d. Sức khỏe và an toàn nghề nghiệpKéo sợ i, ch ả i, ghép,
3.2.3.2. Các cơ hội SXSH trong một số công ñ oạn lựa chọn
(1). Hồ sợi (Sizing)
Đặc ñiểm:
− Hồ sợi ñược tiến hành trước khi dệt ñể tăng ñộ 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 ñó 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 ñối với các sợi tổng hợp, trong khi tinh bột ñược dùng chủ yếu với các sợi gốc cellulosẹ
Các mối quan tâm môi trường
− Lượng hồ dùng dư và tiêu thụ năng lượng là các vấn ñề môi trường chính từ quá trình hồ sợị
− 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 ñể sấy có thể giảm qua việc kiểm soát nhiệt ñộ chính xác và thu hồi nhiệt. (2). Giũ hồ (Desizing) Hồ sợi (Sấy khô) Sợi chỉ Hồ Điện Nước Khí thải Hồ dư Sợi chỉñã ñược hồ Giũ hồ (Sấy khô) Vải ñã dệt Hoá chất Điện Nước Khí thải Nước thải Vải ñã giũ hồ
Đặc ñiểm
− Giũ hồ chỉ tiến hành với vật liệu ñã 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 ñược 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 ñược trong nước. PVA hơi nhạy với kiềm và các peroxid làm cho khó rửa trôị Một số chất hồ PAC không bền nhiệt nên có thể biến thành khó tan khi ñun nóng.
− Các chất hồñược 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 trôị Thường tiến hành thao tác với máy giũ có một số ngăn, dòng nước ngược với dòng vật liệụ
Các vấn ñề môi trường
− Cả các loại hồ tinh bột và tổng hợp ñều có thể gây ô nhiễm hữu cơ caọ Thường các chất hồñóng 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 ñể giũ hồ nhóm tinh bột bằng enzym amylasẹ
− Lọc qua màng các bể giũ hồñể có thể tái sử dụng nước có chứa kiềm và chất tẩy rửạ Chất thải ñược làm ñặc cần ñược tách riêng ñể xử lý bằng thiêu ñốt 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 tếở các phân xưởng tổng hợp cả hồ sợi và giũ hồ.
(3). Giặt (Washing/scouring)
Đặc ñiểm
− Quá trình gồm xử lý kiềm (dùng NaOH, Na2CO3), tác nhân làm thấm, chất tẩy rửa, chất chống kết tủạ Lượng hoá chất tuỳ thuộc vào lượng bẩn, dạng máy sử dụng.
− Tác nhân làm thấm sử dụng ñể chất tẩy rửa có thể hoạt ñộng tốt. Các tác nhân làm thấm thông thường là tổ hợp của các chất hoạt ñộng 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: Giặt (Sấy khô) Vải thô Hoá chất Hơi Điện Nước Khí thải Nước thải Vải thô ñã giặt
• 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 ñể
ngăn xà phòng kết tủạ
Tiền xử lý với dung môi
− Các sợi bông và len hoặc sợi pha (với sợi nhân tạo) ñược tiền xử lý bằng dung môi hữu cơ thay vì nước. Dung môi chính ñược sử dụng là perchloroethylene (PER). Mục ñích 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 ñề 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 ñộng lớn ñến môi trường. Nước thải có thể chứa một số hóa chất khác.
− NTA và EDTA sử dụng ñể tạo phức có ảnh hưởng xấu lên môi trường và sức khỏẹ NTA có khả năng gây ung thư, EDTA phân hủy sinh học chậm và có thể gây quái thaị
− Một vấn ñề môi trường và sức khỏe khác là sử dụng dung môi trong tiền xử lý: dung môi PER có thể gây ung thư và ñộc với hệ thần kinh.
Các cơ hội SXSH
Không sử dụng quy trình giặt có dùng dung môị
Tránh sử dụng các hóa chất ñộc hại như các chất hoạt ñộng bề mặt nhóm alkylphenol etoxilates (APEO); thay các alkylbenzene sulfonates mạch thẳng (LAS) bằng các alkyl sulfonates, alkyl sulfates hay các ethoxilates của alcol béọ
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) Tẩy trắng Vải thô Hoá chất Hơi Điện Nước Khí thải Nước thải Vải thô ñã tẩy trắng
Đặc ñiểm
− Thường chỉ tẩy trắng ñối 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 clọ Mùi này sẽñược loại bằng các tác nhân khử mùi là các hợp chất khử chứa lưu huỳnh như Na2SO3 hay NaHSO3.
Các vấn ñề môi trường quan tâm
− Các tác nhân tẩy trắng chứa clo như NaOCl và NaClO2 có thể gây các vấn ñề về sức khỏe nghề nghiệp, chủ yếu do phát thải ClO2 có mùi hôị
− 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 thảị Các dẫn xuất clo này rất bền trong môi trường, ñộc ñối với các sinh vật dưới nước và trên cạn.
− Trong môi trường acid (pH<4), NaClO2 có tính ăn mòn mạnh thiết bị, nên phải phủ
thép chịu aciñ hay thêm chất chống ăn mòn như NaNO3.
− Tiêu thụ năng lượng cũng là một vấn ñề của công ñoạn tẩỵ
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 ñộ
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 clọ
− Sau khi tẩy bằng H2O2, thay vì dùng các acid (như CH3COOH) ñể loại chất tẩy dư, có thể dùng enzyme catalasẹ Sử dụng quá trình có enzyme này sẽ tạo ra nước thải ít ô nhiễm và giảm ñược tiêu thụ nước so với các phương pháp thông thường.
− Kết hợp giặt và tẩy nếu có thểñể tiết kiệm nước và năng lượng.
(5). Nhuộm (Dyeing)
Nhuộm
Vải trước khi nhuộm
Hoá chất nhuộm Hơi Điện Nước Khí thải Nước thải chứa thuốc nhuộm dư Vải ñã nhuộm
Đặc ñiểm
− Có thể nhuộm ở giai ñoạn sợi, chỉ, vải hay sản phẩm maỵ
Các thuốc nhuộm (Dyes)
− Thuốc nhuộm ñược phân loại thành nhiều nhóm khác nhaụ 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 đ.acid (pH 3-5), thêm thuốc nhuộm, nâng nhiệt ñộ 50 - 110oC Phức kim
loại (Cr, Co)
anion, tan ít trong nước
nylon, len giống thuốc nhuộm acid, pH 5-7
Trực tiếp anion, tan tốt trong nước
cotton, visco ngâm sợi trong kiềm nhẹ, thêm thuốc nhuộm và chất ñiện ly (NaCl, Na2SO4) Basic hay
cationic
cation, tan tốt trong nước
acrylic ngâm sợi trong đ. acid (pH 4-6), thêm thuốc nhuộm, nhiệt ñộ 100-105oC Phân tán phân tán dạng keo,
tan rất kém trong nước
polyester, nylon, acrylic, cellulose acetat
ngâm sợi trong đ.acid (pH 4-5), thêm thuốc nhuộm, nhiệt ñộ 130oC
Hoạt tính anion, tan tốt trong nước
cotton, visco, len ngâm sợi trong đ. thuốc nhuộm, thêm muối ñểñẩy thuốc nhuộm vào sợi, thêm kiềm ñể tạo phản ứng giữa sợi với thuốc nhuộm
Lưu huỳnh không tan trong nước
cotton, visco cho sợi vào bể, thuốc nhuộm ñược hòa tan trong natri sulfur/kiềm, ñẩy thuốc nhuộm bằng chất ñiện 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 ñưa tác nhân ghép lên sợi, thêm phần mang màu của thuốc nhuộm, ñun sôi ñể
kết tủa Mordant
hay crom
anion, tan trong nước
len sợi ngâm trong bể acid, thêm Na2Cr2O7, thêm thuốc nhuộm ở 98oC
Các vấn ñề môi trường
Các thuốc nhuộm trong nước thải Các thuốc nhuộm gây ung thư
− Các thuốc nhuộm gốc benzidin ñược 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 ñề màu
− Phần thuốc nhuộm dư không gắn vào vải, ñi vào nước thải phụ thuộc vào nhiều yếu tố
như loại thuốc nhuộm, công nghệ nhuộm, loại vải, ñộ màu yêu cầu, các chất phụ trợ,..
Bảng 3.7. Mức ñộ không gắn màu của một số loại thuốc nhuộm
Loại thuốc nhuộm Mức ñộ 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
(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 ñã tận dụng thuốc nhuộm tới 80% thì sau khi giặt trong nước thải cũng vẫn còn 60mg/L thuốc nhuộm hoạt tính thuỷ phân. Đểñạt giới hạn 0,3 mg/L thì cần phải pha loãng 200 lần!
− Màu ñậm của nước thải cản trở hấp thụ oxy và bức xạ mặt trời, do ñó 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 ñối với sức khỏẹ Đó là các chất gây kích ứng như formic acid, sulfuric và acetic acid hay các dung môi hữu cơ có tác
ñộng ñến 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 ñời của sản phẩm.
− Hợp chất crôm (thường là muối Cr2O72-) ñược sử dụng ñể oxy hoá trong nhuộm cotton và visco, hay ñể cốñịnh hoá học trong nhuộm len. Dạng Cr(VI) này rất ñộc, bên cạnh
ñó sản phẩm khử của nó là Cr(III) cũng khá ñộc.
Khí NO2
− Để nhuộm một số màu yêu cầu ñộ bền cao người ta dùng thuốc nhuộm hoàn nguyên tan Indigosol. Trong công ñoạn 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, ñộc 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 ñộ 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-dầụ Nếu không thể thay thế, thì phải tách riêng nước thải ñể xử lý.
Thay thế chất tẩy rửa nhóm alkylphenolethoxylates (APEO) bằng các chất tẩy rửa ít
ñộc và dễ phân huỷ sinh học như LAS hay alkyl sulfonatẹ
Tìm khả năng làm sạch thuốc nhuộm khỏi dịch nhuộm, ví dụ lọc bằng màng hay hấp phụ bằng than hoạt tính, sau ñó tái sử dụng nước và các chất phụ trợ.
Trong công nghệ nhuộm theo mẻ, tìm cách tái sử dụng dịch nhuộm có nồng ñộ caọ 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 ñoạn nhuộm, các cơ hội SXSH cho phép làm giảm lượng nước thải, nồng ñộ các hoá chất và thuốc nhuộm dư, và tải lượng hữu cơ (COD). Tuy nhiên vẫn cần xử
lý nước thải ñểñáp ứng yêu cầu về các nồng ñộ cho phép.
(6). In hoa (Printing)
Đặc ñiểm
− 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 chếñiển hình cho hồ in trên cơ sở nước:
Chất kết dính: 10 - 18%
In hoa (Sấy khô và ủ)
Vải trước khi in hoa
Hoá chất Năng lượng Nước Khí thải Nước thải Vải ñã in hoa
Chất làm ñặc: 4% Chất bôi trơn/làm mềm: 2% Chất gắn màu: 1% Chất màu: 0 - 6% Chất nhũ hoá: 0.2% Nước: ñến ñủ 100%.
− Sau khi in là quá trình sấy và ủ. Thường trong công ñoạn in không giặt vải, nhưng nước ñược tiêu thụñể rửa các băng tải cao su, lưới, trục ru lô, xô chậu,...
− Nếu in bằng thuốc nhuộm, các hoá chất như urê và kiềm (NaHCO3) ñược thêm vào hồ in. Sau khi sấy và ủ, lượng thuốc nhuộm và các hoá chất dư sẽñược giặt ñể loạị
Các vấn ñề môi trường
− Phát thải khí khi sấy khô vải ñã in - khí phát thải có thể chứa NH3 từ chất làm ñặc hay formaldehyd từ tác nhân gắn màụ Các chất bay hơi khác như dung môi hữu cơñể duy trì nhũ
tương (xăng trắng, dầu hoả ,...)
Các cơ hội SXSH
− Sử dụng các chất thay thế trong hồ in có dung môi ñể không phát thải formaldehyd.
− Tái sử dụng hồ in dư nếu có thể.
− Thay thế các chất làm ñặc từ dầu khoáng bằng các polymer không bay hơị