Nghiên cứu tổng hợp và khảo sát khả năng diệt khuẩn của oligome trên cơ sở guanidin trong xử lý nước nhiễm khuẩn tt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ QUỐC PHÒNG
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ
-------------------------------------

NGUYỄN VIỆT HƯNG

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG DIỆT KHUẨN
CỦA OLIGOME TRÊN CƠ SỞ GUANIDIN TRONG XỬ LÝ NƯỚC
NHIỄM KHUẨN

Chuyên ngành: Hóa hữu cơ
Mã số: 944 01 14

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

HÀ NỘI – 2019


Công trình được hoàn thành tại
Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự

Người hướng dẫn khoa học:
1. GS.TS Nguyễn Việt Bắc
2. PGS.TS Trần Văn Chung

Phản biện 1: GS.TS Vũ Thị Thu Hà
Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam
Phản biện 2: PSG.TS Chu Chiến Hữu
Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự
Phản biện 3: PSG.TS Đồng Kim Loan

Đại học Khoa học Tự nhiên/Đại học quốc gia Hà Nội

Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sỹ cấp Viện
Khoa học và Công nghệ Quân sự họp tại Viện KH-CN quân sự, BQP
vào hồi
giờ
ngày
tháng
năm 2019.

Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
- Thư viện Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự


1

GIỚI THIỆU LUẬN ÁN
1. Tính cấp thiết của luận án
Vấn đ vệ sinh môi trường đ và đang được hội đ c biệt quan tâm o liên quan
trực tiếp đến s c h con người và sinh thái môi trường ự ô nhi m nguồn nước o
nước thải c a các nhà má và nước thải sinh hoạt ch a các vi sinh vật gâ bệnh là
ngu ên nhân ch nh gâ ra các
ch gâ bệnh, ảnh hư ng đến s c h con người. Hiện
na , người ta ch ếu ùng các chất iệt huẩn tru n thống như: Các muối h poclorit,
h clo, cloramin B… Tu nhiên, các chất iệt huẩn nà thường phải sử ụng với hàm
lượng lớn, hi hử trùng nước sinh ra các hợp chất ch a clo có hại trực tiếp đến s c
h c a người và sinh vật sử ụng nguồn nước đó [2], [4].
Vì vậ , các sản phẩm iệt huẩn mới, có hiệu lực iệt huẩn cao, t độc hại,
hông tạo ra các sản phẩm phụ ngu hi m trong quá trình ử l ,

sử ụng và thân
thiện với môi trường đ và đang là mục tiêu nghiên c u c a nhi u đ n v trong và ngoài
nước. Có ba loại siêu phân tử háng huẩn đang được nghiên c u nhi u gần đâ , bao
gồm p pti omim tic háng huẩn, pol m và oligom háng huẩn amphiphilic và các
loại pol m sinh học hông ion [51] Trong đó, Oligome hexametylen guanidin
hydroclorit (OHMG HCl) là một loại pol m cation đang được nghiên c u, áp ụng làm
chất iệt huẩn trong tế và công nghiệp, o có ph iệt huẩn rộng, nồng độ sử ụng
thấp và hoạt t nh iệt huẩn cao Việc nghiên c u t ng hợp oligom iệt huẩn trên c
s hợp chất guani in đ bắt đầu được nghiên c u Tu nhiên, chưa có công bố nào v
phư ng pháp, đi u iện t ng hợp oligom iệt huẩn cũng như ng ụng c a các hợp
trên c s hợp chất guani in nà Đâ ch nh là các căn c đ nghiên c u sinh lựa chọn
và đ uất đ tài 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”.
2. Mục tiêu của luận án
+ T ng hợp thành công cũng như làm rõ được c s hoa học v đi u iện t ng
hợp oligome iệt huẩn trên c s guanidin.
+ Đánh giá được hiệu quả, hả năng iệt huẩn c a oligom guanidin t ng hợp
trong ử l nước nhi m huẩn
3. Nội dung nghiên cứu chính của luận án
+ T ng quan tài liệu v : Các nguồn nước nhi m huẩn, các phư ng pháp, hóa
chất iệt huẩn ph biến; Tình hình nghiên c u ng ụng, phư ng pháp t ng hợp chất
iệt huẩn trên c s guani in
+ Nghiên c u làm rõ các vấn đ liên quan đến c chế t ng hợp cũng như phư ng
pháp và các đi u iện t ng hợp oligom iệt huẩn trên c s guani in, nhằm thu được
sản phẩm có hiệu suất cao, có hối lượng phân tử phù hợp cho mục đ ch ử l nước
nhi m huẩn


2

+ Nghiên c u đánh giá hả năng iệt huẩn c a oligom t ng hợp trong ử l
nước nhi m huẩn
+ Nghiên c u so sánh hiệu quả iệt huẩn và t nh thân thiện môi trường c a
oligom t ng hợp và chất iệt huẩn trên c s hợp chất c a clo
4. Ý nghĩa khoa học của Luận án
+ Chế tạo thành công và làm rõ được c chế, c s hoa học v đi u iện c a phản
ng t ng hợp oligom iệt huẩn trên c s hợp chất c a guani in
+ Kết quả nghiên c u đánh giá hả năng iệt huẩn c a oligom t ng hợp trong
ử l các nguồn nước nhi m huẩn, cho thấ t nh hiệu quả và thân thiện môi trường so
với các chất iệt huẩn trên c s hợp chất clo Kết quả c a luận án góp phần đa ạng
hóa các sản phẩm iệt huẩn sử ụng trong ử l nước thải nhi m huẩn đi u iện
thực ti n c a Việt Nam
5. Bố cục của luận án
Luận án có 124 trang bao gồm:
M đầu: 3 trang; Chư ng 1 T ng quan: 33 trang; Chư ng 2 Đối tượng và phư ng
pháp nghiên c u: 13 trang; Chư ng 3 Kết quả và thảo luận: 45 trang; Kết luận: 2 trang;
Danh mục công trình khoa học c a tác giả liên quan đến luận án: 1 trang; Tài liệu tham
khảo: 13 trang (105 tài liệu).
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Các nguồn nước thải nhiễm khuẩn
Nguồn gâ ô nhi m sinh học, nhi m huẩn đối với môi trường nước ch ếu là
nước thải sinh hoạt, nước thải các bệnh viện, ác sinh vật và phân rác ..
Các công nghệ ử l nước thải nhi m huẩn ph biến hiện na gồm có: công nghệ
phản ng sinh học th o mẻ ( BR); công nghệ ùng lọc màng sinh học (MBR); công
nghệ giá th sinh học chu n động (MBBR); công nghệ ử l sinh học liên tục ùng
nhi u hệ vi sinh vật hác nhau (AAO: Thiếu h , ếm h , hiếu h ) Ngu ên tắc ch nh
là áp ụng phư ng pháp ử l nước thải bằng phư ng pháp sinh học ết hợp với phư ng
pháp vật l [11]. [14].
1.2. Các phương pháp khử trùng nước thải nhiễm khuẩn
Các biện pháp, phư ng pháp iệt huẩn cho nước thải khác nhau có th

đến
như: Phư ng pháp hóa học (sử ụng một số chất o hóa mạnh như: clo và các hợp chất
c a nó, ozon…); Phư ng pháp vật l (sử ụng tia UV) và một số phư ng pháp hác
( hử trùng bằng nhiệt, siêu âm, hử bằng ion bạc…)
1.3. Polyme và oligome diệt khuẩn trên cơ sở hợp chất guanidin
Oligom iệt huẩn trên c s guani in cụ th là oligo (hexametylen) guanidin
hydroclorit - OHMG.HCl, danh pháp theo IUPAC là polyhexametylen guanidin
hydroclorit (PHMG) Oligo(h am t l n) guani in h roclorit thường tồn tại
ạng
bột màu trắng ho c h i vàng; tan tốt trong nước, ancol, gl col, t Với hả năng iệt


3

huẩn hàm lượng thấp, hông độc, hông mùi; và thời gian bảo quản lâu, OHMG HCl
đ và đang được sử ụng rộng r i làm chất iệt huẩn gia đình, bệnh viện, làm sạch
môi trường nước nhi u nước trên thế giới [41-42], [54], [104].
- Hiệu quả iệt huẩn c a phân tử OHMG HCl ựa trên các điện t ch ư ng c a
nhóm guani in nằm trong mỗi monom C chế c a tác động đó là: ự hấp phụ các điện
t ch âm trên thành tế bào vi huẩn thu h t các ion +N t ch điện ư ng c a phân tử
OHMG HCl, tha đ i áp suất thẩm thấu làm phá vỡ màng tế bào
- OHMG.HCl được t ng hợp từ guanidin hydrochlorit (GHC) và hexametylen
diamin (HMDA) trạng thái nóng chả Đâ là phản ng trùng ngưng, ả ra th o c
chế cộng nucleofin (AN) như trình bà
hình 1 1

Hình 1.1: Phản ứng tổng hợp OHMG.HCl mạch thẳng dùng HMDA
Nhận xét chung:
Qua t ng quan công nghệ, phư ng pháp và ngu ên liệu đ t ng hợp chất iệt huẩn
OHMG.HCl, nếu thực hiện trong đi u iện c a nước ta cho thấ có t nh hả thi cao Vì

vậ , nghiên c u, chế tạo OHMG HCl và ng ụng vào lĩnh vực ử l nước, nước thải
nhằm tạo ra một loại sản phẩm iệt huẩn cao, ph iệt huẩn rộng là mục tiêu nghiên
c u c a luận án
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng nghiên cứu
- Các monome đ t ng hợp ra oligome iệt huẩn trên c s guani in, cụ th là
OHMG.HCl.
- Các loại vi khuẩn gram (-) Coliform và E.coli, nấm mốc đ đánh giá hả năng
iệt huẩn c a sản phẩm oligom t ng hợp được
- Các nguồn nước b nhi m huẩn như: Nước thải sinh hoạt, nước thải bệnh viện,
nước thải lò m đ đánh giá hiệu quả hả năng iệt huẩn c a sản phẩm t ng hợp được.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị
* Hóa chất:
Guanidin hydroclorit: ở dạng tinh thể màu trắng có công thức cấu tạo
H2NC(=NH)NH2.HCl, khối lượng phân tử 95,53 g/mol, độ tinh khiết ≥ 99,0 % (Merck,
Đức); Hexametylen diamin: dạng tinh thể mầu trắng, háo nước và bốc khói ngoài không
khí, có công thức cấu tạo H2N-(CH2)6-NH2, khối lượng phân tử 116,21 g/mol độ tinh
khiết ≥ 99,0 % (Merck, Đức); Cloramin B: dạng rắn (C5H5SO2NClNa.3H2O), hàm lượng
clo hoạt động ≥ 25 %, hàm lượng NaOH ≤ 0,8 % (Bochemie, Séc); Agar, pepton,
Lactoza, K2HPO4, Na2SO3, Frucsin ki m; Các ch ng vi sinh vật: Bacillus subtilis, E.


4

coli, Coliform, nấm mốc; Môi trường nuôi cấy vi sinh vật: canh thang thường, LB và
Hansen; Ống chuẩn NaOH 1N: ống nhựa, khối lượng riêng 1,03 g/cm3, pH=14 (H2O, 20
o
C), (Merck, Đức); Ống chuẩn HCl 1N: ống nhựa, khối lượng riêng 1,03 g/cm3, pH <1
(H2O, 20 oC), (Merck, Đức); Nước sông Tô L ch, nước thải bệnh viện Đa hoa Đ c

Giang, nước thải lò m Phùng Khoang; Dung d ch NaCl: pha ở các nồng độ 0,2 N; 0,3
N; 0,4 N; 0,5 N; Các loại dung môi: Etanol, Axeton, DMSO, ete…
* Dụng cụ, thiết bị tổng hợp hữu cơ
Gồm các bộ dụng cụ t ng hợp hữu c (bình cầu 3 c nhám, sinh hàn hồi lưu
nhám, bộ hấp thụ khí), máy khuấy, hệ thống gia nhiệt, hệ thống làm lạnh...; Máy khuấy
từ có gia nhiệt MSH 20 D/MP4; Các dụng cụ thí nghiệm: Cốc đong 500ml; 250m, lọ
ch a mẫu…
* Dụng cụ, thiết bị phân tích
Cân phân t ch điện tử AAA250 - ADAM độ ch nh ác 0,0001g; Má đo pH
HI2215 pH/ORP Meter - HANNA; Nhớt kế mao quản Ubbelohde.
2.2.2. Quy trình tổng hợp OHMG.HCl
Trong bình 3 c ung t ch 250 ml,
có lắp má huấ , nhiệt ế và hệ thống
h t chân hông, hệ thống hấp thụ h
NH3 Lấ 20 g (0,172 mol) h am t l n
diamin và 16,44 g (0,172 mol) guanidin
hydroclorit (Tỉ lệ HMDA:GHC= 1:1)
Đun nóng và 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
Hình 2.1. Hệ thiết bị phản ứng
hi làm nguội.
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, 13C 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,
Pic hấp thụ hồng ngoại (cm-1)

liên kết
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 3.4: Phổ 1H-NMR
của OHMG.HCl tổng hợp

Hình 3.3: Phổ hồng ngoại
của OHMG.HCl
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
o
Nhiệt ộ phản ứng ( C)
120

130
140
150
160
170
180
Khối lượngphân tử
235
281
359
409
486
526
778
trung bình MW (g/mol)
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
235
281
359
409
486
526
778
trung bình MW (g/mol)
Độ nhớt nội (dl/g)
0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,009 0,012


7

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

Khèi l-îng ph©n tö trung b×nh (g/mol)

800
700
600
500
400
300
200
2

4

6

8

10

12
-3

§é nhít néi dung dÞch OHMG.HCl (dl/g.10 )

Hình 3.5: Đồ thị quan hệ Mw đến
độ nhớt nội của dung dịch OHMG.HCl
* 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
Khối lượng phân tử
Độ tan (g/100 g dung môi)
Mẫu
trung bình MW
thử
Nước
Etanol
Axeton
(g/mol)
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)
Khối lượng phân tử OHMG.HCl tổng hợp
Vi khuẩn
thử nghiệm
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 o C - 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
o
Nhiệt ộ phản ứng ( C)
120
130
140
150
160
170
180
Khối lượngphân tử
235
281
359
409
486
526
778
trung bình MW (g/mol)
Hiệu suất phản ứng (%)
30
39
51
60
75

90
98
100

800

80
600

60
400

40
200
20
120

130

140

150

160

NhiÖt ®é ph¶n øng, (oC)

170

180

HiÖu suÊt ph¶n øng (%)

Khèi l-îng ph©n tö trung b×nh MW (g/mol)

Khèi l-îng ph©n tö trung b×nh
HiÖu suÊt ph¶n øng

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.

Hình 3.6: Đồ thị ảnh hưởng của nhiệt độ
phản ứng tới Mw OHMG.HCl
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
408
485
526
680
784
973
MW (g/mol)


9

Khèi l-îng ph©n tö trung b×nh (g/mol)

Khèi l-îng ph©n tö trung b×nh
1000

800

600

400

2

4

6

8

Thêi gian ph¶n øng, giê

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.

Hình 3.7: Đồ thị ảnh hưởng của thời gian
phản ứng tới Mw OHMG.HCl
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
526
531
536

724
864
1013
trung bình MW (g/mol)

Khèi l-îng ph©n tö trung b×nh (g/mol)

1100
1000
900
800
700
600
500
400
1.00

1.05

1.10

1.15

1.20

Tû lÖ [GHC]:[HDMA]

1.25

1.30

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).

Hình 3.8: Đồ thị ảnh hưởng của tỷ lệ
[HMDA]: [GHC] đến Mw OHMG.HCl
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,
Pic hấp thụ hồng ngoại (cm-1 )
liên kết
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
Hình 3.10: Phổ hồng ngoại
m u OHMG.HCl của Liên bang Nga
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
Hình 3.12: Phổ 13C-NMR
của m u OHMG.HCl tổng hợp
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
I
II’
II
III’
III
IV
IV’
Cacbon
Độ dịch chuyển
25,46 28,24 39,78 40,53 40,71 155,81 157,03
hóa học (ppm)
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 3.15: 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:
Hình 3.14: Phổ khối lượng của
OHMG.HCl tổng hợp


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
Hình 3.17: Phổ HSQC
của OHMG.HCl tổng hợp
của OHMG.HCl tổng hợp
Th o ết quả ph cộng hư ng từ hai
Từ ph đồ hình 3 19, chỉ ra có liên
chi u nà , chỉ ra OHMG HCl t ng hợp ết ngang N-H c a hi ro ngoài liên ết
có 3 nhóm mạch cacbon ạng (R- CH2- C-H trong nhóm mạch (R- CH 2
CH2CH2-NH2) và 1 nhóm ạng (- CH2- CH CH -NH ) và nhóm (- CH - CH CH 3
2
2
2
2
2
CH2CH2-NH-CNH-NH2) trên một đường NH-CNH- NH ); có liên ết H-Cl qua
2
thẳng, 1 nhóm (R-CH2-CH3CH2-NH2) liên ết phối tr NH HCl trong phân tử
hông cùng đường thẳng với 4 nhóm ia OHMG HCl t ng hợp
Cho thấ có độ phân tán, phân nhánh
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

Hình 3.19: Giản đồ sắc ký gel
của OHMG.HCl tổng hợp

3.2.1.6. Kết quả phân tích nhiệt

Hình 3.20: Giản đồ phân tích nhiệt
của m u OHMG.HCl tổng hợp

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
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 oC 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)


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
Nồng ộ OHMG.HCl thử nghiệm (ppm)
thử nghiệm
Mẫu
5
10

50
100
trắng
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)

Bảng 3.12: Sự phát triển của E.coli
theo nồng độ OHMC.HCl
STT
Nồng ộ
Kết quả
OHMG.HCl (ppm)
1

100
2
50
3
10
4
5
5
3
+
6
1
+
Hình 3.22: Thử nghiệm nồng độ
kháng khuẩn tối thiểu của sản phẩm
OHMG.HCl
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
Bảng 3.13: Sự phát triển của i khuẩn E.
coli theo phương pháp MBC
STT
Thời gian
OHMG.HCl
(phút)

(5 ppm)
1
1
+
2
4
+
3
6
+
4
8
+
5
10
+
6
11
+
8
12
9
13
10
14
Hình 3.23: Thử nghiệm thời gian
11
15
diệt khuẩn của sản phẩm OHMG.HCl
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)

5
- Thời gian tối thi u (ph t)
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
o
3
BOD5 ( 20 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
37
PO4 (theo P)
mg/l
26.4
10
3
8
T ng Coliform
MPN/100ml

90.10
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-; PO43- 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
Thời gian, phút
Nồng ộ
Thông số
OHMG.HCl
0
5
10
30
45
MPN/100ml
11860 11860 11860 11860 11860
Mẫu nước
thải đầu vào
 (%)
0
0
0
0

0
MPN/100ml
11860 8100
5600
5400
4800
 (%)
0
31,7
52,8
54,5
59,5
MPN/100ml
11860 6400
6240
5340
4200
5ppm
 (%)
0
32,5
64,2
66,1
66,3
MPN/100ml
11860 6000
3800
2600
2400
10ppm

 (%)
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).
1ppm


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
Thời gian, phút
khuấy
Thông số
(Vòng/phút)
0
5
10
30
45
250 v/ph

150 v/ph

80 v/ph

MPN/100ml

24000

10000

3200

2240

1800

 (%)

0

58,3

86,7

90,6

92,5

MPN/100ml

24000

13500

8200

6800

5620

 (%)

0

43,8

65,8

71,7

76,6

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
Mẫu
không lọc

Mẫu lọc

Thời gian, phút

Thông số
0

2

5

10

30

MPN/100ml

11000

6400

5800

4900

4200

 (%)

0

41,8

47,3

55,5

61,8

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
Kết quả sau xử lý bằng OHMG.HCl
Ký hiệu mẫu
Coliform
E .coli
(MPN/100ml)
(MPN/100ml)
Mẫu đầu vào
17500
400
Mẫu pH =5
3100
145
Mẫu pH = 6
3000
85
Mẫu pH =7
2500
75
Mẫu pH = 8
2650
100
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
QCVN 28:2010/
STT
Thông số
Đơn vị
Kết quả
BTNMT (Cột B)
1 pH
9
6,5 - 8,5
o
2 BOD5 (20 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
3
8 T ng Coliform
MPN/100ml
95.10
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
Thời gian, phút
Nồng ộ
Thông số
OHMG.HCl
0
5
10
20
30
MPN/100ml
12565 12565 12565 12565 12565

Mẫu nước
thải đầu vào
 (%)
0
0
0
0
0
MPN/100ml
12565
8510
7440
5840
5210
1ppm
 (%)
0
32,2
40,8
53,5
58,5
MPN/100ml
12565
7125
6240
4680
4150
5ppm
 (%)
0

43,3
50,3
62,7
66,9
MPN/100ml
12565
6210
4100
3120
2650
10ppm
 (%)
0
50,5
67,3
75,2
78,9
1
2
3
4
5
6


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

Thời gian, phút
Mẫu
Thông số
0
5
10
20
30
MPN/100ml 18650
8550
7360
6370
5430
Mẫu
không lọc
 (%)
0
54,1
60,5
65,8
70,1
MPN/100ml 11850
4760
2560
1750
970
Mẫu có lọc
 (%)
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
Kết quả sau xử lý bằng OHMG
STT
Coliform
E .coli
Ký hiệu mẫu
(MPN/100ml)
(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
QCVN 01Giá trị
25:2010/BNNPTNT
trung bình
(Mức B)

TT

Ch tiêu

Hàm lượng chứa
trong nước thải

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

140 - 160

150

70

4

Mầu sắc, Co-Pt

pH = 7

5

BOD5 (20oC), mg/l

935 - 1165

1050

50

6

COD, mg/l

2340 - 3100

2720

100

484 - 515

499,5

100

7

Chất rắn l lửng (

), mg/l

8

T ng Nit (NO3-), mg/l

154 - 165

159,5

30

9

T ng Phốt pho (PO43 -), 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
QCVN 01T
Giá trị
Ch tiêu
25:2010/BNNPTNT
T
(Mức B)
o
1
Nhiệt độ, C
30,0
40
2
pH
5,8
5,5 - 9,0
3
Mùi
Tanh nhẹ
Không khó ch u

4
Mầu sắc, Co-Pt pH = 7
100
70
o
5
BOD5 (20 C), mg/l
500
50
6
COD, mg/l
1250
100
7
Chất rắn l lửng (SS), mg/l
120
100
8
T ng Nit (NO3 ), mg/l
105
30
3-)
9
T ng Phốt pho (PO4 , mg/l
10
6
3
10
T ng Coliform, MPN/100ml
33.10

5.103
* Ảnh hưởng của nồng độ OHMG.HCl đến thời gian diệt khuẩn
Bảng 3.26: Ảnh hưởng của nồng độ OHMG đến thời gian diệt khuẩn
Thời gian, phút
Nồng ộ
Tổng
OHMG Coliform
0
5
10
20
30
Mẫu nước MPN/ml
33000
33000
33000
33000
33000
thải đầu
 (%)
0
0
0
0
0
vào
MPN/ml
33000
24850
20155

15650
10360
5ppm
 (%)
0
24,7
38,9
52,5
68,6
MPN/ml
33000
19425
14745
10430
7835
15ppm
 (%)
0
41,1
55,3
68,4
76,2
MPN/ml
33000
13160
9825
5610
3795
25ppm
 (%)

0
60,1
70,2
83,0
88,5
* Ảnh hưởng của pH đến khả năng diệt khuẩn của OHMG.HCl
Bảng 3.27: Ảnh hưởng của pH đến khả năng diệt khuẩn của OHMG.HCl
pH
Ch tiêu
5,8
6,5
7
7,5
8,0
8,5
9,0
(đầu vào)
Tổng
Coliform
33000
3915
4080
4135
4195 4385
4450
(MPN/ml)
 (%)
0
88,1
87,6

87,4
87,2
86,7
86,5
3.3.4. Kết quả khảo sát đánh giá so sánh hiệu quả diệt khuẩn của OHMG.HCl và
cloramin B


21

3.3.4.1. Kết quả xác định chỉ số MIC
Bảng 3.28: Kết quả chỉ số MIC của cloramin B và OHMG.HCl
Nồng độ
Giá trị
Chú thích
STT
(ppm)
OHMG.HCl
Cloramin B
(-): không có sự phát
1
100
triển của vi khuẩn.
2
50
3
10
+
(+):có sự phát triển
4

5
+
của vi khuẩn.
5
3
+
+
6
1
+
+
Qua bảng 3.28 cho thấ , ng với nồng độ 50 ppm hông có sự phát tri n c a
ch ng vi huẩn E.coli trong mẫu ùng cloramin B, còn trong mẫu ùng OHMG.HCl là 5
ppm.
3.3.4.2. Kết quả xác định thời gian tiêu diệt vi khuẩn theo chỉ số MBC
Bảng 3.29: Kết quả chỉ số MBC của cloramin B và OHMG.HCl
Giá trị MBC
Thời gian
STT
Chú thích
OHMG.HCl
Cloramin B
(phút)
(5 ppm)
(50 ppm)
1
1
+
+
(-): không có sự

2
2
+
+
phát triển
3
4
+
+
của
vi khuẩn.
4
6
+
+
5
8
+
+
(+):có sự phát triển
6
10
+
+
của vi khuẩn.
7
11
+
8
12

9
13
10
14
11
15
Bảng 3.29, cho thấ , thời gian hông có sự phát tri n c a ch ng vi huẩn E.coli
trong mẫu ùng cloramin B là 11 ph t, còn trong mẫu ùng OHMG.HCl là 12 phút.
3.3.4.3. Kết quả đánh giá sự tồn dư sau diệt khuẩn bằng ảnh SEM, TEM

(a): M u
đối chứng

(b): dùng
Cloramin B

(c): dùng
OHMG.HCl
Hình 3.24: Ảnh SEM sự tồn dư của E.coli
sau quá trình diệt khuẩn

Cho thấy: so với mẫu
đối ch ng (Hình 3.24a),
thì sự tồn ư c a xác
E.coli rất t và ch thước
nh h n nhi u khi dùng
OHMG HCl đ diệt khuẩn
(Hình 3.24c). Ở hình
3.24b, khi dùng cloramin
B diệt khuẩn thì sự tồn ư

c a xác E.coli là rất nhi u
và
ch thước gần như
hông đ i.


22

(c)
(a)
(b)
Hình 3.25: Ảnh TEM m u xử lý E. coli
sử dụng OHMG.HCl nồng độ 5ppm

Trong khi, kết quả ảnh TEM
hình 3.25 mẫu xử lý E.coli sử
dụng OHMG.HCl nồng độ
5ppm, cho thấ c chế tác động
diệt khuẩn c a OHMG HCl đó là
sự hấp phụ các điện t ch âm trên
thành tế bào vi khuẩn thu hút các
ion N+ t ch điện ư ng c a các
nhóm guanidio trong phân tử
OHMG.HCl.

Trên b m t c a tế bào vi khuẩn, OHMG. HCl tạo thành một lưới phân tử c chế
các protein c a màng tế bào tha đ i áp suất thẩm thấu và sự n đ nh c a tế bào (hình
3.25a). Tiếp theo, OHMG.HCl khuếch tán qua màng tế bào và gắn vào màng tế bào chất
tạo thành một ph c hợp với màng tế bào (hình 3.25b). Cấu trúc c a màng tế bào b phá
vỡ, các thành phần tế bào chất được thải ra môi trường và tế bào chết (hình 3.25c)

3.3.4.4. Kết quả sắc ký lỏng khối phổ m u nước thải sử dụng diệt khuẩn bằng
OHMG.HCl và cloramin B
Từ kết quả phân tích sắc ký l ng c a hai mẫu cho thấ đối với tác nhân diệt khuẩn
là OHMG.HCl thì không thấy xuất hiện thời gian lưu đối với các hợp chất phụ như
mẫu thử nghiệm với cloramin B (với thời gian lưu tại 0,84 và 0,85 phút)

Hình 3.26: Giản đồ phổ sắc ký lỏng của m u nước thải sử dụng diệt khuẩn
bằng OHMG.HCl và cloramin B


23

Hình 3.27: Phổ MS của m u thử nghiệm diệt khuẩn
với tác nhân cloramin B
Với ph MS cho thấy các phân mảnh tư ng ng với hai thời gian lưu tại 0,84 và
0,85 phút có giá tr m/z tư ng ng là 162,97 và 128,10 ng với hai phân mảnh c a các
axit haloaxetic là: CHCl3COO- và CHCl2COO- Như vậy, so với cloramin B thì
OHMG.HCl là chất có hiệu lực diệtkhuẩn cao, hông độc hại, không tạo ra các sản
phẩm phụ nguy hi m trong quá trình xử lý, d sử dụng, thân thiện với môi trường Đ c
biệt khi sử dụng chất diệt khuẩn là cloramin B thì có sự xuất hiện các sản phẩm phụ là
axit haloaxetic, trong khi sử dụng tác nhân diệt khuẩn OHMG.HCl thì không thấy có sự
xuất hiện c a các tác nhân này. Kết quả khảo sát so sánh hiệu quả sử dụng OHMG.HCl
so với cloramin B, cho thấy, sản phẩm OHMG.HCl t ng hợp có hiệu quả diệt khuẩn cao,
lượng dùng ít và không tạo ra các sản phẩm phụ nguy hại ảnh hư ng đến môi trường...

KẾT LUẬN
* Một số kết quả nghiên cứa chủ yếu của Luận án ã ạt ược :
1 Đ t ng hợp được chất iệt huẩn oligo h am t l n guani in h roclorit trên
c s nghiên c u ác đ nh được các đi u iện tối ưu c a phản ng trùng ngưng nóng
chả giữa h am t l n iamin và guani in h roclorit từ nguồn ngu ên vật liệu sẵn có

c a nước ta qu mô phòng th nghiệm
2 Kết quả hảo sát cấu tr c, t nh chất bằng các phư ng pháp phân t ch công cụ
hiện đại như IR, 1H-NMR, 13C-NMR, M , CO Y, GPC , cho thấ OHMG HCl t ng
hợp có cấu tạo mạch thẳng có phân nhánh, hối lượng phân tử 521 g/ mol
3 Kết quả ác đ nh hoạt t nh iệt huẩn c a OHMG HCl t ng hợp đối với một số
vi huẩn đi n hình, đ cho thấ sản phẩm có ph iệt huẩn rộng, hiệu quả iệt huẩn
cao Đ c biệt đối với vi huẩn E.coli (chỉ số nồng độ háng huẩn tối thi u MIC: 5 ppm,
thời gian tiêu iệt vi huẩn th o phư ng pháp MBC là 12 ph t).