Tài liệu NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ VI KHUẨN E.COLI BẰNG BENTONITE BIẾN TÍNH pptx

Hội nghị Khoa học sinh viên lần I - 2011
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ VI KHUẨN E.COLI BẰNG BENTONITE BIẾN TÍNH
RESEARCH THE ADSORPTION E.COLI BACTERIA OF DENATURED BENTONITE
Lê Hữu Nghĩa, Nguyễn Huyền Trang, Đặng Xuân Dự
Khoa Hóa học & CN Thực phẩm, Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu
Email:
TÓM TẮT
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình biến tính Bentonite Di Linh (đánh giá bằng
khả năng hấp phụ vi khuẩn E.coli ) đã được khảo sát, khả năng hấp phụ tốt nhất khi
biến tính tại điều kiện: nồng độ HCl là 5%, nhiệt độ là 60
0
C, tỉ lệ rắn : lỏng là 1:3.
Nghiên cứu 2 yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ vi sinh vật. Hiệu suất cao
nhất đạt được khi thực hiện tại điều kiện: thời gian hấp phụ là 1 giờ, nồng độ
Bentonite-HCl 5% là 0,05g/ml dung dịch.
ABSTRACT
In the present paper, the adsorption of Di Linh bentonite modified by dilute
HCl solution was investigated. The phase of modified bentonite was characterized by
X-ray diffraction (XRD). The adsorption of modified bentonite was estimated by the
removal of E. coli bacteria in aqueous solution. The results show that the bentionite
which was modified by the HCl solution of 5% with mass ratio of solid to liquid
around 1/3 at temperature of 60
o
C was favorite for the removal of E. coli bacteria.
The optimal parameters of the adsorption is the adsorption time of 1 hour and the
concentration of modified bentonite of 0.05 g/mL.
1. MỞ ĐẦU
Bentonite được sử dụng như một loại
vật liệu xây dựng, làm dung dịch khoan,
chất tẩy rửa. Gần đây chúng được dùng
để phân loại dầu, tẩy sạch dầu mỡ, làm

chất mang cho thuốc trừ sâu,…[2]
Nhờ tính chất hấp phụ mà phạm vi
sử dụng của bentonite ngày càng mở
rộng, chúng được dùng trong hầu hết các
ngành công nghiệp và trong nhiều ngành
kinh tế khác. Đặc biệt, ngày nay sự ô
nhiễm môi trường là vấn đề bức xúc, và
do đó vai trò của bentonite càng trở nên
quan trọng, khi chúng được xem như là
một chất hấp phụ tự nhiên tiêu biểu để
làm sạch nước khỏi các chất hữu cơ, các
chất cao phân tử, những chất thải độc hại
của các nhà máy xí nghiệp, các kim loại
nặng và phóng xạ, các huyền phù gây đục
và các vi sinh vật có hại. [2]
Ở nước ta, bentonite đã được tìm
thấy ở nhiều nơi: Di Linh (Lâm Đồng),
Thuận Hải (Bình Thuận), Gia Quỳ (Đồng
Nai),…với trữ lượng dồi dào. Vì vậy việc
nghiên cứu và sử dụng nó có hiệu quả sẽ
mang lại lợi ích kinh tế rất lớn. Hiện nay
ở Việt Nam, bentonite được khai thác chủ
yếu để pha chế dung dịch khoan và một ít
được dùng trong nghiên cứu xúc tác hóa
học, việc sử dụng bentonite làm vật liệu
hấp phụ vi sinh vật chưa được quan tâm
nghiên cứu nhiều.
Trong bài báo này, chúng tôi trình
bày kết quả nghiên cứu quá trình hấp phụ
vi sinh vật bằng vật liệu hấp phụ là

bentonite Di Linh đã xử lý bằng axit HCl
5% (bent-HCl).
Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm
Đại học Bà Rịa Vũng Tàu
69
Hội nghị Khoa học sinh viên lần I - 2011
2. THỰC NGHIỆM
2.1. Hóa chất và dụng cụ
Hóa chất
Mẫu quặng bentonite Di Linh, HCl
5%, AgNO
3
0,5%, giấy đo pH
Dụng cụ
Erlen 500ml, máy khuấy từ, ống
sinh hàn, máy lọc chân không, tủ sấy và
một số thiết bị thủy tính khác.
2.2. Chế tạo vật liệu bentonite biến
tính HCl
Từ quặng sét được lấy từ Di Linh –
Lâm Đồng, nghiền rây loại bỏ đất đá và
phần tử phi sét thu được bentonite thô.
Pha tỷ lệ huyền phù là 10%, khuấy và để
qua đêm, giữ lại phần huyền phù. Lọc rửa
nhiều lần. Quá trình hoạt hóa bằng axit
HCl được tiến hành như sau: Cho vào
bình cầu 1000ml 50g bentonite tinh chế
và 150ml dung dịch axit HCl có nồng độ
5%, lắp bếp gia nhiệt, ống sinh hàn, nhiệt
kế, máy khuấy ở nhiệt độ 60

0
C, khuấy
trong vòng 4h. Sau đó lọc hỗn hợp thu
được tách lấy phần sét, rửa sét thu được
trên phễu lọc (phễu lọc áp suất thấp) bằng
nước cất cho đến khi không còn ion Cl
-
(thử bằng dung dịch AgNO
3
0,5% cho
đến khi không còn xuất hiện kết tủa
trắng) Sấy khô sét thu được ở 120
0
C
trong 2h, nghiền sản phẩm thu được và
rây trên rây cỡ 100 mesh [2]. Mẫu sét
sau khi biến tính là bent – HCl và được
xác định cấu trúc bằng XRD trên máy
Siemens D5000 (Đức) tại Phòng phân
tích hóa lý – Viện Khoa học vật liệu ứng
dụng.
2.3. Nghiên cứu hấp phụ
Quá trình hấp phụ vi khuẩn E.coli
được tiến hành khảo sát lần lượt các yếu
tố như: thời gian tiếp xúc, nồng độ chất
hấp phụ, từ đó khảo sát ảnh hưởng của
các yếu tố đến khả năng hấp phụ E.coli
của bentonte biến tính. Số lượng vi khuẩn
E.coli trước và sau quá trình hấp phụ
được xác định bằng cách đếm số lượng

các khuẩn lạc. Hiệu suất hấp phụ được
xác định bằng: A(%) = (C
0
- C ).100/C
0
.
Trong đó C
0
, C là số lượng khuẩn lạc
trước và sau khi hấp phụ. Hiệu suất hấp
phụ cho một gam bentonite biến tính
được tính bằng A
i
= A(%)/m, với m là
khối lượng bentonite hấp phụ.
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Biến tính bentonite
Bentonite sau khi tinh chế được trao
đổi với HCl 5%, sau đó sấy khô ở 120
0
C
được đem đi xác định cấu trúc bằng nhiễu xạ
tia X. Kết quả nhiễu xạ tia X (hình 3.1) cho
thấy xuất hiện peak d = 14.19273 (2θ = 6
0
)
ứng với khoáng montmorillonite (còn xuất
hiện các peak ở 2θ = 20
0
, 2θ = 35.3

0
) [3];
peak d = 4.48874 (2θ = 21
0
), d = 3.3477 (2θ
= 26.7
0
) đặc trưng cho khoáng quart. Ngoài
ra, phổ XRD còn có các loại khoáng khác:
montronit, microlin, abit với hàm lượng
không lớn.
Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm
Đại học Bà Rịa Vũng Tàu
70
Hội nghị Khoa học sinh viên lần I - 2011
Hình 3.1: Giản đồ XRD của bent – HCl
3.2. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc đến
khả năng hấp phụ E.Coli bằng bent – HCl
Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc đến
khả năng hấp phụ vi khuẩn E. coli của bent
– HCl được khảo sát theo các bước sau:
Tiến hành hoạt hóa giống E.coli trong
môi trường dinh dưỡng Nutrient Broth trong
khoảng 10÷14 giờ. Sau đó pha loãng huyền
phù vi khuẩn E.coli 10
-1
; 10
-2
; 10
-3

;…rồi đem
xác định số lượng tế bào trong dung dịch đã
pha loãng bằng cách đếm số lượng các
khuẩn lạc.
Hút 2ml dung dịch có độ pha loãng 10
-3
cho vào các ống nghiệm, sau đó cho
bentonite đã hoạt hóa vào từng ống nghiệm
với nồng độ bent - HCl là 0,05g/ml. Các
mẫu được lắc trong khoảng thời gian 1 giờ,
2 giờ, 3 giờ và 4 giờ. Các mẫu sau khi hấp
phụ đem ly tâm với tốc độ 2000 vòng/phút.
Dịch lỏng được tách ra khỏi bentonite đem
đi xác định số lượng vi sinh vật còn lại bằng
phương pháp đếm khuẩn lạc. Kết quả được
trình bày trên bảng 3.1 và hình 3.2.
Bảng 3.1: Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc đến khả năng hấp phụ E.coli của bent – HCl
Thời gian

(giờ)
0 1 2 3 4
C
0
(CFU/ml) 1,2.10
6
1,2
.10
6
1,2
.10

6
1,2
.10
6
1,2
.10
6
C (CFU/ml) 1,2
.10
6
6.10
3
5,2
.10
3
3,4
.10
3
3.10
3
A (%) 0 99,5 99,57 99,72 99,75
Hình 3.2. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc đến hiệu suất hấp phụ E.coli của bent - HCl
Từ hình 3.2 có thể thấy rằng sau 1 giờ
tiếp xúc nếu tiếp tục tăng thời gian hấp phụ
thì hiệu suất hấp phụ tăng không đáng kể và
cân bằng đạt được ở thời gian là 1 giờ, vì
vậy thời gian xử lý hấp phụ 1 giờ được chọn
là thời gian phù hợp cho những nghiên cứu
tiếp theo.
3.3. Ảnh hưởng của nồng độ bent – HCl

đến hiệu suất hấp phụ E.coli
Tiến hành hoạt hóa giống E.coli trong
môi trường dinh dưỡng Nutrient Broth trong
khoảng 10÷14 giờ. Sau đó pha loãng huyền
phù vi khuẩn E.coli 10
-1
; 10
-2
; 10
-3
;…rồi đem
xác định số lượng tế bào trong dung dịch đã
pha loãng bằng cách đếm số lượng các
khuẩn lạc.
Hút 2ml dung dịch có độ pha loãng 10
-3
cho vào các ống nghiệm, sau đó cho bent –
HCl vào từng ống nghiệm với nồng độ thay
đổi từ 0,05g/ml đến 0,2g/ml, thời gian tiếp
xúc là 1 giờ, ở nhiệt độ 30
0
C. Kết quả được
trình bày trên bảng 3.2 và hình 3.2.
Bảng 3.2: Ảnh hưởng của nồng độ bent – HCl đến khả năng hấp phụ E.coli
Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm
Đại học Bà Rịa Vũng Tàu
71
Hội nghị Khoa học sinh viên lần I - 2011
Nồng độ (g/ml)0 0,05 0,1 0,15 0,2
C

0
(CFU/ml) 1,1.10
6
1,1.10
6
1,1.10
6
1,1.10
6
1,1.10
6
C (CFU/ml)
1,1.10
6
4,5.10
3
3,7.10
3
2,6.10
3
1,9.10
3
A (%) 0 99,59 99,66 99,76 99,83
A
i
(CFU/g) 0 10,96.10
6
5,482.10
6
3,660.10

6
2,745.10
6
Hình 3.3: Ảnh hưởng của nồng độ bent – HCl đến hiệu suất hấp phụ E.coli
Từ hình 3.3 có thể thấy rằng khi tăng
nồng độ bentonite xử lý hấp phụ thì hiệu
suất hấp phụ tăng lên, tuy nhiên khả năng
hấp phụ cao nhất đạt được là 99,59%
(10,96.10
6
CFU / 1gam bent – HCl) khi
nồng độ bentonite xử lý là 0,05g/ml. Vì
vậy nồng độ này được chọn là nồng độ
tốt nhất cho quá trình hấp phụ E.coli bằng
bent - HCl.
4. KẾT LUẬN
Đã nghiên cứu biến tính bentonite
bằng HCl 5% và khảo sát khả năng hấp
phụ vi khuẩn E.coli kết quả như sau:
Vật liệu bent – HCl có khả năng hấp
phụ tốt vi khuẩn E.coli, các yếu tố thời
gian tiếp xúc và nồng độ bent – HCl đều
có ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ.
Điều kiện hấp phụ tốt nhất ở nồng độ
bent – HCl là 0,05g/ml thời gian tiếp xúc
là 1 giờ.
5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lê Tự Hải, Phan Chi Uyên, “Nghiên
cứu quá trình biến tính bentonite Thuận
Hải và ứng dụng hấp phụ ion Mn

2+
trong
nước”. Tạp chí phát triển khoa học và
công nghệ, Đại học Đà Nẵng, số 3(26)-
2008.
2. Trần Thanh Minh, “Nghiên cứu biến
tính bentonite Thuận Hải để ứng dụng
hấp phụ một số tác nhân hữu cơ”, luận
văn tốt nghiệp thạc sĩ. Đại học sư phạm
Đà Nẵng (2008).
3. Phạm Trung Tính, “Nghiên cứu khả
năng hấp thu một số ion kim loại nặng
trên bentonite Di Linh-Lâm Đồng đã
hoạt hóa, khóa luận tốt nghiệp”. Đại học
KHTN Hà Nội (2003).
4. Vương Văn Trường, “Khảo sát sự hấp
thu các ion Mn
2+
và Fe
2+
dung dịch nước
trên bentonite, khóa luận tốt nghiệp”.
Trường Đại học KHTN, Hà Nội (2004).
Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm
Đại học Bà Rịa Vũng Tàu
72