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 Mã số: 944 01 14 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC HÀ NỘI – 2019 Cơng trình hồn thành Viện Khoa học Công nghệ Quân Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Nguyễn Việt Bắc PGS.TS Trần Văn Chung Phản biện 1: GS.TS Vũ Thị Thu Hà Viện Hóa học Cơng nghiệp Việt Nam Phản biện 2: PSG.TS Chu Chiến Hữu Viện Khoa học Công nghệ Quân Phản biện 3: PSG.TS Đồng Kim Loan Đại học Khoa học Tự nhiên/Đại học quốc gia Hà Nội Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sỹ cấp Viện Khoa học Công nghệ Quân họp Viện KH-CN quân sự, BQP vào hồi ngày tháng năm 2019 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Thư viện Viện Khoa học Công nghệ Quân GIỚI THIỆU LUẬN ÁN Tính cấp thiết luận án Vấn đ vệ sinh môi trường đ hội đ c biệt quan tâm o liên quan trực tiếp đến s c h người sinh thái môi trường ự ô nhi m nguồn nước o nước thải c a nhà má nước thải sinh hoạt ch a vi sinh vật gâ bệnh ngu ên nhân ch nh gâ ch gâ bệnh, ảnh hư ng đến s c h người Hiện na , người ta ch ếu ùng chất iệt huẩn tru n thống như: Các muối h poclorit, h clo, cloramin B… Tu nhiên, chất iệt huẩn nà thường phải sử ụng với hàm lượng lớn, hi trùng nước sinh hợp chất ch a clo có hại trực tiếp đến s c h c a người sinh vật sử ụng nguồn nước [2], [4] Vì vậ , sản phẩm iệt huẩn mới, có hiệu lực iệt huẩn cao, t độc hại, hông tạo sản phẩm phụ ngu hi m trình l , sử ụng thân thiện với môi trường đ mục tiêu nghiên c u c a nhi u đ n v ngồi nước Có ba loại siêu phân tử háng huẩn nghiên c u nhi u gần đâ , bao gồm p pti omim tic háng huẩn, pol m oligom háng huẩn amphiphilic loại pol m sinh học hông ion [51] Trong đó, Oligome hexametylen guanidin hydroclorit (OHMG HCl) loại pol m cation nghiên c u, áp ụng làm chất iệt huẩn tế cơng nghiệp, o có ph iệt huẩn rộng, nồng độ sử ụng thấp hoạt t nh iệt huẩn cao Việc nghiên c u t ng hợp oligom iệt huẩn c s hợp chất guani in đ bắt đầu nghiên c u Tu nhiên, chưa có cơng bố v phư ng pháp, u iện t ng hợp oligom iệt huẩn ng ụng c a hợp c s hợp chất guani in nà Đâ ch nh c đ nghiên c u sinh lựa chọn đ uất đ tài luận án “Nghiên cứu tổng hợp khảo sát khả diệt khuẩn oligome sở guanidin xử lý nước nhiễm khuẩn” Mục tiêu luận án + T ng hợp thành công làm rõ c s hoa học v u iện t ng hợp oligome iệt huẩn c s guanidin + Đánh giá hiệu quả, iệt huẩn c a oligom guanidin t ng hợp l nước nhi m huẩn Nội dung nghiên cứu luận án + T ng quan tài liệu v : Các nguồn nước nhi m huẩn, 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 c s guani in + Nghiên c u làm rõ vấn đ liên quan đến c chế t ng hợp phư ng pháp u iện t ng hợp oligom iệt huẩn c s guani in, nhằm thu sản phẩm có hiệu suất cao, có hối lượng phân tử phù hợp cho mục đ ch l nước nhi m huẩn + Nghiên c u đánh giá iệt huẩn c a oligom t ng hợp l nước nhi m huẩn + Nghiên c u so sánh hiệu iệt huẩn t nh thân thiện môi trường c a oligom t ng hợp chất iệt huẩn c s hợp chất c a clo Ý nghĩa khoa học Luận án + Chế tạo thành công làm rõ c chế, c s hoa học v u iện c a phản ng t ng hợp oligom iệt huẩn c s hợp chất c a guani in + Kết nghiên c u đánh giá iệt huẩn c a oligom t ng hợp l nguồn nước nhi m huẩn, cho thấ t nh hiệu thân thiện môi trường so với chất iệt huẩn c s hợp chất clo Kết c a luận án góp phần đa ạng hóa sản phẩm iệt huẩn sử ụng l nước thải nhi m huẩn u iện thực ti n c a Việt Nam Bố cục luận án Luận án có 124 trang bao gồm: M đầu: trang; Chư ng T ng quan: 33 trang; Chư ng Đối tượng phư ng pháp nghiên c u: 13 trang; Chư ng Kết thảo luận: 45 trang; Kết luận: trang; Danh mục cơng trình khoa học c a tác giả liên quan đến luận án: 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 môi trường nước ch ếu nước thải sinh hoạt, nước thải bệnh viện, ác sinh vật phân rác Các công nghệ l nước thải nhi m huẩn ph biến na gồm có: cơng 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 l sinh học liên tục ùng nhi u hệ vi sinh vật hác (AAO: Thiếu h , ếm h , hiếu h ) Ngu ên tắc ch nh áp ụng phư ng pháp l nước thải 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 có th đến như: Phư ng pháp hóa học (sử ụng số chất o hóa mạnh như: clo hợp chất c a nó, ozon…); Phư ng pháp vật l (sử ụng tia UV) số phư ng pháp hác ( trùng nhiệt, siêu âm, ion bạc…) 1.3 Polyme oligome diệt khuẩn sở hợp chất guanidin Oligom iệt huẩn c s guani in cụ th oligo (hexametylen) guanidin hydroclorit - OHMG.HCl, danh pháp theo IUPAC polyhexametylen guanidin hydroclorit (PHMG) Oligo(h am t l n) guani in h roclorit thường tồn ạng bột màu trắng ho c h i vàng; tan tốt nước, ancol, gl col, t Với iệt huẩn hàm lượng thấp, hông độc, hông mùi; thời gian bảo quản lâu, OHMG HCl đ sử ụng rộng r i làm chất iệt huẩn gia đình, bệnh viện, làm môi trường nước nhi u nước giới [41-42], [54], [104] - Hiệu iệt huẩn c a phân tử OHMG HCl ựa điện t ch ng c a nhóm guani in nằm monom C chế c a tác động là: ự hấp phụ điện t ch âm thành tế bào vi huẩn thu h t ion +N t ch điện ng c a phân tử OHMG HCl, tha đ i áp suất thẩm thấu làm phá vỡ màng tế bào - OHMG.HCl t ng hợp từ guanidin hydrochlorit (GHC) hexametylen diamin (HMDA) trạng thái nóng chả Đâ phản ng trùng ngưng, ả th o c chế cộng nucleofin (AN) trình bà hình 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 ngu ên liệu đ t ng hợp chất iệt huẩn OHMG.HCl, thực u iện c a nước ta cho thấ có t nh thi cao Vì vậ , nghiên c u, chế tạo OHMG HCl ng ụng vào lĩnh vực l nước, nước thải nhằm tạo loại sản phẩm iệt huẩn cao, ph iệt huẩn rộng 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 oligome iệt huẩn c s guani in, cụ th OHMG.HCl - Các loại vi khuẩn gram (-) Coliform E.coli, nấm mốc đ đánh giá iệt huẩn c a sản phẩm oligom t ng hợp - Các nguồn nước b nhi m huẩn như: Nước thải sinh hoạt, nước thải bệnh viện, nước thải lò m đ đánh giá hiệu iệt huẩn c a sản phẩm t ng hợp 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Hóa chất, dụng cụ thiết bị * Hóa chất: Guanidin hydroclorit: dạng tinh thể màu trắng có cơng 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 bốc khói ngồi khơng khí, có cơng 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 coli, Coliform, nấm mốc; Môi trường nuôi cấy vi sinh vật: canh thang thường, LB 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