Luận văn 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 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 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 cũng 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 ! Học viên Cù Thị Vân Anh MỤC LỤC 2.2.2 Xác định độ giảm suất lọc theo thời gian 36 MỤC LỤC HÌNH 2.2.2 Xác định độ giảm suất lọc theo thời gian 36 MỤC LỤC BẢNG 2.2.2 Xác định độ giảm suất lọc theo thời gian 36 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 siêu sạch, lọc hoá dầu, dược phẩm, thực phẩm, hoá chất, y tế, môi trường … Ưu điểm phương pháp lọc màng tách cấu tử có kích thước khác nhau, từ cỡ hạt tới cỡ ion mà không cần phải sử dụng thêm hoá chất khác, cấu tử cần tách chuyển pha, phương pháp tách đại, tiết kiệm lượng thân thiện với môi trường Trong luận văn này, thực đề tài “Nghiên cứu tách thu hồi thuốc nhuộm dư nước thải nhuộm màng lọc khả giảm thiểu fouling cho trình lọc tách thuốc nhuộm qua màng” Luận văn thực Phòng thí nghiệm Nghiên cứu màng lọc, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Nước thải dệt nhuộm phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm 1.1.1 Công nghệ sản xuất nguồn phát sinh nước thải Ngành dệt nhuộm ngành công nghiệp có dây chuyền công nghệ sản xuất phức tạp với nhiều loại hình công nghệ khác Quá trình sản xuất sử dụng nguồn nguyên liệu, hóa chất khác để sản xuất mặt hàng với mẫu mã, màu sắc, chủng loại đa dạng Nguyên liệu chủ yếu xơ bông, xơ nhân tạo để sản xuất loại vải cotton vải pha, dùng nguyên liệu lông thú, đay gai, tơ tằm … Thông thường công nghệ dệt nhuộm gồm ba trình bản: Kéo sợi, dệt vải xử lý (nấu tẩy), nhuộm hoàn thiện vải Các công đoạn gồm[14-42]: Làm nguyên liệu: Nguyên liệu thô chứa sợi có kích thước khác với tạp chất học đánh tung, làm trộn Chải: Các sợi chải song song tạo thành sợi thô Kéo sợi, đánh ống, mắc sợi: Kéo sợi thô máy sợi để giảm kích thước sợi, tăng độ bền quấn sợi vào ống thích hợp Sợi ống nhỏ đánh ống thành to để chuẩn bị dệt vải Mắc sợi để chuẩn bị cho công đoạn hồ sợi Hồ sợi dọc: Hồ sợi hồ tinh bột tinh bột biến tính để tạo màng hồ bao quanh sợi, tăng độ bền, độ trơn độ bóng sợi Ngoài dùng loại hồ nhân tạo polyvinylalcol PVA, polyacrylat … Dệt vải: Kết hợp sợi ngang sợi dọc để hình thành vải mộc Giũ hồ: Tách thành phần hồ bám vải mộc enzim axit sunfuric 0.5%, sau giặt nước, xà phòng, xút, chất ngấm đưa sang nấu tẩy Nấu vải: Loại trừ phần hồ lại tạp chất thiên nhiên xơ sợi Vải nấu dung dịch kiềm chất tẩy giặt áp suất đến at, nhiệt độ 120 đến 1300C, sau vải giặt nhiều lần Làm bóng vải: Mục đích làm trương nở sợi cotton, xơ sợi trở nên xốp, thấm nước, bóng hơn, tăng khả bắt màu thuốc nhuộm Thường dùng dung dịch NaOH nồng độ 300 ppm, nhiệt độ 100C đến 200C, sau vải giặt nhiều lần Tẩy trắng: Các chất tẩy thường dùng NaClO2, NaOCl H2O2 với hóa chất phụ trợ khác Nhuộm vải hoàn thiện: Thường sử dụng loại thuốc nhuộm tổng hợp hóa chất trợ nhuộm để tăng gắn màu vải Phần thuốc nhuộm dư không gắn vào vải vào nước thải Tỷ lệ màu gắn vào sợi nằm khoảng 50 đến 98%, tùy thuộc vào công nghệ nhuộm, loại vải, độ màu yêu cầu … Để tăng hiệu trình nhuộm, hóa chất sử dụng loại axit H 2SO4, CH3COOH, muối sunfat natri, chất cầm màu syntephix, tinofix Nguồn nước thải phát sinh công nghệ dệt nhuộm từ công đoạn hồ sợi, giũ hồ, nấu, tẩy, nhuộm hoàn tất, lượng nước thải chủ yếu trình giặt sau công đoạn, 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 tác động đến môi trường Vấn đề ô nhiễm chủ yếu công nghiệp dệt nhuộm ô nhiễm nước thải Các chất thải nước thải dệt nhuộm bao gồm: Các thành phần nguyên liệu (tạp chất thiên nhiên, muối, dầu, mỡ len, xơ sợi), hóa chất, thuốc nhuộm tồn dư sau hoàn thành công đoạn nhuộm, in hoa chất thải công đoạn phụ trợ Mức độ ô nhiễm nước thải phụ thuộc chủ yếu vào loại lượng hóa chất, chất trợ thuốc nhuộm sử dụng, phụ thuộc vào công nghệ máy móc thiết bị dây chuyền công nghệ áp dụng Các chất gây ô nhiễm nước thải dệt nhuộm chia thành ba nhóm gồm: * Các chất độc với vi sinh tôm cá gồm xút, natricabonat, axit vô cơ, chất khử vô natrisunfua natrihidrosunfit, dung môi hữu clo hóa, dẫn xuất phenol phenol, hợp chất kim loại nặng hợp chất hữu hay dung môi * Các chất khó phân giải vi sinh gồm phần lớn thuốc nhuộm chất tăng trắng quang học, chất tạo phức-càng hóa, nhũ hóa, làm mềm, chất hồ sợi, chất giặt vòng thơm, ankylenoxit dài hay mạch nhánh ankyl Hình 3.22 Ảnh chụp AMF bề mặt màng trước sau chiếu xạ tử ngoại Kết thực nghiệm cho thấy, độ giảm suất lọc màng sau chiếu xạ tử ngoại thấp nhiều so với màng tác động xạ tử ngoại (giảm từ 47% màng ban đầu xuống 15% sau chiếu xạ) Trong điều kiện khảo sát, màng tác động xạ cường độ 60W thời gian phút cho suất lọc ban đầu cao nhất, tốc độ giảm suất lọc màng lớn so với màng chiếu xạ cường độ 30W thời gian phút phút Màng chiếu xạ cường độ 60W phút có suất lọc thấp so với màng khác, nhiên suất lọc màng cao gấp lần so với màng ban đầu Sự tăng suất lọc hai nguyên nhân: (1) Sự mở rộng nhẹ kích thước lỗ bề mặt màng (2) tăng tính ưa nước bề mặt sau chiếu xạ Kết đo phổ hồng ngoại phản xạ (Hình 3.21) cho thấy thay đổi nhiều nhóm chức bề mặt màng Sự tăng nhẹ cường độ tín hiệu vùng 1250 cm-1 tương tác oxi không khí lên bề mặt màng sau chiếu xạ Trong điều kiện khảo sát, thấy màng tác động xạ cường độ 60W thời gian phút cho kết tốt nhất, sau chiếu xạ điều kiện này, suất lọc tăng lên rõ rệt so với màng độ lưu giữ màng trì tốt Do đó, chọn điều kiện để thực khảo sát tiếp theo, nhằm nâng cao suất lọc khả chống fouling màng 3.3.2.2 Trùng hợp ghép axit maleic lên bề mặt màng Axit maleic axit hữu không no có nối đôi phân tử, có mặt liên kết kép nhóm chức cacboxylic axit maleic yếu tố thuận lợi để thực trình trùng hợp ghép bề mặt nhằm nâng cao tính ưa nước giảm mức độ fouling cho trình lọc tách thuốc nhuộm qua màng Chúng thực trình trùng hợp ghép axit maleic lên bề mặt màng hai phương 61 pháp khác nhau: Song song nối tiếp 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%) t(phút) Màng 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Hiệu suất lọc % Màu dịch lọc 0.591 0.457 0.406 0.377 0.358 0.345 0.336 0.328 0.323 0.317 0.313 0.310 95.8 Nhạt J, S, J, S, J, S, J, S, phút 0.775 0.771 0.768 0.762 0.757 0.754 0.752 0.750 0.748 0.746 0.745 0.744 97.0 Nhạt phút 1.033 1.026 1.024 1.020 1.0176 1.010 1.003 0.972 0.990 0.985 0.980 0.976 99.9 Không màu phút 0.886 0.871 0.870 0.863 0.857 0.852 0.845 0.840 0.836 0.843 0.841 0.840 99.9 Không màu phút 0.904 0.886 0.873 0.864 0.856 0.850 0.845 0.840 0.836 0.832 0.830 0.827 99.9 Không màu J (l/m2.h.bar) 62 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 cũng 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 63 gian khác nhau, rửa sạch, sấy khô tiến hành đánh giá khả tách màng với 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) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Hiệu suất lọc Màu dịch lọc J, T, 1phút J, T, 2phút J, T, phút Màng 1.107 1.070 1.052 1.033 1.021 1.009 1.001 0.992 0.991 0.984 0.978 0.972 0.970 0.965 0.964 0.960 0.960 0.955 0.993 0.952 0.953 0.949 0.950 0.947 99.9 99.9 Không màu Không màu 1.218 1.200 1.187 1.187 1.185 1.183 1.182 1.182 1.179 1.178 1.178 1.177 99.3 Không màu 0.590 0.457 0.406 0.377 0.358 0.345 0.336 0.328 0.322 0.317 0.313 0.310 95.8 Màu nhạt J (l/h.bar.m2) 64 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 65 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/cm 2) (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) 66 Bảng 3.10 So sánh màng trùng hợp axit maleic (MA) axit acrylic (AA) t(phút) J, MA,1 0.775 10 0.771 15 0.768 20 0.762 25 0.757 30 0.754 35 0.752 40 0.750 45 0.748 50 0.746 55 0.745 60 0.744 Hiệu suất 99.9 lọc % J = (l/h.bar.m2) J, MA,3 J, MA,5 0.886 0.871 0.870 0.863 0.857 0.852 0.845 0.840 0.836 0.843 0.841 0.840 0.904 0.886 0.873 0.864 0.856 0.850 0.845 0.840 0.836 0.832 0.830 0.827 99.9 99.9 Màng J, AA, J, AA,3 J, AA,5 0.590 0.457 0.406 0.377 0.358 0.346 0.336 0.328 0.322 0.317 0.313 0.310 0.417 0.398 0.388 0.381 0.375 0.370 0.366 0.363 0.360 0.357 0.355 0.353 0.628 0.610 0.597 0.588 0.581 0.576 0.571 0.568 0.565 0.561 0.559 0.557 0.828 0.813 0.797 0.789 0.782 0.777 0.771 0.769 0.766 0.763 0.758 0.752 95.86 99.9 99.9 99.9 Hình 3.25 So sánh suất lọc màng (J,mn) màng trùng hợp ghép axit maleic (J,MA) axit acrylic (J, AA) 67 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 Màng Trùng hợp ghép AA Trùng hợp ghép MA Hình 3.26 Ảnh chụp AFM bề mặt màng màng trùng hợp với MA AA 68 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 639.5 698.6 412.5 545.1 580.9 869.8 790.6 951.1 1014.8 1180.0 0.20 1903.6 0.25 3552.2 0.15 2038.3 Absorbance 0.30 1594.2 3055.1 0.35 1115.3 1079.2 1746.3 1703.3 0.40 1287.9 1512.9 1468.2 0.45 0.10 0.05 0.00 3500 3000 Number of sample scans: 64 Number of background scans: 64 Resolution: 4.000 Sample gain: 8.0 Mirror velocity: 0.6329 Aperture: 100.00 2500 2000 Wavenumbers (cm-1) 69 1500 1000 500 0.50 1754.4 Hình 3.27.Phổ FTIR-ATR bề mặt màng (dưới) màng trùng hợp ghép với MA 573.9 465.1 718.2 634.0 697.3 878.6 1018.7 1112.7 1080.7 1259.4 1207.4 1157.3 1305.01328.9 1510.4 1907.5 0.10 2083.3 0.15 2405.1 0.20 2282.2 0.25 2592.2 Absorbance 0.30 1416.8 0.35 1592.4 3070.3 0.40 2974.2 0.45 0.05 -0.00 -0.05 -0.10 3500 3000 2500 2000 Wavenumbers (cm-1) 1500 1000 500 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 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 70 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 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 71 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 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 72 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 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 73 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 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 74 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 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 75 [...]... 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 5 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 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 yếu... 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... của quá trình này cao hơn so với quá trình siêu lọc Màng thẩm thấu ngược và lọc nano dùng cho dung môi nước khá giống nhau 17 về cấu trúc và phương pháp chế tạo Tuy nhiên, màng lọc nano có kích thước lỗ lớn hơn một chút so với màng thẩm thấu ngược và quá trình chuyển khối qua màng lọc nano là phức tạp hơn vì quá trình tách xảy ra không chỉ do cơ chế thấm khuếch tán mà còn có cả cơ chế sàng lọc Màng. .. lượng lớn bùn (từ 0,5 đến 2,5 kg/1 m 3 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... lực của màng lớn hơn so với màng vi lọc Quá trình tách qua màng cũng xảy ra theo cơ chế sàng lọc (rây phân tử) Khả năng tách của màng được đặc trưng bởi hệ số cắt phân tử (MWCO) hay còn gọi là giới hạn tách phân tử • Thẩm thấu ngược (Reverse Osmosis) Màng thẩm thấu ngược có kích thước lỗ vô cùng nhỏ, khoảng một vài nm Loại màng này có thể tách được các ion trong dung dịch và cho dung môi đi qua Độ... chiều dày của màng chế tạo thường dao động 10% so với giá trị xác định [4,7] • Độ nén ép Đối với các quá trình lọc đặc biệt là lọc bằng màng thì đòi hỏi phải có sự chênh lệch áp suất giữa hai phía của màng lọc Trong quá trình lọc, do sự chênh lệch áp suất, màng bị nén lại làm cho độ xốp của màng bị giảm đi, trở lực của màng tăng lên Tuỳ thu c vào sự chênh lệch áp suất và thời gian làm việc mà màng bị nén