kháng khuẩn
• 2.11. Xác định khả năng kháng khuẩn của vải bông
• 2.11.1. Xác định khả năng kháng khuẩn của dịch chiết từ quả mắc nưa
• 2.12. Xác định các tính chất vải bông sau xử lý
• 2.12.1. Xác định khả năng lên màu của vải bông sau xử lý
• 2.12.2. Xác định hình thái cấu trúc của vải bông
• 2.12.3. Xác định khả năng bám dính bề mặt của vải bông
• 2.12.4. Xác định khả năng chống tia cực tím của vải bông
• 2.12.5. Xác định độ thoáng khí của vải bông
• 2.12.6. Xác định độ hút hơi nước của vải bông
• 2.12.7. Xác định khối lượng của vải bông
• 2.12.8. Xác định độ bền kéo đứt và độ giãn dài khi đứt của vải bông
• 2.12.9. Xác định độ bền màu của vải bông
• 2.12.10. Xác định hàm lượng formaldehyde và mật số amine thấm của nước thải sau quá trình xử lý kháng khuẩn của vải bông
• 2.12.11. Xác định độ bền nhiệt của vải bông
• 2.12.12. Xác định mức độ ô nhiễm của nước thải sau quá trình xử lý vải bông
• 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Hàm lượng mật số hợp chất có trong quả mắc nưa và khả năng kháng khuẩn của dịch chiết từ quả mắc nưa
• 3.2. Lựa chọn dịch chiết từ quả mắc nưa để xử lý vải bông đáp ứng yêu cầu kháng khuẩn
• 3.3. Tối ưu hóa quy trình công nghệ
• 3.3.1. Tối ưu hóa quy trình xử lý vải bông bằng dịch chiết từ quả mắc nưa
• 3.3.2. Tối ưu hóa tỷ lệ thành phần hỗn hợp xử lý vải bông
• 3.4. Đặc trưng, tính chất của vải bông kháng khuẩn
• 3.4.1. Khả năng nhuộm màu của vải bông
• 3.4.2. Hình thái cấu trúc của vải bông kháng khuẩn
• 3.4.3. Phổ hồng ngoại của vải bông kháng khuẩn
• 3.4.4. Khả năng chống tia cực tím (UV) của vải bông kháng khuẩn
• 3.4.5. Độ thoáng khí của vải bông kháng khuẩn
• 3.4.6. Độ hút hơi nước của vải bông kháng khuẩn
• 3.4.7. Khối lượng của vải bông kháng khuẩn
• 3.4.8. Độ bền kéo đứt và độ giãn dài khi đứt của vải bông kháng khuẩn
• 3.4.9. Độ bền màu của vải bông kháng khuẩn
• 3.4.10. Khả năng kháng khuẩn của vải bông sau xử lý
• 3.4.10.1. Khả năng kháng khuẩn của vải bông sau xử lý bằng dịch chiết từ quả mắc nưa, vải bông xử lý bằng hỗn hợp có tỷ lệ thành phần tối ưu
• 3.4.11. Khả năng kháng khuẩn của vải bông sau giặt
• 3.4.12. Độ bền nhiệt của vải bông kháng khuẩn
• 3.4.13. Hàm lượng formaldehyde và mật số amine thấm của vải bông kháng khuẩn
• 3.4.14. Đánh giá mức độ ô nhiễm của nước thải sau quá trình xử lý vải bông
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Vải Bông Kháng Khuẩn Mặc Nưa

Trong bối cảnh nâng cao chất lượng cuộc sống và an toàn cho người tiêu dùng, vải bông kháng khuẩn đang ngày càng được quan tâm. Vải thông thường dễ bị xâm nhập bởi vi khuẩn như Escherichia coli và Staphylococcus aureus, gây mùi khó chịu, phai màu và tiềm ẩn nguy cơ lây nhiễm. Vải bông, với đặc tính mềm mại, thoáng khí và thấm hút tốt, là lựa chọn phổ biến cho trang phục, đặc biệt là cho trẻ em. Tuy nhiên, việc ứng dụng quả mặc nưa - một nguồn nguyên liệu tự nhiên giàu tiềm năng - vào sản xuất vải kháng khuẩn từ thiên nhiên vẫn còn nhiều khoảng trống cần khám phá. Việc nghiên cứu và phát triển quy trình chế tạo vải bông kháng khuẩn từ quả mặc nưa sẽ góp phần tạo ra sản phẩm an toàn, thân thiện với môi trường và mang lại giá trị kinh tế cao, đặc biệt là cho các làng nghề truyền thống. Nghiên cứu này hứa hẹn một giải pháp bền vững cho ngành dệt may.

1.1. Tầm Quan Trọng Của Vải Bông Kháng Khuẩn Trong Đời Sống

Vải bông kháng khuẩn đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng. Khả năng kháng khuẩn giúp ngăn ngừa sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh, giảm thiểu nguy cơ lây nhiễm, đặc biệt là đối với trẻ em và người già có hệ miễn dịch yếu. Vải bông kháng khuẩn còn được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực y tế, sản xuất khẩu trang, quần áo phòng mổ và các sản phẩm chăm sóc sức khỏe khác. Việc sử dụng vải bông y tế giúp giảm thiểu nguy cơ nhiễm trùng, đảm bảo an toàn cho bệnh nhân và nhân viên y tế. Do đó, nghiên cứu và phát triển vải bông kháng khuẩn là một hướng đi tất yếu trong bối cảnh hiện nay.

1.2. Tiềm Năng Của Quả Mặc Nưa Trong Sản Xuất Vải Kháng Khuẩn

Quả mặc nưa là một nguồn nguyên liệu tự nhiên quý giá, chứa nhiều hợp chất có khả năng kháng khuẩn. Từ xa xưa, quả mặc nưa đã được sử dụng trong dân gian để nhuộm vải, tạo ra những sản phẩm có màu sắc độc đáo và khả năng kháng khuẩn tự nhiên. Việc khai thác tiềm năng của quả mặc nưa trong sản xuất vải bông hữu cơ kháng khuẩn không chỉ giúp tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có mà còn góp phần bảo tồn và phát huy các giá trị văn hóa truyền thống. Nghiên cứu này tập trung vào việc chiết xuất kháng khuẩn từ quả mặc nưa và ứng dụng nó vào quy trình sản xuất vải bông, hướng đến một giải pháp tự nhiên và bền vững.

II. Thách Thức Hạn Chế Của Vải Bông Thường và Giải Pháp

Vải bông thông thường, mặc dù có nhiều ưu điểm, lại không có khả năng kháng khuẩn tự nhiên, tạo điều kiện cho vi khuẩn phát triển. Để khắc phục nhược điểm này, nhiều phương pháp xử lý vải kháng khuẩn đã được nghiên cứu và ứng dụng, bao gồm sử dụng hóa chất tổng hợp, nano bạc và các chất kháng khuẩn tự nhiên. Tuy nhiên, việc sử dụng hóa chất tổng hợp có thể gây ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng và môi trường. Nghiên cứu khoa học đang hướng đến các giải pháp thân thiện môi trường, sử dụng các chất kháng khuẩn từ thiên nhiên, trong đó có quả mặc nưa. Việc nghiên cứu chế tạo vải bông với quy trình xử lý tối ưu từ quả mặc nưa là một hướng đi đầy tiềm năng.

2.1. Nguy Cơ Tiềm Ẩn Khi Sử Dụng Vải Bông Không Kháng Khuẩn

Vải bông không kháng khuẩn dễ trở thành môi trường lý tưởng cho vi khuẩn sinh sôi và phát triển. Điều này có thể dẫn đến nhiều vấn đề sức khỏe, đặc biệt là đối với những người có làn da nhạy cảm hoặc hệ miễn dịch yếu. Vi khuẩn gây mùi, nấm mốc và các tác nhân gây dị ứng có thể tích tụ trên vải, gây khó chịu và ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống. Do đó, việc sử dụng vải bông cho trẻ em và những người có vấn đề về da cần được đặc biệt quan tâm và ưu tiên lựa chọn các sản phẩm vải bông kháng khuẩn.

2.2. Tìm Kiếm Giải Pháp Kháng Khuẩn An Toàn Và Bền Vững

Trước những nguy cơ tiềm ẩn từ vải bông không kháng khuẩn, việc tìm kiếm các giải pháp kháng khuẩn an toàn và bền vững là vô cùng cần thiết. Các phương pháp xử lý vải kháng khuẩn bằng hóa chất tổng hợp có thể gây ra tác dụng phụ không mong muốn, ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng và gây ô nhiễm môi trường. Do đó, việc chế tạo vải bông sử dụng các chất kháng khuẩn từ thiên nhiên, như quả mặc nưa, là một hướng đi đầy triển vọng, đảm bảo an toàn cho người sử dụng và bảo vệ môi trường.

III. Phương Pháp Chiết Xuất Hiệu Quả Kháng Khuẩn Từ Mặc Nưa

Quá trình phương pháp chiết xuất kháng khuẩn từ quả mặc nưa đóng vai trò then chốt trong việc tạo ra vải bông kháng khuẩn. Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả chiết xuất, bao gồm dung môi, nhiệt độ và thời gian. Dịch chiết thu được sẽ được phân tích thành phần và đánh giá khả năng kháng khuẩn đối với các chủng vi khuẩn gây bệnh thường gặp. Việc lựa chọn phương pháp chiết xuất phù hợp không chỉ giúp tăng hiệu quả thu hồi các hợp chất kháng khuẩn mà còn đảm bảo tính thân thiện môi trường của quy trình.

3.1. Tối Ưu Hóa Quy Trình Chiết Xuất Hoạt Chất Kháng Khuẩn

Việc tối ưu hóa quy trình chiết xuất hoạt chất kháng khuẩn từ quả mặc nưa là yếu tố then chốt để đảm bảo hiệu quả của quá trình sản xuất vải bông kháng khuẩn. Các yếu tố như dung môi, nhiệt độ, thời gian và tỷ lệ nguyên liệu - dung môi cần được điều chỉnh một cách cẩn thận để đạt được hiệu suất chiết xuất cao nhất. Nghiên cứu này sử dụng các phương pháp thống kê và phân tích để xác định các điều kiện chiết xuất tối ưu, đảm bảo thu được dịch chiết giàu hoạt chất kháng khuẩn.

3.2. Phân Tích Thành Phần Và Đánh Giá Khả Năng Kháng Khuẩn

Sau khi thu được dịch chiết từ quả mặc nưa, việc phân tích thành phần và đánh giá khả năng kháng khuẩn là bước không thể thiếu. Các phương pháp phân tích hóa học hiện đại, như sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), sẽ được sử dụng để xác định các hợp chất có hoạt tính kháng khuẩn trong dịch chiết. Đồng thời, khả năng kháng khuẩn của dịch chiết sẽ được kiểm tra trên các chủng vi khuẩn gây bệnh thường gặp, như Escherichia coli và Staphylococcus aureus, để đánh giá hiệu quả của dịch chiết.

IV. Quy Trình Chế Tạo Vải Bông Kháng Khuẩn Từ Quả Mặc Nưa

Quy trình chế tạo vải bông kháng khuẩn từ quả mặc nưa bao gồm nhiều công đoạn, từ xử lý vải bông, ngâm tẩm dịch chiết, đến sấy khô và hoàn thiện sản phẩm. Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng kháng khuẩn và độ bền của vải, như nồng độ dịch chiết, thời gian ngâm tẩm và nhiệt độ sấy. Mục tiêu là tạo ra sản phẩm bền vững vừa có khả năng kháng khuẩn vượt trội, vừa đảm bảo tính thẩm mỹ và độ bền cao.

4.1. Nghiên Cứu Tác Động Của Các Thông Số Công Nghệ Đến Chất Lượng Vải

Trong quy trình chế tạo vải bông kháng khuẩn, các thông số công nghệ như nồng độ dịch chiết, thời gian ngâm tẩm, nhiệt độ sấy và áp suất có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm. Nghiên cứu này sẽ tiến hành khảo sát và đánh giá tác động của từng thông số đến khả năng kháng khuẩn, độ bền màu, độ co rút và các tính chất khác của vải bông. Dựa trên kết quả thu được, quy trình sản xuất sẽ được tối ưu hóa để đảm bảo chất lượng vải tốt nhất.

4.2. Kiểm Định Tính Chất Của Vải Bông Sau Xử Lý Kháng Khuẩn

Sau khi vải bông được xử lý bằng dịch chiết từ quả mặc nưa, việc kiểm định các tính chất của vải là vô cùng quan trọng. Các tính chất cần kiểm tra bao gồm khả năng kháng khuẩn, độ bền màu, độ bền kéo, độ thoáng khí, khả năng thấm hút mồ hôi và độ an toàn cho da. Kết quả kiểm định sẽ cung cấp thông tin chi tiết về chất lượng của vải, đồng thời giúp đánh giá hiệu quả của quy trình xử lý và điều chỉnh các thông số cho phù hợp.

V. Đánh Giá Hiệu Quả Và Tính Bền Vững Của Vải Mặc Nưa

Việc đánh giá hiệu quả và tính bền vững của vải bông kháng khuẩn từ quả mặc nưa là bước quan trọng để đảm bảo sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng và an toàn. Nghiên cứu này sẽ tiến hành kiểm nghiệm khả năng kháng khuẩn của vải sau nhiều lần giặt, đánh giá an toàn cho da và phân tích vòng đời sản phẩm để xác định tác động đến môi trường. Kết quả đánh giá sẽ cung cấp cơ sở khoa học cho việc ứng dụng rộng rãi sản phẩm trong thực tế.

5.1. Kiểm Nghiệm Khả Năng Kháng Khuẩn Và Độ Bền Màu Sau Giặt

Khả năng kháng khuẩn và độ bền màu là hai yếu tố quan trọng quyết định chất lượng của vải bông kháng khuẩn. Nghiên cứu này sẽ tiến hành kiểm nghiệm khả năng kháng khuẩn của vải sau nhiều lần giặt để đánh giá độ bền của hoạt tính kháng khuẩn. Đồng thời, độ bền màu của vải cũng sẽ được kiểm tra để đảm bảo sản phẩm không bị phai màu sau quá trình sử dụng và giặt giũ.

5.2. Phân Tích Vòng Đời Sản Phẩm Và Đánh Giá Tác Động Môi Trường

Để đảm bảo tính bền vững của sản phẩm, việc phân tích vòng đời sản phẩm (Life Cycle Assessment - LCA) là vô cùng cần thiết. Phân tích LCA sẽ giúp xác định tác động môi trường của sản phẩm từ giai đoạn khai thác nguyên liệu, sản xuất, sử dụng đến khi thải bỏ. Dựa trên kết quả phân tích, các giải pháp giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường sẽ được đề xuất.

VI. Tiềm Năng Phát Triển Và Ứng Dụng Của Vải Bông Mặc Nưa

Kết quả nghiên cứu chế tạo vải bông này mở ra nhiều tiềm năng phát triển và ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau. Vải bông kháng khuẩn từ quả mặc nưa có thể được sử dụng trong sản xuất quần áo, đồ gia dụng, sản phẩm y tế và nhiều ứng dụng khác. Việc phát triển sản phẩm này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng và thúc đẩy công nghệ dệt may bền vững.

6.1. Ứng Dụng Trong Sản Xuất Trang Phục Và Đồ Gia Dụng Kháng Khuẩn

Vải bông kháng khuẩn từ quả mặc nưa có thể được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất trang phục và đồ gia dụng. Các sản phẩm như quần áo, khăn tắm, ga trải giường, vỏ gối, rèm cửa... được làm từ vải bông kháng khuẩn sẽ giúp ngăn ngừa sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh, mang lại môi trường sống trong lành và an toàn cho người sử dụng. Sản phẩm phù hợp sử dụng làm vải bông thể thao nhờ khả năng kháng khuẩn, khử mùi.

6.2. Thúc Đẩy Phát Triển Ngành Dệt May Bền Vững Và Thân Thiện

Việc sử dụng quả mặc nưa trong sản xuất vải bông kháng khuẩn góp phần thúc đẩy phát triển ngành dệt may bền vững và thân thiện với môi trường. Sản phẩm giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào hóa chất tổng hợp, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tạo ra những sản phẩm an toàn cho sức khỏe người tiêu dùng. Đồng thời, việc khai thác nguồn nguyên liệu tự nhiên này cũng góp phần tạo giá trị kinh tế của quả mặc nưa cho cộng đồng địa phương.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ khoa học vật chất với đề tài "Nghiên cứu chế tạo vải bông kháng khuẩn bằng dịch tách chiết từ quả mặc nưa và kết hợp với một số phụ gia khác", chuyên ngành Vật liệu Cao phân tử và tổ hợp (Mã số: 9440125), do nghiên cứu sinh Nguyễn Trọng Tuấn thực hiện tại Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam dưới sự hướng dẫn của GS. Thái Hoàng và TS. Nguyễn Thị Thu Trang (năm 2024).

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Vải bông (cotton) là vật liệu dệt phổ biến trong sản xuất trang phục y tế (khẩu trang, quần áo phòng mổ, gạc băng vết thương) và hàng may mặc thường ngày nhờ khả năng hút ẩm, mềm mại, thoáng khí và không gây tổn thương da. Tuy nhiên, cấu trúc xơ cellulose dễ bị các chủng vi khuẩn như Escherichia coli và Staphylococcus aureus xâm nhập, phát triển, gây mùi khó chịu, mục nát xơ sợi và tạo nguy cơ nhiễm trùng, nhiễm khuẩn huyết cho người sử dụng.

Các phương pháp kháng khuẩn truyền thống thường sử dụng đơn lẻ hoặc chất vô cơ (nano Ag, TiO2, ZnO, zeolite mang kim loại) hoặc chất hữu cơ tổng hợp và chiết xuất thực vật (chitosan, tannin, dịch chiết lá trầu không, bã cà phê). Việc sử dụng hóa chất tổng hợp hay thuốc nhuộm nhân tạo tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm môi trường và giải phóng tồn dư độc hại (như formaldehyde, amine thơm). Khoảng trống nghiên cứu được luận án xác định là:

• Chưa có công trình khoa học nào công bố việc kết hợp đồng thời chất kháng khuẩn vô cơ thương mại (zeolite mang ion Ag-Zn) với chất kháng khuẩn hữu cơ (tannin acid) và dịch chiết tự nhiên từ quả mặc nưa (Diospyros mollis Griff) nhằm hoàn tất chức năng cho vải bông.
• Thiếu các quy trình công nghệ tối ưu hóa đồng thời tính năng kháng khuẩn, độ bền sau nhiều chu kỳ giặt, tính chất cơ lý, khả năng cản tia cực tím (UV) và độ an toàn sinh thái của vải bông sử dụng nguồn nguyên liệu quả mặc nưa bản địa tại Việt Nam.

Mục tiêu nghiên cứu

1. Tách chiết, xác định hàm lượng các hợp chất tannin, hydroquinone, saponin trong dịch chiết từ quả mặc nưa và đánh giá khả năng kháng khuẩn của các hợp chất này đối với hai chủng vi khuẩn E. coli và S. aureus.
2. Xác định điều kiện công nghệ tối ưu của quy trình xử lý vải bông bằng dịch chiết từ quả mặc nưa nhằm đạt hiệu quả kháng khuẩn.
3. Xác định tỷ lệ thành phần thích hợp của hệ hỗn hợp xử lý (dịch chiết quả mặc nưa/nước, hàm lượng zeolite/Ag-Zn, hàm lượng tannin) và các thông số công nghệ tối ưu để xử lý vải bông đạt hiệu suất tiêu diệt vi khuẩn E. coli và S. aureus trên 98%.
4. Chế tạo vải bông có hoạt tính kháng khuẩn cao, độ bền kháng khuẩn sau 30 lần giặt, tính chất cơ học tốt, bền màu, cản tia cực tím, an toàn cho người sử dụng và thân thiện với môi trường.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

• Đối tượng nghiên cứu:
  • Vải bông dệt thoi vân điểm do Công ty Bảo Minh sản xuất (mật độ sợi dọc $P_d = 102$ sợi/inch, mật độ sợi ngang $P_n = 66$ sợi/inch, chỉ số sợi dọc và ngang Nm 40 chải kỹ, khối lượng diện tích $190 \text{ g/m}^2$, đã qua xử lý làm sạch tạp chất).
  • Quả mặc nưa (Diospyros mollis Griff) thu hái tại huyện Tân Châu, tỉnh An Giang vào tháng 6 hàng năm, bảo quản ở $5^\circ\text{C}$ tránh tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng và oxy không khí.
  • Phụ gia kháng khuẩn hữu cơ: Tannin acid thương mại (Trung Quốc).
  • Phụ gia kháng khuẩn vô cơ: Zeolite/Ag-Zn thương mại (Thụy Sỹ - Irgaguard B5000, chứa 0,44% Ag và 1,36% Zn).
  • Thuốc nhuộm hoạt tính RGB dùng cho mẫu đối chứng so sánh.
• Phạm vi nghiên cứu: Tách chiết, định lượng hợp chất tự nhiên; tối ưu hóa quy trình hoàn tất trên vải bông bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm; đánh giá hình thái cấu trúc, cơ lý, độ bền màu, độ bền kháng khuẩn (chu kỳ 0 đến 30 lần giặt), độ bền nhiệt, độc tính tồn dư (formaldehyde, amine thơm) và các chỉ số nước thải (BOD5, COD, TSS, TDS, DO).

---

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu trong và ngoài nước được điểm luận

• Cấu trúc xơ bông: Theo các công bố của Nguyễn Văn Lân, Ioelovich, French, Meyer-Misch, Zhao, Peter, Hoàng Thị Lĩnh và Ciolacu, xơ bông là vật liệu xốp có mạng lưới vi mao quản đường kính 1-100 nm (chiếm 31-41% thể tích xơ), diện tích riêng đạt $19 \text{ m}^2/\text{g}$ (khô) và $100-200 \text{ m}^2/\text{g}$ (khi trương nở ướt). Thành phần $\alpha$-cellulose chiếm 94,3% - 96,4% khối lượng, gồm khoảng 70% vùng tinh thể và 30% vùng vô định hình, với 58% - 60% nhóm -OH tham gia tạo liên kết hydro liên mạch.
• Kháng khuẩn bằng tác nhân vô cơ:
  • Granados cùng cộng sự tổng quan về các hạt nano kim loại (Ag, Au, Cu), oxide kim loại (ZnO, TiO2, CuO) và zeolite mang kim loại.
  • Das Merina Paul và L. Jeyanthi Rebecca (2017) tổng hợp nano ZnO từ dịch chiết lá Cardiospermum halicacabum phủ lên vải bông tiêu diệt tốt vi khuẩn E. coli và S. aureus.
  • Costa Sofia (2020) nghiên cứu màng sợi PCL mang nano Ag, TiO2, MgO kháng khuẩn và lọc bụi.
  • Thái Hoàng, Swadesh Kumar Singh (2020-2022) ứng dụng zeolite/Ag-Zn (Irgaguard B5000) vào lớp phủ hữu cơ và nền nhựa acrylic.
  • Sánchez-López Perla (2024) chứng minh zeolite CBV-600 trao đổi cation Ag/Zn tiêu diệt 90% vi khuẩn ở nồng độ $0,5 \text{ mg/mL}$.
  • Obłąk và Manjunath phân tích cơ chế quang xúc tác của nano TiO2 tạo ra các gốc oxy hóa hoạt tính (ROS: $\cdot\text{OH}, \text{O}_2^{\cdot-}, \text{H}_2\text{O}_2$) phá hủy màng và DNA vi khuẩn.
• Kháng khuẩn bằng tác nhân hữu cơ và chiết xuất tự nhiên:
  • Cao Yihong biến tính guanidin (IGUA-Boc) gắn lên vải bông đạt tỷ lệ diệt S. aureus 99,9% sau 50 chu kỳ giặt.
  • Ghaima và cộng sự (2017) ứng dụng dịch chiết cây tầm ma (Urtica dioica L.) tiêu diệt 99,75% vi khuẩn S. aureus.
  • Yang và cộng sự liên kết L-cysteine với bề mặt vải bông, hấp phụ nano Ag và acid tannic (CO-Cys-Ag-TA) duy trì 98,5% hoạt tính kháng khuẩn sau 50 lần giặt.
  • Khameneh, Bahman khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của 13 loại flavonoid và 6 acid hữu cơ thực vật (acid salicylic có MIC = $250-500 \ \mu\text{g/mL}$).
  • Adamczak Artur phân tích cơ chế kháng khuẩn của các quinone tự nhiên.
• Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam:
  • Trương Thị Hạnh sử dụng bức xạ tia gamma (13,8 kGy) cố định nano Ag (12 nm) trên vải bông ngâm AgNO3/chitosan, diệt 99,99% vi khuẩn E. coli và S. aureus.
  • Lưu Thị Tho (2016) xử lý vải bông bằng chitosan khối lượng phân tử 2,6 kDa đạt tỷ lệ tiêu diệt E. coli từ 97,4% đến 100%.
  • Bùi Mai Hương (2018) dùng tannin chiết từ lá trầu không xử lý vải bông và CVC, đạt độ diệt khuẩn E. coli 83,02% và S. aureus 65,33%.
  • Nguyễn Tuấn Anh xử lý vải bông bằng bã cà phê chứa polyphenol ($3,01 \text{ g/L}$) và tannin ($0,57 \text{ g/L}$), diệt $78-80%$ vi khuẩn.
  • Nguyễn Thị Thùy Linh chế tạo vật liệu Ag/rGO/vải bông với góc tiếp xúc nước $103,85^\circ \pm 0,75^\circ$.
• Nghiên cứu về cây mặc nưa (Diospyros mollis Griff):
  • Borsub, Jintasirikul, Yoshihira, Nematollahi xác định khoảng 50 hợp chất trong mặc nưa, tiêu biểu là diospyrol và dẫn xuất diospyros 8,8'-di-O-($\beta$-D-glucopyranoside) (chiếm khoảng 2%), triterpenoid (lupenol, betulin, acid oleanolic, acid betulinic), sterol ($\beta$-sitosterol), naphthoquinone (elliptinone, mamegakinone).
  • Phạm Thị Hồng Phượng (2016) chiết tách dịch quả mặc nưa bằng phương pháp ngâm ($50^\circ\text{C}$, 1 giờ), Soxhlet ($100^\circ\text{C}$, 10 giờ) và vi sóng ($100^\circ\text{C}$, 10 phút, tỷ lệ 1/5) để nhuộm lụa tơ tằm và polyamide.
  • Chitichotpanya, Nitayaphat nhuộm vải gai dầu bằng dịch mặc nưa đạt chỉ số màu K/S = 18, hệ số chống tia tử ngoại UPF đạt 40 và tiêu diệt E. coli, S. aureus trên 90%.

Vị trí và lựa chọn giải quyết của luận án

Kế thừa các nghiên cứu về hóa học hợp chất thiên nhiên và biến tính vật liệu dệt, luận án giải quyết vấn đề bằng cách kết hợp hiệp đồng giữa dịch chiết quả mặc nưa (chứa diospyros, tannin, quinone) với phụ gia vô cơ zeolite/Ag-Zn và acid tannic thương mại, sử dụng quy hoạch hóa thực nghiệm để tối ưu hóa đồng thời các chỉ tiêu kỹ thuật hoàn tất vải bông.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và khung phân tích

• Cơ chế liên kết và tạo màu: Hợp chất diospyros trong quả mặc nưa bị oxy hóa liên tục ngoài không khí tạo thành màng polyme màu đen không tan bám chắc trên xơ cellulose; nhóm hydroxyl (-OH) của tannin và diospyros tạo liên kết hydro và tương tác phối trí với nhóm -OH của cellulose và các hạt zeolite/Ag-Zn.
• Cơ chế kháng khuẩn: Phối hợp giữa cơ chế giải phóng chậm ion kim loại $\text{Ag}^+$ và $\text{Zn}^{2+}$ từ mạng zeolite LTA (gây rối loạn màng tế bào, ức chế enzyme hô hấp) và cơ chế phá hủy vách tế bào, tạo phức kết tủa protein ngoại bào của tannin và quinone/hydroquinone.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

• Tách chiết hoạt chất: Sử dụng bể rung siêu âm kết hợp cô quay chân không ở nhiệt độ thấp để tách chiết hoạt chất từ quả mặc nưa tươi và khô nhằm bảo toàn các nhóm chức nhạy nhiệt.
• Phương pháp phân tích hóa lý và cấu trúc:
  • Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) trên hệ Chromaster và LC-MS xác định định tính, định lượng tannin, hydroquinone và saponin.
  • Kính hiển vi điện tử quét (SEM) JSM-6510LV (Jeol - Nhật Bản) quan sát hình thái bề mặt xơ sợi ở độ phóng đại 1.000 và 2.000 lần.
  • Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) Nicolet iS10 (Thermo Scientific - Mỹ) khảo sát các liên kết hóa học.
  • Phân tích nhiệt khối lượng (TGA/DTG) trên thiết bị NETZSCH STA 490 PC/PG (Shimadzu - Nhật Bản) từ nhiệt độ phòng đến $600^\circ\text{C}$.
  • Đo điện thế Zeta xác định độ bền phân tán và tương tác điện tích của hệ huyền phù xử lý.
• Đánh giá tính chất vật liệu dệt và độ bền:
  • Khả năng kháng khuẩn: Đánh giá định lượng theo tiêu chuẩn ASTM E2149 và AATCC TM100-2019 với hai chủng vi khuẩn E. coli (ATCC 25922) và S. aureus (ATCC 6538).
  • Độ bền kháng khuẩn sau giặt: Đo tỷ lệ suy giảm vi khuẩn sau 1, 5, 10, 20 và 30 chu kỳ giặt theo TCVN.
  • Đo phổ màu và độ lên màu: Thiết bị quang phổ UV-Vis Libra S80 (Mỹ), xác định các tọa độ màu $L^, a^, b^*$, độ bão hòa màu $C$, tông màu $H$, hiệu số màu $\Delta E$ và độ đậm màu $K/S$.
  • Khả năng chống tia cực tím (UV): Máy UV-2000F Labsphere (Mỹ) xác định hệ số UPF, độ truyền qua trung bình tia UV-A ($T(\text{UV-A})$) và UV-B ($T(\text{UV-B})$).
  • Tính chất cơ lý: Độ bền kéo đứt và độ giãn dài khi đứt theo hướng dọc/ngang (TCVN 1754-75), độ thoáng khí (TCVN 5092:1990), độ hút hơi nước (TCVN 5094:1990), khối lượng đơn vị diện tích (TCVN 1750:1986).
  • Độ bền màu: Độ bền màu giặt (thiết bị SW theo TCVN 5235-90), độ bền màu ma sát (Crockmaster theo TCVN 7835-X12:2007), độ bền màu ánh sáng (Atlas Xenon Weatherometer Ci3000 theo ISO 105-B02).
  • Kiểm tra độc tính và môi trường: Xác định hàm lượng formaldehyde (TCVN 7421-1:2004), amin thơm bị cấm (TCVN 10796:2015); đo BOD5, COD, TSS, TDS, DO của nước thải bằng máy đo đa chỉ tiêu Handy lab 680 và thiết bị đo DO HQ30d.
• Phương pháp quy hoạch thực nghiệm: Ứng dụng phương pháp thiết kế thí nghiệm (DOE) và phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM) theo mô hình ma trận Box-Behnken 15 thí nghiệm để tối ưu hóa điều kiện công nghệ và tỷ lệ phối trộn các cấu tử.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Vải bông kháng khuẩn

Chương này tổng quan về cấu trúc hình thái, hóa lý của xơ xenluloza và vải bông; hệ thống hóa cơ chế diệt khuẩn của các tác nhân vô cơ (nano kim loại, oxide kim loại, zeolite) và hữu cơ (polycationic, quaternary ammonium, chitosan, polyphenol, flavonoid, quinone); giới thiệu thực vật học, thành phần hóa học và tiềm năng ứng dụng của quả mặc nưa (Diospyros mollis Griff) phân bố tại miền Nam Việt Nam.

Chương 2. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Trình bày chi tiết nguồn gốc nguyên liệu xơ bông Bảo Minh, quả mặc nưa An Giang, phụ gia zeolite/Ag-Zn, acid tannic; xây dựng quy trình chiết siêu âm; mô tả các bước tiến hành thí nghiệm tối ưu hóa theo ma trận thực nghiệm Box-Behnken; thiết lập quy trình nhuộm so sánh với thuốc nhuộm hoạt tính RGB; mô tả toàn bộ tiêu chuẩn và thiết bị phân tích cơ lý, hóa học, kháng khuẩn, độ bền màu và xử lý mẫu nước thải.

Chương 3. Kết quả và thảo luận

• Thành phần hóa học của cao chiết mặc nưa: Phân tích HPLC cho thấy trong cao chiết từ quả mặc nưa khô chứa hàm lượng lớn tannin ($45,2%$), hydroquinone ($12,8%$) và saponin ($8,4%$). Dịch chiết tươi thể hiện hoạt tính kháng khuẩn và khả năng lên màu tự nhiên tốt hơn so với dịch chiết quả khô.
• Tối ưu hóa quy trình xử lý đơn lẻ bằng dịch chiết mặc nưa: Thông qua mô hình bề mặt đáp ứng RSM, xác định được các yếu tố công nghệ ảnh hưởng rõ rệt đến tỷ lệ diệt khuẩn của vải bông gồm nhiệt độ, thời gian ngấm ép và tỷ lệ dịch chiết/nước.
• Tối ưu hóa tỷ lệ thành phần hỗn hợp xử lý (Box-Behnken 15 thí nghiệm): Dựa trên hàm mục tiêu điện thế Zeta và tỷ lệ diệt khuẩn, mô hình bậc hai được thiết lập và kiểm định bằng phân tích phương sai ANOVA cho kết quả tương thích cao.

Thông số công nghệ / Thành phần tối ưu	Giá trị xác định
Tỷ lệ dịch chiết quả mặc nưa / nước	$89/100 \text{ (tt/tt)}$
Hàm lượng zeolite/Ag-Zn	$0,083% \text{ (owf)}$
Hàm lượng acid tannic	$0,085% \text{ (owf)}$
Nhiệt độ xử lý	$56,5^\circ\text{C}$
Thời gian xử lý	$90 \text{ phút}$

• Đặc trưng hình thái, cấu trúc và tính chất vải sau xử lý:
  • Hình thái (SEM) và phổ FTIR: Ảnh SEM cho thấy các hạt phụ gia vô cơ và màng diospyros phân bố đồng đều, bám dính chắc chắn trên bề mặt xơ bông. Phổ FTIR xuất hiện các đỉnh dao động đặc trưng của liên kết phối trí và liên kết hydro mới giữa phenolic -OH của tannin/mặc nưa với cellulose.
  • Khả năng chống tia cực tím: Vải xử lý hỗn hợp đạt chỉ số UPF tăng cao vượt bậc so với vải mộc chưa xử lý, làm giảm độ truyền qua của tia $T(\text{UV-A})$ và $T(\text{UV-B})$ xuống mức an toàn cao.
  • Tính chất cơ lý: Độ bền kéo đứt và độ giãn dài khi đứt theo cả hướng dọc và ngang đều được cải thiện (tăng từ 5% đến 12%); độ thoáng khí và độ hút hơi nước duy trì ở mức cao, đảm bảo sự tiện nghi sinh lý khi sử dụng.
  • Độ bền màu: Vải sau xử lý có gam màu từ ghi xám đến đen tự nhiên, độ bền màu với giặt đạt cấp 4-5, độ bền màu ma sát khô/ướt đạt cấp 4, độ bền màu ánh sáng đạt cấp 4-5.
  • Hiệu quả kháng khuẩn và độ bền giặt:

Mẫu vải bông thử nghiệm	Tỷ lệ diệt E. coli (%)	Tỷ lệ diệt S. aureus (%)	Sau 30 chu kỳ giặt
Vải bông chưa xử lý (Mẫu trắng)	0%	0%	Không kháng khuẩn
Vải xử lý dịch chiết mặc nưa đơn lẻ	92,5%	94,1%	Suy giảm còn ~60%
Vải xử lý hỗn hợp tối ưu (Mặc nưa + Zeolite/Ag-Zn + Tannin)	99,99%	99,99%	Duy trì >90%

• Độ an toàn và tác động môi trường:
  • Kiểm tra độc chất: Không phát hiện các amine thơm bị cấm theo danh mục phân tích; hàm lượng formaldehyde nằm sâu dưới ngưỡng quy định của QCVN 01:2017/BCT.
  • Phân tích nước thải: So sánh với quy trình nhuộm bằng thuốc nhuộm hoạt tính tổng hợp RGB, nước thải của quy trình xử lý bằng dịch chiết mặc nưa và hỗn hợp tối ưu có giá trị BOD5, COD, TSS và TDS thấp hơn đáng kể, làm giảm áp lực cho hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm.

---

Kết quả và những đóng góp mới

Những đóng góp mới về mặt lý luận và khoa học

• Đã tách chiết và định lượng chi tiết các nhóm hoạt chất tannin, hydroquinone và saponin từ quả mặc nưa An Giang bằng phương pháp rung siêu âm kết hợp HPLC.
• Làm sáng tỏ cơ chế tác dụng hiệp đồng giữa hợp chất hữu cơ polyphenol/diospyros trong dịch chiết thực vật, tannin acid với hệ vi hạt zeolite mang ion lưỡng kim Ag-Zn trong việc tăng cường hoạt tính và độ bền kháng khuẩn trên nền xơ cellulose.
• Ứng dụng thành công phương pháp quy hoạch thực nghiệm Box-Behnken kết hợp mô hình bề mặt đáp ứng (RSM) để tối ưu hóa đồng thời các biến công nghệ và tỷ lệ thành phần theo thế Zeta và hiệu quả kháng khuẩn.

Những đóng góp mới về mặt thực tiễn

• Thiết lập quy trình công nghệ hoàn tất vải bông kháng khuẩn thân thiện môi trường ở điều kiện nhiệt độ ôn hòa ($56,5^\circ\text{C}$), thời gian 90 phút, đạt hiệu suất tiêu diệt vi khuẩn E. coli và S. aureus đạt $99,99%$, duy trì hiệu lực kháng khuẩn bền vững sau 30 chu kỳ giặt.
• Tạo ra dòng sản phẩm vải bông đa tính năng: vừa có khả năng kháng khuẩn, chống tia UV, cải thiện độ bền kéo đứt, độ hút ẩm cao, vừa tạo màu tự nhiên bền đẹp không cần dùng thuốc nhuộm tổng hợp.
• Tận dụng nguồn nguyên liệu tự nhiên bản địa có sẵn tại miền Nam Việt Nam (An Giang), hỗ trợ bảo tồn và phát triển các làng nghề dệt truyền thống (như lụa/vải mặc nưa Tân Châu), đồng thời tạo ra sản phẩm dệt an toàn cho trẻ sơ sinh, y tế và đời sống.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế: Luận án tập trung khảo sát trên loại vải bông dệt thoi có mật độ sợi và chi số xác định ($190 \text{ g/m}^2$, Nm 40); nguồn quả mặc nưa thu hoạch phụ thuộc theo mùa vụ (tháng 6 hàng năm tại An Giang), đòi hỏi quy trình bảo quản lạnh nghiêm ngặt để tránh biến tính diospyros.
• Hướng nghiên cứu tiếp:
  • Mở rộng khảo sát công nghệ trên các mặt hàng dệt khác như vải dệt kim, vải dệt từ sợi pha (bông/polyester, bông/spandex) và khăn bông.
  • Nghiên cứu công nghệ chiết xuất, tinh chế và bảo quản dạng bột cao chiết chuẩn hóa từ quả mặc nưa quy mô pilot phục vụ công nghiệp hóa.
  • Thử nghiệm lâm sàng mở rộng về khả năng chống kích ứng da trên các đối tượng người dùng có làn da nhạy cảm.

---

Giá trị tham khảo

• Đối với nghiên cứu sinh, học viên cao học: Cung cấp phương pháp luận chuẩn mực về quy hoạch thực nghiệm (Box-Behnken/RSM), cách tiếp cận kết hợp chất vô cơ - hữu cơ trong biến tính vật liệu polyme và dệt may chức năng.
• Đối với giảng viên và cơ sở đào tạo: Tài liệu tham khảo giảng dạy chuyên ngành Công nghệ dệt may, Vật liệu Cao phân tử và Hóa học các hợp chất thiên nhiên.
• Đối với doanh nghiệp dệt may và nhà hoạch định chính sách: Cung cấp cơ sở khoa học và dữ liệu kỹ thuật để chuyển giao công nghệ sản xuất sản phẩm dệt may sinh thái, phát triển chuỗi giá trị nông sản bản địa gắn với công nghiệp xanh.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án đã tối ưu hóa tỷ lệ các thành phần trong hỗn hợp xử lý vải bông như thế nào?
Trả lời: Luận án sử dụng ma trận quy hoạch thực nghiệm Box-Behnken 15 thí nghiệm (phương pháp bề mặt đáp ứng RSM) dựa trên thế Zeta để xác định tỷ lệ tối ưu: Dịch chiết mặc nưa/nước đạt $89/100 \text{ (tt/tt)}$, hàm lượng zeolite/Ag-Zn đạt $0,083% \text{ (owf)}$ và hàm lượng tannin đạt $0,085% \text{ (owf)}$.

2. Điều kiện công nghệ tối ưu để hoàn tất vải bông đạt hiệu quả kháng khuẩn 99,99% là gì?
Trả lời: Quy trình tối ưu được xác lập ở nhiệt độ xử lý $56,5^\circ\text{C}$ trong thời gian 90 phút. Dưới điều kiện này, vải bông có khả năng tiêu diệt 99,99% cả hai chủng vi khuẩn E. coli và S. aureus.

3. Khả năng kháng khuẩn của vải bông sau xử lý duy trì ra sao sau các chu kỳ giặt?
Trả lời: Vải bông sau khi xử lý bằng hỗn hợp tối ưu (quả mặc nưa, zeolite/Ag-Zn và tannin) duy trì tỷ lệ suy giảm vi khuẩn trên 90% sau 30 chu kỳ giặt thực nghiệm, vượt trội so với mẫu chỉ xử lý đơn lẻ bằng dịch chiết mặc nưa (giảm xuống ~60%).

4. Luận án đã xác định được những hợp chất chính nào trong cao chiết quả mặc nưa khô?
Trả lời: Phân tích HPLC xác định trong cao chiết quả mặc nưa khô có hàm lượng tannin đạt 45,2%, hydroquinone đạt 12,8% và saponin đạt 8,4%, cùng các dẫn xuất diospyros đóng vai trò tạo màu và kháng khuẩn.

5. Vải bông sau xử lý có đảm bảo các tiêu chuẩn an toàn sinh thái và môi trường không?
Trả lời: Kết quả kiểm nghiệm cho thấy vải bông không chứa các amine thơm bị cấm, hàm lượng formaldehyde đạt chuẩn an toàn; đồng thời nước thải sau xử lý có các chỉ số ô nhiễm BOD5, COD, TSS, TDS thấp hơn đáng kể so với thuốc nhuộm hoạt tính RGB tổng hợp.

---

Kết luận

Luận án tiến sĩ của nghiên cứu sinh Nguyễn Trọng Tuấn đã giải quyết thành công bài toán công nghệ chế tạo vải bông kháng khuẩn đa chức năng thông qua việc kết hợp dịch chiết quả mặc nưa bản địa với zeolite/Ag-Zn và acid tannic. Bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm khoa học, tác giả đã xác định chính xác tỷ lệ phối trộn và chế độ công nghệ tối ưu ($56,5^\circ\text{C}$, 90 phút), tạo ra sản phẩm dệt may đạt hiệu suất diệt khuẩn 99,99%, bền vững sau 30 chu kỳ giặt, cản tia UV tốt và có tính chất cơ lý cao. Công trình có giá trị học thuật và thực tiễn sâu sắc, góp phần thúc đẩy công nghệ hoàn tất dệt may xanh, tận dụng tài nguyên thiên nhiên Việt Nam và bảo đảm an toàn cho sức khỏe cộng đồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Bà GIÁO DĀC VIàN HÀN LÂM KHOA HàC VÀ ĐÀO T¾O VÀ CÔNG NGHà VIàT NAM HâC VIâN KHOA HâC VÀ CÔNG NGHâ NGUYàN TRâNG TUÂN NGHIÊN CĀU CH¾ T¾O VÀI BÔNG KHÁNG KHUÆN BÄNG DàCH TÁCH CHI¾T TĂ QUÀ M¾C N¯A VÀ K¾T HþP VâI MàT SÞ PHĀ GIA KHÁC LUÀN ÁN TI¾N S) KHOA HâC VÀT CHÂT Hà Nội - Năm 2024 Bà GIÁO DĀC VIàN HÀN LÂM KHOA HàC VÀ ĐÀO T¾O VÀ CÔNG NGHà VIàT NAM HâC VIâN KHOA HâC VÀ CÔNG NGHâ NGUYàN TRâNG TUÂN NGHIÊN CĀU CH¾ T¾O VÀI BÔNG KHÁNG KHUÆN BÄNG DàCH TÁCH CHI¾T TĂ QUÀ M¾C N¯A VÀ K¾T HþP VâI MàT SÞ PHĀ GIA KHÁC LUÀN ÁN TI¾N S) KHOA HâC VÀT CHÂT Ngành: VÁt liãu Cao phân tÿ và tã hÿp Mã sß: 9440125 Xác nhÁn cÿa Ng°åi h°ãng d¿n 1 Ng°åi h°ãng d¿n 2 Hãc viãn Khoa hãc và công nghã (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) GS. Thái Hoàng TS. Nguyán Thá Thu Trang Hà Nội - Năm 2024 i LäI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án: <Nghiên cāu chế t¿o vÁi bông kháng khuẩn bằng dịch tách chiết từ quÁ mặc nưa và kết hợp với một số phụ gia khác= là công trình nghiên cāu cÿa chính mình d°ới sự h°ớng dẫn khoa hác cÿa GS. Thái Hoàng, TS.

Nguyßn Thß Thu Trang cùng với sự hß trÿ cÿa PGS. Nguyßn Thúy Chinh và TS. Luận án sử dāng thông tin trích dẫn từ nhiều nguồn tham khÁo khác nhau và các thông tin trích dẫn đ°ÿc ghi rõ nguồn gốc. Các kết quÁ nghiên cāu cÿa tôi đ°ÿc công bố chung với các tác giÁ khác đã đ°ÿc sự nhÃt trí cÿa đồng tác giÁ khi đ°a vào luận án.

Các số liáu, kết quÁ đ°ÿc trình bày trong luận án là hoàn toàn trung thực và ch°a từng đ°ÿc công bố trong bÃt kỳ mát công trình nào khác ngoài các công trình công bố cÿa tác giÁ. Luận án đ°ÿc hoàn thành trong thßi gian tôi làm nghiên cāu sinh t¿i Hác vián Khoa hác và Công nghá, Vián Hàn lâm Khoa hác và Công nghá Viát Nam. Hà Nội, ngày tháng năm 2024 Tác giÁ luÁn án Nguyán Trãng TuÃn ii LäI CÀM ¡N Để hoàn thành luận án này, tôi xin bày tỏ lòng kính tráng và biết ¡n sâu sắc nhÃt đến GS. Thái Hoàng, thầy đã hết lòng h°ớng dẫn khoa hác, đßnh h°ớng nghiên cāu và d¿y dß tôi trong suốt quá trình thực hián luận án.

Tôi xin chân thành cÁm ¡n GS. Ph¿m Văn Thiêm, PGS. Hoàng Thß Lĩnh, TS. Nguyßn Thß Thu Trang, PGS.

Nguyßn Thúy Chinh, TS. Võ An Quân và ThS. Nguyßn Hữu Đông đã giúp đỡ và t¿o mái điều kián thuận lÿi nhÃt trong suốt quá trình tôi thực hián và hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cÁm ¡n Hác vián khoa hác và Công nghá, Vián Kỹ thuật nhiát đới, Vián Hóa hác các hÿp chÃt thiên nhiên, Vián Khoa hác Vật liáu thuác Vián Hàn lâm khoa hác và Công nghá Viát Nam, Ban Giám hiáu, quý Thầy Cô Khoa Công nghá May & thiết kế thßi trang, Khoa Công nghá Hóa hác, Tr°ßng Đ¿i hác Công nghiáp Hà Nái, ban lãnh đ¿o và cán bá nhân viên Vián Dát may Viát Nam, quý Thầy Cô Khoa Dát may - Da giầy và Thßi trang, Tr°ßng Vật liáu - Đ¿i hác Bách khoa Hà Nái, đã t¿o điều kián cho tôi đ°ÿc hác tập và nghiên cāu.

Tôi cũng bày tỏ lòng biết ¡n đến các giáo s°, các nhà khoa hác cÿa Hái đồng bÁo vá luận án Tiến sĩ cÃp hác vián đã dành thßi gian, kinh nghiám và kiến thāc cÿa mình để đánh giá, góp các ý kiến chuyên môn quý báu cho luận án cÿa tôi. Cuối cùng, tôi muốn dành lßi cÁm ¡n đặc biát đến gia đình và ng°ßi thân, luôn đáng viên, gánh vác công viác và ÿng há không điều kián để tôi yên tâm hoàn thành luận án. Hà Nội, ngày tháng năm 2024 Tác giÁ Nguyán Trãng TuÃn iii MĀC LĀC DANH MĀC CÁC KÝ HIâU VÀ CHĀ VI¾T TÂT.vi DANH MĀC BÀNG. viii DANH MĀC CÁC HÌNH VẼ VÀ Đà THà.xiv CH¯¡NG 1.

VÁi bông kháng khuÇn. CÃu trúc và thành phần hóa hác cÿa x¡ bông. Thành phần hoá hác. Mát số lo¿i vÁi bông thông dāng.

Tình hình nghiên cāu vÁi bông kháng khuẩn trên thế giới. Tình hình nghiên cāu vÁi bông kháng khuẩn á trong n°ớc. Āng dāng cÿa vÁi bông kháng khuẩn. Āng dāng cÿa vÁi bông kháng khuẩn trong lĩnh vực y tế.

Āng dāng cÿa vÁi bông kháng khuẩn trong dát may. Nguyên lý kháng khuÇn và các ph°¢ng pháp đánh giá khÁ năng kháng khuÇn cÿa vÁi. Nguyên lý kháng khuẩn cho vÁi. Các ph°¡ng pháp đánh giá khÁ năng kháng khuẩn cho vÁi.

Các chÃt kháng khuÇn sÿ dāng cho vÁi. Các chÃt kháng khuẩn nguồn gốc hữu c¡. Các chÃt kháng khuẩn nguồn gốc vô c¡. Các chÃt kháng khuẩn từ thực vật.

Giới thiáu chung về quÁ mặc n°a. Các ph°¡ng pháp chiết tách dßch từ quÁ mặc n°a. Thành phần hóa hác có trong quÁ mặc n°a. Āng dāng cÿa dßch chiết từ quÁ mặc n°a.

ĐÞI T¯þNG VÀ PH¯¡NG PHÁP NGHIÊN CĀU. Hóa chÃt và nguyên liáu. Các thiết bß, dāng cā chÿ yếu. Ph°¢ng pháp nghiên cāu.

Chiết tách và t¿o dßch chiết từ quÁ mặc n°a t°¡i sử dāng rung siêu âm. Chiết tách và t¿o cao chiết từ quÁ mặc n°a khô sử dāng rung siêu âm. Xác đßnh hàm l°ÿng tannin, hydroquinone, saponin trong mẫu cao chiết từ quÁ mặc n°a. Quy trình xử lý vÁi bông và tối °u hóa quy trình công nghá.

Tối °u hóa quy trình xử lý vÁi bông bằng dßch chiết từ quÁ mặc n°a. Tối °u hóa tỷ lá thành phần hßn hÿp xử lý cho vÁi bông. Xử lý vÁi bông bằng hßn hÿp. Nhuám vÁi bông bằng thuốc nhuám ho¿t tính.

Áp dāng quy trình tối °u vào sÁn suÃt thử nghiám vÁi bông kháng khuẩn. Xác đßnh khÁ năng kháng khuẩn cÿa vÁi bông. Xác đßnh khÁ năng kháng khuẩn cÿa dßch chiết từ quÁ mặc n°a. Xác đßnh các tính chÃt vÁi bông sau xử lý.

Xác đßnh khÁ năng lên màu cÿa vÁi bông sau xử lý. Xác đßnh hình thái cÃu trúc cÿa vÁi bông. Xác đßnh khÁ năng bám dính bề mặt cÿa vÁi bông. Xác đßnh khÁ năng chống tia cực tím cÿa vÁi bông.

Xác đßnh đá thoáng khí cÿa vÁi bông. Xác đßnh đá hút h¡i n°ớc cÿa vÁi bông. Xác đßnh khối l°ÿng cÿa vÁi bông. Xác đßnh đá bền kéo đāt và đá giãn dài khi đāt cÿa vÁi bông.

Xác đßnh đá bền màu cÿa vÁi bông. Xác đßnh hàm l°ÿng formaldehyde và mát số amine th¡m cÿa n°ớc thÁi sau quá trình xử lý kháng khuẩn cÿa vÁi bông. Xác đßnh đá bền nhiát cÿa vÁi bông. Xác đßnh māc đá ô nhißm cÿa n°ớc thÁi sau quá trình xử lý vÁi bông.

K¾T QUÀ VÀ THÀO LUÀN. Hàm l°ÿng mát sß hÿp chÃt có trong quÁ m¿c n°a và khÁ năng kháng khuÇn cÿa dách chi¿t tă quÁ m¿c n°a. Lựa chãn dách chi¿t tă quÁ m¿c n°a đß xÿ lý vÁi bông đáp āng yêu cÅu kháng khuÇn. Tßi °u hóa quy trình công nghã.

Tối °u hóa quy trình xử lý vÁi bông bằng dßch chiết từ quÁ mặc n°a. Tối °u hóa tỷ lá thành phần hßn hÿp xử lý vÁi bông. Đ¿c tr°ng, tính chÃt cÿa vÁi bông kháng khuÇn. KhÁ năng nhuám màu cÿa vÁi bông.

Hình thái cÃu trúc cÿa vÁi bông kháng khuẩn. Phổ hồng ngo¿i cÿa vÁi bông kháng khuẩn. KhÁ năng chống tia cực tím (UV) cÿa vÁi bông kháng khuẩn. Đá thoáng khí cÿa vÁi bông kháng khuẩn.

Đá hút h¡i n°ớc cÿa vÁi bông kháng khuẩn. Khối l°ÿng cÿa vÁi bông kháng khuẩn. Đá bền kéo đāt và đá giãn dài khi đāt cÿa vÁi bông kháng khuẩn. Đá bền màu cÿa vÁi bông kháng khuẩn.

KhÁ năng kháng khuẩn cÿa vÁi bông sau xử lý. KhÁ năng kháng khuẩn cÿa vÁi bông sau xử lý bằng dßch chiết từ quÁ mặc n°a, vÁi bông xử lý bằng hßn hÿp có tỷ lá thành phần tối °u. KhÁ năng kháng khuẩn cÿa vÁi bông sau giặt. Đá bền nhiát cÿa vÁi bông kháng khuẩn.

Hàm l°ÿng formaldehyde và mát số amine th¡m cÿa vÁi bông kháng khuẩn. Hàm l°ÿng formaldehyde trong vÁi bông kháng khuẩn. Hàm l°ÿng mát số amine th¡m cÿa vÁi bông kháng khuẩn. Đánh giá māc đá ô nhiám cÿa n°ãc thÁi sau quá trình xÿ lý vÁi bông .104 DANH MĀC CÔNG TRÌNH CÔNG BÞ LIÊN QUAN Đ¾N LUÀN ÁN .105 TÀI LIâU THAM KHÀO.120 vi DANH MĀC CÁC KÝ HIâU VÀ CHĀ VI¾T TÂT Danh māc Stt Ti¿ng Viãt Ti¿ng Anh vi¿t tÃt Color coordinates on the red- 1 a* Táa đá màu trên trāc đỏ lāc green axis Color coordinates on the 2 b* Táa đá màu trên trāc vàng lam yellow-blue axis 3 BOD5 Nhu cầu oxy sinh hác Biochemical oxygen demand 4 C Đá bão hòa hoặc đá thuần sắc Saturation 5 CFU Đ¡n vß t¿o khuẩn l¿c Colony-Forming Unit 6 COD Nhu cầu oxy hóa hóa hác Chemical oxygen demand 7 DOE Ph°¡ng pháp thiết kế thí nghiám Design of experiments 8 H Tông màu hoặc ánh màu Hue or Memerism High performance liquid 9 HPLC Sắc ký lỏng hiáu năng cao chromatography 10 IR Phổ hồng ngo¿i Infrared spectroscopy 11 K/S KhÁ năng lên màu Dyeing ability 12 L* Đá sáng Lightness Liquid chromatography-Mass 13 LC-MS Sắc ký lỏng khối phổ spectrometry Minimum inhibitory 14 MIC Nồng đá āc chế tối thiểu concentration Candidate for the degree of 15 NCS Nghiên cāu sinh doctor of philosophy 16 owf So với khối l°ÿng cÿa vÁi Weight of fabric 17 Pd Mật đá sÿi theo h°ớng dác Linear fiber density 18 Pn Mật đá sÿi theo h°ớng ngang Weft density 19 QAS Muối amoni bậc bốn Quaternary ammonium salts 20 QCVN Quy chuẩn quốc gia Viát Nam Vietnam national standards 21 ROS Các lo¿i phân tử oxy ho¿t đáng Reactive oxygen species Response surface 22 RSM Thí nghiám bề mặt đáp āng methodology 23 SEM Hiển vi đián tử quét Scanning electron microscopy vii Giá trß truyền qua trung bình cÿa 24 T (UV-A) Average UV-A irradiance tia UV-A Giá trß truyền qua trung bình cÿa 25 T (UV-B) Average UV-B irradiance tia UV-B 26 TCVN Tiêu chuẩn Viát Nam Vietnam standard 27 TDS Tổng l°ÿng chÃt rắn hòa tan Total dissolved solids 28 TGA GiÁn đồ phân tích nhiát khối l°ÿng Thermal gravimetric analysis 29 TSS Tổng l°ÿng chÃt rắn l¡ lửng Total suspended solids 30 UPF Há số chống tia tử ngo¿i Ultraviolet protection factor 31 UV Tử ngo¿i Ultraviolet 32 UV-VIS Quang phổ tử ngo¿i - khÁ kiến Ultraviolet-Visible 33 —˜ Đá lách màu Color difference —E viii DANH MĀC BÀNG BÁng 1.

Sự phân bố cellulose và t¿p chÃt á x¡ bông. Ành h°áng cÿa nồng đá chitosan tới khÁ năng kháng khuẩn cÿa vÁi bông sau xử lý với chitosan có khối l°ÿng phân tử 2,6 kDa (nồng đá vi khuẩn ban đầu là 105 CFU/ml).