Chương 1 TỔNG QUAN
1.3. Hiện trạng và giải pháp xử lý ô nhiễm kim loại nặng và chất màu hữu
1.3.2. Hiện trạng ô nhiễm chất màu hữu cơ
Ngành dệt may đã phát triển trên tồn cầu, tạo ra khoảng 1 nghìn tỷ đơ la Mỹ, đóng góp 7% tổng kim ngạch xuất khẩu của thế giới và sử dụng khoảng 35 triệu lao động trên toàn thế giới [41]. Ngành dệt may tại Việt Nam cũng đã đem lại ngoại tệ nhiều thứ hai cho đất nước chỉ sau xuất khẩu dầu mỏ. Dự đoán, trong tương lai gần, giá trị kinh tế mà ngành này đem lại sẽ tăng vượt xuất khẩu dầu mỏ. Mặc dù có tầm quan trọng khơng thể phủ nhận, lĩnh vực công nghiệp này là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm lớn nhất tại Việt Nam nói riêng và tồn cầu nói chung, vì nó tiêu thụ một lượng lớn nhiên liệu và hóa chất cũng như nước.
Ngành dệt may đã tác động và ảnh hưởng rất lớn đối với mơi trường. Ơ nhiễm khơng khí xảy ra khi giải phóng các hạt vật chất và bụi, oxit của nitơ và lưu huỳnh và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi. Các mảnh vụn của vải dệt, sợi và bao bì bỏ đi tạo thành chất thải rắn. Mặt khác,
bùn từ các nhà máy dệt cho thấy các vấn đề liên quan đến khối lượng dư thừa và thành phần không mong muốn, thường xuất hiện nhiều chất hữu cơ, vi chất dinh dưỡng, cation kim loại nặng và vi sinh vật gây bệnh. Tuy nhiên, những thiệt hại chính do ngành dệt gây ra cho môi trường là những thiệt hại do xả nước thải chưa được xử lý hoặc không được xử lý đầy đủ vào các vùng nước mặt, thường chiếm 80% tổng lượng phát thải của ngành này [212]. Một trong những tác nhân chính được xem là nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước là thuốc nhuộm. Thuốc nhuộm tổng hợp cũng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp bao gồm giấy, dệt, nhựa, mỹ phẩm, thực phẩm, bê tông... Hơn 10.000 loại thuốc nhuộm, sắc tố khác nhau được sử dụng trong công nghiệp và 0,7 triệu tấn thuốc nhuộm tổng hợp được sản xuất mỗi năm trên toàn thế giới [241]. Trong q trình nhuộm khoảng 10 ÷ 15% thuốc nhuộm bị hao hụt và đi vào trong nước thải. Thuốc nhuộm là các hợp chất hữu cơ hịa tan, khơng phân hủy sinh học. Với việc sử dụng ngày càng nhiều loại thuốc nhuộm, ô nhiễm nước thải nhuộm ngày càng trở nên đáng báo động. Do đó, việc xử lý nước thải có chứa thuốc nhuộm rất quan trọng vì chúng có thể gây ra các vấn đề về sức khỏe nghiêm trọng cho con người cũng như các lồi thủy sản.
Thuốc nhuộm có thể có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp, hiện nay, thuốc nhuộm tổng hợp hầu như được sử dụng phổ biến do có độ bền màu và khơng bị phân hủy. Trong số các loại thuốc nhuộm được sử dụng trong cơng nghiệp thì chiếm hơn một nửa là thuốc nhuộm azo có chứa nhóm - N = N - đặc trưng (azo). Tuy nhiên, chúng là tác nhân gây ra các bệnh về đột biến và ung thư cho con người [126]. Một loại thuốc nhuộm
khác cũng được biết đến là Rhodamine B, được sử dụng chủ yếu trong ngành công nghiệp giấy, dược phẩm, mỹ phẩm, sơn, nhựa,… Ngoài ra, RhB cũng được sử dụng rộng rãi trong cơng nghệ sinh học với vai trị là chất chỉ thị sinh học để phát hiện vacxin bệnh dại cho động vật hoang dã, kiểm soát lượng thuốc bảo vệ thực vật, xác định tốc độ và hướng của dòng chảy vận chuyển hoặc trong kính hiển vi huỳnh quang, quang phổ huỳnh quang tương quan.
Hình 1.6. Cơng thức cấu tạo của Rhodamine B (a) dạng cation và (b) dạng lưỡng điện.
Rhodamine B có cơng thức phân tử C28H31ClN2O3, khối lượng phân tử 479 g/mol, giá trị pKa = 3,7. Trong dung dịch, tùy theo giá trị pH, RhB tồn tại ở hai dạng là cation (pH < pKa) và lưỡng điện (pH > pKa) (Hình 1.6) [76],[227] . Bên cạnh những ứng dụng mang lại, Rhodamine B cũng gây ra nhiều tác hại đối với con người và mơi trường sinh thái như gây độc cấp tính và mãn tính cho con người theo nhiều cách khác nhau như tiếp xúc, hơ hấp và tiêu hóa. Khi tiếp xúc, nó gây ra các hiện tượng như dị ứng, làm mẩn ngứa da, mắt và rất dễ bị ho, ngứa cổ, thậm chí cịn khó thở, đau ngực khi hít phải hoặc gây nôn mửa, tiêu chảy khi nuốt phải. Rhodamin B tích tụ dần trong cơ thể, gây ra những tác hại cho gan, thận, hệ sinh sản, hệ thần kinh và có thể dẫn đến ung thư. Rhodamin B có
trong nguồn nước như sông, hồ,… với một nồng độ rất nhỏ (0,3 mg/L) đã cho cảm giác về màu sắc và gây ảnh hưởng trực tiếp đến các loài sinh vật dưới nước. Màu đậm làm cản trở sự hấp thụ oxy, ánh sáng mặt trời, gây bất lợi cho q trình hơ hấp, sinh trưởng của các loài thủy sinh và giảm khả năng phân giải của vi sinh vật đối với các chất hữu cơ trong nước thải. Do đó, Rhodamine B phải được xử lý hồn tồn trước khi thải ra mơi trường. Trong số các phương pháp xử lý thuốc nhuộm nói chung cũng như Rhodamine B nói riêng được áp dụng hiện nay như phương pháp keo tụ, hấp phụ, điện hóa, màng lọc, sinh học thì quang xúc tác là phương pháp hiệu quả cao, đơn giản, nhanh chóng và thân thiện với môi trường. Đây cũng là lý do luận án sẽ lựa chọn phương pháp này để nghiên cứu phân hủy RhB.