Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp keo tụ kết hợp oxi hóa tiên tiến

1.2.2.Các loại hoá chất sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm a Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm Các Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm loại Các loại

MỞ ĐẦU

Làng nghề hiện nay không chỉ là làng ở nông thôn có một hay nhiều nghề thủcông truyền thống được tách ra khỏi nông nghiệp để sản xuất, kinh doanh, mà còn cómột hình thái mới, đó là một làng có nghề truyền thống nhưng cách thức sản xuấtkhông hoàn toàn là thủ công, cơ sở sản xuất có thể chỉ bao gồm những máy móc hiệnđại như cơ sở dệt nhuộm có: máy dệt kim, dệt thoi, dệt kiếm, bộ phận nhuộm hoàntoàn là máy móc v.v , nhưng lại được tổ chức dưới hình thức một cơ sở sản xuất nhỏ,quy hoạch theo hình thức làng nghề, hay chưa đủ trình độ để trở thành một nhà máy,một khu công nghiệp

Làng nghề dệt nhuộm Nha Xá, Duy Tiên, Hà Nam là một làng nghề hoạt độngsản xuất với phương thức như vậy Với cách thức hoạt động nửa truyền thống - nửahiện đại, làng nghề dệt nhuộm Nha Xá đã và đang đóng góp phần đáng kể vào tổng thunhập của tỉnh Hà Nam, sản phẩm làm ra lại là nguyên liệu đầu vào của các nhà máymay trong cả nước, đóng góp phần không nhỏ vào tổng thu nhập quốc dân bằng cácsản phẩm có giá trị, đẹp, phong phú, chất lượng cao, đáp ứng yêu cầu cho xuất khẩu.Bên cạnh những lợi ích to lớn do hoạt động sản xuất dệt nhuộm đem lại, những ảnhhưởng tiêu cực tới môi trường do hoạt động này tạo ra đang là vấn đề rất cần sự quantâm đúng đắn từ các nhà môi trường, nhà quản lý và nhà sản xuất Bởi các cơ sở sảnxuất hoạt động đơn lẻ, cục bộ, phân tán rải rác trên một diện tích lớn, do đó rất khó tậptrung nước thải để xử lý, đó là còn chưa tính đến đặc tính khác nhau của từng dòngthải

Trong các công đoạn của quá trình dệt nhuộm thì công đoạn nhuộm và tẩy gây

ô nhiễm môi trường nước nghiêm trọng nhất Bởi vì trong quá trình sản xuất đã sửdụng các loại hóa chất như thuốc nhuộm, chất tẩy trắng, hồ, … và để lại dư lượng lớntrong nước Hàng năm, hoạt động sản xuất dệt nhuộm tại Việt Nam đã thải ra môitrường hàng triệu m3 nước thải có hàm lượng chất hữu cơ khó phân hủy cao, độ màulớn, làm ô nhiễm nguồn tiếp nhận, gây độc tới các thuỷ sinh vật, cấp diễn hay trườngdiễn

Việc lựa chọn phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm phù hợp về mặt kỹ thuật

và kinh tế là rất cần thiết Vì vậy, chúng tôi đã lựa chọn đề tài khóa luận tốt nghiệp là:

"Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp keo tụ kết hợp oxi hóa tiên tiến"

Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng

2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP DỆT NHUỘM Ở VIỆT NAM

Ngành dệt may là một ngành có truyền thống lâu đời và cũng là một ngànhcông nghiệp mũi nhọn đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế nước ta.Sản xuất tăngtrưởng nhanh kim ngạch xuất khẩu không ngừng tăng với nhịp độ cao, thị trường luônđược mở rộng đó chính là những điều kiện thu hút ngày càng nhiều lao động,cân bằngcán cân xuất nhập khẩu đưa ngành dệt may phát triển để đóng góp ngày càng nhiềucho ngân sách nhà nước

Ngành dệt may có dây truyền công nghệ phức tạp,áp dụng nhiều loại công nghệkhác nhau,đồng thời trong quá trình sản xuất sử dụng nguồn nguyên liệu hoá chất khácnhau và sản xuất ra nhiều mặt hàng có mẫu mã và màu sắc khác nhau

Trong những năm gần đây, công nghiệp dệt Việt Nam có những bước phát triểnđáng kể, điều đó không chỉ do nhu cầu may mặc ngày càng cao, mà còn do công nghệtiên tiến tạo ra nhiều loại sản phẩm, mẫu mã đang dạng, chất lượng cao, bắt kịp thịhiếu người tiêu dùng Dệt may hiện đang là mặt hàng xuất khẩu mũi nhọn, kim nghạchxuất khẩu đứng thứ hai sau dầu thô Kim ngạch xuất khẩu hàng dệt may Việt Namnăm 2002 được thể hiện qua bảng 1.1:

Bảng 1.1 Kim ngạch xuất khẩu hàng dệt may Việt Nam năm 2002

Kim ngạch xuất khẩu

(USD) 2,75tỷ 975triệu 751triệu 540triệu

Tính đến quý I năm 2003, kim nghạch xuất khẩu ngành dệt may đạt 850 triệuUSD, tăng 90% so với cùng kỳ năm 2002, riêng sang thị trường Mỹ là 500 triệu USD,tăng gấp 20 lần so với cùng kỳ năm 2002, chưa tính đến hạn ngạch Mỹ đặt ra cho dệtmay Việt Nam từ 1/5 đến hết năm 2003 là 1,7 tỷ USD Mục tiêu của dệt may ViệtNam là đến năm 2005 kim ngạch xuất khẩu đạt 4 tỷ USD, đến năm 2010 đạt 10 tỷUSD

Mỹ hiện là thị trường nhập khẩu hàng dệt may lớn nhất thế giới, kim ngạchnhập khẩu vào Mỹ luôn vượt 70 tỷ USD trong những năm gần đây Riêng về phía ViệtNam, Mỹ cũng là thị trường xuất khẩu hàng dệt may lớn nhất, năm 2002, nhập khẩuvào Mỹ 975 triệu USD chiếm 35,4% tổng kim ngạch xuất khẩu toàn ngành Tuynhiên, để đáp ứng nhu cầu của một bạn hàng khó tính, các doanh nghiệp dệt may ViệtNam phải chú trọng đến các hoạt động, đầu tư cải thiện môi trường, an toàn vệ sinh đểđạt tiêu chuẩn SA8000

Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng

Ngoài việc mở rộng thị trường xuất khẩu, các doanh nghiệp cũng đặc biệt chútrọng mở rộng thị trường nội địa Hiện nay, có hàng nghìn đại lý và tổng đại lý phânphối hàng dệt may trong cả nước Doanh thu từ bán hàng nội địa năm 2002 tăng 25%

so với năm 2001 Vinatex hiện có ba trung tâm thời trang ở Hà Nội, thành phố Hồ ChíMinh và Đồng Tháp để giới thiệu và bán sản phẩm của doanh nghiệp Theo ông LêQuốc Ân, Chủ tịch Hội đồng Quản trị Vinatex, mục tiêu của Vinatex là đến năm 2005

sẽ mở thêm vài nghìn đại lý trên khắp cả nước và tiêu thụ khoảng 50% sản lượng hànghoá của công ty Phấn đấu đưa tỷ trọng doanh thu hàng nội địa lên gần 30% Mặt kháccũng là nhằm đưa thị hiếu người Việt Nam hướng vào hàng Việt Nam nhiều hơn làhàng ngoại nhập trong những năm tới Để đạt được điều đó, nhiều trung tâm dệt maycũng đã được xây dựng, ngày 08/01/2004 tại thành phố Hồ Chí Minh trung tâm côngnghiệp Vinatex - Tân Tạo được khánh thành và nhiều khu công nghiệp dệt may cũngđược xây dựng trên cả nước

Bên cạnh những tiến bộ mà nghành dệt may Việt Nam đạt được, ngành cũngkhông tránh được những hạn chế, khó khăn Theo Hiệp hội dệt may Việt Nam, do cácdoanh nghiệp chưa chủ động được nguyên - phụ liệu, luôn bị động, trông chờ vào nhậpkhẩu nên giá các sản phẩm may mặc Việt Nam hiện đang cao hơn từ 10-15% so vớisản phẩm cùng loại của các nước trong khu vực Cũng do phụ thuộc vào nhập khẩunguyên - phụ liệu nên các doanh nghiệp Việt Nam thường không chủ động được thờigian giao hàng Ngoài ra, trình độ công nghệ và thiết bị không phải lạc hậu nhưng docác doanh nghiệp không đầu tư theo hướng chuyên môn hoá, không phát triển theochiều sâu mà phần nhiều phát triển chiều rộng, mỗi doanh nghiệp đều cố gắng đầu tưmỗi mặt hàng một ít, theo hướng “tự sản tự tiêu” nên khó nâng cao chất lượng sảnphẩm, không tạo ra được điểm độc đáo của riêng mình, khó giảm giá thành sản phẩm.Một hạn chế khác trong nghành dệt may phổ biến hiện nay là: năng suất lao động thấp

và chi phí quản lý lớn

Trên đây chỉ là những hạn chế chủ quan từ bản thân ngành, ngoài ra còn cónhững hạn chế từ bên ngoài Quan trọng nhất phải kể đến là việc Mỹ đơn phương đặthạn ngạch đối với hàng dệt may Việt Nam, đặc biệt là với mặt hàng áo choàng sợibông, áo jacket và những mặt hàng Mỹ sản xuất như xơ, sợi Tuy nhiên, trước sự kiệnnày, 23 Nghị sỹ Quốc hội Hoa Kỳ là chủ tịch, phó chủ tịch của các uỷ ban, tiểu ngạch,đại diện cho ngành Thương mại Mỹ đã gửi thư lên Bộ trưởng Thương mại Mỹ,Zoelick, để phản đối việc Mỹ hạn chế hàng may mặc Việt Nam Bởi việc đặt hạnngạch chỉ có lợi cho một số công ty dệt may Mỹ nhưng lại tổn hại tới lợi ích người tiêudùng, các công ty nhập khẩu và bán lẻ Mỹ Đồng thời tác động xấu tới một số ngành

4

công nghiệp quan hệ tốt với Việt Nam như: công nghệ thông tin, hàng không, bảohiểm v.v Kết quả của vòng đàm phán thứ 2 diễn ra tại Washington từ ngày 9 -26/4/2003 là Mỹ đồng ý đặt hạn ngạch cho Việt Nam bắt đầu từ 1/5 đến hết năm 2003

là 1,7 tỷ USD, và sau mỗi năm căn cứ vào từng mặt hàng cụ thể, mức hạn ngạch sẽđược tăng lên từ 2 - 7%, nhưng lại có tới 38 mặt hàng của Việt Nam bị hạn chế lượngxuất khẩu

Nhìn chung, công nghiệp dệt may Việt Nam trong những năm gần đây đã đạtđược những thành tựu thực sự to lớn, tạo được những bước đi vững chắc, nhưng để đạtđược những thành tựu cao hơn thì đòi hỏi các doanh nghiệp Việt Nam phải có nhữngbước đi đúng đắn hơn Về khía cạnh môi trường, ngành dệt Việt Nam cần có sự đầu tưhợp lý, quan tâm đúng mức hơn để trong tương lai không xa, Việt Nam vừa thu đượclợi nhuận về mặt kinh tế mà không làm tổn hại đến môi trường

1.2 HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NGÀNH DỆT NHUỘM

1.2.1 Quy trình công nghệ dệt nhuộm

Tùy từng đặc thù công nghệ và sản phẩm của mỗi cơ sở sản xuất khác nhau màquy trình sản xuất áp dụng có thể thay đổi cho phù hợp Dây chuyền công nghệ sảnxuất dệt nhuộm tổng quát được thể hiện trong hình 1.1, bao gồm các bước sau:

Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng6

Kéo sợi, chải

Nguyên liệu đầu vào

Tinh bột, phụ gia, hơi nước

- Nhập nguyên liệu: nguyên liệu được nhập dưới các điều kiện bong thô chứa các sợibong có kích thước khác nhau cùng các tạp chất tự nhiên như bụi đất, hạt cỏ rác Ngoài

ra còn sử dụng các nguyên liệu như lông thú, đay gai, tơ tằm để sản xuất các mặt hàng

- Làm sạch: đánh tung, làm sạch và trộn đều bong thô để thu nguyên liệu sạch và đồng

đều Sau quá trình làm sạch, bong thu được dưới dạng các tấm bông phẳng đều

- Chải: các sợi bông được chải song song và tạo thành các sợi thô xoắn trên máy chải

- Kéo sợi: kéo sợi để giảm kích thước và tăng độ bền sợi

- Hồ sợi: đối với sợi bông sử dụng hồ tinh bột và tinh bột biến tính, đối với sợi nhântạo sử dụng PVA (Polyvinylancol), polycrylat Mục đích của quá trình này là tạomàng hồ bao quanh sợi, tăng độ bền, độ bôi trơn và độ bông của sợi để tiến hành dệt

- Dệt vải: kết hợp các sợi ngang và sợi dọc để hình thành các tấm vải

- Giũ hồ: sử dụng xút hoặc enzyme amilaza để tách các phần hồ còn lại trên tấm vải

- Nấu vải: loại trừ phần hồ còn lại và các tạp chất thiên nhiên bám vào sợi và tách dầumỡ

- Tẩy trắng: làm cho vải sạch màu, sạch các vết dầu mỡ và làm cho vải đạt độ trắngđúng theo yêu cầu đặt ra Chất tẩy trắng thường dùng NaClO, NaClO2, H2O2 cùngcác hoá chất phụ trợ khác để tạo môi trường

Nếu sử dụng H2O2 tuy giá thành sản phẩm cao hơn nhưng không ảnh hưởng đến môitrường sinh thái Nước thải chủ yếu chứa kiềm dư và các chất hoạt động bề mặt

Nếu sử dụng các chất tẩy chứa Clo: giá thành thấp hơn nhưng tạo ra hàm lượng AOX(hợp chất halogen hữu cơ dễ hấp phụ) trong nước thải Các chất này khả năng gây ungthư và ảnh hưởng đến môi trường sinh thái

- Nhuộm vải: đây là công đoạn phức tạp, sử dụng nhiều loại thuốc nhuộm và hóa chất

để tạo màu sắc khác nhau cho vải Thuốc nhuộm có nhiều loại như: trực tiếp, hoànnguyên, lưu huỳnh, hoạt tính… tồn tại ở dạng tan hay phân tán trong dung dịch Tỉ lệmàu của thuốc nhuộm gắn vào sợi từ 50-98%, phần còn lại đi vào trong nước thải Quá trình nhuộm xảy ra theo 4 bước:

 Di chuyển các phần tử thuốc nhuộm đến bề mặt sợi

 Gắn màu vào bề mặt sợi

 Khuếch tán màu vào sợi, quá trình này xảy ra chậm

 Cố định màu vào sợi

Phần màu không gắn vào sợi vải được thể hiện trong bảng sau:

Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng

- In hoa: để tạo vân hoa, có 1 hay nhiều màu trên vải Các loại thuốc in hoa ở dạng hoàtan hay dung môi chất màu Các thuốc in hoa là chất màu, hoạt tính, hoàn nguyênazo không tan và Indigozol Hồ in hoa là hồ tinh bột dextrin, natrialginat, hồ nhũtương tổng hợp

- Văng khô, hoàn tất: mục đích ổn định kích thước của vải chống màu và ổn địnhnhiệt Trong đó sử dụng một số hoá chất chống nhàu, chất làm mềm và hoá chất nhưmetylic, axitaxetic, focmandehit

1.2.2.Các loại hoá chất sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm

a Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm Các Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm loại Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm thuốc Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm nhuộm Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm sử Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm dụng Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm trong Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm sản Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm xuất Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm dệt Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm nhuộm Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm [6]

Để sản xuất các mặt hàng vải màu và in hoa trong công nghiệp dệt nhuộmngười ta phải sử dụng nhiều loại thuốc nhuộm khác nhau Thuốc nhuộm chủ yếu là cáchợp chất hữu cơ có màu, khi tiếp xúc với các vật liệu khác nhau thì khả năng bắt màu

và giữ màu trên vật liệu khác nhau bằng các lực liên kết vật lý và hoá học Hầu hếtthuốc nhuộm là những hợp chất màu hữu cơ trừ thuốc nhuộm pigment có một số màu

từ hợp chất vô cơ

Thuốc nhuộm trực tiếp hay còn gọi là thuốc nhuộm tự bắt màu là những hợpchất màu hoà tan trong nước, có khả năng bắt màu vào một số vật liệu như các sợixenlulo, giấy, tơ tằm và sợi polyamit một các trực tiếp nhờ các lực hấp phụ trong môitrường trung tính hoặc kiềm

Hầu hết thuốc nhuộm trực tiếp có nhóm azo,một số ít là dẫn xuất dioazin vàflatoxianim,tất cả được sản xuất dưới dạng muối natri của axit sunforic hoặc cacbonylhữu cơ,một vài trường hợp được sản xuất dưới dạng muối amoni va kali nên được viếtdưới dạng tổng quát là:

Ar-SO3Na (Ar:gốc hữu cơ mang màu thuốc nhuộm)Khi hoà tan vào nước thuốc nhuộm phân ly như sau:

Ar-SO3- Na Ar-SO- 3+ Na +Ar-SO- 3: là ion mang màu có điện tích âm.

Do có khả năng tự bắt màu, đơn giản trong sử dụng và rẻ tiền nên thuốc nhuộmtrực tiếp được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như ngành dệt vải,sợibông, hàng dệt kim từ bông, một số sản phẩm dệt từ polyamit trong ngành thuộc dacũng sử dụng thuốc nhuộm trực tiếp nhất là màu nâu, đen và một số màu xanh

8

Là loại thuốc nhuộm có khả năng hoà tan trong nước có phạm vi sử dụng rộngrãi trong các lĩnh vực như nhuộm len, tơ tằm,polyamit một số dùng để nhuộm lôngthú Đa số thuốc nhuộm axit thuộc nhóm azo, một số có thể tạo phức với ion kim loại.

Có 3 loại thuốc nhuộm axit :

+ Thuốc nhuộm thông thường

+ Thuốc nhuộm axit cầm màu

+ Thuốc nhuộm axit kim loại

Thuốc nhuộm hoàn nguyên bao gồm 2 nhóm chính :

- Thuốc nhuộm indignit (gồm indigô và dẫn xuất của nó)

- Thuốc nhuộm hoàn nguyên đa vòng

Tuy có cấu tạo và màu sắc khác nhau nhưng tất cả đều có nhóm axeton(C=O)trong phân tử nên công thức tổng quát là R=C=O Thuốc nhuộm hoàn nguyên có tínhchất:

- Đủ màu

- Màu tươi ánh

- Độ bền cao khi bị gia công ướt , với ánh sáng…

Thuốc nhuộm hoàn nguyên được dùng chủ yếu cho nhuộm len, tơ tằm và quátrình phải tiến hành trong môi trường kiềm và ở nhiệt độ 50-600C

Trong phân tử có chứa disunfua (-S-S) và nhiều nguyên tử lưu huỳnh

Là hợp chất không màu tan trong nước và một số dung môi hữu cơ Dùng đểnhuộm sợi coton thuốc nhuộm này tương đối đủ màu trừ màu tím và màu đỏ chưa tổnghợp được

Ngoài ra còn một số loại thuốc nhuộm khác như thuốc nhuộm pigment.thuốcnhuộm phân tán…

Tỷ lệ các loại thuốc nhuộm không gắn kết vào sợi vải và tồn tại trong nước thảiđược thể hiện trong bảng 1.2

Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng

Thuốc nhuộm Phần màu không gắn vào sợi (%)

b Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm Các Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm loại Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm hoá Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm chất Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm khác Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm sử Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm dụng Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm trong Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm sản Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm xuất Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm dệt Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm nhuộm

Trong sản xuất dệt nhuộm ngoài các loại thuốc nhuộm thường dùng, người ta còn sửdụng các loại hoá chất sau:

- NaOH và Na2CO3 dùng trong nấu tẩy, làm bóng với số lượng lớn

- H2SO4 dùng để giặt trung hoà và hiện màu thuốc nhuộm

- H2O2, NaOCl dùng để tẩy trắng vật liệu

- Các chất khử vô cơ như: Na2S2O3 dùng trong nhuộm hoàn nguyên, Na2S dùng để khửthuốc nhuộm lưu huỳnh

- Các chất cầm màu thường là nhựa cao phân tử như syntephix, tinofic

- Những chất này khó tan trong nước nhưng lại dễ tan trong dung dịch axit axetic,chúng tạo thành phức khó tan giữa cation chất cầm màu và anion của thuốc nhuộm Nóđược sử dụng để nâng cao độ bền màu cho vảI khi nhuộm bằng thuốc nhuộm trực tiếp,thuốc nhuộm hoàn nguyên…

- Các chất hoạt động bề mặt (như chất ngấm, chất đều màu, chất chống bọt, chất chốngnhăn…), xà phòng hoặc các chất tẩy giặt tổng hợp được sử dụng trong tất cả các côngđoạn là các nhóm anion, cation Các chất này làm giảm sức căng bề mặt nước thảI vàảnh hưởng tới đời sống thuỷ sinh, đôi khi có những sản phẩm khó phân giải vi sinh

10

- Các polyme tổng hợp dùng trong hồ sợi và hồ vải như PAC, polycrylat Khi đi vàotrong nước thải là những chất khó phân huỷ sinh học

- Các chất làm mềm vải dùng trong khâu hoàn tất phần lớn là hợp chất cao phân tử cógốc silion như : políilicoxan, silicon biến tính Các chất này có khả năng tạo thành lớpmàng mỏng trên vải làm cho vải mềm và mịn

1.2.3.Hiện trạng ô nhiễm và các chất ô nhiễm

a Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm Các Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm nguồn Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm phát Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm sinh Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm ô Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm nhiễm

Nguồn nước thải phát sinh trong công nghệ dệt nhuộm là từ các công đoạn: hồ sợi, giũ

hồ, nấu, tẩy, nhuộm và hoàn tất Trong đó lượng nước thải chủ yếu được phát sinh doquá trình giặt sau mỗi công đoạn

Nhu cầu sử dụng nước trong dệt nhuộm rất lớn và thay đổi theo các mặt hàng khácnhau Nhu cầu nước cho 1m vải nằm trong phạm vi 12-65 lít và thải từ 10-40 lít

Theo số liệu thống kê, ngành dệt may tại Việt Nam thải ra môi trường khoảng 24-30triệu m3 nước thải /năm Trong đó chỉ 10 % lượng nước thải được xử lý, còn lại phầnlớn khoảng 90% thải trực tiếp vào môi trường

Do dây chuyền công nghệ sản xuất hàng dệt nhuộm phức tạp, sử dụng một lượng nước

và hoá chất lớn nên nước thải từ công nghệ dệt nhuộm cần được xử lý

b Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm Các Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm chất Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm gây Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm ô Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm nhiễm

Các chất gây ô nhiễm chính trong công nghệ dệt nhuộm bao gồm:

+ Các tạp chất tách ra từ vải sợi như: dầu mỡ, các hợp chất hữu cơ chứa nitơ, pectin,chất bụi bẩn dính vào (trung bình chiếm 6% khối lượng sợi )

+ Các hoá chất sử dụng trong công nghệ dệt nhuộm như: hồ tinh bột, H2SO4, NaOH,H2O2, Na2CO3 Các loại thuốc nhuộm, các chất trợ, chất cầm màu, chát tẩy giặt.Lượng chất được sử dụng đối với từng loại vải, tuỳ loại màu khác và đi vào từng côngđoạn tương ứng

+ Các chất tẩy rửa là một trong những thành tố gây ô nhiễm hữu cơ đáng kểnhất.Thành phần chất tẩy rửa bao gồm: chất hoạt động bề mặt, chất phụ gia và các chấtkhác Cả chất hoạt động bề mặt và chất hấp phụ đều cản trở quá trình xử lý nước.Ngoài ra, vấn đề chất thải rắn và khí thải của ngành dệt nhuộm ở Việt Nam là mộttrong những vấn đề cần hết sức quan tâm Chất thải rắn của ngành dệt nhuộm baogồm xỉ than, phế liệu, vải vụn, bụi bông, bao bì, các loại thuốc nhuộm bị hỏng Mỗi

Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng

năm lượng chất thải rắn khoảng trên 700.000 tấn /năm Hiện nay, lượng CTR này đượccác cơ sở sản xuất thu gom, xử lý và tái sử dụng

c) Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm Đặc Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm tính Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm của Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm nước Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm thải Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm của Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm sản Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm xuất Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm dệt Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm nhuộm Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm

Bảng 1.3 Các chất ô nhiễm và đặc tính của nước thải dệt nhựôm qua các công

đoạn.[6]

Hồ sợi, giũ hồ Tinh bột, gluco, cacboxylmetyl,

Xenlulo, polivinyl, alcol, chất béo

BOD cao (3035%) tổng lượng BOD

Tẩy trắng Hypoclorit,hợp chất chứa clo

NaOH, AXO,axit

Độ kiềm cao, BOD chiếm 5%

Nhuộm Các loại thuốc nhuộm,axit axetic,

các loại muối kim loại

Độ màu rất cao, BOD chiếmkhoảng 6% tổng BOD, tổng chất rắn TS cao

Làm bóng NaOH, tạp chất Độ kiềm cao, BOD thấp

khoảng 1% tổng BODNấu tẩy NaOH, chất sáp, dầu mỏ, sođa,

sunlicatnatri, xơ sợi vụ, nhiệt độ cao

Độ kiềm coa,BOD chiếm khoảng 30%

In Chất màu, tinh bột,dầu muối, kim

loại, axit

Kiềm nhẹ, BOD thấp

Thành phần nước thải dệt nhuộm rất đa dạng bao gồm: các chất ô nhiễm dạnghữu cơ (thuốc nhuộm, tinh bột, tạp chất) và dạng vô cơ (các muối trung tính, các chấttrợ nhuộm) vì vậy thế nước thải dệt nhuộm đã có những ảnh hưởng tới nguồn tiếpnhận

Đặc trưng quan trọng nhất của nguồn nước thải từ các cơ sở dệt nhuộm là sựdao động rất lớn về cả số lượng và tải lượng ô nhiễm Thay đổi theo mùa, theo mặthàng sản xuất và theo chất lượng sản phẩm Nhìn chung nước thải từ các cơ sở dệtnhuộm có độ kiềm cao, độ màu và hàm lượng chất hữu cơ, TS cao Hiệu quả hấp phụcủa vải chỉ đạt 6070% Ngoài ra một số chất điện ly, chất hoạt động bề mặt, chấttạo môi trường cũng tồn tại trong thành phần nước thải tạo ra độ màu cao của nướcthải

Các tác nhân gây ô nhiễm môi trường nước có thể tóm tắt như sau:

+ Độ kiềm cao: làm tăng độ pH của nước pH>9 sẽ gây độc hại tới các sinh vật thuỷsinh gây ăn mòn các công trình thoát nước và hệ thống xử lý nước thải

12

+ Muối trung tính: làm tăng tổng hàm lượng chất rắn Lượng chất thải lớn gây tác hạiđến đời sống thuỷ sinh do giảm oxy hoà tan trong nước.

+ Độ màu cao: thuốc nhuộm do lượng dư đi vào nước thải, ảnh hưởng tới quá trìnhquang hợp của các loài thuỷ sinh, ảnh hưởng xấu tới cảnh quan

+ Các chất độc: kim loại nặng, hợp chất halogen (AXO), có khả năng tích tụ trong cơthể sinh vật với hàm lượng chất rắn tăng dần theo chuỗi thức ăn trong hệ sinh tháinguồn nước gây một số bệnh mãn tính hay ung thư đối với người và động vật

Nước thải của ngành dệt nhuộm nếu không được xử lý, khi thải vào môi trường

sẽ làm mất cân bằng sinh thái của nguồn tiếp nhận gây ô nhiễm môi trường và ảnhhưởng lớn đến sức khoẻ con người

Thông số

Mặt hàng

Lượng nước thải

TS (mg/l)

BOD (mg/l)

COD

Độ màu (Pt.Co)

Hàng bông

dệt thoi 394 400-1000 70-135 350-600 8-10 350-600Hàng pha dệt

kim 264-280 800-1100 90-400 570-1200 9-10 1120-1600

1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM [3]

Các biện pháp thường ứng dụng trong xử lý nước thải dệt nhuộm được thể hiện theo sơ đồsau:

Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng

khí

Trao đổi ion

Keo tụ

Hấp phụ

Tuyển

hoá

Phèn sắt

Phèn nhôm

Polime hữu cơ

Oxi hoá thông thường O2, KMnO 4,

Hình 1.2 Các biện pháp xử lý nước thải ngành dệt nhuộm [5]

Nguyên tắc của phương pháp xử lý sinh học: dựa trên cơ sở sử dụng hoạt độngsống của vi sinh vật để phân huỷ các chất hữu cơ hoặc một số chất vô cơ trong nướcthải Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ, vô cơ và một số chất khoáng làm nguồndinh dưỡng và tạo ra năng lượng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và phát triển Quátrình phân huỷ các chất hữu cơ nhờ các vi sinh vật gọi là quá trình oxy hoá sinh hoá.

Để có thể áp dụng phương pháp này nước nước thải không chứa các chất độc và tạpchất, các muối kim loại nặng hoặc nồng độ của chúng không vuợt quá nồng độ cực đạicho phép và có tỷ số BOD/COD ≥ 0,5

1.3.2 Phương pháp màng

Đây là phương pháp mới, hiện đại đang được phát triển trong nhiều ngành kỹthuật trong đó có xử lý nước thải Phương pháp này được ứng dụng trong ngành dệtnhuộm nhằm thu hồi hoá chất để tái sử dụng như thu hồi tinh bột, PVA, thuốc nhuộmidigo bằng siêu lọc đồng thời thu hồi muối và thuốc nhuộm bằng màng thẩm thấungược Động lực của quá trình lọc màng là sự chênh lệch áp suất giữa hai phía củamàng Phương pháp màng có ưu điểm tách được các chất có độ tinh khiết cao Tuynhiên do giá thành thiết bị, chi phí vận hành cao nên phạm vi ứng dụng chưa đượcrộng rãi

1.3.3 Phương pháp trung hoà điều chỉnh pH

Giá trị pH của các dòng thải từ công đoạn nhuộm tẩy,làm bóng có thể dao độngtrong khoảng rộng,mặt khác các quá trình xử lý hoá lý và sinh học đều đòi hỏi một giátrị pH thích hợp Trung hoà có thể thực hiện bằng việc trộn dòng thải có tính axit vớidòng thải có tính kiềm hoặc sử dụng các hoá chất như: H2SO4, HCl, NaOH,…

1.3.4 Phương pháp hấp phụ

Phương pháp hấp phụ dùng để xử lý các chất không có khả năng phân huỷ sinhhọc và các chất hữu cơ không hoặc khó xử lý bằng phương pháp sinh học Phươngpháp này dùng để khử màu nước thải chứa thuốc nhuộm hoà tan và thuốc nhuộm hoạttính Cơ sở của quá trình là hấp phụ các chất tan lên bề mặt chất rắn Các chất hấp thụthường là: than hoạt tính, than nâu, đất sét, cacbonat, magiê trong đó than hoạt tính làchất hấp thụ có bề mặt riêng lớn 400-1500m2/g Nhu cầu lượng than hoạt tính để xử lýnước thải có màu là rất khác nhau

1.3.5 Phương pháp keo tụ

Đây là một phương pháp truyền thống để xử lý nước thải và được ứng dụngrộng rãi trong xử lý nước thải dệt nhuộm chứa các chất màu phân tán không tan.Phương pháp này giảm được 3060% COD và giảm được đáng kể màu trong nước

Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng

thải Hiện nay, người ta thường sử dụng một số hợp chất keo tụ khác nhau trong quátrình xử lý nước thải

a Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm Keo Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm tụ Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm bằng Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm hệ Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm keo Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm ngược Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm dấu Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm [5]

Trong quá trình keo tụ này người ta sử dụng muối nhôm hoặc muối sắt hoá trị 3còn gọi là phèn nhôm hoặc phèn sắt làm chất keo tụ Các muối này được đưa vào dungdịch chúng phân ly thành các cation và anion theo phản ứng sau:

Al2(SO4)32Al3+ + 3SO4FeCl3  Fe3+ + 3Cl-Nhờ hoá trị cao của các ion kim loại, chúng có khả năng ngậm nước tạo thànhcác phức chất hexa Me(H2O)63+ (trong đó Me3+ có thể là Al3+ hoặc Fe3+ ) Tuỳ thuộcvào giá trị pH của môi trường mà chúng có khả năng tồn tại ở các điều kiện khác nhau,thí dụ với phèn nhôm, các phức chất này tồn tại ở pH từ 3 đến 4; với sắt chúng tồn tại

2-ở pH từ 1 đến 3

Khi pH tăng, các phản ứng xảy ra như sau:

Me(H2O)63+ + H2O  Me(H2O)5OH2+ + H3O+Tăng axit: Me(H2O)52+ + H2O  Me(H2O)4(OH)2 + H3O+

Tăng kiềm: Me(H2O)4(OH)2 + OH- Me(OH)3 + 4H2O

Me= Al3+; Fe3+

Với nhôm khi pH bắt đầu từ 6 trở lên và với sắt khi pH bắt đầu từ 5 trở lên, cácphản ứng dừng lại ở trạng thái hyđroxit Me(OH)3 kết tủa lắng xuống Độ hoà tan củacác hyđroxit Me(OH)3 này quá nhỏ nên ở pH tối ưu, các ion kim loại này được tách hếtkhỏi nước Quá trình này tạo thành Me(OH)4+ chỉ xảy ra khi pH7,5 đối với nhôm vàpH10 đối với sắt

Các sản phẩm hyđroxit tan tạo thành trong phạm vi pH từ 3 đến 6, đó là sảnphẩm mang nhiều nguyên tử kim loại, ví dụ Al3(OH)45+ Các hợp chất này mang điệntích dương mạnh và có khả năng kết hợp với các hạt keo tự nhiên mang điện tích âmtạo thành bông cặn Các hyđroxit nhôm hoặc sắt tạo thành khác nhau tuỳ thuộc vào pH

và các điều kiện của quá trình, song chúng đều là những hợp chất mang điện tíchdương và có hoạt tính tạo bông keo tụ cao nhờ hoạt tính bề mặt lớn Các bông keo nàykhi lắng xuống sẽ hấp phụ, cuốn theo các hạt keo, cặn bẩn chất hữu cơ, chất mang mùivị… tồn tại ở trạng thái hoà tan hoặc lơ lửng trong nước Mặt khác, các ion kim loại tự

do còn kết hợp với nước qua phản ứng thuỷ phân cũng tao thành các hyđroxit như sau:

Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + 3H+

Fe3+ + 3H2O  Fe(OH)3 + 3H+

16

Quá trình tạo thành các phức chất nhôm và sắt trong phản ứng thuỷ phân phụthuộc vào độ pH của môi trường.

Quá trình thuỷ phân các chất keo tụ và tạo thành các bông keo xảy ra theo cácgiai đoạn sau:

Me3+ + HOH  Me(OH)2+ + H+ Me(OH)2+ + HOH  Me(OH)2+ + H+Me(OH)2 + HOH  Me(OH)3 + H+ -

Me3+ +3HOH  Me(OH)3 + 3H+Các loại phèn nhôm, sắt thường được sử dụng trong quá trình keo tụ gồm:Nhôm Sunfat Al2(SO4).14H2O, nhôm clorua AlCl.6H2O, nhôm polyclorua

Al(OH)1,5(SO4)0,125Cl1,25n, aluminat natri NaAlO2, sắt(III) sunfat Fe2(SO4)3.8H2O, sắt(II) sunfat FeSO4.7H2O, sắt clorua FeCl3, sunfat sắt nhôm AlFe(SO4).nH2O, sunfat closắt FeClSO4.nH2O, sunfat clo sắt FeClSO4, FeCl3Fe(SO4)3…

Hiện nay, PAC (Polyaluminium choride) đựơc đánh giá là một chất keo tụ cónhiều ưu điểm hơn cả về mặt xử lý cũng như chi phí giá thành PAC được sản xuất từquá trình phân huỷ AlCl3 với Na2CO3 hoặc NaHCO3 Công thức PAC có dạng chunglà: AlClx(OH)3-xn= 1-2, phân tử lượng của PAC từ 7.000-35.000, độ dài 35-250A0.PAC được sử dụng trực tiếp cho quá trình keo tụ Do không phải trải qua bước hìnhthành polyme (diễn ra chậm) nên tốc độ keo tụ lớn và tạo ra kết tủa Al(OH)3 vô địnhhình rất thuận lợi trong điều kiện nhiệt độ không cao Mạng polyme có mật độ điệntích dương cao nên khả năng hấp phụ và trung hoà các hạt huyền phù tích điện âmxảy ra rất tốt Trong môi trường pH đến 9.5 quá trình hình thành Aluminat từ polymechậm nên vẫn có khả năng keo tụ tốt Hàm lượng Al2O3 đạt khoảng 36% trong khiloại phèn nhôm có chất lượng cao nhất đạt khoảng 15% Do quá trình tan chậm nênlượng Al3+ tồn dư thấp phù hợp tiêu chuẩn cho phép của nước thải sinh hoạt Hơn nữaPAC làm giảm không đáng kể độ kiềm của nước, do quá trình thuỷ phân hình thành

H+ đã được thực hiện trong quá trình Polyme hoá, do đó ít gây ăn mòn thiết bị vàđường ống dẫn nước Thực tiễn sử dụng PAC ở Việt Nam về mùa nước trong đạt hiệuquả keo tụ như phèn nhôm chỉ phải sử dụng liều lượng bằng 20-40% so với phènnhôm, còn về mùa nước đục thì lượng cần PAC 30-60% so với phèn nhôm

b Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm Keo Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm tụ Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm hoặc Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm tăng Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm cường Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm quá Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm trình Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm keo Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm tụ Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm bằng Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm các Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm hợp Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm chất Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm cao Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm phân Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm tử Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm [5]

Quá trình này sử dụng hợp chất cao phân tử tan trong nước, chúng có cấu tạomạch dài, với phân tử lượng từ 103 đến 107 g/mol và đường kính phân tử trong dung

Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng

dịch và trong dung dịch vào khoảng 0,1m đến 1m Khi phân ly trong nước chúngkeo tụ các hạt cặn bẩn trong nước dưới dạng liên kết chuỗi Các liên kết này tạo điềukiện thuận lợi cho việc hình thành và lắng tủa bông cặn Vì vậy giúp cho quá trình keo

tụ xảy ra nhanh hơn để có thể tách ra khỏi nước một cách dễ dàng

Dựa vào hoá trị người ta phân chia các loại cao phân tử dùng trong keo tụ làm

ba loại: loại anion (A), loại cation (C) và loại không ion (N) Ngoài ra cũng có thểphân chia chúng theo cấu tạo hoá học, theo độ lớn phân tử lượng như độ tích điện củachúng Ngoài các chất cao phân tử tự nhiên người ta còn sử dụng cả các chất cao phân

tử tổng hợp làm chất keo tụ

Tuỳ thuộc vào tính chất nước thải cần xử lý, liều lượng chất trợ lắng sử dụngtrong quá trình xử lý sẽ khác nhau các chất trợ động tụ thường là polyacrylamit(CH2CHCONH2)n, polyacrylic (CH2CHOOH)n hoặc polydiallylđimetyl – amon Việc

sử dụng các chất trợ đông cho phép hạ thấp liều lượng chất keo tụ – giảm thời gian choquá trình đông tụ không làm thay đổi pH của n ước thải và nâng cao tốc độ lắng củacác bông keo.[6]

Sơ đồ hình 1.3 chỉ ra các giai đoạn của quá trình keo tụ để tách các hạt lơ lửngtrong nước:

18

Hình 1.3 Cơ chế quá trình keo tụ

Tuy nhiên, quá trình làm sạch nước chỉ xảy ra khi sử dụng lượng polyme tối ưu,còn khi sử dụng quá dư, hạt keo lơ lửng lại tái bền và làm cho nước có độ đục

Phương pháp keo tụ có thể loại bỏ được kim loại nặng trong nước thải, làmgiảm độ đục và các thành phần rắn lơ lửng Bên cạnh đó còn làm giảm chất ô nhiễmkhác nhau như dầu mỡ, COD, BOD…

Hiệu quả của polyme trợ keo thể hiện ở chỗ chỉ cần sử dụng một lượng nhỏkhoảng vài phần triệu trong nước Khi đó các hạt không tan lý tưởng được kết lạithành khối riêng biệt và nước trở lên trong Cơ chế của sự kết tách ở đây theo kiểu bắc

Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng

cầu qua các phân tử polyme làm cho các chùm hạt kết tụ lại với nhau, hình thành cặn

và tách thành hai phần: phần đồng pha với nước, phần dị pha bùn lắng xuống

c Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm Các Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm yếu Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm tố Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm ảnh Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm hưởng Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm đến Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm quá Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm trình Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm keo Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm tụ

- Liều lượng và loại chất keo tụ: tính chất hoá học và lý học của nước thải là cơ sở đểlựa chọn chất keo tụ Sử dụng lượng chất keo tụ tối ưu có hiệu quả cao trong việc xử lýnước thải về các thông số hoá học và lý học Sử dụng quá nhiều chất keo tụ có thể làmtăng chi phí xử lý nước mà lại không loại bỏ được nhiều chất rắn lơ lửng, COD, độmàu và các thông số ô nhiễm khác trong nước

- Tốc độ khuấy: cần thiết phải khuấy nước thải khi xử lý bằng quá trình keo tụ với tốc

độ cao để các hạt keo có thể tiến lại gần nhau Tuy nhiên, khuấy với tốc độ quá caotrong quá trình keo tụ sẽ làm ngăn cản sự hình thành các hạt keo lớn hơn và lắngnhanh hơn, hình thành nên các bông keo và nó có thể làm phá vỡ các hạt keo vừa mớihình thành

- Thời gian lắng: thời gian lắng mà kéo dài sẽ làm cho các hạt keo có kích thước nhỏcũng có thể lắng xuống và được loại bỏ khỏi nước

- Nhiệt độ: các bông keo sẽ lắng nhanh hơn ở nước thải có nhiệt độ cao và ngược lại

- pH của dung dịch xác định nồng độ các hyđroxyt kim loại tạo thành, nó ảnh hưởnglớn đến sự hút bám trong quá trình keo tụ

d Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm Một Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm số Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm nghiên Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm cứu Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm về Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm xử Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm lý Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm nước Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm thải Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm dệt Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm nhuộm Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm bằng Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm phương Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm pháp Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm keo Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm tụ Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm trên Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm thế giới

Smith et.al (1975) đã sử dụng chất keo tụ Al2(SO4)3 để xử lý nước thải công

đoạn trước tẩy của quá trình dệt nhuộm Lượng phèn sử dụng là 70-100mg/l, hiệu quả

xử lý đạt được đối với SS là 95% và BOD5 là 38%

Knocke et.al (1986) đã xử lý màu nước thải công đoạn tẩy của quá trình dệt

nhuộm bằng phèn sắt FeCl3 và FeSO4 Khi sử dụng 300mg/l FeCl3 thì hiệu quả xử lýmàu là 95-99% Khi sử dụng 500mg/l FeSO4 thì hiệu quả xử lý màu là 100%

Trong nghiên cứu của Duk Jong Joo, Won Sik Shin và Jeong Hak Choi đã tiếnhành xử lý nước thải chứa thuốc nhuộm hoạt tính bằng phèn nhôm, phèn sắt và sửdụng thêm chất trợ lắng polime tổng hợp Kết quả cho thấy, khi sử dụng lượng phèn1g/l thì hiệu quả loại bỏ màu đạt được nhỏ hơn 20%, khi kết hợp phèn và chất trợ lắngthì màu của nước thải được loại hầu như hoàn toàn Hiệu quả xử lý tăng khi tăng lượngchất trợ lắng Ngoài ra, hiệu quả keo tụ còn phụ thuộc vào điều kiện pH và loại chất

keo tụ sử dụng [Duk Jong Joo et.al., 2005].

20

1.3.6 Phương pháp oxy hoá nâng cao

a Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm Quá Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm trình Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm oxi Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm hoá Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm sử Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm dụng Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm tác Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm nhân Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm oxi Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm hóa Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm thông Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm thường

Các tác nhân oxy hoá thông thường như : Clo (Cl2), KMnO4 H2O2, O3đều cókhả năng oxy hoá các chất trong nước nhưng sau mỗi quá trình oxy hoá lại tạo ranhững chất có hại

Cl2 là chất oxy hoá tốt được sử dụng để khử Fe2+ trong nước ngầm hoặc nướcmặt, trong khử trùng nước sau sử lý Vì Cl2 là chất tương đối rẻ nên được dùng rất phổbiến trong ngành xử lý nước và nước thải cho đến ngày nay Tuy nhiên nhựơc điểmchính của Cl2 trong quá trình khử sắt là Cl2 tác dụng với chất hữu cơ thiên nhiên tạo ranhững phụ phẩm là các chất hữu cơ chứa Cl2 gây ung thư cho người sử dụng Ngoài ra,Cl2 chỉ có khả năng khử trùng một số rất hạn chế các loại vi khuẩn như Ecoli, không

có khả năng diệt các loại vi khuẩn hoặc virut truyền bệnh như Giardia vàCryptosporidium

- Kalipenmanganat (KMnO4)

KMnO4 là chất oxy hoá được sử dụng rộng rãi trong xử lý nước Nó là chất oxyhoá mạnh hơn Clo, có thể làm việc trong vùng pH rộng, nhưng đắt tiền Ngoài ra,nhược điểm đáng kể khi sử dụng KMnO4 là tạo ra mangandioxit trong quá trình oxyhoá, chất này kết tủa do vậy phải tách bằng cách lọc hoặc lắng, làm tăng chi phí xử lý

- Hyđrogen Peroxit (H2O2)

H2O2 là chất oxy hoá mạnh hơn KMnO4 và được sử dụng trong xử lý nước thải

để phân huỷ các chất hữu cơ và khử màu nước thải ngành giấy hoặc dệt nhuộm Ngoài

ra ưu điểm của H2O2 là không sinh ra chất độc hoặc chất có màu trong quá trình sửdụng Tuy vậy, khả năng oxy hoá H2O2 không đủ mạnh để khoáng hoá hoàn toàn chất

ô nhiễm hữu cơ như yêu cầu đòi hỏi

- Ozon (O3)

Ozon là chất oxy mạnh nhất trong số các chất oxy hoá thông dụng kể trên được

sử dụng để khử trùng, phân huỷ các chất hữu cơ hoặc để khử màu trong nước sinhhoạt Ưu điểm của ozon là tự phân huỷ Không để lại sản phẩm phụ lạ và nguy hiểmtrong nước sau khi xử lý Tuy vậy ozon hoà tan kém trong nước và là hợp chất khôngbền, thời gian tồn tại chỉ vài phút Vì vậy, để có thể đạt được số lượng ozon hoà tantrong nước đủ lớn cho quá trình oxy hoá, phải đưa vào hệ thống một lượng ozon lớn.Ngoài nhược điểm nói trên khi sử dụng ozon làm chất oxy hoá trong xử lý nước vànước thải là phải sản xuất ozon tại chỗ, ngay trong dây chuyền xử lý nước

Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng

Thế oxy hoá của các tác nhân oxi hoá được sắp xếp theo thứ tự bảng sau:

Bảng 1.5 Khả năng oxy hoá của một số tác nhân oxy hoá 1

Gốc hydroxyl HO có thế oxy hoá mạnh nhất (2.8 eV) Về tốc độ phản ứng,hầu như tất cả các hợp chất hữu cơ đều bị gốc HO oxy hoá với tốc độ nhanh hơn sovới O3 (chất oxy hoá mạnh nhất trong số các chất oxy hoá thông dụng) từ hàng nghìnđến hàng tỷ lần Hằng số tốc độ của HO và O3 với các chất hữu cơ được thể hiện trongbảng sau:

22

Bảng 1.6.Hằng số tốc độ phản ứng (M -1 S -1 ) của gốc Hyđroxyl HO  so với O 3 1

Có rất nhiều phương pháp để tạo ra gốc HO, các phương pháp đó được thể hiện

ở bảng sau:

Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng

1 H2O2 và Fe H2O2 + Fe2+ + OH- + HO Fentơn(Fenton Process)

(phức)( =300-500)

Quang Fenton biến thể(Modified Photon-Fenton

4 H2O2 và O3 H2O2 + 2O3  HO+ 3O2 Penroxon peroe Process

UV/oxi hoá(UV/Oxidation Process)

6 O3 /năng lượng

Photon UV

O3 + H2O 2 HO+ O2( = 253,7 nm)

UV/Oxi hoá(UV/Oxidation Process)

+ H( < 190 nm)

UV/Oxi hoá(UV/Oxidation Process)

9 TiO2 /UV

TiO2  e- + h+(( > 387,5 nm)

h+ + H2O  HO + H+

h+ + OH-  HO + H

Quang xúc tác bán dẫn

Năm 1894 trong tạp chí hội hoá học Mỹ đã công bố công trình nghiên cứu củatác giả J.H.Fentơn, trong đó ông quan sát thấy phản ứng oxi hoá axit malic bằng hyđrô

24

peroxit đã được tăng mạnh khi có mặt các ion sắt Sau đó tổ hợp H2O2 và muối sắtđược sử dụng làm tác nhân oxi hoá rất hiệu quả cho nhiều đối tượng rộng rãi các chấthữu cơ và được mang tên “tác nhân Fentơn” Khoảng 40 năm sau, Haber và Weiss chorằng gốc hyđroxyl chính là chất oxy hoá trong những hệ như vậy Vào những năm 40,Merz và Water công bố hàng loạt công trình trong đó đã sử dụng sơ đồ phản ứng củaHaber-Weiss cho thấy các quan hệ tỷ thức có thể sử dụng để xác định khả năng chấpnhận tương đối của các hợp chất khác nhau đối với gốc hyđroxyl và sự biến đổi củacác gốc trung gian tạo ra sau đó.

Phản ứng Fenton được tổng quát như sau:

Mn+ + H2O2  M(n+1) + HO + OHTrong đó M là kim loại như Cu & Fe

-Như vậy bản chất của quá trình Fentơn là tạo ra gốc tự do HO có khả năng oxyhoá mạnh và phân huỷ không chọn lọc đối với các chất hữu cơ Các quá trình Oxy hoánâng cao được định nghĩa là những quá phân huỷ oxy hoá dựa vào gốc tự do hoạt động

HO được tạo ngay trong quá trình xử lý

H2O2 có thế oxy hoá tương đối thấp 1,78V Trong môi trường axit, H2O2 thểhiện tính oxy hoá còn trong môi trường kiềm nó thể hiện tính khử

Trong môi trường axit: 2H+ + H2O2 + 2e  2H2O2

Trong môi trường kiềm: 2OH- + H2O2 – 2e  2H2O + O2

Khi kết hợp H2O2 với Fe2+ thì xảy ra các phản ứng sau:

-RH + HO  RX + H2O

R + O2  RO2Gốc RO2 & HO2 kém hoạt động, được biến đổi thành RO & HO hoạt động hơn nhờ tính chất này mà các chất hữu cơ bị phân huỷ mạnh hơn

Ở nhiệt độ thấp để phản ứng diễn ra nhanh cần phải có một lượng lớn muối Fe.Khi đó quá trình kết tủa thuốc nhuộm bởi muối Fe diễn ra đồng thời với quá trình gốc

Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng

tự do OH oxy hoá thuốc nhuộm Nếu phản ứng diễn ra ở nhiệt độ cao hơn 950C thìlượng mối Fe chỉ cần vài mg/l, vì thế cặn sau khi xử lý là không đáng kể

- Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm Các Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm yếu Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm tố Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm ảnh Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm hưởng Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm đến Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm oxi Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm hoá Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm bằng Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm Fe 2+ /H 2 O 2

+ pH:

Trong phản ứng Fenton, độ pH có ảnh hưởng rất lớn đến độ phân huỷ và nồng độ Fe2+,

từ đó ảnh hưởng lớn đến tốc độ phản ứng và hiệu quả phân huỷ các chất hữu cơ Trongmôi trường axit rất thuận lợi cho quá trình tạo ra gốc hydroxyl tự do, trong khi ở pHcao, quá trình kết tủa Fe3+ xảy ra nhanh hơn quá trình khử, làm giảm nguồn tạo ra Fe2+,trở thành yếu tố hạn chế tốc độ phản ứng Nói chung, phản ứng Fenton xảy ra thuận lợitrong khoảng pH từ 3-5, đạt được tốc độ cao nhất khi pH nằm trong khoảng hẹp trêndưới 3

+ Tỷ lệ Fe2+: H2O2 và loại ion Fe(Fe2+ hay Fe3+)

Tốc độ của phản ứng tăng khi tăng nồng độ H2O2, đồng thời nồng độ H2O2 lại phụthuộc vào nồng độ chất ô nhiễm cần xử lý (đặc trưng bằng tải lượng COD) Theo kinhnghiệm, tỷ lệ mol/mol H2O2:COD thường 0.5-1:1 Schwarzer,H.1998

Việc sử dụng ion Fe2+ hay Fe3+ không ảnh hưởng gì đến tác dụng xúc tác cho phản ứngFenton Tuy nhiên khi sử dụng H2O2 với liều lượng thấp (<10-15mg/l H2O2), nên sửdụng Fe2+ sẽ tốt hơn

+ Các anion vô cơ:

Một số các ion vô cơ thường có trong nước ngầm và nước thải cũng có thể làm giảmhiệu quả của quá trình Fenton Những ion thường gặp nhất là những ioncacbonat(CO32-), bicacbonat(HCO3-), ion clo (Cl-), những ion này sẽ phản ứng với gốc

HO làm hao tổn số lượng gốc HO, làm mất khả năng tiến hành phản ứng oxy hoáhoặc cũng có thể tạo thành phức chất không hoạt động với Fe(III) như các gốc sunfat(SO42-), nitrat (NO3-), photphat (H2PO4-)

Khi sử dụng H2O2 để xử lý nước thải dệt nhuộm không có hiệu quả trong cảmôi trường axit và bazơ (đã được chứng minh bởi Okay Etal,1996) Khi sử dụng tia

UV kết hợp H2O2 thì sẽ hình thành 2 gốc HO, theo phản ứng sau:

H2O2 + UV  HO ( 400nm )Sau đó, gốc HO sẽ phản ứng với với các chất ô nhiễm hữu cơ (Crittenden et al,1999):

HO + CH2Cl2  H2O + CHCl2

CHCl2 + HO2 CO2 + 2HCl

26

Galindo và Kalt (1998) đã nghiên cứu và cho thấy H2O2/ UV xử lý độ màutrong nước thải có hiệu quả cao hơn trong môi trường axít khoảng pH = 3  4 khi pHtrong môi trường kiềm thì không có hiệu quả trong xử lý độ màu bởi vì H2O2 bị phânhuỷ tạo thành oxy và nước Bởi vậy lượng gốc HO tạo thành thấp hơn Một số nhàkhoa học khác đã chỉ ra rằng nhiệt độ có ảnh hưởng đáng kế trong việc xử lý độ màutrong nước.

Một số nghiên cứu khác nghiên cứu về ứng dụngh H2O2 kết hợp UV để xử lýnước thải dệt nhuộm chỉ ra rằng lượng H2O2 tăng thì hiệu quả xử lý tăng ( Galindo andKalt., 1998; Arslan et al., 1999; Nilsun 1999) tuy nhiên lượng H2O2 khá cao như mộttác nhân tiêu thụ gốc HO Nếu nồng độ H2O2 thấp thì gốc HO tạo ra không đủ đểphân huỷ chất hữu cơ trong nước thải nhuộm Do đó nghiên cứu để tìm ra lượng H2O2tối ưu là rất cần thiết

Arslan and Isil, (2001, 2000) đã nghiên cứu và xử lý nước thải nhuộm bằng tácnhân H2O2 kết hợp UV Cho thấy hiệu quả xử lý độ màu và COD khá cao Các nghiêncứu trước đó chỉ ra rằng với nồng độ H2O2 là 50 mM xử lý COD có hiệu quả cao Cácnghiên cứu về ảnh hưởng của thời gian đến khả năng xử lý thuốc nhuộm bằng H2O2kết hợp UV đã được tíên hành Georgiou et al., 2002; Marana et al., 2002 đã nghiêncứu và đưa ra kết quả sau 30 đến 90 phút thì thuốc nhuộm hoạt tính đã bị phân huỷ hầunhư hoàn toàn Trong khi đó Percowski and Kos (2003) cho thấy sau 2 h xử lý nướcthải dệt nhuộm thì khả năng loại bỏ độ màu là 99 % Shyh - Fang et al., 1999 chỉ rarằng càng kéo dài thời gian xử lý thì hiệu quả xử lý độ màu càng tăng

Georgion et al., (2002) and Rosario et al., (2002) nghiên cứu khả năng xử lýTOC trong thuốc nhuộm hoạt tính bằng H2O2/UV Kết quả cho thấy sau khoảng thờigian 1 2 h thì hiệu quả xử lý TOC đạt 80  82 %

Arslan et al., (2002) đã xử lý TOC bằng H2O2/ UV cho thấy hiệu quả xử lý đạt30,4 % và 13,4 % tương ứng với 2 giá trị pH = 3 và pH = 7 lượng H2O2 xử dụng là 600mg/l

Mối quan hệ giữa liều lượng tia UV và sự phân huỷ thuốc nhuộm trong quátrình xử lý bằng UV/ H2O2 đã được khảo sát bởi Shen and Wang (2002) Kết quả chothấy kết quả phân huỷ thuốc nhuộm càng tăng thì liều lượng UV tăng Hiệu quả phânhuỷ thuốc nhuộm đạt 90% thì liều lượng UV là 82 W/m2

Tốc độ phản ứng Fenon tăng lên nhanh khi có xúc tác tia UV ( Ruppert et al.,1993; Sun and Pignatello., 1993 ) trong quá trình phản ứng, Fe3+ đã được tích luỹ trong