Nghiên cứu tách thu hồi thuốc nhuộm dư trong nước thải nhuộm bằng màng lọc và khả năng giảm thiểu fouling cho quá trình lọc tách thuốc nhuộm qua màng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN CÙ THỊ VÂN ANH NGHIÊN CỨU TÁCH THU HỒI THUỐC NHUỘM DƯ TRONG NƯỚC THẢI NHUỘM BẰNG MÀNG LỌC VÀ KHẢ NĂNG GIẢM THIỂU FOULING CHO QUÁ TRÌNH LỌC TÁCH THUỐC NHUỘM QUA MÀNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI, 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN CÙ THỊ VÂN ANH NGHIÊN CỨU TÁCH THU HỒI THUỐC NHUỘM DƯ TRONG NƯỚC THẢI NHUỘM BẰNG MÀNG LỌC VÀ KHẢ NĂNG GIẢM THIỂU FOULING CHO QUÁ TRÌNH LỌC TÁCH THUỐC NHUỘM QUA MÀNG Chuyên ngành : Hóa Môi trường Mã số 60 44 41 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN THỊ DUNG HÀ NỘI, 2012 LỜI CẢM ƠN Trước tiên xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Trần Thị Dung, người giao đề tài tận tình hướng dẫn trình thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy Cô anh chị công tác Phòng thí nghiệm Nghiên cứu màng lọc, Phòng thí nghiệm Hóa môi trường – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN, động viên tạo điều kiện cho trình thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn anh chị, bạn làm việc Trung tâm CETASD – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên tạo điều kiện thuận lợi giúp thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 31 tháng 12 năm 2012 Học viên Cù Thị Vân Anh MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Nước thải dệt nhuộm phương pháp xử lý 1.1.1 Công nghệ sản xuất nguồn phát sinh nước thải 1.1.2 Đặc trưng nước thải dệt nhuộm tác động đến môi trường 1.1.3 Các phương pháp ngăn ngừa, giảm thiểu xử lý nước thải dệt nhuộm 1.2 Giới thiệu màng lọc trình phân tách màng .8 1.2.1 Phân loại màng lọc .9 1.2.2 Module màng lọc 10 1.2.3 Mô hình dòng qua module cách xếp hệ thống module 11 1.2.4 Một số đặc tính màng 13 1.2.5 Các trình màng dùng động lực áp suất 14 1.2.6 Cơ chế tách qua màng 16 1.2.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình tách qua màng .17 1.2.8 Một số ứng dụng màng lọc 19 1.3 Biến tính bề mặt màng lọc 23 1.3.1 Kỹ thuật trùng hợp bề mặt 24 1.3.2 Kỹ thuật phủ nhúng .25 1.3.3 Kỹ thuật trùng hợp plasma 25 1.3.4 Xử lý nhiệt môi trường ozone (O3) .26 1.3.5 Trùng hợp ghép quang tia UV 27 1.4 Mục tiêu nghiên cứu 29 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 2.1 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị 30 2.1.1 Hóa chất 30 2.1.2 Dụng cụ thiết bị 31 2.2 Phương pháp nghiên cứu 33 2.2.1 Đánh giá khả tách thuốc nhuộm màng 33 2.2.2 Xác định độ giảm suất lọc theo thời gian 34 2.2.3 Đánh giá độ bền màng môi trường pH khác 35 2.2.4 Đánh giá khả phục hồi suất lọc phương pháp rửa 35 2.2.5 Biến tính bề mặt màng lọc 35 2.2.6 Xác định lượng polyme trùng hợp ghép lên bề mặt màng 36 2.2.7 Xác định lượng thuốc nhuộm hấp phụ lên màng trình lọc .36 2.2.8 Nghiên cứu cấu trúc tính chất bề mặt màng 36 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN .38 3.1 Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ thuốc nhuộm 38 3.1.1 Xác định bước sóng hấp thụ cực đại dung dịch thuốc nhuộm 38 3.1.2 Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ thuốc nhuộm 38 3.2 Khả tách loại thuốc nhuộm màng điều kiện khác 40 3.2.1 Ảnh hưởng nồng độ thuốc nhuộm dung dịch 40 3.2.2 Ảnh hưởng mức độ cô đặc dung dịch 41 3.2.3 Ảnh hưởng áp suất dòng qua module màng 42 3.2.4 Ảnh hưởng loại thuốc nhuộm 43 3.2.5 So sánh khả lọc thuốc nhuộm số loại màng khác 46 3.2.6 Đánh giá độ bền màng môi trường có pH khác 47 3.2.7 Kết tách thuốc nhuộm số mẫu nước thải nhuộm thực tế 50 3.3 Khả giảm fouling cho trình lọc tách thuốc nhuộm qua màng 52 3.3.1 Làm màng phương pháp rửa 52 3.3.2 Biến tính bề mặt màng 53 3.3.2.1 Tác động xạ tử ngoại lên bề mặt màng 53 3.3.2.2 Trùng hợp ghép axit maleic lên bề mặt màng 56 3.3.2.3 Trùng hợp ghép axit acrylic 61 KẾT LUẬN 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO .67 MỤC LỤC HÌNH Hình 1.1 Module sợi rỗng 10 Hình 1.2 Module khung 11 Hình 1.3 Module cuộn 11 Hình 1.4 Sơ đồ dòng qua module màng lọc 12 Hình 1.5 Sơ đồ trình lọc gián đoạn 12 Hình 1.6 Sơ đồ hệ lọc màng liên tục 13 Hình 1.8 Sơ đồ hệ thống sản xuất nước siêu dùng màng lọc 21 Hình 1.9 Kỹ thuật trùng hợp bề mặt 25 Hình 1.10 Kỹ thuật phủ nhúng 25 Hình 1.11 Quá trình trùng hợp ghép bề mặt xạ UV 28 Hình 2.1 Sơ đồ thiết bị lọc màng liên tục tự lắp đặt 32 Hình 2.2 Sơ đồ thiết bị thử màng lọc phòng thí nghiệm 33 Hình 3.1 Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ dd thuốc nhuộm Red 3BF 38 Hình 3.2 Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ dd thuốc nhuộm Blue MERF 39 Hình 3.3 Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ dd thuốc nhuộm Yellow 3GF 39 Hình 3.4 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch thuốc nhuộm đến suất lọc: Red 3BF (JR), Blue MERF (JB) Yellow 3GF(JV) 40 Hình 3.5 Năng suất lọc độ giảm suất lọc theo mức độ cô đặc dung dịch 42 Hình 3.6 Độ giảm suất lọc theo mức độ cô đặc dung dịch 42 Hình 3.7 Ảnh hưởng áp suất dòng vào đến suất lọc 43 Hình 3.8 Màu dung dịch thuốc nhuộm trực tiếp Yellow 3FG 44 dịch lọc qua màng 44 Hình 3.9 Màu dung dịch thuốc nhuộm phân tán Yellow E3G dịch lọc qua màng 44 Hình 3.10 So sánh suất lọc dung dịch thuốc nhuộm khác nhau: 44 Hình 3.11 Độ giảm suất lọc theo mức độ cô đặc dung dịch 45 Hình 3.12 So sánh ảnh hưởng mức độ cô đặc dung dịch 47 Hình 3.13 Ảnh hưởng pH đến thay đổi tính tách màng 48 Hình 3.14 Năng suất lọc độ giảm suất lọc theo thời gian màng 49 Hình 3.15 Ảnh chụp SEM bề mặt màng ban đầu (trái) sau ngâm môi trường pH=10 (giữa) pH = (phải) 49 Hình 3.16 So sánh màu sắc độ số mẫu nước thải nhuộm 50 Hình 3.17 Năng suất lọc độ giảm suất lọc theo mức độ cô đặc 51 Hình 3.18 Khả làm màng phương pháp rửa với tác nhân rửa khác nhau: nước (Jw1), Na5P3O10 (Jw2) axit xitric (Jw3) 52 Hình 3.19 Năng suất lọc độ giảm suất lọc màng bề mặt màng tác động xạ tử ngoại điều kiện khác 53 Hình 3.20 Ảnh hưởng chiếu xạ đến tính tách màng 54 Hình 3.21 Phổ FTIR-ATR bề mặt màng 55 Hình 3.22 Ảnh chụp AMF bề mặt màng trước sau chiếu xạ tử ngoại 55 Hình 3.23 So sánh tính lọc màng (J mn) màng trùng hợp (J,S) 58 Hình 3.24 Năng suất lọc độ giảm suất lọc màng 60 Hình 3.25 So sánh suất lọc màng (J,mn) màng 63 Hình 3.26 Ảnh chụp AFM bề mặt màng màng trùng hợp ghép 64 Hình 3.27 Phổ FTIR-ATR bề mặt màng màng trùng hợp ghép với MA 65 Hình 3.28 Phổ FTIR-ATR bề mặt màng màng trùng hợp ghép với AA 65 MỤC LỤC BẢNG Bảng 1.1 Các chất gây ô nhiễm đặc tính nước thải ngành dệt-nhuộm Bảng 1.2 Một số mục tiêu tách loại chất ô nhiễm màng RO 23 Bảng 3.1 Năng suất lọc màng với ba loại dd thuốc nhuộm 41 Bảng 3.2 So sánh ảnh hưởng mức độ cô đặc dung dịch thuốc nhuộm 46 Bảng 3.3 Năng suất lọc độ lưu giữ thuốc nhuộm màng 48 Bảng 3.4 Tính chất mẫu nước thải nhuộm trước sau lọc qua màng 51 Bảng 3.5 Độ lưu giữ suất lọc màng sau chiếu xạ tử ngoại 54 Bảng 3.6 Tính lọc màng trùng hợp ghép với MA (dd 5%) 57 Bảng 3.7 Tính tách màng trùng hợp ghép MA theo phương pháp nối tiếp 59 Bảng 3.8 So sánh lượng polyme trùng hợp ghép từ axit maleic lên màng 60 Bảng 3.9 So sánh lượng thuốc nhuộm bị hấp phụ lên màng 61 Bảng 3.10 So sánh màng trùng hợp axit maleic (MA) axit acrylic (AA) 62 Bảng 3.11 So sánh tính lọc màng trùng hợp ghép AA 5% MA 5% 63 BẢNG KÍ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT AA: axit acrylic AFM: chụp phổ hiểm vi lực nguyên tử BOD: Nhu cầu oxy sinh hóa COD: Nhu cầu oxy hóa học DR: trực tiếp DS: phân tán FTIR – ATR: phổ hồng ngoại phản xạ MA: axit maleic MN: Màng PP: phương pháp SEM: chụp hiểm vi điện tử quét SS: song song TSS: Tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng MỞ ĐẦU Ngành dệt nhuộm có từ lâu đời gắn liền với nhu cầu người may mặc Sản lượng dệt giới ngày tăng, không chất lượng mà đa dạng mẫu mã, màu sắc sản phẩm Ở Ấn Độ, hàng năm sản xuất khoảng 4000 triệu mét vải Ở Việt nam, ngành công nghiệp dệt may trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn, hàng năm sản xuất khoảng 2000 triệu mét vải năm tới tăng thêm Tuy nhiên, vấn đề kèm theo qui mô sản xuất vấn đề chất thải ngành này, có nước thải Nước thải phát sinh ngành công nghiệp dệt nhuộm xuất phát từ công đoạn hồ sợi, giũ hồ, nấu, tẩy, nhuộm Nếu lượng nước thải xử lý sơ bộ, sau xả môi trường sau chu trình không gây thiệt hại cho nguồn tài nguyên nước mà làm ô nhiễm môi trường nước không tận dụng hết thuốc nhuộm tồn dư Hiện nay, phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm đòi hỏi nhiều chi phí, kỹ thuật phức tạp mà hiệu không cao Thành phần gây ô nhiễm nước thải dệt nhuộm lượng thuốc nhuộm tồn dư dòng thải sau công đoạn nhuộm Do đó, việc tách thu hồi thuốc nhuộm tồn dư công đoạn phát sinh giải pháp hữu ích để xử lý giảm thiểu ô nhiễm nước thải dệt nhuộm So với phương pháp xử lý thông thường, mục đích tách thuốc nhuộm dư nước thải nhuộm, kỹ thuật lọc màng cho phép tái sử dụng lại dung dịch nhuộm nước sau tách thuốc nhuộm, phương pháp có nhiều ưu điểm áp dụng số nước Ở nước ta, việc áp dụng kỹ thuật lọc màng xử lý nước thải dệt nhuộm vấn đề Phương pháp tách màng kỹ thuật tách đại ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực Trong khoảng vài chục năm trở lại đây, kỹ thuật lọc màng có bước tiến vượt bậc áp dụng rộng rãi qui mô công nghiệp cho nhiều mục đích khác nhau, sản xuất nước a) Phương pháp song song: Kích thích xạ tử ngoại lên bề mặt màng, sau ngâm màng vào dung dịch monome đồng thời chiếu xạ tử ngoại Trong thí nghiệm này, bề mặt màng kích thích xạ tử ngoại 60W phút, sau ngâm màng vào dung dịch monome axit maleic nồng độ 5% tiếp tục chiếu xạ (60W) khoảng thời gian khác nhau, màng rửa sạch, sấy khô tiến hành đánh giá khả tách với dung dịch thuốc nhuộm Red 3BF có nồng độ 30ppm thiết bị lọc gián đoạn Bảng 3.6 Tính lọc màng trùng hợp ghép với MA (dd 5%) J, S, J, S, J, S, J, S, phút phút phút phút 0.591 0.775 1.033 0.886 0.904 10 0.457 0.771 1.026 0.871 0.886 15 0.406 0.768 1.024 0.870 0.873 20 0.377 0.762 1.020 0.863 0.864 25 0.358 0.757 1.0176 0.857 0.856 30 0.345 0.754 1.010 0.852 0.850 35 0.336 0.752 1.003 0.845 0.845 40 0.328 0.750 0.972 0.840 0.840 45 0.323 0.748 0.990 0.836 0.836 50 0.317 0.746 0.985 0.843 0.832 55 0.313 0.745 0.980 0.841 0.830 60 0.310 0.744 0.976 0.840 0.827 Hiệu suất lọc % Màu dịch lọc 95.8 Nhạt 97.0 Nhạt 99.9 Không màu 99.9 Không màu 99.9 Không màu t(phút) Màng J (l/m2.h.bar) 57 Hình 3.23 So sánh tính lọc màng (J mn) màng trùng hợp (J,SS) Kết thí nghiệm đưa Bảng 3.6 Hình 3.23 cho thấy, khoảng thời gian trùng hợp từ đến phút, tính tách màng tăng lên rõ rệt so với màng ban đầu với tăng mạnh suất lọc, thời gian trùng hợp phút cho hiệu tốt nhất: Năng suất lọc màng sau trùng hợp ghép tăng gấp lần so với màng độ lưu giữ trì tốt (99.9 %) Mặt khác, độ giảm suất lọc màng trùng hợp ghép chậm so với màng Có thể giải thích sau: Sự trùng hợp ghép monome axit maleic tạo thành lớp polyme ghép bề mặt làm tăng khả lưu giữ đồng thời làm cho bề mặt màng trở nên ưa nước hơn, suất lọc màng tăng, đồng thời lớp polyme trùng hợp ghép làm giảm hấp phụ thuốc nhuộm lên bề mặt bên lỗ xốp màng, đó, tốc độ giảm suất màng chậm b) Phương pháp nối tiếp: Sau chiếu xạ tử ngoại lên bề mặt, màng ngâm (không chiếu xạ) dung dịch monome Bề mặt màng chiếu xạ tử ngoại cường độ 60W phút, sau ngâm màng dung dịch monome axit maleic 5% với khoảng thời gian khác nhau, rửa sạch, sấy khô tiến hành đánh giá khả tách màng với 58 dung dịch thuốc nhuộm Red 3BF nồng độ 30ppm thiết bị lọc gián đoạn Các kết thực nghiệm trình bày Bảng 3.7 Hình 3.24 cho thấy, suất lọc màng sau trùng hợp cao hơn, độ giảm suất lọc chậm ổn định so với màng Khoảng thời gian trùng hợp phút cho kết tốt nhất, suất lọc tăng gấp khoảng 3-4 lần so với màng Độ lưu giữ màng sau trùng hợp ghép phương pháp nối tiếp điều kiện tương đương so với phương pháp song song Bảng 3.7 Tính tách màng trùng hợp ghép MA theo phương pháp nối tiếp t(phút) J, T, 1phút J, T, 2phút J, T, phút Màng 1.107 1.070 1.218 0.590 10 1.052 1.033 1.200 0.457 15 1.021 1.009 1.187 0.406 20 1.001 0.992 1.187 0.377 25 0.991 0.984 1.185 0.358 30 0.978 0.972 1.183 0.345 35 0.970 0.965 1.182 0.336 40 0.964 0.960 1.182 0.328 45 0.960 0.955 1.179 0.322 50 0.993 0.952 1.178 0.317 55 0.953 0.949 1.178 0.313 60 0.950 0.947 1.177 0.310 Hiệu suất lọc 99.9 99.9 99.3 95.8 Không màu Màu nhạt Màu dịch lọc Không màu Không màu J (l/h.bar.m2) 59 Hình 3.24 Năng suất lọc độ giảm suất lọc màng màng trùng hợp ghép theo phương pháp nối tiếp Kết so sánh lượng polyme trùng hợp ghép lên bề mặt màng theo hai phương pháp đưa Bảng 3.8 Bảng 3.8 So sánh lượng polyme trùng hợp ghép từ axit maleic lên màng Thời gian trùng hợp Lượng polyme ghép lên màng (mg/cm2) (phút) Phương pháp song song Phương pháp nối tiếp 2.88 1.97 3.79 2.43 4.70 3.87 5.68 4.77 Kết so sánh cho thấy, điều kiện trùng hợp, lượng polyme trùng hợp ghép lên màng phương pháp song song lớn so với lượng polyme trùng hợp ghép phương pháp nối tiếp Điều chứng tỏ tốc độ trùng 60 hợp ghép phương pháp song song lớn tốc độ trùng hợp phương pháp nối tiếp Kết so sánh lượng thuốc nhuộm bị hấp phụ lên màng sau lọc dung dịch thuốc nhuộm đưa Bảng 3.9 Bảng 3.9 So sánh lượng thuốc nhuộm bị hấp phụ lên màng Thời gian trùng hợp Lượng thuốc nhuộm bị hấp phụ lên màng (mg/cm2) (phút) Phương pháp song song Phương pháp nối tiếp 0.30 0.53 0.23 0.38 Kết thực nghiệm cho thấy, trình lọc lượng thuốc nhuộm bị hấp phụ lên màng trùng hợp ghép theo phương pháp song song nhỏ lượng thuốc nhuộm bị hấp phụ lên màng trùng hợp ghép theo phương pháp nối tiếp Sự giảm lượng thuốc nhuộm bị hấp phụ lên màng không làm tăng suất lọc mà làm cho độ giảm suất lọc màng theo thời gian chậm 3.3.2.3 Trùng hợp ghép axit acrylic Trong thí nghiệm này, tiến hành trùng hợp ghép axit acrylic phương pháp song song nối tiếp với điều kiện trùng hợp tương tự tiến hành trùng hợp ghép với axit maleic, kết thực nghiệm so sánh với thí nghiệm trùng hợp ghép axit maleic Với phương pháp trùng hợp song song, kết thực nghiệm (Bảng 3.10) cho thấy, suất lọc màng trùng hợp ghép với axit acrylic thấp so với màng trùng hợp ghép với axit maleic, độ lưu giữ màng tương đương cao so với màng ban đầu Hình 3.25 kết so sánh suất lọc màng ban đầu màng sau trùng hợp ghép với axit acrylic axit maleic (5%, phút) 61 Bảng 3.10 So sánh màng trùng hợp axit maleic (MA) axit acrylic (AA) t(phút) J, MA,1 J, MA,3 J, MA,5 0.775 0.886 0.904 10 0.771 0.871 15 0.768 20 Màng J, AA, J, AA,3 J, AA,5 0.590 0.417 0.628 0.828 0.886 0.457 0.398 0.610 0.813 0.870 0.873 0.406 0.388 0.597 0.797 0.762 0.863 0.864 0.377 0.381 0.588 0.789 25 0.757 0.857 0.856 0.358 0.375 0.581 0.782 30 0.754 0.852 0.850 0.346 0.370 0.576 0.777 35 0.752 0.845 0.845 0.336 0.366 0.571 0.771 40 0.750 0.840 0.840 0.328 0.363 0.568 0.769 45 0.748 0.836 0.836 0.322 0.360 0.565 0.766 50 0.746 0.843 0.832 0.317 0.357 0.561 0.763 55 0.745 0.841 0.830 0.313 0.355 0.559 0.758 60 0.744 0.840 0.827 0.310 0.353 0.557 0.752 99.9 99.9 95.86 99.9 99.9 99.9 Hiệu suất 99.9 lọc % J = (l/h.bar.m2) 62 Hình 3.25 So sánh suất lọc màng (J,mn) màng trùng hợp ghép axit maleic (J,MA) axit acrylic (J, AA) Theo phương pháp nối tiếp, kết thực nghiệm (Bảng 3.11) cho thấy, suất lọc màng trùng hợp ghép với MA cao so với màng trùng hợp ghép AA, khả lưu giữ màng tương đương cao màng Bảng 3.11 So sánh tính lọc màng trùng hợp ghép AA 5% MA 5% t (phút) J, AA, J, AA, J, MA,1 J, MA,3 Nền 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Hiệu suất lọc % 0.417 0.398 0.388 0.381 0.375 0.370 0.366 0.363 0.360 0.357 0.355 0.353 0.443 0.406 0.406 0.396 0.387 0.380 0.374 0.369 0.365 0.361 0.358 0.355 1.107 1.052 1.021 1.001 0.991 0.978 0.970 0.964 0.960 0.993 0.953 0.950 1.218 1.200 1.187 1.187 1.185 1.183 1.182 1.181 1.179 1.178 1.178 1.177 0.590 0.457 0.406 0.377 0.358 0.345 0.336 0.328 0.322 0.317 0.313 0.310 99.9 99.9 99.9 99.3 95.86 63 Màng Trùng hợp ghép AA Trùng hợp ghép MA Hình 3.26 Ảnh chụp AFM bề mặt màng màng trùng hợp với MA AA Kết chụp hiển vi lực nguyên tử (Hình 3.26) cho thấy lớp polyme kiểu bàn chải (“brush”) hình thành bề mặt màng sau trùng hợp ghép với monome AA MA Lớp polyme ghép làm giảm hấp phụ thuốc nhuộm lên bề mặt màng, làm tăng độ lưu giữ, nâng cao suất lọc đồng thời giảm mức độ tắc màng (fouling) Hình 3.27 3.28 phổ hồng ngoại phản xạ (FTIR-ATR) bề mặt màng màng sau trùng hợp ghép với monome axit maleic axit acrylic Các kết đo phổ hồng ngoại phản xạ cho thấy có thay đổi rõ rệt cấu trúc hóa học bề mặt màng sau trùng hợp ghép với axit acrylic axit maleic Sự tăng cường độ tín hiệu hấp thụ phổ hồng ngoại phản xạ (3000 – 3500 cm-1) (1700-1750 cm-1) chứng tỏ xuất nhóm chức hydroxyl cacbonyl bề mặt màng sau trùng hợp ghép Sự có mặt nhóm chức làm tăng thêm tính ưa nước cho bề mặt màng đó, suất lọc màng sau trùng hợp ghép tăng mạnh Các kết thực nghiệm đánh giá tính tách màng cho thấy, sau trùng hợp ghép bề mặt, tính tách khả giảm fouling cho màng nâng lên rõ rệt so với màng ban đầu 64 639.5 698.6 412.5 545.1 580.9 869.8 790.6 951.1 1115.3 1014.8 1180.0 1594.2 1903.6 0.20 3552.2 Absorbance 0.30 1079.2 1703.3 3055.1 0.35 0.25 1512.9 1746.3 0.40 1287.9 1468.2 0.45 2038.3 0.15 0.10 0.05 0.00 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Wavenumbers (cm-1) Number of sample scans: 64 Number of background scans: 64 Resolution: 4.000 Sample gain: 8.0 Mirror velocity: 0.6329 Aperture: 100.00 0.50 1754.4 Hình 3.27.Phổ FTIR-ATR bề mặt màng (dưới) màng trùng hợp ghép với MA 0.10 573.9 465.1 718.2 634.0 697.3 1080.7 1018.7 878.6 1305.0 1328.9 1112.7 1157.3 1907.5 0.15 2083.3 2405.1 0.20 2282.2 0.25 2592.2 Absorbance 0.30 1259.4 1207.4 1416.8 1510.4 0.35 1592.4 3070.3 0.40 2974.2 0.45 0.05 -0.00 -0.05 -0.10 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Wavenumbers (cm-1) Number of sample scans: 64 Number of background scans: 64 Resolution: 4.000 Sample gain: 8.0 Mirror velocity: 0.6329 Aperture: 100.00 Hình 3.28 Phổ FTIR-ATR bề mặt màng (dưới) màng trùng hợp ghép với AA 65 KẾT LUẬN Chúng tiến hành nghiên cứu khảo sát điều kiện tách thu hồi thuốc nhuộm dư nước thải nhuộm khả giảm thiểu fouling cho trình lọc tách thuốc nhuộm qua màng Từ kết thực nghiệm thu được, rút số kết luận sau: Phương pháp lọc màng tỏ hiệu việc tách thu hồi thuốc nhuộm dư dòng thải nhuộm Các loại màng lọc Filmtech TW30 Saehan có khả lưu giữ gần hoàn toàn thuốc nhuộm dung dịch Dung dịch sau lọc qua màng màu, giá trị COD BOD giảm mạnh (từ 95 đến 97%) so với dung dịch ban đầu Hiệu suất trình tách phụ thuộc vào loại thuốc nhuộm, nồng độ thuốc nhuộm, pH áp lực dòng trượt qua màng Việc biến tính bề mặt màng phương pháp trùng hợp ghép xạ tử ngoại sử dụng monome axit maleic axit acrylic điều kiện thích hợp nâng cao rõ rệt tính tách cho màng Năng suất lọc màng tăng từ đến lần, mức độ tắc màng giảm mạnh khả lưu giữ thuốc nhuộm màng trì tốt Ngoài ra, sử dụng tác nhân rửa dung dịch natri triphotphat dung dịch axit xitric, suất lọc màng phục hồi từ 94 đến 98 % Kết chụp hiển vi lực nguyên tử cho thấy hình thành lớp polyme ghép kiểu bàn chải bề mặt màng, làm giảm hấp phụ thuốc nhuộm lên màng trình lọc Phép đo phổ hồng ngoại phản xạ chứng tỏ xuất nhóm chức chứa ôxi bề mặt màng sau trùng hợp, làm tăng tính ưa nước cho màng Do đó, tính tách khả giảm fouling màng nâng lên rõ rệt so với màng 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Lê Viết Kim Ba, Trần Thị Dung, Nguyễn Thị Hiền (2002), “Nghiên cứu chế tạo sản xuất màng lọc dịch tiêm truyền”, Tuyển tập công trình khoa học, Hội nghị khoa học lần thứ – Ngành hoá học, Hà Nội Lê Viết Kim Ba, Nguyễn Trọng Uyển, Trần Thị Dung, Nguyễn Thị Hiền (2001), “Khả làm nước màng thẩm thấu ngược”, Tạp chí hoá học công nghiệp hoá chất, T.5 (70), 30-32 Lê Viết Kim Ba (1990), Báo cáo nghiệm thu đề tài cấp Nhà nước Nghiên cứu chế thử màng siêu lọc máu, 48E.03.04, Hà Nội Bộ môn Công nghệ hóa học (2000), Thực tập hoá kỹ thuật, Hà Nội Lê Văn Cát (1999), Cơ sở hoá học kỹ thuật xử lý nước, Nhà xuất Thanh Niên, Hà Nội Vũ Thị Hoàng Cúc (2010), Nghiên cứu chế tạo thử màng lọc nano, Khóa luận tốt nghiệp, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội Trần Thị Dung (2004), Bài giảng công nghệ màng lọc trình tách màng, Khoa Hóa, Đại học Quốc Gia Hà Nội Trần Thị Dung, Lê Viết Kim Ba, Đào Thị Hạnh (2009), “Nghiên cứu ảnh hưởng số điều kiện chế tạo đến khả loại bỏ vi khuẩn nước màng xenlulozo axetat”, Tạp chí hoá học, T.47 (4A), 661-664 Phạm Thị Thu Hà (2010), ”Nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện chế tạo đến tính chất cấu trúc màng lọc làm từ vật liệu polyme”, Luận văn thạc sỹ Hóa học, khoa Hóa học, Trường ĐHKHTN- ĐHQGHN 10 Trịnh Lê Hùng (2007), Kỹ thuật xử lý nước thải, Nhà xuất Giáo Dục 11 Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Văn Ri, Nguyễn Xuân Trung (2007), Hóa học phân tích phần II: Các phương pháp phân tích công cụ, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật 67 12 Phạm Luận (2003), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Hà Nội 13 Đặng Văn Nghiêm (2006), Nghiên cứu chế tạo màng lọc nano từ vật liệu xenlulo axetat khả tách kim loại nặng màng, Khóa luận tốt nghiệp, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội 14 Trịnh Văn Nhân, Ngô Thị Nga (1999), Giáo trình công nghệ sử lý nước thải, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 15 Nguyễn Hữu Phú (2001), Cơ sở lý thuyết công nghệ xử lý nước tự nhiên, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 16 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia: QCVN 01:2009/BYT, QCVN 02:2009/BYT 17 Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 4574-88, TCVN-4578-88 18 Nguyễn Hoa Thịnh, Nguyễn Đình Đức (2002), Vật liệu composite học công nghệ, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 19 Trung tâm Khoa học Công nghệ Môi trường, Kết nghiên cứu khảo sát thuộc chương trình điều tra môi trường, Đại học bách khoa Hà Nội 1997 20 Lê Minh Triết (1975), Plasma – trạng thái thứ tư vật chất, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 21 Vũ Quỳnh composite Thương (2008), Nghiên cứu chế tạo màng lọc từ Cellulose nitrate cellulose acetate, Luận văn Thạc sỹ khoa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội Tiếng Anh 22 A J Abrahamse, A van der Padt, and R M Boom (2004), “Possibility for dye removal from dyeing effluents by membrane filtration method’’ Journal of Membrane Science, 230, 149-159 23 Ahmad Rahimpour, Sayed Siavash Madaeni, Mohsen Jahanshahi, Yaghoub Mansourpanah and Narmin Mortazavian (2009), “Development of high performance nano – porous polyethersulfone ultrafiltration membranes 68 with hydrophilic surface and superior antifouling properties”, Applied Surface Science, Vol 255, pp 9166–9173 24 Allan S Hoffman (1995), “Surface modification of polymes”, Chinese Journal of Polyme Science, Vol 13, No 3, pp 195–203 25 Baker (2004), Membrane Technology and Applications, John Wiley & Sons, Ltd, Chicheste 26 Bozena Kaeselevl, John Pieracci, Georges Belfort (2001), “Photoinduced grafting of ultrafiltration membranes: comparison of poly(ethersulfone) and poly(sulfone)”, Journal of Membrane Science, Vol 194, pp 245–261 27 BÖ Böhnke and K Pöppinghaus, W Fresenius and W Schneider (1989) “Wastewater Technology” Origin, Collection, Trebarent and Analysis of Wastewater, Springer Verlag, Berlin 28 B R Gutman (1987), Membrane Filtration, Adam Hilger, Bristol 29 Breslau B R., Larsen P H., Milnes B A and Waugh S L (1988), “The Application of Ultrafiltration Technology in the Food Processing Industry”, The Sixth Annual Membrane Technology/Planning Conference, Cambridge 30 C Visvathan (1994), Waste Minimization Opporturnities in Textile Dyeing Industry, AIT, Publication, First Edition 31 Dattatray S Wavhal, Ellen R Fisher (2004), “Modification of polysulfone ultrafiltration membranes by CO2 plasma trebarent”, Desalination, Vol.172, pp 189–205 32 E Drioli, L Giorno (1987), Membrane Operation, Wiley-VCH, Weinheim 33 Figoli A., De Luca G., Lamerata F., and Drioli E (2006), “Preparation and characterization of novel PEEKWC capsules by phase inversion technique”, Desalination, Vol 199, pp 115–117 34 Figoli A., De Luca G., Longavita E., and Drioli E (2007), “PEEKWC Capsules Prepared by Phase Inversion Technique: A Morphological and Dimensional Study”, Separation Science and Technology, Vol 42, pp 2809 – 2827 69 35 Gijsbertsen A J Abrahamse, van der Padt A., and Boom R M (2004), “Status of cross-flow membrane emulsification and outlook for industrial application”, Journal of Membrane Science, Vol 230, pp 149–159 36 Hyun-Ah Kim, Jae-Hoon Choi, Satoshi Takizawa (2007), “Comparison of initial filtration resistance by pretrebarent processes in the nanofiltration for drinking water trebarent”, Separation and Purification Technology, 56, 354– 362 37 J P.van’ Hul, I G Rascz and T Reith (1997), The application of membrane technology for reuse of process water and minimisatation of waste water in a textile washing range, p 287 – 294 JSDC volume 113, OCTOBER 38 LIU Feini, ZHANG Guoliang, MENG Qin and ZHANG Hongzi (2008), “Performance of Nanofiltration and Reverse Osmosis Membranes in Metal Effluent Trebarent”, Chinese Journal of Chemical Engineering, 16 (3), 441445 39 M Muder (1998), Basic Principles of Membrane Technology, Kluwer Academic Publisher, Dordrecht 40 M Gholi, S Nasseri, M R Alizadeh Fard, A Mesdaghina, F Vaeri, A Mahvil, K Naddaffi (2001), “Dye removal from Effuents of textile Industries by ISO9888 Method and Membrane Technology”, p 73- 80, Iranian J Publ Heath, Vol 30, Nos 1-2 41 P Mimikulasek and Jiris Curhora (2001), “Nafiltration used for desalination and concentration in the manufacre of liquid dyes production”, pp 379 – 394, Iranian J Publ Heath, Vol 30, Nos 1-2 42 R W Baker (2004), Membrane Technology and Applications, John Wiley & Sons, Ltd, Chichester 43 R Rautenbach and R Albrecht (1989), Membrane Processes, John Wiley & Sons Inc., Chichester 44 S.S Madaeni (1999), “The application of membrane technology for water disinfection”, Review paper, Wat Res., Vol 33, (2), 301-308 70 45 Sylwia Mozia, Antoni W.Mozrawiski, Masahiro Toyada, Mochio Inagaki (2008), “Effectiveness of photodecomposition of an azo dye on novel anatase – phase TiO2 and two commerical photocatalysts in a photocatalytic membrane reactor (PMR)”, Separation and Purification Technology, Vol.63, pp 386-391 46 T H Seltzer (1987), Filtration in the Pharmaceutical Industry, New York 47 T Wakashima, M Shimizu, M Kukizaki (2000), Advanced Drug Delivery Reviews, 45, 47-56, Tokyo Japan 71 [...]... tài Nghiên cứu tách thu hồi thu c nhuộm dư trong nước thải nhuộm bằng màng lọc và khả năng giảm thiểu fouling cho quá trình lọc tách thu c nhuộm qua màng Luận văn được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu màng lọc, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội 2 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Nước thải dệt nhuộm và các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm 1.1.1 Công nghệ sản xuất và nguồn... loại thu c nhuộm cho phép sử dụng lại nhiều lần gồm: Thu c nhuộm axit dùng cho len và polyamit, thu c nhuộm bazo dùng cho polyacrylonitril, thu c nhuộm trực tiếp cho mặt hàng bông, thu c nhuộm phân tán cho sợi tổng hợp như polyester Cho đến nay, việc thu hồi thu c nhuộm từ dịch nhuộm bằng phương pháp lọc màng đã được thực hiện thành công ở một số nước để thu hồi thu c nhuộm indigo từ quá trình nhuộm sợi... công đoạn nhuộm Các thu c nhuộm thường có trong nước thải xưởng nhuộm ở nồng độ 10-50 mppm Tuy nhiên, tùy thu c vào qui mô và công nghệ áp dụng, nồng độ thu c nhuộm trong nước thải có thể cao hơn nhiều Cho đến nay, việc xử lý thu c nhuộm tồn dư trong nước thải dệt nhuộm vẫn là một thách thức đáng kể với ngành công nghiệp này 1.1.3 Các phương pháp ngăn ngừa, giảm thiểu và xử lý nước thải dệt nhuộm Các... pháp màng lọc: Phương pháp này đã được ứng dụng trong xử lý nước thải ngành dệt nhuộm với mục đích thu hồi các chất tái sử dụng lại như hồ tinh bột, PVA, thu hồi muối và thu c nhuộm Một số kết quả nghiên cứu về việc áp dụng kỹ thu t lọc màng NF và RO đã cho thấy phương pháp này khá hiệu quả, có thể giảm COD tới 99,5 % [41] Việc áp dụng công nghệ màng có thể giảm lượng nước sạch tiêu tốn cho quá trình nhuộm. .. nhiễm nước thải trong quá trình tẩy, giảm ô nhiễm kiềm trong nước thải từ công đoạn làm bóng - Thu hồi và sử dụng lại dung dịch hồ từ công đoạn hồ sợi và giũ hồ, phương pháp lọc màng dùng để thu hồi PVA được ứng dụng lần đầu tiên ở Mỹ năm 1974 và cho đến nay đã được áp dụng ở nhiều nước châu Âu - Sử dụng nhiều lần dịch nhuộm vừa tiết kiệm hóa chất, thu c nhuộm và giảm được ô nhiễm môi trường Các loại thu c... bông Sau khi nhuộm thì phần thu c nhuộm không gắn vào sợi sẽ đi vào nước giặt với nồng độ 0,1 ppm Để thu hồi thu c nhuộm, dùng phương pháp lọc màng để nâng nồng độ thu c nhuộm sau lọc lên 60 đến 80 ppm và có thể đưa vào bể nhuộm để sử dụng lại 6 Do đặc thù của công nghệ, nước thải ngành dệt nhuộm chứa tổng hàm lượng chất rắn, độ màu, BOD, COD cao Việc lựa chọn phương pháp xử lý cần phải dựa vào nhiều... lượng nước thải chủ yếu do quá trình giặt sau mỗi công đoạn, và nước thải công đoạn giặt sau nhuộm chiếm từ 20 đến 60 % tổng lượng nước thải 1.1.2 Đặc trưng nước thải dệt nhuộm và các tác động đến môi trường Vấn đề ô nhiễm chủ yếu trong công nghiệp dệt nhuộm là ô nhiễm nước thải Các chất thải trong nước thải dệt nhuộm bao gồm: Các thành phần nguyên liệu (tạp chất thiên nhiên, muối, dầu, mỡ trong bông và. .. màng là một lớp chắn có tính thấm chọn lọc đặt giữa hai pha – pha đi vào (feed) và pha thấm qua (filtrate) Trong quá trình tách, màng có khả năng lưu giữ được một số cấu tử trong hỗn hợp và cho các cấu tử khác đi qua Quá trình vận chuyển chất qua màng được thực hiện một cách tự nhiên hay cưỡng bức nhờ động lực giữa hai phía màng Động lực của quá trình tách qua màng là chênh lệch áp suất, chênh lệch... trong bông và len, xơ sợi), hóa chất, thu c nhuộm còn tồn dư sau khi hoàn thành công đoạn nhuộm, in hoa và chất thải của các công đoạn phụ trợ Mức độ ô nhiễm nước thải phụ thu c chủ yếu vào loại và lượng các hóa chất, chất trợ thu c nhuộm sử dụng, phụ thu c vào công nghệ và các máy móc thiết bị trong dây chuyền công nghệ áp dụng Các chất gây ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm được chia thành ba nhóm chính... lượng lớn bùn (từ 0,5 đến 2,5 kg/1 m3 nước thải) , bùn này sau đó phải tách nước và chôn lấp đặc biệt, nhưng COD chỉ giảm từ 60 đến 70% * Phương pháp hấp phụ: Dùng để xử lý các chất thải không có khả năng phân hủy sinh học và các chất hữu cơ không hoặc khó xử lý bằng phương pháp sinh học, nước thải dệt nhuộm có thu c nhuộm hòa tan và thu c nhuộm hoạt tính Cơ sở của quá trình là hấp phụ chất tan lên bề mặt