Số hóa bởi Trung tâm Học liệu ĐHTN http //www lrc tnu edu vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM MA THỊ VÂN HÀ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ XANH METYLEN VÀ METYL DA CAM CỦA CÁC VẬT LIỆU ĐÁ ONG[.]
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM MA THỊ VÂN HÀ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ XANH METYLEN VÀ METYL DA CAM CỦA CÁC VẬT LIỆU ĐÁ ONG BIẾN TÍNH Chun ngành: Hóa phân tích Mã số: 60.44.01.18 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC VẬT CHẤT Người hướng dẫn khoa học: TS Ngô Thị Mai Việt THÁI NGUYÊN – NĂM 2015 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỞ ĐẦU Môi trường bảo vệ môi trường ngày mối quan tâm chung toàn xã hội Quản lý bảo vệ môi trường hướng tới phát triển bền vững vấn đề đặt cấp bách cho nước phát triển Việt Nam Hiện nay, đất nước ta đường Cơng nghiệp hố - đại hố, mơi trường nước nhiều khu thị, khu công nghiệp làng nghề ngày bị ô nhiễm nguồn nước thải độc hại Một số nhiều tác nhân gây ô nhiễm nguồn nước phải kể đến nước thải dệt nhuộm Vì vậy, bên cạnh việc nâng cao ý thức người, siết chặt cơng tác quản lý mơi trường vấn đề tìm phương pháp nhằm loại bỏ hợp chất hữu độc hại nước thải nói chung, nước thải dệt nhuộm nói riêng có ý nghĩa quan trọng Thuốc nhuộm sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp như: dệt may, cao su, giấy, mỹ phẩm Do tính tan cao, thuốc nhuộm tác nhân gây ô nhiễm nguồn nước hậu tác động độc hại đến người sinh vật sống Hơn nữa, thuốc nhuộm nước thải khó loại bỏ chúng ổn định với ánh sáng, nhiệt tác nhân gây ôxi hóa Thực tế có nhiều cơng trình nghiên cứu phương pháp để xử lý thuốc nhuộm nước thải phương pháp hấp phụ, phương pháp trao đổi ion, phương pháp keo tụ Trong phương pháp đó, phương pháp hấp phụ tỏ có nhiều ưu việt tính kinh tế, tính hiệu quả, thao tác đơn giản dễ thực Bởi vậy, nghiên cứu khả xử lý thuốc nhuộm nước thải vật liệu hấp phụ có nguồn gốc tự nhiên với giá thành rẻ thu hút quan tâm nhiều nhà khoa học Đá ong nguồn khống liệu phổ biến Việt Nam có đặc tính hấp phụ Cho đến nay, số cơng trình nghiên cứu khả hấp phụ số chất hữu độc hại môi trường nước đá ong biến tính cịn chưa nhiều Xuất Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ phát từ lý đó, chúng tơi chọn đề tài: ―Nghiên cứu khả hấp phụ xanh metylen metyl da cam vật liệu đá ong biến tính” Trong đề tài nghiên cứu nội dung sau: Chế tạo vật liệu hấp phụ từ đá ong Xác định điểm đẳng điện vật liệu Xác định bước sóng tối ưu cho phép xác định xanh metylen metyl da cam phương pháp UV – Vis Khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính, xây dựng đánh giá đường chuẩn xác định xanh metylen metyl da cam theo phương pháp UV – Vis Khảo sát khả hấp phụ yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ xanh metylen metyl da cam môi trường nước vật liệu đá ong biến tính theo phương pháp tĩnh Nghiên cứu khả hấp phụ xanh metylen metyl da cam môi trường nước đá ong biến tính theo phương pháp hấp phụ động Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ CHƢƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Nƣớc thải dệt nhuộm Trong điều kiện kinh tế thị trường thời mở cửa, dệt nhuộm ngành cơng nghiệp chiếm vị trí quan trọng kinh tế quốc dân, đóng góp đáng kể cho ngân sách nhà nước nguồn giải công ăn việc làm cho nhiều lao động Ở Việt Nam, ngành cơng nghiệp dệt nhuộm có xu hướng phát triển mạnh mẽ đầu tư ngồi nước Tuy nhiên, có nhà máy lớn có xây dựng hệ thống xử lý nước thải cịn lại chưa có hệ thống xử lý cịn xả trực tiếp mơi trường Loại nước thải dệt nhuộm có độ kiềm độ axit cao, màu đậm, có nhiều chất hữu cơ, vơ gây hại cho quần thể sinh vật ảnh hưởng sức khỏe cộng đồng 1.1.1 Sơ lược thuốc nhuộm Thuốc nhuộm chất hữu có màu, hấp thụ mạnh phần định quang phổ ánh sáng nhìn thấy có khả gắn kết vào vật liệu dệt điều kiện quy định (tính gắn màu) Thuốc nhuộm có nguồn gốc thiên nhiên tổng hợp Hiện người sử dụng thuốc nhuộm tổng hợp Đặc điểm bật loại thuốc nhuộm độ bền màu tính chất khơng bị phân hủy Màu sắc thuốc nhuộm có cấu trúc hóa học: cách chung nhất, cấu trúc thuốc nhuộm bao gồm nhóm mang màu nhóm trợ màu Nhóm mang màu nhóm có chứa nối đơi liên hợp với hệ điện tử không cố định như: > C = C < , > C = N - , - N = N - , - NO2 … Nhóm trợ màu nhóm cho nhận điện tử như: - NH2 , - COOH , - SO3H , - OH … đóng vai trị tăng cường màu cách dịch chuyển lượng hệ điện tử [9] 1.1.2 Khái quát số loại thuốc nhuộm Hiện dạng phức kim loại khơng cịn sử dụng nhiều nước thải sau nhuộm chứa hàm lượng lớn kim loại nặng gây ô nhiễm mơi trường Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ nghiêm trọng Thuốc nhuộm dạng hữu mang màu phổ biến thị trường Tuỳ theo cấu tạo, tính chất phạm vi sử dụng chúng mà người ta chia thuốc nhuộm thành nhóm khác Ở nước ta nay, thuốc nhuộm thương phẩm chưa sản xuất, tất loại thuốc nhuộm phải nhập hãng sản xuất thuốc nhuộm giới Có hai cách để phân loại thuốc nhuộm: - Phân loại thuốc nhuộm theo cấu trúc hoá học: thuốc nhuộm cấu trúc hoá học có nhóm azo, nhóm antraquinon, nhóm nitro,… - Phân loại theo lớp kỹ thuật hay phạm vi sử dụng: ưu điểm phân loại thuận tiện cho việc tra cứu sử dụng, người ta xây dựng từ điển thuốc nhuộm Từ điển thuốc nhuộm sử dụng rộng rãi giới, loại thuốc nhuộm có chung tính chất kỹ thuật xếp lớp như: nhóm thuốc trực tiếp, thuốc axit, thuốc hoạt tính… Trong lớp lại xếp theo thứ tự gam màu từ vàng da cam, đỏ, tím, xanh lam, xanh lục, nâu đen Sau số nhóm thuốc nhuộm thường dùng Việt Nam [17] 1.1.2.1 Thuốc nhuộm trực tiếp Thuốc nhuộm trực tiếp hay gọi thuốc nhuộm tự bắt màu hợp chất màu hồ tan nước, có khả tự bắt màu vào số vật liệu như: tơ xenlulozơ, giấy… nhờ lực hấp phụ mơi trường trung tính mơi trường kiềm Tuy nhiên, nhuộm màu đậm thuốc nhuộm trực tiếp khơng cịn hiệu suất bắt màu cao, thành phần có chứa gốc azo ( - N = N - ), loại hợp chất hợp chất hữu độc hại nên loại thuốc khơng cịn khuyến khích sử dụng nhiều Mặc dù vậy, thuốc nhuộm trực tiếp dễ sử dụng rẻ nên đa số sở nhỏ lẻ từ Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ làng nghề truyền thống sử dụng để nhuộm loại vải, sợi dễ bắt màu tơ, lụa, cotton 1.1.2.2 Thuốc nhuộm axit Theo cấu tạo hố học thuốc nhuộm axit thuộc nhóm azo, số dẫn xuất antraquinon, triarylmetan, xanten, azin quinophtalic, số tạo phức với kim loại Các thuốc nhuộm loại thường sử dụng để nhuộm trực tiếp loại sợi động vật tức nhóm xơ sợi có tính bazơ len, tơ tằm, sợi tổng hợp polyamit môi trường axit 1.1.2.3 Thuốc nhuộm hoạt tính Thuốc nhuộm hoạt tính hợp chất màu mà phân tử chúng có chứa nhóm nguyên tử thực liên kết hố trị với vật liệu nói chung xơ dệt nói riêng q trình nhuộm Dạng cơng thức hố học tổng quát thuốc nhuộm hoạt tính là: S — R — T — X Trong đó: S: nhóm – SO3Na, - COONa, - SO2CH3 R: phần mang màu phân tử thuốc nhuộm, định màu sắc, gốc mang màu thường monoazo diazo, gốc thuốc nhuộm axit antraquinon, hồn ngun đa vịng … T: nhóm nguyên tử phản ứng, làm nhiệm vụ liên kết thuốc nhuộm với xơ có ảnh hưởng định đến độ bền liên kết này, đóng vai trị định tốc độ phản ứng nucleofin X: nhóm ngun tử phản ứng, q trình nhuộm tách khỏi phân tử thuốc nhuộm, tạo điều kiện để thuốc nhuộm thực phản ứng hoá học với xơ Mức độ không gắn màu thuốc nhuộm hoạt tính tương đối cao, khoảng 30%, có chứa gốc halogen hữu (hợp chất AOX) nên làm tăng tính Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ độc thải môi trường Hơn hợp chất có khả tích luỹ sinh học, gây nên tác động tiềm ẩn cho sức khoẻ người động vật 1.1.2.4 Thuốc nhuộm bazơ Thuốc nhuộm bazơ hợp chất màu có cấu tạo khác nhau, hầu hết chúng muối clorua, oxalat muối kép bazơ hữu 1.1.2.5 Thuốc nhuộm hoàn nguyên Được dùng chủ yếu để nhuộm chỉ, vải, sợi bơng, lụa visco Thuốc nhuộm hồn ngun phần lớn dựa hai họ màu indigoit antraquinon Các thuốc nhuộm hồn ngun thường khơng tan nước, kiềm nên thường phải sử dụng chất khử để chuyển dạng tan (thường dung dịch NaOH + Na2S2O3 50 – 600C) Ở dạng tan này, thuốc nhuộm hoàn nguyên khuyếch tán vào xơ 1.1.2.6 Thuốc nhuộm lưu huỳnh Thuốc nhuộm lưu huỳnh hợp chất màu chứa nguyên tử lưu huỳnh phân tử thuốc nhuộm dạng - S - , - S - S - , - SO - , - Sn - Trong nhiều trường hợp, lưu huỳnh nằm dị vòng như: tiazol, tiazin, tiantren vòng azin Thuốc nhuộm nhóm phức tạp, đến chưa xác định xác cấu tạo tổng quát chúng 1.1.2.7 Thuốc nhuộm phân tán Là chất màu không tan nước, phân bố nước dạng dung dịch huyền phù, thường dùng nhuộm xơ kị nước xơ axetat, polyamit, polyeste, polyacrilonitrin Phân tử thuốc nhuộm có cấu tạo từ gốc azo (- N = N -) antraquinon có chứa nhóm amin tự bị thay (- NH2, - NHR , - NR2 , - NH - CH2 - OH) nên thuốc nhuộm dễ dàng phân tán vào nước Mức độ gắn màu thuốc nhuộm phân tán đạt tỉ lệ cao (90 - 95 %) nên nước thải không chứa nhiều thuốc nhuộm mang tính axit Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 1.1.2.8 Thuốc nhuộm azo khơng tan Thuốc nhuộm azo khơng tan cịn có tên gọi khác thuốc nhuộm lạnh, thuốc nhuộm đá, thuốc nhuộm naptol, chúng hợp chất có chứa nhóm azo phân tử khơng có mặt nhóm có tính tan - SO3Na, COONa nên khơng hồ tan nước 1.1.2.9 Thuốc nhuộm pigment Pigment hợp chất có màu, có đặc điểm chung khơng tan nước phân tử khơng chứa nhóm có tính tan (- SO3H , - COOH) nhóm bị chuyển dạng muối bari, canxi khơng tan nước Thuốc nhuộm phải gia công đặc biệt để hồ tan nước nóng phân bố dung dịch thuốc nhuộm thực bắt màu lên xơ sợi theo lực hấp phụ vật lý 1.1.2.10 Các chất nhiễm nước thải dệt nhuộm Các chất ô nhiễm chủ yếu có nước thải dệt nhuộm chất hữu khó phân hủy, thuốc nhuộm, chất hoạt động bề mặt, hợp chất halogen hữu cơ, muối trung tính làm tăng tổng hàm lượng chất rắn, nhiệt độ cao pH nước thải cao lượng kiềm lớn Trong đó, thuốc nhuộm thành phần khó xử lý nhất, đặc biệt thuốc nhuộm azo - loại thuốc nhuộm sử dụng phổ biến nay, chiếm tới 60 - 70 % thị phần [14, 20] Thông thường, chất màu có thuốc nhuộm khơng bám dính hết vào sợi vải q trình nhuộm mà lại lượng dư định tồn nước thải Lượng thuốc nhuộm dư sau công đoạn nhuộm lên đến 50 % tổng lượng thuốc nhuộm sử dụng ban đầu [20, 22] Đây nguyên nhân làm cho nước thải dệt nhuộm có độ màu cao nồng độ chất ô nhiễm lớn Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 1.2 Giới thiệu chung xanh metylen metyl da cam 1.2.1 Xanh metylen Cấu trúc hóa học, đặc tính [13] Công thức phân tử: C16H18ClN3S.3H2O Công thức cấu tạo: Phân tử gam: 319,85 g/mol; Nhiệt độ nóng chảy: 100 - 110 °C Xanh metylen (MB) chất màu thuộc họ thiôzin, phân ly dạng cation (MB+) Một số tên gọi khác tetramethylthionine chlorhydrate, methylene blue, glutylene, methylthioninium chloride Đây hợp chất có mày xanh đậm ổn định nhiệt độ phòng Dạng dung dịch 1% có pH từ 4,5 Xanh methylen đối kháng với loại hóa chất mang tính oxy hóa khử, kiềm, dichromate, hợp chất iod Khi phân hủy sinh khí độc như: Cl2, NO, CO, SO2, CO2, H2S Xanh methylen nguyên chất 100% dạng bột tinh thể Xanh methylen bị oxy hóa bị khử phân tử xanh methylen bị oxy hóa bị khử khoảng 100 lần/giây Quá trình làm tăng tiêu thụ oxy tế bào Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Trong hóa học phân tích, xanh metylen sử dụng chất thị với oxi hóa khử tiêu chuẩn 0,01V MB sử dụng làm chất thị để phân tích số nguyên tố tho phương pháp động học Ứng dụng Xanh metylen hóa chất sử dụng rộng rãi ngành nhuộm vải, nilon, da, gỗ; sản suất mực in; xây dựng để kiểm nghiệm đánh giá chất lượng bê tông vữa; sử dụng y học Trong thủy sản, xanh methylen sử dụng vào kỉ 19 việc điều trị bệnh vi khuẩn, nấm kí sinh trùng Ngoài ra, xanh methylen cho hiệu việc chữa bệnh máu nâu Met-hemoglobin nhiều máu Bệnh thể dạng hemoglobin bất thường máu làm cho việc vận chuyển oxy máu khó khăn Những hợp chất gây tượng sử dụng kháng sinh, hàm lượng NO2-, NO3- nước dư lượng thuốc bảo vệ thực vật Ảnh hưởng đến môi trường sinh thái Xanh metylen hấp thu mạnh loại đất khác Trong môi trường nước, xanh metylen bị hấp thu vào vật chất lơ lửng bùn đáy ao khơng có khả bay ngồi môi trường nước bề mặt nước Khi ước lượng số tích lũy sinh học, Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) cho xanh methylen tích lũy sinh học thủy sinh vật (giá trị BCF = 1,5) Nếu thải metylen vào khơng khí, xanh methylen tồn dạng bụi lơ lửng Dạng bị phân hủy phản ứng quang phân với gốc oxy hóa [OH], thời gian bán hủy khoảng Sự quang phân trực tiếp diễn Đối với dạng hạt lơ lửng loại bỏ vật lý q trình phân hủy Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 1.2.2 Metyl da cam Cấu trúc hóa học, đặc tính [16] Cơng thức phân tử: C14H14N3O3SNa Công thức cấu tạo: Khối lượng phân tử : 327,34 g/mol Tên quốc tế : Natri para - dimetylaminoazobenzensunfonat Thuốc nhuộm metyl da cam (MO) thuộc loại thuốc nhuộm axít, chất bột tinh thể màu da cam, độc, khơng tan dung mơi hữu cơ, khó tan nước nguội, dễ tan nước nóng, d = 1,28 g/cm3, nhiệt độ nóng chảy 3000C Nó hợp chất màu azo có chứa nhóm mang màu N = N, có tính chất lưỡng tính với số axit Ka = 4.10-4 Khoảng pH chuyển từ màu đỏ sang vàng: 3,0 - 4,4 Hệ số hấp thụ mol = 26.900 Do có cấu tạo mạch cacbon phức tạp cồng kềnh, liên kết - N = N vòng benzen bền vững nên metyl da cam khó bị phân huỷ Trong mơi trường kiềm trung tính, metyl da cam có màu vàng màu anion: O - O CH3 S O N N N CH3 Trong môi trường axit, phân tử metyl da cam kết hợp với proton H + chuyển thành cation màu đỏ: Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Cân sau thiết lập: Metyl da cam thường sử dụng để nhuộm trực tiếp loại sợi động vật, loại sợi có chứa nhóm bazơ len, tơ tằm, sợi tổng hợp polyamit mơi trường axit, ngồi nhuộm xơ sợi xenlulozơ với có mặt urê Cơ chế nhuộm màu mô tả sau: OH H [VLN]+N3(R)3SO3Na [VLN][N 3 H(R)3SO3Na] [VLN][N3(R)3SO 3 ] (Với VNL: Vật liệu nền) 1.3 Hiện trạng ô nhiễm nƣớc thải dệt nhuộm nƣớc ta Trong năm gần đây, lĩnh vực bảo vệ môi trường nhà nước đặc biệt quan tâm, song số công ty, nhà máy hầu hết làng nghề sản xuất dệt nhuộm thủ công xả thải trực tiếp nguồn nước thải sau sản xuất chưa qua xử lý sông, hồ, kênh, rạch… gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống sức khỏe người dân Tại số làng nghề Vạn Phúc, Dương Nội (Hà Đơng), nhu cầu oxy hố học COD công đoạn tẩy, nhuộm đo từ 380 - 890 mg/L, cao tiêu chuẩn cho phép từ - lần; độ màu đo 750 Pt - Co, cao tiêu Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ chuẩn cho phép nhiều lần Nước thải sau sản xuất dệt nhuộm chứa nhiều loại hoá chất độc hại gây ô nhiễm cho sông, ao hồ, tiêu diệt loài thuỷ sinh, gây tác động xấu tới sản xuất, sinh hoạt người Các vấn đề ô nhiễm môi trường tác động ngành công nghiệp tẩy nhuộm gia tăng nhiều năm qua Các trình tẩy nhuộm có tỷ lệ mát chất tẩy nhuộm lên đến 50 % Nguyên nhân việc mát chất tẩy, nhuộm chất khơng bám dính hết vào sợi vải, số phẩm nhuộm theo đường nước thải Việc thu hồi chất thất thoát đạt khoảng 75 % [22, 23] Vì việc xử lý nước thải dệt nhuộm vấn đề cần quan tâm nghiên cứu Bên cạnh lợi ích chất tạo màu họ azo cơng nghiệp nhuộm, tác hại khơng nhỏ mà chất thải môi trường Gần đây, nhà nghiên cứu phát tính độc hại nguy hiểm hợp chất họ azo môi trường người, đặc biệt loại thuốc nhuộm gây ung thư cho người sử dụng sản phẩm Ngoài ra, nước thải có màu sắc đậm làm thẩm mỹ gây cản trở việc tiếp nhận ánh sáng sinh vật thủy sinh [9, 10, 23, 25] 1.3.1 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải công nghiệp Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải công nghiệp dệt may trình bày bảng 1.1 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Bảng 1.1 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải công nghiệp dệt may [18] Giới hạn theo TCVN 2008 TT Thông số Đơn vị A B Độ màu Pt - Co 50 150 Độ pH - 6-9 5,5 - BOD5 (ở 20oC) mg/L 30 50 COD mg/L 75 150 Trong đó: - Cột A quy định giá trị giới hạn thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp xả vào nguồn nước dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt; - Cột B quy định giá trị giới hạn thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp xả vào nguồn nước khơng dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt Như vậy, nước thải công nghiệp nói chung nước thải ngành dệt nhuộm nói riêng để đạt tiêu chuẩn cho phép thải môi trường sinh thái cần tuân thủ nghiêm ngặt khâu xử lý hóa chất gây nhiễm mơi trường có mặt nước thải sau sản xuất chế biến sản phẩm công nghiệp 1.3.2 Tác hại ô nhiễm nước thải dệt nhuộm thuốc nhuộm Thuốc nhuộm tổng hợp có từ lâu ngày sử dụng nhiều dệt may, giấy, cao su, nhựa, da, mỹ phẩm, dược phẩm ngành công nghiệp thực phẩm Vì thuốc nhuộm có đặc điểm: sử dụng dễ dàng, giá thành rẻ, ổn định đa dạng so với màu sắc tự nhiên Tuy nhiên việc sử dụng rộng rãi thuốc nhuộm sản phẩm chúng gây nhiễm nguồn nước Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ảnh hưởng tới người môi trường Khi vào nguồn nước nhận sông, hồ…Với nồng độ nhỏ thuốc nhuộm cho cảm giác màu sắc Màu đậm nước thải cản trở hấp thụ oxy ánh sáng mặt trời, gây bất lợi cho hô hấp, sinh trưởng loại thuỷ sinh vật Như tác động xấu đến khả phân giải vi sinh chất hữu nước thải Đối với cá loại thủy sinh: thử nghiệm cá 3000 thuốc nhuộm nằm tất nhóm từ khơng độc, độc vừa, độc đến cực độc Trong có khoảng 37% thuốc nhuộm gây độc cho cá thủy sinh, 2% thuốc nhuộm mức độ độc cực độc cho cá thủy sinh [24] Đối với người gây bệnh da, đường hơ hấp, phổi Ngồi ra, số thuốc nhuộm chất chuyển hố chúng độc hại gây ung thư (như thuốc nhuộm Benzidin, Sudan) Các nhà sản xuất châu Âu ngừng sản suất loại này, thực tế chúng tìm thấy thị trường giá thành rẻ hiệu nhuộm màu cao [24] 1.3.3 Nguồn phát sinh nước thải cơng nghiệp dệt nhuộm Q trình xử lý hóa học vật liệu gồm xử lý ướt xử lý khô Xử lý ướt gồm: xử lý trước, tẩy trắng, làm bóng nhuộm, in hoa Cơng đoạn xử lý ướt sử dụng nhiều nước, nói chung để xử lý hồn tất 1kg hàng dệt cần 50 – 300 lít nước tùy chủng loại vật liệu máy móc thiết bị Hầu hết lượng nước cỡ 88,4% thải ngồi, 11,6% lượng nước bay q trình gia cơng Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Bảng 1.2 Các nguồn chủ yếu phát sinh nước thải công nghiệp dệt nhuộm [16] Sản xuất vải sợi Sản xuất vải sợi pha Sản xuất vải, sợi len pha (tổng hợp/bông, (tổng hợp/len) Giũ hồ visco) Giũ hồ Giặt Giặt Giặt Cacbon hóa (với len 100%) Làm bóng Làm bóng Định hình ướt Nấu – tẩy trắng Nấu – tẩy trắng Tẩy trắng (nếu yêu cầu) Nhuộm Nhuộm Nhuộm In hoa In hoa In hoa Các chất gây nhiễm nước thải cơng nghiệp dệt nhuộm bao gồm: Các tạp chất tách từ vải sợi dầu mỡ, hợp chất chứa nitơ, pectin, chất bụi bẩn dính vào sợi (trung bình chiếm 6% khối lượng xơ sợi) Các hố chất sử dụng quy trình cơng nghệ hồ tinh bột, H2SO4, CH3COOH, NaOH, NaOCl, H2O2 , Na2CO3, Na2SO3 … loại thuốc nhuộm, chất trợ, chất ngấm, chất cầm màu, chất tẩy giặt Lượng hoá chất sử dụng với loại vải, loại màu thường khác chủ yếu vào nước thải công đoạn tương ứng [7] 1.3.4 Một số phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm Đối với việc giảm thiểu tác động môi trường nước nước thải nhà máy dệt nhuộm xem xét áp dụng biện pháp sau: - Phân luồng dòng nước thải bao gồm : gồm loại nước sạch, nước ô nhiễm học, nước nhiễm bẩn hóa chất, chất hữu nước nhiễm bẩn dầu mỡ, chất rắn lơ lửng… Đây biện pháp vừa mang tính kỹ thuật, vừa mang tính quản lý hữu hiệu kinh tế để giảm bớt định mức tiêu hao nước cho sản Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ xuất, tiết kiệm lượng đồng thời giảm lượng đáng kể nước thải cần xử lý - Tuần hoàn tái sử dụng nước làm lạnh tiết kiệm lượng nước lớn (tối thiểu giảm 30% lượng nước thải) - Khơi thơng hệ hống nước thải bố trí hố ga đặt giỏ thu gom bã thải rắn Tổng quát thấy rằng, nước thải cơng nghệ dệt nhuộm có BOD cao, pH mang tính kiềm, độ màu, độ đục hàm lượng cặn lơ lửng cao có chứa dầu mỡ, chất hoạt động bề mặt số kim loại nặng nên thông thường công nghệ xử lý nước thải thường ứng dụng q trình xử lý học, hóa lý sinh học để xử lý cặn lơ lửng (SS), chất hữu (BOD5, COD), độ đục, dầu mỡ, kim loại nặng… Hệ thống xử lý nước thải thường chia ba hệ thống phụ : Xử lý bậc một, xử lý bậc hai xử lý bậc ba/ bậc cao Điều cần lưu ý lưu lượng chất lượng nước thải thường thay đổi theo thời gian, để điều hịa phải có dung tích đủ lớn để tính chất nước thải vào hệ thống xử lý sinh học tương đối ổn định Nhìn chung, phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm áp dụng phổ biến sở dệt nhuộm nước ta chủ yếu phương pháp hóa học, sử dụng axit trung hịa kiềm chất tạo phức phản ứng ơxi hóa khử Để xử lý nước thải có hiệu quả, cơng tác nghiên cứu cần phải xác định rõ yếu tố đặc điểm công nghệ sản xuất, loại hóa chất sử dụng cơng đoạn Phương pháp trao đổi ion Trao đổi ion phương pháp thường dùng để tách kim loại nặng từ nước thải Nhựa trao đổi ion tổng hợp từ hợp chất vô hay hợp chất hữu có gắn nhóm : - SO3H , - COO- , amin Các cation anion hấp phụ bề mặt nhựa trao đổi ion Khi nhựa trao đổi ion bão hịa, người ta khơi phục loại cationit anionit dung dịch axit loãng Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ dung dịch bazo lỗng Về mặt kỹ thuật hầu hết kim loại nặng tách phương pháp trao đổi ion, phương pháp thường tốn Phương pháp hấp phụ So với phương pháp xử lý nước thải khác, phương pháp hấp phụ có đặc tính ưu việt hẳn Vật liệu hấp phụ chế tạo từ nguồn nguyên liệu tự nhiên phế thải cơng nghiệp sẵn có, dễ kiếm, quy trình xử lý đơn giản, cơng nghệ xử lý khơng địi hỏi thiết bị phức tạp, chi phí thấp, đặc biệt, vật liệu hấp phụ có độ bền cao, tái sử dụng nhiều lần nên giá thành thấp, hiệu cao Trong đề tài sử dụng phương pháp hấp phụ với chất hấp phụ vật liệu đá ong biến tính để hấp phụ xanh metylen metyl da cam 1.4 Phƣơng pháp phân tích trắc quang Phương pháp trắc quang phương pháp phân tích sử dụng phổ biến phương pháp phân tích hóa lý Bằng phương pháp định lượng nhanh chóng với độ nhạy độ xác cao Thực tế phương pháp có khả sử dụng vơ hạn để xác định hầu hết nguyên tố bảng hệ thống tuần hồn (trừ khí trơ), hợp chất vô hợp chất hữu Các cơng trình khoa học đăng tạp chí phương pháp trắc quang chiếm khoảng 40% tổng số cơng trình cơng bố Phương pháp phân tích trắc quang phát triển mạnh đơn giản, đáng tin cậy sử dụng nhiều kiểm tra sản xuất hoá học, luyện kim nghiên cứu hố địa, hố sinh, mơi trường nhiều lĩnh vực khác [2] Ở đề cập vài nét phương pháp trắc quang nhằm làm sáng tỏ vấn đề trình bày phần thực nghiệm 1.4.1 Cơ sở phương pháp phân tích trắc quang Nguyên tắc chung phương pháp phân tích trắc quang muốn xác định cấu tử X đó, chuyển thành hợp chất có khả hấp thụ ánh sáng đo hấp thụ ánh sáng suy hàm lượng chất cần xác định X Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Cơ sở phương pháp định luật hấp thụ ánh sáng Bouguer – Lambert - Beer Biểu thức định luật: A lg I0 l.C I (1.1) Trong đó: Io, I : cường độ ánh sáng vào khỏi dung dịch l : bề dày dung dịch ánh sáng qua C : nồng độ chất hấp thụ ánh sáng dung dịch ε : hệ số hấp thụ quang phân tử, phụ thuộc vào chất chất hấp thụ ánh sáng bước sóng ánh sáng tới ( ε = f (λ)) Như vậy, độ hấp thụ quang A hàm đại lượng: bước sóng, bề dày dung dịch nồng độ chất hấp thụ ánh sáng A = f (λ, l,C) (1.2) Do đo A bước sóng λ định với cuvet có bề dày l xác định đường biểu diễn A = f(C) phải có dạng y = a.x đường thẳng Tuy nhiên, yếu tố ảnh hưởng đến hấp thụ ánh sáng dung dịch (bước sóng ánh sáng tới, pha lỗng dung dịch, nồng độ H+, có mặt ion lạ) nên đồ thị khơng có dạng đường thẳng với giá trị nồng độ Do biểu thức 1.1 có dạng: A k. l (Cx )b (1.3) Trong đó: Cx: nồng độ chất hấp thụ ánh sáng dung dịch k: số thực nghiệm b: số có giá trị < b < Nó hệ số gắn liền với nồng độ Cx Khi Cx nhỏ b = 1, Cx lớn b < Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Đối với chất phân tích dung môi xác định cuvet có bề dày xác định ε = const l = const Đặt K = k.ε.l ta có: Aλ = K.Cb (1.4) Phương trình (1.4) sở để định lượng chất theo phép đo phổ hấp thụ quang phân tử UV - Vis (phương pháp trắc quang) Trong phân tích người ta sử dụng vùng nồng độ tuyến tính A C, vùng tuyến tính rộng hay hẹp phụ thuộc vào chất hấp thụ quang chất điều kiện thực nghiệm [8] 1.4.2 Các phương pháp phân tích định lượng trắc quang Có nhiều phương pháp khác để định lượng chất phương pháp trắc quang Từ phương pháp đơn giản khơng cần máy móc như: phương pháp dãy chuẩn nhìn màu, phương pháp chuẩn độ so sánh màu, phương pháp cân màu mắt… phương pháp đơn giản, khơng cần máy móc đo phổ xác định nồng độ gần chất cần định lượng, thích hợp cho việc kiểm tra ngưỡng cho phép chất xem có đạt hay khơng Các phương pháp phải sử dụng máy quang phổ như: phương pháp đường chuẩn, phương pháp dãy tiêu chuẩn, phương pháp chuẩn độ trắc quang, phương pháp cân bằng, phương pháp thêm, phương pháp vi sai,… Tùy theo điều kiện đối tượng phân tích cụ thể mà ta chọn phương pháp thích hợp Trong đề tài sử dụng phương pháp đường chuẩn để định lượng xanh metylen metyl da cam * Phương pháp đường chuẩn Từ phương trình sở A = k.(Cx)b nguyên tắc, để xây dựng đường chuẩn phục vụ cho việc định lượng chất trước hết phải pha chế dãy dung dịch chuẩn có nồng độ chất hấp thụ ánh sáng nằm vùng nồng độ tuyến tính (b = 1) Tiến hành đo độ hấp thụ quang A dãy dung dịch chuẩn Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ... tài: ? ?Nghiên cứu khả hấp phụ xanh metylen metyl da cam vật liệu đá ong biến tính? ?? Trong đề tài chúng tơi nghiên cứu nội dung sau: Chế tạo vật liệu hấp phụ từ đá ong Xác định điểm đẳng điện vật liệu. .. sát khả hấp phụ yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ xanh metylen metyl da cam môi trường nước vật liệu đá ong biến tính theo phương pháp tĩnh Nghiên cứu khả hấp phụ xanh metylen metyl da cam mơi trường... thấp, đặc biệt, vật liệu hấp phụ có độ bền cao, tái sử dụng nhiều lần nên giá thành thấp, hiệu cao Trong đề tài sử dụng phương pháp hấp phụ với chất hấp phụ vật liệu đá ong biến tính để hấp phụ