Nghiên cứu chế tạo bộ tiền lọc phủ nano bạc ứng dụng trong thiết bị làm sạch không khí bằng xúc tác quang

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN 1

LỜI CAM ĐOAN 4

MỤC LỤC 5

DANH MỤC HÌNH ẢNH 7

DANH MỤC BẢNG BIỂU 9

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 10

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 3

1.1

Hiện trạng ô nhiễm không khí trong nhà 3

1.2

Các thiết bị làm sạch không khí 8

1.3 Một số nghiên cứu chế tạo và ứng dụng nano trong nước và thế giới 13

1.3.1 Tính năng khử trùng của nano bạc 13

1.3.2 Một số phương pháp điều chế nano bạc và phủ nano bạc lên vật liệu 19

1.3.3 Một số ứng dụng của nano bạc trong nước và thế giới 22

CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

2.1 Đối tượng nghiên cứu 25

2.2 Phương pháp phân tích tổng hợp tài liệu 26

2.3 Phương pháp thực nghiệm 27

2.3.1 Điều chế dung dịch nano bạc và phủ nano bạc lên màng lọc tinh 27

2.3.2 Đánh giá khả năng kháng khuẩn của các màng lọc tẩm nano bạc 31

2.3.3 Đánh giá khả năng xử lý không khí của bộ tiền lọc 36

2.3.4 Đánh giá hiệu quả làm việc của thiết bị LSKK bằng XTQ sử dụng bộ tiền
lọc phủ nano bạc 38

2.3.5. Đánh giá khả năng ức chế sự phát triển vi khuẩn và nấm trên màng lọc tinh
phủ nano bạc ứng dụng trong thiết bị LSKK 41



2.4 Phương pháp thống kê, phân tích và xử lý số liệu 41

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42

3.1. Kết quả điều chế dung dịch nano bạc bằng phương pháp hóa học 42

dung dịch nước 42

3.2 Kết quả nghiên cứu chế tạo bộ tiền lọc phủ nano bạc 43

3.3 Kết quả đánh giá khả năng kháng khuẩn của màng lọc tinh phủ nano bạc 45

3.3.1. Màng lọc tẩm nano bạc tiếp xúc trực tiếp với dịch vi khuẩn 45

3.2.2 Kết quả đánh giá khả năng kháng khuẩn của màng lọc khi tiếp xúc với
không khí 46

3.4 Đánh giá hiệu quả xử lý không khí của bộ tiền lọc 50

3.4.1. Khả năng giữ bụi của bộ tiền lọc phủ nano bạc 51

3.4.2. Đánh giá khử khuẩn không khí của bộ tiền lọc phủ nano bạc 52

3.5 Đánh giá hiệu quả làm việc của thiết bị LSKK bằng XTQ sử dụng bộ tiền lọc
phủ nano bạc 53

3.5.1. Đánh giá hiệu quả làm việc của thiết bị trong box thí nghiệm 53

3.5.2. Đánh giá khả năng khử trùng của thiết bị LSKK sử dụng bộ tiền lọc phủ
nano bạc khi tiến hành chạy trong bệnh viện 55

3.5.3. Đánh giá khả năng ức chế sự phát triển vi khuẩn và nấm trên màng lọc tinh
phủ nano bạc ứng dụng trong thiết bị LSKK 60

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

PHỤ LỤC


DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hinh 1.1 Ion bạc liên kết với bazơ trên nucleotide của ADN ……….……… ….17
Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo bộ tiền lọc 25
Hình 2.2: Quy trình điều chế nano bạc ………………………….…………… …27
Hình 2.3: Các hạt nano bạc bám trên sợi lọc …………………….……………… 29
Hình 2. 4. Thiết bị chạy thử nghiệm …………………………………………… 33
Hình 2.5: Thiết bị lấy mẫu không khí Flora – 100 ………………………………. 33
Hình 2.6 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của thiết bị LSKK sử dụng bộ tiền lọc
phủ nano bạc của Viện CNMT …………………….……………………………… 36
Hình 2.7: Các vị trí lấy mẫu trong phòng hổi sức tích cực bệnh viện E ……… 37
Hình 3.1 : Sự hình thành và phát triển của các hạt nano bạc ……….………… 48
Hình 3.2: Phổ UV-VIS của mẫu nano bạc … …………………………… …… 49
Hình 3.3 Ảnh TEM của mẫu nano bạc ………….………………………… …….50
Hình 3.4 : Ảnh chụp màng lọc tinh trước và sau khi phủ nano bạc ……………… 51
Hình 3.5 : Ảnh chụp SEM của sợi lọc tinh trước và sau phủ nano bạc ………… 51
Hình 3.6: Ảnh chụp các màng lọc tiếp xúc với dịch khuẩn E.Coli 108 cfu/ml trên
đĩa thạch 52
Hình 3.7: Kết quả thử nghiệm hiệu quả diệt khuẩn của màng lọc tinh (sau 24 giờ)
……………………………………………… 53
Hình 3. 8: Kết quả thử nghiệm hiệu quả diệt khuẩn của màng lọc tinh (sau 48 giờ)
………………………………………………………………………………… … 54

Hình 3. 9: Kết quả thí nghiệm vi sinh đánh giá khả năng ức chế vi khuẩn, nấm của
màng lọc tinh phủ nano bạc (dung môi nước RO) ……………………………… 55
Hình 3. 10: Kết quả thí nghiệm vi sinh đánh giá khả năng ức chế vi khuẩn, nấm của
màng lọc tinh phủ nano bạc (dung môi nước muối sinh lý) …………………… 56
Hình 3.11: Biểu đồ khả năng ức chế vi khuẩn và nấm của màng lọc tinh phủ nano
bạc……………………………………………… ……….…………………… 60
Hình 3.12 : Biểu đồ tỷ lệ phần trăm hiệu quả xử lý bụi của bộ tiền lọc phủ nano
bạc……………………………………………………………………… …… 63
Hình 3. 1. Ảnh thiết bị LSKK sử dụng bộ tiền lọc phủ nano bạc của Viện CNMT đặt
trong phòng điều trị tích cực của bệnh viện E …………………………….55
Hình 3. 2. Sự phân bố mật độ VKHK trong buồng điều trị tích cực của bệnh viện E
Trung ương sử dụng thiết bị LSKK của Viện CNMT……………………………. 56
Hình 3. 3. Sự phân bố mật độ nấm trong buồng điều trị tích cực của bệnh viện E
Trung ương sử dụng thiết bị LSKK của Viện CNMT 57
Hình 3.16: Kết quả thí nghiệm đánh giá khả năng khử khuẩn của màng lọc tinh phủ
nano bạc sau thời gian chạy thử nghiệm trong thiết bị Thanh Phong 250 tại phòng
Hồi sức tích cực Bệnh viện E(dung môi nước RO) ………………………… ….59








DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3. 1. Khả năng diệt khuẩn của các màng lọc không khí…………. …….… 44
Bảng 3. 2. Kết quả đếm số lạc khuẩn và hiệu suất xử lý trên các đĩa nuôi

cấy 48
Bảng 3. 3. Lượng bụi đo được trước và sau khi qua bộ tiền lọc phủ nano bạc (tại các
vận tốc hút gió khác nhau) 49
Bảng 3. 4. Hiệu quả giữ vi khuẩn và nấm của bộ tiền lọc phủ nano bạc ở các vận tốc
dòng khí khác nhau 51
Bảng 3. 5. Hiệu quả xử lý bụi của thiết bị LSKK sử dụng màng tiền lọc nano bạc
trong box TN 52
Bảng 3. 6. Hiệu quả khử khuẩn và nấm của thiết bị LSKK sử dụng màng lọc nano
bạc trong box TN 53
Bảng 3. 7. Kết quả đếm số lạc khuẩn và hiệu suất xử lý trên các đĩa nuôi cấy ….59










DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CNMT Công nghệ môi trường
ESP Electro static precipitation
Bộ lắng tĩnh điện
EPA Enviroment Protection Agency
Cơ quan bảo vệ môi sinh Hoa Kỳ
HEPA High-efficiency particulate air
Bộ lọc không khí hiệu suất cao
KH&CN Khoa học công nghệ

LSKK Làm sạch không khí
NKBV Nhiễm khuẩn bệnh viện
PP Polypropilen
Nhựa Polypropilen
SEM Scanning Electron Microscope
Kính hiển vi điện tử quét
TEM Transmission Electron Microscopy\
Kính hiển vi điện tử truyền qua
UV-VIS Ultraviolet-visible
Quang phổ UV-VIS



VOCs Volatile organic compounds
Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi
VKHK Vi khuẩn hiếu khí
XTQ Xúc tác quang
WHO World health Organization
Tổ chức Y tế Thế giới

1

MỞ ĐẦU

Việc kiểm soát tình trạng ô nhiễm không khí trong các phòng kín như các
phòng chuyên môn của bệnh viện, văn phòng, tòa nhà công cộng và nhà ở… do các
tác nhân bụi, hóa chất, vi sinh vật ngày càng trở nên cấp thiết để đảm bảo chất
lượng cuộc sống con người và nâng cao điều kiện làm việc. Tập trung nghiên cứu
phát triển, hoàn thiện các công nghệ làm sạch không khí trong phòng kín là vấn đề
đang được quan tâm trên toàn thế giới, trong đó có Việt Nam. Trong đó, sự ô nhiễm

vi sinh vật trong các phòng chuyên môn của bệnh viện gây ra những tác động
nghiêm trọng đến sức khỏe của bệnh nhân, các nhân viên y tế, đặc biệt đó là tình
trạng nhiễm khuẩn bệnh viện dẫn đến tăng tỷ lệ tử vong, tăng thời gian nằm viện,
tăng việc sử dụng kháng sinh dẫn đến tăng khả năng kháng kháng sinh của nhiều
loại vi khuẩn, và tăng chi phí điều trị.
Đa phần các thiết bị làm sạch không khí được khảo sát trên thị trường đều
chỉ sử dụng các bộ lọc trong đó có bộ lọc hiệu suất cao HEPA để giữ lại bụi và vi
khuẩn, nấm trên màng. Đây là địa điểm lý tưởng để vi khuẩn và nấm khu trú và phát
triển, vi khuẩn và nấm từ các ổ khu trú vi sinh này có khả năng khuếch tán ngược
lại không khí trở thành nguồn ô nhiễm thứ cấp vi sinh vật cho không khí trong
phòng kín. Hiện nay, công nghệ làm sạch không khí tiên tiến nhất là công nghệ làm
sạch không khí bằng xúc tác quang hóa (XTQH), trong các thiết bị được sản xuất và
phân phối trên thị trường, sản phẩm Tiokraft của Nga là một trong các thiết bị có
cấu tạo hoàn chỉnh nhất, gồm nhiều tầng lọc với các chức năng chuyên biệt nên tạo
ra khả năng xử lý các tác nhân ô nhiễm trong không khí rất cao. Tuy nhiên, các
màng lọc tinh, lọc thô trên thiết bị cũng có khả năng trở thành các ổ khu trú của vi
sinh giống như các bộ lọc trên các thiết bị làm sạch không khí khác đang có trên thị
trường.
2

Bạc đã được biết đến từ xa xưa là một nguyên tố với hoạt tính kháng khuẩn tự
nhiên mạnh nhất. Hiện nay, với sự phát triển của công nghệ nano, hoạt tính kháng
khuẩn của bạc đã được tăng lên rất nhiều lần, và được ứng dụng rộng rãi trong
nhiều lĩnh vực để sử dụng cho mục đích khử trùng. Để đóng góp vào hướng nghiên
cứu này, luận văn đã tiến hành nghiên cứu đề tài:
“ Nghiên cứu chế tạo bộ tiền lọc phủ nano bạc ứng dụng trong thiết bị làm
sạch không khí bằng xúc tác quang”.
Với mục đích và nội dung sau:
- Mục đích nghiên cứu:
Chế tạo bộ tiền lọc sử dụng bạc kích thước nano để tăng cường hiệu quả làm

sạch không khí của thiết bị LSKK bằng XTQ.
- Nội dung nghiên cứu: .
i) Điều chế dung dịch nano bạc bằng phương pháp hóa học dung dịch
nước;
ii) Nghiên cứu phương pháp phủ nano bạc lên các màng lọc bụi để chế tạo
bộ lọc tiền lọc phủ nano bạc.
iii) Đánh giá hiệu quả diệt khuẩn của màng lọc phủ nano bạc và hiệu quả
khử trùng của thiết bị làm sạch không khí bằng công nghệ xúc tác quang
sau khi lắp bộ tiền phủ nano bạc.






3

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1 Hiện trạng ô nhiễm không khí trong nhà
Trước đây, khi nhắc đến ô nhiễm không khí, chúng ta chỉ nghĩ đến sự ô nhiễm
khói bụi bên ngoài do các giao thông, khai khoáng, xây dựng, các quá trình thiên
nhiên … Tuy nhiên, từ những năm 90 của thế kỷ XX, các nghiên cứu đã quan tâm
đến sự ô nhiệm không khí trong các phòng kín. Không khí trong nhà có khả năng
lưu thông kém giữa các khu vực trong nhà, hạn chế về mặt đối lưu và hạn chế sự
trao đổi không khí giữa trong và ngoài nhà , thời gian lưu của không khí kéo dài,
mật độ người tập trung cao, nhiều đồ đạc, có các hoạt động, sinh hoạt đặc thù nên
dẫn đến sự tích lũy của các chất gây ô nhiễm với thời gian dài và mật độ cao.
Chất lượng không khí ảnh hưởng lớn đến sức khỏe của con người. Theo
nghiên cứu của Cục bảo vệ môi trường Mỹ, ngày nay con người dùng khoảng 89-
90% thời gian sống trong nhà, những người càng lớn tuổi càng có xu hướng dành

thời gian ở trong nhà nhiều hơn. Tuy nhiên, môi trường không khí trong nhà hiện
nay đang ngày càng bị ô nhiễm bởi các yếu tố bụi, vi sinh, các chất hữu cơ độc hại.
Nồng độ của một số chất gây ô nhiễm không khí trong nhà cao hơn gấp nhiều lần
nồng độ của nó trong không khí bên ngoài. Thậm chí, nếu chất ô nhiễm trong nhà
có nồng độ thấp hơn không khí bên ngoài nhưng với thời gian con người tiếp xúc
thường xuyên thì các tác động của nó cũng gây những ảnh hưởng sâu sắc đến sức
khỏe con người [33]. Các tác động của ô nhiễm không khí trong nhà lên sức khỏe
con người diễn ra âm thầm, trong thời gian dài, và khó để đánh giá đầy đủ mức độ
nguy hại, ảnh hưởng lớn đến sức khỏe, tính mạng của con người. Sự gia tăng của
các yếu tố ô nhiễm không khí là nguyên nhân quan trọng gây tử vong ở trẻ em dưới
5 tuổi tác các quốc gia đang phát triển [13]. Theo báo cáo của Tổ chức Y tế Thế
giới (WHO) năm 2012, khoảng 50% số bệnh lý của con người gây ra bởi sự ô
nhiễm không khí trong nhà, ảnh hưởng của nó cao gấp 2-8 lần so với các bệnh lý có
nguyên nhân do môi trường không khí bên ngoài ô nhiễm. Cũng theo báo cáo này,
các nước kém phát triển và đang phát triển trong khu vực Đông Nam Á và Tây Thái
4

Bình Dương là các nước đang phải chịu những tác động nặng nề nhất của ô nhiễm
không khí trong nhà, theo thống kê có khoảng 3.3 triệu người chết liên quan đến các
vấn đề ô nhiễm không khí trong nhà, trong số đó, 34% tử vong do đột quỵ, 26% do
bệnh thiếu máu cục bộ, 22% do bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính, 12% do các bệnh lý
hô hấp cấp tính ở trẻ em và 6% do ung thư phổi [39].
* Các thành phần gây ô nhiễm không khí:
Bụi trong nhà có nguồn gốc từ bụi trong không khí bên ngoài, hoặc bắt
nguồn từ khói thuốc, các quá trình sinh hoạt, làm việc, nấu nướng của con người,
hay phát tán ra từ các đồ dùng gia đình và các vật liệu dùng trong xây dựng. Thành
phần bụi trong nhà gồm chủ yếu là các hạt bụi lơ lửng, có kích thước nhỏ PM
10
, loại
bụi này có thời gian tồn tại lâu trong không khí. Bụi được phân thành nhiều loại

gồm có bụi vô cơ, bụi hữu cơ, bụi kim loại, bụi sợi, bụi có chứa thành phần vi sinh
vật…, mỗi loại bụi kể trên lại có những tác động khác nhau đến sức khỏe con người
[2]. Khảo sát chất lượng không khí tại 30 cao ốc, văn phòng trên địa bàn Hà Nội
cho kết quả về lượng bụi tổng dao động từ 0,086 – 1,175 mg/m
3
không khí và trung
bình là 0.333 mg/m
3
không khí, trong khi đó bụi hô hấp dao động từ 0.067 mg/m
3
-
0.506 mg/m
3
không khí, giá trị trung bình khoảng 0.208 mg/m
3
không khí. Từ kết
quả trên có thể thấy tỷ lệ bụi mịn hay bụi hô hấp chiếm khoảng 62% (tính theo các
giá trị trung bình).
Bụi ảnh hưởng toàn diện đến sức khỏe con người nhưng tác động nhiều nhất
là đến hệ hô hấp của cơ thể con người đặc biệt là trẻ em, sự ảnh hưởng của bụi lên
sức khỏe phụ thuộc nhiều vào kích thước và tính chất của nó. Các hạt bụi trong nhà
thường có kích thước nhỏ ảnh hưởng lớn hơn đối với sức khỏe con người, do khả
năng thâm nhập sâu vào hệ thống hô hấp và lắng đọng trong phổi, phế quản. Bụi
gây ra các bệnh về đường hô hấp như ho, viêm mũi, viêm xoang, viêm họng, viêm
phế quản, viêm phổi, gây bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính, nếu trong thành phần bụi
chứa các phóng xạ thì làm tăng khả năng mắc ung thư phổi. Ngoài các tác động ở
hệ hô hấp, bụi còn gây ra nhiều bệnh viêm nhiễm và dị ứng trên da và mắt, như dị
ứng gây ngứa mắt, viêm biểu mô giác mạc, viêm kết mạc… Thời gian tiếp xúc bụi
5

liên tục, kéo dài có thể gây ra các bệnh về viêm đường hô hấp dưới, viêm đường
tiêu hóa, nặng hơn nữa có thể gây ra viêm màng não, viêm tắc tĩnh mạch xoang
trong và dẫn tới tử vong [18,26].
Khói thuốc là một nguồn ô nhiễm đặc thù, theo nghiên cứu, trong khói thuốc
có trên 4000 hợp chất ở dạng khí và hạt, trong đó khoảng 40 hợp chất đã được
chứng mình có khả năng gây ung thư.
Các hợp chất VOCs ( Volatile Organic Compounds) là các hợp chất hữu cơ
dễ bay hơi, cấu tạo từ ít nguyên tử C trong phân tử gồm các hợp chất hydrocacbon
nhẹ, hydrocacbon thơm, halogen hydrocacbon, hydrocacbon oxit nito, ancol, xeton,
các hợp chất điển hình như formandehyd, benzen, clo hữu cơ, các freon, xeton, cồn,
khí từ xăng dầu…. Không khí trong nhà có khoảng trên 100 hợp chất hữu cơ bay
hơi khác nhau gồm các hợp chất có nguồn gốc tự nhiên và nguồn gốc nhân tạo. Các
hợp chất VOCs có nguồn gốc tự nhiên thường phát tán ra từ các loại hoa quả, có
thành phần chính là isoprene. Thành phần VOCs có nguồn gốc nhân tạo bắt nguồn
từ các vật dụng trong nhà có sử dụng các dung môi hữu cơ trong quá trình sản xuất
như dung môi hữu cơ như dung môi pha sơn, dung môi trong các chất tẩy rửa, thuốc
diệt côn trùng, mỹ phẩm, nước hoa, nước xả vải, quần áo sau khi giặt khô,… Các
hợp chất VOCs có nguồn gốc nhân tạo là thành phần chủ yếu gây ảnh hưởng xấu tới
sức khỏe con người [15].
Do nhu cầu sử dụng các sản phẩm có khả năng sinh VOCs ngày càng tăng,
thiết kế kiến trúc có xu hướng ngày càng khép kín để tiết kiệm nhiên liệu khiến
lượng VOCs trong không khí trong nhà có nồng độ ngày càng cao hơn, lượng
VOCs trong nhà cao hơn không khí bên ngoài khoảng 10 lần, thậm chí cao gấp
1000 lần tại thời điểm sau khi sơn tường [19]. Các chất VOCs có thể gây các ra
những tác động ngắn hạn và dài hạn đối với sức khỏe con người, nhiều chất có khả
năng gây ung thư như benzen, formandehyd, toluen… Các hợp chất này gây hại cho
gan, thận, não và hệ thần kinh, có khả năng ảnh hưởng tới bộ máy di truyền và sức
khỏe của thai nhi. Các khí VOCs còn là nguyên nhân sinh ra ozon trong không khí,
ozon ở mặt đất là các chất có hại cho con người:
6

VOC + ánh sáng + NO
x
+ O
2
=> NO + CO
2
+ H
2
+ O
3

Thành phần chất gây ô nhiễm có nguồn gốc sinh học bao gồm nấm mốc, vi
khuẩn, phấn hoa, lông vật nuôi… Vi khuẩn và nấm mốc phân bố rộng khắp trong
không khí, và bám trên các hạt bụi lơ lửng. Với điều kiện khí hậu nóng ẩm ở nước
ta, là điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn và nấm mốc phát triển mạnh. Trong đó, có
những vi sinh vật có lợi, tham gia vào chu trình chuyển hóa vật chất, và có nhóm vi
sinh vật gây hại, lây bệnh cho động thực vật, đặc biệt là lây bệnh cho con người.
Ô nhiễm vi sinh vật ở môi trường không khí trong nhà đang ở mức đáng báo
động. Một nghiên cứu đánh giá thực trạng chất lượng không khí trong nhà tại các
tòa nhà và cao ốc ở Hà Nội cho thấy chỉ tiêu về vi sinh vật trong các không gian này
cao gấp nhiều lần khuyến nghị [2]. Vi sinh vật là nguyên nhân gây các bệnh da liễu,
bệnh về mắt, các bệnh lây truyền về đường hô hấp (lao, viêm phế quản…) và bệnh
đường ruột (tả, lỵ, thương hàn…). Một số nhóm vi sinh vật có khả năng tạo bào tử
có thể tồn tại rất lâu trong không khí làm tăng khả năng gây bệnh đối với con
người, ví dụ thời gian tồn tại trong không khí của các vi khuẩn lao ở dạng bào tử là
từ 3 đến 4 tháng.
Khi nhắc đến hiện trạng nhiễm không khí trong nhà bên cạnh việc quan tâm
đến sự ô nhiễm không khí trong các nhà ở, văn phòng, thì sự ô nhiễm ở các phòng
chuyên môn cũng là vấn đề cần được chú trọng, đặc biệt là sự ô nhiễm vi sinh tại

các khu vực như nhà hàng, khu mua sắm, bệnh viện … nơi con người tập trung
đông, và nhiều nguồn lây nhiễm, tiềm ẩn nhiều tác động nguy hại với sức khỏe con
người. Điển hình nhất là sự ô nhiễm vi sinh tại các phòng trong bệnh viện, nguồn
gốc của các loại vi sinh vật đến từ bệnh nhân, người nhà bệnh nhân, các bác sỹ,
nhân viên y tế, các dụng cụ y tế., quá trình nuôi cấy vi sinh vật để tiến hành các xét
nghiệm. Thành phần và mật độ các loại VSV trong các phòng bệnh viện cũng phụ
thuộc vào chuyên khoa và chức năng của phòng bệnh, số lượng bệnh nhân và người
nhà bệnh nhân. Qua khảo sát về vi sinh vật trong phòng bệnh ở một số bệnh viện
vấn đề cần chú ý là có xuất hiện của các vi sinh vật gây nhiễm khuẩn bệnh viện và
có khả năng đa kháng thuốc kháng sinh, điển hình là cầu khuẩn Staphylococcus
7

aureus. Đây là loại tụ cầu Gram (+) không sinh nha bào, có khả năng kháng
Methicelin, gây các bệnh như viêm da, viêm niêm mạc, nhiễm khuẩn huyết, viêm
não, viêm phổi. Thành phần của các VSV trong các phòng bệnh viện chủ yếu các vi
khuẩn trong không khí phòng là tụ cầu trên da – Straphylococcus epidermidis và
một số vi khuẩn khác như Coagulase, Steptoscoccus, E. Coli, Tụ cầu vàng, Trực
khuẩn mủ xanh, Bacilus sp, Klebsiella, trong đó, một số phòng tại các bệnh viện
còn có xuất hiện các vi sinh vật gây nhiễm khuẩn bệnh viện và có khả năng đa
kháng thuốc kháng sinh, điển hình là cầu khuẩn Staphylococcus aureus. Khảo sát tại
13 bệnh viện được khảo sát trong thành Hồ Chí Minh trong năm 2009 cho kết quả
số lượng vi sinh vật trong các phòng mổ và phòng hồi sức cấp cứu của là từ 64,2
đến 1247,8 cfu/m3 và phần lớn tập trung trong khoảng 200 – 500 cfu/m3, trong số
33 phòng mổ và phòng hồi sức được khảo sát có 1 phòng mổ và 1 phòng hồi sức
cấp cứu có sự hiện diện của vi khuẩn Staphylocoscus aureus. Các khảo sát tại các
phòng bệnh viện ở các nước trên thế giới cũng cho thấy có sự ô nhiễm vi sinh vật
(vi khuẩn và nấm), kể cả sự có mặt của các vi khuẩn gây nhiễm khuẩn bệnh viện,
các vi khuẩn đa kháng sinh, kháng penicillin, chúng phân tán với mật độ thay đổi
tùy thuộc các khu vực khác nhau của bệnh viện, nhưng cao nhất là ở các phòng mổ
và khu sản khoa. [20-22,24]. Và nó trở thành một trong những thách thức và mối

quan tâm hàng đầu tại các bệnh viện ở Việt Nam và trên thế giới. Nhiễm khuẩn
bệnh viện (NKBV) là những nhiễm khuẩn mắc phải trong thời gian nằm viện,
nhiễm khuẩn bệnh viện làm tăng tỷ lệ tử vong, kéo dài thời gian điều trị, thời gian
nằm viện, tăng sử dụng kháng sinh, tăng đề kháng kháng sinh và kéo theo tăng chi
phí điều trị. Theo điều tra năm 1998 tại 12 bệnh viện trong toàn quốc, tỷ lệ NKBV
là 11,5% tổng số ca nhiễm khuẩn; năm 2001 tỷ lệ NKBV là 6,8% trong các ca
nhiễm khuẩn được khảo sát tại 11 bệnh viện; năm 2005 tỷ lệ NKBV là 5,7% khi
điều tra tại 19 bệnh viện, và biểu hiện thường gặp nhất là viêm phổi. Tại Việt Nam,
mỗi năm vẫn có gần 700 nghìn bệnh nhân nhiễm trùng vết mổ do NKBV gây ra,
kéo dài thời gian nằm viện trung bình của bệnh nhân từ 9 đến 24,3 ngày, đồng thời
kéo theo tăng chi phí điều trị trung bình từ 2 - 32,3 triệu đồng/bệnh nhân. Tại Mỹ
8

hàng năm ước tính có 2 triệu bệnh nhân bị NKBV, làm 90000 người tử vong, làm
tốn thêm 4,5 tỉ đôla viện phí.
Như vậy, ô nhiễm không khí trong nhà có mức độ đe dọa nghiêm trọng đối
với sức khỏe con người, nếu không có những biện pháp cải thiện điều kiện môi
trường không khí trong nhà, sức khỏe con người ngày càng phải chịu những tác
động nghiêm trọng do các căn bệnh mãn tính, và bệnh nan y, và cả về mặt di
truyền, suy giảm chất lượng đời sống xã hội.
1.2 Các thiết bị làm sạch không khí
Để cải thiện và kiểm soát chất lượng không khí, từ lâu các công nghệ làm sạch
không khí đã được quan tâm nghiên cứu, các công nghệ LSKK hiện nay bao gồm:
các công nghệ truyền thống gồm các thiết bị LSKK dựa trên nguyên lý lọc, tiếp đến
là sự phát triển của các thiết bị LSKK bằng ion hóa và LSKK bằng nguyên lý đốt
cháy và công nghệ tiên tiến hiện nay là công nghệ LSKK ứng dụng nguyên lý xúc
tác quang.
*) Thiết bị làm sạch không khí ứng dụng công nghệ dựa trên nguyên lý lọc:
Các thiết bị LSKK dựa trên nguyên lý lọc tách thành phần bụi ra khỏi pha khí, sử
dụng các màng lọc để loại bỏ bụi và một phần vi sinh vật bám trên bụi. Các sợi lọc

bắt bụi dựa trên các nguyên tắc cơ học: các hạt bụi có kích thước lớn hơn khe giữa
các sợi nên bị kẹt lại; hạt bụi có kích lớn có quán tính lớn, khi bay vào các khe lọc
va đập lên các sợi lọc và bị giữ lại; hạt bụi nhỏ và nhẹ khi bay tới bề mặt sợi lọc
theo không khí lăn theo sợi lọc và bụi bám lại trên bề mặt sợi lọc, các hạt bụi nhỏ
hơn 1µm bay lơ lửng trong không khí nếu tiếp xúc với sợi lọc bị giữ lại. Các sợi lọc
được xử lý bề mặt để làm tăng hiệu quả bám dính. Hiệu suất lọc của bộ lọc phụ
thuộc vào vận tốc dòng khí, kích cỡ hạt bụi, đường kính sợi lọc và mật độ sợi lọc
[9].
*) Thiết bị làm sạch không khí ứng dụng công nghệ ion hóa: Các thiết bị
LSKK bằng ion hóa dựa trên các phản ứng hóa học, sử dụng điện áp cao sinh ra các
electron và gắn điện tích âm lên các hạt bui, bụi lơ lửng, khói thuốc và một số
9

VOCs sau đó các hạt bụi và hóa chất bị hút vào các bộ phận mang điện tích dương
trong thiết bị bằng lực tĩnh điện. Hiệu suất của thiết bị phụ thuộc vào khả năng ion
hóa bụi thiết bị, và khả năng hút điện tích âm của các bộ phận mang điện dương.
Tuy nhiên, thiết bị có khả năng ion hóa oxi không khí tạo ra ozon là chất độc với
sức khỏe con người và gây mùi khó chịu [9].
*) Thiết bị làm sạch không khí ứng dụng công nghệ đốt cháy: Thiết bị LSKK
bằng nguyên lý đốt cháy sử dụng nhiệt độ cao, từ vài trăm đến 1000
0
C hoặc sử
dụng plasma để đốt cháy, phá hủy các phân tử, vi sinh vật và các chất độc hại trong
không khí. Do nhiệt độ đốt cung cấp cho quá trình đốt cháy là rất cao so với nhiệt
độ cháy của hầu hết các chất hữu cơ nên thiết bị có khả năng loại bỏ tối đa các phân
tử hữu cơ độc hại, mùi khó chịu, khói thuốc và các vi sinh vật có trong môi trường.
Tuy nhiên, thiết bị cũng có nhiều nhược điểm, đó là thời gian xử lý lâu, chỉ có hiệu
quả xử lý cao trong các không gian hẹp, một số chất vô cơ độc hại có trong thành
phần bụi không được xử lý, và máy có thể sinh ra ozon gây hại cho sức khỏe [9].
Thiết bị đã được đưa ra thị trường hiện nay có thể kể đến như có Airfree, Biozone

Europe Air in space, Daikin
*) Thiết bị làm sạch không khí bằng công nghệ xúc tác quang
Các thiết bị LSKK theo công nghệ truyền thống còn xuất hiện khá nhiều
nhược điểm, sự xuất hiện của công nghệ LSKK bằng XTQ trong thời gian gần đây
cũng đã góp phần cải thiện được một số nhược điểm của các thiết bị truyền thống,
về hiệu quả xử lý các chất VOCs và vi sinh vật. Công nghệ LSKK bằng xúc tác
quang đã được đưa vào ứng dụng trong LSKK và đồng thời cũng đang được tiếp tục
nghiên cứu để hoàn thiện công nghệ.
Từ phát hiện của Fujishima về hiệu ứng phân hủy quang hóa nước trên điện
cực TiO
2
và quá trình XTQH bắt đầu được quan tâm nghiên cứu rộng rãi, trong đó
đặc biệt là vấn đề xử lý nước và không khí bị ô nhiễm bởi các hợp chất hữu cơ và
vô cơ có khả năng phân hủy bằng phản ứng quang hóa.
10

Nguyên lý của quá trình xúc tác quang là sử dụng các chất có khả năng làm
tăng tốc độ các phản ứng quang hóa, nhằm oxi hóa các chất. Khi được chiếu ánh
sáng với cường độ thích hợp chất XTQH đẩy nhanh tốc độ phản ứng quang hoá
bằng cách tương tác với chất nền ở trạng thái ổn định hay ở trạng thái bị kích thích
hoặc với các sản phẩm của phản ứng quang hoá tuỳ thuộc vào cơ chế của phản ứng.
Chất XTQH khi được chiếu bằng ánh sáng thích hợp có thể tạo ra một loạt quy trình
giống như phản ứng oxy hoá – khử và các phân tử ở dạng chuyển tiếp có khả năng
oxy hoá – khử mạnh. Hiện nay, vật liệu xúc tác quang đang được nghiên cứu và ứng
dụng trong việc xử lý chất ô nhiễm là TiO
2
.
Công nghệ LSKK bằng XTQ là công nghệ xuất phát sau nhưng đã có những
bước phát triển mạnh mẽ. Nguyên tắc làm việc chung của các thiết bị là sử dụng
một máy hút để hút không khí đi vào thiết bị và qua các lớp lọc thô, lọc HEPA để

loại bỏ các hạt bụi có kích thước trên 3 micromet, sau đó không khí tiếp tục đi qua
bộ lọc XTQ để loại bỏ hóa chất độc hại và vi khuẩn, trước khi ra khỏi thiết bị không
khí đi qua lớp lọc bằng than hoạt tính để loại bỏ mùi. Như vậy, thiết bị LSKK bằng
XTQ là sự tích hợp của nhiều công nghệ LSKK kết hợp với bộ phận lọc XTQ để
loại bỏ triệt để VOC và vi khuẩn trong không khí. Trên thị trường hiện nay đã có
nhiều dòng thiết bị LSKK sử dụng công nghệ XTQ được sản xuất tại các nước như
Mỹ, Nga, Hàn Quốc, Trung Quốc, Malaysia Một số thiết bị LSKK có thể kể đến
như: Thiết bị LSKK CLEANCARE của hãng Enputech, Mỹ có năng suất xử lý 320
- 420 m3/h, công suất tiêu thụ 80W, sử dụng đèn UV 15W có khả năng loại bỏ bụi
và tỷ lệ diệt khuẩn lên tới 95% và xử lý formaldehyde 98% thích hợp với diện tích
phòng từ 83m2 trở xuống. Thiết bị LSKK của hãng SEIWAKOGYO Nhật Bản có
năng suất xử lý tối đa 540 m3/h, công suất tiêu thụ 510 W, diện tích phòng thích
hợp 25 - 100m2; Thiết bị LSKK của hãng Happy Life Hàn Quốc có năng suất
LSKK là 180 m3/h, công suất tiêu thụ là 48W, khả năng diệt khuẩn là 98%, khả
năng xử lý VOC là ~0,037 mg/h, khả năng xử lý các khí độc là trên 84% [9].
11

Trước năm 2013, trên thị trường Việt Nam chủ yếu là các thiết bị LSKK ứng
dụng nguyên lý lọc sử dụng các bộ lọc thô và lọc HEPA để loại bỏ các bụi trong
không khí, các thiết bị LSKK bằng XTQ trên thị trường đều phải nhập khẩu và có
giá thành cao. Về nghiên cứu chế tạo thiết bị LSKK bằng XTQ trong nước, Viện
Công nghệ Môi trường - Viện Hàn Lâm Khoa học Việt Nam đã ký biên bản thỏa
thuận hợp tác với Viện Các vấn đề Vật lý trong Hóa học - Viện Hàn Lâm Khoa học
Nga thực hiện "Nghiên cứu phát triển và ứng dụng hệ thống xử lý ô nhiễm không
khí TIOKRAFT trên cơ sở vật liệu XTQ", dựa trên thiết kế các thiết bị của Nga, dự
án đã tiến hành chế tạo, lắp đặt một số thiết bị LSKK bằng XTQ như Thanh Phong
40 (theo mẫu thiết bị VL-40 của Nga), Thanh Phong 100 và Hoa Sen 25, Thanh
Phong 250… Thiết bị có cấu tạo gồm nhiều tầng lọc với các chức năng lọc khác
nhau, bao gồm bộ lọc thô, lọc tinh hoặc lọc HEPA, lọc tĩnh điện, lọc XTQ, lớp lọc
than hoạt tính.

Bộ lọc sơ cấp hay bộ tiền lọc gồm lọc thô và lọc tinh, không khí đi qua bộ
tiền lọc có thể loại bỏ được hầu hết các hạt bụi có kích thước >0,3 µm. Nguyên lý
hoạt động của lớp lọc thô và lọc tinh cũng tương tự như nguyên lý lọc cơ học trong
thiết bị LSKK bằng nguyên lý lọc. Bộ lọc thô được chế tạo từ vật liệu vải không dệt
thành phần bông PE dày 1-3mm, đường kính sợi nhỏ hơn 20µm, khoảng cách giữa
các sợi từ 200-400 µm, các sợi lọc được xử lý để tăng bám dính. Nguyên tắc bắt bụi
chủ yếu của bộ lọc thô là dựa trên quán tính của các hạt, khi dòng khí đi quanh sợi
lọc, các hạt do có quán tính nên không chuyển hướng được chạm vào bề mặt sợi
lọc và bị giữ lại. Bộ lọc thô có tác dụng loại bỏ bụi có kích thước trên 3 micromet.
Bộ lọc tinh là màng PP, có khả năng loại bỏ bụi đến kích thước 0,3 micromet. Các
hạt bụi có kích thước nhỏ bay theo dòng không khí uốn cong tại các sợi lọc, lăn trên
bề mặt sợi lọc và bị giữ lại, hoặc các hạt bụi chuyển động Brown như phân tử, va
đập vào sợi lọc và bị giữ lại. Lực bám giữ của bụi lên bề mặt sợi lọc là lực Van der
Van. Khả năng loại bỏ bụi của bộ lọc phụ thuộc vào hiệu suất thiết kế của bộ lọc và
tốc độ gió đi qua bộ lọc [9]. Như vậy, với khả năng lọc bụi của bộ tiền lọc, lượng
12

bụi đã được giữ lại đáng kể, với các hạt bụi có kích thước nhỏ hơn được xử lý trong
hệ thống lắng tĩnh điện phía sau.
Bộ lắng tĩnh điện (ESP – electro static precipitation), không khí đi qua các
ống có điện trường lớn và bị ion hóa, bị hút về phía cực lắng có điện tích dương. Hệ
lọc bụi tĩnh điện gồm các điện cực ống trụ rỗng D=75mm, và có biến áp để tăng
hiệu điện thế ion hóa các hạt. Bộ lọc có khả năng lọc các phần tử bụi nhỏ còn lại.
Nguyên lý lắng bụi tĩnh điện là khi dòng không khí đi qua điện trường (được tạo ra
trong ống trụ bởi một dòng điện một chiều có hiệu điện thế cao) xảy ra quá trình
điện li của các hạt bụi tạo thành ion âm và ion dương, khi các hạt bụi nhiễm điện bị
hút về các điện cực trái dấu và bám trên bề mặt điện cực. Hệ thống lọc bụi tĩnh điện
có thể loại bỏ được những hạt bụi có kích thước rất nhỏ từ 0,1µm trở lên, hiệu suất
loại bỏ bụi có thể đạt 99%, do đó đảm bảo dòng không khí đi vào bộ lọc XTQ là
không khí sạch, giảm thiểu tối đa sự bám bụi trên bề mặt các ống XTQ, làm tăng

tuổi thọ của bộ lọc XTQ [9].
Bộ phận lọc xúc tác quang có cấu tạo gồn các phần tử XTQ là các ống thạch
anh xốp, đường kính 80mm phủ XTQ TiO2, bên trong có đèn tử ngoại cung cấp tia
tử ngoại hoạt hóa TiO2 xúc tác phân hủy chất độc và vi khuẩn,nấm thành CO2 và
H2O. Đây là bộ phận quan trọng nhất trong thiết bị LSKK bằng XTQ, hiệu quả
hoạt động của nó quyết định hiệu quả xử lý hóa chất và VSV của thiết bị. Phần tử
XTQ trong thiết bị TIOKRAFT được sản xuất có dạng ống trụ xốp đường kính
ngoài 80mm, dày 5 - 10mm, dài >200 mm, hở hai đầu, chế tạo từ các hạt thạnh anh
có đường kính 0.6 đến 0.8mm bằng phương pháp thiêu kết [9].
Bộ lọc hạt mang điện: làm bằng vải PP không dệt kết hợp lưới kim loại tiếp
đất có tác dụng giữ lại các hạt mang điện và truyền điện tích xuống đất. Sau khi qua
bộ lọc tĩnh điện, không khí tiếp tục xử lý bằng bộ lọc than hoạt tính để giữ lại các
siêu oxit và mùi [9].
13

Để đảm lưu lượng không khí đi qua thiết bị, và chênh áp của không khí khi
đi qua các bộ lọc, và đặc biệt là lọc tinh, thiết bị sử dụng một quạt gió áp suất cao
[9].
Quy trình LSKK trong thiết bị: không khí đi qua các bộ lọc thô, lọc tinh và
lọc tĩnh điện để loại bỏ tối đa bụi, tiếp đến không khí đi qua ống XTQ, chất độc hại
và vi khuẩn bị oxi hóa, sau đó không khí đi qua bộ lọc hạt mang điện và than hoạt
tính để trung hòa hạt mang điện, khử mùi và giữ lại các siêu oxit [9].
*) Nhược điểm cần khắc phục của thiết bị làm sạch không khí
Do các thiết bị làm sạch không khí hầu hết sử dụng các màng lọc để lọc bụi,
trong khi đó, bụi chính là môi trường sống cho vi sinh vật. Do đó, màng giữ bụi
nhưng đồng thời cũng giữ lại các vi sinh vật bám trên đó. Thời gian sử dụng của
thiết bị làm sạch không khí có thể kéo dài nhiều năm, trong khi đó, việc vệ sinh
thiết bị chỉ tiến hành định kỳ vài tháng một lần. Sau thời gian hoạt động kéo dài,
màng lọc của các thiết bị trở thành nơi vi sinh vật (vi khuẩn, nấm…) sinh sôi, đặc
biệt với điều kiện khí hậu ở nước ta rất thuận lợi cho sự phát triển của các vi khuẩn

và nấm, khi lượng vi sinh vật tích tụ với mật độ lớn, nó trở thành nguồn ô nhiễm vi
sinh thứ cấp và có khả năng phát tán ngược trở lại môi trường với nồng độ lớn.
1.3 Một số nghiên cứu chế tạo và ứng dụng nano trong nước và thế giới
1.3.1 Tính năng khử trùng của nano bạc
Bạc là một kim loại quý cổ xưa được con người biết đến như một nguyên tố
với hoạt tính kháng khuẩn tự nhiên mạnh nhất. Trong hệ thống tuần hoàn bạc có số
hiệu nguyên tử 47 phân nhóm phụ IIB, là nguyên tố chuyển tiếp nhóm d có cấu hình
e lớp ngoài cùng là 4d
10
5s
1
. Bạc có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, thậm chí cả
bạc có khả năng tiêu diệt một số loại virus trong đó có virus HIV, bạc ngăn ngừa sự
phát triển của vi khuẩn, nấm và khử mùi hôi.
Thời cổ đại người ta đã biết sử dụng bạc trong việc khử trùng nước. Theo
các tư liệu lịch sử, từ cách đây 2500 năm, người ta đã tiến hành khử độc cho nước
14

uống bằng cách nhúng vào đó một thỏi bạc nung đỏ. Thời Alexander Đại đế, bạc
được sử dụng để chế tác các dụng cụ đựng đồ ăn, thức uống như bát đĩa, ly chén với
mục đích bảo quản thức ăn, chống độc. Vào những năm 20 của thế kỷ XX, người ta
sử dụng một đồng bạc cho vào bình để sữa tươi có thể bảo quản được trong một
ngày [32].
Thời La Mã cổ đại, bạc nitrat được sử dụng để điều trị các vết thương, vết
bỏng.

. Các nhà giả kim thuât từng gọi tác dụng của bạc là một chất làm lành. Vào
khoảng cuối thế kỷ 18, bạc được ứng dụng trong y học với vai trò là một hóa chất
sát khuẩn tốt nhất và một loại kháng sinh mà vi sinh vật không có khả năng tạo
kháng thể, do đó không xuất hiện tượng kháng thuốc của vi sinh vật [32].

Vào đầu thế kỷ 19 cho đến tận ngày nay, bạc được sử dụng rộng rãi trong y
học dưới dạng dịch dung keo và chế phẩm

keo bạc kim loại dưới tên gọi Collargol
và keo bạc oxit dưới tên gọi Protargol. Năm 1920, dung dịch muối bạc được FDA
(Food and Drug Admintrasio n) của Hoa Kỳ chấp thuận để sử dụng với vai trò một
chất kháng khuẩn.
Một số nghiên cứu đã chứng minh khả năng vô hiệu hóa của bạc với các
virus và vi khuẩn nguy hiểm như virus gây bệnh đậu mùa, virus cúm A, virus HIV
và cho hiệu quả điều trị tốt đối với các bệnh virut Marburg, virut bệnh đường ruột
(enterit) và virut bệnh chó dại. Trong đại chiến thế giới II (năm 1942) bác sỹ người
Anh R. Benton đã thành công trong việc ngăn chăn hoàn toàn bệnh dịch tả và
thương hàn hoành hành trong một đơn vị lính đang xây đường Miến Điện – Assam
bằng cách cho họ uống nước chứa keo bạc (10g/lít) thu được bằng phương pháp
điện phân nước uống sử dụng điện cực từ bạc kim loại.
Bạc là một kim loại quý, nên giá thành của nó khá cao, mặt khác, tác động
khử khuẩn của bạc được chứng minh xảy ra chủ yếu khi bạc tồn tại ở dạng ion, kích
thước hạt lớn hạn chế khả năng ion hóa của bạc, giảm diện tích tiếp xúc của bạc với
vi sinh vật . Trước những thành tựu của công nghệ nano, các nhà khoa học nghiên
15

cứu và chế tạo thành công nano bạc khắc phục được điểm hạn chế, giảm tối đa
lượng bạc sử dụng nhưng lại giúp tăng hiệu quả khử khuẩn của bạc. Từ đó, khả
năng ứng dụng bạc trong khử khuẩn được áp dụng rộng rãi ở nhiều lĩnh vực khoa
học - sản xuất như y học, nông nghiệp, công nghiệp v.v… Ngoài ra, nano bạc sản
xuất được sử dụng cho các mục đích như sát khuẩn làm chất xúc tác cho phản ứng
hóa học và sử dụng trong vi mạch điện tử
Với kích thước hạt nano trong khoảng từ 1 nm đến 100nm nên có diện tích
bề mạt riêng tăng gấp nhiều lần, 1 gam nano bạc có diện tích phủ lên hàng trăm mét
vuông diện tích kháng khuẩn, và làm tăng khả năng kháng khuẩn của bạc lên vài

chục nghìn lần, trong khi đó làm giảm tỷ trọng về giá của bạc trên các vật liệu phủ
xuống mức không đáng kể. Ở dạng hạt nano, năng lượng bề mặt của bạc rất lớn, nó
dễ dàng kết hợp với nước trong trong dung dịch hoặc các phân tử nước trong không
khí, trở thành “kho chứa” để giải phóng từ từ các ion bạc, khiến các ion Ag+ trở nên
linh động và tạo ra khả năng khử khuẩn. Nồng độ bạc sử dụng cho việc kháng
khuẩn và sát trùng rất thấp, chỉ với dung dịch nano bạc có nồng độ 5ppm đạt hiệu
quả khử khuẩn Esherichia Coli 99,9% và vi khuẩn staphylococcus aureus 99%
[31].
Khả năng diệt khuẩn của ion bạc không dựa trên đặc tính gây nhiễm của vi
khuẩn như là đối với các chất kháng sinh, mà dựa trên cơ chế tác dụng lên cấu trúc
tế bào. Bất cứ tế bào nào không có màng bền hóa học bảo vệ ( vi khuẩn và virut
thuộc cấu trúc loại này) đều chịu tác động của bạc. Các tế bào động vật máu nóng
có cấu trúc màng hoàn toàn khác, không chứa các lớp peptidoglycan, nên bạc không
tác động được. Nhờ sự khác biệt đó nano bạc có thể tác động lên 650 loài vi khuẩn,
trong khi phổ tác động của bất kỳ chất kháng sinh nào cũng chỉ từ 5 – 10 loài.
Cơ chế tác dụng của các ion bạc lên vi sinh vật vẫn chưa hoàn toàn sáng tỏ
và đang tiếp tục được nghiên cứu. Hầu hết các nhà nghiên cứu có quan điểm thống
nhất về cơ chế khử khuẩn của nano bạc theo ba hướng tác động sau: (1) ion bạc phá
hủy chức năng hô hấp của vi sinh vật, hoặc (2) phá hủy chức năng của thành tế bào,
hoặc (3) liên kết với DNA của tế bào vi sinh vật và phá hủy chức năng của chúng.
16

Cơ chế tác động lên enzym hô hấp của vi sinh vật được đề xuất là do khả
năng kết hợp của ion bạc với nguyên tố lưu huỳnh trong nhóm sunfuahidryl (-SH)
của axit amin trong phân tử enzym chuyển hóa oxi trên màng tế bào, làm mất hoạt
tính enzym, dẫn đến oxy không còn khả năng được vận chuyển qua màng để vào
trong tế bào tham gia vào quá trình hô hấp. Cơ chế này được mô tả bởi các nhà khoa
học làm việc trong hãng ANSON của Trung Quốc [9,10].

Bên cạnh đó, nghiên cứu tác động ức chế của bạc trên nấm Candila, các nhà
khoa học đã chứng minh được khả năng ức chế enzym phosphomannose isomerase,
bằng cách liên kết với nhóm –SH trên cysterin, enzym này giữ vai trò quan trọng
trong quá trình tổng hợp thành tế bào của nấm.
Các nhà khoa học thuộc hãng Inovation Hàn Quốc cho rằng bạc tác dụng lên
màng bảo vệ của tế bào vi khuẩn. Màng này là một cấu trúc gồm các glycoprotein
được liên kết với nhau bằng cầu nối axit amin để tạo độ cứng cho màng. Các ion
bạc tương tác với các nhóm peptidoglican và ức chế khả năng vận chuyển oxy của
chúng vào bên trong tế bào, dẫn đến vi khuẩn bị tê liệt . Nếu các ion bạc được lấy ra
khỏi tế bào ngay sau đó, khả năng hoạt động của vi khuẩn có thể lại được phục hồi.
Đối với các tế bào động vật cấp cao có lớp màng bảo vệ hoàn toàn khác so với tế
bào vi sinh vật. Chúng có hai lớp lipoprotein giàu liên kết đôi có khả năng cho điện
tử do đó không cho phép các ion bạc xâm nhập, vì vậy chúng không bị tổn thương
khi tiếp xúc với các ion này.
17

Một luận điểm khác về khả năng tác động của ion bạc cho rằng các
ion bạc có khả năng liên kết với các bazơ trong các nucleotit của phân tử ADN, và
trung hòa điện tích của gốc phosphate, do đó ngăn cản quá trình sao mã của phân tử
ADN. (xem hình 1.2)



Hình 1.2: Ion bạc liên kết với bazơ trên nucleotide của ADN
Bên cạnh các cơ chế được nhiều nhà khoa học đồng tình, cũng có những cơ
chế khác được đưa ra để giải thích cho khả năng khử trùng của ion bạc như:
Sự tác động của ion bạc không trực tiếp lên DNA của tế bào, mà làm rối loạn
các quá trình ôxy hóa cũng như phosphoryl hóa trong tế bào vi khuẩn một cách gián
tiếp bằng việc làm tăng số lượng các gốc tự do dẫn đến làm giảm nồng độ các hợp
chất oxy hoạt tính trong tế bào. Cũng có quan niệm rằng một trong những nguyên

nhân của tác dụng kháng khuẩn phổ rộng là sự ức chế quá trình vận chuyển qua
màng của các ion Na
+
và Ca
2+
bởi ion bạc. Ion bạc còn thể hiện rõ khả năng diệt
nhiều chủng vi rut và nấm.
Các ion bạc còn có khả năng ức chế quá trình phát triển của vi khuẩn bằng
cách sản sinh ra ôxy nguyên tử siêu hoạt tính trên bề mặt của hạt bạc:
2Ag
+
+ O
-2
 2Ag
0
+ O
0

Khả năng diệt khuẩn của ion bạc dựa trên cơ chế tác dụng lên cấu trúc tế bào
mà không phụ thuộc đặc tính gây nhiễm của vi khuẩn như đối với cơ chế tác động
18

của các chất kháng sinh. Bất cứ tế bào nào không có màng bền hóa học bảo vệ ( vi
khuẩn và virut thuộc cấu trúc loại này) đều chịu tác động của bạc. Các tế bào động
vật máu nóng do có cấu trúc màng hoàn chỉnh, không chứa các lớp peptidoglycan,
nên không chịu tác động của ion bạc. Nhờ sự khác biệt về cơ chế tác động của bạc
so với các kháng sinh mà bạc có thể tác động lên 650 loài vi khuẩn, nấm trong khi
phổ tác động của bất kỳ chất kháng sinh nào cũng chỉ từ 5 – 10 loài.
Hay tác dụng kháng khuẩn phổ rộng của ion bạc là sự ức chế quá trình vận
chuyển qua màng của các ion Na

+
và Ca
2+
bởi ion bạc.
Cơ chế ức chế của các hạt nano bạc với sinh trưởng của vi sinh vật chưa
được làm sáng rõ, tuy nhiên, đã có các giả thiết được đưa ra để giải thích khả năng
này của bạc. Theo đó, sự ức chế sinh trưởng có được là nhờ sự tồn tại của các hạt
điện tử tự do trên bề mặt vật liệu, các điện tử này có khả năng tấn công các phân tử
lipid trên màng, dẫn tới phá hủy chức năng của màng. Một nghiên cứu đã được tiến
hành để xác định tác dụng của các hạt nano bạc đối với vi khuẩn E.Coli: Do tế bào
của E.Coli có nhiều các nhóm carboxylic nên tổng điện tích của tế bào vi khuẩn ở
giá trị pH sinh học là âm, sự phân ly của điện tích tạo ra bề mặt tích điện âm của tế
bào, và hình thành liên kết tĩnh điện giữa các hạt nano bạc với tế bào vi khuẩn, khả
năng gắn chặt tế bào và các hạt bạc phụ tuộc diện tích bề mặt có hiệu lực tác dụng.
Điều này giải thích tại sao nano bạc do có diện tích bề mặt hiệu dụng lớn hơn có
hiệu quả phản ứng cao hơn, làm tăng hiệu quả kháng khuẩn so với các hạt bạc có
kích thước lớn hơn. Mặt khác, các tế bào gram (+) có lớp peptidolycan dày hơn so
với ở các tế bào vi khuẩn gram (-) do đó hạn chế sự xâm nhập của các hạt nano bạc,
và độ nhạy cảm của các vi khuẩn gam (+) cũng ít hơn so với gram (-). Các nghiên
cứu trên E.coli chỉ ra rằng, khi vi khuẩn được xử lý với bạc có sự thay đổi cấu trúc
hình thái học trên màng tế bào và gây ra tăng tính thấm qua màng, ảnh hưởng đến
sự vận chuyển các chất qua màng, tế bào mất khả năng tự điều chỉnh sự vận chuyển
chất qua màng, khiến tế bào bị chết. Đối với các hạt nano bạc đã xâm nhập vào bên
trong tế bào, một số nhà khoa học đề xuất khả năng tiêu diệt tế bào là do sự kết hợp