TRẦN THỊ THU HƢƠNG
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG VẬT LIỆU
NANO BẠC, ĐỒNG, SẮT ĐỂ XỬ LÝ VI KHUẨN LAM
ĐỘC TRONG THỦY VỰC NƢỚC NGỌT
Chuyên ngành : Kỹ thuật môi trƣờng
Mã số : 9 52 03 20
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG
Hà Nội - 2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
---------------------------
Công trình được hoàn thành tại Học viện Khoa học và Công nghệ,
Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS. TS. Dương Thị Thủy - Viện Công nghệ môi trường
2. TS. Hà Phương Thư - Viện Khoa học Vật liệu
Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp
Học viện, họp tại Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn
lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam vào hồi … giờ …’,
ngày … tháng … năm 201….
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
1
GIỚI THIỆU LUẬN ÁN
1. Tính cấp thiết của luận án
Trong những gần đây, ô nhiễm môi trường đất, nước và
không khí đã trở thành vấn đề hết sức nan giải không chỉ ở Việt
Nam mà còn diễn ra ở nhiều nơi trên thế giới, trong đó ô nhiễm
môi trường nước là trầm trọng hơn cả. “Nở hoa nước” là hiện
tượng phát triển bùng phát của vi tảo, đặc biệt là vi khuẩn lam
(VKL) tại các thủy vực nước ngọt và thường gây ra những tác
động xấu lên môi trường như làm đục nước, tăng pH, giảm hàm
lượng oxy hòa tan do quá trình hô hấp hoặc phân hủy sinh khối
tảo và đặc biệt là việc phần lớn VKL sản sinh ra độc tố VKL có
độc tính cao. Ngăn ngừa và giảm thiểu phát triển mạnh mẽ của
VKL là vấn đề môi trường quan trọng cần được quan tâm.
Nhiều phương pháp đã được sử dụng như hóa học, cơ học, sinh
học… song hiệu quả không triệt để và khá tốn kém, gây ảnh
hưởng tới hệ sinh thái và khó tiến hành, đặc biệt là trong những
thủy vực lớn. Chính vì vậy việc tìm kiếm, phát triển những giải
pháp mới có hiệu quả, không gây ô nhiễm thứ cấp và thân thiện
với môi trường ngày càng được chú trọng nghiên cứu. Công
nghệ nano là công nghệ liên quan đến việc chế tạo và ứng dụng
các vật liệu có kích thước nano mét (nm). Ở kích thước nano,
vật liệu có nhiều đặc tính nổi trội như có kích thước nhỏ hơn
100 nm, có diện tích tiếp xúc bề mặt lớn so với khối lượng, tạo
ra ảnh hưởng của bề mặt Plasmon cộng hưởng, khả năng bám
dính tốt và được ứng dụng trong nhiều ngành nghề khác nhau
như y tế, mỹ phẩm, điện tử, xúc tác hoá học, môi trường... Vì
vậy luận án được thực hiện với đề tài: “Nghiên cứu chế tạo và
sử dụng vật liệu nano bạc, đồng, sắt để xử lý vi khuẩn lam
độc trong thủy vực nước ngọt” đã được lựa chọn thực hiện.
2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án
Nghiên cứu, chế tạo và xác định tính chất, đặc trưng của 03
vật liệu nano (bạc, đồng và sắt) và đánh giá khả năng diệt VKL
của vật liệu nano trong thủy vực nước ngọt.
3. Các nội dung nghiên cứu chính của luận án
2
- Chế tạo và xác định đặc trưng, tính chất của ba loại vật liệu
nano bạc, đồng và sắt.
- Đánh giá khả năng diệt và ức chế VKL của ba loại vật liệu.
- Đánh giá tính an toàn của vật liệu và các chế phẩm ứng
dụng.
- Thực nghiệm ứng dụng của vật liệu ở quy mô phòng thí
nghiệm với mẫu nước hồ Tiền.
Chƣơng 1. Tổng quan nghiên cứu
1.1. Tổng quan về vật liệu nano
1.2. Tổng quan về vi khuẩn lam và hiện tƣợng phú dƣỡng
1.3. Tổng quan về các biện pháp xử lý ô nhiễm tảo độc
Chƣơng 2. Các phƣơng pháp nghiên cứu và thực nghiệm
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
2.2. Hóa chất, thiết bị sử dụng trong nghiên cứu
2.3. Các phƣơng pháp tổng hợp vật liệu
2.3.1. Tổng hợp vật liệu nano bạc bằng phương pháp khử hóa
học
Vật liệu nano bạc được tổng hợp bằng phương pháp khử hóa
học, ion Ag+ trong dung dịch muối bạc được khử thành Ag0 nhờ
tác nhân khử NaBH4.
2.3.2. Tổng hợp vật liệu nano đồng bằng phương pháp khử hóa
học
Vật liệu nano đồng được tổng hợp bằng phương pháp khử
hóa học, khử ion Cu2+ từ muối đồng thành Cu0 nhờ tác nhân
khử NaBH4.
2.3.3. Tổng hợp vật liệu nano sắt từ bằng phương pháp đồng kết
tủa
Vật liệu nano sắt từ Fe3O4 được tổng hợp bằng phương pháp
đồng kết tủa của muối Fe2+ và Fe3+ bởi NH4OH.
2.4. Các phƣơng pháp xác định đặc trƣng cấu trúc vật liệu
Hình thái học của ba loại vật liệu nano được xác định bằng
một số phương pháp như kính hiển vi truyền qua (TEM), kính
hiển vi điện tử quét (SEM), phổ hồng ngoại (IR), phổ nhiễu xạ tia
3
X (XRD), phổ tử ngoại khả kiến (UV-VIS) và phổ tán sắc năng
lượng (EDX).
2.5. Các phƣơng pháp bố trí thí nghiệm
Các phương pháp thí nghiệm như nuôi cấy tảo, lựa chọn vật
liệu nano, đánh giá độc tính của vật liệu, đánh giá sự ảnh hưởng
của các loại kích thước vật liệu, đánh giá tính an toàn của vật liệu
nano lên vi tảo và thí nghiệm với nước hồ Tiền đã được bố trí.
2.6. Các phƣơng pháp đánh giá ảnh hƣởng của vật liệu nano
đến sinh trƣởng của vi tảo
Để đánh giá ảnh hưởng của vật liệu nano đến sinh trưởng
của vi tảo, các phương pháp sau đã được sử dụng: OD, chla,
mật độ tế bào, các phương pháp phân tích một số chỉ tiêu chất
lượng môi trường (NH4
+, PO4
3-) và phương pháp quan sát bề
mặt tế bào và cắt lát mỏng tế bào.
2.7. Phƣơng pháp thống kê, xử lý số liệu
Chƣơng 3. Kết quả và thảo luận
3.1. Tổng hợp vật liệu nano
3.3.1. Tổng hợp vật liệu nano bạc bằng phương pháp khử hóa học
3.1.1.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ nồng độ NaBH4/Ag+
Phổ đo UV-VIS (Hình 3.1) cho thấy dung dịch nano bạc hấp
thụ ở bước sóng trong khoảng 400 nm và hiệu suất hình thành
các hạt nano bạc đạt cực đại ở tỷ lệ 1:2. Kết quả chụp TEM
(hình 3.2), cho thấy hạt nano bạc thu được có kích thước nhỏ
hơn 20 nm.
Hình 3.1. Phổ UV-VIS các
mẫu nano Ag phụ thuộc tỷ lệ
nồng độ NaBH4/Ag+
Hình 3.2. Ảnh TEM của nano
Ag phụ thuộc vào tỷ lệ nồng
độ BH4
-/Ag+
M3
M4
M5
M2