Đồ án: Khả năng khử màu thuốc nhuộm bằng phương pháp điện phân

II

------

Đồ Án

Khả năng khử màu thuốc nhuộm bằng phƣơng pháp điện phân

- 1 -

Mục Lục Tổng quan về thuốc nhuộm ........................................................................................................ 3 Giới thiệu thuốc nhuộm .............................................................................................................. 3 Khái niệm về thuốc nhuộm ......................................................................................................... 3 Cấu tạo và màu sắc ..................................................................................................................... 4 Phân loại các màu nhuộm ........................................................................................................... 4 Cơ chế liên kết thuốc nhuộm với vật liệu ................................................................................... 5 Phân loại theo lớp kỹ thuật ......................................................................................................... 8 Tổng quan về thuốc nhuộm trực tiếp ........................................................................................ 10 Đặc điểm ................................................................................................................................... 10 Cấu tạo hóa học ........................................................................................................................ 11 Phạm vi sử dụng ....................................................................................................................... 13 Nƣớc thải ngành dệt nhuộm ..................................................................................................... 14 Các chất rắn trong nƣớc thải dệt nhuộm ................................................................................... 17 Nhu cầu về nƣớc và nƣớc thải trong xí nghiệp dệt nhuộm ....................................................... 18 Tác nhân gây ô nhiễm và đặc tính của dòng thải...................................................................... 19 Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải ............................................................................................. 25 Cơ sở lựa chọn thiết kế hệ thống nƣớc thải .............................................................................. 27 Sử dụng lại dung dịch dệt nhuộm ............................................................................................. 29 Tổng quan về điện phân............................................................................................................ 31 Khái niệm ................................................................................................................................. 31 Cần có màng ngăn không cho Cl2 tác dụng trở lại với Na ở trạng thái nóng chảy làm giảm hiệu suất của quá trình điện phân. Một số chất phụ gia nhƣ NaF, KCl giúp làm giảm nhiệt độ nóng chảy của hệ… .................................................................................................................. 32 Hình 3.2. Điện phân nóng chảy ................................................................................................ 32 1.3.2.2.1 Khả năng phóng điện của các cation ở catot: .................................................... 33 1.3.2.2.2 Khả năng phóng điện của các anion ở anot: ...................................................... 33 RCOO- < Cl- < Br- < I- < S2-… ................................................................................................. 33 1.3.2.2.3 Một số ví dụ: ......................................................................................................... 34 Hình 3.3. Điện phân dung dịch CuSO4 .................................................................................... 35 Tại catot (–) xảy ra phản ứng: 2H2O + 2e

ne = 10-3 mol

H2 + 2OH-

.................................................................................................. 36

hoặc

Đáp án A ................... 36

mH2 =10-3 gam

Hình 3.4. Ứng dụng của điện phân trong mạ điện ................................................................... 36 Các kết quả nghiên cứu ở cấp độ thử nghiệm .......................................................................... 36 CHƢƠNG II: THỰC NGHIỆM ............................................................................................... 38 Phƣơng pháp đo màu của máy quang phổ ................................................................................ 38 Phƣơng pháp đo ........................................................................................................................ 38 Tiến hành đo màu ..................................................................................................................... 38 Kế hoạch thực nghiệm .............................................................................................................. 38 Em xin chân thành cảm ơn! ...................................................................................................... 41 TÀI LIỆI THAM KHẢO ....................................................................................................... 42

- 2 -

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN

Tổng quan về thuốc nhuộm

Giới thiệu thuốc nhuộm

Khái niệm về thuốc nhuộm

Thuốc nhuộm là tên chỉ chung những hợp chất hữu cơ có màu (gốc thiên nhiên

và tổng hợp) rất đa dạng về màu sắc và chủng loại, chúng có khả năng nhuộm màu,

nghĩa là bắt màu hay gắn màu trực tiếp cho các vật liệu khác.

1..1.1 Các loại thuốc nhuộm

Phần nhiều các lọai thuốc nhuộm, dựa trên tính chất lý hóa của chúng, sẽ thâm

nhập vào tế bào hoặc cấu trúc của tế bào.

Trong màu nhuộm, các chất có tính tạo màu thƣờng ở dạng ion. Khi chất màu

này có điện dƣơng (+), thì chúng có tính cách kềm. Khi chất màu có mang điện âm (-)

thì chúng có tính acid. Lệ thuộc vào độ pH của dung môi chất màu sẽ ở dạng ion hoặc

không ở dạng ion.

1..1.2 Cách gọi tên

Gồm 3 phần

- Phần thứ 1: viết cả chữ, chỉ tên phân lớp kỹ thuật của thuốc nhuộm.

- Phần thứ 2: viết cả chữ, thƣờng là các tính từ chỉ màu sắc của thuốc nhuộm.

- Phần thứ 3: đƣợc viết bằng chữ và chữ số chỉ sắc thái và cƣờng độ của thuốc

nhuộm. Để chỉ cƣờng độ màu ngƣời ta dùng hai chữ cái đi liền với nhau nhƣ BB, RR

…., hoặc thêm vào các chữ số nhƣ: 2R, 6B, 4G….

1..2 Cấu tạo và màu sắc của thuốc nhuộm

1..2.1 Ánh sáng và màu sắc

Màu sắc là kết quả tƣơng tác giữa ánh sáng với vật thể.

Màu mà mắt chúng ta nhận đƣợc là màu phụ với màu hấp thụ. Mắt chúng ta chỉ

- 3 -

nhận đƣợc các dao động điện từ ánh sáng ở vùng có bƣớc sóng 400-750 micromet.

Khi ánh sáng trắng đập vào một vật thể bị phản xạ hoàn toàn thì mắt ta thấy vật

thể màu trắng.

Toàn bộ các tia sáng đập vật thể bị hấp thụ hết thì vật ấy có màu đen.

Vật thể chỉ hấp thụ một số tia và tán xạ những tia còn lại mắt cho ta thấy vật có

màu của những tia không bị hấp thụ tán xạ.

Nhƣ vậy, màu sắc có thể nói là sự hấp thụ chọn lọc những miền xác định trong

phổ liên tục của ánh sáng đập vào mắt.

Bảng 1.1: Mối liên hệ giữa bước sóng hấp thụ vào màu sắc của vật hấp thụ.

Tên màu Bƣớc sóng nm Tên màu Bƣớc sóng nm

Tím lục_vàng 400_435 Lục vàng tím 560_580

Lam vàng 435_480 Vàng lam 580_590

Lam_lục nhạt da cam 480_490 Da cam lam_lục nhạt 595_600

Lục_lam nhạt đỏ 490_500 Đỏ lục_Lam nhạt 605_750

Lục đỏ đỏ tía 500_560

Cấu tạo và màu sắc

Năng lƣợng bức xạ phụ thuộc vào bƣớc sóng và tần số bức xạ. Vùng nhìn thấy

khá hẹp có năng lƣợng từ 110-69 kcal/mol.

Trong hóa học hữu cơ các hợp chất có màu thƣờng phân tử của nó đƣợc tạo

thành từ liên kết p và liên kết d.

Các chất có màu có liên kết p liên hợp, phân tử của chúng có những nhóm đặc

biệt có tác dụng làm mở rộng hệ liên kết kéo dài hệ liên hợp p.

Phân loại các màu nhuộm

+ Màu cơ bản (hoặc màu thiên nhiên): các chất màu có sẵn trong các tế bào nhƣ

- 4 -

chlorophyll, hemoglobin, anthocyane..

+ Màu thứ cấp: các loại màu không có sẵn trong tế bào, mà đƣợc dùng để

nhuộm đƣa vào tế bào. Loại này bao gồm các màu thiên nhiên nhƣ: Safranin, hoặc các

loại màu nhân tạo...

+ Màu nhuộm sống (vitalis): tất cả các loại màu dùng để nhuộm tế bào còn

hoạt động, còn sống.

+ Màu bright field (diachrome): loại màu này hấp thụ một phần ánh sáng và

trong ánh sáng trắng (bright field) của kính sẽ hiện ra màu. Loại này cũng có tự nhiên

trong tế bào nhƣ chlorophyll, hemoglobin hoặc anthocyan.

+ Màu fluorescence ( Fluorochrome): màu fluorescence có đặc tính không chỉ

hấp thụ một phần ánh sáng nhƣ bright field, mà chúng còn phóng một phần ánh sáng

hấp thụ ngƣợc trở lại.

Cơ chế liên kết thuốc nhuộm với vật liệu

1.1.3.1 Liên kết ion

Liên kết này đƣợc thực hiện giữa các gốc mang màu tích điện âm của thuốc

nhuộm (axít, trực tiếp) và các tâm tích điện dƣơng của vật liệu.

Trong quá trình nhuộm, khi tiếp cận với vật liệu, ion âm của thuốc nhuộm sẽ bị

thu hút về các tâm tích điện dƣơng này và thực hiện liên kết ion hay còn gọi là liên kết

muối nhƣ sau:

+ + -O3S-Ar  HOOC-P-NH3

+--O3S-Ar

HOOC-P-NH3

Nhờ có năng lƣợng lớn nên thuốc nhuộm liên kết với vật liệu khá mạnh, tốc độ

bắt màu nhanh, phải điều chỉnh tốc độ nhuộm bằng cách điều chỉnh trị số pH của dung

dịch nhuộm.

1.1.3.2 Liên kết Hydro

Liên kết hydro đƣợc thực hiện giữa các nhóm định chức của xơ và thuốc nhuộm

nhƣ: hydroxyl, nhóm amin, nhóm amít và nhóm carboxyl.

Khi phân tử thuốc nhuộm tiếp cận với vật liệu ở khoảng cách cần thiết thì lực

liên kết hydro sẽ phát sinh do tƣơng tác của các nhóm định chức với nhau.

Liên kết hydro có vai trò quan trọng trong một số trƣờng hợp để cố định thuốc

- 5 -

nhuộm trên vật liệu.

1.1.3.3 Liên kết hóa trị

Liên kết hóa trị đƣợc thực hiện chủ yếu ở thuốc nhuộm hoạt tính với các vật

liệu chứa các nhóm hydroxyl và nhóm amin.

Liên kết hóa trị giúp cho màu của vật liệu nhuộm bằng thuốc nhuộm hoạt tính

có độ bền màu cao với nhều chỉ tiêu, đặc biệt là với xử lý ƣớt.

1.1.3.4 Liên kết Vander Waals

Liên kết Vander Waals đƣợc thực hiện ở hầu hết các lớp thuốc nhuộm khi

tƣơng tác với vật liệu.

Liên kết Vander Waals đƣợc coi là tổ hợp của các lực hút: lƣỡng cực, phân cực

cảm ứng và lực phân tán.

1.1.4 Phân loại thuốc nhuộm

1.1.4.1 Phân loại theo cấu tạo hóa học

+ Thuốc nhuộm Nitro: Phân tử thuốc nhuộm có từ hai hoặc nhiều nhân đơn

(benzen, naphtalen) ít nhất là một nhóm nitro (NO2) và một nhóm cho điện tử

(NH2,OH).

Hình 1.1. Thuốc nhuộm nhóm Nitro

+ Thuốc nhuộm azo: là loại thuốc nhuộm quan trọng và có lịch sử phát triển rất

lâu đời, chiếm khoảng 50% tổng sản phẩm lƣợng thuốc nhuộm. Trong phân tử chứa

một hoặc nhiều nhóm azo.

- 6 -

Hình 1.2. Thuốc nhuộm azo

+ Thuốc nhuộm Antraquinon: trong phân tử có một hoặc nhiều nhóm

Antraquinon hoặc dẫn xuất gốc của nó. Gốc mang màu:

Hình 1.3. Thuốc nhuộm Antraquinon

+ Thuốc nhuộm Indigoit: loại thuốc nhuộm này trƣớc kia có nguồn gốc từ thực

vật màu xanh sẫm trích từ lá cây chàm. Hiện nay, ngƣời ta tổng hợp đƣợc thuốc

nhuộm Indigoit có công thức của gốc mang màu nhƣ sau:

Hình 1.4. Thuốc nhuộm Indigoit

Trong đó: X,Y là O, Se, NH…

+ Thuốc nhuộm lƣƣ huỳnh: là những gốc thuốc nhuộm có chứa nhiều nguyên tử

lƣu huỳnh. Gốc mang màu:

Hình 1.5. Thuốc nhuộm lưư huỳnh

+ Thuốc nhuộm Arylmetan: là những dẫn xuất của mêtan, trong đó nguyên tử

- 7 -

cacbon trung tâm sẽ tham gia vào mạch liên kết của hệ thống mang màu.

Hình 1.6. Thuốc nhuộm Arylmetan

+ Thuốc nhuộm hoàn nguyên đa vòng: trong phân tử có hệ mang màu là các

hợp chất đa tụ giữa antraquinon với các vòng dị thể khác tạo nên mạch đa vòng.

Hình 1.7. Thuốc nhuộm hoàn nguyên đa vòng

Phân loại theo lớp kỹ thuật

+ Thuốc nhuộm hoạt tính: là những hợp chất màu mà trong phân tử của chúng

có chứa các nhóm nguyên tử có thể thực hiện mối liên kết cộng hóa trị với vật liệu nói

chung nhờ vậy nên độ bền màu cao.

Các loại thuốc nhuộm thuộc nhóm này có công thức cấu tạo tổng quát là:

S-R-T-X

Trong đó:

S: là nhóm làm cho thuốc nhuộm có tính tan.

R: là phần mang màu, thƣờng là các hợp chất Azo(-N=N), antraquynon, axit

chứa kim loại hoặc ftaloxiamin.

T: là gốc mang nhóm phản ứng.

X: là nguyên tử hay nhóm phản ứng.

Loại thuốc nhuộm này khi thải vào môi trƣờng có khả năng tạo thành các amin

- 8 -

thơm đƣợc xem là tác nhân gây ung thƣ.

+ Thuốc nhuộm axít: thuốc nhuộm này có những đặc điểm chung là hòa tan

trong nƣớc thƣờng dùng để nhuộm lông thú hoặc nhuộm da.

Theo cấu tạo hóa học, đa số loại thuốc nhuộm này thuộc về nhóm azo, một số

tạo phức với kim loại. Công thức tổng quát có thể viết dƣới dạng:

Ar-SO3Na

Trong đó:

Ar-SO3: là ion mang màu.

+ Thuốc nhuộm trực tiếp: là loại thuốc nhuộm tự bắt màu, chúng là những hợp

chất màu tự hòa tan trong nƣớc và có khả năng tự bắt màu với các vật liệu một cách

trực tiếp nhờ các lực hấp thụ trong môi trƣờng trung tính hoặc kiềm.

Hầu hết chúng thuộc nhóm azo, một số ít là dẫn xuất của dioxazin và

ftaloxianin, nhƣng dạng tổng quát chung đƣợc biểu diễn:

Ar-SO3Na

Với Ar là gốc hữu cơ mang màu của thuốc nhuộm.

+ Thuốc nhuộm hoàn nguyên: là những hợp chất màu hữu cơ không hòa tan

trong nƣớc, tuy có cấu tạo hóa học và màu sắc khác nhau nhƣng chúng có chung một

tính chất.

Tất cả đều chứa các nhóm ceton trong phân tử và có dạng tổng quát là:

+ Thuốc nhuộm phân tán: là những hợp chất màu không tan trong nƣớc do

trong phân tử không chứa nhóm tạo tính tan –SO3Na, -COONa, có kích thƣớc phân tử

nhỏ, khối lƣợng phân tử không lớn, cấu tạo không phức tạp.

Phân tử chứa các nhóm –NH2, -HR2, -OH, -OR (R có thể là gốc alkyl, aryl,

- 9 -

alkyl hydroxyl).

Tổng quan về thuốc nhuộm trực tiếp

Đặc điểm

Thuốc nhuộm trực tiếp hay còn gọi là thuốc nhuộm tự bắt màu, là hợp chất hoà

tan trong nƣớc, có khả năng tự bắt màu vào một số vật liệu nhƣ: xơ xenlulô, giấy, tơ

tằm, da và xơ polyamit màu là những một cách trực tiếp nhờ các lực hấp phụ trong

môi trƣờng trung tính hoặc kiềm.

Hầu hết thuốc nhuộm trực tiếp thuộc về nhóm azo, số ít hơn là dẫn xuất của

đioxazin và ftaloxianin, tất cả đƣợc sản xuất dƣới dạng muối Natri của axit sunfonic

hay các cacboxylic hữu cơ, một vài trƣờng hợp đƣợc sản xuất dƣới dạng muối amoni

và kali, nên đƣợc viết dƣới dạng tổng quát là:

Ar – SO3Na

Với Ar là gốc hữu cơ mang màu của thuốc nhuộm.

- + Na+

Khi hoà tan vào nƣớc thuốc nhuộm phân ly nhƣ sau:

- là ion mang màu, tích điện âm.

Ar – SO3Na Ar – SO3

Ion Ar – SO3

 Khả năng tự bắt màu của thuốc nhuộm trực tiếp phụ thuộc vào 3 yếu tố dƣới

đây:

- Phân tử thuốc nhuộm phải chứa một hệ thống mối liên kết nối đôi cách không

dƣới tám kể từ đầu nhóm trợ màu này đến đầu nhóm trợ màu kia, nhƣ vậy phân tử

thuốc nhuộm sẽ luôn ở trạng thái chƣa bảo hoà hoá trị và có khả năng thực hiện các

liên kết Vander Waals và liên kết Hydro với vật liệu.

- Phân tử thuốc nhuộm phải thẳng vì xơ xenlulô nói riêng và những vật liệu mà

thuốc nhuộm có khả năng bắt màu điều có cấu tạo phân tử mạch thẳng, có nhƣ vậy

phân tử thuốc nhuộm mới dễ dàng tiếp cận với vật liệu và thực hiện các liên kết.

- Phân tử thuốc nhuộm phải có cấu tạo thẳng, các nhân thơm hoặc các nhóm

chức của thuốc nhuộm phải nằm trên cùng một mặt phẳng để nó có thể tiếp cận cao

nhất với mặt phẳng của phân tử vật liệu, cũng là yếu tố quan trọng cho việc phát sinh

- 10 -

và duy trì các lực liên kết của nó với vật liệu.

Cấu tạo hóa học

Thuốc nhuộm trực tiếp là loại thuốc nhuộm mà các ion mang màu của thuốc

nhuộm liên kết với xenlulô bằng lực liên kết hóa học và các phân tử thuốc nhuộm xen

kẻ với xơ sợi bằng lực liên kết Vander Waals …

- Chúng tan trong môi trƣờng trung tính, môi trƣờng tốt để nhuộm là pH = 7,

môi trƣờng kiềm yếu. Nhiệt độ tối ƣu của quá trình nhuộm từ 50-60oC.

- Thuốc nhuộm trực tiếp có cấu tạo là muối sunfonat của hợp chất hữu cơ,

thƣờng là muối diazo có gốc S hoặc SO3Na …

- Đặc điểm chung là trong phân tử có một hệ thống nối đôi liên hợp thẳng và

phẳng, các nhóm SO3Na xếp đều và thẳng góc với phân tử thuốc nhuộm thẳng hàng

nên có ái lực mạnh với sợi xenlulô.

- Công thức chung và đơn giản nhất của loại này là chứa tám nối đôi liên hợp

thƣờng là nhiều nhân thơm và tối thiểu có các nhóm ƣa nƣớc SO3Na.

+ Thuốc nhuộm trực tiếp azo: trong phân tử chứa một hoặc nhiều nhóm azo (-

N = N -), nhóm này chiếm đại bộ phận các thuốc nhuộm trực tiếp và xếp thành bốn

loại: loại thông thƣờng, loại có độ bền màu cao, loại chứa hoặc có khả năng kết hợp

với ion kim loại thành phức không tan và loại có khả năng điazo hoá sau khi nhuộm.

+ Thuốc nhuộm trực tiếp là dẫn xuất của đioxazin.

+ Thuốc nhuộm trực tiếp là dẫn xuất của ftaloxyanin.

 Dựa vào các chỉ tiêu về độ bền màu và phƣơng pháp sử dụng thuốc

nhuộm trực tiếp đƣợc chia làm bốn nhóm:

- Gồm những màu có độ bền với ánh sáng dƣới cấp bốn (theo thang tám cấp),

còn độ bền với xử lý ƣớt dƣới cấp ba (theo thang năm cấp).

- Gồm những thuốc nhuộm trực tiếp có độ bền ánh sáng trên cấp bốn, bền với

xử lý ƣớt ở mức trung bình, sau khi cầm màu độ bền sẽ tăng lên.

- Gồm những thuốc nhuộm cần xử lý cầm màu với muối đồng nên trong tên gọi

có chữ “cupro”, độ bền màu với giặt đạt trên cấp ba, còn với ánh sáng không dƣới cấp

- 11 -

năm.

- Gồm những thuốc nhuộm có thể điazo hoá trên vải và kết hợp tiếp với một

thành phần azo nữa để tăng độ bền màu với giặt lên p của các hãng nổi tiếng trên thế

giới có thể xem ở bảng sau: cấp bốn.

Bảng 1.2: Tên thương phẩm của các thuốc nhuộm trực tiếp của các hãng nổi tiếng

trên thế giới.

Tên nhóm thuốc nhuộm trực tiếp Nƣớc sản Hãng sản

xuất xuất 1 2 3 4

Anh ICI Chlorazol Durazol,fixazol Durazol Chlorazol

cupro

Balan Chemicolor Direct Helion Diazo

Đức Bayer Benzo ánh Sirius bền Benzamin Benzo

cuprol

Đức Sirius supra Benzo Benzo para

cuper

Hochst Remastral Dianin

BASF Lurantin

Wolfen Columbia Solamin Cupracon Naftogen

Solamin –fau Zambenzi

Mỹ D- pont pontamine Pomtamin fast Pontamin Pontamin

cuper diazo

1.1.4.2 Tính chất kỹ thuật của thuốc nhuộm trực tiếp

Khi chuẩn bị dung dịch nhuộm với những thuốc nhuộm trực tiếp khó tan cần

- 12 -

phải thêm natri cacbonat vào máng để tạo môi trƣờng kiềm yếu.

+ Nhiệt độ nhuộm và độ hấp phụ tối ƣu: chỉ tiêu này đƣợc xác định theo mức

độ hấp phụ tối đa của vải bông trong các dung dịch thuốc nhuộm có nồng độ khác nhau để nhận đƣợc màu có nồng độ trung bình. Nhiệt độ nhuộm tối ƣu của thuốc nhuộm trực tiếp trong khoảng từ 750C đến 950C tuỳ thuộc vào mỗi màu và mỗi loại vật liệu. Độ hấp phụ tối ƣu đƣợc xác định khi nhuộm sợi bông đã làm bóng ở nhiệt độ

tối ƣu với dung tỷ bằng 40 khi có mặt 15% muối ăn. Số liệu hay đồ thị hấp phụ tối ƣu của mỗi thuốc nhuộm đƣợc sử dụng khi ghép màu với các thuốc nhuộm khác.

+ Độ bền màu và sự biến sắc: thuốc nhuộm trực tiếp có ƣu điểm là có đủ gam

màu từ vàng đến đen, màu tƣơng đối tƣơi, song nhiều thuốc nhuộm trực tiếp kém bền

màu với giặt và ánh sáng. Độ bền màu và ánh màu của thuốc nhuộm trực tiếp sẽ thay

đổi khi nhuộm cho các vật liệu khác nhau. Để nâng cao độ bền màu cho vật liệu

nhuộm bằng thuốc nhuộm trực tiếp ngƣời ta dùng các biện pháp khác nhau nhƣng phổ

biến hơn cả là dùng các chế phẩm từ nhựa cao phân tử tích điện trái dấu với thuốc

nhuộm hoặc muối kim loại nặng. Sau khi cầm màu bằng các chế phầm này độ bền với

giặt và ánh sáng có thể tăng lên 1-2 cấp nhƣng màu sẽ kém tƣơi (bị biến sắc).

Các chế phẩm cầm màu cho vật liệu nhuộm bằng thuốc nhuộm trực tiếp đƣợc

các hãng sản xuất và sử dụng phổ biến trong ngành dệt gồm có: muối copratin II, muối

copratin TS, Sapamin, Sapamin A, Sapamin CH, Sapamin BCH, Sapamin MS,

Sapamin KW, muối ăn và không cần hãm màu.

Phạm vi sử dụng

Do có khả năng tự bắt màu, công nghệ nhuộm đơn giản và rẻ nên thuốc nhuộm

trực tiếp đƣợc sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhƣ: để nhuộm trong ngành dệt

(vải, sợi,bông, hàng dệt kim từ bông, lụa visco, lụa, tơ tằm, sợi polyamit, sợi đay), để

nhuộm giấy, nhuộm các sản phẩm từ tre nứa, mành trúc, để nhuộm da và chế mực viết.

Một số thuốc nhuộm trực tiếp có độ bền màu cao vẫn đƣợc dùng để nhuộm một

số vải và sợi bông kể cả hàng dệt kim từ sợi bông hoặc có thành phần bông trong vải

- 13 -

pha.

Thuốc nhuộm trực tiếp cũng đƣợc dùng phổ biến để nhuộm lụa visco kể cả

thành phần visco trong vải pha. Do xơ visco có cấu trúc xốp nên nó dễ bắt màu bằng

loại thuốc nhuộm này, màu bền hơn và tƣơi hơn so với khi nhuộm vải bông. Tơ tằm là

mặt hàng dệt quý hiếm cũng đƣợc nhuộm bằng thuốc nhuộm trực tiếp. Thành phần

nhuộm và công nghệ nhuộm cũng tƣơng tự nhƣ vải bông, điều khác chủ yếu là phải

khống chế trị số pH để không ảnh hƣởng đến độ bền của tơ (pH=8-8,5), ít phải dùng

phẩm dệt từ xơ polyamit với các gam màu nhạt. Đặc biệt nó đƣợc dùng để nhuộm vải

lanh, sợi đay và các sợi từ xơ libe cho màu bền và tƣơi.

Trong công nghiệp giấy thuốc nhuộm trực tiếp đƣợc dùng để nhuộm giấy hoặc

bằng cách đƣa ngay vào bể chứa bột giấy trƣớc khi xeo hoặc nhuộm phủ mặt bằng

cách cán ép hoặc quét dung dịch thuốc nhuộm lên giấy. Trong công nghiệp thuộc da

một số thuốc nhuộm trực tiếp đƣợc dùng để nhuộm da nhất là các màu đen, nâu và một

số màu xanh. Ở nƣớc ta thuốc nhuộm trực tiếp còn đƣợc dùng để nhuộm hàng mây tre,

mành trúc, các đồ dùng đan từ tre nứa, tăm hƣơng và nhuộm gỗ trƣớc khi phủ vecni.

Nước thải ngành dệt nhuộm

1.1.1 Thành phần và tính chất trong nƣớc thải dệt nhuộm

Đề tài chúng em nghiên cứu khả năng khừ màu thuốc nhuộm trục tiếp, đây là

một phần trong việc xử lý nƣớc thải dệt nhuộm. Để hiểu rõ hơn về nƣớc thải dệt

nhuộm và có hƣớng ứng dụng đề tài hợp lý nhất, chúng em sẽ đi tìm hiểu về phần

nƣớc thải mà chủ yếu là nƣớc thải dệt nhuộm.

Ngành dệt nhuộm là ngành công nghiệp có dây truyền công nghệ phức tạp, áp

dụng nhiều loại hình công nghệ khác nhau. Đồng thời trong quá trình sản xuất sử dụng

các nguồn nguyên liệu, hóa chất khác nhau và cũng sản xuất ra nhiều mặt hàng có mẫu

mã, màu sắc, chủng loại khác nhau. Ở nƣớc ta hiện nay đã đạt đƣợc trên 2000 triệu

mét vải/năm. Công nghệ dệt sợi, in hoa ngày càng phát triển và hiện đại, đồng thời

cũng dùng một lƣợng nƣớc ngày càng tăng, và lƣợng nƣớc thải ra cũng rất lớn. Trong

quá trình dệt nhuộm phải sử dụng nhiều hóa chất phụ gia và thuốc nhuộm, nên nƣớc

thải của công nghệ dệt nhuộm bị ô nhiễm khá nặng và có độc tính.

Nguồn nƣớc thải phát sinh trong công nghệ dệt nhuộm là từ các công đoạn hồ

sợi, giũ hồ, nấu, tẩy, nhuộm và hoàn tất, trong đó lƣợng nƣớc thải chủ yếu do quá trình

- 14 -

giặt sau mỗi công đoạn là chính. Nhu cầu sử dụng nƣớc trong nhà máy dệt nhuộm rất

lớn và thay đổi theo các mặt hàng khác nhau. Nhìn chung sự phân phối nƣớc trong nhà

máy dệt nhƣ sau:

Sơ đồ 2.1. Sơ đồ nguyên lý công nghệ dệt nhuộm hàng sợi bông và các nguồn nước

- 15 -

thải

Nguyên liệu đầu Kéo sợi, chải, ghép, đánh ống

Hồ sợi H2O, tinh bột, phụ gia Hơi nƣớc Nƣớc thải chứa hồ tinh bột, hóa chất

Dệt vải

Giũ hồ Enzym NaOH Nƣớc thải chứa hồ tinh bột bị thủy phân, NaOH

Nấu NaOH, hóa chất Hơi nƣớc Nƣớc thải

Nƣớc thải Xử lý acid, giặt H2SO4 H2O Chất tẩy giặt

Nƣớc thải Tẩy trắng H2O2, NaOCl, hóa chất

Giặt H2SO4,H2O2, chất tẩy giặt Nƣớc thải

NaOH, hóa chất Làm bóng Nƣớc thải

Dung dịch nhuộm Nhuộm, in hoa Dịch nhuộm thải

Giặt H2SO4 H2O2, chất tẩy giặt Nƣớc thải

Nƣớc thải Hoan tất, văng khổ Hơi nƣớc Hồ, hóa chất

Sản phẩm

- 16 -

Các kết quả phân tích đặc điểm nƣớc thải cho thấy:

- Lƣợng nƣớc thải thƣờng lớn (khoảng 50 đến 3000m3 nƣớc cho 1 tấn hàng dệt)

chủ yếu từ công đoạn dệt nhuộm và nấu tẩy.

- Nƣớc thải chứa hỗn hợp phức tạp các hóa chất dƣ thừa (phẩm nhuộm, chất

hoạt động bề mặt, chất điện ly, chất ngấm, chất tạo môi trƣờng, men, chất oxy hóa)

dƣới dạng các ion, các kim loại nặng và các tạp chất tách ra từ xơ sợi. Nƣớc thải giặt

có pH dao động từ 9-12, hàm lƣợng chất hữu cơ cao (COD có thể lên tới 1000-

3000mg/l). Độ màu của nƣớc thải khá lớn ở những giai đoạn tẩy ban đầu và có thể lên

tới 10.000 Pt-Co, hàm lƣợng cặn lơ lửng đạt giá trị 2000mg/l. Nƣớc thải nhuộm

thƣờng không ổn định và đa dạng (hiệu quả hấp thụ thuốc nhuộm của vải chỉ đạt 60-

70%, 30-40% các phẩm nhuộm thừa ở dạng nguyên thủy hoặc bị phân hủy ở một dạng

khác, do đó nƣớc có độ màu rất cao đôi khi lên đến 50.000 Pt-Co. COD thay đổi từ 80-

18.000 mg/l. Các phẩm nhuộm hoạt tính, hoàn nguyên, thƣờng thải trực tiếp ra môi

trƣờng, lƣợng phẩm nhuộm thừa lớn dẫn đến gia tăng chất hữu cơ và độ màu.

- Mức độ ô nhiễm của nƣớc thải dệt nhuộm phụ thuộc rất lớn vào loại và lƣợng

hóa chất sử dụng, vào kết cấu mặt hàng sản xuất (tẩy trắng, nhuộm, in hoa…), vào tỷ

lệ sử dụng sợi tổng hợp, vào các loại hình công nghệ sản xuất (gián đoạn, liên tục hay

bán liên tục), vào đặc tính máy móc thiết bị sử dụng…

Các chất rắn trong nước thải dệt nhuộm

Chất rắn chủ yếu của nhà máy dệt nhuộm báo gồm các chất thải kém hiệu quả

khi sử lý sinh học nhƣ: vải vụn, bụi bông, bao bì, chai lọ thủy tinh đựng hóa chất, giấy

vụn, két nhựa, xỉ than, cặn dầu bụi cặn xử lý nƣớc. Crom VI, kim loại nặng, các polime tổng hợp, xơ sợi, các muối trung tính, chất hoạt động bề mặt.

1.1.2 Các thông số đánh giá chất lƣợng nƣớc thải dệt nhuộm

+ Nhiệt độ

+ pH

+ BOD5

+ COD

+ Hàm lƣợng cặn lơ lửng

+ Oxi hòa tan

- 17 -

+ Độ đục

+ Tổng N

+ Tổng P

+ Kim loại nặng

+ Coliform

Nhu cầu về nước và nước thải trong xí nghiệp dệt nhuộm

Nhu cầu sử dụng nƣớc cho công nghệ dệt nhuộm là khá lớn: từ 12 đến 65 lít

nƣớc cho 1m vải và thải ra từ 10 đến 40 lít nƣớc.

Nƣớc dùng trong nhà máy dệt đại thể phân bổ nhƣ sau:

- Sản xuất hơi nƣớc 5,3%

- Làm mát thiết bị 6,4%

- Phun mù và khử bụi trong các phân xƣởng 7,8%

- Nƣớc dùng trong các công đoạn công nghệ 72,3%

- Nƣớc vệ sinh và sinh hoạt 7,6%

- Phòng hỏa và cho các việc khác 0,6%

100,0%

Nƣớc thải của các mặt hàng dệt đƣợc tính theo H.Ruffer nhƣ sau:

- Hàng len nhuộm, dệt thoi (bao gồm cả xử lí sơ bộ và nhuộm là 100 đến 250

m3/1 tấn vải).

- Hàng vải bông, nhuộm, dệt thoi là 80 đến 240m3/1 tấn vải, bao gồm:

Hồ sợi: 0,02 m3

Nấu, giũ hồ, tẩy: 30 đến 120 m3

Nhuộm: 50 đến 120 m3

- Hàng vải bông in hoa, dệt thoi là 65 đến 280m3/1 tấn vải, bao gồm:

Hồ sợi: 0,02 m3

Giũ hồ, nấu tẩy: 30 đến 120 m3

- 18 -

In, sấy: 5 - 20 m3

Giặt: 30 - 140 m3

- Chăn len màu từ sợi polyacrylonitrit là 40 - 140 m3/1 tấn, bao gồm:

Nhuộm sợi: 30 - 80 m3

Giặt sau dệt: 10 - 70 m3

- Vải trắng từ polyacrylonitrit là 20 - 60 m3/1tấn.

Tác nhân gây ô nhiễm và đặc tính của dòng thải Các chất gây ô nhiễm chính trong nƣớc thải dệt nhuộm là:

- Tạp chất tách ra từ xơ sợi nhƣ dầu mỡ, các hợp chất chứa nitơ, pectin, các chất

bẩn dính vào sợi ( trung bình là 6% khối lƣợng xơ sợi).

- Các hóa chất dùng trong quá trình công nghệ: hồ tinh bột, tinh bột biến tính,

dextrin, alginat, các loại acid, NaOH, NaOCl, H2O2, Na2CO3, Na2SO3…các loại thuốc

nhuộm, các chất trợ, chất ngấm, chất cầm màu, chất tẩy giặt. Lƣợng hóa chất sử dụng

đối với từng loại vải, từng loại màu thƣờng khác nhau và chủ yếu đi vào nƣớc thải của

từng công đoạn tƣơng ứng.

+ Nhu cầu ôxy sinh hoá: là một chỉ số quan trọng của sự ô nhiễm nƣớc thải; chỉ

số này chỉ ra mức độ ô nhiễm của nƣớc ô nhiễm dựa trên các chất hữu cơ. Theo đó,

nƣớc đƣợc sục khí đủ và sạch đƣợc đƣa vào một bình nút kín cùng với Nitơ, Phôt pho,

Magiê và các chất dinh dƣỡng khác. Trong một bình khác, bỏ vào đó một lƣợng xác

định nƣớc ô nhiễm, các vi sinh vật cũng đƣợc bổ sung vào bình. Sau năm ngày để yên,

hàm lƣợng ôxy (ôxy hoà tan) của bình đƣợc đo để lấy giá trị các chất gây ô nhiễm hữu

cơ trong nƣớc ô nhiễm. Lƣợng ôxy đƣợc tiêu thụ tỷ lệ thuận với lƣợng chất hữu cơ

theo cùng cách nhƣ quá trình chuyển hoá của con ngƣời. Thông thƣờng bình đƣợc để yên trong năm ngày tại 20 0C. Giá trị nhận đƣợc gọi là BOD.

+ Nhu cầu oxy hóa học: COD khác với BOD ở chỗ nó đo nhu cầu ôxy cần để

phân huỷ các chất hữu cơ trong nƣớc ô nhiễm; sử dụng các chất ôxy hoá mạnh hơn

nhƣ là pecmanganat kali hoặc bicromat kali.

Trong khi BOD chỉ ra nồng độ của các chất dễ bị phân huỷ sinh học thì COD

chỉ ra nồng độ của các chất dễ dàng bị phân huỷ “hoá học”. Kết quả là số đo COD

- 19 -

không chỉ ra nguồn chất dinh dƣỡng cho vi sinh vật nhƣ là sunphat sắt (II) và axit nitơ

hoá trị III, nhƣng nó chỉ ra một giá trị cao khi nƣớc chứa các chất dễ liên kết hoá học

với ôxy. Mặc dầu axit axetic và các nguồn dinh dƣỡng tƣơng tự cho vi sinh vật có thể

đo đƣợc bằng BOD, chúng không thể đo đƣợc bằng COD. BOD và COD do đó sinh ra

các giá trị hoàn toàn khác nhau, mặc dầu cả hai ngày nay đƣợc dùng nhƣ là các chỉ số

chỉ ra sự ô nhiễm. Có thể sử dụng nhiều chỉ số khác để phân loại cƣờng độ của dòng

thải từ quá trình xử lý dệt nhƣ đƣợc chỉ ra trong bảng 2.1

Bảng 2.1. Các đặc tính của dòng thải tổng thể cho nhà máy dệt

Nhuộm/Xử lý Các chỉ số Vải dệt thoi Vải dệt kim hoàn tất sợi

Nhu cầu ôxy sinh học (mg/l) 550 250 200

Các chất rắn lơ lửng (mg/l) 185 300 50

Nhu cầu ôxy hoá học (mg/l) 850 850 524

Sunphit (mg/l) 3 0-2

Màu (ADMI) 325 400 600

pH 7-11 6-9 7-12

Sử dụng nƣớc (l/kg) 297 277 297

Qua thực tế chúng ta thấy: ngành công nghiệp dệt nhuộm có rất nhiều vẻ, rất đa

dạng, đặc trƣng, tác động làm ô nhiễm chính là nƣớc thải. Mỗi công đoạn của công

nghệ có các dạng nƣớc thải và đặc tính của chúng (bảng 2.2).

Bảng 2.2. Các chất gây ô nhiễm và đặc tính của nước thải ngành dệt_nhuộm

Công đoạn Chất ô nhiễm trong nƣớc thải Đặc tính của nƣớc thải

Hồ sợi, giũ hồ Tinh bột, glucozơ, carboxy metyl BOD cao (34-50% tổng sản

xelulozơ, polyvinyl alcol, nhựa, chất lƣợng BOD)

- 20 -

béo và sáp

Nấu, tẩy NaOH, chất sáp và dầu mỡ, tro, Độ kiềm cao, màu tối, BOD

soda, silicat natri và sơ sợi vụn cao (30% tổng BOD)

Tẩy trắng Hipoclorit, hợp chất chứa clo, Độ kiềm cao, chiếm 5%

NaOH, AOX, acid… BOD

Làm bóng NaOH, tạp chất Độ kiềm cao, BOD thấp

(dƣới 1% tổng BOD)

Nhuộm Các loại thuốc nhuộm, acid axetic Độ màu rất cao, BOD khá

và các muối kim loại cao (6% tổng BOD), TS cao

In Chất màu, tinh bột, dầu, đất sét, Độ màu cao, BOD cao và

muối kim loại, acid… dầu mỡ

Hoàn thiện Vệt tinh bột, mỡ động vật muối Kiềm nhẹ, BOD thấp, lƣợng

nhỏ.

Thực tế ô nhiễm nƣớc thải phụ thuộc vào:

- Loại sợi tự nhiên hay tổng hợp.

- Hóa chất làm phẩm nhuộm, in hoa và làm các chất phụ trợ, các chất dùng để

- Phƣơng pháp nhuộm (bề rộng, máy nhuộm, nồi hấp cao cấp…) và in hoa.

xử lý sơ bộ và nƣớc thải có một số đặc tính nhƣ sau:

+ pH từ 4 - 12, thƣờng là kiềm; 4,5 cho dệt len và tơ tằm, 11 cho sợi bông.

+ COD: 250 - 1500 mg/l (50 - 150 kg/tấn).

+ BOD: 80 - 500 mg/l với tỉ lệ COD:BOD5 = 3 đến 5

+ Mầu sắc từ 500 - 2000 đơn vị Pt-Co

+ Chất rắn lơ lửng (huyền phù SS): 30 - 40 mg/l ( ít phong phú, sơ sợi, lông tơ),

đôi khi tới 1000mg/l (trƣờng hợp với bông). Trong công đoạn tẩy trắng, nƣớc thải

thƣờng mang theo các hóa chất đƣợc dùng để tẩy vải và làm sạch vải nhƣ: NaOH,

- 21 -

cacbonat, tripolyphosphat, các loại xà phòng, thuốc tẩy, lơ, dẫn xuất clo..

- Hàm lƣợng các chất gây ô nhiễm trong nƣớc thải của từng loại hình công nghệ

và từng loại sản phẩm thƣờng khác nhau và thay đổi từ cơ sở này sang cơ sở khác. Các

giá trị này phải đƣợc đo và lấy mẫu phân tích cho từng cơ sở cùng nhƣ ở các thời điểm

khác nhau đối với một cơ sở.

Qua khảo sát một số cơ sở dệt nhuộm của Việt Nam, nƣớc thải của các cơ sở

này sơ bộ phân tích thu đƣợc ở bảng 2.3. (Số liệu của TT khoa học và CN môi trƣờng,

- 22 -

Bách Khoa, Hà Nội, 1997).

Bảng 2.3. Đặc tính nước thải của một số xí nghiệp dệt nhuộm ở Việt Nam

(mẫu hỗn hợp các dòng thải)

Các

thông số Đơn vị 1 2 3 4 5 (xí

nghiệp)

Hàng Hàng pha Đặc tính Hàng pha bông Hàng len Sợi sản phẩm dệt kim dệt kim dệt thoi

Nƣớc m3/1tấn 394 264 280 114 236 thải vải

pH 8-11 9-10 9-10 9 9-11

TS (tổng

hàm mg/l 400-1000 950-1380 800-1100 420 800-1300 lƣợng

chất rắn)

mg/l 70-135 90-220 120-400 120-130 90-130 BOD5

COD mg/l 150-380 230-500 570-1200 400-450 210-230

Độ màu Pt-Co 350-600 250-500 1000-1600 260-300

Các chất ô nhiễm trong nƣớc thải dệt nhuộm bao gồm các chất hữu cơ ( thuốc

nhuộm, tinh bột, tạp chất) và các chất vô cơ ( các muối trung tính, các chất trợ nhuộm,

các chất dùng trong quá trình tẩy…).

Ảnh hƣởng của các chất gây ô nhiễm trong nƣớc thải ngành dệt nhuộm tới

nguồn tiếp nhận có thể tóm tắt nhƣ sau:

- Độ kiềm cao làm tăng độ pH của nƣớc. Nếu pH >9 sẽ gây độc hại với các loài

- 23 -

thủy sinh, gây ăn mòn các công trình thoát nƣớc và hệ thống xử lý nƣớc thải.

- Muói trung tính làm tăng hàm lƣợng tổng chất rắn TS. Lƣợng thải lớn gây tác

hại đối với các loài thủy sinh do làm tăng áp suất thẩm thấu, ảnh hƣởng tới quá trình

trao đổi chất của tế bào.

- Hồ tinh bột biến tính làm tăng BOD, COD của nguồn nƣớc, gây tác hại đối

với đời sống thủy sinh do làm giảm oxy hòa tan trong nƣớc.

- Độ màu cao do lƣợng thuốc nhuộm dƣ đi vào nƣớc thải gây màu cho dòng

tiếp nhận, ảnh hƣởng tới quá trình quang hợp của các loài thủy sinh, ảnh hƣởng xấu tới

cảnh quan.

- Các chất độc nhƣ sunfit, kim loại nặng, hợp chất halogen hữu cơ (AOX) có

khả năng tích tụ trong cơ thể sinh vật với hàm lƣợng tăng dần theo chuỗi thức ăn trong

hệ sinh thái nguồn nƣớc, gây ra một số bệnh mãn tính hay ung thƣ đối với ngƣời và

động vật.

- Hàm lƣợng ô nhiễm các chất hữu cơ cao sẽ làm giảm oxy hòa tan trong

nƣớc, ảnh hƣởng tới sự sống của các loài thủy sinh.

1.1.3 Các phƣơng pháp ngăn ngừa ô nhiễm nƣớc thải ngành dệt nhuộm

Nƣớc thải là loại chất thải gây ô nhiễm môi trƣờng đáng đƣợc quan tâm hàng

đầu trong các loại chất thải của ngành dệt nhuộm. Vì không có số liệu về tải lƣợng ô

nhiễm cũng nhƣ đặc tính ô nhiễm nƣớc thải mang tính tổng quan cho ngành nên khi

lựa chọn phƣơng án ngăn ngừa giảm thiểu và xử lý nƣớc thải cần có khảo sát nghiên

cứu cụ thể cho từng trƣờng hợp.

Các phƣơng pháp ngăn ngừa, giảm thiểu ô nhiễm nƣớc thải ngành dệt nhuộm

có thể đƣợc thực hiện trong quá trình sản xuất nhƣ:

- Giảm nhu cầu sử dụng nƣớc bằng thƣờng xuyên kiểm tra hệ thống nƣớc cấp,

tránh rò rỉ nƣớc. Sử dụng môđun đẩy, nhuộm, giặt hợp lý. Tự động và tối ƣu hóa quá

trình giặt nhƣ giặt ngƣợc chiều. Tuần hoàn, sử dụng lại các dòng nƣớc giặt ít ô nhiễm

và nƣớc làm nguội.

- Sử dụng nhiều lần dịch nhuộm vừa tiết kiệm hóa chất, thuốc nhuộm và giảm

đƣợc ô nhiễm môi trƣờng.

- Giảm các chất gây ô nhiễm môi trƣờng trong quá trình tẩy nhƣ: NaOCl,

- 24 -

NaClO2.

- Giảm ô nhiễm kiềm trong nƣớc thải từ công đoạn làm bóng.

- Tái sử dụng nƣớc sau khi xử lý sơ bộ ở một số giai đoạn sản xuất nếu thấy có

thể đƣợc.

- Tiết kiệm sử dụng hóa chất trong sản xuất hoặc thay thế những hóa chất độc

hại bằng những hóa chất ít độc hại.

Các phương pháp xử lý nước thải

Nƣớc thải các nhà máy dệt, nhuộm thƣờng là nƣớc thải độc hại đối với môi

trƣờng sống. Do đó, việc làm giảm khối lƣợng và tính chất độc hại là điều cần phải

tính toán ngay từ giai đoạn thiết kế nhà máy.

Ngay sau khi đã áp dụng tất cả mọi biện pháp để giảm thiểu ô nhiễm, ta sẽ chọn

phƣơng pháp thích hợp để xử lý nƣớc thải dệt, nhuộm.

 Xử lý sơ bộ:

+ Song-lƣới chắn: Trong nƣớc thải có mặt nhiều xơ sợi, vì vậy yêu cầu đặt một

lƣới chắn mịn ở song chắn rác thông thƣờng. Trong trƣờng hợp có lƣợng lớn váng

trắng thì cần phải loại bỏ dầu.

+ Đồng nhất hóa (hay là bể điều hòa và trộn lẫn): Bắt buộc phải có một bể đệm

với thể tích tƣơng đƣơng 6-12h lƣu nƣớc trong bể với lƣu lƣợng xử lí trung bình và

cho phép mở rộng tới 24h hoặc 16h (hai trạm). Ở các bể loại này thƣờng dùng thổi

không khí để khuấy trộn.

+ Trung hoà: Sau khi trộn đều đồng nhất, pH của nƣớc thải có trị số từ 9-10. Do

vậy, cần phải tiến hành trung hòa bằng acid Sulfuric.

 Phƣơng pháp hóa lý:

+ Đông keo tụ: Đây là phƣơng pháp rất thích hợp áp dụng cho xử lý nƣớc thải

dệt nhuộm. Quá trình đông keo tụ có thể làm giảm đáng kể hàm lƣợng các chất ô

nhiễm nhƣ COD, BOD5, kim loại nặng và đặc biệt là độ màu. Trong phƣơng pháp này

ngƣời ta hay sử dụng các loại phèn nhôm hay phèn sắt, có thể kết hợp thêm sữa vôi.

Về nguyên lý thì khi đƣa các chất trên vào nƣớc sẽ tạo thành các hydroxit không tan.

- 25 -

Trong quá trình lắng xuống các chất màu và các chất khó phân huỷ sinh học sẽ bị hấp

phụ vào các bông keo này và cùng lắng xuống tạo thành bùn. Đôi khi để tăng quá trình

tạo bông và trợ lắng ngƣời ta bổ sung các chất trợ tạo bông nhƣ các polyme hữu cơ.

 Phƣơng pháp sinh học:

Quá trình xử lý sinh học có khả năng làm giảm BOD, COD, TS. . . nhg chất có

khả năng phân huỷ sinh học nhƣng nó là phƣơng pháp ít hiệu quả để khử màu do đó

phải tiến hành khử màu trƣớc khi dƣa vào xử lý sinh học. Mặt khác để xử lý sinh học

đƣợc thì nƣớc thải phải đáp ứng các điều kiện tối thiểu sau

+ pH = 6.5-8

+ 0.5  BOD5/COD

+ Không có các tác nhân gây ức chế hoạt động của VSV nhƣ các kim loại

nặng…

+ Tỷ lệ chất dinh dƣõng thích hợp C:N:P = 100:5:1

Vì vậy muốn áp dụng hệ thống xử lý sinh học thì bắt buộc phải trung hoà dòng

thải, khử các chất gây độc, giảm tỷ lệ các chất khó bị phân huỷ sinh học cũng nhƣ bổ

sung các chất dinh dƣõng cần thiết (từ nƣớc thải sinh hoạt ).

Do đó với nƣớc thải ngành dệt nhuộm thì hàm lƣợng COD, BOD5 không quá

cao do đó xử lý bằng phƣơng pháp hiếu khí sẽ có hiệu quả. Trong đó bao gồm: xử lý

nƣớc thải nhờ quá trình bùn hoạt tính (bể Aeroten), lọc sinh học, hồ oxy hoá hay kết

hợp xử lý sinh học nhiều bậc. Hay dùng là bể Aeroten vì thiết kế cũng nhƣ vận hành

tƣơng đối dễ dàng, giá thành laị không cao. Trong khi đó phƣơng pháp hồ sinh học thì

đòi hỏi diện tích rất lớn mà hiệu quả xử lý không cao. Sử dụng bể lọc sinh học thì hiệu

quả xử lý cao nhƣng chi phí lớn do phải sử dụng vật liệu lọc, vận hành phức tạp hơn

và cần thiết phải thƣờng xuyên vệ sinh thiết bị. . .

- 26 -

 Dây chuyền xử lý nƣớc thải

Sơ đồ 2.2 Dây chuyền xử lý nước thải

Nƣớc thải đầu vào SCR thô

hầm bơm SCR tinh

bể điều hòa bể trộn + bể phản ứng bể lắng 1

bể khử trùng nƣớc thải đầu ra bể lọc sinh học  Sơ đồ khối của một hệ thống nƣớc thải

Sơ đồ 2.3: Sơ đồ khối của một hệ thống nước thải

Lắng Nƣớc thải nhuộm Bể điều hòa Keo tụ

Lắng Xử lý ái khí Khử màu bằng than hoạt tính (lựa chọn)

Thải cuối cùng

Cơ sở lựa chọn thiết kế hệ thống nước thải

Do đặc thù công nghệ nƣớc thải dệt nhuộm có độ màu, COD, BOD5 cao. Ngoài

ra còn có thể có các kim loại nặng và pH cao. Nƣớc thải của dệt nhuộm còn có sự dao

động cả về lƣu lƣợng và tải lƣợng các chất ô nhiễm. Do đó mà có thể có rất nhiều

phƣơng án xử lý khác nhau, việc lựa chọn công nghệ xử lý thích hợp phải dựa vào

nhiều thông số nhƣ lƣu lƣợng thải, tiêu chuẩn dòng thải. . .cũng nhƣ phải phù hợp và

đạt hiệu quả về mặt kinh tế.

- 27 -

 Đặc tính nƣớc thải và yêu cầu nƣớc thải sau xử lý

Trong phạm vi của đồ án môn học, nhiệm vụ là thiết kế hệ thống nƣớc thải của

một cơ sở dệt nhuộm với các thông số đặc trƣng nhƣ sau:

- Lƣu lƣợng trung bình: 500m3/ngày đêm.

Đặc trƣng ô nhiễm chính:

+ pH = 9. 3

+ COD = 774 mg/l

+ BOD5 = 182 mg/l

+ TS = 850 mg/l

+ SS = 174 mg/l

+ Độ màu (Pt -Co) = 1784 0.

Yêu cầu đặt ra đối với hệ thống xử lý là nƣớc thải ra phải đạt tiêu chuẩn loại B

(TCVN 5945-1995). Tức là đƣợc phép thải vào nguồn nƣớc dùng cho giao thông thuỷ,

tƣới tiêu, bơi lội, trồng trọt. Các yêu cầu cụ thể cho một số chỉ tiêu đƣợc đƣa trong

bảng 2.4

Bảng 2.4. Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ chất ô nhiễm theo TCVN 5945-

1995

Thông số Đơn vị đo Giá trị giới hạn

00C 40 Nhiệt độ

5.5-9 pH

mg/l 50 BOD5 (2000C)

mg/l 100 COD

mg/l 100 SS

- 28 -

Độ màu Pt-Co

Độ màu của nƣớc thải mặc dù trong tiêu chuẩn thải không nêu ra nhƣng yêu cầu

đặt ra là phải khử tối đa độ màu trong nƣớc thải trƣớc khi thải vào nguồn tiếp nhận để

tránh gây tác hại cho môi trƣờng.

 Lựa chọn hệ thống xử lý nƣớc thải

Từ việc phân tích so sánh các phƣơng pháp trên ta có thể lựa chọn hệ thống xử

lý nƣớc thải có các đặc tính đã nêu ở trong phần 2.8 gồm có các công đoạn:

- Xử lý sơ bộ: Song chắn rác, bể lắng cát, bể điều hoà.

- Xử lý cấp I: Bể đông keo tụ, bể lắng cấp I.

- Xử lý cấp II: Bể trung hoà, bể Aeroten, bể lắng cấp II.

- Khử trùng dòng thải

Đây là sơ đồ hết sức phổ biến đƣợc sử dụng rộng rãi trong thực tế.

Sử dụng lại dung dịch dệt nhuộm

Tái tạo lại thành phần của dung dịch nhuộm và sử dụng lại là quá trình tốt do

giảm chi phí, tiết kiệm năng lƣợng và giảm ô nhiễm. Sử dụng lại dung dịch nhuộm đã

đƣợc sử dụng cho nhiều thuốc nhuộm và nhiều nguyên liệu. Phần này sẽ bàn luận quy

trình và sẽ đƣa ra các ví dụ về sử dụng các kỹ thuật này một cách thành công. Nhuộm

mẻ là không hiệu quả trong việc sử dụng hoá chất, năng lƣợng và nƣớc. Lƣợng các hoá

chất trợ đƣợc sử dụng thay đổi từ vài phần trăm tới trên 100% so với khối lƣợng vải.

Hầu hết các hoá chất này không hấp thụ vào trong vải và làm tăng tải lƣợng thải của

dòng thải nhà máy. Lƣợng thuốc nhuộm thƣờng chỉ là một vài phần trăm của khối

lƣợng vải. Bằng cách tái tạo lại thành phần và sử dụng lại dung dịch nhuộm, hiệu suất

của quá trình nhuộm mẻ có thể đƣợc tăng lên, và có thể giảm đƣợc lƣợng sử dụng hoá

chất trợ, nƣớc và năng lƣợng một cách đáng kể. Hiện nay chƣa tìm thấy bài báo nào

bàn luận về sử dụng lại dung dịch nhuộm trong quá trình nhuộm liên tục. Điều này có

thể là khả thi nếu dung dịch nhuộm đƣợc giữ lại cho đến khi cùng loại nguyên liệu

đƣợc nhuộm bằng cùng đơn nhuộm, hoặc nếu có thể sử dụng lại dung dịch nhuộm để

nhuộm cùng nguyên liệu với ánh màu khác.

+ Lƣu giữ dung dịch nhuộm đã tận trích: Dung dịch nhuộm đã tận trích đƣợc

bợm vào một bể chứa, tại đây dung dịch nhuộm đƣợc phân tích và đƣợc tái tạo lại

- 29 -

thành phần. Trong khi chờ đợi vải đƣợc rũ trong máy nhuộm. Có thể làm đƣợc điều

này bằng hai máy nhuộm giống hệt nhau. Một máy chuẩn bị sợi hoặc vải để nhuộm

trong khi máy kia nhuộm. Sau khi nhuộm, dung dịch nhuộm của máy thứ hai đƣợc

bơm vào máy thứ nhất để phân tích và tái tạo lại thành phần. Máy thứ hai sẽ rũ vải

trong khi máy một trong chu kỳ nhuộm. Một cách khác là lấy vải ra khỏi máy nhuộm

sau khi nhuộm và để lại dung dịch nhuộm đã tận trích trong máy để phân tích và tái

tạo lại thành phần. Việc này loại bỏ sự cần thiết phải có bể chứa.

+ Phân tích dung dịch nhuộm để tìm các hóa chất: Có thể đo thuốc nhuộm

không đƣợc tận trích ra khỏi dung dịch nhuộm bằng máy quang phổ. Nếu dung dịch

nhuộm đục, có thể dùng các phƣơng pháp chiết. Hầu hết hoá chất trợ sẽ không đƣợc

loại bỏ ra khỏi dung dịch nhuộm. Định lƣợng thành phần có thể đƣợc ƣớc lƣợng hoặc

có thể xác định lƣợng bằng phân tích. Theo các nhà nghiên cứu, việc ƣớc lƣợng các

tổn hao, trong hầu hết các trƣờng hợp là đủ. Một số nhà nghiên

cứu đã phát triển một chƣơng trình máy tính có thể giúp đỡ xác định lƣợng hoá chất

trợ và thuốc nhuộm cần để tái tạo lại thành phần của dung dịch nhuộm.

+ Các hạn chế: Thành công của việc sử dụng lại dung dịch nhuộm phụ thuộc

vào loại thuốc nhuộm và loại vải. Có thể sử dụng lại các thuốc nhuộm dễ nhất cho một

số lƣợng hạn chế chu kỳ nhuộm do có sự tích tụ tạp chất. Các hoá chất đƣợc sử dụng

trong các bƣớc xử lý trƣớc và tạp chất từ vải có thể tích lại trong dung dịch nhuộm.

Tạp chất cũng có thể có mặt trong chất trợđƣợc bổ sung vào dung dịch nhuộm. Một số

các tạp chất này có thể làm chậm lại quá trình nhuộm hoặc có thể gây đốm màu. Khi

nhuộm bằng các thuốc nhuộm hoạt tính, thuốc nhuộm hoàn nguyên hoặc thuốc nhuộm

sunphua, yêu cầu vải đƣợc xử lý sau bằng hoá chất. Kết quả là cần có thiết bị bảo quản

để giữ dung dịch nhuộm tận trích khi vải nhuộm đƣợc xử lý sau. Điều này làm tăng chi

phí thiết bị và lƣợng nƣớc cần để làm vệ sinh máy. Phân tích dung dịch nhuộm là khó

khăn khi sử dụng thuốc nhuộm hoạt tính do máy quang phổ không thể phân biệt đƣợc

thuốc nhuộm đã thuỷ phân và thuốc nhuộm còn nguyên.

 Kết luận:

Xử lý nƣớc thải nhuộm có màu và khử màu nƣớc thải là nhiệm vụ khó khăn.

Dải pH rộng, nồng độ muối và cấu trúc hoá chất thƣờng làm cho công việc thêm phức

- 30 -

tạp. ác phƣơng pháp vật lý và hoá học để loại bỏ thuốc nhuộm là hữu hiệu chỉ khi thể

lƣợng thải nhỏ. Ngoài cố gắng để loại bỏ thuốc nhuộm và thoái biến thuốc nhuộm

cùng một lúc, quá trình hấp phụ đƣa ra một cách khác để phân chia các quá trình này

thành hai bƣớc. Một khi thuốc nhuộm đã đƣợc hấp phụ vào giá thể nông nghiệp, nó ở

dạng dex xử lý hơn, và sau đó có thể xử lý đƣợc.

Tổng quan về điện phân

Khái niệm

Sự điện phân là quá trình oxi hóa-khử xảy ra ở bề mặt các điện cực khi có dòng

điện một chiều đi qua chất điện li nóng chảy hoặc dung dịch chất điện li.

Sự điện phân là quá trình sử dụng điện năng để tạo ra sự biến đổi hóa học.

Trong quá trình điện phân, dƣới tác dụng của điện

trƣờng các cation chạy về cực âm (catot) còn các

anion chạy về điện cực dƣơng (anot), tại đó xảy ra

phản ứng trên các điện cực (sự phóng điện).

Hình 3.1. Điện phân dung dịch

Tại catot xảy ra quá trình khử cation (Mn+ + ne → M) còn tại anot xảy ra quá

trình oxi hóa anion (Xn- → X + ne).

Ngƣời ta phân biệt: điện phân chất điện li nóng chảy, điện phân dung dịch chất

điện li trong nƣớc, điện phân dùng điện cực dƣơng tan.

1.1.4 Sự điện phân các chất điện li

1.3.2.1 Sự điện phân chất điện li nóng chảy

Trong thực tế, ngƣời ta thƣờng tiến hành điện phân những hợp chất (muối,

bazơ, oxit) nóng chảy của các kim loại có tính khử mạnh nhƣ Li, Na, K, Ba, Ca, Mg,

Al.

Ví dụ 1: Điện phân NaCl nóng chảy có thể biểu diễn bằng sơ đồ:

Catot (-) NaCl Anot (+)

2| Na+ + e → Na 2Cl- → Cl2 + 2e

- 31 -

Phƣơng trình điện phân là: 2NaCl 2Na + Cl2

Cần có màng ngăn không cho Cl2 tác

dụng trở lại với Na ở trạng thái nóng chảy làm

giảm hiệu suất của quá trình điện phân. Một số

chất phụ gia nhƣ NaF, KCl giúp làm giảm nhiệt

độ nóng chảy của hệ…

Ví dụ 2: Điện phân NaOH nóng chảy có thể biểu diễn bằng sơ đồ:

Hình 3.2. Điện phân nóng chảy

Catot ( – ) NaOH Anot ( + )

4| Na+ + 1e → Na 4OH- → O2 + 2H2O + 4e

Phƣơng trình điện phân là: 4NaOH 4Na + O2 + 2H2O

Ví dụ 3: Điện phân Al2O3 nóng chảy pha thêm criolit (Na3AlF6) có thể biểu

diễn bằng sơ đồ:

Catot ( – ) Al2O3 Anot ( + )

4| Al3+ + 3e → Al

3| 2O2 → O2 + 4e

Phƣơng trình điện phân là: 2Al2O3  4Al + 3O2

Criolit (Na3AlF6) có vai trò quan trọng nhất là làm giảm nhiệt độ nóng chảy của Al2O3 từ 2050oC xuống khoảng 900oC, ngoài ra nó còn làm tăng độ dẫn điện của hệ và

tạo lớp ngăn cách giữa các sản phẩm điện phân và môi trƣờng ngoài. Anot làm bằng

than chì thì điện cực bị ăn mòn dần do chúng cháy trong oxi mới sinh: C + O2

2CO CO2 và 2C + O2

1.3.2.2 Điện phân dung dịch chất điện li trong nƣớc

Trong sự điện phân dung dịch, ngoài các ion do chất điện li phân li ra còn có các ion H+ và OH- của nƣớc. Do đó việc xác định sản phẩm của sự điện phân phức tạp

hơn. Tùy thuộc vào tính khử và tính oxi hóa của các ion có trong bình điện phân mà ta

- 32 -

thu đƣợc những sản phẩm khác nhau.

Ví dụ: Khi điện phân dung dịch NaCl, các ion Na+, H+(H2O) chạy về catot còn các ion Cl-, OH-(H2O) chạy về anod. Ion nào trong số chúng sẽ phóng điện ở các điện

cực.

Cơ sở để giải quyết vẫn đề này là dựa vào các giá trị thế oxi hóa-khử của các

cặp. Trong quá trình điện phân, trên catot diễn ra sự khử. Vì vậy khi có nhiều dạng oxi

hóa thì trƣớc hết dạng oxi hóa của cặp có thế lớn hơn sẽ bị khử trƣớc. Ngƣợc lại trên

anot sẽ diễn ra sự oxi hóa dạng khử của cặp có thế oxi hóa-khử nhỏ nhất trƣớc.

1.3.2.2.1 Khả năng phóng điện của các cation ở catot:

Ở catot có thể xảy ra các quá trình khử sau đây:

- Mn+ + ne → M

- 2H+(axit) + 2e → H2

- Hoặc ion hiđro của nƣớc bị khử: 2H2O + 2e → H2 + 2OH-

Dạng oxi hóa của những cặp có thế càng lớn càng dễ bị khử. Theo dãy thế

oxi hóa – khử thì khả năng bị khử của các ion kim loại nhƣ sau:

- Các cation từ Zn2+ đến cuối dãy Hg2+, Cu2+, Fe3+, Ag+…dễ bị khử nhất và

thứ tự tăng dần

- Từ Al3+ đến các ion đầu dãy Na+, Ca2+, K+…không bị khử trong dung dịch - Các ion H+ của axit dễ bị khử hơn các ion H+ của nƣớc.

1.3.2.2.2 Khả năng phóng điện của các anion ở anot:

Ở anot xảy ra quá trình oxi hóa các anion gốc axit nhƣ Cl-, S2-…hoặc ion OH-

của bazơ kiềm hoặc nƣớc

- 2Cl- → Cl2 + 2e

- 4OH- → O2 + 2H2O + 4e

- Hoặc ion OH- của nƣớc bị oxi hóa: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e

Dạng khử của những cặp có thế oxi hóa – khử càng nhỏ càng dễ bị oxi hóa.

Theo dãy thế oxi hóa – khử thì khả năng bị oxi hóa của các anion nhƣ sau:

- Các anion gốc axit không chứa oxi dễ bị oxi hóa nhất theo thứ tự:

- 33 -

RCOO- < Cl- < Br- < I- < S2-…

2-, PO4

3-, CO3

2-, ClO4-…không bị oxi hóa

- Các anion gốc axit nhƣ NO3-, SO4

- Riêng các ion OH- của kiềm hoặc của nƣớc khó bị oxi hóa hơn các ion S2-, I-,

Br-, Cl-…

- Nếu khi điện phân không dùng các anot trơ nhƣ graphit, platin (Pt) mà dùng

các kim loại nhƣ Ni, Cu, Ag…thì các kim loại này dễ bị oxi hóa hơn các anion vì thế

oxi hóa – khử của chúng thấp hơn, và do đó chúng tan vào dung dịch (anot tan)

1.3.2.2.3 Một số ví dụ:

+ Điện phân dung dịch CuCl2 với anot trơ có thể biểu diễn bằng sơ đồ:

Catot ( – ) Anot ( + ) CuCl2

Cu2+ + 2e Cu 2Cl- Cl2 + 2e

Phƣơng trình điện phân là: CuCl2 Cu + Cl2

+ Điện phân dung dịch NaCl bão hòa với điện cực trơ có màng ngăn có thể biểu

diễn bằng sơ đồ:

Catot ( – ) NaCl Anot ( + )

H2O, Na+ (H2O) Cl-, H2O

2H2O + 2e H2 + 2OH- 2Cl- Cl2 + 2e

Phƣơng trình điện phân là: 2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 + Cl2

Nếu không có màng ngăn thì: Cl2 + 2NaOH NaCl + NaClO + H2O

Nên phƣơng trình điện phân là: NaCl + H2O NaClO + H2 + Điện

phân dung dịch CuSO4 với anot bằng Cu ( nhƣ hình vẽ dƣới đây):

Ở catot ( – ): Cu2+(dd) + 2e Cu làm giảm nồng độ

ion Cu2+ ở bên nhánh trái của ống chữ U.

Ở anot ( + ): Cu(r)

Cu2+(dd) + 2e làm tăng nồng độ ion Cu2+ ở bên nhánh trái của ống chữ U và anot

dần dần bị hòa tan Phƣơng trình điện phân là:

- 34 -

Cu(r) + Cu2+(dd) Cu2+(dd) + Cu(r)

Hình 3.3. Điện phân dung dịch CuSO4

1.1.5 Định luật FaRaDay

Khối lƣợng chất giải phóng ở mỗi điện cực tỉ lệ với điện lƣợng đi qua dung dịch

Trong đó:

và đƣơng lƣợng của chất

- m : Khối lƣợng chất giải phóng ở điện cực (gam)

- A: Khối lƣợng mol nguyên tử của chất thu đƣợc ở điện cực

- n: Số electron mà nguyên tử hoặc ion đã cho hoặc nhận

- I: Cƣờng độ dòng điện (A)

- t: Thời gian điện phân (s)

- F: Hằng số Faraday là điện tích của 1 mol electron hay điện lƣợng cần thiết để 1 mol electron chuyển dời trong mạch ở catot hoặc ở anot (F=1,602.10-19.6,022.1023 ≈ 96500 C.mol-1)

- : đƣơng lƣợng gam hóa học

+ Biểu thức liên hệ:

ne là số mol electron trao đổi ở điện cực

Ví dụ: Điện phân 100 ml dung dịch NaCl với điện cực trơ có màng ngăn với

cƣờng độ dòng điện I = 1,93A. Dung dịch thu đƣợc sau khi điện phân có pH = 12. Biết

thể tích dung dịch không đổi, clo không hòa tan trong nƣớc và hiệu suất điện phân

100%. Thời gian tiến hành điện phân là: A.

50s B.60s C.100s D. 200 s

Giải:

- 35 -

pH = 12 [OH-] = 10-2 nOH- = 10-3 M

Tại catot (–) xảy ra phản ứng: 2H2O + 2e H2 + 2OH- ne = 10-3 mol

Đáp án A

mH2 =10-3 gam

hoặc

1.1.6 Ứng dụng của điện phân

Sự điện phân có nhiều ứng dụng trong công nghiệp

1. Điều chế các kim loại (xem điều chế các kim loại).

2.Điều chế một số phi kim nhƣ H2, O2, F2, Cl2.

3. Điều chế một số hợp chất nhƣ NaOH, H2O2, nƣớc Ja-Vel.

4. Tinh chế một số kim loại nhƣ Cu, Pb, Zn. Fe. Ag, Au…

5. Mạ điện.

Điện phân với anot tan cũng đƣợc dùng trong mạ

điện, nhằm bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn và tạo vẻ đẹp

cho vật mạ. Anot là kim loại dùng để mạ (nhƣ hình vẽ là

Hình3.4. vàng) còn catot là vật cần mạ (cái thìa) . Lớp mạ thƣờng rất mỏng, có độ dày từ 5.10-5 ÷ 1.10-3

Hình 3.4. Ứng dụng của điện phân trong mạ điện

Các kết quả nghiên cứu ở cấp độ thử nghiệm

Vlyssides et al. (1998) đã nghiên cứu ở cấp độ thử nghiệm áp dụng quá trình

ôxi hóa điện hóa để xử lý nƣớc thải của nhà máy dệt nhuộm ở Thrace, Hy Lạp.

Titan/Platin đƣợc sử dụng làm điện cực anốt và thép không rỉ 304 đƣợc sử dụng làm

điện cực catốt. Các điện cực đƣợc cung cấp dòng điện 20V và 50A. Thùng điện phân

có dung tích 5 lít, dùng bơm để cho dung dịch lƣu chuyển tuần hoàn với tốc độ 10 l/phút. Hệ thống làm lạnh duy trì nhiệt độ nƣớc thải luôn ở 420C. Đặc tính nƣớc thải

nhƣ sau: BOD5 450 mg/l; COD 1.200 mg/l; màu 3.400 đơn vị ADMI; tổng nitơ

Kjeldahl (TKN) 34 mg/l; pH 10. Trong quá trình thử nghiệm, cho thấy nếu đƣa thêm

- 36 -

NaCl và acid HCl, hiệu suất xử lý COD và xử lý màu đƣợc gia tăng. Tải lƣợng COD

giảm đƣợc 93% sau 40 phút xử lý với mật độ dòng điện 890 mA/cm2 có thêm vào 2ml

NACl 1% ( tƣơng ứng 10.000 mg NaCl/l) và 2 ml HCl 36%. Độ màu theo đơn vị

- 37 -

ADMI giảm đƣợc 96%, BOD5 giảm đƣợc 92% và TKN giảm đến >99%.

CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM

Phương pháp đo màu của máy quang phổ

Phương pháp đo

Chia làm hai phần: phần quang học và phần đo

+ Phần quang học: nguồn sáng (L), khe sáng và điều chỉnh đƣợc (E), ống chuẩn

trực (K), quang kế hệ tán sắc với một lăng kính hay hai lăng kính, kính lọc nhiễu xạ

hay cách tử nhiễu xạ… để tạo ra tia đơn sắc (P), thấu kính O, khe điều chỉnh ánh sáng

thoát ra (A).

+ Phần đo: bộ thu quang điện (F), khuyếch đại (V), bộ vi xử lý và hiển thị kết

quả đo nối với các thiết bị ngoại vi nhƣ màn hình, máy in.

Tiến hành đo màu

Bức xạ xuất phát từ trong quang phổ kế thông qua khúc xạ, nhiễu xạ, tán xạ

thành một dải ánh sáng toàn sắc. Ứng với góc xoay của lăng kính P, sẽ cho bức xạ đơn

sắc có bƣớc sóng xác định đi vào khe hẹp A. Khe A cho ánh sáng thoát ra đƣợc điều

chỉnh tƣơng ứng với độ rộng . Tia đơn sắc sẽ chiếu lên mẫu đo và mẫu trắng chuẩn.

Tỷ lệ giữa phần ánh sáng đơn sắc trả lại từ mẫu đo so với ánh sáng đơn sắc trả lại từ

mẫu trắng chuẩn gọi là độ phản xạ tại một bƣớc sóng R . Độ phản xạ đƣợc dẫn vào bộ

thu quang điện F, đƣợc xử lý cuối cùng cho ra số liệu và những đƣờng cong phản xạ.

Từ những cơ sở lý thuyết đó chúng em tiến hành đi vào thực nghiệm để tìm

hiểu kỹ hơn về khử màu thuốc nhuộm bằng phƣơng pháp điện phân.

Kế hoạch thực nghiệm

- Quét phổ UV-VIS tìm max của từng loại thuốc nhuộm acid.

- Sử dụng max dựng đƣờng chuẩn của từng loại thuốc nhuộm.

- Khảo sát sự ảnh hƣởng của các yếu tố nhƣ: dòng điện, thời gian điện phân,

pH, nồng độ thuốc nhuộm, nồng độ muối NaCl và nhiệt độ đến hiệu suất khử màu.

- Chọn khoảng khảo sát của 4 yếu tố để quy hoạch thực nghiệm.

- Quy hoạch thực nghiệm.

- 38 -

- Tối ƣu hóa.

- Sau khi tối ƣu hóa, chọn điều kiện tốt nhất của quá trình điện phân bằng dung

dịch NaCl để xử lý màu thuốc nhuộm trực tiếp

2.1.1 Tiến hành thực nghiệm

Bƣớc 1: Quét phổ UV-VIS tìm max của từng loại thuốc nhuộm trực tiếp.

Bƣớc 2: Dựng đƣờng chuẩn.

Dựa vàomax tìm đƣợc của từng màu thuốc nhuộm trực tiếp tƣơng ứng để tiến

hành đo quang dựng những đƣờng chuẩn tƣơng ứng. Từ đó ta sẽ có những phƣơng trình tƣơng ứng với từng màu của thuốc nhuộm trực tiếp.

Bƣớc 3: Quy hoạch thực nghiệm.

Từ những đƣờng chuẩn này chúng em tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng

đến hiệu suất khử màu thuốc nhuộm trực tiếp nhƣ:

+ Dòng điện ảnh hƣởng nhƣ thế nào khi ta tăng hoặc giảm.

+ Thời gian điện phân càng nhiều hay ít có ảnh hƣởng nhƣ thế nào đến hiệu

suất khử màu.

+ pH ảnh hƣởng nhƣ thế nào đến khả năng khử màu thuốc nhuộm khi điện

phân.

+ Nồng độ muối NaCl ảnh hƣởng nhiều hay ít đến khả năng khử màu thuốc

nhuộm.

+ Nhiệt độ có ảnh hƣởng gì đến việc khử màu thuốc nhuộm trong quá trình điện

phân khử màu thuốc nhuộm trực tiếp hay không?

Từ những số liệu trên chúng em đã chọn đƣợc ra 4 yếu tố có ảnh hƣởng nhất đến quá trình khử màu thuốc nhuộm bằng phƣơng pháp điện phân để quy hoạch thực nghiệm.

Bƣớc 4: Tối ƣu hóa

Tiến hành quy hoạch thực nghiệm. Sau đó là tối ƣu hóa, từ đó sẽ chọn ra

những điều kiện tốt nhất của quá trình điện phân bằng dung dịch NaCl để xử lý màu

thuốc nhuộm trực tiếp.

Bƣớc 5: Tiến hành khử màu thuốc nhuộm bằng phƣơng pháp điện phân dựa

theo các điều kiện đã chọn.

Trên đây là toàn bộ kế hoạch thực nghiệm của chúng em, nếu có điều kiện

- 39 -

chúng em sẽ nghiên cứu sâu hơn về lĩnh vực điện phân cũng nhƣ ứng dụng các điều

kiện tối ƣu ở trên để tiến hành xử lý nƣớc thải nghành dệt nhuộm mà cụ thể là xử lý

- 40 -

màu của nƣớc thải nghành dệt nhuộm.

CHƢƠNG III: KẾT LUẬN

Sau khi tìm hiểu về cơ sở lý thuyết chúng em đã có một số kiến thức cơ bản để

tiến hành thực nghiệm. Nhƣng kiến thức thì vô hạn, sự hiểu biết của chúng em thì có

giới hạn nên không thể tránh khỏi sai sót. Mặc dù vậy chúng em đã tìm cách hạn chế

và hoàn thành đồ án nghiên cứu khả năng khử màu thuốc nhuộm bằng phƣơng pháp

điện phân một cách tốt nhất. Bên cạnh đó chúng em cũng hi vọng khoa và trung tâm

công nghệ hóa hỗ trợ thêm cho chúng em, để chúng em đƣợc nghiên cứu sâu hơn về

đề tài khả năng khử màu thuốc nhuộm trực tiếp bằng phƣơng pháp điện phân.

- 41 -

Em xin chân thành cảm ơn!

TÀI LIỆI THAM KHẢO

1. Nguyễn Đức Lƣợng, Nguyễn Thị Thùy Dƣơng, Giáo trình công nghệ sinh

học môi trường (tập 1: Công nghệ xử lý nƣớc thải), nhà xuất bản đại học quốc gia,

trang 398_403

2. Ngô Thị Nga, Trần Văn Nhân, Giáo trình công nghệ xử lý nước thải, nhà

xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội (1999), trang 280_288.

3. PGS.TS. Lƣơng Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp

sinh học, Nhà xuất bản giáo dục, trang 248-258

4.ThS. Phạm Thị Hồng Phƣợng, giáo trình kỹ thuật nhuộm_in hoa, trƣờng đại

học công nghiệp TP.HCM (tháng 11/2008)

5. GS. TSKH. Trần Mạnh Trí, TS. Trần Mạnh Trung, Các quá trình ôxi hóa

nâng cao trong xử lý nước và nước thải, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, trang98.

6. http://www.svdanang.com/@pbk/showthread.php?t=15096

7. http://vn.myblog.yahoo.com/sonquan1421988/article?mid=321

8.http://www.thegioinano.com/portal/index.php?option=com_content&view=ar

ticle&id=149:thuc-nhum-va-nhum-tieu-bn-mu&catid=42:ng-dng-kinh-hin-vi

9.http://www.tanhungthai.com/document/index.php?f=../document/new.php&c

10. http://www.yeumoitruong.com/forum/showthread.php?t=958

ur=2&nid=37

11. http://azraovat.com/muaban/885996.html

12. http://appchemco.com/vi/congnghe_xuly_nuoc.htm

13.http://www.yeumoitruong.com/forum/showthread.php?s=9afb7374e8d790af

c1f3ac47d89e7dbe&t=958&page=2

14. http://www.khkt.net/chu-de/11388/pid/155555/st/0/TONG-HOP-CHAT-

- 42 -

MAU/#entry155555