Nghiên cứu xử lý vi sinh vật trong không khí chuồng trại bằng xúc tác quang hóa TiO2: Luận văn

Ọ H C VI N NÔNG NGHI P VI T NAM

Ệ KHOA MÔI TR Ệ Ệ NGƯỜ

= = = =¶¶¶ = = = =

Ệ

Ậ Ố KHÓA LU N T T NGHI P

Ề

Đ TÀI:

Ứ

Ử

Ậ

Ặ NGHIÊN C U X LÝ VI SINH V T CÓ M T

Ạ Ằ

Ồ

TRONG KHÔNG KHÍ CHU NG TR I B NG

XÚC TÁC QUANG HÓA TIO2

ệ ườ ự i th c hi n

ƯỜ NG

ẫ Ng L pớ Khóa Chuyên ngành ướ Giáo viên h ng d n Ỗ Ị : Đ TH NGA : MTC : 57 Ọ : KHOA H C MÔI TR : ThS. HOÀNG HI PỆ

Ị ƯƠ ThS. VŨ TH XUÂN H NG

Ộ HÀ N I 2016

Ọ H C VI N NÔNG NGHI P VI T NAM

Ệ KHOA MÔI TR Ệ Ệ NGƯỜ

= = = =¶¶¶ = = = =

Ệ

Ậ Ố KHÓA LU N T T NGHI P

Ề TÊN Đ TÀI:

Ứ

Ử

Ậ

Ặ NGHIÊN C U X LÝ VI SINH V T CÓ M T

Ạ Ằ

Ồ

TRONG KHÔNG KHÍ CHU NG TR I B NG

XÚC TÁC QUANG HÓA TIO2

ệ ườ ự i th c hi n

ƯỜ NG

ẫ Ng L pớ Khóa Chuyên ngành ướ Giáo viên h ng d n Ỗ Ị : Đ TH NGA : MTC : 57 Ọ : KHOA H C MÔI TR : ThS. HOÀNG HI PỆ

Ị NG ThS. VŨ TH XUÂN H

ƯƠ Ộ ự ậ ể ị Ệ Đ a đi m th c t p : PHÒNG THÍ NGHI M, B MÔN HÓA,

KHOA MÔI TR NGƯỜ

Ộ HÀ N I 2016

Ờ Ả Ơ L I C M N

ậ ố ệ Trong quá trình hoàn thành khóa lu n t t nghi p tôi đã nh n đ ậ ượ ự c s

ỉ ả ậ ủ ầ ạ ỡ giúp đ , ch b o t n tình c a th y cô giáo, gia đình và b n bè.

ượ ỏ ế ơ ắ ớ ầ ướ Tôi xin đ c bày t lòng bi t n sâu s c t i th y giáo h ẫ ng d n

ễ ệ ườ ả ầ ThS. Hoàng Hi p, th y PGS. TS. Nguy n Tr ng S n ơ , cùng các gi ng viên

ườ ệ ệ ọ ệ ọ ộ b môn Hóa H c – Khoa Môi Tr ng H c Vi n Nông Nghi p Vi t Nam,

ị ồ ươ ộ ị cô TS. Đinh Th H ng Duyên, cô Th.S Vũ Th Xuân H ng b môn vi sinh

ườ ệ ệ ọ ệ ữ ậ v t – khoa Môi Tr ng – H c Vi n Nông Nghi p Vi t Nam nh ng ng ườ i

ậ ợ ậ ề ề ề ệ ậ ờ ạ đã giành nhi u th i gian, t o nhi u đi u ki n thu n l i, t n tâm, t n tình

ướ ứ ế ệ ề ẫ ạ h ng d n và truy n đ t ki n th c, kinh nghi m quý báu cho tôi trong quá

ọ ậ ứ trình h c t p và nghiên c u.

ả ơ ự ỡ ệ ủ ạ Tôi xin chân thành c m n s giúp đ nhi t tình c a các b n làm

ự ứ ệ ố cùng tôi trong su t quá trình th c hi n nghiên c u này.

ề ờ ự ệ ề ề ệ Trong quá trình th c hi n đ tài này, do đi u ki n v th i gian và

ứ ủ ự ế ệ ề ả ạ ộ trình đ nghiên c u c a b n thân còn h n ch nên khi th c hi n đ tài khó

ữ ế ậ ấ ậ ỏ ượ ự tránh kh i nh ng thi u sót. Vì v y tôi r t mong nh n đ c s quan tâm

ế ủ ậ ố ể ầ ạ đóng góp ý ki n c a các th y cô giáo và các b n đ khóa lu n t ệ t nghi p

ượ ệ ơ này đ c hoàn thi n h n.

ả ơ Tôi xin chân thành c m n!

ộ Hà N i, ngày 16 tháng 05 năm 2016

ọ (Sinh viên ký và ghi rõ h tên)

Ụ Ụ M C L C

ộ ố ứ ụ d) M t s ng d ng khác ..................................................................26

Ả Ụ DANH M C B NG

ả ố ượ ậ ồ B ng 1.1 S l ng vi sinh v t trong không khí chu ng nuôi (Hartung, 1994)

..........................................Error: Reference source not found

2......Error:

ả ủ ặ ấ ạ B ng 1.2 Các đ c tính c u trúc các d ng thù hình c a TiO

Reference source not found

ả ủ ặ ấ ạ B ng 1. ủ 3 Các đ c tính c u trúc c a các d ng thù hình c a TiO

..........................................Error: Reference source not found

ả ầ ả ả ẫ ưở ủ B ng 2.1 ử Thành ph n m u x lý kh o sát nh h ồ ng c a ngu n

ế ử ấ sáng đ n x lý n m m c ố Error: Reference source not found

ả ầ ẫ ả ả ưở ủ ờ B ng 2.2 ử Thành ph n m u x lý kh o sát nh h ng c a th i gian

ả ử ệ ế ế ấ chi u sáng đ n hi u qu x lý n m m c ố ..Error: Reference

source not found

ả ẫ ử ầ ả ả ưở ủ ườ B ng 2.3 Thành ph n m u x lý kh o sát nh h ng c a c ng đ ộ

ế ấ ế ử chi u sáng đ n x lý n m m c ố Error: Reference source not

found

ả ố ế ẩ ạ ấ ố ọ B ng 3.1 S t bào (TB) khu n l c n m m c Penicillium m c lên

6 Error: Reference

ấ ở ồ ộ sau 48h nuôi c y n ng đ pha loãng 10

source not found

ả ố ằ ả ử ế ấ ồ B ng 3.2 K t qu x lý n m m c b ng ngu n sáng khác nhau Error:

Reference source not found

ả ố ử ấ ằ B ng 3.3 S bào t ử n m trung bình khi x lý b ng xúc tác quang ở

ồ các ngu n sáng khác nhau ..........Error: Reference source not

found

ả ấ ử ố ừ ệ ấ ồ B ng 3.4 Hi u xu t x lý n m m c t ngu n sáng khác nhau . Error:

Reference source not found

iii

ả ế ả ả ưở ủ ế ờ B ng 3.5 ả K t qu kh o sát nh h ng c a th i gian chi u sáng

ử ả ấ ế đ n kh năng x lý n m m c ố ...Error: Reference source not

found

ả ố ử ấ ằ B ng 3.6 S bào t ử n m trung bình khi x lý b ng xúc tác quang ở

ả ờ các kho ng th i gian khác nhau Error: Reference source not

found

ả ấ ở ệ ả ờ B ng 3.7 ấ ử Hi u xu t x lý n m kho ng th i gian khác nhau ..Error:

Reference source not found

ả ế ả ả ưở ườ ế ộ B ng 3.8 ả K t qu kh o sát nh h ủ ng c a c ng đ chi u sáng

ử ả ấ ế đ n kh năng x lý n m m c ố ...Error: Reference source not

found

ả ố ử ấ ằ B ng 3.9 S bào t ử n m trung bình khi x lý b ng xúc tác quang ở

ườ ộ các c ng đ khác nhau ..Error: Reference source not found

ả ấ ở ườ ệ ộ B ng 3.10 ấ ử Hi u xu t x lý n m c ng đ khác nhau ..............Error:

Reference source not found

Ụ DANH M C HÌNH

Hình 1.1 S i n m ợ ấ .....................................Error: Reference source not found

Hình 1.2 Khu n l c n m ẩ ạ ấ .........................Error: Reference source not found

ấ ế Hình 1.3 C u trúc t bào n m ấ .................Error: Reference source not found

ả ấ ố Hình 1.4 Hình nh cho n m m c Penicillium ...Error: Reference source not

found

ấ ả ấ ố Hình 1.5 N m m c Penicillium dung trong s n xu t phomat xanh. ...Error:

Reference source not found

ủ ố Hình 1.6 Thu c kháng sinh Penicillin c a ng ườ ...Error: Reference source i.

not found

ấ ạ Hình 1.7 N m gây h i cho th c v t ự ậ .......Error: Reference source not found

2: rutile, (B) anatase,

ủ ấ ạ ể Hình 1.8 C u trúc tinh th các d ng thù hình c a TiO

ơ ế ủ ấ Hình 1.9: C ch xúc tác quang c a ch t bán d n. ẫ . Error: Reference source

not found

ố ằ ử ấ ợ ườ Hình 2.1: X lý n m m c b ng đèn s i tóc có c ộ ng đ 60W ...........Error:

Reference source not found

ẫ ấ ồ ạ ạ ợ Hình 3.1. M u n m trong không khí chu ng nuôi t i tr i l n Đào Nguyên

...................................................Error: Reference source not found

ẫ ấ ả Hình 3.2. Hình nh m u n m tr ướ ử .........Error: Reference source not c x lý

found

ồ ể ể ấ ử ệ ề ấ ằ ố ồ Hình 3.3 Bi u đ th hi n hi u xu t x lý n m m c b ng các ngu n

sáng khác nhau..........................Error: Reference source not found

ấ ử ể ệ ệ ấ ộ Hình 3.4 Bi u đ th ồ ể hi n hi u xu t x lý n m m c ố ở ườ đ khác ng c

nhau...........................................Error: Reference source not found

M Đ UỞ Ầ

ế ủ ề ấ Tính c p thi t c a đ tài

ễ ườ ộ ố Ngày nay, ô nhi m môi tr ữ ng là m t trong nh ng m i quan tâm

ủ ễ ầ ạ ườ ấ hàng đ u c a nhân lo i. Ô nhi m môi tr ề ủ ng không còn là v n đ c a

ự ộ ố ở ấ ầ ộ m t qu c gia hay m t khu v c mà đã tr ề thành v n đ toàn c u. Vi ệ t

ố ố ả ớ ở ể Nam v i kho ng 73% dân s s ng vùng nông thôn, phát tri n kinh t ế

ữ ụ ệ ộ ượ nông nghi p và nông thôn là m t trong nh ng m c tiêu đ ả c Đ ng và

ướ ế ứ ể ọ ế ộ Nhà n c h t s c chú tr ng, trong đó có phát tri n kinh t h gia đình

ạ ộ ữ ể thông qua các ho t đ ng phát tri n chăn nuôi. Nh ng năm qua, chăn nuôi

ự ưở ả ề có s tăng tr ng nhanh c v quy mô và giá tr . ị

ợ ế ạ ả ạ Bên c nh l i ích kinh t mang l i, thì chăn nuôi cũng đang n y sinh

ề ề ấ ượ ề ấ ườ ọ ứ ủ ỏ ấ r t nhi u v n đ v ch t l ng môi tr ộ ng, đe d a s c kh e c a c ng

ư ị ươ ưở ộ ệ ế ự ồ đ ng dân c đ a ph ả ng và nh h ng đ n toàn b h sinh thái t nhiên.

ố ệ ủ ụ ổ ố ợ ướ Theo s li u c a T ng c c th ng kê, năm 2014 đàn l n n ả c ta có kho ng

ệ ệ ả ầ ả 26,76 tri u con, đàn trâu bò kho ng 7,75 tri u con, đàn gia c m kho ng

ộ ệ ạ ẫ ế ệ 327,69 tri u con. Trong đó chăn nuôi nông h hi n t i v n chi m t ỷ ọ tr ng

ề ố ượ ả ả ượ ừ ố ầ ầ kho ng 6570% v s l ng và s n l ng. T s đ u gia súc, gia c m đó

ổ ượ ượ ể ấ ộ ấ ồ ạ ả ắ phân ch t đ n chu ng, các lo i có th quy đ i đ c l ng ch t th i r n (

ặ ơ ứ ừ ầ ả th c ăn th a ho c r i vãi) ệ ả đàn gia súc, gia c m th i ra kho ng trên 76 tri u

ệ ả ấ ố ướ ướ ả ỏ (n ể c ti u, n ử c r a ấ t n, và kho ng trên 35 tri u kh i ch t th i l ng

ậ ơ ộ ồ chu ng, n ướ ừ c t sân ch i, bãi v n đ ng, bãi chăn) ệ ấ và hàng trăm tri u t n

ả ấ ủ ậ ứ ề ấ ơ ố ch t th i khí ứ . Phân c a v t nuôi ch a nhi u ch t ch a nit ẽ , ph t pho, k m,

ậ ạ ồ đ ng, chì, Asen, Niken (kim lo i n ng) ạ ặ … và các vi sinh v t gây h i khác…

ữ ễ ễ ấ ướ không nh ng gây ô nhi m không khí mà còn làm ô nhi m đ t, n ặ c m t,

ướ n ầ c ng m.

ườ ố ượ ồ ậ Trong môi tr ng không khí chu ng nuôi, s l ng vi sinh v t có th ể

ế ừ ế ộ bi n thiên t ậ 100 đ n vài nghìn trên m t lít không khí. Trên 80% vi sinh v t

ẩ ồ ầ trong không khí chu ng nuôi là các c u khu n streptococci và staphylococci.

ệ ấ ấ ố Ngoài ra, có 1% là n m m c và n m men, 0,5% là coliform (có tài li u cho

ỉ ệ ể ế ậ ườ ế ợ ằ r ng t l này có th lên đ n 10 – 15%). Vi sinh v t th ớ ụ ng k t h p v i b i

ộ ệ ế ấ ộ và các khí đ c gây ra ờ các b nh hô h p mãn tính, do ti p xúc trong m t th i

ắ ỏ ổ ổ ọ ứ ế ạ ị gian dài, k t m c, c h ng và mũi b ng a, ho, m t đ , n i mày đay, hen

ị ứ ề ễ ặ ạ ậ ấ ộ ễ suy n d ng, phát ban ho c đau d dày – ru t. Do v y v n đ ô nhi m

ượ ả ầ ế ồ không khí chu ng nuôi đang đ c c nh báo và c n thi ả ử t ph i x lý.

2 đ

ươ ượ ấ Ph ng pháp xúc tác quang hóa TiO c đánh giá là ch t xúc tác

ệ ớ ườ ệ ả ượ ử ụ ộ quang hóa thân thi n v i môi tr ng và hi u qu , nó đ c s d ng r ng rãi

ủ ễ ấ cho quá trình quang phân h y các ch t ô nhi m khác nhau.

ấ ừ ự ứ ữ ễ ề Xu t phát t ế nh ng th c ti n trên, tôi ti n hành nghiên c u đ tài:

ứ ử ồ ậ ạ ằ ặ “Nghiên c u x lý vi sinh v t có m t trong không khí chu ng tr i b ng

ử ằ ả ấ ố xúc tác quang hóa TiO2”. Nh m đánh giá kh năng x lý n m m c trên xúc

ườ tác quang hóa trong môi tr ng không khí.

ứ ụ M c tiêu nghiên c u

ạ ằ ử ậ ồ X lý vi sinh v t trong không khí chu ng tr i b ng xúc tác quang

hóa TiO2.

ạ ằ ử ệ ả ả ậ ồ Kh o nghi m kh năng x lý vi sinh v t chu ng tr i b ng xúc tác

TiO2.

ƯƠ Ổ Ứ Ấ Ề CH NG 1: T NG QUAN CÁC V N Đ NGHIÊN C U

ộ ố ặ ề ấ ể ố 1.1. M t s đ c đi m v n m m c

ướ ạ 1.1.1. Hình d ng, kích th ố ấ ạ ủ ấ c và c u t o c a n m m c

ạ ướ ấ * Hình d ng và kích th ố c n m m c

ộ ố ấ ở ể ơ ứ ấ M t s ít n m th đ n bào có hình tr ng (yeast = n m men), đa s ố

ấ ợ ợ ợ có hình s i (filamentous fungi = n m s i), s i có ngăn vách (đa bào) hay

ợ ấ ơ ườ ộ ố ụ không có ngăn vách (đ n bào). S i n m th ng là m t ng hình tr dài có

ướ ớ ủ ợ ấ ườ ỏ ườ kích th c l n nh khác nhau tùy loài. Đ ng kính c a s i n m th ng t ừ

ủ ợ ấ ế ề ậ ế 35µm, có khi đ n 10µm, th m chí đ n 1mm. Chi u dài c a s i n m có th ể

ớ ụ ề ể ể ấ ợ t i vài ch c centimet. Các s i n m phát tri n chi u dài theo ki u tăng

ưở ở ợ ấ ể tr ng ng n ( ọ Hình 1.1). Các s i n m có th phân nhánh và các nhánh có

ể ạ ệ ợ ấ ế ạ th l i phân nhánh liên ti p t o thành h s i n m (mycelium) khí sinh xù xì

ư ườ ộ ố ơ ặ ấ ự nh bông. Trên môi tr ng đ c và trên m t s c ch t trong t nhiên, bào

ử ấ ế ạ ợ ấ ể ể ặ ấ ộ t n m, t bào n m ho c m t đo n s i n m có th phát tri n thành m t h ộ ệ

ạ ọ ấ ị ợ ấ s i n m có hình d ng nh t đ nh g i là khu n l c n m ẩ ạ ấ (Hình 1.2).

ợ ấ ẩ ạ ấ Hình 1.1. S i n m Hình 1.2: Khu n l c n m

ấ ạ * C u t o

ế ấ ấ ươ ự ư ữ ế ậ T bào n m có c u trúc t ng t nh nh ng t bào vi sinh v t chân

ượ ả ạ h ch khác đ c mô t và trình bày nh ư ở Hình 1.3

ấ ế ấ Hình 1.3: C u trúc t bào n m

ế ấ ạ ở ấ Vách t bào n m c u t o b i vi s i ặ ợ chitin và có ho c không có celluloz.

ủ ế ở ầ ừ ế ấ ầ Chitin là thành ph n chính c a vách t bào h u h t các loài n m tr nhóm

ợ ượ ữ Oomycetina. Nh ng vi s i chitin đ ờ c hình thành nh vào enzim chitin syntaz

ấ ủ ế ế ộ ạ ứ ạ ấ T bào ch t c a t bào n m ch a m ng n i m c (endoplasmic reticulum),

ạ ự ữ ể không bào (vacuoles), ty th (mitochondria) và h t d tr (glycogen và

ặ ệ ấ ấ ươ ự ư ấ lipid), đ c bi t c u trúc ty th ể ở ế t bào n m t ng t nh c u trúc ty th ể ở

ự ậ ế ấ ế t bào th c v t. Ngoài ra, t ữ ể bào n m còn có ribô th (ribosomes) và nh ng

ứ ư ể th khác ch a rõ ch c năng.

ệ ụ ố ế ấ ấ ả ộ T bào n m không có di p l c t , m t vài loài n m có r i rác trong t ế

ạ ắ ố ặ ộ ư ầ bào m t lo i s c t đ c tr ng mà Matsueda và ctv. (1978) đ u tiên ly trích

ượ đ c và g i là ỏ ở ấ Cercosporina n m ọ neocercosporin (C29H26O10) có màu tím đ

kikuchi.

ế ấ ấ ế ộ ườ T bào n m không nh t thi t có m t nhân mà th ề ng có nhi u nhân.

ủ ế ụ ớ ấ ầ ầ Nhân c a t bào n m có hình c u hay b u d c v i màng đôi phospholipid

ứ ầ và protein d y 0,02 μm, bên trong màng nhân ch a ARN và ADN.

ưỡ ưở ủ ấ * Dinh d ng và tăng tr ố ng c a n m m c

ế ầ ấ ầ ố H u h t các loài n m m c không c n ánh sáng trong quá trình sinh

ưở ộ ố ạ ầ ạ tr ng. Tuy nhiên, có m t s loài l i c n ánh sáng trong quá trình t o bào

ử ự ể ể ầ t (Buller, 1950). Nhi ệ ộ ố t đ t i thi u c n cho s phát tri n là t ừ oC đ nế 2

oC và nhi

ế 5oC, t ố ả ừ oC đ n 27 22 i h o t ệ ộ ố t đ t ể ị ự i đa mà chúng có th ch u đ ng

oC đ n 40 ế

oC, cá bi

ượ ệ ộ ố ể ố đ c là 35 t có m t s ít loài có th s ng sót ở oC và ở O

ể ố ở ể ấ ố ườ 60oC. Nói chung, n m m c có th phát tri n t t môi tr ng acit (pH=6)

ư ố ả ể ố ở nh ng pH t ộ ố i h o là 5 – 6,5, m t s loài phát tri n t t ộ ố pH < 3 và m t s ít

ể ở phát tri n pH > 9 (Ingold, 1967).

ự ầ ố ế ể ủ ấ Oxi cũng c n cho s phát tri n c a n m m c vì chúng là nhóm hi u

ể ẽ ư ự ắ ộ ướ khí b t bu c và s phát tri n s ng ng khi không có oxi và dĩ nhiên n c là

ế ự ể ế ố ầ y u t c n thi t cho s phát tri n.

ế ấ ể ố Theo Alexopoulos và Minns (1979) cho bi t n m m c có th phát

ụ ệ ế ề ể ơ ườ tri n liên t c trong 400 năm hay h n n u các đi u ki n môi tr ề ng đ u

ể ủ ự ợ thích h p cho s phát tri n c a chúng.

ệ ụ ố ấ ố ầ ượ N m m c không có di p l c t nên chúng c n đ ấ c cung c p dinh

ưỡ ừ ị ưỡ ộ ố ố ể d ng t bên ngoài (nhóm d d ng), m t s s ng sót và phát tri n nh ờ

ả ể ộ ự ậ ố kh năng ậ ơ ký sinh (s ng ký sinh trong c th đ ng v t hay th c v t)

ữ ễ ấ ơ ạ hay ho i sinh (saprophytes) trên xác bã h u c , cũng có nhóm n m r hay

ấ ị ớ ị đ a y s ng ộ ố c ng sinh ự ậ v i nhóm th c v t nh t đ nh.

ế ưỡ Theo Alexopoulos và Mims (1979) cho bi ồ t ngu n d ấ ầ ng ch t c n

ế ấ ượ ế ứ ự thi t cho n m đ c x p theo th t sau: C, O, H, N P, K, Mg, S, B, Mn, Cu,

ố ứ ệ ệ ồ Zn, Fe, Mo và Ca. Các nguyên t này hi n di n trong các ngu n th c ăn vô

ẽ ượ ấ ư ễ ả ấ ố ơ ơ c đ n gi n nh glucoz, mu i ammonium... s đ c n m h p thu d dàng,

ữ ơ ứ ạ ẽ ả ứ ấ ồ ế ế ừ n u t ngu n th c ăn h u c ph c t p n m s s n sinh và ti t ra bên ngoài

ể ắ ạ ạ ử ữ ợ các lo i enzim thích h p đ c t các đ i phân t này thành nh ng phân t ử

ỏ ể ể ấ ế nh đ d h p thu vào trong t bào.

ả ở ấ * Sinh s n ố n m m c

ả Sinh s n vô tính:

ấ ả ố ể ệ The Alexopoulos và Mims (1979), n m m c sinh s n vô tính th hi n

ạ ả ưỡ ạ ợ ấ ể ằ qua 2 d ng: sinh s n dinh d ặ ng b ng đo n s i n m phát tri n dài ra ho c

ằ ạ ả phân nhánh và sinh s n b ng các lo i bào t ử .

ộ ố ữ ấ ử ặ ư ư M t s loài n m có nh ng bào t đ c tr ng nh sau:

ử ử ọ ử Bào t túi (bào t b c) (sporangiospores): ộ đ ng các bào t

ử ở ấ Saprolegnia và bào t n m túi (sporangiopores) có n mở ấ (zoospores) có

ư ử ộ Murco, Rhizopus ch a trong túi bào t đ ng (zoosporangium) và túi bào tử

ượ ở ố (sporangium) đ c mang b i cu ng túi bào t ử (sporangiophores).

ử ử Bào t đính (conidium): các bào t đính không có túi bao b c ọ ở ố gi ng

ạ ướ ắ n mấ Aspergillus, Penicillium,... Hình d ng, kích th c, màu s c, trang trí và

ủ ắ ử ổ ừ ố ố ế cách s p x p c a bào t đính thay đ i t gi ng này sang gi ng khác và

ượ ể đ ạ ấ ẩ c dùng làm tiêu chu n đ phân lo i n m.

ố ử ể ạ Cu ng bào t đính có th d ng không phân nhánh ( aspegillus) ho cặ

ẻ ạ d ng th phân nhánh ( Penicillium).

ạ ử Ở ố Microsporum và Fusarium, có hai lo i bào t gi ng ỏ ạ đính: lo i nh ,

ọ ể ử ạ ớ ạ ấ ồ đ ng nh t g i là ti u bào t đính ọ (microconidia); lo i l n, đa d ng g i

ạ ử là đ i bào t đính (macroconidia).

ử ả ề ấ Bào t t n (Thallospores): ố ấ trong nhi u loài n m men và n m m c

ứ ả ặ ệ ọ ử ả ử ả ể có hình th c sinh s n đ c bi t g i là bào t t n. Bào t t n có th có

ữ nh ng lo i ạ sau:

ồ +) Ch i hình thành t ừ ế t ấ bào n m men: Cryptococcus và Candida là

ữ ạ ử ả ấ ơ ọ nh ng lo i bào t ả t n đ n gi n nh t, g i là bào t ử ồ (blastospores) ch i

ợ ấ ệ ế ấ ữ +) Gi ngố Ustilago có nh ng s i n m có xu t hi n t ầ bào có vách d y

ử ử g i làọ bào t vách d y ọ ầ còn g i là bào t áo (chlamydospores)

ả ữ Sinh s n h u tính:

ự ế ợ ữ ữ ả ả ử ự Sinh s n h u tính x y ra khi có s k t h p gi a hai giao t đ c và

ữ ả ạ ả ả cái (gametes) có tr i qua giai đo n gi m phân. Quá trình sinh s n h u tính

ạ ả tr i qua 3 giai đo n:

ợ ế ế ớ ự ấ ợ ế Ti p h p t bào ch t (plasmogamy) v i s hòa h p 2 t ầ bào tr n

ủ ử (protoplast) c a 2 giao t

ớ ự ủ ế ợ ợ ế Ti p h p nhân (karyogamy) v i s hòa h p 2 nhân c a 2 t bào giao

ử ể ạ ị ộ ộ t đ t o m t nhân nh b i (diploid)

ả ạ ử ơ Gi m phân (meiosis) giai đo n này hình thành 4 bào t ộ đ n b i

ự ả ừ ị ộ ơ ộ (haploid) qua s gi m phân t 2n NST (nh b i) thành n NST (đ n b i)

ạ ủ ấ ố 1.1.2. Tác h i c a n m m c

ế ấ ơ ượ ế ế Đ n nay có h n 10.000 loài n m đ c bi ố t đ n, đa s trong chúng

ợ ườ ệ ả ư ấ ỳ ề đ u có l i cho con ng i nh trong vi c s n xu t bánh m , pho mát, kháng

ứ ư ả ấ ặ ố sinh, men. Nh ng có kho ng 50 loài n m m c có m t trong th c ăn và

ứ ệ ạ ậ ố ườ nguyên li u làm th c ăn (ngũ c c) gây h i cho v t nuôi và con ng i vì

ộ ố ả ườ ườ ộ ố ấ ọ chúng s n sinh ra đ c t , ng i ta th ng g i tên chúng là đ c t ố n m m c

(mycotoxin).

ạ ủ ị ứ ễ ấ ầ ố ườ Tác h i c a n m m c đ u tiên là d gây ra d ng, viêm đ ng hô

ứ ầ ệ ặ ấ ỏ ố ấ h p làm cho chúng ta nh c đ u, m t m i và chóng m t. Đó là do n m m c

ấ ữ ơ ễ ợ ơ hình thành ra h p ch t h u c d bay h i VOCs, khi nó phát tán ra không

ấ ễ ị khí gây mùi khó ch u mà ta r t d hít ph i. ả

ạ ủ ấ ạ ấ ữ ề ấ ố ố ạ Tác h i c a n m m c là r t nhi u lo i n m m c sinh ra nh ng lo i

ư ộ ố đ c t ể ấ nh Cladosporium, Penicilium, Mucor, Fusarium… dù nó đ n m

ố ố ạ ư ẩ ạ m c ch ng l i các vi khu n khác nh ng l ệ i vô hình chung gây ra các b nh

ấ ề ườ v đ ng hô h p cho con ng ườ i.

ễ ặ ệ ở ẻ ơ ạ ủ ấ Tác h i c a n m m c ố là gây hen suy n, đ c bi t là tr s sinh và

ẻ ườ ề ử ắ ề ườ ệ ị ứ ấ ỏ ữ tr nh ,nh ng ng i có ti n s m c các b nh v đ ng hô h p,d ng và

ệ ệ ễ ặ đ c bi t là b nh hen suy n.

ạ ủ ấ ố ỏ ế ị ồ ứ Tác h i c a n m m c th là gây h ng hóc các thi ố t b đ dùng, thu c

ặ ệ ở ư ố ệ ệ men đ c bi t là ậ ệ các b nh vi n, nhà kho. Gây h m c các nguyên v t li u

ư ươ ự ẩ nh l ự ng th c, th c ph m…

ự ậ ư ỏ ạ ấ ả ả ố ố N m m c còn gây h i cho th c v t, làm h h ng rau qu (th i rau, qu ).

ệ ườ ể ế ế ề ấ ộ ố ấ ố Vi c tăng c ứ ng ki n th c, hi u bi t v n m m c, đ c t n m và

ạ ủ ữ ữ ữ ệ ệ ệ ể nh ng tác h i c a chúng đ có nh ng bi n pháp h u hi u trong vi c phòng

ệ ố ậ ứ ệ ả ậ ỏ ườ ch ng b nh t t, b o v và nâng cao s c kh e cho v t nuôi và con ng i là

c nầ thi t. ế

ấ ố 1.2. N m m c Penicillium

1.2.1. Phân lo i:ạ

ượ ạ ạ ự Penicillium đ c phân lo i l ự i vào năm 1996 d a vào s khác nhau

ứ ấ ể ặ ủ c a dãy AND ribosom và đ c tính chuy n hóa th c p.

ớ ộ Gi i: Fungi B : Eurotiales

ọ Ngành: Ascomycota H : Trichocomaceae

ớ L p: Eurotiomycetes ố Gi ng: Penicillium

ố ả ấ Hình 1.4.: Hình nh cho n m m c Penicillium

ủ ấ ể ặ 1.2.2. Đ c đi m hình thái c a n m

ợ ấ ạ ặ S i n m có vách ngăn, phân nhánh, không màu ho c màu nh t đôi khi

màu s m.ẫ

ẩ ạ ụ ụ ặ ắ Khu n l c màu vàng l c, l c, xám ho c tr ng đôi khi có màu vàng,

ẩ ạ ặ ắ ặ ỏ đ tím. M t trái khu n l c không màu ho c có màu s c khác nhau. Môi

ườ ắ ố ấ ạ ặ tr ng th ch nuôi c y không màu ho c có màu do s c t hòa tan t ươ ng

ứ ẩ ạ ứ ặ ồ ế ng. Khu n l c có ho c không có v t kh a xuyên tâm hay đ ng tâm.

ằ ả ử ầ ớ ấ ạ ư Sinh s n vô tính b ng bào t tr n v i c u t o nh sau:

ộ ử ầ ặ ọ B máy mang bào t ồ tr n (hay còn g i là ch i – penicillius) ho c ch ỉ

ể ộ ộ ở ỉ ộ ớ ồ g m m t giá BTT v i m t vòng th bình ấ ạ đ nh giá (c u t o m t vòng),

ặ ồ ể ế ề ớ ố ở ầ ho c g m giá BTT v i hai đ n nhi u cu ng th bình ọ ph n ng n giá, trên

ấ ạ ủ ể ể ố ỗ ỉ đ nh c a m i cu ng th bình đó có các th bình (c u t o hai vòng).

ườ ề ặ ợ ộ ở ầ Tr ng h p các giá BTT mang m t ho c nhi u nhánh ọ ph n ng n

ể ể ố ố giá, sau đó các nhánh mang các cu ng th bình và các cu ng th bình mang

ể ượ các th bình cũng đ ấ ạ c coi là c u t o hai vòng.

ế ể ề ặ ố ọ Khi các cu ng th bình x p đ u đ n và sát nhau trên ng n giá đ ượ c

ố ứ ấ ạ ề ế ặ ố ặ ọ g i là c u t o hai vòng đ i x ng. Còn các cu ng x p không đ u đ n ho c

ượ ọ ố ứ ấ ạ có nhánh đ c g i là c u t o hai vòng không đ i x ng.

ộ ố ả ữ Ngoài ra còn có m t s loài sinh s n h u tính: Penicillium vermiculatum ,

Penicillium stipitatum.

ủ ấ ể ặ 1.2.3. Đ c đi m sinh hóa, sinh lý c a n m.

ấ ưỡ ạ ấ ấ ố ố ố N m m c s ng di d ng và h p thu hay ho i sinh. N m m c ký sinh

ơ ể ậ ố ử ụ ủ ế ộ ố s ng trong c th sinh v t s ng, s d ng n i dung c a t ủ bào hay mô c a

ườ ự ậ ả ộ ệ ậ ủ ký ch . Th ng chúng gây b nh cho th c v t và c đ ng v t.

ố ố ấ ả ầ N m m c s ng trong kho ng nhi ệ ộ ừ t đ t 5 40 . Oxi cũng c n cho

ể ủ ế ấ ắ ấ ậ ố ố ộ ự s phát tri n c a n m m c vì là sinh v t hi u b t bu c. N m m c không

ệ ụ ầ ấ ưỡ ừ ị ưỡ có di p l c nên nó c n cung c p dinh d ng t bên ngoài (nhóm d d ng),

ộ ố ố ể ậ ờ ủ m t s s ng sót và phát tri n nh kí sinh v t ch .

Ứ ạ ụ 1.2.4. ng d ng và tác h i

Ứ ấ ả ố ụ Làm phomat (Penicillium Roqueforti), s n xu t thu c ng d ng:

ố ố ấ kháng sinh penicillin (Penicillium notatum), làm thu c ch ng n m

(Penicillium Griseofulvum).

ố ấ Hình 1.5: N m m c Penicillium ố Hình 1.6: Thu c kháng sinh

ấ ủ ườ dung trong s n xu t phomat xanh. Penicillin c a ng i.

ả Tác h i:ạ

ự ậ ệ ệ ả ạ ố Gây b nh cho th c v t (b nh m c xanh trên cây ăn qu có múi, h t

ễ ệ ườ ệ ngô), gây b nh nhi m trùng toàn thân trên ng i b nh HIV/AIDS

ở ố ụ ố ầ (Penicillium marnefei) gây ra l loét, các n t s n, s t, s t cân, ho, ...

ộ ố ư ệ ộ ậ M t s loài gây b nh cho đ ng v t nh P.corylophylum, P.fellutanum ,

ủ ề ỗ ả ệ P.implicatum… là tác nhân gây b nh ti m năng c a mu i. Gây gi m

ị ổ ễ ậ ị ươ ứ ả ả ấ ị mi n d ch, gan, th n b t n th ng, gi m s c s n xu t, sinh con b quái

ầ thai, th n kinh…

ễ ặ ệ ở ẻ ơ ữ ỏ ườ Gây hen suy n, đ c bi t là ẻ tr s sinh và tr nh , nh ng ng i có

ề ử ắ ề ườ ệ ặ ấ ệ ti n s m c các b nh v đ ị ứ ng hô h p, d ng và đ c bi ệ t là b nh hen

ớ ả ị ứ ễ ầ ọ ưở suy n. Gây d ng, viêm tai, mũi, h ng, đau đ u, đau kh p, nh h ế ng đ n

ươ ệ ầ h th n kinh trung ng.

ụ ụ ỏ ế ị Gây h ng hóc các d ng c thi t b trong nhà.

ấ ạ ự ậ Hình 1.7: N m gây h i cho th c v t

ồ ố ấ 1.3. N m m c trong không khí chu ng nuôi

ủ ế ậ ồ ồ Vi sinh v t trong không khí chu ng nuôi ch y u có ngu n g c t ố ừ ơ c

ể ứ ấ ả ấ ồ th hay các ch t ti ấ ế ừ ậ t t v t nuôi, ch t th i, th c ăn, và ch t lót chu ng. S ố

ượ ể ế ậ ồ ừ l ng vi sinh v t trong không khí chu ng nuôi có th bi n thiên t ế 100 đ n

ậ ồ vài ngàn trong 1 lít lhông khí. Trên 80% vi sinh v t trong không khí chu ng

ầ ẩ ồ nuôi là các c u khu n staphylococci và streptococci. Chúng có ngu n g c t ố ừ

ườ ấ ả ấ ấ ố đ ng hô h p trên và da. Ngoài ra, có kho ng 1% là n m m c và n m men,

ố ừ ồ ộ ố ằ 0,5% là coliforms có ngu n g c t ệ phân (m t s tài li u khác cho r ng t ỷ ệ l

ự ế ể ể ế này có th lên đ n 1015%) (Hartung, 1994). Trên th c t , đ đánh giá v ề

ậ ọ ủ ặ ồ ườ ườ m t vi sinh v t h c c a không khí chu ng nuôi, ng i ta th ả ng kh o sát

ẩ ạ ố ượ s l ng khu n l c (CFUs colonyforming units) có trong 1 lít không khí.

ố ệ ậ ổ ế ế ủ S li u này thay đ i theo loài v t nuôi và thi ồ ệ ố t k c a h th ng chu ng

tr i. ạ

ố ượ ậ ấ ồ S l ng vi sinh v t trong không khí chu ng gà cao nh t, và trong

ấ ồ ấ không khí chu ng nuôi trâu bò là th p nh t (Muller và Wieser, 1987). S ố

ượ ụ ề ậ ồ ộ l ng vi sinh v t trong khí khí chu ng nuôi ph thu c vào nhi u y u t ế ố

ư ậ ộ ổ ộ ậ ộ ệ ộ ẩ nh m t đ nuôi, tu i đ ng v t, đ thông thoáng, nhi ộ t đ , m đ , và hàm

ượ ố ệ ụ ổ ỳ ươ l ng b i. Ngoài ra, s li u còn thay đ i tu theo ph ấ ng pháp và cách l y

ế ố ặ ự ụ ề ẫ ộ ệ ỹ m u. Chính vì s ph thu c vào nhi u y u t , đ c bi ậ ấ t là k thu t l y

ẫ ớ ề ớ ạ ư ế ộ m u, mà cho t i nay ch a có m t khuy n cáo nào v gi ố ớ i h n đ i v i hàm

ượ ố ượ ụ ậ ậ l ng b i và s l ng vi sinh v t trong không khí. Các vi sinh v t trong

ả ị ượ ề ệ ườ không khí có kh năng ch u đ c các đi u ki n môi tr ng khác nhau.

ể ồ ạ ậ ẻ ế ợ ớ Trong không khí, vi sinh v t có th t n t i riêng l hay k t h p v i nhau.

ớ ụ ẽ ứ ấ ế ợ ụ ề ậ ẩ B i có ch a r t nhi u vi sinh v t. Các vi khu n k t h p v i b i s bám

ề ặ ư ề ạ ộ ồ trên các b m t nh n n, vách chu ng; trên da, lông, hay niêm m c đ ng

ồ ạ ủ ấ ớ ờ ổ ộ ỳ ậ v t. Th i gian t n t i c a chúng thay đ i, tu thu c vào r t l n vào các tính

ấ ủ ơ ấ ư ượ ướ ch t c a c ch t mà chúng bám lên nh hàm l ng n ầ c và các thành ph n

ồ ạ ủ ậ ế ợ ớ ụ ọ ờ hoá h c. Th i gian t n t i c a các vi sinh v t k t h p v i b i trong không

ườ ề ặ ắ ậ ơ ờ khí th ồ ng ng n h n các vi sinh v t đã bám trên các b m t. Th i gian t n

ạ ủ ườ ắ ẩ ơ ươ t i c a coliforms th ầ ng ng n h n các c u khu n Gram d ng.

ố ượ ả ồ ậ B ng 1.1: S l ng vi sinh v t trong không khí chu ng nuôi

(Hartung, 1994)

ố ượ ậ Loài v t nuôi ậ ng vi sinh v t (CFUs/L)

ồ ề ồ ồ ế ệ Trâu bò L nợ Gà th tị ẻ Gà đ (chu ng l ng) ẻ Gà đ (chu ng n n) S l 58 – 212 354 – 2000 850 – 2983 360 – 3781 1907 – 22044 (đ n 1 tri u)

CFUs: Colonyforming units

ạ ủ ườ ớ ụ ế ợ ậ Tác h i c a vi sinh v t trong không khí th ng k t h p v i b i và

ầ ớ ơ ộ ệ ể ậ ộ các khí đ c. Ph n l n chúng là các vi sinh v t gây b nh c h i. Có th có

ộ ố ề ễ ậ ặ ệ ổ ị ệ m t s vi sinh v t gây b nh truy n nhi m, đ c bi t là trong các d ch

ệ ề ẳ ị ườ ề ệ b nh. Nhi u tài li u đã kh ng đ nh không khí là đ ủ ế ng truy n lây ch y u

ề ệ ẩ ậ ủ c a nhi u b nh do vi khu n và virus. Vi sinh v t trong không khí có th ể

ệ ủ ơ ể ơ ế ả ả ấ ộ làm suy gi m các c ch phòng v c a c th . M t kh o sát cho th y 4,8%

ượ ễ ệ ẩ ổ ị ầ gia c m đ c m khám có tim và gan b nhi m các vi khu n gây b nh c ơ

ộ h i có trong không khí (Muller và Wieser, 1987).

ế ệ ầ ậ ụ Nói chung h u h t các b nh do b i và vi sinh v t trong không khí gây

ệ ấ ộ ờ ế ra là các b nh hô h p mãn tính, do ti p xúc trong m t th i gian dài. Do đó

ộ ự ở ầ ộ ệ ệ ủ ể ố ị khó có th xác đ nh m i quan h c a m t s kh i đ u m t b nh và nguyên

ệ ề ễ ằ ẩ nhân gây ra. Tuy nhiên, rõ ràng r ng các b nh truy n nhi m do vi khu n,

ẽ ở ọ ơ ồ ộ ủ ụ ầ virus, hay mycoplasma s tr nên tr m tr ng h n do n ng đ cao c a b i

ậ hay vi sinh v t trong không khí (Muller và Wieser, 1987).

ộ ố ươ ử ấ 1.4. M t s ph ố ng pháp x lý n m m c

ệ ấ ằ ấ ố ị ồ ấ ổ Di t n m m c b ng gi m: Đ gi m vào bình x t r i phun lên

ơ ị ấ ả ứ ậ ạ ữ ấ ố ố nh ng n i b n m m c. Dùng bàn ch i c ng đánh th t s ch n m m c. Sau

ể ồ ạ ự ố ạ ế ấ ẳ đó đ khô r i làm l i các b ướ ươ c t ng t cho đ n khi n m m c s ch h n.

ướ ẩ ổ ấ ị ồ ữ Dùng n c t y: Đ gi m vào bình x t r i phun lên nh ng n i b ơ ị

ả ứ ậ ạ ể ấ ố ố ồ ấ n m m c. Dùng bàn ch i c ng đánh th t s ch n m m c. Sau đó đ khô r i

ạ ự ố ạ ế ấ ẳ làm l i các b ướ ươ c t ng t cho đ n khi n m m c s ch h n.

2: hi n t

ươ ệ ượ ử ụ Ph ng pháp xúc tác quang hóa TiO ng x d ng ánh sáng

ả ứ ạ ọ ể đ kích ho t các ph n ng hóa h c.

ể ặ ấ 1.5. Đ c đi m ch t xúc tác TiO

ủ ậ ệ ể ặ ấ 1.5.1. Đ c đi m c u trúc c a v t li u TiO

ế ỷ ở ạ ấ ẫ ầ ộ l ộ i đây, b t TiO TiO2 là ch t xúc tác bán d n, g n m t th k tr

ướ ỡ ượ ế ở ề ệ ớ v i kích th c c µm đã đ c đi u ch quy mô công nghi p và đ ượ c

ứ ấ ộ ụ ề ộ ự ng d ng r ng rãi trong nhi u lĩnh v c khác nhau: làm ch t đ n trong cao

ợ ả ồ ố ứ ự ấ ấ ơ su, nh a, gi y, s i v i, làm ch t màu cho s n, men đ g m, s …

ộ ườ ế ở ề ắ ồ ạ ở ạ i d ng b t, th ng có màu tr ng tuy t ệ đi u ki n bình TiO2 t n t

ườ ố ượ ử th ng, khi đun nóng có màu vàng. Kh i l ng phân t ố là 79,87g/mol, kh i

3, nóng ch y

ả ả ở ệ ộ ượ l ng riêng kho ng 4,13 4,25g/cm nhi t đ cao 1870°C,

ướ ư không tan trong n c, không tan trong các axit nh axit sunfuric, axit

ả ớ ướ clohidric,… ngay c khi đun nóng. Tuy nhiên, v i kích th c nanomet, TiO

ấ ủ ả ứ ề ể ạ ớ ợ ề ạ có th tham gia ph n ng v i ki m m nh. Các d ng h p ch t c a Titan đ u

có tính bán d n.ẫ

ạ ạ ố ị ạ TiO2 có b n d ng thù hình. Ngoài d ng vô đ nh hình, nó có ba d ng

ể tinh th là anatase (tetragonal), rutile (tetragonal) và brookite

(orthorhombic) (Hình 1.8)

ủ ấ ạ ể Hình 1.8: C u trúc tinh th các d ng thù hình c a TiO

rutile, (B) anatase, (C) brookite.

ủ ả ặ ấ ạ B ng 1.2. Các đ c tính c u trúc các d ng thù hình c a TiO

ệ ằ ể H tinh th ố ạ H ng s m ng (Å) Anatase Tetragonal a=4.59 Rutile Tetragonal a= 3.78 Brookite Octhorhombic a= 9.18

c= 2.96 c= 9.52 b= 5.45

ố ơ ể ơ ở Nhóm không gian ứ ị S đ n v công th c Th tích ô c s (Å) I41/amd 4 34,06 P42/mnm 2 31,22 c= 5.15 Pbca 8 32,17

ậ ộ ố M t đ kh i ộ ế Đ dài liên k t Ti O (Å) ế ộ Đ dài liên k t Ti O Ti 3,99 1,87~ 2,04 77,0o ~105o 4,13 1,95 1,98 3,79 1,94 1,97

81,2o 77,7o

ố ượ 90o 4,13 92,6o 3,79 Kh i l ng riêng (g/cm 3,99

2, có m ng l

ấ ủ ạ ạ ướ ứ ươ ổ ế Rutile là d ng ph bi n nh t c a TiO ph i t ng trong

4+ đ

2 bao quanh ki u bát di n, đây là ki n trúc đi n ể ệ

ượ ế ể ỗ đó m i ion Ti c ion O

2, anatase và brookite là các d ng gi

ủ ợ ứ ấ ạ hình c a h p ch t có công th c MX ả ề b n

ấ ả ủ ể ể ạ và chuy n thành rutile khi nung nóng. T t c các d ng tinh th đó c a TiO

ự ư ỉ ồ ạ t n t i trong t ư nhiên nh là các khoáng nh ng ch có rutile và anatase ở

ể ơ ượ ổ ợ ở ệ ộ ấ ạ d ng đ n tinh th là đ c t ng h p nhi t đ th p.

ạ ấ ướ ể ủ ề C u trúc m ng l i tinh th c a rutile, anatase và brookite đ u đ ượ c

6 n i v i nhau qua

ừ ệ ặ ố ố ớ ự xây d ng t các đa di n ph i trí tám m t (octahedra) TiO

4+ đ

ặ ỗ ỉ ượ ạ c nh ho c qua đ nh oxi chung. M i ion Ti ặ ạ ở c bao quanh b i tám m t t o

ở b i sáu ion O

ạ ướ ể ủ Các m ng l ở i tinh th c a rutile, anatase và brookite khác nhau b i

ữ ủ ế ạ ắ ặ ỗ ự ế s bi n d ng c a m i hình tám m t và cách g n k t gi a các octahedra.

ầ ượ ề ấ ứ Pha rutile và anatase đ u có c u trúc tetragonal l n l t ch a 6 và 12

ứ ấ ả ộ ỗ ơ ị nguyên t ử ươ t ng ng trên m t ô đ n v . Trong c hai c u trúc, m i cation

2; và m i anion O ỗ

2 đ

ượ ố ượ ố ớ Ti+4 đ ớ c ph i trí v i sáu anion O c ph i trí v i ba

ỗ ườ ệ ợ ố ị ế cation Ti+4. Trong m i tr ng h p nói trên kh i bát di n TiO ạ 6 b bi n d ng

ớ ố ẹ ớ ế ế ơ ộ ớ ạ nh , v i hai liên k t TiO l n h n m t chút so v i b n liên k t còn l i và

o. S bi n d ng này th hi n trong pha

ế ệ ộ ỏ ự ế ể ệ ạ m t vài góc liên k t l ch kh i 90

ả ặ ơ anatase rõ h n trong pha rutile. M t khác, kho ng cách TiTi trong anatase

ư ả ơ ạ ắ ơ ớ l n h n trong rutile nh ng kho ng cách TiO trong anatase l i ng n h n so

ả ưở ế ấ ệ ử ủ ề ớ v i rutile. Đi u này nh h ng đ n c u trúc đi n t ể ạ c a hai d ng tinh th ,

ấ ậ ự ề ọ kéo theo s khác nhau v các tính ch t v t lý và hóa h c.

ự ắ ủ ữ ế ượ S g n k t gi a các octahedra c a hai pha rutile và anatase đ c mô

ả ộ ế ư ặ ấ ớ t nh hình 2.8. Pha rutile có đ x p ch t cao nh t so v i hai pha còn l ạ i,

ệ ế ế ố ở ệ ỉ các kh i bát di n x p ti p xúc nhau ứ ố các đ nh, hai kh i bát di n đ ng

ẻ ạ ạ ỗ ố ạ c nh nhau chia s hai c nh chung và t o thành chu i, pha rutile có kh i

3. V i pha anatase, các kh i bát di n ti p xúc c nh v i ớ

ượ ệ ế ạ ớ ố l ng riêng 4,2 g/cm

3. TiO2

ố ượ ủ ng riêng là 3,9 g/cm ể nhau, tr c ụ c c a tinh th kéo dài ra và có kh i l

ị ướ ệ ạ ấ ộ ấ anatase không pha t p là m t ch t cách đi n d h ng có c u trúc tetragonal

ố ệ ằ (a=3,78 Å ; c=9.52 Å) có h ng s đi n môi tĩnh là 31.

ứ ạ ấ ấ Pha brookite có c u trúc ph c t p, brookite có c u trúc orthorhombic

ộ ủ ớ ố ứ v i đ i x ng 2/m 2/m 2/m và nhóm không gian Pbca. Ngoài ra, đ dài c a

ư ế ề ớ liên k t TiO cũng khác nhi u so v i các pha anatase và rutile, cũng nh góc

ứ ề ế ấ ệ liên k t OTiO. Có r t ít tài li u nghiên c u v pha brookite.

2 t n t

ấ ả ủ ể ạ ồ ạ ự T t c các d ng tinh th đó c a TiO i trong t ư nhiên nh là

ư ở ạ ể ơ ỉ các khoáng, nh ng ch có rutile và anatase d ng đ n tinh th là đ ượ ổ c t ng

ệ ộ ấ ượ ử ụ ự ế ợ ở h p nhi t đ th p. Hai pha này cũng đ c s d ng trong th c t làm

2 phân tích trong các nghiên

ấ ộ ấ ẫ ấ ch t màu, ch t đ n, ch t xúc tác... Các m u TiO

ệ ắ ầ ượ ổ ợ ừ ả ứ c u hi n nay b t đ u đ c t ng h p t ộ pha anatase và tr i qua m t

ươ ể ạ ượ ề ọ ch ng trình nung đ đ t đ c pha rutile b n. Brookite cũng quan tr ng v ề

ế ở ặ ứ ị ạ ụ ệ ề ế ậ ạ m t ng d ng, tuy v y b h n ch b i vi c đi u ch brookite s ch không

ề ặ ẫ l n rutile ho c anatase là đi u khó khăn.

ủ ặ 1.5.2. Đ c tính quang xúc tác c a nano TiO

ụ ấ ấ ượ Ch t xúc tác là ch t có tác d ng làm tăng năng l ạ ủ ng kích ho t c a

ả ứ ả ứ ị ấ ế ọ ph n ng hóa h c và không b m t đi sau khi ph n ng. N u quá trình xúc

ượ ằ ượ ấ ọ tác đ c kích thích b ng ánh sáng thì đ c g i là quang xúc tác. Ch t có

ạ ộ ả ứ ạ ọ ượ tính năng ho t đ ng m nh trong các ph n ng hóa h c khi đ ế c chi u sáng

2 là m t ch t quang xúc tác tiêu bi u.

ấ ể ấ ộ ọ g i là ch t quang xúc tác, và nano TiO

2 tr

ượ ế ở ộ Khi đ c chi u sáng, nano TiO ấ thành m t ch t oxy hóa kh ử

ữ ấ ạ ấ ế ấ ấ ầ ầ m nh nh t trong nh ng ch t đã bi t g p 1,5 l n ozon, g p 2 l n clo – là

ữ ụ ấ ẫ ượ ử ụ ườ nh ng ch t thông d ng v n đ c d ng trong x lý môi tr ề ng. Đi u này

ậ ệ ề ứ ụ ạ ạ t o cho v t li u nhi u ng d ng phong phú, đa d ng và quý giá. Nano TiO

ủ ể ượ ấ ộ ạ ề ư ố có th phân h y đ ữ c các ch t đ c h i b n v ng nh : đioxin, thu c tr ừ

2 tr nên k n

ướ ủ ỵ ướ ở ụ sâu, benzen,.. D i tác d ng c a ánh sáng, nano TiO c hay

ư ướ ế ạ ả ộ ượ ứ u n ệ c tùy thu c vào công ngh ch t o. Kh năng này đ ụ c ng d ng

ề ặ ự ẩ ử ơ ọ ấ ầ ộ ể ạ đ t o ra các b m t t t y r a không c n hóa ch t hay tác đ ng c h c.

ủ ế ẩ ằ ơ ộ Nano TiO2 kháng khu n b ng c ch phân h y, tác đ ng vào vi sinh

ấ ữ ơ ộ ợ ủ ư ậ ượ ậ v t nh phân h y m t h p ch t h u c . Vì v y, nó tránh đ c hi n t ệ ượ ng

ụ ữ ệ ờ ộ ố ố ạ ự ế ủ “nh n thu c” và là m t công c h u hi u ch ng l ổ i s bi n đ i gen c a vi

ệ ậ sinh v t gây b nh.

ạ ộ ả ơ ị ế Nano TiO2 ho t đ ng theo c ch xúc tác nên b n thân không b tiêu

ầ ư ộ ầ ử ụ hao, nghĩa là đ u t m t l n và s d ng lâu dài.

ả ạ ả ủ ự ủ ộ B n thân nano TiO ấ ẩ 2 không đ c h i, s n ph m c a s phân h y ch t

ấ này cũng r t an toàn.

ữ ặ ạ ợ ế ượ Nh ng đ c tính này t o cho nano TiO i th v t tr i v ộ ề ữ 2 nh ng l

ệ ế ệ ậ ạ ỹ ườ ướ ả hi u qu kinh t và k thu t trong vi c làm s ch môi tr ng n c và

ữ ơ ư ễ ọ ơ không khí cũng nh các tác nhân ô nhi m h u c , vô c và sinh h c.

ủ ậ ệ ấ 1.5.3. Tính ch t quang c a v t li u TiO

ệ ử ủ ấ ấ ẫ ọ C u trúc đi n t c a ch t bán d n đóng vai trò quan tr ng trong quá

ư ấ ẫ ệ ẫ ấ ố ồ trình quang xúc tác. Không gi ng nh ch t d n đi n, ch t bán d n bao g m

ẫ ị ượ ệ ữ ứ vùng d n và vùng hóa tr . Năng l ng khác bi t gi a hai m c này đ ượ ọ c g i

ượ ấ ệ ử ấ ế là năng l ng vùng c m E ầ l p đ y ự g. N u không có s kích thích, đi n t

ẫ ấ ẫ ố ị ượ ở vùng hóa tr , còn vùng d n tr ng. Khi ch t bán d n đ c kích thích b i các

ượ ứ ằ ặ ơ ượ ấ ớ photon v i năng l ng b ng ho c cao h n m c năng l ng vùng c m, các

ệ ử ượ ượ ừ ờ ừ ể đi n t ậ nh n đ c năng l ng t ẽ các photon s chuy n d i t vùng hóa tr ị

2, quá trình đ

ố ớ ẫ ấ ẫ ượ ể ệ ư lên vùng d n. Đ i v i ch t bán d n TiO c th hi n nh sau:

+ TiO2

Nh ư chúng ta đã biết năng lượng vùng cấm của anatase và rutile

tương ứng là 3,2 và 3,0 eV tại nhiệt đ ộ phòng. Chúng có th ể được xác

đ nị h t ừ nhiều kết qu ả thực nghiệm khác nhau nh ư đo đặc trưng I/V hay

C/V của tiếp giáp p/n hay tiếp giáp Schottky bán dẫn kim loại hoặc đo

phổ hấp thụ, đo đ ộ dẫn ph ụ thuộc nhiệt đ ộ hay quang dẫn của vật liệu.

Trình quang dẫn do kích thích vùng và kết qu ả là năng lượng ngưỡng

gần nh ư phù hợp với năng lượng vùng cấm quang h cọ . Cấu trúc vùng

năng l nượ g của pha rutile được nghiên cứu r nộ g rãi. TiO2 rutile có vùng

cấm thẳng (3,0eV). Còn b ờ hấp th ụ của tinh th ể anatase được xác đ nị h là

3,2 eV tại nhiệt đ ộ phòng và m ở r nộ g tới 3,3eV tại 4K.

ủ ủ ả ặ ấ ạ B ng 1.3: Các đ c tính c u trúc c a các d ng thù hình c a TiO

ố ượ ộ ộ Kh i l ng riêng ấ Đ r ng vùng c m ế Chi ấ t su t (g/cm3) (eV)

2,49 3,84 3,25 Anatase

2,903 4,26 3,05

ầ ạ (Theo Tr n M nh Trí, 2005) Rutile

ọ ủ ừ ấ ươ ồ Tính ch t quang h c c a t ng pha là t ộ ng đ ng, tuy nhiên có m t

ệ ư ờ ấ ụ ủ ụ ỏ ố s khác bi ằ t nh . Ví d nh b h p th c a chúng khác nhau. B ng

ươ ự ệ ầ ạ ph ấ ằ ng pháp th c nghi m, Tr n M nh Trí (2005) đã quan sát th y r ng

ớ ấ ấ ỏ ộ ộ ơ trong màng m ng c u trúc anatase có đ linh đ ng cao h n so v i c u trúc

ể ệ ề ặ ả ạ ấ ư rutile và brookite . M c dù c ba d ng đ u th hi n tính ch t quang nh ng

ấ ượ ư ơ anatase là c u trúc đ c u tiên h n trong quá trình quang xúc tác.

ơ ế ủ ủ ễ ấ 1.5.4. C ch phân h y các ch t ô nhi m c a xúc tác quang TiO

ử ụ ề ệ ế ợ Bi n pháp oxi hóa quang hóa s d ng huy n phù TiO ế 2 k t h p chi u

ử ạ ườ ượ ử ụ ánh sáng t ngo i, quá trình quang Fenton...th ng đ ể ả c s d ng đ đ m

ừ ả ạ ẩ ố ụ ộ ả ự b o s oxi hóa hoàn toàn thu c tr sâu, không t o ra các s n ph m ph đ c

2 có nh

ươ ằ ạ h i. Tuy nhiên, các ph ng pháp oxi hóa quang hóa b ng TiO cượ

ể ạ ỉ ử ạ đi m ch có ho t tính xúc tác trong trong vùng ánh sáng t ngo i (UV) nên

ự ế ụ ệ ệ ả vi c áp d ng trong th c t ặ ờ khó khăn, ít hi u qu vì trong ánh sáng m t tr i

2 hay t c đ quá trình

ủ ạ ỉ ố ộ ch có 3 5% tia UV. Ho t tính quang xúc tác c a TiO

có đ

ố ượ ự ạ ủ ạ t o g c hydroxyl OH c do s t o thành c a electron quang sinh e

+ (h+ trong vùng hóa tr ). Electron

ẫ ỗ ố ị trong vùng d n) và l tr ng quang sinh h

ỗ ố ế ẫ quang sinh và l tr ng quang sinh chính là nguyên nhân d n đ n các quá

ố ớ ỗ ố ọ ả ồ trình hoá h c x y ra, bao g m quá trình oxi hoá đ i v i l tr ng quang sinh

ử ố ớ và quá trình kh đ i v i electron quang sinh. Tuy nhiên, electron quang sinh

ở ạ ế ợ ễ ề e ẫ tr ng thái kích thích trong vùng d n không b n, d tái k t h p v i l ớ ỗ

+ trong vùng hóa tr , làm m t ho t tính quang xúc tác c a ủ ấ

ố ạ ị tr ng quang sinh h

ỗ ố ể ể tr ng quang sinh có th di chuy n ra b ề TiO2. Các electron quang sinh và l

ặ ạ ấ ấ ự ụ ế ớ ế m t h t xúc tác và tác d ng tr c ti p hay gián ti p v i các ch t h p ph ụ

ề ặ trên b m t.

ả ấ ề ặ Các electron quang sinh trên b m t ch t xúc tác có kh năng kh ử

ế ặ ạ ề ặ ả ứ ẽ ả ụ ấ m nh. N u có m t O ạ 2 h p ph lên b m t xúc tác s x y ra ph n ng t o

(ion supe oxit) trên b m t và ti p sau đó x y ra ph n ng v i H ế

2O như

ề ặ ả ứ ả ớ •O2

•O2

e + O2ﬁ

+ 2H2O ﬁ

2•O2 H2O2 + 2OH + 2O2

•OH + OH evd + H2O2ﬁ

ỗ ố ạ ả ướ Các l c thành •OH.

•OH + H+ tr ng có tính oxy hoá m nh và có kh năng oxy hoá n h+ + H2O ﬁ

h+ + OHﬁ •OH.

…đóng vai trò quan tr ng trong c ch phân ọ

ố ự ơ ế Các g c t do •OH, • O

ấ ữ ơ ỷ ợ ố ự ộ hu h p ch t h u c . Trong đó g c t ấ do •OH là m t tác nhân oxi hoá r t

ọ ọ ế ạ ả ầ m nh, không ch n l c và có kh năng oxi hoá nhanh chóng h u h t các

ấ ữ ơ ủ ả ẩ ố ch t h u c cho s n ph m phân h y cu i cùng là CO ử ụ 2 và H2O. Khi s d ng

ở ạ ể ượ ạ ở ướ d ng tinh th anatase đ c ho t hóa b i ánh sáng có b c sóng TiO2

ệ ử ừ ể ả ợ ị ị ự thích h p thì x y ra s chuy n d ch đi n t t ẫ vùng hóa tr lên vùng d n,

ạ ự ố ị t i vùng hóa tr có s hình thành các g c •OH và RX

+ +TiO2

→ •OH + H TiO2(h+) + H2O

→ •OH + TiO TiO2(h+) + OH

+ + TiO2

RX→ TiO2(h+) + RX

• :

và HO2 2

ủ ự ẫ ạ ố T i vùng d n có s hình thành c a các g c O

+ TiO2

+ H+

TiO2(e) + O2 O→ 2

2•

HO→ O2

2HO2• H→ 2O2 + O2

+ TiO2

→ HO• +HO TiO2(e) + H2O2

H2O2 + O2 O→ 2 + HO• + HO

2 anatase đ

ư ậ ượ ế ớ Nh v y, khi TiO c chi u sáng v i photon có năng l ượ ng

ơ ượ ấ ặ ộ ớ l n h n năng l ẽ ạ ng vùng c m s t o ra c p đi n t ệ ử ỗ ố l tr ng linh đ ng.

ơ ướ ề ể ấ ế Trong khí quy n có r t nhi u h i n ử ủ c, oxy; mà th oxy hóa kh c a

ướ ầ ỏ ướ ấ n c và oxy th a mãn yêu c u trên nên n c đóng vai trò là ch t cho và

ể ạ ấ ấ ậ ớ oxy đóng vai trò là ch t nh n đ t o ra các ch t m i có tính oxy hóa kh ử

) có th oxy hóa h u h t các ch t h u c b hút bám lên 2

ạ ấ ữ ơ ị ế ể ầ m nh (OH• và O

ề ặ ậ ệ b m t v t li u.

ơ ế ủ ẫ ấ Hình 1.9: C ch xúc tác quang c a ch t bán d n.

Ứ ủ ụ 1.5.5. ng d ng c a xúc tác TiO2

Ứ ử ụ ườ a) ng d ng làm xúc tác quang x lý môi tr ng

ượ ệ ấ ớ c đánh giá là ch t xúc tác quang hóa thân thi n v i môi TiO2 đ

ườ ệ ấ ả ượ ử ụ ấ ộ tr ng và hi u qu nh t, nó đ c s d ng r ng rãi nh t cho quá trình

2 còn

ủ ễ ấ ấ quang phân h y các ch t ô nhi m khác nhau. Ch t quang xúc tác TiO

ể ượ ử ụ ể ệ ư ế ẩ ệ có th đ c s d ng đ di t khu n, nh đã ti n hành tiêu di ẩ t vi khu n

2 đã đ

ả ạ ượ ế ạ E.coli. Do có kh năng oxi hóa m nh nên TiO c chi u x , th ườ ng

ượ ể ạ ỏ ế ữ ị đ c dùng đ lo i b các t ư ả bào u trong quá trình ch a tr ung th .B n

ứ ạ ả ứ ủ ấ ẫ ờ ấ ch t ph n ng quang xúc tác c a ch t bán d n không ph c t p. Nh vào

ụ ượ ớ ượ ấ ự ấ s h p th các photon có năng l ơ ng l n h n năng l ủ ng vùng c m c a

ị ừ ặ ạ VB lên CB, t o các c p electron l ỗ TiO2 mà các electron b kích thích t

ầ ử ố ề ặ ể ự ệ ẽ ể tr ng. Các ph n t ệ mang đi n tích này s di chuy n ra b m t đ th c hi n

ả ứ ử ỗ ố ự ể ế ph n ng oxi hóa kh , các l ả ứ tr ng có th tham gia tr c ti p vào ph n ng

ấ ộ ạ ạ ặ ạ ể oxi hóa các ch t đ c h i, ho c có th tham gia vào giai đo n trung gian t o

ố ự ể ế ụ ạ ộ ợ thành các g c t do ho t đ ng đ ti p t c oxi hóa các h p ch t h u c b ấ ữ ơ ị

2 và

ề ặ ụ ấ ẩ ả ố ạ ấ h p ph trên b m t ch t xúc tác t o thành s n ph m cu i cùng là CO

ướ ủ ấ ạ ộ ườ n c ít đ c h i nh t. Quá trình quang phân h y này th ộ ồ ng bao g m m t

ầ ử ề ặ ặ ố ho c nhi u g c ho c các ph n t trung gian nh ư *OH, O2, H2O2, ho c Oặ

ả ứ ọ cùng đóng vai trò quan tr ng trong các ph n ng quang xúc tác.

ự ơ ự ấ ộ Ứ ụ ạ b) ng d ng làm ch t đ n trong các lĩnh v c s n t làm s ch

ượ ử ụ ấ ơ ự ả ạ c s d ng trong s n xu t s n t làm s ch, tên chính xác TiO2 còn đ

2. Th c ch t s n là m t d ng dung

ạ ơ ộ ạ ấ ơ ự ủ c a lo i này là s n quang xúc tác TiO

2 c ch ng 8

2 có

‚ ứ ể ố ỡ ừ ị d ch ch a vô s các tinh th TiO 25nm. Do tinh th TiOể

ể ơ ử ắ ọ ị ượ ọ th l l ng trong dung d ch mà không l ng đ ng nên còn đ ơ c g i là s n

2. Khi đ

ề ượ ườ ơ ẽ ự ạ huy n phù TiO c phun lên t ạ ng, kính, g ch, s n s t ộ t o ra m t

ề ặ ắ ỏ ớ l p màng m ng bám ch c vào b m t.

ạ ộ ạ ơ ủ ư ậ ệ Nguyên lý ho t đ ng c a lo i s n trên nh sau: Sau khi các v t li u

ượ ử ụ ư ướ ụ ủ ự đ c đ a vào s d ng, d ặ i tác d ng c a tia c c tím trong ánh sáng m t

2 s ho t đ ng nh m t ch t xúc tác

ờ ướ ư ộ ạ ộ ẽ ấ tr i, oxi và n c trong không khí, TiO

ấ ữ ơ ỷ ụ ế ầ ố ộ ạ ể đ phân hu b i, rêu, m c, khí đ c h i, h u h t các ch t h u c bám trên

ờ ề ặ ậ ệ b m t v t li u thành H ử ị 2O và CO2. TiO2 không b tiêu hao trong th i gian s

ấ ỷ ụ d ng do nó là ch t xúc tác không tham gia vào quá trình phân hu .

ệ ượ ơ ế ủ C ch c a hi n t ế ự ng này có liên quan đ n s quang oxi hoá các

ễ ấ ướ ấ ữ ố ch t gây ô nhi m trong n ở c b i TiO ơ 2. Các ch t h u c béo, rêu, m c,...

ặ ằ ặ ơ ượ ể ị bám ch t vào s n có th b oxi hoá b ng c p đi n t ệ ử ỗ ố l tr ng đ c hình

2 h p th ánh sáng và nh v y chúng đ

ạ ư ậ ụ ấ ượ thành khi các h t nano TiO c làm

ề ạ ỏ ơ ớ ơ ị ấ ạ s ch kh i màng s n. Đi u gây ng c nhiên là chính l p s n không b t n

ử ạ ẽ ặ ở ườ ằ công b i các c p oxi hoá kh m nh m này. Ng ệ i ta phát hi n ra r ng,

ọ ổ ơ ượ ế ằ chúng có tu i th không kém gì s n không đ ạ c bi n tính b ng các h t

nano TiO2.

ạ ặ ử ướ c) X lý các ion kim lo i n ng trong n c

ợ ị ả i phóng các đi n t ệ ử ở Khi TiO2 b kích thích b i ánh sáng thích h p gi

ạ ặ ạ ộ ử ở ẽ ị ệ ử ế ủ ho t đ ng. Các ion kim lo i n ng s b kh b i đi n t và k t t a trên b ề

ệ ớ ứ ặ ậ ệ ệ ậ ẫ ẹ m t v t li u. V t li u bán d n quang xúc tác, công ngh m i h a h n

ượ ử ụ ề ườ ế ợ ẫ ấ ớ đ c áp d ng nhi u trong x lý môi tr ng. Ch t bán d n k t h p v i ánh

ượ ạ ặ ể ạ ấ ợ sáng UV đã đ ứ c dùng đ lo i các ion kim lo i n ng và các h p ch t ch a

ị ử ế ộ ơ ạ ừ ặ ạ ơ ion vô c . Ion b kh đ n tr ng thái ít đ c h n ho c kim lo i t ễ đó d dàng

ớ ự ề ể ấ ạ tách đ ạ ượ R t nhi u ion kim lo i nh y v i s chuy n quang hóa trên b c. ề

ư ề ẫ ấ ặ ố ế ủ m t ch t bán d n nh là Au, Pt, Pd, Ag, Ir, Rh... Đa s chúng đ u k t t a

ề ặ ậ ệ ự ử ằ ệ ử trên b m t v t li u. Ngoài s kh b ng đi n t ở ị , các ion còn b oxi hóa b i

ấ ế ủ ề ặ ạ ụ ữ ấ ặ ỗ ố l tr ng trên b m t t o oxit. Nh ng ch t k t t a ho c h p ph trên b ề

ặ ượ ằ ươ ơ ọ ặ ọ m t đ c tách ra b ng ph ng pháp c h c ho c hóa h c.

ộ ố ứ ụ d) M t s ng d ng khác

ượ ử ụ ậ ệ ư ề ố ự c s d ng trong nhi u lĩnh v c khác nh : V t li u g m, TiO2 còn đ

ậ ệ ấ ộ ấ ạ ế ạ ặ ờ ch t t o màu, ch t đ n, làm v t li u ch t o pin m t tr i, làm sensor đ ể

ế ườ ễ ặ ả ậ nh n bi t các khí trong môi tr ấ ồ ử ng ô nhi m n ng, trong s n xu t b n r a

ự ề ặ ạ ướ ự ử ấ t làm s ch b m t trong n c (t ậ ầ x lý mà không c n hoá ch t), làm v t

ệ ề ặ ệ ắ ả ạ ả ơ ỏ li u s n tr ng do kh năng tán x ánh sáng cao, b o v b m t kh i tác

2 t o màng l c quang xúc tác trong máy

ử ụ ủ ạ ọ ộ đ ng c a ánh sáng. S d ng TiO

ề ạ làm s ch không khí, máy đi u hoà, v.v...

ƯƠ Ạ CH NG, PH M VI, N I DUNG VÀ

Ố ƯỢ ƯƠ Ộ Ứ NG 2: Đ I T PH NG PHÁP NGHIÊN C U

ố ượ ứ 2.1. Đ i t ng nghiên c u

ứ ấ ẫ ồ M u ch a n m penicillium – có trong không khí chu ng nuôi.

ứ ạ 2.2. Ph m vi nghiên c u

Qui mô Phòng thí nghi m ệ

ể ộ ị ườ ệ ọ Đ a đi m: B môn hóa – Khoa Môi Tr ng H c Vi n Nông

ệ ộ ườ ệ Nghi p Vi t Nam và B môn Vi Sinh Khoa Môi Tr ệ ọ ng H c Vi n

ệ ệ Nông Nghi p Vi t Nam

ừ ự ệ ờ Th i gian th c hi n: T tháng 2 năm 2016 – tháng 5 năm 2016

ứ ộ 2.3. N i dung nghiên c u

ả ả ưở ả ử ủ ệ ồ Kh o sát nh h ấ ế ng c a ngu n sáng đ n hi u qu x lý n m

penicillium

ả ả ưở ủ ế ệ ế ờ Kh o sát nh h ả ử ng c a th i gian chi u sáng đ n hi u qu x lý

ố ấ n m m c penicillium

ả ả ưở ủ ườ ử ế ấ ộ Kh o sát nh h ng c a c ố ế ng đ chi u sáng đ n x lý n m m c

penicillium

ươ ứ 2.4. Ph ng pháp nghiên c u

ậ ệ ấ 2.4.1. V t li u, hóa ch t

ẫ ậ ồ ạ M u vi sinh v t có trong không khí chu ng nuôi t i Đào Nguyên –

ộ ỳ Trâu Qu Gia Lâm – Hà N i.

ườ Đ ng glucose

Pepton

KH2PO4

MgSO4

Th chạ

ướ ấ N c c t

ồ C n 90

ơ S n TiO

ụ ụ 2.4.2. D ng c và thi ế ị t b

ệ ố Bình tam giác, ng nghi m, đĩa peptri, pipet 1ml

ậ ử ế ấ ồ ệ Phòng vô trùng, que c y, que trang, đèn c n, b t l a, b p đi n,

xoong.

ồ ấ N i h p

T s yủ ấ

ủ T nuôi

ậ ỹ Cân k thu t

ự ấ ẫ Bông gi y báo, vòng thun, túi đ ng m u

ự ợ ố Đèn UV, đèn s i tóc (40W, 60W, 75W), chai nh a trong su t, …

Đá x pố

ươ ứ 2.4.3. Ph ng pháp nghiên c u

ươ ệ ậ * Ph ng pháp thu th p tài li u

ậ ừ Thu th p các thông tin t ọ ứ các công trình nghiên c u, các bài báo khoa h c,

ữ ế ề ồ nh ng báo cáo có liên quan đ n đ tài, g m có:

ể ề ở ệ Thông tin v tình hình phát tri n chăn nuôi Vi t Nam

Ả ưở ủ ế ườ nh h ng c a nó đ n môi tr ng

ề Thông tin v xúc tác quang hóa TiO

ươ ượ ử ụ ấ Các ph ng pháp đ ố ử c s d ng x lý n m m c

ươ ệ * Ph ự ng pháp th c nghi m

ươ ồ ẫ ấ Ph ng pháp l y m u không khí chu ng nuôi

ẩ ườ ấ ườ ấ ố ị Chu n b môi tr ng n m Martin (môi tr ổ ng n m t ng s ):

ườ ộ ồ ể ẫ Cân môi tr ng Martin cho 3 h p l ng (3 m u) có th tích 15ml:

ầ ườ Cân chính xác các thành ph n môi tr ng, đem các thành môi tr ườ ng

ướ ấ ể ổ hoa tan trong n c c t. Đun lên đ hòa tan hoàn toàn. Sau đó đ môi tr ườ ng

ế ấ đã đun vào bình tam giác 100ml, nút bông và gói gi y báo. Ti p theo ta

ườ ở ể ử ờ ấ mang h p môi tr ng 121 , trong th i gian 60 phút đ kh trùng.

ồ ử ạ ườ ể ấ ấ Dùng c n r a s ch tay, môi tr ng n m sau khi h p xong đ nhi ệ t

ố ả ầ ườ ữ ơ ộ đ xu ng 5060 . Tay ph i c m bình môi tr ng, gi h i nghiêng, dùng

ệ ẩ ồ tay trái xoay và rút nút bông ra, vô khu n mi ng bình trên đèn c n.

ở ắ ừ ả ộ ộ ộ Dùng tay trái hé m n p h p v a ph i và nhanh tay rót vào h p m t

ượ ườ ừ ợ ượ ấ l ng môi tr ng v a thích h p. (Đĩa peptri đã đ ử c s y kh trùng).

ộ ạ ậ ắ ộ ừ ừ Nhanh chóng đ y n p h p l i, xoay tròn h p t t ể ạ trên bàn đ th ch

ộ ớ ề ộ dàn thành m t l p đ u trên đáy h p.

ạ ấ ấ ớ Sau khi l p th ch trong đĩa đã đông hoàn toàn, ta l y gi y báo gói l ạ i

ạ ợ ở ể ế ấ ẫ ị mang đ n đ a đi m l y m u không khí – Tr i l n Đào Nguyên.

ở ắ ể ế ậ ơ ờ ộ Đ n n i ta m n p h p ra, đ trong th i gian 20 phút đ y n p l ắ ạ i

ề ủ ẫ mang m u v t nuôi.

ẩ ạ ế ấ ợ Sau 48h ti n hành quan sát hình thái khu n l c th y có các s i bông

ấ ấ ỏ ố ử ủ và ch m nh li ti thì đó là n m m c và bào t c a nó.

ươ ố ượ ị ử ấ ố Ph ng pháp xác đ nh s l ng bào t n m m c penicillium

ướ ử tr c khi x lý

ụ ẫ ệ ử ấ Pha loãng m u: (M c đích là tách bi t các bào t ấ n m. Nuôi c y

ườ ẩ ạ ư ặ ạ ệ trên môi tr ng đ c tr ng t o thành các khu n l c riêng bi t.

ỗ ố ệ ố ướ ấ ấ Ta cho vào 6 ng nghi m m i ng 9ml n c c t vô trùng, l y 0,1 mg

ậ ẫ ồ ấ n m Penicillium có trong m u vi sinh v t không khí chu ng nuôi cho vào

ố ứ ệ ấ ế ng nghi m th 1 cho đ n khi n m tan hoàn toàn.

ệ ệ ố Dùng pipet 1ml hút 1ml n ướ ở ố c ng nghi m 1 cho vào ng nghi m 2

ệ ắ ề l c đ u. Sau đó dùng pipet 1ml khác hút 1ml n ướ ở ố c ng nghi m 2 cho vào

ố ươ ự ư ậ ứ ệ ệ ng nghi m 3. T ng t ế ố nh v y cho đ n ng nghi m th 6.

ứ ấ ấ ố ị Sau khi pha loãng xong, c y 0,1ml dung d ch ch a n m m c pha

6 vào đĩa peptri ch a môi tr

ở ồ ộ ứ ườ ạ loãng n ng đ 10 ng th ch Martin. Dùng

ề ớ ừ ạ ặ ạ que chang trang đ u cho t i khi m t th ch khô thì d ng l ộ ồ i. Các h p l ng

ượ ư ư ấ ủ đ c gói đ a gi y báo đ a vào t ẩ nuôi, sau 48h quan sát hình thái khu n

ế ố ử ấ ạ ọ ổ ạ l c và đ m t ng s bào t n m m c trên đĩa th ch.

ả ả ưở ả ử ủ ồ ệ Kh o sát nh h ấ ế ng c a ngu n sáng đ n hi u qu x lý n m

penicillium

ử ự ể ố ỗ Cho vào 4 chai nh a trong su t có th tích 1,5 lít (đã kh trùng), m i

ạ ẹ chai 10 viên bê tông nh hình vuông c nh 1cm.

ẫ ử ầ ả ả ả ưở ủ ồ B ng 2.1: Thành ph n m u x lý kh o sát nh h ng c a ngu n sáng

ế ử ấ ố đ n x lý n m m c

ố ẫ ẫ ẫ ử ẫ

ứ M u đ i ch ng (2 m u) ư ỗ ẹ Bê tông nh (m i chai 10 viên ch a ệ M u th nghi m (2 m u) ỗ ẹ Bê tông nh (m i chai 10 viên đã

ỗ ớ ớ ơ s n)ơ ơ s n, s n 2 l p, m i l p 1mg)

ấ ấ ố 10mg n m m c Penicillium ố 10mg n m m c Penicillium

ể ậ ữ ế ẫ ạ ố ệ Dùng ng d n ch L đ đ y mi ng chai h n ch không khí bên

ế ồ ộ ợ ngoài vào. Chi u ngu n sáng là đèn UV, đèn s i tóc 60W trong h p kín

trong 3h.

ố ằ ử ợ ấ ườ Hình 2.1: X lý n m m c b ng đèn s i tóc có c ộ ng đ 60W

ử ờ Sau th i gian x lý 3h ta dùng xilanh 20ml hút không khí trong chai

ự ồ ạ ơ ặ ạ ề ạ ể ồ ấ nh a r i l i b m vào, l p l i nhi u l i đ đ ng nh t không khí trong chai.

ấ Sau đó hút l y 1ml không khí trong chai ra. Pha loãng 1ml không khí ch ứ

3. C yấ

ử ố ướ ộ ồ ấ n m m c sau khi x lý 3h vào 9ml n ế c vô trùng đ n n ng đ 10

3 vào đĩa peptri ch a môi tr

ở ồ ộ ứ ườ ạ 0,1ml n ng đ 10 ỗ ng th ch Martin, m i

ẫ ấ ặ ạ ế ầ ố ử ấ m u c y l p l i 3 l n.Sau 48h quan sát và đ m s bào t ọ n m m c lên.

ả ả ưở ủ ờ ệ ế ế Kh o sát nh h ng c a th i gian chi u sáng đ n hi u qu x ả ử

ố ấ lý n m m c penicillium

ố ị ườ ế ộ ờ ổ ỉ C đ nh c ế ng đ chi u sáng là 60W, ch thay đ i th i gian chi u

sáng: 2h, 3h, 4h.

ử ự ể ẩ ố ị ỗ Chu n b 6 chai nh a trong su t có th tích 1,5 lít (đã kh trùng), m i

ạ ẹ chai 10 viên bê tông nh hình vuông c nh 1cm.

ẫ ử ầ ả ả ả ưở ủ ờ B ng 2.2: Thành ph n m u x lý kh o sát nh h ng c a th i gian

ả ử ệ ế ế ấ ố chi u sáng đ n hi u qu x lý n m m c

ố ẫ ử ẫ ẫ ẫ

ệ M u th nghi m (3 m u) ẹ ỗ ứ M u đ i ch ng (3 m u) ỗ ẹ Bê tông nh (m i chai 10 viên ch a ư Bê tông nh (m i chai 10 viên đã

ỗ ớ ơ ớ ơ s n, s n 2 l p, m i l p 1mg) s n)ơ

ấ ấ ố 10mg n m m c Penicillium ố 10mg n m m c Penicillium

ể ậ ữ ế ẫ ạ ố ệ Dùng ng d n ch L đ đ y mi ng chai h n ch không khí bên

ế ồ ộ ợ ngoài vào. Chi u ngu n sáng đèn s i tóc 60W trong h p kín trong 2h, 3h,

4h.

ử ờ Sau th i gian x lý 2h, 3h, 4h ta dùng xilanh 20ml hút không khí trong

ự ồ ạ ơ ặ ạ ề ạ ể ồ ấ chai nh a r i l i b m vào, l p l i nhi u l i đ đ ng nh t không khí trong

ấ chai. Sau đó hút l y 1ml không khí trong chai ra. Pha loãng 1ml không khí

3. C y 0,1ml

ứ ấ ử ố ướ ế ấ ch n m m c sau khi x lý 3h vào 9ml n c vô trùng đ n 10

3 vào đĩa peptri ch a môi tr

ở ồ ộ ứ ườ ẫ ạ ỗ n ng đ 10 ấ ng th ch Martin, m i m u c y

ế ầ ử ấ ặ ạ l p l i 3 l n.Sau 48h quan sát và đ m bào t ọ n m m c lên.

ả ả ưở ủ ườ ế ử ộ ế Kh o sát nh h ng c a c ấ ng đ chi u sáng đ n x lý n m

ố m c penicillium

ố ị ổ ườ ờ ế ộ ử C đ nh th i gian x lý là 3h, thay đ i c ng đ chi u sáng: 40W,

60W, 75W.

ử ự ể ẩ ố ị ỗ Chu n b 6 chai nh a trong su t có th tích 1,5 lít (đã kh trùng), m i

ạ ẹ chai 10 viên bê tông nh hình vuông c nh 1cm.

ẫ ử ả ầ ả ả ưở ủ ườ B ng 2.3: Thành ph n m u x lý kh o sát nh h ng c a c ng đ ộ

ế ấ ố ế ử chi u sáng đ n x lý n m m c

ố ẫ ẫ ẫ ử ẫ

ứ M u đ i ch ng (3 m u) ư ỗ ẹ Bê tông nh (m i chai 10 viên ch a ệ M u th nghi m (3 m u) ỗ ẹ Bê tông nh (m i chai 10 viên đã

ỗ ớ ơ ớ s n)ơ ơ s n, s n 2 l p, m i l p 1mg)

ấ ấ ố 10mg n m m c Penicillium ố 10mg n m m c Penicillium

ử ự ồ Sau 3h x lý ta dùng xilanh 20ml hút không khí trong chai nh a r i

ạ ơ ặ ạ ề ạ ể ồ ấ l i b m vào, l p l i nhi u l i đ đ ng nh t không khí trong chai. Sau đó

ứ ấ ấ ố hút l y 1ml không khí trong chai ra. Pha loãng 1ml không khí ch n m m c

3. C y 0,1ml

ử ướ ế ấ ở ồ ộ sau khi x lý 3h vào 9ml n c vô trùng đ n 10 n ng đ 10

ứ ườ ẫ ấ ặ ạ ỗ ạ vào đĩa peptri ch a môi tr ng th ch Martin, m i m u c y l p l i 3

ế ử ấ ầ l n.Sau 48h quan sát và đ m bào t ọ n m m c lên.

ậ ộ ứ ứ Công th c m t đ VSV: (Công th c I)

ố ẩ ạ ơ ị Trong đó: A: s bào t ử ấ (đ n v hình thành khu n l c) trong 1ml n m

(mg) m u.ẫ

ổ ố ử ấ ế ượ N: t ng s bào t n m đ m đ ọ c trên các đĩa đã ch n

ỉ ế ố ượ ử ấ ừ (ch đ m các đĩa có s l ng bào t n m t 25250).

ố ượ ấ ạ ộ ng đĩa c y t i đ pha loãng i. ni: s l

ể ấ ẫ ỗ ị V: th tích d ch m u (ml) c y vào trong m i đĩa.

ộ ươ ứ f: đ pha loãng t ng ng.

ử ổ ố ấ ấ T ng s VSV trong 1mg n m Penicillium sau x lý 10mg n m

ứ ự ể trong chai nh a có th tích 1500ml: (Công th c II)

= bào)

(t ế

ẩ ạ ơ ị ẫ ố A s bào t ử ấ (đ n v hình thành khu n l c) trong 1ml (mg) m u. n m

ấ ử ứ ệ Hi u su t x lý (H): (Công th c III)

H =

*100

ươ ợ ố ệ ổ 2.4.4 Ph ng pháp tính toán, phân tích, đánh giá và t ng h p s li u

ử ụ ứ ể ơ ả S d ng công th c tính toán c b n, phân tích và so sánh, bi u đ ồ

ể ệ ứ ế ả th hi n k t qu nghiên c u.

ƯƠ Ứ Ế CH Ả NG 3: K T QU NGHIÊN C U

ẫ ấ ủ ấ ầ 3.1. Nuôi c y và thu n ch ng m u n m

ộ ạ ấ ủ ọ ố ấ ầ ằ Nuôi c y và thu n ch ng nh m ch n ra m t lo i n m m c riêng

ứ ử ệ ể bi t đ nghiên c u x lý.

ượ ấ ạ ợ ủ ễ ộ ị ẫ M u đ c l y m t trang tr i l n c a nhà dân bà Nguy n Th Ánh

ộ ỳ ộ thu c Đào Nguyên, Trâu Qu , Gia Lâm, Hà N i

ề ượ ẫ ấ ấ ệ ấ ấ M u n m l y v đ c nuôi ở ủ t nuôi, sau 3 ngày th y xu t hi n các

ộ ố ấ ụ ắ ợ s i bông màu tr ng và m t s n m màu xanh l c, đen.

ọ ấ ấ ố Qua quan sát, ta ch n l y n m m c Penicillium có màu xanh l c đ ụ ể

ứ ử ằ nghiên c u x lý b ng xúc tác quang hóa TiO

ồ ấ ẫ ạ ạ ợ Hình 3.1. M u n m trong không khí chu ng nuôi t i tr i l n Đào

Nguyên

ả ổ ế ố ấ ướ K t qu t ng s ố ượ l ng n m m c Penicllium tr ử c khi x lý

ứ ẫ ố (M u đ i ch ng)

6, c yấ

ề ấ ộ ồ ố Sau khi pha loãng 1mg n m m c Penicillium đ n n ng đ 10

6 vào 10 đĩa peptri. Sau 48h ta đ mế

ở ồ ộ ị 0,1 ml dung d ch pha loãng n ng đ 10

ượ ố ử ấ ở ỗ ư đ c s bào t n m m i đĩa nh sau:

ố ả ử ấ ố B ng 3.1: S bào t ọ n m m c Penicillium m c lên sau 48h nuôi c y ấ ở

ồ ộ n ng đ pha loãng 10

ử ấ ố n m

Đĩa peptri 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 S bào t 33 35 40 30 30 34 37 34 32 31

ậ ộ ứ ụ ậ ở ụ Áp d ng công th c m t đ vi sinh v t đã nêu m c 3.4.3 (trang 28)

ượ ố ử ấ ố ta tính đ ổ c t ng s bào t ấ n m m c Penicillium trong 1mg n m

ầ ướ Penicillium ban đ u tr c khi pha loãng là:

A = bào.

= 33.6*107 t ế

ẫ ấ ướ ử ả Hình 3.2. Hình nh m u n m tr c x lý

ả ả ưở ả ử ủ ồ ệ 3.2 Kh o sát nh h ấ ế ng c a ngu n sáng đ n hi u qu x lý n m

penicillium

ế ệ ả ả ưở ư ụ Ti n hành thí nghi m nh m c 3.4.3 – kh o sát nh h ồ ng ngu n

ố ằ ả ử ử ể ế ấ ấ ố sáng đ n hi u qu x lý n m m c. Sau 3h x lý n m m c b ng đèn UV và

ợ ế đèn s i tóc có và không có xúc tác quang hóa TiO ế 2. Ti n hành pha loãng đ n

3 nuôi c y l p l

ộ ấ ặ ạ ầ ườ ạ ồ n ng đ 10 i 3 l n trên môi tr ấ ng th ch. Sau 48h nuôi c y

ườ ạ ố ử ấ ượ ể trên môi tr ng th ch Martin, s bào t ọ n m m c lên đ ả ễ c bi u di n b ng

sau.

ố ằ ả ử ồ ế ả ấ B ng 3.2: K t qu x lý n m m c b ng ngu n sáng khác nhau

ợ Đèn UV Đèn s i tóc 60W Thí

Không có xúc Không có xúc Có xúc tác TiO2 Có xúc tác TiO2 nghiệ m l pặ tác TiO2 tác TiO2 l iạ

1 1 2 1

1 0 2 1

3 0 1 0 0

ả ự ứ ụ ừ ế ở ụ ệ T các k t qu th c nghi m, áp d ng công th c I m c 3.4.3 ta tính

ứ ụ ấ đ ượ ố ế c s t ụ bào n m trung bình và áp d ng công th c II m c 3.4.3 đ ượ c

ả trình bày trên b ng 3.3

ố ả ử ấ ử ằ B ng 3.3. S bào t n m (BTN) trung bình khi x lý b ng xúc tác

ở ồ quang các ngu n sáng khác nhau

Đèn UV Đèn s i tóc 60W ề ệ Đi u ki n Không có xúc Có xúc tác ợ Không có xúc Có xúc tác

ả ứ ph n ng tác TiO2 TiO2 tác TiO2 TiO2

ổ T ng s ố

BTN (trong 66,67*102 33,33*102 166,67*102 66,67*102 1ml không

khí) ổ T ng s ố

BTN (trong 1.000.050 499.950 2.500.050 1.000.050 1mg n mấ

sau x lý)ử

ừ ả ấ T b ng 3.3 cho th y:

ủ ề ệ ế ệ ả ấ ố Hi u qu phân h y n m m c trong đi u ki n chi u Đèn UV cao

2 b khích thích quang hóa

ể ề ợ ị ơ h n đèn s i tóc. Đi u này có th do xúc tác TiO

ướ ố ơ ề ạ ả ố d i ánh sáng UV t t h n, t o ra nhi u g c OH* có kh năng oxi hóa

ủ ế ẫ ạ ử ấ ạ ơ ố m nh, d n đ n phân h y các bào t n m m c m nh h n.

ả ơ ử ệ ẫ ẫ M u có xúc tác x lý hi u qu h n m u không có xúc tác. Khi

ế ư ộ ạ ộ ủ ấ ấ chi u đèn UV, TiO ố 2 ho t đ ng nh m t ch t xúc tác phân h y n m m c

ế ằ ấ ồ ợ ờ thành CO2 và H2O. Đ ng th i ta th y khi chi u sáng b ng đèn s i tóc cũng

ả ử ứ ề ệ ỏ cho hi u qu x lý đi u này ch ng t xúc tác TiO ạ ộ 2 cũng ho t đ ng trong

ể ứ ế ặ ỏ ơ ụ vùng ánh sáng đ , m c dù kém h n đèn UV. Vì th ta có th ng d ng

2 làm s ch không khí trong

ả ứ ể ợ ạ dùng đèn s i tóc đ kích thích ph n ng TiO

ả ưở ế ứ ề ỏ chăn nuôi. Vì tia UV nh h ng nhi u đ n s c kh e gia súc.

ấ ử ố ừ ệ ả ấ ồ B ng 3.4 Hi u xu t x lý n m m c t ngu n sáng khác nhau

ổ ử ấ ử ố T ng s bào t n m sau x lý

ợ Đèn s i tóc ợ Đèn s i tóc Đèn UV Đèn UV có 60W không 60W có xúc không xúc tác xúc tác xúc tác tác

ổ T ng s ố

*107 *107 *107 *107 BTN tr cướ

x lýử ổ T ng s ố

BTN sau xử 1.000.050 499.950 2.500.050 1.000.050

ệ lý ấ Hi u xu t 99,70 99,85 99,26 99,70 ử x lý (%)

ề ồ ể ể ố ằ ấ ử ệ ấ ồ Hình 3.3: Bi u đ th hi n hi u xu t x lý n m m c b ng các ngu n

sáng khác nhau.

ấ ử ừ ể ấ ấ ằ ồ ơ ố ệ T bi u đ 4.3 th y rõ h n hi u su t x lý n m m c b ng các

ả ơ ệ ạ ồ ợ ngu n sáng khác nhau: Đèn UV đ t hi u qu h n đèn s i tóc và trong c ả

2 di

ườ ẫ ợ ệ ấ ố ơ hai tr ng h p, m u có xúc tác quang hóa TiO t n m t ẫ t h n m u

ả ử ệ ồ ở ẫ không có xúc tác. Ngu n sáng là tia UV hi u qu x lý m u không có xúc

2 99,85%. Đèn s i tóc

ủ ạ ẫ ợ tác quang hóa đ t 99,70%, còn c a m u xúc tác TiO

ả ử ệ ệ ẫ ẫ ả ạ m u không xúc tác hi u qu x lý đ t 99,26% và m u xúc tác hi u qu là

99,70%.

ả ả ưở ả ử ủ ờ ế ế ệ 3.3 Kh o sát nh h ấ ng c a th i gian chi u sáng đ n hi u qu x lý n m

ố m c penicillium

ả ứ ế ố ờ ử ầ ế ể ủ Trong ph n ng x lý, y u t th i gian c n thi ố t đ phân h y đ i

ượ ử ọ ế ệ t ng x lý là vô cùng quan tr ng vì lý do kinh t và công ngh . Thí

ệ ả ả ưở ả ử ử ủ ế ệ ờ nghi m này đã kh o sát nh h ng c a th i gian x lý đ n hi u qu x lý.

ệ ượ ư ế ở ụ ươ Thí nghi m đ c ti n hành nh đã nêu m c 3.4.3: Ph ng pháp

ứ ươ ự ệ ả ờ nghiên c u ph ng pháp th c nghi m – trang 31. Sau kho ng th i gian x ử

ử ấ ằ ố ợ lý x lý n m m c b ng đèn s i tóc có và không có xúc tác quang hóa TiO

3 nuôi c y l p l

ế ế ộ ồ ấ ặ ạ ầ Ti n hành pha loãng đ n n ng đ 10 i 3 l n trên môi

ườ ạ ấ ườ ạ ố tr ng th ch . Sau 48h nuôi c y trên môi tr ng th ch Martin, s bào t ử

ượ ả ượ ế ể ễ ả ễ ể ọ ấ n m m c lên đ c bi u di n b ng sau, k t qu đ ả c bi u di n trên b ng

3.5

ặ ạ

L p l

Có TiO2 1

Không TiO2 1

Không TiO2 2

Không TiO2 144

Có TiO2 3

Có TiO2 0

112

200

ế ả ả ả ưở ủ ử ờ ế ả ấ ả B ng 3.5: K t qu kh o sát nh h ố ế ng c a th i gian chi u sáng đ n kh năng x lý n m m c

ả ự ụ ứ ừ ế ở ụ ệ T các k t qu th c nghi m, áp d ng công th c I m c 3.4.3 ta tính

ượ ố ử ấ ụ ứ ụ ấ đ c s bào t n m n m trung bình và áp d ng công th c II m c 3.4.3

ượ ả đ c trình bày trên b ng 3.6

ố ả ử ấ ử ằ B ng 3.6: S bào t n m (BTN) trung bình khi x lý b ng xúc tác

ở ả quang ờ các kho ng th i gian khác nhau

ợ Đèn s i tóc 60W

3h 2h 4h

Không có Có ề ệ Đi u ki n Không Không có Có xúc xúc tác Có xúc tác xúc ả ứ ph n ng có xúc xúc tác tác tác TiO2 TiO2 TiO2 tác TiO2 TiO2 TiO2

152*104

3*104

166,67*102

66,67*102

133,33*102

ổ T ng s ố

BTN (1ml 0

ổ không khí) ố T ng s

22,8*107

45*105

2.500.050

1.000.050

1.999.950

BTN (1mg 0 ấ n m sau x ử

lý)

ả ử ả ứ ệ ấ ả ờ B ng 3.6 cho th y, hi u qu x lý tăng khi th i gian ph n ng tăng: t ừ

ả ử ử ệ ấ ặ ở 3h tr đi hi u qu x lý cao. M t khác sau 2h x lý n m không có xúc tác

2 s l

ố ượ ư ể ấ ả ng n m gi m không đáng k nh ng có xúc tác TiO ố ượ ng TiO2 s l

4 s tố ế

ề ả ấ ố ổ ấ n m gi m đi nhi u (khi không xúc tác, t ng s TB n m là 152*10

4 t

ư ấ ố ế ổ bào nh ng khi có xúc tác t ng s BTN n m còn 3*10 ề bào). Đi u đó cho

ấ ử ấ ọ ố ủ th y, vai trò c a xúc tác TiO 2 trong x lý VSV (n m m c) là quan tr ng và

ữ ệ ả ả có hi u qu cao không nh ng trong vùng UV mà c vùng ánh sáng kh ả

ki n.ế

ừ ượ ể ượ ấ ử ệ ố ệ T các s li u thu đ c ta có th tính đ ờ c hi u xu t x lý theo th i

ố ệ ượ ế ả gian chi u sáng. S li u đ c trình bày trên b ng 3.7

ấ

ằ

ổ

ố

ợ

ử T ng s BTN n m sau x lý b ng đèn s i tóc 60W

2h (không

2h (có

3h (có

4h (có

(không

xúc tác)

ổ

T ng s

ố

*10^

BTN

*10^7

ướ ử c x

ổ

lý T ng s

ố

2.500.05

BTN sau

22,8*10^7

45*105

1.000.050 1.999.950

x lýử Hi uệ

xu t xấ ử

32,14

98,67

99,26

99,70

99,99

100

lý (%)

ấ ử ấ ở ệ ả ờ ả B ng 3.7: Hi u xu t x lý n m kho ng th i gian khác nhau

ử ả ấ ở ẫ ấ Qua b ng trên, ta th y sau 2h x lý ố m u không có xúc tác n m m c

ả ử ư ử ệ ệ ề ạ ấ ẫ v n còn nhi u; hi u qu x lý đ t 32,14% nh ng sau 3h x lý hi u xu t

ấ ấ ị ệ ế ạ đ t 99,26%. Cho th y n m b tiêu di ế t khi chi u sáng đ n 3h. Khi có xúc

ả ạ ế ệ ề ệ ả ơ ớ tác thì sau 2h hi u qu đ t đ n 98,67%, hi u qu cao h n nhi u so v i

ẫ m u không xúc tác.

ả ả ưở ủ ườ ử ộ ế ế 3.4 Kh o sát nh h ng c a c ấ ng đ chi u sáng đ n x lý n m

ố m c penicillium

ệ ượ ư ế ở ụ ươ Thí nghi m đ c ti n hành nh đã nêu m c 3.4.3: Ph ng pháp

ứ ươ ự ử ử ệ nghiên c u ph ấ ng pháp th c nghi m – trang 31. Sau 3h x lý x lý n m

ằ ố ợ ườ ộ m c b ng đèn s i tóc có c ng đ khác nhau có và không có xúc tác quang

3 nuôi c y l p l

ế ế ồ ộ ấ ặ ạ ầ i 3 l n trên hóa TiO2. Ti n hành pha loãng đ n n ng đ 10

ườ ạ ấ ườ ạ ố môi tr ng th ch . Sau 48h nuôi c y trên môi tr ng th ch Martin, s bào

ử ấ ượ ả ượ ể ễ ế ả ễ ể t ọ n m m c lên đ c bi u di n b ng sau. k t qu đ c bi u di n trên

ả b ng 3.8

ế ả ả ả ưở ủ ườ ử ộ ế ế ả ấ ả B ng 3.8: K t qu kh o sát nh h ng c a c ố ng đ chi u sáng đ n kh năng x lý n m m c

ợ Đèn s i tóc 40W Đèn s i tóc 60W Đèn s i tóc 75W ặ ạ L p l i

Có TiO2 0 Có TiO2 0 Không TiO2 0 ợ Không TiO2 2 Có TiO2 1 ợ Không TiO2 2

2 1 0 1 1 2

2 1 1 1 1 0

ả ả ế ấ ườ ế ộ  Qua k t qu b ng trên ta th y, c ng đ chi u sáng càng cao

ả ử ệ ẫ ộ hi u qu x lý càng cao. Ở ườ c ờ ấ ng đ 75W, m u n m có xúc tác sau th i

ử ấ ử ấ ọ ườ gian x lý 3h ta không th y bào t n m nào m c lên trên môi tr ng nuôi

2 oxi

ấ ả ứ ộ ấ c y n m Martin. Ánh sáng ở ườ c ng đ 75W kích thích ph n ng TiO

2 và H2O nhanh.

ố ả ử ộ hóa m c thành CO Ở ườ c ệ ng đ 40W, hi u qu x lý là

ấ ấ ớ ườ ạ ỗ ườ ữ ộ th p nh t so v i hai c ộ ng đ còn l i. Trong m i c ẫ ng đ , gi a m u

2 hi u qu x lý cao h n so v i m u n m không xúc tác

ả ử ệ ẫ ấ ơ ớ ấ n m có xúc tác TiO

TiO2.

ả ự ứ ụ ừ ế ở ụ ệ T các k t qu th c nghi m, áp d ng công th c I m c 3.4.3 ta tính

ượ ố ử ấ ụ ụ ứ đ c s bào t n m trung bình và áp d ng công th c II m c 3.4.3 đ ượ c

ả trình bày trên b ng 3.9

ố ả ử ấ ằ B ng 3.9: S bào t ử n m trung bình khi x lý b ng xúc tác quang ở

ườ ộ các c ng đ khác nhau

ử ờ Th i gian x lý 3h

40W 60W 75W

Có Không có ề ệ Đi u ki n Không Không có xúc Có xúc xúc tác Có xúc tác ả ứ ph n ng có xúc xúc tác tác tác TiO2 TiO2 TiO2 Ti tác TiO2 TiO2

2*10^4

1*10^4

66,67*10^2

166,67*102

66,67*102

ổ T ng s ố

BTN (1ml 0

ổ không khí) ố T ng s

3*10^6

15*105

2.500.050

1.000.050

BTN (1mg 0 ấ n m sau x ử

lý)

ừ ượ ể ượ ấ ử ệ ố ệ T các s li u thu đ c ta có th tính đ ờ c hi u xu t x lý theo th i

ố ệ ượ ế gian chi u sáng. S li u đ ả c trình bày trên b ng 3.10 và hình 3.4

ố

ằ

ổ Đèn 40W (không xúc tác)

ử ấ T ng s BTN n m sau x lý b ng đèn s i tóc sau 3 h Đèn 60W (không xúc tác)

ợ Đèn 75W (không xúc tác)

Đèn 40W (có xúc tác)

Đèn 60 (có xúc tác)

Đèn 75W (có xúc tác)

ổ

T ng s

ố

*10^

BTN

*10^7

ướ ử c x

ổ

lý T ng s

ố

BTN sau

3*10^6

15*105

1.000.050 1.000.050

2.500.05 0

x lýử Hi uệ

xu t xấ ử

99,11

99,55

99,26

99,70

100

lý (%)

ấ ử ấ ở ườ ệ ả ộ B ng 3.10 Hi u xu t x lý n m c ng đ khác nhau

ể ồ ể ệ ấ ử ệ ấ ố Hình 3.4: Bi u đ th hi n hi u xu t x lý n m m c

ộ ở ườ c ng đ khác nhau

ừ ể ồ ườ ế ả ộ ưở  T bi u đ trên, c ng đ chi u sáng có nh h ế ng đ n kh ả

ườ ử ệ ấ ố ộ ấ ử ế năng x lý n m m c. C ng đ chi u sáng càng cao thì hi u xu t x lý

ệ ườ ế ộ ờ ồ ả ơ hi u qu h n vì khi c ng đ chi u sáng cao cũng đ ng th i làm tăng

ệ ộ ườ ả ử ườ ử ệ nhi t đ môi tr ng x lý lên làm tăng nhanh hi u qu x lý. C ng đ ộ

ả ử ệ ế ạ ở ẫ chi u sáng bóng đèn 75W đ t hi u qu x lý cao, ệ m u có xúc tác hi u

ườ ế ạ ẫ ả ạ ộ qu còn đ t 100% và m u không xúc tác đ t 99,70%. C ng đ chi u sáng

ả ử ệ ẫ ẫ đèn 40W, hi u qu x lý m u không xúc tác là 99,11% và m u xúc tác là

ấ ả ặ ưở ủ ệ ế 99,55%. M t khác, ta th y nh h ng c a xúc tác quang đ n hi u xu t x ấ ử

ẫ ẫ lý khi so sánh m u không xúc tác và m u có xúc tác TiO

ƯƠ Ậ Ế Ế Ị CH NG 5: K T LU N VÀ KI N NGH

ế ậ K t lu n

ả ử ư ệ ợ ơ ấ 1. Đèn UV cho hi u qu x lý n m cao h n đèn s i tóc, nh ng đèn

ả ử ệ ươ ệ ố ợ s i tóc cũng cho hi u qu x lý t ấ ạ ng đ i (hi u su t đ t 99.70%). Tuy

ố ứ ể ỏ nhiên, đèn UV không t ợ t cho s c kh e gia súc, nên ta có th dùng đèn s i

ố ằ ử ấ tóc trong x lý n m m c b ng xúc tác quang.

ả ờ ưở ả ử ế ệ ấ ế 2. Th i gian chi u sáng có nh h ng đ n hi u qu x lý n m: sau

ấ ị ệ ể ớ ệ ấ ẫ ớ 3h n m đã b tiêu di t đáng k v i hi u su t là 99,26% v i m u không xúc

ử ẫ ớ ở ẫ tác và 99,70% v i m u có xúc tác. Trong khi đó, sau 2h x lý m u không

ấ ạ ấ ạ ệ ệ ấ xúc tác hi u su t đ t 32,14% và có súc tác hi u su t đ t 98,67%. Cho th y

ả ơ ệ ấ ầ ử xúc tác quang góp ph n x lý n m hi u qu h n.

ườ ế ả ộ ưở ế ề ệ 3. C ng đ chi u sáng không nh h ả ử ng nhi u đ n hi u qu x lý

ấ ử ệ ẫ ấ n m vì hi u su t x lý ngang nhau. M u có xúc tác 40W (99,55%), 60W

ẫ (99,70%), 75W (100%) và m u không xúc tác là: 40W (99,11%), 60W

(99,26%), 75W (99,70%).

ế ị Ki n Ngh

ệ ế ệ ề ế ị ờ Do đi u ki n phòng thí nghi m còn thi u thi t b , th i gian nghiên

ư ế ắ ả ả ượ ế ố ứ c u ng n, nên k t qu còn ít và ch a kh o sát đ c các y u t khác. Vì

ị ộ ố ấ ế ề ậ ậ v y, khóa lu n xin ki n ngh m t s v n đ sau:

ố ằ ử ả ấ ằ Kh o sát quá trình x lý n m m c b ng xúc tác quang hóa b ng ánh

ặ ờ sáng m t tr i.

ứ ủ ế ậ Ti n hành nghiên c u các ch ng vi sinh v t khác có trong không khí

ư ồ chu ng nuôi nh Staph. aureus, Staphylococcus albus, bacillus….

ệ ể ế ố ư ớ ạ ề ệ T i u các đi u ki n đ ti n hành thí nghi m quy mô l n t i các trang

tr i.ạ

Ả Ệ TÀI LI U THAM KH O

ệ ế ệ I. Tài li u ti ng Vi t

ệ ộ ườ ệ 1. ộ B Nông Nghi p B Tài nguyên và Môi tr ạ ng, Báo cáo hi n tr ng

ườ ố ươ môi tr ng qu c gia năm 2011, Ch ng 3 trang 43.

ả ả ấ ả 2. (2011), “Bài gi ng Qu n lý ch t th i trong chăn nuôi, ữ Bùi H u Đoàn

ạ ọ ệ ộ NXB Đ i h c Nông nghi p Hà N i .

ồ ễ 3. ấ , 2000, Vi n m dùng trong Bùi Xuân Đ ng và Nguy n Huy Văn

ệ ọ ộ công ngh sinh h c, Hà N i; NXB KHKT

ồ ễ ươ 4. Giáo trình vi sinh v tậ Bùi H ng Lam và Văn Vi n L ng (2011),

ạ ươ đ i c ng, An Giang.

ế ạ ứ 5. (2006) “Nghiên c u ch t o xúc tác quang hóa trên c ơ Cao Th Hàế

ẫ ể ử ữ ấ ơ ở s bán d n TiO ễ 2 đ x lý các ch t ô nhi m h u c ” Báo cáo khoa

ố ọ ấ h c c p qu c gia

ả ề ụ ố ờ 6. ể ế C c Th ng kê (2014), “Báo cáo k t qu đi u tra chăn nuôi th i đi m

1/10/2014.

ạ ị ướ ả 7. ự ệ ằ (2012), Th c tr ng và đ nh h ệ ng b o v môi tr ườ ng Đào L H ng

ụ trong chăn nuôi – Phòng MTCN – C c chăn nuôi.

ắ ử ễ ệ 8. , “Máy x lý không khí ô nhi m di ẩ t khu n, di ệ ấ t n m Đào Kh c An

ớ ộ ọ ệ ứ ự ố ổ m c d a theo hi u ng xúc tác v i b l c TiO ế 2” Báo cáo t ng k t

ư ệ ệ ề ị ị nghi m thu đ tài ngh đ nh th Vi t Nam Malaysia (2006)”.

ọ ễ ế ạ ứ 9. (2007), “Nghiên c u ch t o xúc tác quang ị Nguy n Th Ng c Anh

ử ứ ệ ướ ứ ả ợ ấ c th i ch a các h p ch t ụ TiO2/UV và ng d ng vào vi c x lý n

ậ ố ủ ọ ệ ử ữ ơ h u c khó phân h y sinh h c” khóa lu n t t nghi p c nhân KHMT,

ạ ọ ạ ọ Đ i h c KHTN, Đ i h c QGHN.

ươ ả ể ễ ườ Ki m soát ô nhi m môi tr ng và s ử 10. Tr ng Thanh C nh, 2010.

ế ấ ả ụ d ng kinh t ch t th i chăn nuôi. NXB KHKT

ễ ị ứ ử ễ ằ ệ “Nghiên c u x lý ô nhi m không khí b ng 11. TS Nguy n Th Hu

2/ Apatit, TiO2/ Al2O3 và TiO2/ bông th ch anh”,

ạ ậ ệ ơ v t li u s n Nano TiO

ệ ệ ườ Vi n công ngh môi tr ng.

ế ệ II. Tài li u ti ng Anh

12. Asahi R., T. Morikawa, T. Ohwaki, K. Aoki, Y. Taga (2001).Visible

light photocatalysis in nitrogendoped titanium oxides. Science, (293):

269–271.

13. Choi W. Y., Termin A, Hoffmann MR (1994). The role of metal ion

dopants in quantumsized TiO2: correlation between photoreactivity

and charge carrier recombination dynamics. J Phys Chem, 84:136, 69–

79.

14. Feng LR, Lu SJ, Qiu FL (2002). Influence of transition elements dopant

on the photocatalytic activities of nanometer TiO2. Acta Chimica

Sinica, 60 (3): 463 467.

15. Ismail, A. A. Bahnemann, D. W (2011).Onestep synthesis of mesoporous

platinum/titania nanocomposites as photocatalyst with enhanced

pphotocatalytic activity for methanol oxidation. Green Chemistry: 428

435.

16. Kumar D. P., M. V. Shankar, M. M. Kumari, G. Sadanandam, B.

Srinivasb and V. Durgakumari (2013).Nanosize effects on CuO/TiO2

catalysts for highly efficient H2 production under solar light irradiation.

Chem. Commun, 49: 9443 9445.

ả ừ III. Tham kh o t các Webside

17. http://voer.edu.vn/c/giaotrinhmonnamhoc/ff44b76e ứ Th 5, 18/

02 /2016

18. http://vast.ac.vn/khoahocvaphattrien/nghiencuucoban/1100

nghiencuxlyonhimkhongkhibngvtliunanotio2vin

ứ khcnvn Th 6, 11/03/2016

19. http://luanvan.net.vn/luanvan/nammocpenicilium22028/ ứ Th 7,

12/03/2016

20. http://luanvan.net.vn/luanvan/doannghiencuuchetaovatlieu

tio2soisio2dexulyaldehyttrongmoitruongkhongkhi35935/ Thứ

3, 16/07/2016

Ụ Ụ PH L C

ụ ụ ứ ườ Ph l c 1: Công th c môi tr ng Martin:

Glucose: 10g

Pepton: 5g

KH2PO4: 1g

MgSO4: 0.5g

ạ Th ch: 20g

ướ ấ N c c t: 1000ml

Luận văn: Nghiên cứu xử lý vi sinh vật có mặt trong không khí chuồng trại bằng xúc tác quang hóa TiO2

Chủ đề:

= = = =¶¶¶ = = = =

Ệ

Ậ Ố KHÓA LU N T T NGHI P

Ề

Đ TÀI:

Ứ

Ử

Ậ

Ặ NGHIÊN C U X LÝ VI SINH V T CÓ M T

Ạ Ằ

Ồ

TRONG KHÔNG KHÍ CHU NG TR I B NG

XÚC TÁC QUANG HÓA TIO2

= = = =¶¶¶ = = = =

Ệ

Ậ Ố KHÓA LU N T T NGHI P

Ề TÊN Đ TÀI:

Ứ

Ử

Ậ

Ặ NGHIÊN C U X LÝ VI SINH V T CÓ M T

Ạ Ằ

Ồ

TRONG KHÔNG KHÍ CHU NG TR I B NG

XÚC TÁC QUANG HÓA TIO2

(t ế

*100

= 33.6*107 t ế

Tài liệu liên quan

Tài liêu mới

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Hỗ trợ

Phương thức thanh toán

Theo dõi chúng tôi