CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.3. Giới thiệu về phẩm nhuộm
Phẩm nhuộm là những hợp chất hữu cơ có màu, có khả năng nhuộm màu các vật liệu như vải, giấy, nhựa, da. Ngồi những nhóm mang màu (quinon, azo, nitro), phẩm nhuộm cịn chứa các nhóm trợ màu như OH, NH2... có tác dụng làm tăng màu và tăng tính bám của phẩm vào sợi.
Phẩm nhuộm được phân loại theo tính chất và phạm vi sử dụng như sau :
1.3.1. Nhóm thuốc nhuộm hồ tan trong nước
Thuốc nhuộm trực tiếp (direct dye), thuốc nhuộm axit (acid dye), thuốc nhuộm hoạt tính (reactive dye).
* Thuốc nhuộm trực tiếp: có cơng thức tổng quát dạng: Ar-SO3Na. Đây là nhóm thuốc nhuộm bắt màu trực tiếp với xơ sợi không qua giai đoạn xử lý trung gian, thường sử dụng để nhuộm sợi 100% cotton, sợi protein (tơ tằm) và sợi poliamid, phần lớn thuốc nhuộm trực tiếp có chứa azo (mono, di và poliazo) và một số là dẫn xuất của dioxazin. Ngoài ra, trong thuốc nhuộm cịn có chứa các nhóm làm tăng tốc độ bắt màu như triazin và axit salicilic có thể tạo phức với các kim loại để tăng độ bền màu.
* Thuốc nhuộm axit: Là các muối sunfonat của các hợp chất hữu cơ khác nhau có cơng thức dạng Ar–SO3Na khi tan trong nước phân ly thành nhóm Ar-SO3 mang màu. Các thuốc nhuộm này thuộc nhóm mono, diazo và các dẫn suất của antraquynon, triaryl metan...Thuốc nhuộm axit dễ dàng hoà tan trong nước hơn thuốc nhuộm trực tiếp, một số trường hợp hoà tan ngay ở nhiệt độ thường. Trong môi trường axit, độ bắt màu vào vật liệu đạt tới 80-90% bằng mối liên kết ion, phương trình tổng quát như sau:
Ar-SO3Na + Ar1-NH3+Cl Ar-SO3-H3N+-Ar1+ NaCl
Ở đây, Ar là ký hiệu cho gốc thuốc nhuộm, Ar1 ký hiệu cho vật liệu in hoa. Thuốc nhuộm axit có màu sắc phong phú được dùng chủ yếu để nhuộm và in hoa những loại sơ sợi và vật liệu cấu tạo từ protit như len, lụa tơ tằm và sợi tổng hợp họ polyamit.
* Thuốc nhuộm hoạt tính (Reactive dye): Các loại thuốc nhuộm thuộc nhóm này có cơng thức cấu tạo tổng quát là S-F-T-X trong đó:
+ S là nhóm làm cho thuốc nhuộm có tính tan thường là -SO3Na, -COONa, - SO2CH3.
+ F là phần mang màu, không ảnh hưởng đến mối liên kết giữa thuốc nhuộm và xơ. Nó quyết định màu sắc, độ bền với ánh sáng, thường là các hợp chất Azo (- N=N-), antraquynon, axit chứa kim loại hoặc ftaloxiamin.
+ T là gốc mang nhóm phản ứng, X là nhóm phản ứng.
Thuốc nhuộm hoạt tính chứa trong phân tử của nó các nhóm nguyên tử có thể tạo liên kết hố trị với các nhóm định chức của vật liệu nhuộm hoặc in, làm cho
chúng trở thành một bộ phận của xơ sợi hay vật liệu khác. Do vậy, chúng có độ bền màu cao với giặt, ma sát và các chỉ tiêu hoá lý khác (nhiệt độ, ánh sáng). Loại thuốc nhuộm này khi thải vào mơi trường có khả năng tạo thành các amin thơm được xem là tác nhân gây ung thư.
1.3.2. Nhóm thuốc nhuộm khơng tan trong nước
Đặc điểm của loại thuốc nhuộm này là không tan trong nước, hoặc lúc đầu tan tạm thời nhưng sau khi bắt mầu vào tơ sợi thì chuyển sang dạng khơng tan. Một số nhóm thường gặp như:
* Thuốc nhộm hoàn nguyên (vat dye): Thuốc nhuộm hoàn nguyên gồm 2 nhóm chính: Nhóm đa vịng có chứa nhân antraquynon và nhóm indigoit có chứa nhân indigo. Cơng thức tổng quát là R = C = O, trong đó R là các hợp chất hữu cơ nhân thơm, đa vòng. Các nhân thơm đa vòng trong loại thuốc nhuộm này cũng là tác nhân gây ung thư, vì vậy khi thải trực tiếp ra mơi trường mà khơng qua xử lý có thể ảnh hưởng đến sức khoẻ con người.
* Thuốc nhuộm lưu huỳnh (sulphur dye): là hỗn hợp phức tạp gồm nhiều chất mà phân tử có chứa các phần dị vòng, vòng thơm và vòng quinoit; các phần này được liên kết với nhau bằng các nhóm đisunfua sunfoxit hoặc các nhóm cầu nối khác. Thuốc nhuộm lưu huỳnh không tan trong nước, nhưng nếu khử bằng dung dịch Na2S trong nước thì phẩm nhuộm chuyển thành dạng tan được (chủ yếu là do khử các nhóm cầu nối S-S thành nhóm S-Na) và bám chắc vào vải bơng. Sau khi bị oxi hố bởi khơng khí trên thớ sợi, phẩm nhuộm lại chuyển thành dạng không tan. Màu thuốc nhuộm lưu huỳnh không tươi nhưng bền với ánh sáng (trừ màu vàng, màu da cam) và độ ẩm, khơng bền với vị xát và tác dụng của clo. Phẩm nhuộm lưu huỳnh không bền khi bảo quản, phương pháp nhuộm phức tạp; thang màu thiếu màu đỏ.
* Thuốc nhuộm phân tán (disperse dye): khơng chứa các nhóm tạo tính tan, khối lượng phân tử khơng lớn. Nhóm thuốc nhuộm này có cấu tạo phân tử từ gốc azo và antraquynon và các nhóm amin (NH2, NHR, NR2, NR-OH), dùng chủ yếu để nhuộm các loại sợi tổng hợp (sợi axetat, sợi polieste... không ưa nước. Phẩm nhuộm
phân tán có đủ gam màu từ vàng đến đen, màu tươi bóng, độ bền màu cao với giặt, ánh sáng. Tan ít trong nước, độ tan tối đa là 0.5g/l ở nhiệt độ 90-1000C.
* Thuốc nhuộm pigment: là những chất màu khơng hồ tan trong nước cũng như các dung mơi hữu cơ. Khơng có ái lực với xơ sợi và các loại vật liệu khác. Một số là bột màu vô cơ hoặc kim loại nghiền mịn. Loại này có độ bền cao với ánh sáng, có thể in cho bất kì vật liệu nào do nó gắn màu vào vật liệu nhờ màng cao phân tử.
1.3.3. Xử lý nước thải dệt nhuộm
Có nhiều phương pháp để xử lý nước thải dệt nhuộm như các phương pháp hóa lý bao gồm: phương pháp keo tụ, phương pháp hấp phụ, phương pháp lọc, phương pháp sinh học hiếu khí và yếm khí, phương pháp điện hóa, phương pháp oxi hóa pha lỏng (WO), phương pháp oxi hóa hóa học bao gồm: Oxi hóa thơng thường và oxi hóa tiên tiến.
Trong luận văn này chúng tôi sử dụng phương pháp oxi hóa tiên tiến với xúc tác quang hóa là TiO2 cấy thêm N, S và TiO2 cấy thêm N, S được mang trên Bentonite.