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

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 CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Nƣớc thải dệt nhuộm phƣơng pháp xử lý nƣớc 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 130 C, 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 0 dung dịch NaOH nồng độ 300 ppm, nhiệt độ 10 C đến 20 C, 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 H2SO4, 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 * Các chất tương đối không độc phân giải vi sinh gồm xơ sợi tạp chất thiên nhiên chúng, bột sắn không biến tính hóa học dùng để hồ sợi, chất giặt ankyl mạch thẳng, axit axetic axit fomic, muối trung tính nồng độ thấp Các thông số đặc trưng cho tính chất nước thải dệt-nhuộm gồm thông số vật lý (nhiệt độ, pH, màu sắc, tổng lượng chất rắn lơ lửng, tổng lượng chất rắn hòa tan), thông số sinh học, sinh thái (BOD, COD, tổng cacbon hữu TOC, cacbon hữu hòa tan DOC, kim loại nặng, halogen hữu AOX) thông số hóa học (clo tự nước, nito amoni, nito tổng, phosphor tổng, sulfua, sulfite, sunfat, hidrocacbon tổng, chất thơm, chất hoạt động bề mặt ) Đặc tính nước thải chất gây ô nhiễm nước thải ngành dệtnhuộm thể bảng sau Bảng 1.1 Các chất gây ô nhiễm đặc tính nước thải ngành dệt-nhuộm [14 ] Công đoạn Chất ô nhiễm nƣớc thải Đặc tính nƣớc thải Hồ sợi, giũ Tinh bột, glucose, carboxy metyl BOD cao (34 đến 50 % hồ xenlulo, polyvinyl alcol, nhựa, chất tổng BOD) béo sáp Nấu tẩy NaOH, chất sáp dầu mỡ, tro, Độ kiềm cao, màu tối, soda, silicat natri xơ sợi vụn BOD cao (30 % tổng BOD) Tẩy trắng Làm bóng Hypoclorit, hợp chất chứa clo, Độ kiềm cao, chiếm NaOH, AOX, axit … % BOD NaOH, tạp chất Độ kiềm cao, BOD thấp (dưới 1% tổng BOD) Nhuộm Các loại thuốc nhuộm, axit axetic Độ màu cao, BOD muối kim loại In cao, TS cao Chất màu, tinh bột, dầu, đất sét, Độ màu cao, BOD cao Hoàn thiện muối, kim loại, axit … dầu mỡ Vết tinh bột, mỡ động vật, muối Kiềm nhẹ, BOD thấp Trong chất thải dệt nhuộm thuốc nhuộm thành phần quan tâm Thuốc nhuộm vào nước thải tồn dư sau hoàn tất công đoạn nhuộm Các thuốc nhuộm thường có nước thải xưởng nhuộm nồng độ 10-50 mppm Tuy nhiên, tùy thuộc vào qui mô công nghệ áp dụng, nồng độ thuốc nhuộm nước thải cao nhiều Cho đến nay, việc xử lý thuốc nhuộm tồn dư nước thải dệt nhuộm thách thức đáng kể với ngành công nghiệp Các phương pháp ngăn ngừa, giảm thiểu xử lý nước thải dệt nhuộm Các phương pháp ngăn ngừa, giảm thiểu ô nhiễm nước thải ngành dệt nhuộm thực trình sản xuất như: - Giảm nhu cầu sử dụng nước cách thường xuyên kiểm tra hệ thống nước cấp, tránh rò rỉ nước Sử dụng công nghệ tẩy, nhuộm, giặt hợp lý Tuần hoàn, sử dụng lại dòng nước giặt ô nhiễm nước làm nguội - Hạn chế sử dụng hóa chất trợ, thuốc nhuộm dạng độc hay khó phân hủy sinh học Giảm chất gây ô nhiễm nước thải trình tẩy, giảm ô nhiễm kiềm nước thải từ công đoạn làm bóng - Thu hồi sử dụng lại dung dịch hồ từ công đoạn hồ sợi giũ hồ, phương pháp lọc màng dùng để thu hồi PVA ứng dụng lần Mỹ năm 1974 áp dụng nhiều nước châu Âu - Sử dụng nhiều lần dịch nhuộm vừa tiết kiệm hóa chất, thuốc nhuộm giảm ô nhiễm môi trường Các loại thuốc nhuộm cho phép sử dụng lại nhiều lần gồm: Thuốc nhuộm axit dùng cho len polyamit, thuốc nhuộm bazo dùng cho polyacrylonitril, thuốc nhuộm trực tiếp cho mặt hàng bông, thuốc nhuộm phân tán cho sợi tổng hợp polyester Cho đến nay, việc thu hồi thuốc nhuộm từ dịch nhuộm phương pháp lọc màng thực thành công số nước để thu hồi thuốc nhuộm indigo từ trình nhuộm sợi Sau nhuộm phần thuốc nhuộm không gắn vào sợi vào nước giặt với nồng độ 0,1 ppm Để thu hồi thuốc nhuộm, dùng phương pháp lọc màng để nâng nồng độ thuốc nhuộm sau lọc lên 60 đến 80 ppm đưa vào bể nhuộm để sử dụng lại Do đặc thù 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 tố lượng nước thải, đặc tính nước thải, tiêu chuẩn thải … Về nguyên lý, có phương pháp sau áp dụng để xử lý nước thải dệt nhuộm: * Phương pháp đông keo tụ: Đây phương pháp thông dụng xử lý nước thải dệt nhuộm Trong phương pháp người ta dùng phèn nhôm phèn sắt với sữa vôi khử màu phần COD Điều chỉnh pH thích hợp cho loại phèn loại nước thải cần xử lý Về nguyên tắc, hệ phản ứng có hydroxit sắt nhôm hấp phụ hợp chất màu chất khó phân hủy sinh học, lắng xuống tạo thành bùn Phương pháp ứng dụng để khử màu nước thải cho hiệu suất cao với thuốc nhuộm phân tán Có thể áp dụng phương pháp keo tụ điện hóa để tăng tạo áp dụng quy mô lớn Để tăng tạo trợ lắng người ta thường cho thêm polime hữu Tuy nhiên phương pháp tạo lượng lớn bùn (từ 0,5 đến 2,5 kg/1 m nước thải), bùn sau phải tách nước chôn lấp đặc biệt, COD giảm từ 60 đến 70% * Phương pháp hấp phụ: Dùng để xử lý chất thải khả phân hủy sinh học chất hữu không khó xử lý phương pháp sinh học, nước thải dệt nhuộm có thuốc nhuộm hòa tan thuốc nhuộm hoạt tính Cơ sở trình hấp phụ chất tan lên bề mặt chất rắn xốp (chất hấp phụ) Các chất hấp phụ thường than hoạt tính, than nâu, đất sét, cacbonat, magie, than hoạt tính có bề mặt riêng lớn từ 400 đến 500 m /g Tuy nhiên phương pháp giảm tối đa 70% COD * Phương pháp oxi hóa: Các chất nhuộm vải hầu hết chất bền hóa học nên phải dùng chất oxi hóa mạnh Nhiều kết nghiên cứu rằng, dùng ozon không khí có chứa hàm lượng ozon định có khả khử màu tốt, đặc biệt cho nước thải có chứa thuốc nhuộm hoạt tính Theo tài liệu 1g thuốc nhuộm hoạt tính cần 0,5g O3 Tuy nhiên giá thành cho việc sản xuất ozon cao Dùng khí clo phương pháp kinh tế để khử màu nước thải dệt nhuộm Xử lý vi sinh giảm đáng kể tải lượng COD độ độc Tuy nhiên, phương pháp có bất lợi sinh hợp chất clo hữu cơ, làm tăng tổng lượng halogen hữu AOX nước thải Nếu dùng peroxit H2O2 môi trường axit với chất xúc tác muối sắt (II) gốc hydroxyl trung gian tạo có khả oxi hóa cao ozon, phương pháp tốn * Phương pháp sinh học: Mặc dù thuốc nhuộm hầu hết chất khó phân hủy thành phần nước thải dệt nhuộm có chứa nhiều chất phân hủy sinh học Tuy nhiên nước thải dệt nhuộm có nhiều chất gây độc cho vi sinh vật chất thải vô cơ, fomandehit, kim loại nặng chất khó phân hủy sinh học chất tẩy giặt, hồ PVA trước đưa vào xử lý sinh học cần xử lý sơ chất gây độc, giảm tỷ lệ chất khó phân hủy Với phương pháp xử lý hiếu khí cần kiểm tra tỷ lệ theo tiêu BOD5 : N : P = 100:5:1 Do nước thải dệt nhuộm có chứa nito photpho nên kết nghiên cứu nên trộn nước thải sinh hoạt để đưa vào xử lý sinh học Các phương pháp sinh học thường dùng phương pháp bùn hoạt tính, lọc sinh học, hồ oxy hóa kết hợp xử lý sinh học nhiều bậc Các kết cho thấy nước sau xử lý không màu hàm lượng chất rắn nhỏ song lượng bùn sinh khối tạo tương đối lớn Như kèm theo chi phí xử lý bùn giá thành lại cao Các nghiên cứu cho thấy việc áp dụng phương pháp sinh hóa, hấp phụ, bùn lắng không mang lại hiệu cao, chi phí tốn loại bỏ tối đa khoảng 70% COD [41] * Phương pháp màng lọc: Phương pháp ứng dụng xử lý nước thải ngành dệt nhuộm với mục đích thu hồi chất tái sử dụng lại hồ tinh bột, PVA, thu hồi muối thuốc nhuộm Một số kết nghiên cứu việc áp dụng kỹ thuật lọc màng NF RO cho thấy phương pháp hiệu quả, giảm COD tới 99,5 % [41] Việc áp dụng công nghệ màng giảm lượng nước tiêu tốn cho trình nhuộm vải tới 70% Kỹ thuật lọc màng áp dụng để xử lý nước thải nhuộm tốt nhiều so với phương pháp thông thường [9,17, 18, 26,28,37,46] 1.2 Giới thiệu màng lọc trình phân tách màng Màng lọc loại vật liệu sử dụng trình tách hỗn hợp đồng thể hay dị thể (lỏng – lỏng, lỏng – rắn, khí – rắn, khí – khí) Một cách khái quát, coi màng lớp chắn có tính thấm chọn lọc đặt hai pha – pha vào (feed) pha thấm qua (filtrate) Trong trình tách, màng có khả lưu giữ số cấu tử hỗn hợp cho cấu tử khác qua Quá trình vận chuyển chất qua màng thực cách tự nhiên hay cưỡng nhờ động lực hai phía màng Động lực trình tách qua màng chênh lệch áp suất, chênh lệch nồng độ, chênh lệch nhiệt độ hay chênh lệch điện trường 1.2.1 Phân loại màng lọc Dựa vào chất, người ta chia màng thành hai loại: màng sinh học màng tổng hợp Đây cách phân loại rõ ràng hai loại màng khác hoàn toàn cấu trúc chức [27] Một cách phân loại khác dựa vào cấu trúc màng, cách phân loại quan trọng cấu trúc màng định chế tách phạm vi ứng dụng màng Trong phạm vi màng tổng hợp rắn, người ta chia thành hai loại: màng đối xứng màng bất đối xứng [28] Màng đối xứng loại màng có cấu trúc đồng từ xuống với hai mặt hoàn toàn (ví dụ màng xenlophan, cuprophan) Độ dày màng đối xứng (xốp không xốp) nằm khoảng từ 10 đến 200 μm, trở lực chuyển khối định độ dày toàn màng, giảm độ dày màng làm tăng tốc độ thấm qua Loại màng thường dùng trình vi lọc để lọc tiểu phân nhỏ hoặc dùng cho thẩm tách máu [4, 28] 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 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, J, T, J, T, phút Màng 1phút 2phút 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 Hiệu suất lọc 99.9 Màu dịch lọc 0.947 1.177 0.310 99.9 99.3 95.8 Không màu Màu nhạt Không Không màu màu J (l/h.bar.m ) 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/cm ) (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 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 Lượng thuốc nhuộm bị hấp phụ lên màng Thời gian trùng hợp (mg/cm2) (phút) Phương song pháp 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) Bảng 3.10 So sánh gi a màng trùng hợp axit maleic (MA) axit acrylic (AA) J, J, J, Màng J, AA, MA,1 MA,3 MA,5 0.775 0.886 0.904 0.590 0.417 0.628 0.828 10 0.771 0.871 0.886 0.457 0.398 0.610 0.813 15 0.768 0.870 0.873 0.406 0.388 0.597 0.797 20 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 t(phút) J, AA,3 J, AA,5 Hiệu suất lọc % 99.9 99.9 99.9 95.86 99.9 99.9 99.9 J = (l/h.bar.m ) 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 0.417 0.443 1.107 1.218 0.590 10 0.398 0.406 1.052 1.200 0.457 15 0.388 0.406 1.021 1.187 0.406 20 0.381 0.396 1.001 1.187 0.377 25 0.375 0.387 0.991 1.185 0.358 30 0.370 0.380 0.978 1.183 0.345 35 0.366 0.374 0.970 1.182 0.336 40 0.363 0.369 0.964 1.181 0.328 45 0.360 0.365 0.960 1.179 0.322 50 0.357 0.361 0.993 1.178 0.317 55 0.355 0.358 0.953 1.178 0.313 60 0.353 0.355 0.950 1.177 0.310 99.9 99.9 99.3 95.86 Hiệu suất lọc 99.9 % 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 -1 -1 (3000 – 3500 cm ) (1700-1750 cm ) 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 0.45 0.40 17 46 17 03 0.35 30 55 0.30 Ab so rb an ce 0.25 0.20 35 52 15 12 14 68 15 94 19 03 12 87 69 86 11 15 11 1014 80 10 79 95 63 58 54 79 0.15 20 38 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 Hình 3.27.Phổ FTIR-ATR bề mặt màng (dưới) màng trùng hợp ghép với MA 0.50 17 54 4 0.45 0.40 1592.4 3070.3 0.35 1510 2974 0.30 Ab so rb an ce 0.25 25 92 0.20 0.15 0.10 19 07 24 05 22 82 20 83 1416.8 1305.0 1328.9 1259.4 1207.4 11 57 57 3.9 11 12 10 10 80 18 7 87 8.6 697.3 718.2 634 46 5.1 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 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 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 ĐHKHT NĐHQGH N 10 Trịnh Hùng Lê (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 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 Thương (2008), Nghiên cứu chế tạo màng lọc composite 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 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 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 ... tiêu nghiên cứu Nội dung luận văn tập trung vào việc nghiên cứu khả tách loại thu c nhuộm dung dịch nước phương pháp lọc màng đánh giá khả giảm fouling cho trình lọc tách thu c nhuộm qua màng. .. phương pháp lọc màng thực thành công số nước để thu hồi thu c nhuộm indigo từ trình nhuộm sợi Sau nhuộm phần thu c nhuộm không gắn vào sợi vào nước giặt với nồng độ 0,1 ppm Để thu hồi thu c nhuộm, ... nhẹ, BOD thấp Trong chất thải dệt nhuộm thu c nhuộm thành phần quan tâm Thu c nhuộm vào nước thải tồn dư sau hoàn tất công đoạn nhuộm Các thu c nhuộm thường có nước thải xưởng nhuộm nồng độ 10-50