Tóm tắt Luận án Nghiên cứu tổng hợp và khảo sát khả năng diệt khuẩn của Oligome trên cơ sở Guanidin trong xử lý nước nhiễm khuẩn

u trì phản ng 100oC trong 1 giờ, rồi nâng nhiệt độ phản ng lên 120-180 oC và giữ nhiệt độ phản ng đó trong thời gian 3 - giờ ản phẩm OHMG HCl thu được là một chất l ng nhớt, mầu vàng sáng và hóa rắn sau hi làm nguội. Hình 2.1. Hệ thiết bị phản ứng tổng hợp OHMG.HCl Khảo sát các ếu tố ảnh hư ng đến quá trình phản ng như: t lệ các cấu tử tham gia, thời gian và nhiệt độ phản ng Hiệu suất, độ chu n hóa c a sản phẩm ác đ nh qua chuẩn độ lượng NH3 tách loại h i hệ phản ng Các oligom đ t ng hợp được hòa tan trong nước cất và lọc qua bộ lọc chân hông chott 60 oC trong 3 giờ; g l tạo thành được làm hô đến hối lượng hông đ i [19-20], [45]. 2.2.3. Các phương pháp phân tích, xác định tính chất hóa lý Phư ng pháp phân t ch ph hồng ngoại; Phư ng pháp cộng hư ng từ hạt nhân (1H NMR, 13 C NMR, COSY, HSQC); Phư ng pháp ác đ nh hối lượng phân tử trung bình; Phư ng pháp ph hối lượng (M ); Phư ng pháp phân t ch nhiệt hối lượng (TGA); Phư ng pháp nh hiện vi điện tử qu t ( M) và tru n qua (TEM). 2.2.4. Các phương pháp đánh giá, thử nghiệm hoạt tính diệt khuẩn 5 2.2.4.1. Khả năng hòa tan của sản phẩm 2.2.4.2. Các phương pháp đánh giá khả năng diệt khuẩn + Phư ng pháp huếch tán đĩa + Phư ng pháp ác đ nh chỉ số nồng độ háng huẩn tối thi u (MIC) + Phư ng pháp ác đ nh chỉ số thời gian tiêu iệt vi huẩn qua MBC 2.2.5. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng diệt khuẩn của OHMG.HCl đối với nước thải nhiễm khuẩn Mẫu nước nhi m huẩn được lấ th o tiêu chuẩn TCVN 6663-1:2011, bảo quản, lưu giữ th o TCVN 6663-3:200 và được phân t ch, ác đ nh chất lượng trước và sau ử l th o các tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành áp ụng cho ử l nước thải. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả nghiên cứu tổng hợp oligome OHMG.HCl 3.1.1. Nghiên cứu khảo sát khả năng tổng hợp OHMG.HCl bằng phương pháp trùng ngưng nóng chảy 3.1.1.1. Khảo sát khả năng tổng hợp OHMG.HCl Bảng 3.1: Kết quả đo phổ hồng ngoại của quá trình tổng hợp OHMG.HCl Nhóm chức, liên kết Pic hấp thụ hồng ngoại (cm-1) GHC HMDA OHMG.HCl tổng hợp ν (NH) 3401,16 3460,28 3309,79; 3176,76 ν (C=N) 1642,80 - 1651,49 δ (NH) 1534,95 1561,25 1435,50 ν (C-N) 1009,31 1328,30 1354,94 ν (Cl-Cl) 517,93 - 676,70 Bảng 3.1 chỉ ra sự biến đ i các pic đ c trưng c a guanidin hydroclorit (hình 3.1) và hexametylen diamin (hình 3.2) tạo thành sản phẩm OHMG HCl (hình 3.3). Kết quả nà đ ch ng minh sự chuy n hóa c a các chất tham gia trong phản ng trùng ngưng tạo thành OHMG.HCl. Hình 3.1: Phổ hồng ngoại của GHC Hình 3.2: Phổ hồng ngoại của HMDA 6 Hình 3.3: Phổ hồng ngoại của OHMG.HCl Hình 3.4: Phổ 1H-NMR của OHMG.HCl tổng hợp Ph cộng hư ng từ hạt nhân (1H-NMR) c a OHMG.HCl t ng hợp được (hình 3.4) cho thấy: pic δ = 7,49 ppm (1H, J = 7,789 Hz) - ng với nhóm – NH-C(NH)-NH-; pic δ = 3,39 ppm (1H, J = 3,371 Hz) - ng với nhóm – CH2-NH-; pic δ = 1,81 ppm (2H, J = 1,996 Hz) - ng với nhóm (- CH2-)n, đ chỉ ra sự hình thành c a OHMG.HCl trong sản phẩm t ng hợp, tư ng tự như ết quả nghiên c u c a Martin Albert và các cộng sự [70]. Các ết quả nghiên c u hảo sát trên đ ch ng minh được OHMG HCl có th t ng hợp từ GHC và HMDA bằng phư ng pháp trùng ngưng nóng chảy. 3.1.1.2. Khảo sát sự phụ thuộc của khối lượng phân tử đến các tính chất cơ bản của OHMG.HCl Bảng 3.2: Khối lượng phân tử OHMG.HCl thu được trong nghiên cứu Mẫu thí nghiệm 1 2 3 4 5 6 7 Nhiệt ộ phản ứng (oC) 120 130 140 150 160 170 180 Khối lượngphân tử trung bình MW (g/mol) 235 281 359 409 486 526 778 Hiệu suất phản ứng (%) 30 39 51 60 75 90 98 Kết quả bảng 3 2 cho thấ , hối lượng phân tử OHMG HCl t ng hợp phụ thuộc rõ rệt vào nhiệt độ phản ng Khi nhiệt độ tăng thì quá trình oligom hóa tăng, hiệu suất phản ng tăng, ẫn đến hối lượng phân tử c a sản phẩm phản ng tăng th o * Ảnh hưởng của Mw đến độ nhớt nội của dung dịch OHMG.HCl Bảng 3.3: Quan hệ của khối lượng phân tử đến độ nhớt nội của dung dịch OHMG.HCl thu được trong nghiên cứu Mẫu thí nghiệm 1 2 3 4 5 6 7 Khối lượngphân tử trung bình MW (g/mol) 235 281 359 409 486 526 778 Độ nhớt nội (dl/g) 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,009 0,012 7 2 4 6 8 10 12 200 300 400 500 600 700 800 K h è i l- î n g p h © n t ö t ru n g b ×n h ( g /m o l) §é nhít néi dung dÞch OHMG.HCl (dl/g.10 -3 ) Hình 3.5: Đồ thị quan hệ Mw đến độ nhớt nội của dung dịch OHMG.HCl Kết quả cho thấ , độ nhớt nội c a ung ch OHMG HCl tăng th o sự tăng c a hối lượng phân tử ự tha đ i độ nhớt ả ra o tha đ i ch thước phân tử OHMG HCl Dẫn đến hi OHMG HCl có hối lượng phân tử lớn quá, sẽ làm ảnh hư ng đến t nh linh động cấu tr c phân tử và t nh tan c a oligom * Ảnh hưởng của khối lượng phân tử trung bình đến độ tan của OHMG.HCl trong các dung môi khác nhau Bảng 3.4: Ảnh hưởng của khối lượng phân tử đến độ tan của OHMG.HCl Mẫu thử Khối lượng phân tử trung bình MW (g/mol) Độ tan (g/100 g dung môi) Nước Etanol Axeton 1 235 190 120 < 0,01 2 281 181 110 < 0,01 3 359 174 101 < 0,01 4 409 166 95 < 0,01 5 486 158 81 < 0,01 6 526 151 74 < 0,01 7 778 125 51 < 0,01 Kết quả bảng 3 4, chỉ ra OHMG HCl tan hạn chế trong ung môi không phân cực, tan tốt trong ung môi phân cực Nhưng hi hối lượng phân tử tăng, thì độ tan c a oligom trong nước và tanol là giảm đi rõ rệt Cụ th , hi Mw ưới 350 g/mol, thì độ tan c a OHMG HCl là trên 100 g trong cả 2 ung môi Khi Mw hoảng 500 g/mol, thì độ tan c a OHMG HCl trong nước là 150 g, còn trong tanol là ưới 75 g Khi Mw gần 00 g/mol, thì độ tan c a OHMG HCl giảm đi rất nhi u, trong nước là 125 g, còn trong tanol là 51 g Cho thấ , cần lựa chọn được đi u iện tối ưu đ t ng hợp ra sản phẩm có hả năng hòa tan trong nước cao, hi muốn sử ụng làm chất iệt huẩn trong công nghệ hử trùng nước thải * Ảnh hưởng của khối lượng phân tử đến khả năng diệt khuẩn E. Coli của OHMG.HCl Kết quả bảng 3 5 cho thấ , hiệu quả iệt huẩn E. coli tốt nhất tư ng ng với hối lượng phân tử c a OHMG HCl đạt từ 500 g/mol tr lên. 8 Bảng 3.5: Ảnh hưởng của khối lượng phân tử trung bình đến khả năng diệt khuẩn E. coli của OHMG.HCl (đường kính òng kháng khuẩn - mm) Vi khuẩn thử nghiệm Khối lượng phân tử OHMG.HCl tổng hợp Mẫu trắng 359 409 486 526 778 E. coli 0 mm 2,1 mm 2,6 mm 2,8 mm 3,5 mm 3,0 mm 3.1.2. Nghiên cứu và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp OHMG.HCl ở quy mô 150 g/mẻ 3.1.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng Thực hiện phản ng th o các đi u iện: t lệ mol [HMDA]: [GHC] = 1:1 (Cụ th , cân lần lượt 100 g HMDA và 2,2 g GHC cho vào hệ phản ng); thời gian phản ng = 5 giờ Khảo sát ảnh hư ng c a nhiệt độ phản ng đến hối lượng phân tử trung bình c a OHMG.HCl trong ải 120 oC - 180 oC Kết quả thu được bảng 3 6 và th hiện trên đồ th hình 3.6. Bảng 3.6: Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến khối lượng phân tử Mẫu thí nghiệm 1 2 3 4 5 6 7 Nhiệt ộ phản ứng (o C) 120 130 140 150 160 170 180 Khối lượngphân tử trung bình MW (g/mol) 235 281 359 409 486 526 778 Hiệu suất phản ứng (%) 30 39 51 60 75 90 98 120 130 140 150 160 170 180 200 400 600 800 Khèi l-îng ph©n tö trung b×nh K h è i l- î n g p h ©n t ö t ru n g b ×n h M W ( g /m o l) NhiÖt ®é ph¶n øng, ( o C) 20 40 60 80 100 HiÖu suÊt ph¶n øng H iÖ u s u Êt p h ¶n ø n g ( % ) Hình 3.6: Đồ thị ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng tới Mw OHMG.HCl Kết quả hảo sát cho thấ , hối lượng phân tử trung bình c a OHMG.HCl tạo thành phụ thuộc rõ rệt vào nhiệt độ thực hiện phản ng. Các ết quả nghiên c u trước đ chỉ ra [46 , hiệu quả iệt huẩn đạt cao nhất ng với hối lượng phân tử trung bình c a OHMG HCl từ 500 - 650 g/mol Trên c s nà , có th ác đ nh được nhiệt độ tối ưu đ t ng hợp OHMG HCl là 170 oC, khi đó OHMG HCl tạo ra có Mw = 526 g/mol. 3.1.2.2. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng Bảng 3. : Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến khối lượng phân tử trung b nh của OHMG.HCl Thời gian phản ứng (giờ) 3 4 5 6 7 8 Khối lượng phân tử trung bình MW (g/mol) 408 485 526 680 784 973 9 2 4 6 8 400 600 800 1000 Khèi l-îng ph©n tö trung b×nh K h è i l- î n g p h © n t ö t ru n g b ×n h ( g /m o l) Thêi gian ph¶n øng, giê Hình 3.7: Đồ thị ảnh hưởng của thời gian phản ứng tới Mw OHMG.HCl Kết quả hảo sát cho thấ , hối lượng phân tử trung bình c a OHMG.HCl tạo thành phụ thuộc và tăng ần th o thời gian thực hiện phản ng Các ết quả nghiên c u trước [46], [70], [101] cho thấ , hiệu quả iệt huẩn trong nước c a oligome đạt cao nhất ng với hối lượng phân tử trung bình từ 500 - 650 g/mol. Từ ết quả hảo sát có th ác đ nh được thời gian tối ưu đ t ng hợp OHMG.HCl là 5 giờ. 3.1.2.3. Ảnh hưởng của hàm lượng các chất tham gia phản ứng Bảng 3.8: Ảnh hưởng của tỷ lệ các chất tham gia phản ứng đến khối lượng phân tử trung b nh của OHMG.HCl Tỷ lệ [HMDA]:[GHC] 1,0:1,0 1,0:1,05 1,0:1,1 1,0:1,15 1,0:1,2 1,0:1,3 Khối lượng phân tử trung bình MW (g/mol) 526 531 536 724 864 1013 1.00 1.05 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 400 500 600 700 800 900 1000 1100 K h è i l- î n g p h ©n t ö t ru n g b ×n h ( g /m o l) Tû lÖ [GHC]:[HDMA] Hình 3.8: Đồ thị ảnh hưởng của tỷ lệ [HMDA]: [GHC] đến Mw OHMG.HCl Kết quả hảo sát cho thấ , hối lượng phân tử trung bình OHMG.HCl t ng hợp tăng hi sử ụng ư hàm lượng guani in h roclorit, tu nhiên như đ ác đ nh hiệu quả iệt huẩn đạt cao nhất ng với hối lượng phân tử trung bình c a OHMG HCl từ 500 - 650 g/mol ( o độ tan c a sản phẩm trong nước), nên có th ác đ nh được t lệ các chất tham gia phản ng tối ưu [HMDA] : [GHC] = 1:1,1). 3.2. Kết quả phân tích cấu trúc và tính chất của OHMG.HCl 3.2.1. Kết quả phân tích hóa lý của OHMG.HCl 3.2.1.1. Kết quả phân tích phổ hồng ngoại Bảng 3.9 chỉ ra tư ng quan giữa các pic hấp thụ hồng ngoại và các nhóm ch c, liên kết trong OHMG.HCl t ng hợp tư ng ng với ph hồng ngoại sản phẩm nhập khẩu từ Liên bang Nga. 10 Bảng 3.9: Kết quả so pic phổ hồng ngoại của OHMG.HCl Nhóm chức, liên kết Pic hấp thụ hồng ngoại (cm-1 ) OHMG.HCl tổng hợp OHMG.HCl của Liên Bang Nga ν (NH) 3396,29; 3218,73 3365; 3230 ν (C=N) 1648,66 1650 δ (NH) 1456,52 1520 ν (C-N) 1097,31 1120 Cl-Cl 520,90 520 Hình 3.9: Phổ hồng ngoại m u OHMG.HCl của Liên bang Nga Hình 3.10: Phổ hồng ngoại của m u OHMG.HCl tổng hợp 3.2.1.2. Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR và 13CNMR Hình 3.11: Phổ 1H-NMR của m u OHMG.HCl tổng hợp Hình 3.12: Phổ 13C-NMR của m u OHMG.HCl tổng hợp Kết quả thu được hình 3.11 cho thấ : độ d ch chuy n hóa học tại đỉnh 7,79 ppm (1H, J = 7,822 Hz) và 7,51 ppm (1H, J = 7,513 Hz) là c a hydro trong nhóm - NH - C(NH)-NH-; tại đỉnh 3,37 ppm (1H, J = 3,372 Hz) và đỉnh 3,15 ppm (1H, J = 3,154 Hz) là c a hydro trong nhóm - CH2-NH-, tại đỉnh pic 1,46 ppm (2H, J = 1,146 Hz) và đỉnh 1,31 ppm (1H, J = 1,31 Hz) là c a hydro thuộc nhóm (- CH2-)n. 11 Từ các kết quả phân tích cho công th c dự kiến c a sản phẩm như sau: Hình 3.13: Công thức cấu tạo (dự kiến) của OHMG.HCl tổng hợp Với công th c ựa iến như trên, ết quả sự qu gh p hoàn chỉnh các t n hiệu cộng hư ng trong ph 13CNMR c a OHMG HCl từ hình 3 13 được liệt ê trong bảng 3 10 như sau: Bảng 3.10: Kết quả quy ghép tín hiệu cộng hưởng trong phổ 13C NMR của OHMG.HCl Vị trí nguyên tử Cacbon I II’ II III’ III IV IV’ Độ dịch chuyển hóa học (ppm) 25,46 28,24 39,78 40,53 40,71 155,81 157,03 Kết quả cho thấ , thiếu cộng hư ng đ c trưng cho các chất đầu HMDA và GH tư ng ng 27 23 và 160 22 ppm ác nhận rằng ch ng đ b mất Các t n hiệu cộng hư ng trong ph 13CNMR được qu gh p cho các ngu ên tử C c a gốc h am t l n (I, II, và III) và cho các gốc nà hi nó đ ng cuối mạch (II' và III') chỉ ra ch ng ạng liên ết thẳng Pic cộng hư ng thuộc v các ngu ên tử C IV’ c a các gốc guani in một lần thế cũng nằm gần 156-159 ppm cùng với pic cộng hư ng ch nh c a ngu ên tử C IV Qua ph 1HNMR và 13CNMR, nhận thấ sự có m t c a ẫn uất ch nh trong sản phẩm là oligoh am t l nguani in h roclorit ạng mạch thẳng 3.2.1.3. Kết quả phân tích phổ khối lượng Hình 3.14: Phổ khối lượng của OHMG.HCl tổng hợp Hình 3.15: Phổ khối lượng của PHMG.HCl tổng hợp theo Dafu Wei và cộng sự [44] Kết quả ph hối lượng c a OHMG.HCl t ng hợp (Hình 3.14), được so sánh với kết quả nghiên c u c a Dafu Wei và cộng sự (Hình 3.15) [44], cho thấy: 12 + ng với các pic 159,1; 300,2; 442,4; 5 2,5; 723,6; 64, đ c trưng cho ph hối lượng c a OHMG HCl có cấu tr c mạch thẳng (loại A – [1+(141)n+16+1]). + ng với các pic 25 ,2; 399,3; 540,5; 6 1,6; 22,7; 963,9 đ c trưng cho ph hối lượng c a OHMG HCl có cấu tr c mạch thẳng (loại B – [100+(141)n+16+1]). Như vậy, so sánh với kết quả nghiên c u c a Dafu Wei và cộng sự, có th hẳng đ nh, OHMG.HCl do luận án t ng hợp được ch ếu ạng cấu tr c mạch thẳng thuộc loại A và B. 3.2.1.4. Kết quả phân tích phổ COSY, HSQC à xác định độ phân nhánh Kết quả phân tích ph COSY, HSQC c a OHMG.HCl t ng hợp được chỉ ra hình 3.16, hình 3.17 Hình 3.16: Phổ COSY của OHMG.HCl tổng hợp Th o ết quả ph cộng hư ng từ hai chi u nà , chỉ ra OHMG HCl t ng hợp có 3 nhóm mạch cacbon ạng (R- CH2- CH2CH2-NH2) và 1 nhóm ạng (- CH2- CH2CH2-NH-CNH-NH2) trên một đường thẳng, 1 nhóm (R-CH2-CH3CH2-NH2) hông cùng đường thẳng với 4 nhóm ia Cho thấ có độ phân tán, phân nhánh trong phân tử OHMG HCl t ng hợp Hình 3.17: Phổ HSQC của OHMG.HCl tổng hợp Từ ph đồ hình 3 19, chỉ ra có liên ết ngang N-H c a hi ro ngoài liên ết C-H trong nhóm mạch (R- CH2- CH3CH2-NH2) và nhóm (- CH2- CH2CH2- NH-CNH- NH2); có liên ết H-Cl qua liên ết phối tr NH HCl trong phân tử OHMG HCl t ng hợp Từ các ết quả nghiên c u trên, có th ựng công th c phân tử như hình 3 1 sau: 13 Hình 3.18: Công thức phân tử OHMG.HCl t ng hợp 3.2.1.5. Kết quả xác định khối lượng phân tử trung bình bằng phương pháp sắc ký gel Trên giản đồ GPC uất hiện một đỉnh pic u nhất, cho thấ sản phẩm t ng hợp được hối lượng phân tử đồng nhất OHMG HCl t ng hợp được có hối lượng phân tử trung bình Mw: 521 g/mol, hối lượng phân tử số Mn: 4 7 Độ phân tán Mw/Mn = 1,07. Kết quả nà phù hợp với những ết quả đ được nghiên c u phần trên Hình 3.19: Giản đồ sắc ký gel của OHMG.HCl tổng hợp 3.2.1.6. Kết quả phân tích nhiệt Trên giản đồ (hình 3.20), đường DTG xuất hiện 3 đi m tha đ i khối lượng mẫu tại 120, 377,5 và 485,7 oC do quá trình mất nước và phân h y oxy hóa nhiệt mẫu OHMG.HCl nghiên c u. Cụ th , 120 oC do quá trình mất nước (OHMG.HCl có tính chất hút ẩm cao) và 377,5 o C do sự phân h y c a nhóm biguanit và 485,7 oC do sự phân h y liên kết cacbon trong mạch oligome. 9,89 % khối lượng còn lại là tro, kết quả c a sự polyme hóa nhiệt độ cao. Kết quả phân t ch TGA cũng chỉ ra, sản phẩm ít b o hóa ưới tác dụng c a nhiệt độ (b n phân h y nhiệt đến 330 oC) Hình 3.20: Giản đồ phân tích nhiệt của m u OHMG.HCl tổng hợp 14 3.2.2. Kết quả khảo sát hoạt tính diệt khuẩn của OHMG.HCl 3.2.2.1. Kết quả phương pháp khuếch tán trong sinh thạch Các ết quả thử nghiệm cho thấ , OHMG HCl có hả năng iệt vi sinh vật ng với các ch ng loại hác nhau bao gồm: vi huẩn gram (+), gram (-) và nấm m n Với phư ng pháp nà có th phần nào hẳng đ nh ph iệt huẩn c a sản phẩm OHMG HCl t ng hợp được tư ng đối rộng. Hình 3.21: òng kháng khuẩn của OHMG.HCl đối ới các chủng i khuẩn B.subtilis; E.coli; S. cerevisiae. Bảng 3.11: Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn của OHMG.HCl (đường kính òng kháng khuẩn - mm) Chủng vi khuẩn thử nghiệm Nồng ộ OHMG.HCl thử nghiệm (ppm) Mẫu trắng 5 10 50 100 B. subtilis 0 0 1,5 4,5 9 E. coli 0 2 3 7 11 S. cerevisiae 0 4 6 8 15 3.2.2.2. Kết quả xác định chỉ số nồng độ kháng khuẩn tối thiểu (MIC) Hình 3.22: Thử nghiệm nồng độ kháng khuẩn tối thiểu của sản phẩm OHMG.HCl Bảng 3.12: Sự phát triển của E.coli theo nồng độ OHMC.HCl STT Nồng ộ OHMG.HCl (ppm) Kết quả 1 100 - 2 50 - 3 10 - 4 5 - 5 3 + 6 1 + Qua bảng 3.12, cho thấ , ng với nồng độ 5 ppm hông có sự phát tri n c a ch ng vi huẩn E.coli trong mẫu thử nghiệm u ra, chỉ số MIC c a OHMG HCl là 5 ppm. Cho thấ OHMG HCl có hoạt t nh iệt huẩn nga nồng độ rất nh 15 3.2.2.3. Kết quả xác định thời gian tiêu diệt vi khuẩn qua chỉ số MBC Hình 3.23: Thử nghiệm thời gian diệt khuẩn của sản phẩm OHMG.HCl Bảng 3.13: Sự phát triển của i khuẩn E. coli theo phương pháp MBC STT Thời gian (phút) OHMG.HCl (5 ppm) 1 1 + 2 4 + 3 6 + 4 8 + 5 10 + 6 11 + 8 12 - 9 13 - 10 14 - 11 15 - Từ kết quả khảo sát tại bảng 3.13, chỉ ra thời gian diệt khuẩn tối ưu là 12 ph t Cho thấy thời gian diệt khuẩn c a OHMG.HCl khá nhanh, với nồng độ thấp, ch ng t sản phẩm thu được có khả năng iệt khuẩn khá tốt. Như vậ , căn c vào các ết quả nghiên c u hảo sát trên, luận án đưa ra qu trình t ng hợp OHMG HCl sử ụng làm chất iệt huẩn trong ử l nước thải như sau: * Quy trình tổng hợp OHMG.HCl OHMG.HCl được t ng hợp trong thiết b phản ng có lắp má huấ , nhiệt ế, hệ thống hút chân không (loại NH3) và hệ thống thiết b hấp thụ NH3. Hexametylen diamin (được tinh chế lại bằng phư ng pháp chưng cất trực tiếp áp suất thấp) Thực hiện phản ng trùng ngưng nóng chả th o các chế độ sau: - T lệ các chất sử ụng cho phản ng là: [HMDA]: [GHC] = 1: 1,1 mol. - Nhiệt độ, thời gian: 1 giờ 100 oC, sau đó nâng nhiệt độ lên 170 oC và huấ liên tục trong 5 giờ thì ừng phản ng Tiến hành tinh chế, làm hô trong chân hông 60 oC đến hối lượng hông đ i, thu được sản phẩm OHMG.HCl có các t nh chất hóa l ỹ thuật c bản như sau. Bảng 3.14: Tính chất hóa lý của sản phẩm OHMG.HCl tổng hợp được. STT Ch tiêu Mức 1 Dạng b ngoài Chất rắn, ạng bột, màu trắng, hông mùi 2 Khối lượng phân tử (g/mol) 521 3 pH ( ung ch 1%) 6,8 - 7,0 4 T nh tan (g/100g dung môi) Nước (145), etanol (100), metanol (123), axeton (0,01) 5 Hoạt t nh iệt huẩn - Nồng độ tối thi u MIC (ppm) - Thời gian tối thi u (ph t) 5 12 16 3.3. Đánh giá hoạt tính diệt khuẩn của OHMG.HCl tổng hợp ược trong xử lý nguồn nước nhiễm khuẩn 3.3.1. Kết quả xử lý nước thải sông Tô Lịch 3.3.1.1. Thành phần, tính chất nước thải sông Tô Lịch Bảng 3.15: Đặc tính của nước sông Tô Lịch STT Thông số Đơn vị Kết quả QCVN14-2008 (cột B) 1 pH 7 - 8 5 - 9 2 SS mg/l 103 100 3 BOD5 ( 20 o C) mg/l 72 50 4 COD mg/l 93 - 5 TDS mg/l 320 1000 6 NO3 - (theo N) mg/l 66.9 50 7 PO4 3- (theo P) mg/l 26.4 10 8 T ng Coliform MPN/100ml 90.103 5.103 Th o ết quả phân t ch bảng 3 15 cho thấ : hầu hết các thông số đ c trưng cho sự ô nhi m BOD5; NO3 - ; PO4 3- đ u cao h n m c nước thải sinh hoạt th o QCVN 14:200 /BTNMT Trong đó, hàm lượng coliform t ng số cao h n gấp 1 lần so với tiêu chuẩn B qu đ nh v giá tr tối đa cho ph p c a các thông số ô nhi m nước thải sinh hoạt (QCVN 14:2008/BTNMT). 3.3.1.2. Khả năng diệt khuẩn của OHMG.HCl đối với nước sông Tô Lịch * Ảnh hưởng của nồng độ OHMG.HCl đến hiệu quả diệt khuẩn Thực hiện th nghiệm hảo sát th o mục 2 2 5 với các đi u iện: tốc độ huấ 250 vòng/ ph t, OHMG HCl nồng độ và thời gian hác nhau đến hiệu quả iệt huẩn Bảng 3.16: Ảnh hưởng của hàm lượng OHMG.HCl đến hiệu quả diệt khuẩn Nồng ộ OHMG.HCl Thông số Thời gian, phút 0 5 10 30 45 Mẫu nước thải đầu vào MPN/100ml 11860 11860 11860 11860 11860  (%) 0 0 0 0 0 1ppm MPN/100ml 11860 8100 5600 5400 4800  (%) 0 31,7 52,8 54,5 59,5 5ppm MPN/100ml 11860 6400 6240 5340 4200  (%) 0 32,5 64,2 66,1 66,3 10ppm MPN/100ml 11860 6000 3800 2600 2400  (%) 0 49,4 68,0 78,1 79,7 Qua kết quả phân tích Coliforom có trong nguồn nước sau khi xử lý cho thấy khả năng iệt khuẩn c a OHMG.HCl có tác dụng ngay hàm lượng 1 ppm. Ở hàm lượng 10 ppm, hiệu suất diệt khuẩn tăng phụ thuộc vào thời gian (49,6 % sau 5 ph t và đạt hiệu suất 79,7% sau 45 phút). 17 * Ảnh hưởng của tốc độ khuấy và thời gian đến khả năng diệt khuẩn Bảng 3.17: Ảnh hưởng của tốc độ khuấy và thời gian đến khả năng diệt khuẩn Tốc ộ khuấy (Vòng/phút) Thông số Thời gian, phút 0 5 10 30 45 250 v/ph MPN/100ml 24000 10000 3200 2240 1800  (%) 0 58,3 86,7 90,6 92,5 150 v/ph MPN/100ml 24000 13500 8200 6800 5620  (%) 0 43,8 65,8 71,7 76,6 80 v/ph MPN/100ml 24000 15000 10800 8360 7500  (%) 0 37,5 55 65,2 68,8 Kết quả khảo sát cho thấy, ng với tốc độ khuấy v = 250 vòng/ phút hiệu suất và thời gian diệt khuẩn E. coli đạt tối ưu tư ng ng là 92,5%, 45 phút (sau 10 phút xử lý ng với hiệu suất 6,7 % thì đạt QCVN -2008, cột B). Tốc độ khuấy cao, làm chất diệt khuẩn hòa tan nhanh và đồng đ u trong nước thải tạo đi u kiện cho chất diệt khuẩn tác dụng tiêu diệt vi khuẩn nhanh h n. * Ảnh hưởng của cặn lơ lửng đến thời gian diệt khuẩn Thực hiện phư ng pháp hảo sát th o mục 2 2 5 ưới các đi u iện: hàm lượng OHMG.HCl 5 ppm, tốc độ huấ 250 vòng/ phút. Bảng 3.18: Ảnh hưởng của cặn lơ lửng nước sông Tô Lịch đến hiệu quả diệt khuẩn Mẫu nước thải Thông số Thời gian, phút 0 2 5 10 30 Mẫu không lọc MPN/100ml 11000 6400 5800 4900 4200  (%) 0 41,8 47,3 55,5 61,8 Mẫu lọc MPN/100ml 10000 100 40 20 20  (%) 0 99,0 99,6 99,8 99,8 Kết quả trên bảng 3 1 cho thấ , hiệu quả iệt huẩn c a OHMG HCl t ng hợp đối với mẫu nước thải ch a c n rắn l lửng b hạn chế (hiệu suất chỉ đạt 62 - 65 % so với 99, % hi nước thải hông ch a chất rắn l lửng Do hàm lượng OHMG HCl b giảm (b hấp thụ b i c n rắn l lửng th o c chế t ch điện) nên hả năng iệt huẩn giảm 18 * Ảnh hưởng của pH đến khả năng diệt khuẩn của OHMG.HCl Bảng 3.19: Ảnh hưởng của pH đến khả năng diệt khuẩn của OHMG.HCl STT Ký hiệu mẫu Kết quả sau xử lý bằng OHMG.HCl Coliform (MPN/100ml) E .coli (MPN/100ml) 1 Mẫu đầu vào 17500 400 2 Mẫu pH =5 3100 145 3 Mẫu pH = 6 3000 85 4 Mẫu pH =7 2500 75 5 Mẫu pH = 8 2650 100 6 Mẫu pH =9 2730 80 Phư ng pháp thử TCVN 6187- 2:2009 3.3.2. Kết quả xử lý nước thải Bệnh viện Đa khoa Đức Giang 3.3.2.1. Thành phần, tính chất nước thải Bệnh viện Đa khoa Đức Giang Bảng 3.20: Đặc tính của nước thải Bệnh viện Đa khoa Đức Giang STT Thông số Đơn vị Kết quả QCVN 28:2010/ BTNMT (Cột B) 1 pH 9 6,5 - 8,5 2 BOD5 (20 o C) mg/l 126 50 3 COD mg/l 241 100 4 Chất rắn l lửng (SS) mg/l 130 100 5 Nit t ng số (NO3 - ) mg/l 25,5 10 6 Phốt phát (tính theo P) mg/l 15 10 7 Dầu mỡ động thực vật mg/l 60 20 8 T ng Coliform MPN/100ml 95.103 5.103 3.3.2.2. Khả năng diệt khuẩn của OHMG.HCl với nước thải thải Bệnh viện Đức Giang * Ảnh hưởng của nồng độ OHMG.HCl đến thời gian diệt khuẩn Bảng 3.21: Ảnh hưởng của nồng độ OHMG.HCl hiệu quả gian diệt khuẩn Nồng ộ OHMG.HCl Thông số Thời gian, phút 0 5 10 20 30 Mẫu nước thải đầu vào MPN/100ml 12565 12565 12565 12565 12565  (%) 0 0 0 0 0 1ppm MPN/100ml 12565 8510 7440 5840 5210  (%) 0 32,2 40,8 53,5 58,5 5ppm MPN/100ml 12565 7125 6240 4680 4150  (%) 0 43,3 50,3 62,7 66,9 10ppm MPN/100ml 12565 6210 4100 3120 2650  (%) 0 50,5 67,3 75,2 78,9 19 * Ảnh hưởng của cặn lơ lửng đến thời gian diệt khuẩn Bảng 3.22: Ảnh hưởng của cặn lơ lửng của nước thải Bệnh viện Đa khoa Đức Giang đến hiệu quả diệt khuẩn Mẫu Thông số Thời gian, phút 0 5 10 20 30 Mẫu không lọc MPN/100ml 18650 8550 7360 6370 5430  (%) 0 54,1 60,5 65,8 70,1 Mẫu có lọc MPN/100ml 11850 4760 2560 1750 970  (%) 0 59,8 78,4 85,2 91,8 * Ảnh hưởng của pH đến khả năng diệt khuẩn của OHMG.HCl Bảng 3.23: Ảnh hưởng của pH đến khả năng diệt khuẩn của OHMG.HCl STT Ký hiệu mẫu Kết quả sau xử lý bằng OHMG Coliform (MPN/100ml) E .coli (MPN/100ml) 1 Mẫu đầu vào 12560 415 2 Mẫu pH = 6,5 3560 185 3 Mẫu pH = 7 3150 126 4 Mẫu pH = 7,5 2650 80 5 Mẫu pH = 8 2600 90 6 Mẫu pH = 8,5 2670 85 Phư ng pháp thử TCVN 6187- 2:2009 3.3.3. Kết quả xử lý nước thải lò mổ gia súc Phùng Khoang, Hà Nội Bảng 3.24: Đặc tính cơ bản của nước thải lò mổ gia súc Phùng Khoang TT Ch tiêu Hàm lượng chứa trong nước thải Giá trị trung bình QCVN 01- 25:2010/BNNPTNT (Mức B) 1 Nhiệt độ, oC 26,5 - 33,5 30,0 40 2 pH 6,5 - 8,0 7,3 5,5 - 9,0 3 Mùi Hôi tanh Khó ch u Không khó ch u 4 Mầu sắc, Co-Pt pH = 7 140 - 160 150 70 5 BOD5 (20 oC), mg/l 935 - 1165 1050 50 6 COD, mg/l 2340 - 3100 2720 100 7 Chất rắn l lửng ( ), mg/l 484 - 515 499,5 100 8 T ng Nit (NO3 -), mg/l 154 - 165 159,5 30 9 T ng Phốt pho (PO4 3 -), mg/l 16 - 22 19 6 10 T ng coliform, MPN/100ml 113.103 - 125.103 119.103 5.103 20 * Kết quả xử lý quá trình lắng, lọc với chất trợ lắng PAC Bảng 3.25: Chỉ tiêu cơ bản của nước thải lò mổ gia súc qua xử lý với PAC T T Ch tiêu Giá trị QCVN 01- 25:2010/BNNPTNT (Mức B) 1 Nhiệt độ, oC 30,0 40 2 pH 5,8 5,5 - 9,0 3 Mùi Tanh