Đánh giá và so sánh phương pháp xử lý ozone với một số phương pháp xử lý vải tơ tằm truyền thống p1

BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌCCẤP TRƯỜNG Tên đề tài ĐÁNH GIÁ VÀ SO SÁNH PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ OZONE VỚI MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ VẢI TƠ TẰM TRUYỀN THỐNG Mã số đề tài 195 MTT01 Chủ nhiệm đề tài Trần Nguyễn Tú Uyên Đơn vị thực hiện Khoa Công nghệ May Thời trang TP Hồ CHÍ MINH 2021 LỜI CẢM ƠN Nhóm tác giả xin được gởi lời cảm ơn chân thành tới Ban lãnh đạo trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí.

BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌCCẤP TRƯỜNG Tên đề tài: ĐÁNH GIÁ VÀ SO SÁNH PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ OZONE VỚI MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ VẢI TƠ TẰM TRUYỀN THỐNG Mã số đề tài: 195.MTT01 Chủ nhiệm đề tài: Trần Nguyễn Tú Uyên Đơn vị thực hiện: Khoa Công nghệ May-Thời trang TP Hồ CHÍ MINH 2021 LỜI CẢM ƠN Nhóm tác giả xin gởi lời cảm ơn chân thành tới Ban lãnh đạo trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh, nguyên Hiệu trưởng TS Nguyễn Thiên Tuế, Hiệu trưởng đương nhiệm TS Phan Hồng Hải, PGS.TS Đoàn Sao Mai, PGS.TS Trịnh Ngọc Nam Thầy thuộc phịng quản lý Khoa học hợp tác Quốc tế tạo điều kiện, hỗ trợ nhóm nghiên cứu suốt thời gian thực đề tài Đặc biệt, xin bày tỏ biết ơn chân thành kính trọng tới thầy Nguyễn Mậu Tùng, lãnh đạo Khoa Công nghệ may-Thời trang ủng hộ tạo động lực cho nhóm nghiên cứu hồn thành nội dung Chúng xin cảm ơn cố vấn khoa học PGS.TS Bùi Mai Hương với giúp đỡ Anh/chị thuộc Phân viện Dệt may TP.HCM, Viện Tài nguyên môi trường Trung tâm công nghệ sinh học hỗ trợ cho nghiên cứu Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn tới tất người Kính chúc người sức khỏe, niềm vui ngày thành công công việc sống Nhóm tác giả cố gắng hồn thiện trình nghiên cứu báo cáo này, nhiên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận đóng góp q báu thầy hội đồng đánh giá để đề tài hoàn thiện Chúng xin chân thành cảm ơn Trân trọng! Chủ nhiệm đề tài Trần Nguyễn Tú Uyên MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN PHẦN I THÔNG TIN CHUNG .1 I Thông tin tổng quát 1.1 Tên đề tài .1 1.2 Mã số 1.3 Danh sách chủ trì, thành viên thực đề tài 1.4 Đơn vị chủ trì .1 1.5 Thời gian thực 1.6 Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có) 1.7 Tổng kinh phí phê duyệt đề tài: II Kết nghiên cứu .3 2.1 Đặt vấn đề 2.2 Mục tiêu đề tài 2.3 Phương pháp nghiên cứu .5 2.4 Tổng kết kết nghiên cứu 2.5 Đánh giá kết đạt kết luận 2.6 Tóm tắt kết III Sản phẩm đề tài, công bố kết đào tạo 10 3.1 Kết nghiên cứu 10 3.2 Kết đào tạo 10 IV Tình hình sử dụng kinh phí .11 V Kiến nghị 11 PHẦN II BÁO CÁO CHI TIẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 13 PHẦN NỘI DUNG 13 TỔNG QUAN VỀ TƠ TẰM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ OZONE I .13 1.1 Tổng quan vải tơ tằm 13 1.2 Tổng quan phương pháp xử lý ozone 28 II NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34 2.1 Nguyên liệu, dụng cụ hoá chất thực nghiệm 34 2.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 40 2.3 Các phương pháp phân tích, đánh giá kết 49 III KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .52 3.1 Ảnh hưởng phương pháp xử lý ozone lên tính chất vải tơ tằm 52 3.2 Ảnh hưởng điều kiện xử lý tới hiệu chuội keo tẩy trắng ozone vải tơ tằm .63 3.3 So sánh hiệu phương pháp xử lý ozone so với phương pháp truyền thống 68 IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71 4.1 Kết luận .71 4.2 Kiến nghị 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 PHỤ LỤC SẢN PHẨM 75 MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Sơ đồ thực nghiệm Hình 1.1: Tằm Mulberry từ trứng, tằm, tạo kén 14 Hình 1.2: Mơ hình cấu trúc sợi tơ đơn 15 Hình 1.3: Tơ tằm chưa chuội keo (a) tơ tằm chuội keo (b) .15 Hình 1.4: Phản ứng hóa học tơ tằm với axit [6] 19 Hình 1.5: Phản ứng hóa học phân tử tơ tằm với kiềm [6] .19 Hình 1.6: Lớp sericin bao bọc thành phần fibroin tơ tằm [2] .24 Hình 1.7: Cấu trúc ozone 28 Hình 1.8: Sơ đồ hình thành ozone .29 Hình 2.1: Các loại hóa chất sử dụng thí nghiệm 35 Hình 2.2: Máy ozone PC57L-16 .36 Hình 2.3: Mơ hình 3D bể sục khí 36 Hình 2.4: Máy nhuộm hồng ngoại Auto-chroma IR infra_red dyeing .37 Hình 2.5: Máy sấy M120-VF 38 Hình 2.6: Cân điện tử 420H 38 Hình 2.7: Máy đo pH Lap 845 39 Hình 2.8: Thiết lập sơ đồ đơn công nghệ máy nhuộm hồng ngoại 41 Hình 2.9: Mẫu thử nghiệm chuẩn bị ống nhuộm chứa dung dịch dùng để chuội keo 41 Hình 2.10: Mẫu vải vừa sấy khô máy sấy .41 Hình 2.11: Ống nhuộm chứa mẫu chuội keo lắp vào máy nhuộm hồng ngoại Auto -chroma IR infra_red dyeing 41 Hình 2.12: Dung dịch pH4 sau điều chỉnh đo máy đo pH 44 Hình 2.13: Dung dịch pH5 sau điều chỉnh đo máy đo pH 44 Hình 2.14: Thơng số cài đặt máy ozone dùng cho thí nghiệm 44 Hình 2.15: Ngâm mẫu dung dịch pH4 .45 Hình 2.16: Mẫu ngấm ép 50% 45 Hình 2.17: Các mẫu vải treo dọc bể sục khí ozone khô (Môi trường khô) 46 Hình 2.18: Các mẫu vải xử lý bể sục khí ozone đổ đẩy dung dịch axit (Môi trường ướt) 46 Hình 2.19: Các mẫu sau xử lý chuội keo ozone .46 Hình 2.20: Máy nhuộm hồng ngoại vận hành 47 Hình 2.21: Chuẩn bị dung dịch tẩy trắng 47 Hình 2.22: Sơ đồ cồng nghệ tẩy trắng máy nhuộm hồng ngoại 48 Hình 2.23: Mẫu vải tơ tằm chuội keo trước (bên trái) sau (bên phải) xử lý tẩy trắng H2O2 48 Hình 2.24: Phơi khô mẫu 49 Hình 2.25: Các mẫu sau xử lý tẩy trắng ozone 49 Hình 3.1: Ảnh chụp SEM mẫu vải tơ tằm thô (chưa chuội keo) với độ phân giải 1000x 5000x 56 Hình 3.2: Ảnh chụp SEM mẫu vải tơ tằm chuội keo ozone (pH4, 30 phút, độ ngấm ép 50%) với độ phân giải 1000x 5000x 56 Hình 3.3:Ảnh chụp SEM mẫu vải tơ tằm (đã chuội keo xà phòng) trước xử lý tẩy trắng ozone với độ phân giải 1500x 5000x 61 Hình 3.4: Ảnh chụp SEM mẫu vải tơ tằm sau tẩy trắng ozone (pH4, 30 phút, độ ngấm ép 50%) với độ phân giải 1500x 5000x .61 Hình 3.5: Mẫu khăn từ vải sau xử lý chuội ozone 70 MỤC LỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Khả trương nở hòa tan tơ tằm 18 Bảng 1.2: Đơn công nghệ chuội keo phương pháp truyền thống [2] 24 Bảng 1.3: Đơn công nghệ chuội keo Dr.J.Hilden [12] 25 Bảng 1.4: Đơn công nghệ chuội keo siêu âm [13] 25 Bảng 1.5: Đơn công nghệ tẩy trắng tơ tằm H2O2 [12] 27 Bảng 1.6: Công thức tẩy trắng môi trường khử [12] 27 Bảng 1.7: Tóm tắt thơng số hóa học ozone [11] 28 Bảng 1.8: Bảng so sánh ozone hóa chất khử trùng truyền thống Chlorine [14] 30 Bảng 2.1: Các loại hóa chất sử dụng thí nghiệm 35 Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật máy ozone PC57L-16 35 Bảng 2.3: Thơng số bể sục khí 36 Bảng 2.4: Thông số máy hồng ngoại Auto-chroma IR infra_red dyeing 37 Bảng 2.5: Thông số máy sấy M120-VF [22] 37 Bảng 2.6: Thông số cân điện tử 420H .38 Bảng 2.7: Thông số máy đo pH Lap 845 39 Bảng 2.8: Đơn chuội keo tơ tằm phương pháp truyền thống xà phòng 40 Bảng 2.9: Đơn công nghệ tẩy trắng tơ tằm Hydrogen peroxide 47 Bảng 3.1: Tỷ lệ % thay đổi số tính chất mẫu vải tơ tằm trước sau xử lý chuội keo ozone 52 Bảng 3.2: Tỷ lệ % thay đổi số tính chất mẫu vải tơ tằm trước sau xử lý tẩy trắng ozone .59 Bảng 3.3: Tỷ lệ phần trăm thay đồi số tính chất vải tơ tằm xử lý chuội keo xà phòng ozone (pH4, 30 phút, độ ngấm ép 50%, môi trường ướt) 69 Bảng 3.4: Tỷ lệ phần trăm thay đồi số tính chất vải tơ tằm xử lý tẩy trắng Hydrogen peroxide ozone (pH4, 30 phút, độ ngấm ép 50%, môi trường ướt) 69 Bảng 3.5: Độ bền màu mẫu khăn tay sử dụng vải chuội ozone .70 MỤC LỤC SƠ ĐỒ Sơ đồ 2.1: Quy trình thực ngiệm .34 Sơ đồ 2.2: Quy trình xử lý chuội keo vải tơ tằm ozone 42 Sơ đồ 2.3: Quy trình xử lý tẩy trắng vải tơ tằm ozone .48 PHẦN I THƠNG TIN CHUNG I Thơng tin tổng quát 1.1 Tên đề tài Đánh giá so sánh phương pháp xử lý ozone với số phương pháp xử lý vải tơ tẳm truyền thống 1.2 Mã số 195.MTT01 1.3 Danh sách chủ trì, thành viên thực đề tài Stt Họ tên (Học hàm, học vị) Đơn vị cơng tác Vai trị thực Khoa May thời trang ThS Trần Nguyễn Tú Uyên trường ĐH Công Chủ nhiệm đề tài Nghiệp Tp HCM Bộ môn Công nghệ PGS.TS Bùi Mai Hương dệt - Khoa Cơ khí Cố vấn khoa học, trường ĐH Bách tham gia nghiên cứu Khoa TP.HCM Khoa May thời trang ThS.Phạm Thị Thảo trường ĐH Công Tham gia nghiên cứu Nghiệp Tp HCM 1.4 Đơn vị chủ trì Khoa May thời trang – Trường ĐH Công Nghiệp Tp HCM 1.5 Thời gian thực 1.5.1 Theo hợp đồng Từ tháng năm 2019 đến tháng năm 2020 Thời gian gia hạn (nếu có) đến tháng 12 năm 2020 1.5.2 Thực thực tế Từ tháng năm 2019 đến tháng năm 2021 1.6 Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có) Có thay đổi thời gian thực hoàn thành đề tài tác động dịch bệnh Covid, lý sức khoẻ mang thai thời gian nghỉ thai sản chủ nhiệm đề tài 1.7 Tổng kinh phí phê duyệt đề tài: Ba mươi triệu đồng (30.000.000đ) II Kết nghiên cứu 2.1 Đặt vấn đề Tơ tằm thơ sợi protein có nguồn gốc động vật gồm hai thành phần fibroin sericin chiếm khoảng 75% 25% khối lượng tơ Fibroin tơ tằm dạng hai sợi dài liên tục song song với bao phủ bên lớp keo sericin số tạp chất khác chất béo muối Thành phần fibroin tơ tằm gồm chuỗi polypeptide cấu tạo 18 amino acid [1], có ngoại quan trơn láng, độ bóng cao, sử dụng để dệt vải ứng dụng số lĩnh vực khác Một khâu quan trọng sản xuất vải tơ tằm “chuội” vải, trình xử lý làm sạch, loại bỏ chất keo sericin bên cách phân cắt liên kết peptide sericin, giải phóng sợi fibroin giúp sợi tơ mềm mại, bóng, thống, tăng độ giãn,v.v Có nhiều phương pháp chuội keo, phổ biến phương pháp chuội keo xà phòng kết hợp với kiềm, chuội keo siêu âm, chất tẩy rửa tổng hợp chuội keo áp suất nhiệt độ cao [2] Khâu chuội vải tơ tằm Việt Nam thường sử dụng quy trình ướt với xà phịng số hóa chất khác Hiện giới có số nghiên cứu xử lý vải khí ozone nhằm xây dựng quy trình xử lý giảm thiểu tối đa tác hại đến môi trường Ozone (O3) chất oxy hóa mạnh, có dạng khí điều kiện áp suất tiêu chuẩn, màu xanh nhạt có mùi tanh, dạng thù hình khơng ổn định oxy chứa ngun tử oxy Ozone bị hóa lỏng nhiệt độ -112 °C, hóa rắn -193 °C, hai trạng thái có màu xanh thẫm đặc trưng Nó có tác dụng oxy hố cực mạnh, clo hàng trăm lần khơng bền vững nên sản xuất dùng chỗ Xử lý ozone không tạo hợp chất phụ độc hại kèm theo nên từ lâu nước có khoa học phát triển ứng dụng coi ozone chất oxy hóa làm lý tưởng [3] Ozone phổ biến nhanh chóng nhiều lĩnh vực sát khuẩn, khử độc, khử mùi, khử màu, làm khơng khí, nước uống, nước thải, bảo quản, chế biến thực phẩm…Trong ngành dệt may nói riêng, ozone dùng để khử bẩn màu nước thải nhuộm cách acid (Hình 1.4) Với acid vơ lỗng, tơ tằm bị co rút lại tạo hiệu ứng crêpe cho vải tơ tằm Còn acid vơ đậm đặc cắt đứt cầu nối peptide phá hủy sợi tơ Ngoài tơ tằm bị hòa tan dung dịch làm phá vỡ liên kết hydrogen acid phosphoric, bromide lithium, ammoniac Ví dụ acid sulfuric nồng độ 60% tơ tằm bị hòa tan Đối với acid hữu có nồng độ yếu khơng gây tác dụng lên tơ tằm điều kiện thông thường Khi nhúng vải nước có pha giấm hay chanh lúc giặt tiếng sột soạt (scroop) vẻ óng ánh vải tăng lên Tác dụng với kiềm: Trong cấu tạo, nhóm amino tự do, cịn có diện nhóm cacboxyl tự do, nhờ sợi tơ tằm có phản ứng cộng với kiềm (Hình 1.5) Hầu hết tất xơ protein hay tơ tằm dễ bị phá hủy môi trường kiềm Ở nhiệt độ 20 , tơ tằm hịa tan hồn tồn dung dịch hypochlorit natri nồng độ 5% sau phút Đối với chất kiềm lỗng hay kiềm yếu (xà phịng, hàn the, amonia) nhiệt độ thường thành phần fibroin tơ tằm tương đối bền bị thiệt hại, tơ bị giảm độ bóng cứng Đối với kiềm đậm đặc nhiệt độ cao, tơ tằm bị hịa tan nhanh chóng Tơ tằm dễ bị phá hủy màu sắc chất oxy hóa H2O2 nên chất thường dùng để tẩy trắng tơ tằm Hình 1.4: Phản ứng hóa học tơ tằm với axit [6] Hình 1.5: Phản ứng hóa học phân tử tơ tằm với kiềm [6] Tác dụng với chất oxy hóa: Sợi tơ tằm nhạy cảm với chất oxy hóa, tác dụng chất oxy hóa mạnh tơ bị phá hủy bị đứt mạch phân tử Với chất oxy hóa yếu không gây đứt mạch phân tử làm thay đổi số nhóm chức mạch phân tử Vì cần thiết lập thơng số cơng nghệ phù hợp tẩy trắng tơ tằm chất oxy hóa 19 1.1.4 Giới thiệu chung vải tơ tằm Vải tơ tằm sản phẩm có q trình sản xuất tốn nhiều lao động, cần tỉ mỉ, cần cù người trồng dâu, nuôi tằm phụ thuộc nhiều vào giống, thổ nhưỡng, khí hậu Cơng nghệ ươm tơ, dệt lụa phức tạp, thường thích hợp hình thức quy mơ nhỏ, suất lao động khơng cao Do tơ tằm thường có giá cao, bù lại chúng sở hữu nhiều tính chất tốt cho hàng may mặc, nên thường dùng để dệt vải gia cơng nhiều mặt hàng có giá trị khăn choàng, chăn, nệm… Ngành dệt kim phát triển, tơ tằm bắt đầu ứng dụng sản cho mặt hàng lót, bít tất, nội y Tại Việt Nam ngành dệt vải tơ tằm có từ lâu, mặt hàng gọi tên chung lụa (silk, soie) Tuy nhiên có nhiều loại phân biệt tên như: gấm, lụa, vân, the, sa, xuyến, nhiễu, băng, quế, lĩnh, đoạn, vóc, sa tanh, sồi (chồi), đũi, nái - Gấm mặt hàng quý nhất, khó làm tất mặt hàng tơ lụa Đây loại vải dệt theo kiểu dệt jacquard, sợi dọc có nhiều hệ nhiều màu sắc khác tạo nên gấm loại gấm lam, gấm hồng, gấm đỏ, gấm vàng… Hoa gấm thường có màu tươi rực rỡ, dệt cài nổi, tựa thêu màu khéo sa Một gấm có nhiều màu, phổ biến hay màu, gọi gấm ngũ sắc hay gấm thất thể - Lụa tên vải tơ tằm dệt vân điểm hay jacquard với mật độ trung bình đem tẩy nhuộm màu, mặt vải mịn màng, óng ả - Vân mặt hàng lụa mỏng có hoa nổi, hoa chìm Hoa mặt lụa bóng mịn, cịn hoa chìm phải soi lên ánh sáng thấy - The, sa, xuyến, nhiễu, bằn, quế mặt hàng vải dệt mỏng thưa dùng kiểu dệt tạo hiệu ứng thủng lỗ, thay đổi mật độ dệt, mật độ sợi… để che khuất khuyết điểm không vải dạt sợi Các sản phẩm có đặc điểm chung tăng thêm tính thẩm mỹ quyến rũ thể đặc trưng mỏng manh, tinh tế hàng tơ lụa - Lĩnh, đoạn, vóc, sa tanh… loại vải dệt dày, kiểu dệt vân chéo hay vân đoạn, vải có đặc tính rủ bóng Người ta tìm cách làm dày 20 vải phương pháp tăng trọng, sử dụng chất hồ, keo hay thuốc nhuộm tự nhiên chiết xuất từ thực vật cho ngấm vào vải vừa dệt Loại lĩnh hay lãnh tiếng nước ta lãnh Mỹ A Tân Châu sản xuất phương pháp - Sồi (chồi), đũi nái vải tơ tằm dệt từ sợi thơ, có đặc tính dày, bền Đối với ngành thời trang giới, vải tơ tằm tiếng với mặt hàng như: Crêpe, Crêpe de chine, Georgette, Satin, Satin crêpe, Damask, Taffeta, Tulle, Brocade, Pongee, Shantung, Chiffon,… - Crêpe, Crêpe de chine hay Georgette lụa dệt từ sợi tơ tằm xe có độ xoắn cao xếp theo phương án cho sợi nằm kế cách vải có chiều xoắn khác Sau dệt xử lý hoàn tất, vải hồi phục, biến dạng cấu trúc tạo nên hiệu ứng cát hay hạt, ánh mờ bớt bóng, khả chống nhàu tốt Dựa vào ưu điểm người ta tạo thêm hiệu ứng crêpe nhiều phương pháp gia công khác sử dụng hóa chất làm nhăn vải, thiết kế kiểu dệt biến đổi, cán nóng tạo hình nổi… - Satin, sa hay satin crêpe lụa tơ tằm dệt kiểu vân đoạn, phát minh sản xuất Trung Quốc cách 2000 năm Vải Satin dày, nặng mềm mại, rủ, tốn nhiều nguyên liệu nên thời trung cổ chúng dành cho giới quý tộc, tầng lớp thượng lưu Mặc dù ngày xơ hóa học có nhiều ưu giá độ bền không thay tơ tằm tính chất sinh học mặt hàng Tơ tằm sở hữu nhiều tính chất tốt cho hàng may mặc độ bền, nhẹ, độ thẩm thấu cao, hút ẩm tốt, tính cách nhiệt tốt, có khả chống công tác nhân sinh học Chất vải sáng, mềm mại, bóng mượt, vẻ đẹp mượt mà,… Tuy nhiên, vải dệt từ sợi filament tơ tằm có số nhược điểm khơng bền màu nhuộm, bề mặt dễ dạt lực ma sát liên kết hệ sợi kém, dễ tạo nếp gấp, nhàu Ngoài vải tơ tằm bền với chất kiềm bột giặt, chịu nhiệt, nhiệt độ cao làm tơ tằm bị giòn, giảm bền, độ giãn độ đàn hồi Ánh nắng mồ hôi dễ làm tơ mau mục úa vàng, vải dễ co rút nhăn 21 Để khắc phục nhược điểm trên, người ta phải thực phương pháp công nghệ khác từ khâu chuẩn bị dệt đến xử lý hồn tất 1.1.5 Một số cơng đoạn phương pháp tiền xử lý tơ tằm Kỹ thuật xử lý tơ tằm phương pháp phức tạp chi phí cao Tuy nhiên, tơ tằm qua trình xử lý giúp làm tăng vẻ đẹp tơ tằm Trong đó, quy trình chuội tẩy trắng hai cơng đoạn xử lý có ảnh hưởng lớn đến chất lượng hiệu công đoạn nhuộm in 1.1.5.1 Chuội keo tơ tằm Chuội công đoạn tiền xử lý tơ sợi phương pháp xử lý thực sợi vải đảm bảo loại bỏ hồn tồn keo sericin (hiện diện tơ tằm thơ theo tỷ lệ từ 17% - 25 %) toàn tạp chất khỏi tơ, lại thành phần fibroin làm cho tơ mềm mại, tăng độ đàn hồi, nhiên khối lượng tơ sau chuội giảm Việc xử lý thực dung dịch trung tính, acid, phổ biến acid kiềm Việc kiểm soát nhiệt độ quan trọng Có nhiều phương pháp chuội, thường sử dụng bốn phương pháp sau: - Phương pháp chuội keo xà phòng kết hợp với kiềm - Phương pháp chuội keo siêu âm - Phương pháp chuội keo chất tẩy rửa tổng hợp - Phương pháp chuội keo áp suất nhiệt độ cao a) Phương pháp chuội keo xà phòng kết hợp với kiềm Đây phương pháp cổ điển, thực hiệc chuội tơ qua giai đoạn, hai giai đoạn nhiều giai đoạn với dung dịch xà phòng kiềm (pH = 10-10,5) nhiệt độ sơi Tuy nhiên, để đạt kết cao trình chuội phải lưu ý yếu tố có ảnh hưởng đến chất lượng tơ sau đây: - Dung dịch chuội: Một số thực nghiệm với loại xà phòng khác đưa báo cáo chất lượng loại xà phịng sử dụng quan trọng ảnh hưởng nhiều tới chất lượng tơ Với xà phòng có tính kiềm cao tơ tằm 22 bị giảm tính bền chắc, mặt hàng bị dạt vẻ bóng Vì tốt khơng sử dụng: loại xà phịng có độ kiềm tự 0.06-0.08% loại xà phòng chứa đất sét, silicat, tinh bột chất tương tự [2,6] - Nhiệt độ: Đây yếu tố có ảnh hưởng quan trọng đến q trình chuội Ở nhiệt độ thấp 90 , khó để loại bỏ hồn tồn keo sericin thời gian chuội phải kéo dài làm ảnh hưởng tới độ bền độ bóng tơ tằm Nếu nhiệt độ 80 khử keo sericin dù có kéo dài thời gian chuội Về mặt lý thuyết nhiệt độ chuội keo đề nghị nhiệt độ sơi (100℃) Tuy nhiên, qua vài thí nghiệm mặt hàng dệt nước lụa crepe, lụa trơn mỏng, lụa chéo mỏng… nhiệt độ nên khống chế 90-95 nhiệt độ sơi bùng mặt hàng bóng bị giảm độ bóng dạt rõ rệt [2,6] - pH dung dịch: Sericin chất có tính acid, có điểm đẳng điện nằm khoảng pH = 3,9 Như mức pH sericin bị phân hủy thấp nhất, với dung dịch mang tính kiềm sericin bị phân hủy nhanh Tuy nhiên tơ tằm nhạy cảm với kiềm nên dung dịch chuội kiềm làm cho thành phần fibroin bị phá hủy theo - Thời gian: Tùy theo loại tơ tằm, loại mặt hàng (mỏng, dày…) loại thiết bị sử dụng để chuội, thời gian cần thiết để loại bỏ keo sercin biến thiên từ 1-2 Cần theo dõi thường xuyên mức độ keo tơ mà kéo dài thời gian chuội, ảnh hưởng tới chất lượng tơ - Nước: Nước sử dụng chuội keo phải nước mềm, độ cứng khơng vượt q 3-4 % chất kết tủa xà phịng vơi tạo vết đốm mặt vải gây ảnh hưởng trình nhuộm sau - Thiết bị: Trước thường dùng phương pháp thủ công thùng gỗ nhiên phương pháp gặp nhiều bất lợi: sản lượng thấp, thời gian dài… Do ngày người ta thường sử dụng thiết bị chuyên dùng cho việc chuội để giúp làm giảm tác động học đến mức tối đa Một số thiết bị chuội bao gồm: máy nhuộm treo, máy nhuộm ống sợi, máy nhuộm Jig,v.v… 23 Hình 1.6: Lớp sericin bao bọc thành phần fibroin tơ tằm [2] - Độ keo sericin: Tơ tằm có lớp sericin riêng biệt để bao bọc fibroin (Hình 1.6) Khi chuội, ta cần tách lớp sericin A, B giữ lại lớp C Như vậy, thành phần fibroin tơ tằm tiếp tục đươc bảo vệ, giúp mặt hàng tơ tằm đẹp Một số nghiên cứu báo cáo giữ lại phần nhỏ keo sericin làm cho vải lụa bóng bẩy đặc biệt, lại không mềm mại Một số công thức chuội tơ phương pháp chuội keo xà phịng kết hợp với kiềm: Cơng thức chuội keo phương pháp truyền thống: - Xử lý máy để chuội keo với đơn công nghệ Bảng 1.2 - Xả giặt với nước, sấy khơ điều hịa Bảng 1.2: Đơn công nghệ chuội keo phương pháp truyền thống [2] Xà phòng Marseille Natri cacbonat (Na2CO3 ) Thời gian Nhiệt độ PH Dung tỷ 5g/l 1g/l 45 phút 90 10 1:30 Công thức chuội keo Dr.J.Hilden đề xuất: - Xử lý lần với đơn công nghệ Bảng 1.3 - Xử lý lần với dung dịch có thành phần lần 1, nồng độ giảm nửa điều kiện 24 - Xả giặt, xả nóng – xả lạnh Bảng 1.3: Đơn công nghệ chuội keo Dr.J.Hilden [12] Xà phịng Marseille Chất tăng hoạt khơng có ionic Chất polyphosphate Na2CO3 Nhiệt độ Thời gian Tỷ lệ nước g/l 1-3 g/l 1-3 g/l g/l 95 1-2h 1:30 b) Phương pháp chuội keo siêu âm Phương pháp siêu âm Branson thực bồn siêu âm (220V, 205W) với tần số 20kHz Vải chuội keo theo đơn chuội thể bảng 1.4 Cuối trình giặt nóng giặt lạnh đem làm khơ phương pháp truyền thống Ưu điểm phương pháp tiết kiệm lượng, nước thời gian Bảng 1.4: Đơn công nghệ chuội keo siêu âm [13] Xà phòng Natri carbonat Dung tỷ pH Thời gian Nhiệt độ 0.75% 1g/l 1:30 10 20 phút 60 c) Phương pháp chuội keo chất tẩy rửa tổng hợp Quy trình khử keo sử dụng chất hoạt động bề mặt không ion tổng hợp để thay phần hồn tồn xà phịng Có thể kết hợp khử keo với oxy hóa khử tẩy trắng số trường hợp với công đoạn nhuộm, qua bảo tồn nước lượng Nói chung, hỗn hợp kiềm chất tẩy sử dụng nhiệt độ khoảng 95°C - 98°C Việc xử lý phù hợp cho việc xử lý liên tục d) Phương pháp chuội keo áp suất nhiệt độ cao Khử keo áp suất nhiệt độ cao phương pháp xử lý đặc thù sử dụng để khử keo sericin sợi, đòi hỏi dung dịch nước khơng có chất hoạt 25 động bề mặt có nhiệt độ dao động 110°C 140°C Giặt sau xử lý cần thiết để loại bỏ chất sử dụng trình trước 1.1.5.2 Tẩy trắng Tẩy trắng cần thiết cho tất loại vải mộc (bông, len, tơ tằm ) màu sắc tự nhiên vải ảnh hưởng đến kết nhuộm màu Đặc biệt tơ tằm muốn sản xuất loại tơ trắng tơ tằm nhuộm màu nhạt, người ta thực tẩy trắng tơ tằm khâu chuội Tùy theo loại tơ độ trắng yêu cầu, người ta thực tẩy trắng theo nhiều phương pháp khác với chất oxy hóa chất khử kết hợp hai phương pháp để đạt độ trắng tinh khiết Một số chất tẩy trắng thường dùng: sulfur dioxide, sulfite, disulfite, dithionite phổ biến hydrogen peroxide Một số phương pháp tẩy trắng bao gồm: - Tẩy trắng tơ tằm Hydrogen peroxide (H2O2) - Tẩy trắng tơ tằm môi trường khử - Tẩy trắng quang học - Tẩy trắng kết hợp a) Tẩy trắng tơ tằm Hydrogen peroxide (H2O2) Tẩy trắng H2O2 sử dụng phổ biến nồng độ clo chất thải nước thải phù hợp với yêu cầu pháp lý Tẩy trắng hydrogen peroxide thực vải mộc xơ Tẩy trằng hydrogen peroxide kết hợp với số chất kiềm vào dung dịch tẩy trắng để tăng hoạt tính hydrogen peroxide thực mơi trường kiềm với pH thích hợp 8.5-9 Sự có mặt ion kim loại chất bẩn làm tăng vận tốc thủy phân H2O2 nước sử dụng cho tẩy trắng phải nước mềm tuyệt đối không sử dụng thiết bị đồng để tẩy trắng tơ tằm Nhiệt độ hoạt động thay đổi phạm vi rộng Tuy nhiên, tác dụng tẩy trắng tốt xảy khoảng từ 60°C - 90°C thời gian tẩy trắng vòng tằm ăn dâu Thực theo đơn công nghệ Bảng 1.5 sau xả kỹ thật nhiều lần, sấy khơ điều hịa 26 Bảng 1.5: Đơn cơng nghệ tẩy trắng tơ tằm H2O2 [12] H2O2 (30%) Na2SiO3 pH Thời gian Nhiệt độ Dung tỷ 20ml/l – 3% 60 phút 90 20:1 b) Tẩy trắng tơ tằm môi trường khử Phương pháp thường áp dụng với tơ sống chưa chuội loại tơ mềm dẻo có hiệu thấp phương pháp H2O2 gọi phương pháp tẩy trắng phần Chất khử thường sử dụng dithionite Na chế phẩm thương mại có chứa chất dithionit Sau tẩy trắng vải giặt thật kỹ để tránh phản ứng oxy hóa trở lại, gây nên ố vàng cho vải cất giữ lâu ngày - Thực theo dơn công nghệ Bảng 1.6 - Xả với dung dịch H2O2 35%: 1cc/lít để loại bỏ mùi khí anhydrite sulfuro cịn sót mặt vải - Xả thật kỹ, sấy khơ điều hồ mẫu Bảng 1.6: Công thức tẩy trắng môi trường khử [12] Dithionit Na 2-10 g/l pH 5-7 Nhiệt độ 60-90°C° Thời gian phút c) Tẩy trắng quang học Ngoài chất tẩy trắng thông thường, nhà máy sử dụng chất tẩy trắng quang học Chất tẩy trắng quang học chất tẩy trắng thực sự, hóa chất huỳnh quang phát ánh sáng xanh, che giấu màu vàng nhạt Các chất áp dụng cách sử dụng trình giống sử dụng cho thuốc nhuộm Những chất làm sáng thường hợp chất stilbene hoạt động thuốc nhuộm trực tiếp vơ hình Lưu ý việc tẩy trắng quang học thực bước hoàn thiện 27 d) Tẩy trắng kết hợp Còn gọi phương pháp tẩy trắng hồn tồn giúp tơ tằm có độ trắng cao Phương pháp thực qua giai đoạn: - Thực phương pháp oxy hóa với H2O2 - Thực tẩy trắng môi trường khử - Tẩy trắng quang học Tuy nhiên số loại tơ tằm Tussah, phương pháp tẩy trắng kết hợp không đạt độ trắng mong muốn 1.2 Tổng quan phương pháp xử lý ozone 1.2.1 Khái quát ozone Ozone (O3) chất oxy hóa mạnh, dạng khí điều kiện áp suất tiêu chuẩn, có màu xanh nhạt có mùi tanh; dạng thù hình oxy (có thù hình khơng ổn định) chứa ngun tử oxy (Hình 1.7) Ozone bị hóa lỏng -112 °C, hóa rắn -193 °C, hai trạng thái có màu xanh thẫm đặc trưng Thơng số hóa học ozone nêu Bảng 1.7 Bảng 1.7: Tóm tắt thơng số hóa học ozone [11] Cơng thức hóa học Phân tử khối Tỷ trọng thể khí (0°C, 101.3 kPa) Điểm nóng chảy (101.3 kPa) Điểm sơi (101.3 kPa) EU hazard classification O3 47.998 g/mol 2.144 kg/m3 -192.5°C -111.9°C Oxidant (O) Hình 1.7: Cấu trúc ozone 28 1.2.2 Sự hình thành phát triển ozone Từ lâu, ozone biết đến chất khí tồn tự nhiên, tạo thành từ ánh sáng mặt trời, tia cực tím (UV) sét, tác động vào oxy có sẵn khí (ozone tự nhiên sinh có sét đánh mưa, ln cảm thấy khơng khí dễ chịu, thống mát, sau mưa) Riêng khí ozone nằm tầng ozone tạo tia cực tím mặt trời, tầng ozone có tác dụng bảo vệ da tránh bị ảnh hưởng tia cực tím có nguy gây ung thư da Tuy nhiên, ban đầu chưa hiểu ozone, người cho ozone loại khí độc, có nồng độ nhỏ Cho tới cơng nghệ ozone đời suy nghĩ thay đổi Năm 1840, ơng Christian Friedrich Schưnbein xác định ozone chất riêng biệt thí nghiệm điện dịng điện Ơng nhận thấy rằng, có chất khí tạo ra, dịng điện phát có loại mùi đặc biệt, giống mùi bầu trời có sét đánh Ông gọi “ozone” theo tiếng Ai cập có nghĩa “mùi” Tuy nhiên, thí nghiệm ơng chưa tìm tính chất đặc trưng ozone Cho đến năm 1865, nhà khoa học Sore tìm cơng thức hóa học ozone O3 đồng thời tìm nguyên lý tạo thành ozone Khí có dịng điện trường chạy qua khơng khí, phân tử oxy (O2) bị phá vỡ liên kết thành nguyên tử O Các nguyên tử O tạo thành liên kết yếu với oxy thông thường để tạo thành ozone (O3) Điều giống tác động tia sét bầu khí (Hình 1.8) Hình 1.8: Sơ đồ hình thành ozone 29 1.2.3 Ứng dụng ozone Ozone có tác dụng oxy hố cực mạnh, clo hàng trăm lần, khơng bền vững nên sản xuất dùng chỗ Xử lý ozone không tạo hợp chất phụ độc hại kèm theo nên từ lâu nước có khoa học phát triển ứng dụng coi chất oxy hóa làm lý tưởng Những phản ứng ozone trình bán rã tạo ion âm (O-) nguyên tử O2 mang điện âm, có tác dụng ức chế, tiêu diệt vi khuẩn, bắt giữ khói bụi, làm lành khơng khí, có ích cho sức khỏe Như tự nhiên rừng, ven biển, cạnh thác nước nhà khoa học xác định mật độ ion lên tới 500.000 đến 1.200.000 ion/cm3 [11] So với phương pháp khác (tia UV, chlorine…) việc sử dụng ozone có nhiều lợi điểm (Bảng 1.8) Ozone có tính oxy hóa mạnh tác dụng nhanh, ozone hịa tan vào nước có khả diệt vi khuẩn, oxy hóa tạp chất vơ cơ, hữu cơ, thành phần kim loại, nông dược, chất độc khác bị nhiễm người đưa vào; khử mùi, khử màu tạo thành hợp chất khơng độc, hại, chất kết tủa… làm cho nước trong, an tồn Trong cơng nghiệp, ozone sử dụng để xử lý nước thải, khử trùng nước uống trước đóng chai, sản xuất nước khống, nước tinh khiết, sát khuẩn chai bình chứa, xử lý nước hồ bơi; hỗ trợ gia công chất dẻo, đánh giá tuổi thọ mẫu cao su để xác định chu kỳ tuổi thọ lô cao su, tẩy trắng bột giấy gỗ, làm tẩy trắng vải, xơ dệt Bảng 1.8: Bảng so sánh ozone hóa chất khử trùng truyền thống Chlorine [14] Phản ứng nước Khả oxy hóa (Volts) Khử trùng: Vi khuẩn, Virus Thân thiện với môi trường Khử màu Tạo hợp chất Carcinogen Oxy hóa chất hữu Tạo bơng, kết tủa Chlorine 1.36 Trung bình Khơng Tốt Tạo Trung bình Khơng Ozone 2.07 Cao Có Rất tốt Khơng tạo Cao Trung bình 30 Ảnh hưởng tới độ pH Chu kỳ phân rã nước Nguy hại nước: ảnh hưởng tới da, ảnh hưởng tới hơ hấp Độ phức tạp Chi phí đầu tư ban đầu Chi phí thường xun Xử lý khơng khí Cao 4-6 Thấp 20 phút Cao Trung bình Thấp Thấp Cao Khơng Cao Cao Thấp Có Mặt khác ozone phân hủy hợp chất độc hại nguồn nước, thực phẩm hóa chất bảo vệ thực vật tồn lưu, tiêu diệt nhanh vi khuẩn lên men giúp cho thời gian bảo quản thực phẩm tươi sống kéo dài gấp nhiều lần so với cách bảo quản thông thường Hiện nay, Việt Nam thành công việc sử dụng ozone để bảo quản trái lâu ngày, rửa rau quả, diệt vi sinh ký sinh tách hóa chất bảo vệ thực vật tồn lưu rau Trong ngành nuôi trồng thuỷ sản, ozone giúp loại bỏ vi rút gây bệnh làm tôm khỏe mạnh Trong y tế, ozone sử dụng việc chữa trị ổ nhiễm trùng, đặc biệt miệng Ozone cịn sử dụng để ảnh hưởng tới cân chống oxy hóa, hỗ trợ oxy hóa thể, thơng thường thể phản ứng với diện cách sản sinh enzym chống oxy hóa Ozone tìm thấy để chuyển đổi cholesteron máu thành cục (làm cứng hẹp động mạch) Ngồi ozone cịn áp dụng việc khử trùng khơng khí phịng phòng bệnh viện, khu chế biến thủy sản, thực phẩm… Với khơng khí bị nhiễm sử dụng phương pháp đưa ozone vào nhanh chóng loại bỏ vi trùng, virus, nấm mốc, oxy hóa chất khí độc hại [11] Trong ngành dệt may nói riêng, ozone dùng để khử bẩn màu nước thải nhuộm cách công vào liên kết đôi màu thuốc nhuộm Ngồi ra, ozone cịn sử dụng việc tẩy trắng xơ gốc cellulose Ozone tiếp tục có tác động nhẹ cellulose bình thường cellulose kiềm hóa hàm lượng nước 15%, tác động tăng lên nhanh chóng với gia tăng hàm lượng nước đạt đến mức tối đa 45-50% Tẩy trắng ozone gây ảnh hưởng 31 tới vải pH4 với độ ẩm 24% Hơn nữa, ozone ứng dụng việc xử lý xơ gốc protein len tơ tằm Tuy nhiên, ozone có ảnh hưởng đến tính chất vật lý hóa học len [9] Riêng tơ tằm, theo số nghiên cứu nước cho thấy việc xử lý ozone có ảnh hưởng lên vải tơ tằm [10] Các nghiên cứu ứng dụng ozone việc xử lí tơ tằm để chuội keo tẩy trắng Việt Nam chưa có chưa cơng bố 1.2.4 Thiết bị tạo ozone 1.2.4.1 Cơ chế hình thành ozone Trong tự nhiên ozone hình thành theo chế phổ biến: - Cơ chế UV: Khi có tác dụng tia UV bước sóng ngắn phân tử oxy chuyển thành ozone, ozone tạo theo chế phần lớn nằm tầng ozone hội tụ đủ điền kiện cường độ UV cao nhiệt độ thấp - Cơ chế tia lửa điện: Do có tác dụng điện trường cao kích thích phân tử oxy chuyển hóa thành phân tử ozone Dựa chế nguời tạo máy ozone Trên thị trường tìm thấy hai dịng máy ozone với hai ngun lý hoạt động khác Máy ozone dùng chế UV thường đơn giản rẻ tiền nhiên nồng độ ozone tạo thấp, khả hòa tan nước thấp Máy ozone dùng chế tia lửa điện tạo nồng độ ozone cao, suất máy lớn khả hòa tan vào nước với hiệu suất lên đến 95%, nhiên máy có cấu tạo phức tạp giá thành cao Với số phận như: phận làm khô không khí hay phận làm giàu khơng khí, phận tạo điện áp cao, phận sinh khí ozone 1.2.4.2 Cách tính suất máy ozone Ozone chất khí có mùi nồng độ thấp dùng mũi ta khó phát máy có tạo nhiều hay ozone cần phải có thiết bị đo Thiết bị đo máy ozone gồm hai phần, phần đo lưu lượng khí ozone phần đo nồng độ khí ozone Nồng độ máy ozone cần phải đo thiết bị chuyên dụng để đạt độ xác cao Năng suất máy ozone tính theo cơng thức 1.1 [11] 32 Năng suất máy (g/h) = lưu lượng khí (m3/h) nồng độ ozone (g/m3) Cơng thức (1.1) Ví dụ: Máy ozone có lưu lượng khí 0.3 m3/h nộng độ ozone thời điểm 80g/m3, suất máy là: 0.3 80=24g/h Kết luận suất máy 24g/h nồng độ ozone 80g/m3 1.2.4.3 Đo nồng độ ozone nước Thường có hai phương pháp phổ biến: đo phương pháp quang phổ hấp thụ phương pháp so màu, người ta dùng kiểm tra Kit để đo nồng độ ozone nước coi phương pháp rẻ tiền Phương pháp đo oxy hóa khử ORP, thiết bị đo trung gian để tính nồng độ ozone 33 ... ozone ảnh hưởng lên vải tơ tằm thơ với mục đích chuội keo vải chuội với mục đích tẩy trắng Đánh giá so sánh ảnh hưởng phương pháp xử lý ozone với phương pháp xử lý vải tơ tằm xà phòng – kiềm... hưởng điều kiện xử lý tới hiệu chuội keo tẩy trắng ozone vải tơ tằm .63 3.3 So sánh hiệu phương pháp xử lý ozone so với phương pháp truyền thống 68 IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ... thực phương pháp công nghệ khác từ khâu chuẩn bị dệt đến xử lý hồn tất 1.1.5 Một số cơng đoạn phương pháp tiền xử lý tơ tằm Kỹ thuật xử lý tơ tằm phương pháp phức tạp chi phí cao Tuy nhiên, tơ tằm