Khái niệm:
Phẩm nhuộm (thường gọi : thuốc nhuộm), những hợp chất hữu cơ có màu, có khả năng nhuộm màu các vật liệu như vải, giấy, nhựa, da. Ngoài những nhóm mang màu (quinon, azo, nitro), phẩm nhuộm còn chứa các nhóm trợ màu như OH, NH2...
có tác dụng làm tăng màu và tăng tính bám của phẩm vào sợi.
Phân loại :
Căn cứ vào tính năng kĩ thuật, phân ra các loại phẩm nhuộm chính :
a) Trực tiếp: có nhóm SO3Na tan trong nước, kém bền đối với ánh sáng và giặt giũ nên phải kèm thêm chất cầm màu.
b) Axit: có nhóm SO3H hoặc COOH dùng nhuộm trực tiếp các tơ sợi có tính bazơ.
c) Bazơ: được gắn vào sợi do phẩm tạo muối với nhóm chức axit trong sợi.
d) Hoàn nguyên.
đ) Hoạt tính.
e) Phân tán: dạng huyền phù trong nước, có thể phân tán trên sợi axetat, polieste.
Ngoài phẩm nhuộm tổng hợp còn có phẩm nhuộm tự nhiên tách ra từ một số loài thực vật như củ nâu, chàm, v.v…
Một số loại phẩm nhuộm tiêu biểu:
- Phẩm nhuộm Acriđin:
Dẫn xuất của acriđin hoặc 9 - phenylacriđin, có những nhóm thế khác nhau (OH, NH2, SH, vv.) ở vị trí 3 và 6. Phẩm nhuộm Acriđin thuộc loại phẩm nhuộm arylmetan có màu vàng và da cam.
- Phẩm nhuộm Azo:
Phẩm nhuộm tổng hợp mà trong phân tử có chứa một hoặc vài nhóm mang màu azo, ví dụ -N = N - liên kết với các gốc thơm. Phẩm nhuộm Azo là những chất rắn, chỉ hoà tan trong nước khi trong phân tử có chứa các nhóm SO3H, COOH -2- hoặc R4N+. Nhiều phẩm nhuộm Azo (đặc biệt khi không có nhóm SO3H và có nhóm NO2) là chất cháy và dưới dạng hỗn hợp với bụi không khí dễ nổ nguy hiểm.
Nhờ nguyên liệu đầu phong phú, phương pháp tổng hợp đơn giản, hiệu suất cao, phẩm nhuộm Azo thuộc loại các phẩm nhuộm quan trọng nhất (chiếm trên 50%
tổng sản lượng các loại phẩm nhuộm).
- Phẩm nhuộm hoàn nguyên:
Gồm các phẩm màu inđigo, một số dẫn xuất của antraquinon và đồng đẳng, một vài phẩm nhuộm lưu huỳnh. Loại phẩm này không tan trong nước.
- Phẩm nhuộm Nitro:
Phẩm nhuộm hữu cơ thuộc dãy benzen và naphatalen có chứa ít nhất một nhóm nitro cùng với nhóm hiđroxi - OH, imino = NH, sunfo - SO3H hoặc các nhóm khác. Ví dụ, vàng naphtol :
- Phẩm nhuộm sunfua:
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. Phẩm nhuộm Sunfua không tan trong nước, nhưng nếu khử bằng dung dịch Na2S trong nước thì phẩm nhuộm chuyển thành dạng lơco tan được.
- Phẩm đen anilin:
Phẩm đen được tạo ra do sự oxi hoá anilin và các đồng đẳng của nó.
1.4.2. Phương pháp khử mầu phẩm nhuộm trong môi trường nước
Công nghiệp sản xuất và sử dụng phẩm nhuộm đã thải ra môi trường nước một lượng rất lớn các các chất màu gây hại cho môi trường. Những nhánh sông bắt nguồn từ những khu công nghiệp này có màu nước thay đổi. Do vậy, loại bỏ những màu sắc này đã trở lên rất quan trọng và được sự quan tâm của nhiều công trình nghiên cứu, loại bỏ những phẩm màu hữu cơ độc hại này góp phần ổn định BOD trong nước. Khó khăn trong xử lý phẩm này là dòng chảy của nước, đồng thời phẩm nhuộm bền dưới ánh sáng và nhiệt độ và là chất hữu cơ khó phân hủy [27].
Ở Việt Nam, ô nhiễm nước thải là vấn đề môi trường lớn nhất đối với các làng nghề dệt. Theo kết quả phân tích nước thải ở làng nghề dệt nhuộm Vạn Phúc (Hà Tây) thì chỉ số BOD là 67 – 159 mg/l, COD là 139 – 423 mg/l, SS là 167 – 350 mg/l, kim loại nặng trong nước như Fe là 7,68 mg/l, Pb là 2,5 mg/l, Cr6+ là 0,08 mg/l. Cũng theo số liệu của Sở Tài nguyên Môi trường Thái Bình, hàng năm làng nghề Nam Cao sử dụng khoảng 60 tấn hóa chất các loại như oxy già, nhớt thủy tinh, xà phòng, bồ tạt, javen, thuốc nhuộm nấu tẩy và in nhuộm. Các thông số ô nhiễm môi trường ở Nam Cao cho thấy hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước thải cao hơn tiêu chuẩn cho phép 3,75 lần, hàm lượng BOD cao hơn tiêu chuẩn cho phép tới 4,24 lần, hàm lượng COD cao hơn tiêu chuẩn cho phép 3 lần. Theo khảo sát của Viện Hoá học thì hầu hết các nguồn nước ngầm trong các làng dệt nhuộm ở Thái Bình đều đã bị ô nhiễm và không thể sử dụng làm nước sinh hoạt hàng ngày.
Tác giả B. Armagan và các cộng sự [27] đã nghiên cứ chế tạo vật liệu zeolit biến tính để hấp phụ các phẩm màu azo. Các loại phẩm được sử dụng nghiên cứu là phẩm đen, phẩm đỏ, phẩm vàng. Nghiên cứu tiến hành khảo sát ảnh hưởng của thời gian, pH, nồng độ đầu. Kết quả cho thấy, tải trọng hấp phụ cực đại là 111, 89 và 61 mg/g đối với phẩm đỏ, phẩm vàng và phẩm đen.
Urszula Filipkowska [28] đã sử dụng vật liệu hấp phụ là chitosan có độ đeaxetyl hóa khác nhau. Tác giả sử dụng 2 phẩm là: đen DN (phẩm có chứa nhóm cholorotriazine) và đen B (phẩm có chứa nhóm vinylsunfo). Kết quả thí nghiệm cho thấy vật liệu có độ đeaxetyl hóa cao hơn thì khả năng hấp phụ phẩm màu tốt hơn.
Gurusamy Annadurai và các cộng sự [26] nghiên cứu sử dụng chitosan hấp phụ phẩm nhuộm. Thí nghiệm tiến hành với dung dịch chất màu có nồng độ khác nhau, kích thước hạt khác nhau. Kết quả cho thấy, vật liệu hấp phụ có kích thước hạt càng nhỏ thì tải trọng hấp phụ càng cao.