thuốc nhuộm phân tán

luận văn về thuốc nhuộm phân tán

iv MỤC LỤC Mục lục Trang LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT KHÓA LUẬN . ii MỤC LỤC . iv DANH MỤC HÌNH v DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT . vii DANH SÁCH CÁC PHỤ LỤC . vii Chương 1. MỞ ĐẦU 1 Chương 2. TỔNG QUAN . 3 2.1. Tổng quan về thuốc nhuộm phân tán . 3 2.1.1. Đặc điểm chung và cấu tạo hoá học . 3 2.1.2. Mối quan hệ giữa cấu tạo hóa học và tính chất . 4 2.2. Nguyên lý phối màu trong công nghệ nhuộm 6 2.3. Giới thiệu về công ty DK Vina 8 Chương 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 9 3.1. Phương pháp keo tụ 9 3.1.1. Cơ sở lý thuyết của quá trình keo tụ . 9 3.1.2. Thí nghiệm Jartest . 12 3.2. Nội dung nghiên cứu và trình tự thí nghiệm .13 Chương 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN . 15 4.1. Thí nghiệm A: Test nhanh 17 4.2. Thí nghiệm B: Thí nghiệm Jartest xét hiệu quả bằng định tính .18 4.2.1. Thí nghiệm B1: Nước thải màu Đỏ - Vitage marron . 18 4.2.2. Thí nghiệm B2: nước thải màu Đỏ - Wine combo 19 4.2.3. Thí nghiệm B3: nước thải màu Xanh - Tobaco . 19 4.2.4. Thí nghiệm B4: nước thải màu Nâu - Brown . 20 4.3. Thí nghiệm C: Thí nghiệm Jartest xét hiệu quả bằng định lượng 20 4.3.1. Thí nghiệm C1: nước thải màu Đỏ - 1 20 4.3.2. Thí nghiệm C2: nước thải màu Xanh -2 . 22 4.3.3. Thí nghiệm C3: nước thải màu Xanh - Green . 24 4.3.4. Thí nghiệm C4: nước thải màu Xanh - D165 . 25 4.3.5. Thí nghiệm C5: nước thải màu Đỏ - Granet . 27 4.3.6. Thí nghiệm C6: nước thải màu Nâu - Brown . 28 4.3.7. Thí nghiệm C7: nước thải màu Đỏ - Wine . 31 4.4. Thảo luận .33 Chương 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO . 1 PHỤ LỤC 2 v DANH MỤC HÌNH Hình 4.2. Thí nghiệm C1-A1: Sự biến thiên COD theo pH 21 Hình 4.3. Thí nghiệm C1-A2: Hiệu quả xử lý theo pH 21 Hình 4.4. Thí nghiệm C1-B1: Sự biến thiên COD theo nồng độ PAC 22 Hình 4.5. Thí nghiệm C1-B2: Hiệu quả xử lý theo nồng độ PAC . 22 Hình 4.6. Thí nghiệm C2-A1: Sự biến thiên COD theo pH 23 Hình 4.7. Thí nghiệm C2-A2: Hiệu quả xử lý theo pH 23 Hình 4.8. Thí nghiệm C2-B1: Sự biến thiên COD theo nồng độ PAC 23 Hình 4.9. Thí nghiệm C2-B2: Hiệu quả xử lý theo nồng độ PAC . 23 Hình 4.10. Thí nghiệm C3-A1: Sự biến thiên COD theo pH 24 Hình 4.11. Thí nghiệm C3-A2: Hiệu quả xử lý theo pH 24 Hình 4.12. Thí nghiệm C3-B1: Sự biến thiên COD theo nồng độ PAC 25 Hình 4.13. Thí nghiệm C3-B2: Hiệu quả xử lý theo nồng độ PAC . 25 Hình 4.14. Thí nghiệm C4-A1: Sự biến thiên COD theo pH 26 Hình 4.15. Thí nghiệm C4-A2: Hiệu quả xử lý theo pH 26 Hình 4.16. Thí nghiệm C4-B1: Sự biến thiên COD theo nồng độ PAC 26 Hình 4.17. Thí nghiệm C4-B2: Hiệu quả xử lý theo nồng độ PAC . 26 Hình 4.18. Thí nghiệm C5-A1: Sự biến thiên COD theo pH 27 Hình 4.19. Thí nghiệm C5-A2: Hiệu quả xử lý theo pH 27 Hình 4.20. Thí nghiệm C5-B1: Sự biến thiên COD theo nồng độ PAC 28 Hình 4.21. Thí nghiệm C5-B2: Hiệu quả xử lý theo nồng độ PAC . 28 Hình 4.22. Thí nghiệm C6-A1: Sự biến thiên COD theo pH 29 Hình 4.23. Thí nghiệm C6-A2: Hiệu quả xử lý theo pH 29 Hình 4.24. Thí nghiệm C6-B1: Sự biến thiên COD theo nồng độ PAC 29 Hình 4.25. Thí nghiệm C6-B2: Hiệu quả xử lý theo nồng độ PAC . 29 Hình 4.26. Thí nghiệm C6-C1: Sự biến thiên COD theo pH 30 Hình 4.27. Thí nghiệm C6-C2: Hiệu quả xử lý theo pH . 30 Hình 4.28. Thí nghiệm C6-D1: Sự biến thiên COD theo nồng độ PAC 30 Hình 4.29. Thí nghiệm C6-D2: Hiệu quả xử lý theo nồng độ PAC 30 Hình 4.30. Thí nghiệm C7-A1: Sự biến thiên COD theo pH 31 Hình 4.31. Thí nghiệm C7-A2: Hiệu quả xử lý theo pH 31 Hình 4.32. Thí nghiệm C7-B1: Sự biến thiên COD theo nồng độ PAC 32 Hình 4.33. Thí nghiệm C7-B2: Hiệu quả xử lý theo nồng độ PAC . 32 Hình 4.34. Thí nghiệm C7-C1: Sự biến thiên COD theo pH 32 Hình 4.35. Thí nghiệm C7-C2: Hiệu quả xử lý theo pH . 32 vi DANH MỤC BẢNG Bảng 4.1. Bảng mô tả thí nghiệm . 15 Bảng 4.2. Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm test nhanh. 17 Bảng 4.3. Bố trí thí nghiệm B1 18 Bảng 4.4. Bố trí thí nghiệm B2 19 Bảng 4.5. Bố trí thí nghiệm B1 19 Bảng 4.6. Bố trí thí nghiệm B4 20 Bảng 4.7. Thí nghiệm C1-A: xác định pH tối ưu. . 21 Bảng 4.8. Thí nghiệm C1-B: xác định lượng PAC tối ưu. 21 Bảng 4.9. Thí nghiệm C2-A: xác định pH tối ưu 22 Bảng 4.10. Thí nghiệm C2-B: xác định PAC tối ưu . 23 Bảng 4.11. Thí nghiệm C3-A: xác định pH tối ưu 24 Bảng 4.12. Thí nghiệm C3-B: xác định PAC tối ưu . 24 Bảng 4.13. Thí nghiệm C4-A: xác định pH tối ưu 25 Bảng 4.14. Thí nghiệm C4-B: xác định PAC tối ưu . 26 Bảng 4.15. Thí nghiệm C5-A: xác định pH tối ưu 27 Bảng 4.16. Thí nghiệm C5-B: xác định PAC tối ưu . 27 Bảng 4.17. Thí nghiệm C6-A: xác định pH tối ưu 28 Bảng 4.18. Thí nghiệm C6-B: xác định PAC tối ưu . 29 Bảng 4.19. Thí nghiệm C6-C: xác định pH tối ưu(lần 2) 29 Bảng 4.20. Thí nghiệm C6-D: xác định PAC tối ưu (lần 2) 30 Bảng 4.21. Thí nghiệm C7-A: xác định pH tối ưu 31 Bảng 4.22. Thí nghiệm C7-B: xác định PAC tối ưu . 31 Bảng 4.23. Thí nghiệm C7-C: xác định pH tối ưu ( lần 2) 32 Bảng 4.24. Bảng kết quả pH tối ưu (kết quả định tính). . 33 Bảng 4.25. Bảng kết quả hiệu quả xử lý tối ưu. 34 vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT COD (Chemical oxygen demand): nhu cầu ôxy hóa học TN: thí nghiệm TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam PAC (poly alluminium chloride): hóa chất keo tụ dùng trong xử lý nước thải PL: phụ lục DANH SÁCH CÁC PHỤ LỤC Phụ lục I: Phương pháp đo COD dùng trong thí nghiệm Phụ lục II: Một số hình ảnh tiến hành thí nghiệm Phụ lục III: Biện pháp áp dụng cụ thể đối với công ty DK Vina. Chương 1: Mở đầu Trang 1 Chương 1. MỞ ĐẦU 1.1. Tính cần thiết của đề tài Ngày nay với sự phát triển của thế giới về mọi mặt, đặc biệt trong lĩnh vực công nghiệp đã tạo ra ngày càng nhiều sản phẩm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người. Bên cạnh những thành tựu to lớn đó con người đã dần dần hủy hoại môi trường sống của mình do các chất thải thải ra từ các công đoạn sản xuất mà không qua xử lý hoặc xử lý không triệt để. Để giải quyết vấn đề đó, thiết nghĩ cần thiết chúng ta phải tập trung đầu tư phát triển công nghệ môi trường hơn nữa. Trong đó, nước thải của ngành dệt nhuộm với tính nguy hại cao: nồng độ ô nhiễm cao ( COD có thể lên tới 3000 mg/l), nhiệt độ cao ( có những giai đoạn nước thải ra ở 130 0 C), độ màu cao (có thể lên đến 10000 Pt-Co)… điểm đặc biệt là nước thải thay đổi (thay đổi về COD, pH, độ màu) liên tục do việc sử dụng nhiều loại phẩm màu và hóa chất khác nhau, thậm chí là việc thay đổi màu sắc trong cùng một loại phẩm màu cũng làm cho tính chất nước thải thay đổi. Việc tính chất nước thải thay đổi sẽ làm ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý của các công trình trong hệ thống xử lý nước thải, trong đó có keo tụ - tạo bông là công trình thường được sử dụng trong xử lý nước thải dệt nhuộm. Luận văn nghiên cứu “xác định hiệu quả keo tụ nước thải phẩm nhuộm phân tán đối với từng màu riêng biệt” nhằm xác định ảnh hưởng của việc thay đổi màu sắc đối với quá trình keo tụ. Từ đó, luận văn xin được đóng góp một phần nhỏ bé trong quá trình tìm tòi, nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải nói chung và ngành dệt nhuộm nói riêng đồng thời nhằm giúp công ty DK Vina đạt được các yêu cầu về môi trường ngày càng nghiêm ngặt của nhà nước. 1.2. Ý nghĩa khoa học, tính thực tiễn của luận văn ü Nội dung nghiên cứu trong luận văn không chỉ áp dụng để xử lý nước thải từ công đọan nhuộm cho Công ty DK Vina mà còn tìm hiểu đặc tính và phương pháp phù hợp xử lý từng loại nước thải nhuộm làm tăng hiệu quả xử lý đối với nước thải ngành Chương 1: Mở đầu Trang 2 nhuộm. Do sự hạn chế về thời gian nên Luận văn và điều kiện thí nghiệm chỉ giới hạn trong tìm hiểu về nước thải của phẩm nhuộm phân tán. ü Quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn được thực hiện trực tiếp trên nước thải của Công ty DK Vina bằng mô hình tại phòng thí nghiệm trung tâm môi trường trường đại học Nông lâm nên luận văn có tính thực tế và sự phù hợp. ü Việc phân tích các chỉ tiêu được thực hiện bằng các phương pháp tiêu chuẩn và có sự theo dõi của cán bộ hướng dẫn nên có độ tin cậy cao. 1.3. Mục đích và nội dung luận văn 1.3.1. Mục đích ü Xác định khả năng keo tụ của nước thải phân tán đối với từng loại màu khác nhau. ü Xác định các điều kiện để đạt được hiệu quả cao nhất trong quá trình xử lý. ü Áp dụng các kết quả nghiên cứu vào điều kiện thực tế. 1.3.2. Nội dung ü Tiến hành keo tụ với nhiều loại PAC để có thể tìm ra những loại PAC thích hợp cho nước thải của phẩm nhuộm phân tán ở công ty DK Vina. ü Tìm ra những điều kiện tối ưu trong quá trình tiến hành thí nghiệm keo tụ với những màu riêng biệt. ü Xác định hiệu quả xử lý đối với các điều kiện đó. ü Tìm ra hướng khắc phục lại sự thay đổi từ nhưng thông tin thu được. ü Áp dụng các biện pháp vào trong hệ thống xử lý. 1.4. Giới hạn của đề tài ü Chỉ tiến hành được với nước thải của phẩm nhuộm phân tán, do công ty chi sử dụng một loại thuốc nhuộm. ü Mỗi màu sử dụng chưa phải là màu đơn sắc, thường một màu sẽ do từ 2 đến 3 màu chính tạo thành, do đó không thể có thể kết luận chính xác về hiệu quả keo tụ với các màu chính. ü Những màu sắc của nước thải sử dụng trong thí nghiệm được lấy từ quá trình sản xuất nên thường là những màu hay sử dụng, ít có sự đa dạng. Chng 2: Tng quan Trang 3 Chng 2. TNG QUAN 2.1. Tng quan v thuc nhum phõn tỏn 2.1.1. c im chung v cu to hoỏ hc Thuc nhum phõn tỏn l nhng hp cht mu khụng tan trong nc do khụng cha cỏc nhúm cho tớnh tan nh : SO 3 Na , - COONa . Thuc nhum phõn tỏn hu ht l cỏc hp cht mu azo v antraquinon . Tờn gi ca lp thuc nhum ny ch rng chỳng cú hũa tan rt thp trong nc v phi s dng dang huyn phự hay phõn tỏn vi kớch thc ht trong khong 0,2 2 m m, c dựng nhum loi x nhõn to ghột nc duy nht by gi l x acetat. Sau ny thỡ thuc nhum phõn tỏn kiu mi c tng hp ỏp ng nhu cu nhum ca cỏc x : polyamit, polyester, poly acrylonitrin, poly vinylic v cỏc x tng hp khỏc na Theo phõn lp k thut thuc nhum phõn tỏn cú th chia thnh 3 phõn nhúm sau: - Loi thụng thng v cú th diazo hoỏ sau nhum - Loi cha trong phõn t phõn t kim loi. - Loi phõn tỏn hot tớnh, cú th liờn kt vi x bng liờn kt hoỏ tr . ỹ Thuc nhum phõn tỏn thụng thng v cú th diazo hoỏ sau nhum - Thuc nhum phõn tỏn gc azo - Thuc nhum phõn tỏn l dn xut ca antraquinon - Nhng thuc nhum phõn tỏn cú cu trỳc khỏc ỹ Thuc nhum phõn tỏn cha kim loi Thuc nhum phõn tỏn cha kim loi 1:2 dựng nhum x polyamit cú cu to gn ging nh thuc nhum acid cha kim loi 1:2 . Nhng khỏc ch chỳng khụng cha cỏc nhúm to cho thuc nhum tớnh tan Thuc nhum phõn tỏn cha kim loi 1:1 cng ho tan trong nc c sn xut dng bt mn phõn tỏn cao. Chỳng khỏc thuc nhum phõn tỏn thụng thng kh nng u mu v kh nng che ph cu trỳc khụng u mu ca x polyamid nhng Chương 2: Tổng quan Trang 4 vuợt hẳn chúng về độ bền với gia công ướt, ánh sáng độ bền với ma sát rất khá. ü Thuốc nhuộm phân tán hoạt tính Đa số thuốc nhuộm lớp này được dùng để nhuộm xơ cellulose, số ít để nhuộm len, tơ tằm nhưng cũng có một vài loại dùng để nhuộm sọi polyamit Đặc điểm chung: không chứa nhóm cho tính tan ở phần mang màu cũng được sản xuất ở dạng bột mịn phân tán cao, nhưng có chứa nhóm phản ứng. Trong điều kiện nhuộm chúng sẽ thực hiện liên kết hoá trị với xơ và nằm lại trên xơ vừa ở dạng không tan trong nước vừa ở dang liên kết với xơ Những loại thuốc nhuộm kiểu này chia làm các nhóm sau : - Loại chứa nhóm epoxy để nhuộm polyamid có công thức tổng quát: R _ CH 2 _ CH _ CH 2 - Loại procynylon có một trong các công thức tổng quát sau: R _ CH 2 _ CH _ CH 2 - Loại levafix có dạng tổng quát: R _ SO 2 _ NH _CH 2 _ CH 2 _ OSO 3 Na 2.1.2. Mối quan hệ giữa cấu tạo hóa học và tính chất ü Độ bền màu của thuốc nhuộm trên xơ acetat * Độ bền với ánh sáng : - Chỉ tiêu này phụ thuộc vào các yếu tố như: thành phần của chùm tia sáng, hàm lượng oxi của khí quyển xung quanh, độ ẩm và nhiệt độ của không khí và loại xơ. - Tính chất phức tạp của quá trình phá huỷ thuốc nhuộm bằng ánh sáng không cho phép ta tìm ra những quy luật chung, vì thế việc xác định cấu trúc tối ưu của thuốc nhuộm bị hạn chế bằng các tài liệu kinh nghiệm * Độ bền màu với giặt và gia công ướt : - Thông thường thì những thuốc nhuộm được xơ hấp phụ dễ dàng sẽ có độ bền màu thấp với giặt, đó là những thuốc nhuộm có cấu tạo đơn giản , khối lượng phân tử thấp điển hình là các thuốc nhuộm màu vàng. Để nâng cao độ bền màu của chúng phải O HO Cl Chương 2: Tổng quan Trang 5 tăng khối lượng phân tử bằng cách đưa các nhóm thế vào thuốc nhuộm với điều kiện không làm thay đổi các lực và sắc màu của chúng . * Độ bền màu với khói lò : - Ở các vùng công nghiệp, mặc dù không chịu tác dụng của ánh sáng. Một số thuốc nhuộm phân tán khi nằm trên xơ acetat vẫn bị bạc màu. Hiện tượng này thường gặp với thuốc nhuôm màu xanh lam. Các dẫn xuất của antraquinon chứa các nhóm amin. - Hiện tượng phai màu xảy ra trong các trường hợp kể trên được giải thích là do tác dụng của các khí có acid tính chứa chủ yếu Nitơ oxit thoát ra từ khói lò và các động cơ đốt trong. Khi này các nhóm amin bậc nhất của thuốc nhuộm sẽ bị diazo hoá, các nhóm amin bậc 2 sẽ bị nitro hóa, các phân tử sẽ bị oxi hóa làm cho chúng mất màu. ü Độ bền màu của thuốc nhuộm phân tán trên xơ tổng hợp * Độ bền màu với ánh sáng: - Độ bền màu của thuốc nhuộm phân tán trên xơ tổng hợp với tác dụng của ánh sáng không chỉ phụ thuộc vào thuốc nhuộm mà còn phụ thuộc vào cấu tạo hoá và tính chất ký học của xơ sợi. Vì thế nên cùng một thuốc nhuộm sẽ có độ bền màu khác nhau chỉ nhuộm cho các xơ khác nhau . - Các dẫn xuất của aminoazobenzen chứa ít nhóm thế sẽ có độ bền màu với ánh sáng trên xơ tổng hợp vào loại trung bình. Còn các thuốc nhuộm phân tán có gốc diazo, dẫn xuất của nitro diphenylaminvà antraquinon thì có độ bền màu cao với ánh sáng. * Độ bền màu với giặt: - Nó phụ thuộc vào tính ghét nuớc của xơ nhiều hơn là phụ thuộc vào cấu tạo của thuốc nhuộm. Chẳng hạn khi cùng nhuộm bằng một thuốc nhuộm phân tán giống nhau vào các xơ: diaxetat, polyamid, polyester thì thấy rằng hai trường hợp đầu màu chỉ đạt được độ bền trung bình còn trường hợp cuối thì màu có độ bền rất cao. * Độ bền với khói lò: - Khói lò ít có khả năng làm bạc màu thuốc nhuộm phân tán trên xơ tổng hợp điều này được giải thích là do nó không có khả năng thấm sâu vào bên trong xơ. * Độ bền màu với thăng hoa: Chương 2: Tổng quan Trang 6 - Nhưng thuốc nhuộm monoazo có cấu tạo đơn giãn bắt đầu thăng hoa ở ngay nhiệt độ 135 - 170 0 C, nghĩa là độ bền của chúng với thăng hoa không đạt yêu cầu. Vì khi nhuộm vải polyester bằng thuốc nhuộm phân tán phải gia nhiệt khô ở nhiệt độ trên 180 o C. Các thuốc nhuộm diazo có khối lượng phân tử lớn hơn nên bắt đầu thăng hoa ở 160 - 180 0 C - Để nâng cao độ bền màu với thăng hoa người ta đưa vào phân tử thuốc nhuộm phân tán có nhóm thế có khả ngăng chịu nhiệt nhưng không làm giảm ái lực của thuốc nhuộm . 2.2. Nguyên lý phối màu trong công nghệ nhuộm Trong thực tế ít khi có sẳn màu phù hợp với màu của các mặt hàng theo thị hiếu hoặc mốt của người tiêu dùng, vì vậy phối ghép để tạo nên các màu mới là công việc thường xuyên của các nhà kỹ thuật nhuộm, in hoa, hội hoạ và nghiên cứu màu sắc. Phối hợp thuốc nhuộm cũng dựa trên nguyên lý ghép cộng và ghép trừ các tia màu quang phổ và nguyên lý ghép từ ba màu cơ bản. Điều khác chủ yếu với ghép màu quang học là ở chỗ thuốc nhuộm không phải là các sản phẩm tinh khiết có màu đơn sắc, lại chứa các phụ gia nên màu tạo thành có sai lệch so với ghép quang học. Phối ghép màu từ thuốc nhuộm kỹ thuật còn gọi là ghép cơ học có thể thực hiện bằng biện pháp thủ công hoặc thiết bị xử lý bằng máy tính điện tử. Dù dùng phương pháp nào cũng phải dựa vào các nguyên tắc sau: 1- phải dùng thuốc nhuộm cùng lớp theo phân lớp kỹ thuật, và có các tính chất kỹ thuật tương tự như nhau: cùng điều kiện nhuộm ( nhiệt độ, trị số pH, xúc tác, phụ gia ); cùng có tốc độ bắt màu; cùng có độ bền màu với các chỉ tiêu khác nhau. V. v. 2- Khi phối thuốc nhuộm thuộc các lớp khác nhau để nhuộm vải pha cần chọn những loại không tích điện trái dấu, không chứa các phụ gia có tính chất kỵ nhau làm cho dung dịch nhuộm bị kết tủa, màu sa láng hoặc biến màu, khó ghép đồng màu; 3-Có thể phối từ hai thuốc nhuộm kỹ thuật để tạo nên màu mới cần thiết, nhưng số màu mới tạo thành sẽ bị hạn chế. Để tạo nên nhiều gam màu khác nhau người ta dùng thuật phối ghép từ ba màu cơ bản: đỏ, vàng và xanh lam hoặc đỏ, vàng và xanh lục. Dù thị ghép màu được thiết lập theo hình tam giác đều, mổi màu cơ bản được đặt ở một đỉnh của tam giác, tỷ lệ phối ghép được chia đều theo các cạnh, màu tạo thành