- 1 -
II
------
Đồ Án
Khả năng khử màu
thuốc nhuộm bằng
phƣơng pháp điện
phân
- 2 -
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 H2 + 2OH- ne = 10-3 mol
s
I
Fn
t50
93.1
9650010 3
.................................................................................................. 36
hoặc
mH2 =10-3 gam
s
IA
Fnm
t50
93.12
96500210 3
Đáp án A ................... 36
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
- 3 -
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
nhận đƣợc các dao động điện từ ánh sáng ở vùng có bƣớc sóng 400-750 micromet.
- 4 -
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
chlorophyll, hemoglobin, anthocyane..
- 5 -
+ 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:
HOOC-P-NH3+ + -O3S-Ar HOOC-P-NH3+--O3S-Ar
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
nhuộm trên vật liệu.