nhuộm bằng thuốc nhuộm tổng hợp
Đề tài tiến hành tính toán chi phí sản xuất để nhuộm 1 tấn sản phẩm bằng chất màu tự
nhiên tách chiết từ lá xà cừ và bằng thuốc nhuộm hoạt tính để thấy được giá trị kinh tế
công nghệ nhuộm bằng chất màu tự nhiên. Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, đề tài tiến hành nghiên cứu các yếu tốảnh hưởng đến quá trình nhuộm bằng 2 phương pháp (tận trích và ngấm ép) nhưng kết quả cho thấy mẫu nhuộm tận trích có nhiều ưu điểm hơn như
quy trình đơn giản hơn, độ bền màu giặt và ánh sáng cao hơn. Vì vậy, đề tài tiến hành so sánh hiệu quả của công nghệ nhuộm tận trích vải cotton bằng chất màu tự nhiên và bằng thuốc nhuộm hoạt tính. Việc tính toán, so sánh hiệu quả giữa hai công nghệ này dựa trên hai khía cạnh. Thứ nhất là so sánh về chi phí thuốc nhuộm (lượng chất màu), hóa chất, nước sử dụng; thứ hai là so sánh chi phí về năng lượng nhưđiện, than…
Tuy nhiên, đề tài thực hiện hai quy trình công nghệ nhuộm vải cotton bằng dung dịch chất màu chiết từ lá xà cừ và thuốc nhuộm hoạt tính đều nhuộm ở cùng một nhiệt độ
100oC, cùng thời gian nhộm 60 phút, nhuộm trên cùng một máy nhuộm. Do đó, có thể coi chi phí về năng lượng điện, hơi nước là như nhau trong cả hai quy trình và đề tài chỉ so sánh chi phí về thuốc nhuộm (chất màu), hóa chất và nước sử dụng. Mỗi quy trình nhuộm có các công đoạn khác nhau, ở mỗi công đoạn thì hóa chất sử dụng và lượng sử dụng là khác nhau. Do đó, cần biết mỗi quy trình nhuộm phải trải qua những công đoạn nào. Dưới
đây là sơđồ công nghệ của công nghệ nhuộm vải bông bằng dung dịch chất màu tự nhiên và công nghệ nhuộm bằng thuốc nhuộm hoạt tính.
HVTH: Võ Thị Lan Hương 57 Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt may
Hình 2.7 : Sơđồ công nghệ nhuộm vải cotton bằng thuốc nhuộm hoạt tính và chất màu tự
nhiên tách chiết từ lá xà cừ
a. Chi phí chất màu và thuốc nhuộm sử dụng:
* Đối với quá trình nhuộm bằng chất màu tự nhiên: Chi phí sản xuất cho quá trình tạo ra dung dịch chất màu được tạo nên bởi ba nhóm chi phí sau: chi phí cho quá trình sản xuất nguồn nguyên liệu thô, chi phí vận chuyển, và chi phí tách chiết dung dịch chất màu.
Sản phẩm dệt (xơ, sợi, vải mộc) Tiền xử lý (giặt, giũ hồ, nấu tẩy)
Nguồn nguyên liệu thực vật Thuốc nhuộm hoạt tính
Tách chiết chất màu Phơi khô Cắt/nghiền Đóng gói Đồng nhất Nhuộm vải Chế biến phân vi sinh Xử lý gắn màu (Sấy, hong gió) Nhuộm vải Xử lý gắn màu (Sấy)
Giặt sau nhuộm để loại bỏ phần chất màu, thuốc nhuộm không liên kết với xơ, sợi
HVTH: Võ Thị Lan Hương 58 Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt may Những loại chi phí này chịu ảnh hưởng bởi những khía cạnh cụ thể được trình bày dưới
đây:
- Chi phí cho qúa trình sản xuất nguồn nguyên liệu thô:
Đối với nguồn nguyên liệu thô là lá xà cừ rụng thì chi phí cho quá trình sản xuất nguồn nguyên liệu thô bao gồm những chi phí như sau:
• Chi phí để thu gom và phơi khô lá: Quá trình nhuộm tự nhiên bằng chất màu chiết xuất từ là xà cừ rụng là tận dụng nguồn lá rụng hằng năm vào mùa xà cừ thay lá, do vậy nguồn nguyên liệu thô được mua với giá thấp. Đó chính là chi phí cho quá trình thu gom nguồn lá rụng. Chi phí cho việc phơi khô phụ thuộc vào khối lượng nguyên liệu được phơi và thời tiết. Hơn nữa việc phơi khô lá còn phụ thuộc vào vào nhiệt độ và thời gian phơi thì mới đảm bảo được chất lượng của màu sắc ở trong lá. Ở Hà Nội, mùa lá xà cừ
rụng thường tập trung vào tháng 2 đến tháng 5 hằng năm, lá sau khi thu gom được tập trung lại và tận dụng thời tiết có nắng để phơi khô. Việc tận dụng nguồn năng lượng nhiệt mặt trời tiết kiệm được rất nhiều cho chi phí nhiên liệu nếu thực hiện sấy.
• Chi phí nghiền lá:
Lá sau khi phơi khô được nghiền thô đến kích thước khoảng 1cm2 bằng máy nghiền chạy bằng năng lượng điện. Máy nghiền mà đề tài đang sử dụng là máy nghiền chạy bằng điện có công suất 3.5KW, mỗi giờ máy nghiền được khoảng 11kg lá khô.
HVTH: Võ Thị Lan Hương 59 Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt may
• Chi phí cho khâu đồng nhất hóa nguồn nguyên liệu thô, kiểm tra chất lượng và
đóng gói:
Nguyên nhân làm cho nguồn nguyên liệu thu gom không đồng nhất là: - Do khí hậu
- Thổ nhưỡng của đất trồng - Mùa vụ thu hoạch
-Độẩm của nguyên liệu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Các loại lá khác lẫn vào khi thu gom
Trong các nguyên nhân trên thì ba nguyên nhân đầu tiên là chúng ta có thể khắc phục
được bằng cách thu gom lá tập trung vào mùa lá rụng trộn đều và sử dụng suốt trong năm
đó. Còn nguyên nhân cuối cùng là các tạp chất lẫn vào khi thu gom thì có thể khắc phục bằng cách quy hoạch những khu vực thu gom lá trồng chủ yếu là cây xà cừ, ở trong nội thành Hà Nội hầu như những vùng trồng xà cừ ít xen lẫn những cây khác. Vậy thì đểđồng nhất hóa nguyên liệu chỉ cần khắc phục nguyên nhân độ ẩm nguyên liệu. Nguyên liệu thô sau khi nghiền sẽ trộn đều và kiểm tra hàm ẩm. Phương pháp kiểm tra hàm ẩm:
Lấy m1(g) nguyên liệu cần xác định hàm ẩm, sấy ở 105oC cho đến khối lượng không
đổi m2(g). Khi đó hàm ẩm của nguyên liệu: w = 100 2 m2 - m1 × m (%)
Nếu độẩm của nguyên liệu khác với độẩm của nguyên liệu trong nghiên cứu thì phải
điều chỉnh khối lượng lá để đạt được màu tương đương trong thí nghiệm. Đểđiều chỉnh khối lượng lá phù hợp hàm ẩm thay đổi đề tài thực hiện như sau:
Gọi X (%) là tỷ lệ giữa nguyên liệu thô và vải có hàm ẩm w được xác định khi thí nghiệm.
Gọi X’ (%) là lệ giữa nguyên liệu thô và vải có hàm ẩm w’.
Khối lượng nguyên liệu cần thiết (sau khi sấy đến khối lượng không đổi): Mx = mv
HVTH: Võ Thị Lan Hương 60 Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt may Ta có Mx = Mx’:
Ö X(100-w) = X’(100-w’)
Ö X’= X. (*)
Trong đó: mv là khối lượng vải
Như vậy, đểđiều chỉnh lượng nguyên liệu thô so với vải khi hàm ẩm của chúng không
ổn định ta tính theo công thức (*).
Sau khi xác định hàm ẩm sẽ tiến hành kiểm tra chất lượng màu của nguyên liệu rồi tiến hành đóng gói. Nguyên liệu được đóng khoảng 20kg trong 1 gói, đóng gói 2 lớp, lớp trong bằng màng PE và lớp ngoài bằng bao tải.
Ở bảng 2.7 thể hiện tổng quát chi phí sản xuất của nguồn nguyên liệu thô từ khâu thu gom, phơi khô, cắt nghiền, tiêu chuẩn hóa, kiểm tra chất lượng sản phẩm đến đóng gói.
Bảng 2.4: Chi phí cho quá trình sản xuất nguồn nguyên liệu thô (VNĐ) NL thô
(xuất xứ)
Thu gom nguồn lá rụng, phơi khô
(VNĐ/KG)
Nghiền / Cắt (VNĐ/KG)
Đồng nhất hóa nguồn nguyên liệu thô, đóng gói
(VNĐ/KG)
Tổng (VNĐ/KG)
Phế thải 1 500 1 000 1 500 4 000
- Chi phí cho qúa trình vận chuyển:
Vận chuyển là quá trình sử dụng năng lượng và quá trình vận chuyển đốt cháy nhiên liệu. Quá trình này tạo ra những khí thải như carbon monoxide, nitrous oxides,… gây ra ô nhiễm môi trường và gây ra hiệu ứng nhà kính. Những ảnh hưởng về môi trường khác của hệ thống vận chuyển nữa là gây ra tắc nghẽn giao thông và thải ra các chất độc hại ở trên (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
đường. Do vậy, để hướng đến sự phát triển kinh tế bền vững đòi hỏi khoảng cách vận chuyển phải ngắn và nguồn nguyên liệu phải nằm trong chu kỳ khép kín, gần các nhà máy nhuộm. Chính vì vậy, đề tài nghiên cứu thu gom lá xà cừ trong nội thành Thành phố Hà Nội và quá trình nhuộm cũng được tiến hành ngay tại những vùng lân cận của Hà Nội trong phạm vi nhỏ hơn 100km. Đơn giá vận chuyển nguồn nguyên phụ liệu phụ thuộc vào
HVTH: Võ Thị Lan Hương 61 Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt may khối lượng nguyên phụ liệu và giá nhiên liệu. Qua quá trình thực nghiệm cho thấy để vận chuyển 1 tấn nguyên liệu đến một khoảng cách khoảng 100km thì cần sử dụng khoảng 3.4 kg nhiên liệu (khoảng 4lít). Đơn gía nhiên liệu tại thời điểm hiện tại là 18.000VNĐ. Do vậy, chi phí vận chuyển 1 kg nguyên liệu khô khoảng 700VNĐ.
- Chi phí cho qúa trình chiết dung dịch chất màu:
Đề tài thực hiện quá trình chiết trong nước đun sôi để đảm bảo ít ảnh hưởng đến môi trường sinh thái bởi vì nếu sử dụng dung môi hữu cơ để chiết thì có thể khả năng chiết
được lượng chất màu tăng hơn nhưng đồng thời có một vài vấn đề sau: dung môi hữu cơ
làm tăng chi phí cho quá trình sản xuất và chi phí xử lý nước thải, chất thải.
Trong trường hợp chiết xuất bằng nước nóng, không những ít ảnh hưởng đến môi trường sinh thái mà còn làm cho bã lá sau khi chiết chất màu dễ phân hũy sinh học trong quá trình xử lý chất thải, có thể sử dụng để chế biến thành phân hữu cơ vi sinh giúp điều hòa
đất hoặc sử dụng làm chất đốt.
Chính vì vậy, chi phí cho quá trình chiết chỉ bao gồm chi phí cho lượng nước và chi phí cho năng lượng được sử dụng để chiết. Qua thực nghiệm sản xuất tại công ty Dệt nhuộm Trung Thư, đơn giá để chiết 1kg nguyên liệu thô thành dung dịch chất màu là 2000VNĐ.
Như vậy, chi phí để chiết được lượng chất màu từ 1kg nguyên liệu thô bao gồm những chi phí sau:
Bảng 2.5 : Tổng chi phi phí để chiết dung dịch chất màu từ 1kg nguyên liệu thô (VNĐ)
NL thô (xuất xứ) Nguồn nguyên liệu (VNĐ) Vận chuyển (VNĐ) Chiết thành dung dịch chất màu (VNĐ) Tổng (VNĐ) Phế thải 4 000 700 2000 6 700
* Đối với quá trình nhuộm bằng thuốc nhuộm hoạt tính: Chi phí thuốc nhuộm cho quá trình nhuộm tổng hợp từ thuốc nhuộm hoạt tính chính là chi phí để mua thuốc nhuộm.
HVTH: Võ Thị Lan Hương 62 Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt may
Đề tài sử dụng loại thuốc nhuộm hoạt tính bán trên thị trường với giá khoảng 200000VNĐ/kg sau đây:
- SUNFIX SUPRA YELLOW S3R 150 % - SUNFIX SUPRA RED S3B 150 %
- SUNFIX SUPRA BLUE BRF
Như vậy lượng chất màu và thuốc nhuộm sử dụng để nhuộm cho 1 tấn sản phẩm nhuộm bằng chất màu tự nhiên chiết từ lá xà cừ và thuốc nhuộm hoạt tính được tính như
sau:
Công thức tính lượng thuốc nhuộm và lá xà cừ sử dụng : GH/C = B.X % (Kg)
Trong đó : GH/C – Lượng thuốc nhuộm, chất màu cần sử dụng B – Khối lượng vải (kg)
X % - Nồng độ % thuốc nhuộm, khối lượng lá xà cừ dùng để chiết ra chất màu so với vải.
+ Thuốc nhuộm hoạt tính :
SUNFIX SUPRA YELLOW S3R 150 % 0.36%
SUNFIX SUPRA RED S3B 150 % 0.15%
SUNFIX SUPRA BLUE BRF 0.06% Tổng lượng thuốc nhuộm : 0.57 %
Khối lượng thuốc nhuộm hoạt tính sử dụng : GTNHT = 1000 x 0.57/100 = 5.7 (Kg)
+ Lượng lá xà cừ sử dụng là 50 % so với khối lượng vải Như vậy, khối lượng lá xà cừ cần sử dụng là:
Glá xà cừ = 1000 x 50/100 = 500 (Kg)
Chi phí chất màu và thuốc nhuộm được thể hiện cụ thể trong bảng 2.4 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
b. Chi phí hóa chất:
HVTH: Võ Thị Lan Hương 63 Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt may Dung tỷ 1 : 20, thời gian nhuộm 60 phút
Sử dụng 20 g/l Na2CO3 và 40 g/l Na2SO4 , chất trợ hoạt tính Molan 129 1g/l, axit acetic 1g/l.
Công thức tính lượng hóa chất sử dụng :
GH/C = B.Dt.Cg/l.10-3 (kg) Trong đó : GH/C – Lượng hóa chất sử dụng B – Khối lượng vải cần sản xuất (kg) Dt – Dung tỉ nhuộm ( 1 : 20)
Cg/l – Nồng độ hóa chất sử dụng
Từ công thức trên ta tính được lượng hóa chất sử dụng trong công nghệ nhuộm hoạt tính là :
- GNa2CO3 = 1000.20.20.10-3 = 400(Kg) - GNa2SO4 = 1000.20.40.10-3 = 800(Kg) - GCH3COOH = 1000.20.1.10-3 = 20(Kg)
- GChất trợ hoạt tính (Molan 129 ) = 1000.20.1.10-3 = 2(Kg)
* Đối với công nghệ nhuộm bằng chất màu tự nhiên: Lượng hóa chất sử dụng chủ yếu trong công đoạn giặt sau nhuộm bằng dung dịch xà phòng. Công đoạn này sử dụng 2g/l xà phòng với dung tỉ giặt là 1 : 50. Từđó tính được lượng xà phòng sử dụng để
giặt cho một tấn vải là :
Gxà phòng = 1000.50.2.10-3 = 100 (Kg)
Chi phí hóa chất trong hai công nghệ nhuộm này được thể hiện cụ thể trong bảng 2.4
c. Chi phí cho lượng nước sử dụng:
Công thức tính lượng nước cần sử dụng để nhuộm cho 1 tấn vải : VH2O = B.Dt
Trong đó : VH2O – Lượng nước cần sử dụng B – Khối lượng vải (Kg)
Dt – Dung tỉ
HVTH: Võ Thị Lan Hương 64 Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt may + Lượng nước sử dụng trong công đoạn nhuộm hoạt tính với dung tỉ nhuộm 1 : 20 là: V1 = 1000.20 = 20.000 (l) = 20 (m3)
+ Lượng nước sử dụng trong công đoạn giặt hoạt tính là: V2 = 1000.50 = 50.000 (l) = 50 (m3)
Tổng lượng nước sử dụng trong công đoạn nhuộm hoạt tính là 70 (m3)
* Lượng nước sử dụng trong công nghệ nhuộm bằng chất màu tự nhiên:
+ Lượng nước sử dụng trong công đoạn nhuộm bằng chất màu tự nhiên chiết từ lá xà cừ
là:
V1’ = 1000.20 = 20 000(l) = 20(m3)
+ Lượng nước sử dụng trong công đoạn giặt sau nhuộm bằng dung dịch chất màu chiết từ
lá xà cừ:
V2’ = 1000.50 = 50 000(l) = 50 m3
+ Lượng nước sử dụng để chiết dung dịch chất màu là: V3’ = 500.10 = 5000(l) = 5(m3)
(Dung tỷ chiết là 1:10)
Tổng lượng nước sử dụng trong công đoạn nhuộm bằng dung dịch chất màu chiết từ lá xà cừ là: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
V’ = V1’ +V2’ –V3’
V’ =20 +50 - 5 = 65 (m3)
Dựa trên cơ sở đã tính toán định mức sử dụng các loại hóa chất, thuốc nhuộm, nguyên liệu lá xà cừ để nhuộm 1 tấn vải thành phẩm và đơn giá vật tư ta tính được chi phí cho từng công đoạn sản xuất được thể hiện ở bảng 2.6
HVTH: Võ Thị Lan Hương 65 Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt may
TT Tên hóa chất, thuốc nhuộm Lượng yêu
cầu (kg) Đơn giá (VNĐ/kg) Thành tiền (VNĐ) Công nghệ nhuộm hoạt tính I Công đoạn nhuộm:
1 Sunfix supra yellow S3R 150% 3.6 200 000 720 000 2 Sunfix supra red S3B SPE 150% 1.5 200 000 300 000 3 Sunfix supra Blue BRF 0.6 200 000 120 000
5 Na2SO4 400 4 000 1 600 000 6 Na2CO3 200 7 000 1 400 000 7 Molan 129 10 250 000 2 500 000 II Giặt hoạt tính 1 CH3COOH 10 15 500 155 000 III Nước 70 m3 4800 VNĐ/m3 336 000 Tổng 7 131 000
Công nghệ nhuộm bằng chất màu tự nhiên IV Công đoạn nhuộm 1 Chất màu 500 6 700 3 350 000 V Giặt sau nhuộm 1 Xà phòng 100 14 000 1 400 000 VI Nước 65 m3 4 800 VNĐ/m3 312 000 Tổng 5 062 000 2.3.6. Chế biến phân hữu cơ vi sinh từ bã lá xà cừ
Đặc điểm của bã lá xà cừ sau khi tách chiết chất màu: • Bã ở dạng mềm và dễ phân hũy
HVTH: Võ Thị Lan Hương 66 Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt may
• Các thành phần như cellulose, khoáng, đạm,… đã ở dạng dễ hòa tan • Kích thước của bã lá nhỏ hơn 1cm2
• Bã lá được tách chiết trong môi trường trung tính (pH = 7)
Từ những đặc điểm trên cho thấy bã lá xà cừ thải ra từ công đoạn tách chiết chất