Ứng dụng trong Vai trũ
Thu hồi dung mụi Kiểm soỏt sự bay hơi và thu hồi dung mụi hữu cơ Carbon dioxide Làm sạch carbon dioxide trong quỏ trỡnh lờn men Mặt nạ phũng độc Hấp phụ hơi hữu cơ và vụ cơ
Xử lớ chất thải Loại bỏ kim loại nặng và dioxins trong khớ thải của lũ đốt chất thải
Thuốc lỏ Loại bỏ nicotine và hắc ớn
Điều hũa khụng khớ Loại bỏ chất ụ nhiễm từ khụng khớ, thụng giú và điều hũa Khớ thải cụng nghiệp Xử lớ khớ thải cụng nghiệp
Tủ lạnh Khử mựi tủ lạnh
1.2. VỎ CÀ PHấ 1.2.1. Giới thiệu chung 1.2.1. Giới thiệu chung
Quả cà phờ cú cấu tạo như trờn hỡnh 1.14. Từ nhõn ra lớp vỏ ngoài cựng được chia thành 4 lớp gồm vỏ lụa, vỏ trấu, thịt quả và vỏ quả. Trong đú vỏ cà phờ gồm 3 lớp: vỏ trấu, thịt quả và vỏ quả và chiếm khoảng 18% khối lượng của toàn bộ
quả [28]. Vỏ cà phờ chứa khoảng 58 – 85% carbohydrate, 8 – 11% protein, 0,5 – 3% lipid, 3 – 7% khoỏng chất và một lượng nhỏ cỏc chất khỏc như caffeine (~1%), chlorogenic acid (~2,5%), tannins (~5%) [28]. Cỏc chất xơ trong vỏ cà phờ chứa ~24,5% cellulose, ~29,7% hemicellulose và ~23,7% lignin [26].
Hỡnh 1.14. Cấu tạo vỏ cà phờ [67]
1.2.2. Tỡnh hỡnh nghiờn cứu ứng dụng vỏ cà phờ trờn thế giới
Ở một số nước trờn thế giới cú trồng cõy cà phờ, vỏ cà phờ đó được sử dụng cho nhiều mục đớch khỏc nhau như dựng để sản xuất men và enzyme (nhờ lượng đường lớn); làm thực phẩm chức năng (do cú nhiều chất chống oxy húa và chất xơ); làm nước tăng lực (nhờ chứa cafeine và tannins); làm nhiờn liệu (do lượng hydrocarbon lớn) [112]; làm trà Cascara (do cú hương thơm tự nhiờn, chứa caffeine và cỏc chất chống oxy húa) và chế tạo nhiều loại sản phẩm khỏc (enzym, citric acid, gibberellic acid) [26],… Tuy nhiờn, với nguồn cung rất dồi dào, lượng vỏ cà phờ dư thừa vẫn cũn rất lớn và cần rất nhiều những nghiờn cứu ứng dụng loại phế phụ phẩm này. Cỏc nghiờn cứu cú thể kể đến là làm nguyờn liệu tổng hợp biogas [38], alcol [57], enzyme, chất hấp phụ sinh học cho một số chất (cyanide, kim loại nặng, thuốc nhuộm) và than hoạt tớnh,…
1.2.3. Tỡnh hỡnh sử dụng vỏ cà phờ ở Việt Nam
Theo bỏo cỏo của hiệp hội cà phờ quốc tế (ICO), Việt Nam là nước xuất khẩu cà phờ đứng thứ hai trờn thế giới và dẫn đầu toàn cầu về cà phờ vối (robusta) với sản lượng năm 2019 đạt 1,67 triệu tấn. Kim ngạch xuất khẩu nhiều năm nay đều trờn 3 tỷ USD và chiếm khoảng 3% GDP cả nước. Diện tớch cà phờ của cả nước khoảng
720.000 ha trong đú cà phờ robusta chiếm khoảng 93% diện tớch, cà phờ chố (Arabica) chiếm khoảng 7% diện tớch. Trờn 95% lượng cà phờ ở nước ta được trồng ở Tõy Nguyờn, chỉ dưới 5% được trồng ở miền trung và cỏc tỉnh phớa bắc. Cà phờ vối được trồng chủ yếu ở khu vực Đắk Lắk (204000 ha), Lõm Đồng (164000 ha), Đắk Nụng (158000 ha) và Gia Lai (91000 ha), cũn cà phờ chố được trồng chủ yếu ở Lõm Đồng (19000 ha) và Sơn La (14000 ha).
Với sản lượng cao, lượng vỏ cà phờ thải ra hàng năm là vụ cựng lớn. Hiện nay ở miền nam, vỏ cà phờ chủ yếu được ủ lờn men và trộn với một số nguyờn liệu khỏc để làm phõn bún hữu cơ. Một số ớt vỏ cà phờ được dựng làm trà Cascara, hương liệu và thức ăn gia sỳc. Cỏc tỉnh Tõy Bắc, đặc biệt là Sơn La, mới phỏt triển trồng cõy cà phờ trong những năm gần đõy nờn việc ứng dụng chuyển húa vỏ cà phờ thành sản phẩm cú ớch vẫn cũn hạn chế. Vỏ cà phờ thường chỉ dựng để bún vào gốc cõy cà phờ, tuy giỳp cho đất tơi xốp và hạn chế cỏ dại nhưng lại hỡnh thành mụi trường thuận lợi để một số vi sinh vật cú hại phỏt triển, gõy bệnh cho cõy cà phờ.
1.3. THUỐC NHUỘM VÀ PHENOL
1.3.1. Giới thiệu về thuốc nhuộm và nước thải dệt nhuộm
Thuốc nhuộm là cỏc hợp chất hữu cơ cú khả năng nhuộm màu cho vật liệu và cú độ bền màu, khụng bị phõn huỷ trong những điều kiện nhất định. Thuốc nhuộm được sử dụng trong nhiều ngành cụng nghiệp như dệt may, giấy, thuộc da, mỹ phẩm, cao su,… Màu sắc của thuốc nhuộm phụ thuộc vào cấu trỳc hoỏ học của nú và thường gồm nhúm mang màu (azo –N=N–, methan –CH=, nitro –NO2, –NO– OH, carbonyl =C=O, ethylene =C=C=,…) và nhúm trợ màu (amino –NH2, hydroxyl –OH, carboxyl –COOH, sulphonat –SO3H,…). Nhúm trợ màu cú thể làm tăng khả năng bỏm vào vật liệu, tăng cường màu sắc, độ tan, khả năng hấp phụ ỏnh sỏng,…
1.3.1.1. Phõn loại
Cú nhiều cỏch phõn loại thuốc nhuộm như dựa vào nguồn gốc, là thuốc nhuộm tự nhiờn hay nhõn tạo. Hiện nay cú đến trờn 100.000 loại thuốc nhuộm và chủ yếu là thuốc nhuộm nhõn tạo. Cũng cú thể phõn loại dựa vào cấu trỳc như thuốc nhuộm azo, antraquinon, indigoid, nitro, triarylmetan, phthalocyanine,… (hỡnh 1.15).
azo indigoid
nitro
antraquinon triarylmetan
Phthalocyanine
Hỡnh 1.15. Một số cấu trỳc thuốc nhuộm thường gặp
Bờn cạnh đú, cú thể phõn loại thuốc nhuộm theo đặc tớnh và kỹ thuật sử dụng. Theo cỏch này thỡ thuốc nhuộm được chia thành:
- Thuốc nhuộm acid: là muối natri của acid hữu cơ sulfonic, carboxylic hoặc phenol. Loại thuốc nhuộm này cú thể hũa tan trong nước, cú ỏi lực với cỏc sợi lưỡng tớnh và thường được sử dụng cho nylon, len, giấy, da, thực phẩm, mỹ phẩm,…
- Thuốc nhuộm base: sinh ra cỏc cation cú màu trong dung dịch và thường được gọi là thuốc nhuộm cation. Loại thuốc nhuộm này được sử dụng trong ngành giấy, nylon, polyeste biến tớnh, y học,…
- Thuốc nhuộm trực tiếp (direct dyes): là những thuốc nhuộm anion trong nước. Chỳng được sử dụng để nhuộm bụng, tơ tằm, giấy, da,…
- Thuốc nhuộm phõn tỏn (disperse dyes): là thuốc nhuộm khụng hũa tan và sử dụng chủ yếu trờn polyester, sợi nylon, cellulose, acrylic,…
- Thuốc nhuộm lưu huỳnh: là loại thuốc nhuộm cú cấu trỳc trung gian, giỏ thành thấp và bền màu, thường dựng để nhuộm vải cotton và rayon.
- Thuốc nhuộm hoạt tớnh (reactive dyes): Cú một nhúm mang màu gắn với một nhúm thế cú khả năng phản ứng trực tiếp với vật liệu. Thuốc nhuộm loại này là
một trong những thuốc nhuộm bền nhất nhờ tạo thành liờn kết cộng húa trị và được ứng dụng nhiều trong nhuộm bụng, len và nylon.
- Thuốc nhuộm dung mụi: Ít hoặc khụng phõn cực và khụng tan trong nước, được sử dụng cho nhựa, xăng, chất bụi trơn, dầu,…
- Thuốc nhuộm Vat (vat dyes): khụng tan trong nước và khụng cú khả năng nhuộm màu trực tiếp. Tuy nhiờn, quỏ trỡnh khử trong dung dịch kiềm tạo ra muối kim loại kiềm hũa tan trong nước. Ở dạng này, chỳng cú ỏi lực với sợi dệt và được sử dụng chủ yếu cho bụng, len và nylon.
1.3.1.2. Nước thải dệt nhuộm
Nước thải dệt nhuộm là nước thải từ tất cả cỏc cụng đoạn hồ sợi, nấu tẩy, tẩy trắng, làm búng sợi, nhuộm in và hoàn tất. Vỡ thế nước thải dệt nhuộm chứa rất nhiều cỏc loại tạp chất như thuốc nhuộm, cỏc hợp chất hữu cơ khú phõn hủy, kiềm, muối, cỏc chất hoạt động bề mặt,… Trong đú, thuốc nhuộm là thành phần khú xử lớ nhất. Theo Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia QCVN 13-MT:2015/BTNMT, cỏc thụng số ụ nhiễm trong nước thải cụng nghiệp dệt nhuộm khi xả ra nguồn nước khụng dựng cho mục đớch cấp nước sinh hoạt thỡ pH 5,5~9, độ màu là 150 Pt-Co, nhu cầu oxy sinh học sau 5 ngày (BOD5) ở 20oC là 50 mg L-1, nhu cầu oxy húa học (COD) là 150 mg L-1, tổng chất rắn lơ lửng (TSS) là 100 mg L-1, tổng cỏc chất hoạt động bề mặt là 10 mg L-1. Để xử lớ nước thải, cỏc nhà mỏy dệt nhuộm tại Việt Nam thường ỏp dụng cỏc cụng nghệ truyền thống gồm: i) xử lớ sơ bộ loại bỏ cỏc tạp chất thụ cứng, vật nổi, nặng, một phần tạp chất ở dạng lơ lửng, dầu mỡ,…; ii) xử lớ phần lớn chất ụ nhiễm trong nước thải bằng sự kết hợp cỏc quỏ trỡnh húa - lớ, húa học, sinh học, cơ học; iii) khử khuẩn (clo húa nước, ozone, tia cực tớm) và nõng cao chất lượng nước bằng cỏc phương phỏp xử lớ riờng biệt phụ thuộc vào yờu cầu của nguồn tiếp nhận.
Trong luận ỏn này, thuốc nhuộm hoạt tớnh màu đỏ (Reactive Red 195, ký hiệu là RR 195) được chọn làm đối tượng để nghiờn cứu khả năng hấp phụ của THT tổng hợp được. Một số thụng số của RR 195 được giới thiệu trong bảng 1.3.