d. Sức khỏe và an toàn nghề nghiệp
3.2.3.Các cơ hội SXSH
3.2.3.1. Các cơ hội SXSH chung - Quản lý nội vi tốt
1 Giảm tiêu thụ nước, năng lượng và hóa chất với các biện pháp:
2 Kiểm tra các đơn pha chế
− Việc kiểm tra toàn diện các đơn pha chế nhằm làm giảm liều dùng quá mức nước và các hóa chất. Không chỉ tập trung vào các thuốc nhuộm và hóa chất đắt tiền, mà cả các muối và chất trợ nhuộm khác. Dùng đúng “toa” không những giảm được tiêu thụ hóa chất mà còn cải thiện được chất lượng sản phẩm nhuộm.
− Các giải pháp đơn gián ít tốn kém như lắp đặt các van tự động tắt, lắp đồng hồ nước, bảo dưỡng tốt các ống nước và các thiết bị đo, lắp các vòi phun để làm vệ sinh.
Tự động hóa pha chế hóa chất
− Tự động hóa sẽ dẫn giúp giảm tiêu thụ nguyên liệu, cải thiện độ lặp lại và giảm thiểu nguy cơ mắc sai sót. Thiết bị để tự động hóa việc pha chế đắt tiền, nhưng các lợi ích về kinh tế và môi trường là dễ thấy. Các thiết bị bán tự động rẻ hơn và có thể cho kết quả tốt tương tự.
Tiêu thụ năng lượng
− Kết hơp các công đoạn (giặt, tẩy trắng, nhuộm) có thể làm giảm tiêu thụ năng lượng và nước.
− Bảo ôn tất cả các bề mặt ấm và nóng (ống, bể) để tránh lãng phí năng lượng.
Giảm dung tỷ nhuộm (Liquor ratio)
− Dung tỷ nhuộm - số lít nước trên 1 kg vải trong máy nhuộm từng mẻ (kg : l), ví dụ: tỷ lệ 1:10 có nghĩa là 10 l nước trên 1kg vải.
− Giảm nước tiêu thụ có thể bằng cách: Tránh rửa chảy tràn; thay bằng rửa nhiều lần
Làm các rãnh thu nước giữa các bước rửa tách biệt (hay vắt, hút) 3.2.3.2. Các cơ hội SXSH trong một số công đoạn lựa chọn
(1). Hồ sợi (Sizing) Hồ sợi (Sấy khô) Sợi chỉ Hồ Điện Nước Khí thải Hồ dư Sợi chỉ đã được hồ
Đặc điểm:
− Hồ sợi được tiến hành trước khi dệt để tăng độ bền cho chỉ và bảo vệ chỉ khỏi bị mòn cơ học trong khi dệt. Hồ sợi tiến hành bằng cách cho chỉ nhúng qua một bể chứa dung dịch nước của hoá chất hồ, sau đó sấy khô và xe cuộn.
− Các hoá chất dùng hồ sợi có thể là tinh bột (khoai tây, ngô, gạo, sắn) hay tinh bột biến tính; carboxymetylcellulose (CMC) hay các polymer tổng hợp như polyvinyl alcol (PVA), polyvinyl acrylate (PAC), polyester (PES). Các chất phụ trợ khác như mỡ bôi trơn, chất diệt khuẩn, chất hút ẩm, tác nhân chống tạo bọt, chất làm mềm, chất nhũ hoá,...
− PVA và PAC dùng khá phổ biến đối với các sợi tổng hợp, trong khi tinh bột được dùng chủ yếu với các sợi gốc cellulose.
Các mối quan tâm môi trường
− Lượng hồ dùng dư và tiêu thụ năng lượng là các vấn đề môi trường chính từ quá trình hồ sợi.
− Các mẻ hồ dư chứa hàm lượng lớn các chất hữu cơ, vì vậy chúng gây ra ô nhiễm hữu cơ nặng khi thải ra sông, hồ,...
Các cơ hội SXSH
− Trong một số trường hợp có thể tái sử dụng hồ dư cho mẻ tiếp. Tuy nhiên, vì tinh bột dễ bị phân huỷ nên khả năng sử dụng nhiều lần tinh bột là hạn chế.
− Tiêu thụ năng lượng để sấy có thể giảm qua việc kiểm soát nhiệt độ chính xác và thu hồi nhiệt.
(2). Giũ hồ (Desizing) Giũ hồ (Sấy khô) Vải đã dệt Hoá chất Điện Nước Khí thải Nước thải Vải đã giũ hồ
Đặc điểm
− Giũ hồ chỉ tiến hành với vật liệu đã dệt. Do các hoá chất hồ sợi làm cho vật liệu không thấm nước nên cần phải loại bỏ trước khi nhuộm, in và hoàn tất. Hồ từ tinh bột và tinh bột biến tính thường được loại bằng các enzym (amylase), chúng phân huỷ tinh bột và làm cho nó tan trong nước. Cũng có thể loại hồ tinh bột bằng sự oxy hoá với K2S2O8.
− Các chất hồ PVA, PAC và CMC là tan được trong nước. PVA hơi nhạy với kiềm và các peroxid làm cho khó rửa trôi. Một số chất hồ PAC không bền nhiệt nên có thể biến thành khó tan khi đun nóng.
− Các chất hồ được rửa ra bằng nước. Với các chất hồ dễ tan trong nước thì có thể rửa loại trực tiêp hay ngâm nước cho trương lên trước khi bị rửa trôi. Thường tiến hành thao tác với máy giũ có một số ngăn, dòng nước ngược với dòng vật liệu.
Các vấn đề môi trường (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
− Cả các loại hồ tinh bột và tổng hợp đều có thể gây ô nhiễm hữu cơ cao. Thường các chất hồ đóng góp 50 ÷ 90% vào tải lượng hữu cơ cuả nước thải dệt nhuộm.
− Các chất hồ tinh bột và tinh bột biến tính dễ bị phân huỷ sinh học hơn hồ tổng hợp.
Các cơ hội SXSH
− Thay thế các chất ôxy hoá để giũ hồ nhóm tinh bột bằng enzym amylase.
− Lọc qua màng các bể giũ hồ để có thể tái sử dụng nước có chứa kiềm và chất tẩy rửa. Chất thải được làm đặc cần được tách riêng để xử lý bằng thiêu đốt hay ủ phân.
− Có thể thu hồi các chất hồ tổng hợp bằng cách siêu lọc (ultrafiltration), có thể cho phép thu hồi 40 ÷ 80% hồ. Tuy nhiên, cơ hội này chỉ thực tế ở các phân xưởng tổng hợp cả hồ sợi và giũ hồ. (3). Giặt (Washing/scouring) Giặt (Sấy khô) Vải thô Hoá chất Hơi Điện Nước Khí thải Nước thải
Đặc điểm
− Quá trình gồm xử lý kiềm (dùng NaOH, Na2CO3), tác nhân làm thấm, chất tẩy rửa, chất chống kết tủa. Lượng hoá chất tuỳ thuộc vào lượng bẩn, dạng máy sử dụng.
− Tác nhân làm thấm sử dụng để chất tẩy rửa có thể hoạt động tốt. Các tác nhân làm thấm thông thường là tổ hợp của các chất hoạt động bề mặt anionic và không sinh ion.
− Các chất tẩy rửa nhũ tương hoá các dầu khoáng và phân tán các chất màu không hoà tan. Một số ví dụ các chất tẩy rửa:
• Nhóm anionic - Natri palmitate, Natri stearate, Alkylarylsulfonates, alkanolamides sulfat hoá, ...
• Nhóm cationic- các dẫn xuất Alkylaminammonium, Benzyldimethylalkylammonium chloride, Cetyl pyridinium chloride,
• Nhóm non-ionic: Alkylphenol ethoxilates, Ethylene oxides kết hợp với alcol béo, các acid béo, ...
− Các chất chống kết tủa (EDTA, NTA, polyphosphates or phosphonates) thêm vào để ngăn xà phòng kết tủa.
Tiền xử lý với dung môi
− Các sợi bông và len hoặc sợi pha (với sợi nhân tạo) được tiền xử lý bằng dung môi hữu cơ thay vì nước. Dung môi chính được sử dụng là perchloroethylene (PER). Mục đích tiền xử lý là loại chất dầu mỡ và sáp khỏi sợi bông hay len, chất chuốt ống và bôi trơn sợi khỏi sợi nhân tạo và sợi bông.
Các vấn đề môi trường
− Nước thải từ quá trình giặt - nhất là với các nguyên liệu bông và len - chứa dư lượng các hoá chất và phụ gia sử dụng, có tác động lớn đến môi trường. Nước thải có thể chứa một số hóa chất khác.
− NTA và EDTA sử dụng để tạo phức có ảnh hưởng xấu lên môi trường và sức khỏe. NTA có khả năng gây ung thư, EDTA phân hủy sinh học chậm và có thể gây quái thai.
− Một vấn đề môi trường và sức khỏe khác là sử dụng dung môi trong tiền xử lý: dung môi PER có thể gây ung thư và độc với hệ thần kinh.
Các cơ hội SXSH
Không sử dụng quy trình giặt có dùng dung môi.
Tránh sử dụng các hóa chất độc hại như các chất hoạt động bề mặt nhóm alkylphenol etoxilates (APEO); thay các alkylbenzene sulfonates mạch thẳng (LAS) bằng các alkyl sulfonates, alkyl sulfates hay các ethoxilates của alcol béo.
Sử dụng các phosphates/polyphosphates thay cho EDTA, NTA và phosphonates. Giảm thiểu tiêu thụ nước ở nơi nào có thể, nên áp dụng dòng nước ngược. Thu hồi và tái sử dụng nước làm lạnh.
(4). Tẩy trắng (Bleaching)
Đặc điểm
− Thường chỉ tẩy trắng đối với sợi tự nhiên. Có thể tiến hành tẩy trắng kết hợp với giặt trong cùng bể hay tiến hành tẩy trắng riêng.
− Với sợi bông, các chất tẩy trắng sử dụng là NaOCl, NaClO2 hay H2O2 trong môi trường kiềm.
− Ít khi tiên hành tẩy trắng sợi len, nếu có thì thường sử dụng NaHSO3.
− Sợi tẩy trắng với các tác nhân chứa clo có mùi của clo. Mùi này sẽ được loại bằng các tác nhân khử mùi là các hợp chất khử chứa lưu huỳnh như Na2SO3 hay NaHSO3. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Các vấn đề môi trường quan tâm
− Các tác nhân tẩy trắng chứa clo như NaOCl và NaClO2 có thể gây các vấn đề về sức khỏe nghề nghiệp, chủ yếu do phát thải ClO2 có mùi hôi.
− Tất cả các tác nhân tẩy có clo sẽ tạo ra các hợp chất cơ-clo dễ hấp thụ (AOX = Absorbable Organo Halogens) trong nước thải. Các dẫn xuất clo này rất bền trong môi trường, độc đối với các sinh vật dưới nước và trên cạn.
Tẩy trắng Vải thô Hoá chất Hơi Điện Nước Khí thải Nước thải
Vải thô đã tẩy trắng
− Trong môi trường acid (pH<4), NaClO2 có tính ăn mòn mạnh thiết bị, nên phải phủ thép chịu aciđ hay thêm chất chống ăn mòn như NaNO3.
− Tiêu thụ năng lượng cũng là một vấn đề của công đoạn tẩy.
Các cơ hội SXSH
− Cân nhắc nhu cầu tẩy trắng (ví dụ, không cần tẩy nếu màu nhuộm sau này là màu sẩm)
− Thay thế NaOCl, NaClO2 bằng H2O2 nơi nào có thể do H2O2 bị phân hủy bởi nhiệt độ cao, có mặt các kim loại nặng hay bị chiếu sáng thành oxy và nước.
− Peracetic acid là một chất thay thế khác cho các hợp chất clo.
− Sau khi tẩy bằng H2O2, thay vì dùng các acid (như CH3COOH) để loại chất tẩy dư, có thể dùng enzyme catalase. Sử dụng quá trình có enzyme này sẽ tạo ra nước thải ít ô nhiễm và giảm được tiêu thụ nước so với các phương pháp thông thường.
− Kết hợp giặt và tẩy nếu có thể để tiết kiệm nước và năng lượng.
(5). Nhuộm (Dyeing)
Đặc điểm
− Có thể nhuộm ở giai đoạn sợi, chỉ, vải hay sản phẩm may.
Các thuốc nhuộm (Dyes)
− Thuốc nhuộm được phân loại thành nhiều nhóm khác nhau. Trong bảng 3.5 tóm tắt một số thông tin liên quan các nhóm thuốc nhuộm phổ biến.
Bảng 3.5. Tóm tắt một số loại thuốc nhuộm phổ biến
Loại thuốc
nhuộm Đặc tính Dùng cho sợi Phương pháp nhuộm
Acid anion, tan tốt trong nước
nylon, len ngâm sợi trong dd.acid (pH 3-5), thêm thuốc nhuộm, nâng nhiệt độ 50 - 110oC Phức kim
loại (Cr, anion, tan ít trong nước nylon, len giống thuốc nhuộm acid, pH 5-7
Nhuộm
Vải trước khi nhuộm
Hoá chất nhuộm Hơi Điện Nước
Khí thải
Nước thải chứa thuốc nhuộm dư
Co) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trực tiếp anion, tan tốt trong nước
cotton, visco ngâm sợi trong kiềm nhẹ, thêm thuốc nhuộm và chất điện ly (NaCl, Na2SO4) Basic hay
cationic
cation, tan tốt trong nước
acrylic ngâm sợi trong dd. acid (pH 4-6), thêm thuốc nhuộm, nhiệt độ 100-105oC
Phân tán phân tán dạng keo, tan rất kém trong nước
polyester, nylon, acrylic, cellulose acetat
ngâm sợi trong dd.acid (pH 4-5), thêm thuốc nhuộm, nhiệt độ 130oC
Hoạt tính anion, tan tốt trong
nước cotton, visco, len ngâm sợi trong dd. thuốc nhuộm, thêm muối để đẩy thuốc nhuộm vào sợi, thêm kiềm để tạo phản ứng giữa sợi với thuốc nhuộm
Lưu huỳnh không tan trong nước
cotton, visco cho sợi vào bể, thuốc nhuộm được hòa tan trong natri sulfur/kiềm, đẩy thuốc nhuộm bằng chất điện ly, kết tủa thuốc nhuộm mới sinh bằng không khí hay peroxid
Vat tương tự thuốc nhuộm lưu huỳnh
cotton, visco tương tự thuốc nhuộm lưu huỳnh Azo tương tự thuốc
nhuộm lưu huỳnh
cotton, visco đưa tác nhân ghép lên sợi, thêm phần mang màu của thuốc nhuộm, đun sôi để kết tủa
Mordant hay crom
anion, tan trong nước
len sợi ngâm trong bể acid, thêm Na2Cr2O7, thêm thuốc nhuộm ở 98oC
Các vấn đề môi trường
Các thuốc nhuộm trong nước thải Các thuốc nhuộm gây ung thư
− Các thuốc nhuộm gốc benzidin được xem là gây ung thư. Các thuốc nhuộm azo và pigment azo có thể bị khử thành các arylamines có tác dụng gây ung thư.
Vấn đề màu
− Phần thuốc nhuộm dư không gắn vào vải, đi vào nước thải phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại thuốc nhuộm, công nghệ nhuộm, loại vải, độ màu yêu cầu, các chất phụ trợ,..
Bảng 3.7. Mức độ không gắn màu của một số loại thuốc nhuộm
Loại thuốc nhuộm Mức độ không gắn màu (%)
Trực tiếp 10 – 30 Phân tán 1 -10
Acid 5 - 15
Bazơ 1 - 5
Hoạt tính 15 - 40 Hoàn nguyên, vat 5 -15 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
(Nguồn: Cục Môi trường - Công nghệ môi trường, 1998)
− Như vậy , thuốc nhuộm hoạt tính là loại gây màu nuớc thải chính. Ước tính nếu nhuộm với tỷ lệ 3% thuốc nhuộm hoạt tính ở dung tỷ nhuộm 1:10, dù đã tận dụng thuốc nhuộm tới 80% thì sau khi giặt trong nước thải cũng vẫn còn 60mg/L thuốc nhuộm hoạt tính thuỷ phân. Để đạt giới hạn 0,3 mg/L thì cần phải pha loãng 200 lần!
− Màu đậm của nước thải cản trở hấp thụ oxy và bức xạ mặt trời, do đó cản trở quá trình quang hợp của các sinh vật trong nước khi thải vào các vực nước.
Các hóa chất phụ trợ trong nước thải
− Một số hóa chất phụ trợ trong hỗn hợp nhuộm có thể có hại đối với sức khỏe. Đó là các chất gây kích ứng như formic acid, sulfuric và acetic acid hay các dung môi hữu cơ có tác động đến hệ thần kinh.
Các kim loại nặng trong nước thải
− Kim loại nặng có trong nước thải khi sử dụng các thuốc nhuộm như hoàn nguyên, hoạt tính, trực tiếp, cation,.. hay từ nhiễm bẩn trong hoá chất khác. Một phần kim loại nằm trong nước thải sẽ tích lũy trong bùn của xử lý nước thải, phần kim loại nằm trong sản phẩm. sẽ phát thải ở cuối vòng đời của sản phẩm.
− Hợp chất crôm (thường là muối Cr2O72-) được sử dụng để oxy hoá trong nhuộm cotton và visco, hay để cố định hoá học trong nhuộm len. Dạng Cr(VI) này rất độc, bên cạnh đó sản phẩm khử của nó là Cr(III) cũng khá độc.
Khí NO 2
− Để nhuộm một số màu yêu cầu độ bền cao người ta dùng thuốc nhuộm hoàn nguyên tan Indigosol. Trong công đoạn hiện màu, khí NO2 thoát ra gây ô nhiễm không khí hay ảnh hưởng công nhân trực tiếp thao tác.
Các cơ hội SXSH
− Thay thế các thuốc nhuộm/pigment gây ung thư, độc hại bằng các chất không có các tác hại này:
Sử dụng thuốc nhuộm acid thay cho thuốc nhuộm chứa kim loại nặng cho nhuộm len và nylon.
Tránh sử dụng các tác nhân phân tán trên cơ sở dung môi có chứa halogen.
Sử dụng các thuốc nhuộm/pigment có mức độ tận dụng cao như các thuốc nhuộm hoạt tính kép (bireactive dyestuffs).
Sử dụng các hệ thống pigment tan trong nước thay cho loại nhũ tương nước-dầu. Nếu không thể thay thế, thì phải tách riêng nước thải để xử lý.
Thay thế chất tẩy rửa nhóm alkylphenolethoxylates (APEO) bằng các chất tẩy rửa ít độc và dễ phân huỷ sinh học như LAS hay alkyl sulfonate.
Tìm khả năng làm sạch thuốc nhuộm khỏi dịch nhuộm, ví dụ lọc bằng màng hay hấp phụ bằng than hoạt tính, sau đó tái sử dụng nước và các chất phụ trợ.
Trong công nghệ nhuộm theo mẻ, tìm cách tái sử dụng dịch nhuộm có nồng độ cao.
Tối ưu hoá sử dụng nước cho rửa băng tải cao su, lưới, xô,... Nước rửa trong một số trường hợp có thể tái sử dụng có qua hay không qua xử lý.
Hạn chế rửa tràn; áp dụng rửa dòng ngược trong rửa liên tục. Đưa thêm bước vắt hay hút nước giữa các bước tách biệt nếu có thể.
− Thực tế với công đoạn nhuộm, các cơ hội SXSH cho phép làm giảm lượng nước thải, nồng độ các hoá chất và thuốc nhuộm dư, và tải lượng hữu cơ (COD). Tuy nhiên vẫn cần xử lý nước thải để đáp ứng yêu cầu về các nồng độ cho phép.
(6). In hoa (Printing)
Đặc điểm
− Có thể in bằng các chất màu hay một số thuốc nhuộm - chủ yếu là vat và hoạt tính.
− Chất màu là các hạt không tan, có thể phân tán trong hồ in. Đa số là các chất màu là các chất hữu cơ, một số là các chất vô cơ (như carbon black, TiO2, Fe2O3, bột nhôm)
− Hồ in có thể ở các dạng: nhũ tương dầu-nước với 70% xăng trắng hay dầu hoả; nhũ tương một phần với 10-15% xăng trắng; hoàn toàn trong nước. Ví dụ công thức pha