Luận văn thạc sĩ nghiên cứu tách thu hồi thuốc nhuộm dư trong nước thải nhuộm bằng màng lọc và khả năng giảm thiểu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN CÙ THỊ VÂN ANH NGHIÊN CỨU TÁCH THU HỒI THUỐC NHUỘM DƢ TRONG NƢỚC THẢI NHUỘM BẰNG MÀNG LỌC VÀ KHẢ NĂNG GIẢM THIỂU FOULING CHO QUÁ TRÌNH LỌC TÁCH THUỐC NHUỘM QUA MÀNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI, 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN CÙ THỊ VÂN ANH NGHIÊN CỨU TÁCH THU HỒI THUỐC NHUỘM DƢ TRONG NƢỚC THẢI NHUỘM BẰNG MÀNG LỌC VÀ KHẢ NĂNG GIẢM THIỂU FOULING CHO QUÁ TRÌNH LỌC TÁCH THUỐC NHUỘM QUA MÀNG Chun ngành : Hóa Mơi trƣờng Mã số 60 44 41 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN THỊ DUNG HÀ NỘI, 2012 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Nƣớc thải dệt nhuộm phƣơng pháp xử lý 1.1.1 Công nghệ sản xuất nguồn phát sinh nước thải 1.1.2 Đặc trưng nước thải dệt nhuộm tác động đến môi trường 1.1.3 Các phương pháp ngăn ngừa, giảm thiểu xử lý nước thải dệt nhuộm 1.2 Giới thiệu màng lọc trình phân tách màng 1.2.1 Phân loại màng lọc 1.2.2 Module màng lọc 10 1.2.3 Mơ hình dịng qua module cách xếp hệ thống module 11 1.2.4 Một số đặc tính màng 13 1.2.5 Các trình màng dùng động lực áp suất 14 1.2.6 Cơ chế tách qua màng 16 1.2.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình tách qua màng 17 1.2.8 Một số ứng dụng màng lọc 19 1.3 Biến tính bề mặt màng lọc 23 1.3.1 Kỹ thuật trùng hợp bề mặt 24 1.3.2 Kỹ thuật phủ nhúng 25 1.3.3 Kỹ thuật trùng hợp plasma 25 1.3.4 Xử lý nhiệt môi trường ozone (O3) 26 1.3.5 Trùng hợp ghép quang tia UV 27 1.4 Mục tiêu nghiên cứu 29 CHƢƠNG PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 2.1 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị 30 2.1.1 Hóa chất 30 2.1.2 Dụng cụ thiết bị 31 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 33 2.2.1 Đánh giá khả tách thuốc nhuộm màng 33 2.2.2 Xác định độ giảm suất lọc theo thời gian 34 2.2.3 Đánh giá độ bền màng môi trường pH khác 35 2.2.4 Đánh giá khả phục hồi suất lọc phương pháp rửa 35 2.2.5 Biến tính bề mặt màng lọc 35 2.2.6 Xác định lượng polyme trùng hợp ghép lên bề mặt màng 36 2.2.7 Xác định lượng thuốc nhuộm hấp phụ lên màng trình lọc 36 2.2.8 Nghiên cứu cấu trúc tính chất bề mặt màng 36 CHƢƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 38 3.1 Xây dựng đƣờng chuẩn xác định nồng độ thuốc nhuộm 38 3.1.1 Xác định bước sóng hấp thụ cực đại dung dịch thuốc nhuộm 38 3.1.2 Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ thuốc nhuộm 38 3.2 Khả tách loại thuốc nhuộm màng điều kiện khác 40 3.2.1 Ảnh hưởng nồng độ thuốc nhuộm dung dịch 40 3.2.2 Ảnh hưởng mức độ cô đặc dung dịch 41 3.2.3 Ảnh hưởng áp suất dòng qua module màng 42 3.2.4 Ảnh hưởng loại thuốc nhuộm 43 3.2.5 So sánh khả lọc thuốc nhuộm số loại màng khác 46 3.2.6 Đánh giá độ bền màng mơi trường có pH khác 47 3.2.7 Kết tách thuốc nhuộm số mẫu nước thải nhuộm thực tế 50 3.3 Khả giảm fouling cho trình lọc tách thuốc nhuộm qua màng 52 3.3.1 Làm màng phương pháp rửa 52 3.3.2 Biến tính bề mặt màng 53 3.3.2.1 Tác động xạ tử ngoại lên bề mặt màng 53 3.3.2.2 Trùng hợp ghép axit maleic lên bề mặt màng 56 3.3.2.3 Trùng hợp ghép axit acrylic 61 KẾT LUẬN 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 MỤC LỤC HÌNH Hình 1.1 Module sợi rỗng 10 Hình 1.2 Module khung 11 Hình 1.3 Module cuộn 11 Hình 1.4 Sơ đồ dịng qua module màng lọc 12 Hình 1.5 Sơ đồ trình lọc gián đoạn 12 Hình 1.6 Sơ đồ hệ lọc màng liên tục 13 Hình 1.8 Sơ đồ hệ thống sản xuất nước siêu dùng màng lọc 21 Hình 1.9 Kỹ thuật trùng hợp bề mặt 25 Hình 1.10 Kỹ thuật phủ nhúng 25 Hình 1.11 Quá trình trùng hợp ghép bề mặt xạ UV 28 Hình 2.1 Sơ đồ thiết bị lọc màng liên tục tự lắp đặt 32 Hình 2.2 Sơ đồ thiết bị thử màng lọc phịng thí nghiệm 33 Hình 3.1 Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ dd thuốc nhuộm Red 3BF 38 Hình 3.2 Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ dd thuốc nhuộm Blue MERF 39 Hình 3.3 Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ dd thuốc nhuộm Yellow 3GF 39 Hình 3.4 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch thuốc nhuộm đến suất lọc: Red 3BF (JR), Blue MERF (JB) Yellow 3GF(JV) 40 Hình 3.5 Năng suất lọc độ giảm suất lọc theo mức độ cô đặc dung dịch 42 Hình 3.6 Độ giảm suất lọc theo mức độ cô đặc dung dịch 42 Hình 3.7 Ảnh hưởng áp suất dịng vào đến suất lọc 43 Hình 3.8 Màu dung dịch thuốc nhuộm trực tiếp Yellow 3FG 44 dịch lọc qua màng 44 Hình 3.9 Màu dung dịch thuốc nhuộm phân tán Yellow E3G dịch lọc qua màng 44 Hình 3.10 So sánh suất lọc dung dịch thuốc nhuộm khác nhau: 44 Hình 3.11 Độ giảm suất lọc theo mức độ cô đặc dung dịch 45 Hình 3.12 So sánh ảnh hưởng mức độ cô đặc dung dịch 47 Hình 3.13 Ảnh hưởng pH đến thay đổi tính tách màng 48 Hình 3.14 Năng suất lọc độ giảm suất lọc theo thời gian màng 49 Hình 3.15 Ảnh chụp SEM bề mặt màng ban đầu (trái) sau ngâm môi trường pH=10 (giữa) pH = (phải) 49 Hình 3.16 So sánh màu sắc độ số mẫu nước thải nhuộm 50 Hình 3.17 Năng suất lọc độ giảm suất lọc theo mức độ cô đặc 51 Hình 3.18 Khả làm màng phương pháp rửa với tác nhân rửa khác nhau: nước (Jw1), Na5P3O10 (Jw2) axit xitric (Jw3) 52 Hình 3.19 Năng suất lọc độ giảm suất lọc màng bề mặt màng tác động xạ tử ngoại điều kiện khác 53 Hình 3.20 Ảnh hưởng chiếu xạ đến tính tách màng 54 Hình 3.21 Phổ FTIR-ATR bề mặt màng 55 Hình 3.22 Ảnh chụp AMF bề mặt màng trước sau chiếu xạ tử ngoại 55 Hình 3.23 So sánh tính lọc màng (J mn) màng trùng hợp (J,S) 58 Hình 3.24 Năng suất lọc độ giảm suất lọc màng 60 Hình 3.25 So sánh suất lọc màng (J,mn) màng 63 Hình 3.26 Ảnh chụp AFM bề mặt màng màng trùng hợp ghép 64 Hình 3.27 Phổ FTIR-ATR bề mặt màng màng trùng hợp ghép với MA 65 Hình 3.28 Phổ FTIR-ATR bề mặt màng màng trùng hợp ghép với AA 65 MỤC LỤC BẢNG Bảng 1.1 Các chất gây ô nhiễm đặc tính nước thải ngành dệt-nhuộm Bảng 1.2 Một số mục tiêu tách loại các chấ t ô nhiễm của màng RO 23 Bảng 3.1 Năng suất lọc màng với ba loại dd thuốc nhuộm 41 Bảng 3.2 So sánh ảnh hưởng mức độ cô đặc dung dịch thuốc nhuộm 46 Bảng 3.3 Năng suất lọc độ lưu giữ thuốc nhuộm màng 48 Bảng 3.4 Tính chất mẫu nước thải nhuộm trước sau lọc qua màng 51 Bảng 3.5 Độ lưu giữ suất lọc màng sau chiếu xạ tử ngoại 54 Bảng 3.6 Tính lọc màng trùng hợp ghép với MA (dd 5%) 57 Bảng 3.7 Tính tách màng trùng hợp ghép MA theo phương pháp nối tiếp 59 Bảng 3.8 So sánh lượng polyme trùng hợp ghép từ axit maleic lên màng 60 Bảng 3.9 So sánh lượng thuốc nhuộm bị hấp phụ lên màng 61 Bảng 3.10 So sánh màng trùng hợp axit maleic (MA) axit acrylic (AA) 62 Bảng 3.11 So sánh tính lọc màng trùng hợp ghép AA 5% MA 5% 63 BẢNG KÍ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT AA: axit acrylic AFM: chụp phổ hiểm vi lực nguyên tử BOD: Nhu cầu oxy sinh hóa COD: Nhu cầu oxy hóa học DR: trực tiếp DS: phân tán FTIR – ATR: phổ hồng ngoại phản xạ MA: axit maleic MN: Màng PP: phƣơng pháp SEM: chụp hiểm vi điện tử quét SS: song song TSS: Tổng hàm lƣợng chất rắn lơ lửng MỞ ĐẦU Ngành dệt nhuộm có từ lâu đời gắn liền với nhu cầu ngƣời may mặc Sản lƣợng dệt giới ngày tăng, khơng chất lƣợng mà cịn 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 nƣớc thải Nƣớc thải phát sinh ngành công nghiệp dệt nhuộm xuất phát từ công đoạn hồ sợi, giũ hồ, nấu, tẩy, nhuộm Nếu lƣợng nƣớc thải xử lý sơ bộ, sau xả mơi trƣờng sau chu trình khơng gây thiệt hại cho nguồn tài ngun nƣớc mà cịn làm nhiễm mơi trƣờng nƣớc khơng tận dụng hết thuốc nhuộm cịn tồn dƣ Hiện nay, phƣơng pháp xử lý nƣớc thải dệt nhuộm địi hỏi nhiều chi phí, kỹ thuật phức tạp mà hiệu không cao Thành phần gây ô nhiễm nƣớc thải dệt nhuộm lƣợng thuốc nhuộm tồn dƣ dịng thải sau cơng đoạn nhuộm Do đó, việc tách thu hồi thuốc nhuộm tồn dƣ công đoạn phát sinh giải pháp hữu ích để xử lý giảm thiểu ô nhiễm nƣớc thải dệt nhuộm So với phƣơng pháp xử lý thơng thƣờng, ngồi mục đích tách thuốc nhuộm dƣ nƣớc thải nhuộm, kỹ thuật lọc màng cho phép tái sử dụng lại dung dịch nhuộm nƣớc sau tách thuốc nhuộm, phƣơng pháp có nhiều ƣu điểm đƣợc áp dụng số nƣớc Ở nƣớc ta, việc áp dụng kỹ thuật lọc màng xử lý nƣớc thải dệt nhuộm vấn đề Phƣơng pháp tách màng kỹ thuật tách đại đƣợc ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực Trong khoảng vài chục năm trở lại đây, kỹ thuật lọc màng có bƣớc tiến vƣợt bậc đƣợc áp dụng rộng rãi qui mơ cơng nghiệp cho nhiều mục đích khác nhau, nhƣ sản xuất nƣớc siêu sạch, lọc hoá dầu, dƣợc phẩm, thực phẩm, hoá chất, y tế, môi trƣờng … Ƣu điểm phƣơng pháp lọc màng tách đƣợc cấu tử có kích thƣớc khác nhau, từ cỡ hạt tới cỡ ion mà không cần phải sử dụng thêm hố chất khác, cấu tử cần tách khơng phải chuyển pha, phƣơng pháp tách đại, tiết kiệm lƣợng thân thiện với môi trƣờng 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 đƣợc thực Phịng thí nghiệm Nghiên cứu màng lọc, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội 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 đƣợc kích thích dƣới 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 đƣợc rửa sạch, sấy khô tiến hành đánh giá khả tách với dung dịch thuốc nhuộm Red 3BF có nồng độ 30ppm thiết bị lọc gián đoạn Bảng 3.6 Tính lọc màng trùng hợp ghép với MA (dd 5%) J, S, J, S, J, S, J, S, phút phút phút phút 0.591 0.775 1.033 0.886 0.904 10 0.457 0.771 1.026 0.871 0.886 15 0.406 0.768 1.024 0.870 0.873 20 0.377 0.762 1.020 0.863 0.864 25 0.358 0.757 1.0176 0.857 0.856 30 0.345 0.754 1.010 0.852 0.850 35 0.336 0.752 1.003 0.845 0.845 40 0.328 0.750 0.972 0.840 0.840 45 0.323 0.748 0.990 0.836 0.836 50 0.317 0.746 0.985 0.843 0.832 55 0.313 0.745 0.980 0.841 0.830 60 0.310 0.744 0.976 0.840 0.827 Hiệu suất lọc % Màu dịch lọc 95.8 Nhạt 97.0 Nhạt 99.9 Không màu 99.9 Không màu 99.9 Không màu t(phút) Màng J (l/m2.h.bar) 57 Hình 3.23 So sánh tính lọc màng (J mn) màng trùng hợp (J,SS) Kết thí nghiệm đƣợc đƣa 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 lƣu giữ đƣợc trì tốt (99.9 %) Mặt khác, độ giảm suất lọc màng đƣợc trùng hợp ghép chậm so với màng Có thể giải thích nhƣ sau: Sự trùng hợp ghép monome axit maleic tạo thành lớp polyme ghép bề mặt làm tăng khả lƣu giữ đồng thời làm cho bề mặt màng trở nên ƣa nƣớc hơn, suất lọc màng tăng, đồng thời lớp polyme trùng hợp ghép làm giảm hấp phụ thuốc nhuộm lên bề mặt bên lỗ xốp màng, đó, tốc độ giảm suất màng chậm b) Phương pháp nối tiếp: Sau chiếu xạ tử ngoại lên bề mặt, màng ngâm (không chiếu xạ) dung dịch monome Bề mặt màng đƣợc chiếu xạ tử ngoại cƣờng độ 60W phút, sau ngâm màng dung dịch monome axit maleic 5% với khoảng thời gian khác nhau, rửa sạch, sấy khô tiến hành đánh giá khả tách màng với 58 dung dịch thuốc nhuộm Red 3BF nồng độ 30ppm thiết bị lọc gián đoạn Các kết thực nghiệm đƣợc 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 lƣu giữ màng sau trùng hợp ghép phƣơng pháp nối tiếp điều kiện tƣơng đƣơng so với phƣơng pháp song song Bảng 3.7 Tính tách màng trùng hợp ghép MA theo phương pháp nối tiếp t(phút) J, T, 1phút J, T, 2phút J, T, phút Màng 1.107 1.070 1.218 0.590 10 1.052 1.033 1.200 0.457 15 1.021 1.009 1.187 0.406 20 1.001 0.992 1.187 0.377 25 0.991 0.984 1.185 0.358 30 0.978 0.972 1.183 0.345 35 0.970 0.965 1.182 0.336 40 0.964 0.960 1.182 0.328 45 0.960 0.955 1.179 0.322 50 0.993 0.952 1.178 0.317 55 0.953 0.949 1.178 0.313 60 0.950 0.947 1.177 0.310 Hiệu suất lọc 99.9 99.9 99.3 95.8 Không màu Màu nhạt Màu dịch lọc Khơng màu Khơng màu J (l/h.bar.m2) 59 Hình 3.24 Năng suất lọc độ giảm suất lọc màng màng trùng hợp ghép theo phương pháp nối tiếp Kết so sánh lƣợng polyme đƣợc trùng hợp ghép lên bề mặt màng theo hai phƣơng pháp đƣợc đƣa Bảng 3.8 Bảng 3.8 So sánh lượng polyme trùng hợp ghép từ axit maleic lên màng Thời gian trùng hợp Lƣợng polyme ghép lên màng (mg/cm2) (phút) Phƣơng pháp song song Phƣơng 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, lƣợng polyme trùng hợp ghép lên màng phƣơng pháp song song lớn so với lƣợng polyme trùng hợp ghép phƣơng pháp nối tiếp Điều chứng tỏ tốc độ trùng 60 hợp ghép phƣơng pháp song song lớn tốc độ trùng hợp phƣơng pháp nối tiếp Kết so sánh lƣợng thuốc nhuộm bị hấp phụ lên màng sau lọc dung dịch thuốc nhuộm đƣợc đƣa Bảng 3.9 Bảng 3.9 So sánh lượng thuốc nhuộm bị hấp phụ lên màng Thời gian trùng hợp Lƣợng thuốc nhuộm bị hấp phụ lên màng (mg/cm2) (phút) Phƣơng pháp song song Phƣơng pháp nối tiếp 0.30 0.53 0.23 0.38 Kết thực nghiệm cho thấy, trình lọc lƣợng thuốc nhuộm bị hấp phụ lên màng trùng hợp ghép theo phƣơng pháp song song nhỏ lƣợng thuốc nhuộm bị hấp phụ lên màng trùng hợp ghép theo phƣơng pháp nối tiếp Sự giảm lƣợng 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 phƣơng pháp song song nối tiếp với điều kiện trùng hợp tƣơng tự nhƣ tiến hành trùng hợp ghép với axit maleic, kết thực nghiệm đƣợc so sánh với thí nghiệm trùng hợp ghép axit maleic Với phƣơng 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 lƣu giữ màng tƣơng đƣơng cao so với màng ban đầu Hình 3.25 kết so sánh suất lọc màng ban đầu màng sau trùng hợp ghép với axit acrylic axit maleic (5%, phút) 61 Bảng 3.10 So sánh màng trùng hợp axit maleic (MA) axit acrylic (AA) t(phút) J, MA,1 J, MA,3 J, MA,5 0.775 0.886 0.904 10 0.771 0.871 15 0.768 20 Màng J, AA, J, AA,3 J, AA,5 0.590 0.417 0.628 0.828 0.886 0.457 0.398 0.610 0.813 0.870 0.873 0.406 0.388 0.597 0.797 0.762 0.863 0.864 0.377 0.381 0.588 0.789 25 0.757 0.857 0.856 0.358 0.375 0.581 0.782 30 0.754 0.852 0.850 0.346 0.370 0.576 0.777 35 0.752 0.845 0.845 0.336 0.366 0.571 0.771 40 0.750 0.840 0.840 0.328 0.363 0.568 0.769 45 0.748 0.836 0.836 0.322 0.360 0.565 0.766 50 0.746 0.843 0.832 0.317 0.357 0.561 0.763 55 0.745 0.841 0.830 0.313 0.355 0.559 0.758 60 0.744 0.840 0.827 0.310 0.353 0.557 0.752 99.9 99.9 95.86 99.9 99.9 99.9 Hiệu suất 99.9 lọc % J = (l/h.bar.m2) 62 Hình 3.25 So sánh suất lọc màng (J,mn) màng trùng hợp ghép axit maleic (J,MA) axit acrylic (J, AA) Theo phƣơng 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 lƣu giữ màng tƣơng đƣơng cao màng Bảng 3.11 So sánh tính lọc màng trùng hợp ghép AA 5% MA 5% t (phút) J, AA, J, AA, J, MA,1 J, MA,3 Nền 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Hiệu suất lọc % 0.417 0.398 0.388 0.381 0.375 0.370 0.366 0.363 0.360 0.357 0.355 0.353 0.443 0.406 0.406 0.396 0.387 0.380 0.374 0.369 0.365 0.361 0.358 0.355 1.107 1.052 1.021 1.001 0.991 0.978 0.970 0.964 0.960 0.993 0.953 0.950 1.218 1.200 1.187 1.187 1.185 1.183 1.182 1.181 1.179 1.178 1.178 1.177 0.590 0.457 0.406 0.377 0.358 0.345 0.336 0.328 0.322 0.317 0.313 0.310 99.9 99.9 99.9 99.3 95.86 63 Màng Trùng hợp ghép AA Trùng hợp ghép MA Hình 3.26 Ảnh chụp AFM bề mặt màng màng trùng hợp với MA AA Kết chụp hiển vi lực nguyên tử (Hình 3.26) cho thấy lớp polyme kiểu nhƣ 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 lƣu 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 cƣờng 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 ƣa nƣớc 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 đƣợc trùng hợp ghép bề mặt, tính tách khả giảm fouling cho màng đƣợc nâng lên rõ rệt so với màng ban đầu 64 9 5 5 9 9 1 1 1 1 0 9 0.20 5 2 Absorbance 0.30 3 5 0.35 0.25 0.40 0.45 0.15 0.10 0.05 0.00 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Wavenumbers (cm-1) Number of sample scans: 64 Number of background scans: 64 Resolution: 4.000 Sample gain: 8.0 Mirror velocity: 0.6329 Aperture: 100.00 1754.4 Hình 3.27.Phổ FTIR-ATR bề mặt màng (dưới) màng trùng hợp ghép với MA 0.50 0.10 573.9 1259.4 1207.4 465.1 718.2 634.0 697.3 878.6 1080.7 1018.7 1112.7 1157.3 1907.5 0.15 2083.3 2405.1 0.20 2282.2 0.25 2592.2 Absorbance 0.30 1305.0 1328.9 1416.8 1510.4 0.35 1592.4 3070.3 0.40 2974.2 0.45 0.05 -0.00 -0.05 -0.10 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Wavenumbers (cm-1) Number of sample scans: 64 Number of background scans: 64 Resolution: 4.000 Sample gain: 8.0 Mirror velocity: 0.6329 Aperture: 100.00 Hình 3.28 Phổ FTIR-ATR bề mặt màng (dưới) màng trùng hợp ghép với AA 65 KẾT LUẬN Chúng tiến hành nghiên cứu khảo sát điều kiện tách thu hồi thuốc nhuộm dƣ nƣớc thải nhuộm khả giảm thiểu fouling cho trình lọc tách thuốc nhuộm qua màng Từ kết thực nghiệm thu đƣợc, chúng tơi rút số kết luận nhƣ sau: Phƣơng pháp lọc màng tỏ hiệu việc tách thu hồi thuốc nhuộm dƣ dòng thải nhuộm Các loại màng lọc Filmtech TW30 Saehan có khả lƣu giữ gần nhƣ hồn tồn thuốc nhuộm dung dịch Dung dịch sau lọc qua màng khơng có 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 trƣợt qua màng Việc biến tính bề mặt màng phƣơng pháp trùng hợp ghép dƣới 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 lƣu giữ thuốc nhuộm màng đƣợc trì tốt Ngồi ra, sử dụng tác nhân rửa dung dịch natri triphotphat dung dịch axit xitric, suất lọc màng đƣợc 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 ơxi bề mặt màng sau trùng hợp, làm tăng tính ƣa nƣớc cho màng Do đó, tính tách khả giảm fouling màng đƣợc nâng lên rõ rệt so với màng 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Lê Viết Kim Ba, Trần Thị Dung, Nguyễn Thị Hiền (2002), “Nghiên cứu chế tạo sản xuất màng lọc dịch tiêm truyền”, Tuyển tập cơng 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 nƣớc màng thẩm thấu ngƣợc”, Tạp chí hố học cơng nghiệp hố 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 hố 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, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội Trần Thị Dung (2004), Bài giảng công nghệ màng lọc q 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 hƣởng số điều kiện chế tạo đến khả loại bỏ vi khuẩn nƣớc màng xenlulozo axetat”, Tạp chí hố học, T.47 (4A), 661-664 Phạm Thị Thu Hà (2010), ”Nghiên cứu ảnh hƣởng 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, Trƣờng ĐHKHTN- ĐHQGHN 10 Trịnh Lê Hùng (2007), Kỹ thuật xử lý nước thải, Nhà xuất Giáo Dục 11 Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Văn Ri, Nguyễn Xuân Trung (2007), Hóa học phân tích phần II: Các phương pháp phân tích công cụ, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật 67 12 Phạm Luận (2003), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Hà Nội 13 Đặng Văn Nghiêm (2006), Nghiên cứu chế tạo màng lọc nano từ vật liệu xenlulo axetat khả tách kim loại nặng màng, Khóa luận tốt nghiệp, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội 14 Trịnh Văn Nhân, Ngơ Thị Nga (1999), Giáo trình cơng 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 chuẩ n kỹ thuâ ̣t quố c gia: QCVN 01:2009/BYT, QCVN 02:2009/BYT 17 Tiêu chuẩ n Viê ̣t 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 trƣờng, Kết nghiên cứu khảo sát thuộc chương trình điều tra mơi 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 Thƣơng (2008), Nghiên cứu chế tạo màng lọc từ Cellulose nitrate cellulose acetate, Luận văn Thạc sỹ khoa học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội Tiếng Anh 22 A J Abrahamse, A van der Padt, and R M Boom (2004), “Possibility for dye removal from dyeing effluents by membrane filtration method’’ Journal of Membrane Science, 230, 149-159 23 Ahmad Rahimpour, Sayed Siavash Madaeni, Mohsen Jahanshahi, Yaghoub Mansourpanah and Narmin Mortazavian (2009), “Development of high performance nano – porous polyethersulfone ultrafiltration membranes 68 with hydrophilic surface and superior antifouling properties”, Applied Surface Science, Vol 255, pp 9166–9173 24 Allan S Hoffman (1995), “Surface modification of polymes”, Chinese Journal of Polyme Science, Vol 13, No 3, pp 195–203 25 Baker (2004), Membrane Technology and Applications, John Wiley & Sons, Ltd, Chicheste 26 Bozena Kaeselevl, John Pieracci, Georges Belfort (2001), “Photoinduced grafting of ultrafiltration membranes: comparison of poly(ethersulfone) and poly(sulfone)”, Journal of Membrane Science, Vol 194, pp 245–261 27 BƯ Bưhnke and K Pưppinghaus, W Fresenius and W Schneider (1989) “Wastewater Technology” Origin, Collection, Trebarent and Analysis of Wastewater, Springer Verlag, Berlin 28 B R Gutman (1987), Membrane Filtration, Adam Hilger, Bristol 29 Breslau B R., Larsen P H., Milnes B A and Waugh S L (1988), “The Application of Ultrafiltration Technology in the Food Processing Industry”, The Sixth Annual Membrane Technology/Planning Conference, Cambridge 30 C Visvathan (1994), Waste Minimization Opporturnities in Textile Dyeing Industry, AIT, Publication, First Edition 31 Dattatray S Wavhal, Ellen R Fisher (2004), “Modification of polysulfone ultrafiltration membranes by CO2 plasma trebarent”, Desalination, Vol.172, pp 189–205 32 E Drioli, L Giorno (1987), Membrane Operation, Wiley-VCH, Weinheim 33 Figoli A., De Luca G., Lamerata F., and Drioli E (2006), “Preparation and characterization of novel PEEKWC capsules by phase inversion technique”, Desalination, Vol 199, pp 115–117 34 Figoli A., De Luca G., Longavita E., and Drioli E (2007), “PEEKWC Capsules Prepared by Phase Inversion Technique: A Morphological and Dimensional Study”, Separation Science and Technology, Vol 42, pp 2809 – 2827 69 35 Gijsbertsen A J Abrahamse, van der Padt A., and Boom R M (2004), “Status of cross-flow membrane emulsification and outlook for industrial application”, Journal of Membrane Science, Vol 230, pp 149–159 36 Hyun-Ah Kim, Jae-Hoon Choi, Satoshi Takizawa (2007), “Comparison of initial filtration resistance by pretrebarent processes in the nanofiltration for drinking water trebarent”, Separation and Purification Technology, 56, 354– 362 37 J P.van’ Hul, I G Rascz and T Reith (1997), The application of membrane technology for reuse of process water and minimisatation of waste water in a textile washing range, p 287 – 294 JSDC volume 113, OCTOBER 38 LIU Feini, ZHANG Guoliang, MENG Qin and ZHANG Hongzi (2008), “Performance of Nanofiltration and Reverse Osmosis Membranes in Metal Effluent Trebarent”, Chinese Journal of Chemical Engineering, 16 (3), 441445 39 M Muder (1998), Basic Principles of Membrane Technology, Kluwer Academic Publisher, Dordrecht 40 M Gholi, S Nasseri, M R Alizadeh Fard, A Mesdaghina, F Vaeri, A Mahvil, K Naddaffi (2001), “Dye removal from Effuents of textile Industries by ISO9888 Method and Membrane Technology”, p 73- 80, Iranian J Publ Heath, Vol 30, Nos 1-2 41 P Mimikulasek and Jiris Curhora (2001), “Nafiltration used for desalination and concentration in the manufacre of liquid dyes production”, pp 379 – 394, Iranian J Publ Heath, Vol 30, Nos 1-2 42 R W Baker (2004), Membrane Technology and Applications, John Wiley & Sons, Ltd, Chichester 43 R Rautenbach and R Albrecht (1989), Membrane Processes, John Wiley & Sons Inc., Chichester 44 S.S Madaeni (1999), “The application of membrane technology for water disinfection”, Review paper, Wat Res., Vol 33, (2), 301-308 70 45 Sylwia Mozia, Antoni W.Mozrawiski, Masahiro Toyada, Mochio Inagaki (2008), “Effectiveness of photodecomposition of an azo dye on novel anatase – phase TiO2 and two commerical photocatalysts in a photocatalytic membrane reactor (PMR)”, Separation and Purification Technology, Vol.63, pp 386-391 46 T H Seltzer (1987), Filtration in the Pharmaceutical Industry, New York 47 T Wakashima, M Shimizu, M Kukizaki (2000), Advanced Drug Delivery Reviews, 45, 47-56, Tokyo Japan 71 ... NHIÊN CÙ THỊ VÂN ANH NGHIÊN CỨU TÁCH THU HỒI THU? ??C NHUỘM DƢ TRONG NƢỚC THẢI NHUỘM BẰNG MÀNG LỌC VÀ KHẢ NĂNG GIẢM THIỂU FOULING CHO QUÁ TRÌNH LỌC TÁCH THU? ??C NHUỘM QUA MÀNG Chun ngành : Hóa Mơi... cần tách chuyển pha, phƣơng pháp tách đại, tiết kiệm lƣợng thân thiện với môi trƣờng Trong luận văn này, thực đề tài ? ?Nghiên cứu tách thu hồi thu? ??c nhuộm dư nước thải nhuộm màng lọc khả giảm thiểu. .. nƣớc để thu hồi thu? ??c nhuộm indigo từ q trình nhuộm sợi bơng Sau nhuộm phần thu? ??c nhuộm khơng gắn vào sợi vào nƣớc giặt với nồng độ 0,1 ppm Để thu hồi thu? ??c nhuộm, dùng phƣơng pháp lọc màng để