a/ Tên nhiệm vụ: Hoàn thiện quy trình sản xuất sơn kháng khuẩn chứa bạc nano dùng cho công trình công cộng
b/ Tổ chức chủ trì nhiệm vụ: Công ty TNHH Lương Khánh
c/ Họ và tên chủ nhiệm nhiệm vụ: TS. Bùi Duy Du và TS. Lại Thị Kim Dung đồng chủ nhiệm và cá nhân ham gia chính:
1. CN.Nguyễn Nghĩa Long
2. CN. Nguyễn Thị Kim Lan
3. KS. Lê Nghiêm Anh Tuấn
4. KS. Bùi Gia Chước
5. KS. Nguyễn Chí Thành
6. KS. Đặng Văn Phú
7. KTV. Nguyễn Quốc Thùy
d/ Mục tiêu của nhiệm vụ:
Hoàn thiện quy trình sản xuất sơn kháng khuẩn chứa bạc nano ở mức độ sản xuất công nghiệp. Ứng dụng sản phẩm sơn cho phòng mổ bệnh viện hoặc phòng học trường mầm non trên địa bàn tỉnh Bình Dương.
đ/ Kết quả thực hiện tóm tắt:
I. Đặt vấn đề
Hiện nay, đa số các loại sơn phục vụ gia dụng lưu hành trên thị trường có mục đích tạo một lớp phủ chống lại sự phát triển của rêu bám, chống sự ăn mòn, tạo tính thẩm mỹ. Tuy nhiên, việc sơn phủ tường trong những công trình công cộng như: Bệnh viện, trường học, nhà ga, phòng họp… ngoài các tác dụng trên thì việc hạn chế sự xâm nhập và lây lan của các vi khuẩn gây bệnh là điều rất được quan tâm. Bên cạnh đó, lĩnh vực khoa học và công nghệ nano đang phát triển rất nhanh chóng và các sản phẩm ứng dụng công nghệ nano đang thâm nhập vào nhiều lĩnh vực nhằm phục vụ nhu cầu đời sống của con người như: Điện tử, máy tính, năng lượng…
Do vậy, việc chế tạo được loại sơn bạc nano có khả năng hạn chế sự phát triển của nấm bệnh có ý nghĩa vô cùng quan trọng trong việc bảo vệ và chăm sóc sức khỏe con người.
II. Kết quả thực hiện
Trong 18 tháng thực hiện dự án, nhóm nghiên cứu đã đạt một số kết quả sau:
- Nghiên cứu hoàn thiện được công nghệ sản xuất bạc nano/ SiO2 với quy mô công nghiệp.Nhóm thực hiện dự án tiến hành khảo sát sự phụ thuộc của Dbh, dtb vào nồng độ Ag+, tỷ lệ Ag+/SiO2 khác nhau, pH dung dịch thích hợp, nồng độ dung môi và hiệu chỉnh sự thay đổi dtb của keo bạc/SiO2 vào thời gian và ảnh hưởng của nồng độ chất ổn định đến dtb và độ ổn định của keo bạc. Cụ thể là: Khảo sát liều chuyển hóa Ag+ -Ag bão hòa Dbh; ảnh hưởng của nồng độ Ag+ đối với kích thước hạt bạc nano; ảnh hưởng của nồng độ ethanol tới dbh hạt; ảnh hưởng nồng độ SiO2 tới kích thước hạt bạc và Dbh ; ảnh hưởng của pH đến Dbh, dbh hạt (10Mm Ag+ , C2H5OH 10%, SiO2 1%); nghiên cứu độ ổn định của keo bạc nano/SiO2.
- Dự án đã nghiên cứu hoàn thiện, chế tạo được hệ sơn nước chứa Ag nano/ SiO2 có độ ổn định cao, đạt các tính chất cơ lý để ứng dụng làm sơn kháng khuẩn. Nhóm thực hiện nghiên cứu đã hoàn thiện được quy trình sản xuất bạc nano/ SiO2 và lựa chọn được các thông số thích hợp nhất để áp dụng và sản xuất sơn kháng khuẩn là: [Ag+] = 10 mM(1000ppm), SiO2 1% Ethanol 10, Dbh=24 kGy(chiếu xạ 19 giờ), thể tích 1 bình 30 lít (kích thước 300×300×400 mm), mỗi đợt chiếu xạ công suất tối đa 80 bình (2400 lít dung dịch Ag nano/ SiO2), Ph dung dịch = 5-6.
- Đã xác định hiệu lực kháng khuẩn của sơn chứa bạc nano/SiO2 đối với các nấm mốc và vi sinh vật gây bệnh như: M.Kacilli, Aspergillus niger, S.Aureus, E.Coli.
Qua các kết quả thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và thử nghiệm trên màng sơn, nhóm nghiên cứu dự án đã xác định được hàm lượng bạc ứng dụng trong màng sơn có hiệu quả diệt khuẩn và nấm mốc như sau:
+ Đối với vi khuẩn E. Coli: Hàm lượng bạc nano 10 ppm đạt hiệu quả diệt khuẩn trên 99%
+ Đối với vi khuẩn S.Aureus: Hàm lượng bạc nano 20ppm đạt hiệu quả diệt khuẩn trên 91%
+ Đối với mốc (Penicillium citrinum Thom): Hàm lượng 100ppm đạt hiệu quả ức chế nấm mốc trên 91%
+ Đối với mốc đen (Aspergillus niger var Tieghn): Hàm lượng 100ppm đạt hiệu quả ức chế trên 82%.
Căn cứ vào kết quả nghiên cứu khoa học và tính hiệu quả kinh tế, nhóm nghiên cứu đã sản xuất một loại sơn đáp ứng đầy đủ các tính năng diệt khuẩn và ức chế nấm mốc. Nhóm nghiên cứu chọn hàm lượng bạc trong màng sơn 100ppm là thích hợp. Ứng với hàm lượng này, nồng độ bạc được đưa sản xuất trong sơn nước có hàm lượng chất rắn 50% là 50ppm.
- Đã xác định sơn được sơn bạc kháng khuẩn có độc tính trong giới hạn cho phép của vật liệu màng phủ: LD50 =2050 mg/kg, LC50 = 10500 mg/m3 không gây dị ứng da khi tiếp xúc.
Nhóm thực hiện đã tiến hành thí nghiệm xác định độc tính cấp của sơn kháng khuẩn chứa nanoAg/ SiO2 qua đường thở của chuột và qua tiếp xúc da. Các giá trị xác định LD50 cấp tính(đường miệng), LC50 (đường thở) và đường tiếp xúc da cho thấy sơn kháng khuẩn chứa bạc nano có các giá trị độc ticnhs trung bình nằn trong giới hạn của sơn nước thông thường.
- Dự án đã sơn thử nghiệm 2 phòng học tại trường Mầm non Bạch Dương và Hoa Hồng với tổng diện tích sàn là 400m2. Kết quả cho thấy sau 5 tháng sử dụng, màng sơn vẫn đạt hiệu quả diệt khuẩn ở mức cao.
III. Kết luận
Sau 18 tháng thực hiện dự án, nhóm nghiên cứu của công ty đã triển khai sản xuất sơn kháng khuẩn bạc nano trên quy mô công nghiệp, công suất 30.000 lít sơn/năm. Hiện nay, công nghệ sản xuất sơn kháng khuẩn chứa bạc nano đã ổn định, sản phẩm sơn bạc nano đạt các tính chất cơ lý, hàm lượng chất kháng khuẩn theo TCVN và tiêu chuẩn Nhật Bản JIS K 5960:1993.
Như vậy, có thể thấy việc sử dụng sản phẩm sơn kháng khuẩn bạc nano có khả năng tiêu diệt, ngăn ngừa vi khuẩn độc hại, an toàn với sức khỏe con người góp phần tạo ra môi trường trong sạch hơn. Sử dụng các loại sơn có tác dụng diệt khuẩn là xu thế tất yếu của xã hội văn minh nên việc phát triển sơn kháng khuẩn bạc nano sẽ có triển vọng rất rộng lớn. Công nghệ sản xuất của dự án sẽ mở ra khả năng ứng dụng rất lớn cho các doanh nghiệp sản xuất sơn và màng phủ nhằm đa dạng hóa cũng như nâng cao các tính năng đặc biệt của sản phẩm.
e/ Thời gian bắt đầu và thời gian kết thúc: 18 tháng
- Thời gian bắt đầu: 09/2009
- Thời gian kết thúc: 02/2012
g/ Kinh phí thực hiện: 569.000.000 đồng
(Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của đề tài tại Trung tâm Thông tin và Thống kê khoa học và công nghệ).