BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐẠO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM ale KHOA LUAN TOT NGHIEP CỬ NHÂN HÓA HỌC Chuyên ngành: Hóa Hữu Cơ ĐÈ TÀI:
NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH KHỨỬ MÀU NƯỚC THÁI DỆT NHUỘM
BANG CHAT HAP PHU CHITOSAN
Người Hướng Dẫn Khoa Học: Th.S Bùi Mạnh Ha Người Thực Hiện: Nguyễn Thị Hồng Hà
`
Trang 2BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐẠO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM
alle
KHOA LUAN TOT NGHIEP CU NHAN HOA HOC
Chuyên ngành: Hóa Hữu Cơ
ĐÈ TÀI:
NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH KHỬ
MÀU NƯỚC THÁI DỆT NHUỘM BANG CHAT HAP PHU CHITOSAN
Trang 3Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Bùi Mạnh Hà
LỜI CẢM ƠN
Kinh thưa thây cơ!
Hồn thành khỏa luận tốt nghiệp này, em xin chân thành cảm ơn ban chủ nhiệm khoa Hóa, quý thây cô trong tô hữu cơ trường Đại Học Sư
Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh đã hô trợ cho em vẻ hóa chất và thiết bị
phục vụ cho khóa luận
Em cũng xin cảm ơn tô bộ môn Hóa môi trường, trường Đại Học Sài
Gòn đã tạo điều kiện cho em thực hiện đề tài Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thây Bùi Mạnh Hà đã nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ em
Trong thời gian thực hiện khóa luận em cũng nhận được rất nhiều sự giúp đỡ về vật chất cũng như tỉnh thần từ các bạn trong lớp Hóa 4C niên khóa 2006-2010, em xin gửi lời cảm ơn đến các bạn
Trong thời gian thực hiện Luận văn, em đã tiếp thu thêm được nhiều
kiến thức bố ích cho bản than mình Tuy nhiên, do khả năng còn hạn chế va la lan đâu tiên làm quen với công việc nghiên cứu khoa học nên em
vẫn còn mắc nhiều thiếu sót và khuyết điểm Em kính mong nhận được sự
góp ý của thây cô và các bạn để hoàn chỉnh luận văn này hơn nữa
Trang 4
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Bui Mạnh Hà TÓM TÁT KHÓA LUẬN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH KHỨ MÀU NƯỚC THÁI DỆT NHUỘM BẢNG CHÁT HÁP PHỤ CHITOSAN
Khóa luận nghiên cứu dùng chất hắp phụ sinh học CHITOSAN có nguồn gốc từ chất thải thủy hải sản để khử màu của 2 loại phẩm nhuộm hoạt tính:
Sunzol Black B 150% (reactive black 5) và Remazol Brilliant Blue R (reactive blue 19) có trong màu pha
Quá trình nghiên cứu đã tìm ra các thông số thích hợp cho xử lý màu là: pH = 6, nông độ Chitosan =1500 mg/L déi voi mau reactive black 5, 2000 mg/L đối với reactive blue 19, ndng độ mảu nhuộm = 10 mg/L
Hiệu quả phân hùy màu nhuộm với các thông số trên bước đâu được ghi
nhận như sau:
e Dung địch màu pha sau khi xử lý mất màu hoàn toàn (độ hấp thu
giảm trên 9094)
e Hiéu qua xu ly COD khoang 50%
Thí nghiệm đối chứng dùng phèn nhôm đề keo tụ 2 màu trên cho hiểu quả tương đối thắp (khoảng 20%)
Kết quả trên một lắn nữa khăng định tỉnh ưu việt của Chitosan so với
những hóa chất đang được xử dụng trong xử lý nước thải
Trang 5Khóa luận tốt nghiệp _ GVHD: Bùi Mạnh Hà
MỤC LỤC
LỚI CẨM ƠN 06662062 GLQÀ GA (2AQAGGGGGksiDaajbgA040054 0204 L TÔM TÁT KHOA LUẬN¿262600202222000220000000G0022022 20000 2
RIC NS a SCS cca 3
DANE UMYUE VIET TAT issitssscscsiccetiitcicntnn aaa 5 DANH MUG BANG isisssssssitiiscsics 2002226 0020020U00000030 30066426246 6 DANH M HÌNHhitiiieiceccctnsaicicncocnioccckiscccisiscdtcsoisse 7
CHƯỜNGEPHẨN MOĐẦU S2 22020222 cocbcnocee 9
Li: DAT VAN DE cis n0 necoboaze snes acess 9 1.2 MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 10
LDA WIC TES sscssiccsssisccsesisteensant 11 10
1.2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 10 1.3 PHAM VI VA DOI TƯỢNG NGHIÊN CỪU 10 BBS ERI PN ssscscinssieenssnincncnctioncecaasncnecsas anos 10
L4 NỘIDUNONGHIÊNCỨU _ 10
1.5 Y NGHIA KHOA HQC VA Y NGHĨA THỰC TIỀN 1 41 YNGHĨÀ KHOAHỘC _- i E52 YNGHA THỰC THIN ccssoyeccsnrcsccccxsrsonsnnnonoessvgpssensncnsnescntyi II CHUONG IE TỔNG QUANG enieeiaieeseeaeeeenieseee 13
£051 RA IME uy 13
II PHẨN LOIeeeeeeeaeeeieeies=sesse 13 BEER: DANH KH Go venneeieeeeeeaeeseesoeseeenoesnoee 18 II.1.3 ẢNH HƯỚNG VỆ MỖI TRƯỜNG NƯỚC 21 11.1.4 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ MÀU NHUỘM 23 HE HH ẤN su eeeoseeeooniodtik099006630110000/00x99/01040410006466/ 24 HộI THÁNH Go eaecesesecseedeooeesesennasesee 24 22 ĐIEU CHẾ nureeeennsesseeneeenossdeseoseesereeee 25 I23 ỨNG DỰNG SEEEGEIHBEEDGEASED211190010825%) 28 11.2.4 KHA NANG HAP PHU MAU NHUOM CUA CHITOSAN 1= ——- pntnnasnaiineseaneae 31
CHUONG IIL: THỰC NGHIỆM 5555555025551 35
E1.) ACHAT VA THIET BIE conn yecesrereresoemervmnneetnemenasentcrer 35
Trang 6Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Bùi Mạnh Hà
I2: THUẾ ĐÃ X00 0000Q0G60v25460SE8 báo ec is 35 111.2 XAY DUNG DUONG CHUAN CUA MAU NHUOM 37
11.3 KHAOSAT SU PHU THUOC CUA DO HAP THU VAO pH
37
111.4 PHUONG PHAP TAO MAU NUGOC CHUA MAU 37 11.5 KHAO SAT QUA TRINH HAP PHU CHAT MAU BANG C1 TỦ HÀ N c0 6coS2cocsiciccticgiuo0isauk06sia9ggdasay 38
IS.) KAC DING pH TOE UG sess sssssscissssscscscsvsssstassatunscsnosiosanise 38 IIILS.2_ XÁC ĐỊNH LƯỢNG CHITOSAN TÓI ƯU 38 III.5.3 XÁC ĐỊNH NÔNG ĐỘ MÀU TÔI ƯU S52 555 39 11.6 KHAO SAT QUA TRINH XU LY MAU BANG PHEN
I coe ne tac cc een ce ncn ea cera 39
11.6.1: XAC DINA PH TOR OG ivccoscicassxesnscanasaarnisnrnsiie 39
pH tối ưu sẽ tương ứng với mẫu có độ màu thấp nhắt 40
HAT XACĐINHnHTNUU sec ẪŸŸŸEEỶEREee.eoee= 40 III.7 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 5-5-5525 cse 40
III.7.1 XÁC ĐỊNH BO DAI SONG CO DO HAP THU CUC DAI <ccvsseveseavavavavavsssesvavevapanersseseaveersnesuseavavavapessivavaavuveteieassuavseveenenseneeses 40 11.7.2 XÁC ĐỊNH pH, COD S201 11 11221215121 1 2c 4] 11.8 PHUONG P TÍNH TỐN VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU 4] III.8.1 PHƯƠNG PHÁP THƠNG KÊ TỐN HỌC 4] III.8.2 TÍNH TỐN TRONG THÍ NGHIỆM PHAN HUY MAU,
' 9ˆ N00 0n 0nnnnnnnnn nan iNE 4)
CHUONG IV: KET QUA VA THAO LUAN 5-5 5555 44 IV.1 XAY DUNG DUONG CHUAN CUA MÀU NHUỘM 44 IV.2 KHAO SAT SU PHU THUOC CUA BDO HAP THU VAO pH
46
IV.3 KHAO SAT QUA TRINH HAP PHU CHAT MAU BANG CHITOSAN ST HT 112cc 0 T1 111101311511 1 511550 47
TV.3.1 PHA MAU coocccccccccccccccccccocecsscsesossevescecstssvesaseseucseveserensensnsnenn 47 1V.3.2 LUA CHON DOI TUONG NGHIEN CUU VA CAC YEU
914/010 0VƯQ4 48
IV.3.3_ XÁC ĐỊNH YÊU TỔ THÍCH HOP CHO QUA TRINH HAP PHU CUA CHITOSAN Ỏ Q2 S2 S5 9v czgzcv: 49 IV.4 KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH XỬ LÝ MÀU BANG PHEN
HN o1 zdye 54
ECT BEAT 02206 S0 0062 s2xsi0ssco S201024G22405830123)205606 S? KIÊN NGH X00 0000000026096 W2009220040240 2e 58 PTS Deas 00120000022 ye siate steer ep een pins eC 59
TAL LIGU THAM KHAO citer er ena 64
Trang 7
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Bui Manh Ha Asoo CASN Cl COD IUPAC MN RBB SBB TLTK TCVN TP HCM
DANH MUC VIET TAT
Độ hấp thu tại bước sóng 599 nm
Mã số nhận dạng hóa chất (Chemical Abstracts Service Number) Ký hiệu số, theo Colour index
Nhu cau oxygen héa hoc (Chemical Oxygen Demand), mgO,/L
Liên hiệp Hóa học Thuân tủy và Ứng dụng Quốc tế
(/nternational Union of Pure and Applied Chemistry)
Mau nhuém
Đơn vị một phân nghìn (part per million) | mg/mL
Remazol Brilliant Blue R (reactive blue 19)
Sunzol Black B 150 % (reactive black 5)
Tai liéu tham khao
Tiêu chuẩn Việt Nam
Thành phố Hồ Chí Minh
Trang 8
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Bui Manh Ha
DANH MUC BANG
Bang 2.1 Ty 1é gan mau cua cac loai mau nhuộm khac nhau ") 23
Bang 4.1 Dé hap thu cue dai img voi cde MN o cccccecccseeeceseseeeeseeeees 44 Bảng 4.2 Đường chuẩn của MN co 44
Bảng 4.3 Độ hấp thu quang của chất màu ở pH khác nhau 46
Bảng 4.4: phương trình tuyến tính giữa mật độ quang và pH 46
Bảng 4.5 Một số đặc trưng của mẫu nước đầu vào 48
Bảng 4.6: kết quả khảo sát pH đối với màu SBB 50
Bảng 4.7: kết quả khảo sát pH đối với màu RBB - 50
Bảng 4.8: Kết quả khảo sát lượng chitosan tối ưu đối với màu SBB 51
Bảng 4.9: Kết quả khảo sát lượng chitosan đối với RBB 51
Bảng 4.10: Kết quá khảo sát nông độ màu tối ưu đối với màu SBB 52
Bảng 4.1 1: Kết quả khảo sát nông độ màu tối ưu đối với màu RBB 52
Bảng 4.12 Hiệu quả khử COD 2211 2 22211.7122221-2222e 53 Bảng 4.13 Hiệu suất xử lý các dung dịch màu nhuộm 2 mg/L khi thay NI nen 54 Bảng 4.14 Hiệu suất xử lý các dung dịch màu nhuộm 2 mg/L khi thay đãi Hầu NA DÂN 2002006622606 GG064cacone 55 P4-1 Kết quả khảo sát pH tối ưu khi sử dụng Chitosan sọ P4-2 Kết quả khảo sát lượng chitosan tối ưu . 2-52 5-2 60 P4-3 Kết quả khảo sát nồng độ màu tối ưu ¿222 z3 s7 61 P4-4 Kết quả khảo sát pH tôi ưu khi sử dụng phèn nhôm 62 P4-5 Kết quả khảo sát lượng phèn tối ưu - 2 52 3 2226 63
Trang 9Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Bùi Mạnh Hà
DANH MỤC HÌNH
Hinh 3.1 May quang phd UV-Vis.icisisccscsssccsssssssssccsnssesestasncssinessasaneoseoen 35 Hình 42 Hệ thông lẫy Tà Teen iiiieaeiendkeeei 36
Hinh 3.3 Máy GO TO icc cs ssccownjesicneca vs victentepncchinacnnecaave seqacnbictoatayencaeeenpsanins 36
Hi 36 WARY atid Ws COD ceueeecebeeeaeaseeeeseneseoaeseesse 36
Hinh 3.5 Quy trình pha dung dịch mảu {se 38
Hình 4.1 Đường chuẩn của màu SBB 5-5 522255256 45 Hình 4.2 đường chuẩn của mảu SBB - 2-52 s2 S55 Sxess£x2 45 Hình 4.3 phương trình tuyến tính giữa mật độ quang vả pH của màu SBB
S6 46
Hình 4.4 phương trình tuyến tính giữa mật độ quang và pH của màu J{c ch 47 Hình 4.5 Dạng tôn tại của SBB trong dung dịch 5-5- 48 Hình 4.6 Dạng tôn tại của RBB trong dung dịch màu 49
Hình 4.7 Hiệu suất hắp phụ màu ở các pH khác nhau 50
Hình 4.9 Hiệu suất hắp phụ màu khi thay đối nổng độ màu 53
Hinh 4.10 Hiéu suat xir ly mau nhuộm 2 mg/L khi thay déi pH 54
Hinh 4.11 Hiéu suat xir ly mau nhuém 2 mg/L khi thay ddi liéu lugng
ĐIỆN v6 01660000 Q000062 0006014660 Á c0 /2424020644622142 U40 55
Trang 10Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Bùi Mạnh Hà —————————— I.1 1.2 1.3 1.4 L5 CHUONG I: PHAN MO BAU Dat van dé
Mục tiêu và phương pháp nghiên cứu
Pham vi và đối tượng nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu
Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
Trang 11
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Bùi Mạnh Hà
CHƯƠNG I: PHẢN MỞ ĐÀU 1.1 DAT VAN DE
Ngành đệt may Việt Nam được hình thành vả phát triển hơn | thé ky, đã trở thành một trong những ngảnh công nghiệp quan trọng trong đời sống xã hội vả kinh tế ở nước ta Trong 10 ngành mang lại giá trị xuất khẩu cao cho đất
nước, ngành đệt may đứng thứ 2, chỉ sau công nghiệp dầu khí Kim ngạch xuất
khẩu của ngành năm 2009 đạt 9.2 tỷ USD Tuy nhiên, quả trình xứ lý ướt của
công nghiệp dệt may, công nghệ nhuộm, làm phát sinh một lượng nước thải lớn
và khó xử lý gây ra nhiều vấn để vẻ môi trường
Nước thải nhuộm rất đa dạng và phức tạp, do trong thành phân nước thải có nhiễu loại hóa chất được sử đụng như: màu nhuộm, các chất hoạt động bẻ mặt, chất điện ly, chất ngắm, chất tạo môi trường, chất oxid hoa, dé cho
ra vái với nhiều loại màu sắc khác nhau đã làm tăng thêm tính độc hại không
những trong thời gian trước mặt mà còn lâu dài vẻ sau đến môi trường sống Vì có chứa các thành phần độc hại trong đó có nhiều loại màu nhuộm khó xử lý nên nước thải đệt nhuộm có khả năng gây ra ô nhiễm mạnh đến môi trường và sức khỏe con người Một đặc điểm khác nữa là thành phần nước thải hẳu như không ổn định đo thay đổi theo đơn công nghệ hoặc mặt hàng sản xuất, do đó,
việc xác định chính xác tinh chất nước thải gặp nhiều khó khăn
Bên cạnh vấn dé ham lượng các chất gây ô nhiễm trong nước thải làm cho chất lượng nước thải xuống thắp, vấn đề xử lý màu của nước thải ngành nhuộm hiện đang là mối quan tâm lớn nhất của cộng đồng
Đề loại bỏ độ màu trong nước thái nhuộm, các phương pháp như: keo tụ,
siêu lọc, hấp phụ, xử lý sinh học đã được áp dụng Nhưng các phương pháp
này thường là kém hiệu quả, hoặc chỉ phí cao, các hóa chất được sử dụng (phèn sắt, phèn nhôm, polyme ) cũng gây độc cho mồi trường thủy sinh và con người `
Để góp phản tìm ra phương pháp xử lý màu nhuộm với chỉ phí thấp,
hiệu quả và thân thiện với môi trường chúng tôi nghiên cứu để tài: “Nghiên cứu
khả năng khử màu nước thái đệt nhuộm băng chất hấp phụ chitosan"” nhăm tìm
Trang 12Khỏa luận tôt nghiệp GVHD: Bùi Mạnh Hà
hiểu cơ chế, tác động và hiệu quả của chitosan đối với việc phân hủy màu hai đối tượng MN hoạt tính đang được sử dụng phô biến trong các công ty đệt
nhuộm hiện nay
1.2 MỤC TIỂU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CUU
2.1 MỤC TIỂU
Nghiên cửu khả năng hấp phụ màu nhuộm của chỉtosan vả tối ưu hố các u tơ ảnh hưởng
So sánh với phương pháp xử lý keo tụ bằng phèn nhôm
I2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Phương pháp nghiên cứu xử lý màu bằng chất hap phy chitosan;
Thu thập thông tin, tài liệu có liên quan;
Phương pháp xác suất thông kê xử lý số liệu, Phương pháp phân tích tính chất của nước;
Phương pháp so sánh
I3 PHẠM VI VÀ ĐÓI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
13.1 PHAM VI
Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu phân hủy hai mau nhuộm hoạt tính sử dụng phế biến hiện nay trong công nghệ nhuộm là: Sulzol Black B (Reactive
Black 5), Remazol Brilliant Blue R (Reactive Blue 19) Thuộc hai nhóm chính
trong màu nhuộm hoạt tính: azobenzen, antraquinon, băng phương pháp keo tụ
dùng tác nhân chitosan
I.3.2 ĐÓI TƯỢNG
Trong khuôn khổ đẻ tài chỉ sử dụng thông số chủ yếu là độ hấp thu (UV-
Vịs) đề phân tích và đánh giá mức phân hủy màu của màu nhuộm Trong quá
trình thí nghiệm có kiểm tra thêm các thông số như COD, BOD., pH
l4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Màu nhuộm hoạt tính
Trang 13Khóa luận tôt nghiệp GVHD: Bùi Mạnh Hà
1.5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỀN 1.5.1 Ý NGHĨA KHOA HỌC
Khoá luận khảo sát những điểu kiện thích hợp cho quá trình hấp phụ
màu nhuộm bằng chitosan, từ đó đỏng góp cơ sở lý thuyết cho chuyên ngành
Công nghệ Môi trường
1.5.2 Y NGHIA THUC TIEN
Là công trình nghiên cứu hiệu quả của chất hấp phụ có nguồn gốc từ thiên nhiên, ít độc, đựoc tận dụng từ phế thải của ngành công nghiệp chế biến
thuỷ hải sản Do đó không những giúp xử lý được màu nhuộm mà còn làm
giảm lượng rác thải, tiết kiệm vả thân thiện với môi trường
Trang 14
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Bui Manh Ha
CHUONG Il: TONG QUAN
II.I Màu nhuộm
H.I.! Phân loại
11.1.2 Danh phap
II.1.3 Ảnh hưởng về môi trường nước
Trang 15Khỏa luận tốt nghiệp GVHD: Bùi Mạnh Hà
CHƯƠNG II: TONG QUAN
II MÀU NHUỘM
Màu nhuộm (MN) là những hợp chất hữu cơ có mảu (gốc thiên nhiên và
tổng hợp) rất đa dạng vẻ màu sắc và chủng loại, chúng có khả năng nhuộm
mâu, nghĩa là bắt màu hay gắn màu trực tiếp cho các vật liệu khác
MN chủ yếu đùng để nhuộm vật liệu từ sợi thiên nhiên (bông, lanh, gai, len, tơ tảm ), sợi nhân tạo (visco, acetat, ) và sợi tông hợp (poliamid,
poliester, polivinyl )
Ngoài ra màu còn được đùng để nhuộm tóc, cao su, chất dẻo, chất béo, sáp, xả phòng, để chế tạo mực ín trong công nghiệp in, chế tạo văn phòng phẩm, vật liệu làm ánh màu Trong luận văn chỉ xét đến màu dùng trong
nhuộm
MN hay phẩm nhuộm dùng trong kỹ thuật (nhuộm vải) bao giờ cũng được tạo thành bởi hai phần: chất màu và phụ gia Đối với các loại MN không tan trong nước, các chất màu chính có thể đạt tới 100 % khối lượng, nhưng với
các loại MN tan trong nước như hoạt tính, acid, Phần trăm chất màu này luôn
< 100 %.°!
11.1.1 PHAN LOAI
Có hai cách phân loại MN, đó là phân loại theo cấu tạo hoá học (12 lớp) và phân loại theo phân lớp của kỹ thuật nhuộm (1 ¡ phân lớp)
H.1.1.1 Cấu tạo hoá học
Tên gọi gan liên với cơ cấu hoá học đặc trưng của nó
a) Màu azobenzen
Phân tử loại này có một hoặc nhiều nhóm azobenzen (-N=N-) dựa vào
Trang 16Khỏa luận tốt nghiệp GVHD: Bai Mạnh Hà
Trong d6 Ar, Ar’, Ar`` là những gốc nhân hương phương cỏ câu tạo đa hoàn, dị hoàn rất khác nhau
b) Mau antraquinon
Màu loại này chứa một hoặc nhiều nhân antraquinon (hay các dẫn xuất)
trong phân tử của nó
Những dẫn xuất khác nhau ở
cac vj tri 1, 4, 5, 8 sé cho các loại màu antraquinon khác nhau như: -Amino-antraquinon -Hidroxil-antraquinon ~Axilamino- antraquinon V.V Antraquinon c) Mau Ptalocianin Chúng là lớp mau tương đối mới, hệ thống mạng N trong phân tử của mau là một hệ liên hợp khép kín Ptalocianin
Đặc điểm chung của lớp này là: những nguyên tử hidrogen trong nhóm imin dễ đàng bị thay thế bởi các ion kim loại, còn các nguyên tử nitrogen thi lại tham gia tạo phức với kim loại, làm cho màu sắc của nó thay đổi Sự thay đồi nảy phụ thuộc vào bản chất của ion kim loại (phần lớn kim loại đồng), chúng
có độ bên màu với ánh sáng khá cao
Trang 17
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Bùi Mạnh Hả Ngoài ra còn có các lớp màu khác như: indigo arilmetan, nitro, nitrozo, polimetin, lưu huỳnh, arilamin, azometin, và hoàn nguyên
IL1.1.2 Phân lớp kỹ thuật
MN trực tiép (Direct dyes)
MN acid (Acid dyes)
MN hoat tinh (Reactive dyes)
MN baz-cation (Base & cationic dyes)
MN cam mau (Mordant dyes)
MN hoàn nguyên tan và không tan (Vat dyes) MN lưu huỳnh (Sulfur dyes)
MN azobenzen không tan (Azobenzenic dyes) MN phân tan (Disperse dyes)
I0 MN oxid hóa anilin đen L1 MN pigment
Luận văn chỉ sử dụng MN hoạt tính trong quá trình thí nghiệm xử lý
màu, nên ở đây chỉ để cập đến lớp mảu này
Màu nhuộm hoạt tính
Đây là lớp màu chứa trong phân tử những nhóm chức, có khá năng thực
hiện liên kết hóa học với vật liệu, do vậy độ bên màu khá cao và khá phố biến ở Việt Nam cũng như trên thể giới Lớp màu hoạt tính có công thức phân tử khá phong phú, phạm vi sử dụng khả rộng, hoạt độ cao, nhưng về cơ bán công thức tổng quát được biêu điễn như sau:
| S-R-T-X |
Trong đó: |
Š là nhóm tạo cho mau khả năng hòa tan trong nước, thường là các
nhóm chức -SO;Na; -COONa: -SO;CH: Trong mỗi phân tử mảu thường có từ một hay nhiều nhóm có tính tan wo œ ¬1 CŒẤ t0 Y Đ WN
R là nhóm mang màu của phân tử MN, nó quyết định màu sắc vả độ bên màu của MN Nhóm R trong màu hoạt tính có thê là các hợp chất mono hay điazobenzen, phức mảu azobenzen với kim loại hợp chất antraquinon hay gốc
màu của màu hoàn nguyên
Trang 18
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Bai Mạnh Hà
T là nhóm tạo liên kết hóa học với vật liệu, đóng vai trò quan trọng
trong việc quyết định độ bên màu với giặt và cũng lả nhóm quyết định hoạt tính
của MN Trong quá trình nhuộm cotton, phan ửng giữa MN và sợi theo hai cơ
chế phản ứng khác nhau: phản ứng thế thân hạch và phản ứng cộng hợp thân điện tử Tính thân hạch của nhóm T càng mạnh tốc độ phản ửng cảng cao Trên cơ sở này, bằng cách thay đôi các nhóm chức trong nhóm TT người ta đã tạo ra nhiều loại màu có tính thân hạch khác nhau để có được nhiều chúng loại màu
có hoạt tính mong muốn, phù hợp với nhiều loại vật liệu
X là các nhóm thể sẽ tách ra khỏi màu trong quá trình nhuộm tạo điều
kiện cho MN thực hiện phản ứng hóa học với vật liệu Chúng không ảnh hưởng
tới mảu sắc nhưng đôi khi ảnh hưởng tới độ tan của thuốc Thông thường, X lả
những nguyên tử hay nhóm nguyễn tu sau: —Cl-, -SO, , -OSO;H-, —NR;,
Liên kết giữa các nhỏm là các nối thường là các nhóm -NH-; -NH- CH;- hay -SO NH- Đây là những nhóm có ảnh hưởng đáng kế tới độ bên ánh sáng, hoạt độ, và phần nào ảnh hưởng tới độ sâu màu hay cao mau cia
MN
VD: Công thức MN hoạt tinh ho monoclorotriazin Reactive Red 3, cấu tạo gôm 4 phân như hình + so,xa” 1
Các loại màu hoạt tính
Từy vào góc T, Trên thị trường màu hoạt tính có các họ sau:
- Họ mâu trìazin: đây là nhóm màu hoạt tính có nhóm T là dẫn xuắt của triazin được biết đến với nhiều tên thương mại Màu họ triazin có họat tính
manh gdm diclorotriazin hay diflorotriazin nhiệt độ nhuộm vảo khoảng 60°C
và monoclorotriazin hay monofluorotriazin có nhiệt độ nhuộm vào khoảng từ
90 tới 100°C, Loại nhuộm ở nhiệt độ thắp thường có chữ M, chữ K hay chữ X
trong tên gọi, còn loại nhuộm ở nhiệt độ cao thường có chữ H
Trang 19
Khóa luận tốt nghỉ GVHD: Bùi Mạnh Hà
- Họ màu dẫn xuất của pirimidin , họ này là dẫn xuất của di hay
trichopirimidin có hoạt tính kém hơn họ triazine do một nguyên tử N trong
CO Bo
Triazin Monoclorotriazin Diclorotriazin
vòng triazin đã bị một nguyên tử C thay thế đã làm giảm tính thân
hạch của nhóm T Vì vậy, chủng có nhiệt độ nhuộm cao và thời gian phản ứng
đải hơn Trong số các nguyên tử Cl trong dẫn suất của pirimidin thi nguyên tử
Cl ở C3, giữa hai nguyên tử N là hoạt động hơn cả
- cl o
=e N sa oh) | gee
Pirimidin — Dicloropirimidin Tricloropirimidin
Fig mau vinilsulfon, mau hoat tinh ho vinilsulfon cé nhém phan
ứng T là ester của acid sulfuric Họ này được biết đến qua những tên gọi remazol, primazin, sunzol, hay sulmifix MN vinilsulfon co hoạt độ thấp hơn
MN diclorotriazin nhung cao hon monoclorotriazin
Ngoài các loại trên còn có một số họ màu hoạt tính khác như loại chức vòng ethilen imin, chức vòng đicloroquinoxalin nhưng phổ biến nhất vẫn là
ba họ trên
Cơ chế phản ứng màu hoạt tính trong quá trình nhuộm
Như đã để cập ở trên màu hoạt tính tạo liên kết với sợi theo hai cơ chế
phan ứng thân hạch vả cộng hợp thân điện tử
Phản ứng thẻ thân hạch: thường xảy ra ở màu họ triazin, pimirazin
SR T X:HO cel ee, S R-T-O-cel +HX
(Phan img gan mau)
§-R-T-X:HOH _ Ạ S-R-T-OH + HX
(Phản ứng thủy phân Màu)
Trang 20
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Bùi Mạnh Hà
Khi nhiệt độ và pH môi trường tăng, tốc độ phản ứng thủy phân sẽ lớn hơn tốc độ phản ứng găn màu, nghĩa là màu bị phân hủy nhiều làm giảm kha năng sử dụng của màu (giảm độ tận trích) Vậy đối với loại màu này nhiệt độ và pH mỗi trường là những yếu tố quan trọng
Phản ứng cộng hợp thân điện tử xảy ra ở họ màu vinilsulfon
§—R—§0;—CH;—CH¿—O§O,Na - HO-Cel~? “> §—R—§0—CHCHz-OCal
+ H,O + Na,SO,
Đối với máu họ này thì pH không ảnh hưởng lớn đến sự thủy phân màu,
mau chi bị phân hủy khi pH quá lớn
Tinh chat hap thu của màu hoạt tính
Mỗi một MN hoạt tính đơn, đều có it nhất một bước sóng hắp thu đặc trưng trong vùng khả kiến, tùy thuộc vào cấu trúc mang màu của nó Dựa vào tính chất này người ta có thể theo đõi được sự biến đổi của MN hay nông độ của chúng trong quá trình nhuộm hay khảo sát quá trình xử lý đung dịch, bảng cách đo độ hắp thu dung dịch trước và sau phản ứng
Quét bước sóng 190-1100 nm méi MN ta có thể xác định được bước song hap thu cla MN
Độ hắp thu của MN dựa trên định luaét Lambert — Beer: A = Ì .C
Với:
-A: Độ hấp thu
-C : Nông độ dung dịch -1; Bê dày cuvet
- £: Hệ số phụ thuộc vật liệu lâm cuvet
MN có nông độ quả cao hoặc quả thấp định luật trên không con ding,
đo đó khi tiến đo độ hấp thu của MN phải lựu chọn nòng độ MN sao cho nằm
trong khoảng hắp thu của máy
11.1.2 DANH PHÁP
II.1.2.1 Tên hóa học
Mỗi màu là một hợp chất hóa học nên đều có tên theo danh pháp
IUPAC
Trang 21
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Bùi Mạnh Hà
H.1.2.2 Tên thương mại
Gồm ba phản:
Phan 1: Dé chi lop mau, viết bằng chữ đầy đủ, thường là tiếng Anh, chỉ
màu
thuộc phân lớp nào: hoạt tính, phân tán, acid VD: nếu màu ghi
Reactive thuộc lớp màu hoạt tính
VD: procion, cíbacron dùng cho phân lớp hoạt tính, terasil dé chi mau phân tán Phân 2: Cũng được viết băng chữ, thường là các tính từ dùng để chỉ màu sắc của màu Chúng có thể là các mảu đơn, hay mảu kép Phần 3: Chữ cái và số dùng để chi:
Trang 22Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Bùi Mạnh Hà Colour f index °* = wwe SỐ tra cửu (Constitution number) Màu
Hoàn nguyên Số thứ tự (trong nhóm)
Với công thức trên khi tra cứu ứng với màu chàm (indiego)
Phan |: Chi rd tén nam trong “Colour Index”(Cl), thường được lược bỏ khi ghi tắt Phần 2: Cho biết ứng dụng cúa MN (theo phản lớp kỹ thuậU, VD: reactive, đirect, Phần 3: Sắc màu của MN, VD: white, blue, red, brightener (mau đồng)
Phần 4: Số thứ tự trong nhóm sắc màu của lớp MN đó
Như trong ví dụ nêu ở trên: Cl Vat Blue 1 (73000) cho thấy MN thuộc nhóm mau xanh, số thứ tự !, của lớp hoàn nguyên
Phan 5: Số tra cứu (Constitution number) là một số gồm Š§ chữ số cho biết cấu trủc của một MN (theo phân lớp hóa học) Mỗi một MN chi có một mã số duy nhất dựa vào số này ta có thể tra được MN Với những MN mới, số tra
cứu thường được cập nhật sau
Tóm lại ứng với một MN luôn tên tại ba loại tên gọi song song, tên gọi
hóa học (một hoặc nhiều tên) tên thương mại (một hoặc nhiều tên) và tên quốc
té “Colour Index” (một tên)
Trang 23
Khóa luận tốt nghỉ GVHD: Bai Manh Ha VD: Công thức câu tạo H NH, sw socn.c0.s—{" È—N=— N N= N~Ệ )-90checHos NaO SỐ x SO Na
2,7-naphthalenedisulfonic acid, 4-amino-5-hydroxy-
Tén IUPAC (Tiéng Anh) | 3,6-bis((4-((2-(sulfooxy)ethy!)sulfony!) phenyl)azo)-tetrasodium salt
Công thức hóa học Ca¿H‡;N;Na/O¡¿S%„ Phân lớp hóa học Diazobenzen
Phân lớp kỹ thuật Hoat tinh -Vinilsulfon Tén theo Colour Index (CI) Reactive Black 5
Cl 20505 CASN 17095-24-8
Sunzol Black B, Remazol Black B, Hostalan Black Tên thương mại
B, Amaril Black VBX, Benzasol Black BC
11.1.3 ANH HUONG VE MOI TRUONG NƯỚC
Do quá trình nhuộm sử dụng một lượng lớn hóa chất, chỉ có một phần màu được lưu lại trên vải, phần màu dư còn lại theo nước thải Trên 80% các hóa chất cùng thải vào môi trường Vì thế, nước thải chưa được xử lý sẽ gây ô
nhiễm môi trường nghiêm trọng
Đối với nước thải nhuộm độ màu nước thải quá cao Các MN chủ yếu là các chất tạo màu tổng hợp, rất khó xử lý bảng phương pháp sinh học Do vậy khi xả ra nguồn tiếp nhận, sẽ làm tăng đáng kể độ màu của nguồn nước tạo cảm giác khỏ chịu gây ảnh hưởng đến mỹ quan môi trường Khi màu nước đen
thắm, vẫn đục chính các màu thừa có khả năng hâp phụ ánh sáng đã ngăn cản
quá trình quang hợp của thực vật đưa đến hệ sinh thải dẫn dân bị suy hoá, bị tiêu diệt và sinh thái của nguồn nước bị ánh hưởng nghiêm trọng
Thêm vào đó, trong thành phẩn nước thải còn tôn tại một lượng đáng kế các chất hoạt động bẻ mặt Khi thải vào nơi tiếp nhận, để dàng tạo thành lớp màng, mảng nồi lên trên bể mặt ngăn cản sự khuếch tán oxigen vào trong môi
Trang 24
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Bùi Mạnh Hà
trường nước, gây nguy hại cho hoạt động của sinh vật Chất thải có chứa nhân
hương phương benzen, kim loại nặng (Cr, Cd, Ni ), azobenzen là những chất độc không những cỏ thẻ tiêu diệt sinh vật trong nước, mà còn gây hại trực tiếp đến con người Một số bệnh nguy hiểm có thẻ gặp như: ung thư, bệnh vẻ tìm, phôi, gan,
Mức độ ô nhiễm của công nghiệp nhuộm nói chung, phụ thuộc rất lớn vào lượng hoá chất sử dụng, kết cấu mặt hàng sản xuất (tẩy trắng, nhuộm, in hoa), tỷ lệ sử dụng sợi tổng hợp loại hình công nghệ sản xuất (giản đoạn, liên
tục hay bán liện tục) và đặc tính máy móc sử dụng
Các tác nhân gây ô nhiễm nước trong công đoạn nhuộm cỏ thế phân thành ba nhóm:
Nhóm thứ nhất: Các chất gây độc với các loại thuỷ sinh
- Kiêm (NaOH, bicarbonat) dùng để xử lý vải sợi thải ra với nông độ
- Acid vô cơ (H;SO,) dùng trong các khâu giặt, trung hòa kiểm dư - Fonmaldehid trong chất cảm màu, chống nhăn, các chất ngắm, tẩy rửa - Các kim loại nặng khó có thể có trong một số màu hoạt tinh va hoan
nguyén nhu Cu, Zn, Pb, Hg, Ni
- Các chất ngắm và tẩy rửa không ion
- Các halogen hữu cơ có trong thành phân MN Nhóm thứ hai: Các chất khó phân hủy sinh học
- Phân lớn các chất nhũ hỏ, các chất làm mềm, chất tạo phức trong xứ lý hoàn tắt
- Màu và chất tăng trăng quang học
Nhóm thứ ba: Các chất ít độc và dễ phân hủy sinh học
Trang 25Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Bùi Mạnh Hà
Mặc đủ, nhu câu nước sử dụng cho ngành nhuộm thay đổi từ 150 - 400 m` cho một tắn sản phẩm, nhưng ở mỗi công đoạn khác nhau, nước thải cũng có những tính chất đặc trưng khác nhau “
Thanh phần nước thải thường không ôn định, lưu lượng và tính chất nước thải thay đổi trong từng thiết bị, khi nhuộm các loại vải sợi khác nhau, khi
dùng các loại màu khác nhau có bản chất và mảu sắc khác nhau ,
Điều lưu ý ở đây là tỷ lệ gắn màu trong quá trình nhuộm khác nhau giữa
các loại MN và loại vải được nhuộm, do đó nó quyết định nông độ màu trong
nude thai (Bang 2.1)
Bang 2.1 Ty Ié gan mau cia cac logi mau nhudm khac nhau Lop MN Loai vai Tỷ lệ Tỷ lệ trong nước thải trong vải
Hoạt tính Bông, Visco | 60 - 95% 5 — 40%
Phân tan Polyester, ~ 90% ~ 10%
nilon, acetat
Hồn ngun khơng tan | Bông visco | ~ 95% ~ 5%
Cation Acrylic, lua | ~ 98% ~2%
Acid Len, lụa 95 - 98% 2-5%
Phức chất kim loại Len, nilon | 95 - 98% 2~ 5%
Trực tiếp Bông visco | ~ 80% ~ 20%
Lưu huỳnh Bông visco | ~ 60% ~ 40%
Từ bảng trên ta thay rd MN hoat tính có độ bãt màu trong vải thập nhất,
đo đó tổn dư trong môi trường nhiêu nhất
II.I.4 CÔNG NGHỆ XƯ LÝ MÀU NHUỘM
Rất nhiều kỹ thuật hóa lý, sinh học trước và sau xứ lý được áp dụng đề loại trừ máu trong nước thải Các kỹ thuật hóa lý bao gôm: mảng lọc, keo tụ, lang, hap phụ, trao đôi ion, oxid hóa nắng cao (advanced oxidation) Các kỹ thuật sinh học như hắp thu sinh học dùng nắm, vi khuắn, phân hủy trong điêu
Trang 26Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Bui Manh Ha
kiện hiểu khí, yếm khi, thiếu khí hoặc kết hợp hai quá trình xử lý yếm khi hiểu
khi
Việc sử dụng công nghệ xử lý nào còn tùy thuộc vảo các thông số như loai mau, thanh phần của nước thải, chỉ phí hóa chất, chí phí vận hành, bảo dưỡng và xử lý các chất thải thử cấp phát sinh 11.2 CHITOSAN | 11.2.1 KHÁI NIỆM II.2.1.1 Khái niém vé Chitin Chitin 8-1 4-Poly-N-acety!-O-giucosamine CHOH CHzOH O ° ~ ~o fox On on On NHCOCH› NHOOCH;
Chitin là một polysaccharide xuất hiện nhiều trong thiên nhiên, chỉ sau cellulose, cé cau tao tir nhitng N-acetylglucosamine (cy thé hon la, N-acetyl — D-glucos-2-amine) Những nhóm này liên kết với nhau ở vị trí B - 1,4 Một chitin hoan hảo được mô tả như một cellulose với mỗi nhém hydroxyl trong liên kết đơn được thay thế bởi nhóm acetylamine Điều này càng làm tăng mối liên kết giữa các phân tử polymer với nhau
Chitin có mặt trong vỏ các loài giáp xác, màng tế bào nắm thuộc họ Zygemycetes có trong sinh khối nằm mốc, và một vài loại tảo Nhiễu loài côn trùng như kiến, ong cũng có lớp vỏ ngoài từ chitin Ngoải ra, chitin con duge tim thấy trong một số loài nắm, ngải
II.2.1.2 Khái niệm về Chitosan Cầu tạo của —
8-1 <2
Ep ey
Trang 27
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Bủi Mạnh Hà
Chitosan là dẫn xuất deacetyl của chitin, trong đó nhóm (-NH;) thay thé
nhóm (-COCH;) ở vị trí C(2) Chitosan được cấu tạo từ các mắt xích D- elucozamin liên kết với nhau bởi các liên kết B-(1-4)-glicozit, do vay chitosan cé thé goi la poly B-(1-4)-2-amino-2-deoxi-D-glucozo hoac 1a poly B-(1-4)-D-
glucozamin
Chitosan là một chất răn, xốp, nhẹ, hinh vảy, có thể xay nhỏ theo các kích cỡ khác nhau Có màu trăng hay vàng nhạt, không mùi vị, không tan trong nước, dung địch kiểm và axít đậm đặc nhưng tan trong axit loãng (pH = 6), tạo dung dịch keo trong, có khả năng tạo mảng tốt, nhiệt độ nóng chảy 309-31 1°C,
trọng lượng phân tử trung bình: 100 - | 200 kDa tủy loại Mức độ khứ acetylic (Degree of acetylication — DD)
Mức độ khử acetylic được tính dựa trên tỷ lệ giữa các liên kết mono
trong đó acid acetylic bị loại bỏ với nhóm amino tự do (khi hòa tan vào dung
dịch acid yếu) trong phân tử polymer Mức độ khử acetylic khoảng từ 70 - 100% tuỳ theo công nghệ sản xuất Thông số này rất quan trọng vì nó cho biết khả năng trao đổi cation của phân tử sau khi hòa tan trong dung dịch acid yếu Độ khử acetylic ảnh hướng đến độ hòa tan, khả năng phân hủy sinh học, khả
năng kháng khuẩn của sản phẩm
Có 5 yếu tế ảnh hướng đến độ khử acetylic: Nồng độ kiểm, nhiệt độ phán ứng, thời gian lưu, kích thước hạt và quá trình tiền xt ly Chitin
Có nhiều phương pháp đo mức độ khử acetylic như quang phổ hồng
ngoại và LV, chuẩn độ acid-base, cộng hướng từ tính, hấp thụ màu, Vi
không có một chuẩn nhất định nào nên số lượng phụ thuộc vào các công nghệ
sản xuất khác nhau Phương pháp cộng hưởng tử tính có độ chính xác cao hơn, tuy nhiên giả thành mắc nên người ta thường sử dụng phương pháp chuẩn độ
hoặc hắp thu mảu, hai phương pháp này cho kết quá nhanh và đơn giản
11.2.2 BIEU CHE II.2.2.1 Điều chế Chitin
Chitin có rất nhiều trong tự nhiên nhất lả trong vỏ các loải động vật giáp xác như tôm, cua, Mẫu chitin nhận được từ nguồn vỏ tôm, cua qua quả trinh
Trang 28Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Bui Manh Ha
xử lý như sau: vỏ tôm, cua được xay nhỏ, loại protein bang NaOH 3,5% trong 2
giờ ở nhiệt độ 65°C khử khoáng trong cấu trúc vỏ bằng HCI IN ở nhiệt độ phòng trong 30 phút Sau đó được lọc và rửa sạch, tiếp theo được chiết xuất bằng aceton dé loại bỏ dầu, sắy khô và được tây bang dung dich NaOCl trong 5 phút ở nhiệt độ phòng, cuối cùng được rửa và sấy lần nữa để thu được sản phẩm chitin Vỏ tôm Riva va sấy ở 8Ø°C Nghiênvirây =} Khừpblin —* * %3 5 NaOH 2h, 65°C | Bá lọc |—m Thu hdl protéin ` | ¬h — |-*#4 Vẻ sau khử prơlêin |—t| Rửa | Khưkhoán = > XLT[ me eine Sao độ phông — Lộ + Rưa |e] Chidt xult bling aceton |e = Sfy - + ae {a — | %9 315 NeOC! 5 phụt nhưệt độ phông
II.2.3.2 Diéu ché Chitosan
Trang 29Khóa luận tôt nghiệp GVHD; Bui Manh Ha
Rửa và sấy khô ở 80°C ị CHITOSAN
Quá trình chiết xuat chitosan g6m 4 bước cơ bản như trình bảy trong sơ đô bao gồm công đoạn khử protein, khử khoáng để loại bỏ canxi cacbonat, tay máu và khử acetyl để loại bỏ các nhóm acetyl có trong vó giáp xác
+ Quá trình tách protein (deproteinization)
Protein chiếm từ 30-40% trọng lượng vỏ giáp xác, vỏ giáp xác thường được nghiển và ngâm trong dung địch kiểm |- 10% ở nhiệt độ 65°C đến 100°C để loại bỏ thành phân protein Thời gian ngâm từ 30 phút đến 12 giờ tuỷ thuộc vào phương pháp chuẩn bị Thời gian xử lý trong dung dịch kiểm nông độ cao
kéo đài gây ra quá trình khử protein và khử acetyl
+ Quá trình khử khoáng
Phương pháp khử khoáng theo truyền thông được thực hiện bảng cách ngâm vỏ giáp xác vào dung dịch axit clohydric nồng độ 10% ở nhiệt độ phòng kèm với quá trình khuấy mạnh để thành phần canxi cacbonate có trong vỏ giáp
xác bị hoả tan thành canxi clorua dưới tác dụng của axit clohydric + Quá trình khử màu (decolouration)
Nhiều nhà sản xuất đã sử dụng chất xúc tác để loại màu trong cấu trúc
xương của mai cua, tuy nhiên đối với vỏ tôm thì chất xúc tác hầu như không có
tác dụng, đo đó việc tẩy màu vó tôm được thực hiện theo phương pháp khác:
đâu tiên được chiết xuất bởi aceton, sau đó được tẩy trằng băng NaOCI 0.3 ] 5%
(có chứa 5,25% Cl2) trong 5 phút với tỉ lệ rằn/lỏng là 1/10 Nếu không sử dụng
aceton thi việc tây trăng phải thực hiện hơn I giờ
+ Quá trình khử axetyl (deacetylation)
Quá trinh khử axetyl là quá trình loại bỏ các nhóm acetyl va đây là qua
trình chuyển chitin thành chítosan Quá trình này được tiến hành bảng cách sử dung dung dich natri hidroxit nỗng độ 40 — 50% ở nhiệt độ 100°C hoặc cao hơn
Trang 30
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Bùi Mạnh Hà
trong 30 phút với tỉ lệ răn/lỏng là 1/15 Một vài yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đó là nông độ xút, thời gian và nhiệt độ phản ửng, kích thước sản phẩm
+ Quá trình khử polymer
Chitosan và dẫn xuất chitosan được sự dụng rộng rãi trong công nghiệp
đông tụ, sản xuất màng, đóng răn kim loại và diệt khuẩn Tuy nhiên, hiệu quả
của các vật liệu nảy dựa vào khối lượng phân tử và quá trình khử acetyl trong
công nghệ điều chế chitosan Do đó, trong thực tế sản xuất công nghiệp, chitosan sau khi được điều chế sẽ được khử polymer đề điêu chỉnh các đặc tính như độ nhớt, khả năng hoả tan, vả hoạt tính sinh học của sản phẩm Chitosan Phương pháp hoá học aan |: Reman + Sự biến tính của dạng mẫu 11.2.3 UNG DUNG
11.2.3.1 Ứng dụng trong xử lý nước thải
Chitosan có rất nhiều ứng dụng trong xử lý môi trường, có thể kể ra đây như: xử lý kim loại nặng, khử màu, xử lý chất thải phóng xạ Đó là các ứng dụng rộng rãi và có giá trị kinh tế nhất của chitosan Do chitosan có khuynh hướng tích điện tích dương vả hắp dẫn các ion kim loại, do đó các kim loại nặng trong nước thải công nghiệp bị tách ra dễ dang hơn Hơn nữa, xét về phương diện tải chế, sản xuất chỉitosan lại tận dụng một lượng lớn phế phẩm trong ngành sản xuất thủy hải sản, lượng chất thải rằn từ ngành chế biến tôm đông lạnh (chủ yếu là vỏ tôm) tăng tử 56.250 tấn năm 1998 lén 82.500 tan nam
2002 Một ứng dụng lớn khác cúa chitosan là xử lý độ đục của nước thải các
ngành sản xuất thực phẩm, ứng dụng này dựa vào khả năng trích tách các hợp chất hữu cơ ra khỏi nước thải Nguồn nước thái từ các nhà máy chế biến thực
Trang 31Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Bui Manh Ha
phẩm chứa một lượng lớn protein, chitosan cé thé lay lại phần lớn lượng đạm này và sau khi qua một số công đoạn sấy, tiệt trùng, lượng protein này lại có
thẻ được dùng làm thức ăn bô sung cho gia súc
Ngoài ra, chitosan còn chứng tỏ khả năng điêu hòa bùn rất tốt, cả bùn thải ra từ quả trình xử lý nước thải sinh hoạt lẫn công nghiệp, giúp bùn phân hủy sinh học cực nhanh chóng trong môi trường đất vả giảm chỉ phí khi thực hiện tách nước ra khỏi bùn bảng phương pháp ly tâm
11.2.3.2 Ung dung của chitosan trong các lĩnh vực khác
+ Trong nông nghiệp
Chitosan dạng dung dịch được phủ lên hạt giống, có tác dụng kích thích nay mắm hạt giống làm tăng năng suất vụ mùa Người ta còn sử dụng chitosan làm nguyên liệu chính để điều chế chế phẩm bảo quản hoa tươi, hoa quả đóng hộp, thịt trứng, làm chất điểu hoà sinh trưởng cho cây, bảo quản thực phẩm,
chế phẩm phòng chẳng nắm bệnh thực vật,
Ngoài ra Chỉitosan còn được sử dụng trone sản xuất thuốc trừ sâu, thuốc
diệt công trùng
+ Trong công nghiệp thực phẩm
Trang 32Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Bùi Mạnh Hà
Trong công nghệ sinh học, Chitosan được ứng dụng trong quá trình ôn định ezyms, ôn định tế bảo, tách protein, ngoài ra còn cỏ khả năng khôi phục tế
bảo
+ Trong được phẩm
Các kết quả nghiên cứu dược lý của chitosan cho thấy: chitosan không gây độc tính cấp độc tính tại chỗ, độc tính bán trường diễn, không gây ảnh hưởng đôi với trọng lượng cơ thể, trọng lượng gan, các chức năng gan, thận, cơ quan tạo máu, các chỉ tiều sinh hoá của máu và nước tiểu
- Vẻ tác dụng chữa bệnh, chỉitosan có tác dụng kháng khuẩn vả nắm đặc
biệt trên các chúng đa kháng mả các loại kháng sinh mạnh hiện nay không còn
tác dụng nữa, có khả năng xúc tiến lảnh hoá vết thương nên được dùng làm thuốc và màng điêu trị bỏng Chitosan còn dùng đề làm giảm lượng cholesterol trong máu, làm chỉ khâu phẫu thuật tự tiêu, làm kính áp tròng, làm thuốc cẩm máu, kích thích hệ thông miễn dịch và làm chất mang đề đưa thuốc đến vùng bị thương tên như khối u trong điêu trị ung thư
Chitin và chítosan tỏ ra thích hợp để ứng dụng trong lĩnh vực dược
phẩm vi chúng có tính tương hợp sinh học, phân hủy sinh học và không độc Trong kỹ nghệ bào chế được phẩm, chỉitosan có thể dùng làm các chất phụ gia, làm tá được độn, tá dược dính, chất tạo màng, viên nang mềm và cứng, chất
mang sinh học dẫn thuốc,
- Thuốc giảm cân: Chitosan được dùng để giảm béo và giúp hạn chế sự
anh hưởng của cholesterol trong y học Chitosan có khả năng gắn các chất béo và cholesterol tạo thành khối lớn làm cho cơ thê không có khả năng hấp thụ Chitosan có cấu trúc dạng sợi đặc biệt do đó nó có khả năng hắp thụ từ 6 đến I0 lần trọng lượng của chúng; đặc biệt là các dạng chất béo, đầu mỡ Từ đó các chất này bị đào thải ra khỏi cơ thể
Việc điểu làm giảm hảm lượng cholesterol trong mảu giúp kiếm soát được huyết áp, giảm được lượng acid uric trong máu Ngoài ra, chitosan còn giúp điều trị các chứng tảo bón, các chứng đây bụng Tăng hảm lượng canci
giúp xương chắc khoẻ - Nha được: Ngăn chặn các bệnh vẻ răng miệng
Trang 33
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Bai Manh Ha
Vitamin C làm tăng hiệu quả hoạt động của Chitosan Chitosan giữ lại
các acid béo hòa tan các loại vitamin A, D, E va K
Ngoài ra, khả năng kết hợp voi hydrogel va microsperes tao ra một nguồn cung cắp nguyên liệu cho sản xuất thuốc vả công nghệ gen
+ Mỹ phẩm
Chitosan được sử dụng khá phô biến trong ngành hóa mỹ phẩm Trong các sản phẩm chăm sóc tóc, dưỡng da hay các sản phẩm vệ sinh răng miệng đều cỏ sự góp mặt của chitosan Nhờ mang điện tích dương nên chitosan dễ dàng gắn kết với điện tích âm trên tóc và da do đó bề sung chất dinh dưỡng cân thiét cho hai ving nay Chitosan được dùng nhiều trong mỹ phẩm làm keo xịt tóc, kem dường da, chat dưỡng ẩm, sữa tắm, dưỡng môi; làm chất keo cảm quang trong công nghiệp in; làm vải côn, làm tăng độ bên màu vải nhuộm
«+ Giấy và bột giấy, mực ín
Mực ín được tạo ra từ hỗn hợp của chitosan Theo nghiên cứu, sản phẩm mực in từ chỉitosan so với mực ín thương mại có tính sắc nét hơn, ít tến kém
hơn
Trong công nghệ sản xuất giấy, chitosan đóng vai trò như một chất làm tăng khả năng chống thắm ướt của giấy, tạo bẻ mặt mịn, làm giấy tráng ảnh
+ Công nghệ màng
Chitosan được ứng dụng nhiều trong công nghệ chế tạo mảng lọc, màng thắm thấu và thẩm thấu ngược
II.2.4 KHẢ NĂNG HÁP PHỤ MÀU NHUỘM CỦA CHITOSAN
& Hiện tượng hấp phụ `"!
Hắp phụ là quá trinh hút các chất lên bẻ mặt các vật liệu nhờ các ải lực trên bể mặt Các vật liệu được gọi lả chất hắp phụ (adsorbent), chất bị hút được gọi là chất bị hấp phụ (adsorbate) Trong môi trường nước hiện tượng hắp phụ được hiểu là hiện tượng tăng nông độ của một chất tan (chất bị hắp phụ) lên bể
mat mot chat ran
> Trong hắp phụ thường diễn ra 2 kiểu hấp phụ
Hắp phụ vật lý: được thực hiện bởi các tương tác yếu vả thuận nghịch giữa các phân tử và các tâm hắp phụ
Trang 34
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Bùi Mạnh Hà
+ Hắp phụ hóa học: được thực hiện bởi các liên kết hóa học
Qua trinh hap phy vat lý thường xảy ra nhờ lực hút tĩnh điện và lực liên kết vanderwaal giữa chất bị hắp phụ với các tâm hắp phụ trên bề mặt Mối liên kết này thường là yếu và không bên Tuy nhiên chính vì yếu đo vậy quá trình giải hấp phụ để hoàn nguyên vật liệu hấp phụ và chất bị hấp phụ
Quá trình hắp phụ hóa học xảy ra nhờ các phản ửng tạo liên kết hỏa học giữa chất bị hắp phụ vả các nhóm chức của tâm hấp phụ Mối liên kết này
thường là rất bẻn và khó bị phá vỡ, do vay rat khó cho quá trình giải hắp phụ
Nói chung là trong thực tế thì quá trình hắp phụ không xảy ra thuân tuý
theo một phương thức nào mả nó có những đặc trưng của cả hai phương pháp
hấp phụ trên
Sau khi thực hiện hắp phụ đẻ xử lý các chất độc trong nước nói chung và kim loại nặng nói riêng thì người ta thường tiến hành nhả hấp phụ để hoàn nguyên, tái sinh (đối với các loại vật liệu hấp phụ có giá trị, và nhất thiết phải có kích thước đủ lớn để có thể hoàn nguyên được) chất hấp phụ và trong nhiều trường hợp có thể thu hồi những cấu tử quý
> Tái sinh chất hấp phụ :
Khi chất hắp phụ đã bão hòa người ta tiến hành nhả hấp thụ để tai sinh vật liệu hấp phụ và đôi khi có thể thu hỏi các chất có giá trị
+ Tái sinh bằng phương pháp vật lý
Thường là nhờ nhiệt độ Người ta thường dùng hơi nước bão hòa hay hơi quả nhiệt, hoặc bằng khí trơ nóng
+ Tải sinh bằng phương pháp hóa học :
Trong một số trường hợp trước khi tái sinh các chất bị hấp phụ được chuyển hóa hóa học thành dạng dễ tách từ chất hắp phụ hơn Tái sinh bằng phương pháp hóa học thường phải phá vỡ câu trúc của chất bị hắp phụ đôi khi
là cả chất hắp phụ
4 Quá trình hấp màu nhuộm bằng chitosan xảy ra theo các bước
như sau:
+ Di chuyên phân tử mảu từ trong lòng dung dịch tới lớp mảng Quá
trình nảy được thực hiện nhờ khuyếch tán đối lưu
Trang 35Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Bùi Mạnh Hà
+ Di chuyển phân tử máu qua lớp màng (lớp màng lỏng bao quanh các hạt chitosan) Quá trình này được thực hiện nhờ khuyếch tán phần tử
+ Sự khuyếch tán phân tử màu trong các mao quan bén trong hat hap phụ ở đây có hai quá trình điển ra đó là: quá trình khuyếch tán bể mặt, các phân tử màu được khuyếch tán theo thử tự từ tâm hấp phụ này đến tam hap phụ khác và quả trình khuyếch tán mao quản các phân tử màu được khuyếch tán đọc theo các mao quản đến tâm hấp phụ Tuy nhiên vì chitosan có độ xốp rất nhỏ, số lượng mao quản là không nhiều do vậy quá trình khuyếch tán ở đây chủ yếu là quá trình khuyếch tán bê mặt
Trong dung dịch acid, nhóm amino cua chitosan bị proton hoá mang
điện tích dương Phân tử thuốc nhuộm hoạt tính có nhóm sulfonic Tương tác
tĩnh điện xãy ra giữa hai nhóm R-NH;' và Dye-SO:; Khi pH tăng, tương tác
này giảm theo sự deproton hóa của các nhém amino Tuy nhién, chitosan van cỏ thể hắp phụ màu nhuộm ở pH 6 - 8 `
Trang 36
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Bủi Mạnh Hả IH.1 111.2 111.3 LHH.4 111.5 111.6 111.7 111.8 CHUONG III: THUC NGHIEM Hoá chất và thiết bị
Xây dựng đường chuẩn của màu nhuộm khảo sát sự phụ thuộc của độ hấp thu vào pH
Phương pháp tạo mẫu nước chứa màu thí nghiệm
Khảo sát quá trình hấp phụ chất màu bằng chitosan Khảo sát quá trình xử lý màu bằng phèn nhôm
Phương pháp phân tích
Phương pháp tính toán và xứ lý số liệu
Trang 37Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Bùi Mạnh Hà
CHƯƠNG III: THỰC NGHIỆM
111.1 HOA CHAT VA THIET BI
11.1 HOA CHAT
Cac MN ding trong thi nghiém la MN chudn: Reactive Black 5, va
Reactive Blue 19 vai % chất màu chính lần lượt: 55 và 50 %4, mua từ Alrich- Sigma,
Chitosan: dang váy, hàng của Công ty Hóa Nước - 27 Phan Đăng Lưu, ().Phúủ Nhuận, Tp.Hồ Chí Minh
Phen nhom dung trong thi nghiém là loại nhèn nhôm (Kalium aluminum sulfat K›SO;.Al;{SO;];.24HO) bột mịn L0.3%4 Al:O;, Công ty hóa chất Biên
Hòa
Nước dùng pha chuẩn là nước cắt hai lần
Các hóa chất khác: NaOH 0.IN, H;SO, 0.2N, Axetol 95%
11.1.2 THIET BI
111.1.2.2 May quang phé so mau UV-Vis
Máy quang phố so mau do hang HACH (Hoa Ky-Model 5000) san xuat Bước sóng quét có thé dat tir 190 — 1100 nm
Hinh 3.1 May quang phé UV-Vis
111.1.2.3 Hé thong Jar-test
Hệ thông jar-test gốm Š cánh khuấy, với tốc độ quay có thé diéu chinh
được, do Việt Nam sán xuất
Trang 38Khỏa luận tốt nghiệp GVHD: Bai Mạnh Ha Hình 3.2 Hệ thống máy Jar-test
IIH.1.2.4 Máy đo pH
Máy đo pH do hãng METTLER TOLEDO (Thụy Sĩ) sản xuất
Hình 3.3 Máy đo pH
111.1.2.5 May phan tich COD
May pha mau COD, Model ET108 cua hang Aqualytic (Đức)
Hình 3.4 Máy phá mẫu COD
Trang 39
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Bùi Mạnh Hà
111.2 XAY DUNG DUONG CHUAN CUA MAU NHUỘM
Can 0.1000 g MN, cho vao binh dinh mirc 100 mL., thêm nước định mức thanh 100 mL
Dung pipet lan lượt lấy 1 2, 4, 6, 8 và 10 mL dung dịch các màu trên cho vào 6 bình định mức 100 mL, định mức thành 100 mL bang nude ct Do 46 hap thu các dung địch này tại bước sóng hấp thu cực đại, thu được đường chuan hap
thu của các MN
111.3 KHẢO SÁT SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐỘ HÁP THU VÀO pH ⁄ Cho vào 8 becker đánh số thự tự mỗi becker 200 mÌ dung dịch MN (10
mg/L)
Y Ding dung dich NaOH (0.1 N) va acid HCI (0.1 N) chinh pH mdi becker lần
lượt 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,10
Đo độ hắp thu các dung dịch này tại bước sóng hắp thu cực đại, thu được
đường biêu điển sự phụ thuộc của độ hắp thu vảo pH
IH.4 PHƯƠNG PHÁP TẠO MÁU NƯỚC CHỮA MÀU
Cân 0.0100 g MN “công nghiệp” cho vào bình định mức | lit, thém 80
mL nước cắt, vài giọt NaOH (0.05 N), lac déu cho MN tan hết,
Thêm 800 mL nước cất, dùng NaOH chỉnh pH khoảng !1, định mức thanh | lit, sau dé dun nóng dung dịch đến 70°C, kết hợp khuấy từ trong 1 giờ,
dam bao cho mau tan hoản toàn và MN trong nước là dạng hoàn toàn thủy
phân
Trang 40
Khóa luận tốt nghiệp GVHD; Bui Manh Ha
Hinh 3.5 Quy trinh pha dung dich mau (1) 5Ø mL H;O, vài giọt NaOH; (2) Lắc đều tan (1) Đun nóng 70 °C; (23) Khuấy tử | giờ, — 111.5 KHAO SAT QUA TRINH HAP PHU CHAT MAU BANG CHITOSAN
11.5.1 XAC DINH pH TOLUU
¥ Cho vao 5 becker danh sé thy tu mdi becker | lit dung dich MN (10 mg/L),
20 mi dung dich chitosan (100 g/L)
¥ Dung dung dich NaOH (0.1 N) va acid HCI (0.1 N) chinh pH mdi becker lan luot 4, 5, 6, 7, 8
v Đặt becker vào thiết bị lar-test, lắp các cánh khuấy, khuấy nhanh 180
vông/phút trong 2 phút, giảm tốc độ quay xuống 60 vòng/phút, giữ tốc độ này trong 20 phút,
¥ Tat may khuấy, để lãng 30 phút, sau đó lẫy 3 ml mẫu trên bể mặt xác định
chi tiêu độ màu
pH tối ưu sẽ tương ứng với mẫu có độ màu thấp nhất
HI.S2 XÁC ĐỊNH LƯỢNG CHITOSAN TỚI ƯU
Thực hiện tương tự bước khảo sát pH, nhưng cổ định pH, thay đổi liêu lượng
chitosan