đồ án khả năng khử màu thuốc nhuộm bằng phương pháp điện phân

II



Đồ Án
Khả năng khử màu
thuốc nhuộm bằng
phương pháp điện
phân
- 1 -
Mục Lục
Tổng quan về thuốc nhuộm 2
Giới thiệu thuốc nhuộm 2
Khái niệm về thuốc nhuộm 2
1.2 Cấu tạo và màu sắc của thuốc nhuộm 3
Cấu tạo và màu sắc 4
Phân loại các màu nhuộm 4
Cơ chế liên kết thuốc nhuộm với vật liệu 5
1.1.4 Phân loại thuốc nhuộm 5
Phân loại theo lớp kỹ thuật 8
Tổng quan về thuốc nhuộm trực tiếp 10
Đặc điểm 10
Cấu tạo hóa học 11
Phạm vi sử dụng 13
Nước thải ngành dệt nhuộm 14
Các chất rắn trong nước thải dệt nhuộm 17
Nhu cầu về nước và nước thải trong xí nghiệp dệt nhuộm 18
Tác nhân gây ô nhiễm và đặc tính của dòng thải 19
Các phương pháp xử lý nước thải 24
Cơ sở lựa chọn thiết kế hệ thống nước thải 26
Sử dụng lại dung dịch dệt nhuộm 28

Tổng quan về điện phân 30
Khái niệm 30
Các kết quả nghiên cứu ở cấp độ thử nghiệm 35
CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM 37
Phương pháp đo màu của máy quang phổ 37
Phương pháp đo 37
Tiến hành đo màu 37
Kế hoạch thực nghiệm 37
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
Tổng quan về thuốc nhuộm
Giới thiệu thuốc nhuộm
Khái niệm về thuốc nhuộm
Thuốc nhuộm là tên chỉ chung những hợp chất hữu cơ có màu (gốc thiên nhiên
và tổng hợp) rất đa dạng về màu sắc và chủng loại, chúng có khả năng nhuộm màu,
nghĩa là bắt màu hay gắn màu trực tiếp cho các vật liệu khác.
- 2 -
1.1.1Các loại thuốc nhuộm
Phần nhiều các lọai thuốc nhuộm, dựa trên tính chất lý hóa của chúng, sẽ thâm
nhập vào tế bào hoặc cấu trúc của tế bào.
Trong màu nhuộm, các chất có tính tạo màu thường ở dạng ion. Khi chất màu
này có điện dương (+), thì chúng có tính cách kềm. Khi chất màu có mang điện âm (-)
thì chúng có tính acid. Lệ thuộc vào độ pH của dung môi chất màu sẽ ở dạng ion hoặc
không ở dạng ion.
1.1.2Cách gọi tên
Gồm 3 phần
- Phần thứ 1: viết cả chữ, chỉ tên phân lớp kỹ thuật của thuốc nhuộm.
- Phần thứ 2: viết cả chữ, thường là các tính từ chỉ màu sắc của thuốc nhuộm.
- Phần thứ 3: được viết bằng chữ và chữ số chỉ sắc thái và cường độ của thuốc
nhuộm. Để chỉ cường độ màu người ta dùng hai chữ cái đi liền với nhau như BB, RR
…., hoặc thêm vào các chữ số như: 2R, 6B, 4G….

1.2 Cấu tạo và màu sắc của thuốc nhuộm
1.2.1Ánh sáng và màu sắc
Màu sắc là kết quả tương tác giữa ánh sáng với vật thể.
Màu mà mắt chúng ta nhận được là màu phụ với màu hấp thụ. Mắt chúng ta chỉ
nhận được các dao động điện từ ánh sáng ở vùng có bước sóng 400-750 micromet.
Khi ánh sáng trắng đập vào một vật thể bị phản xạ hoàn toàn thì mắt ta thấy vật
thể màu trắng.
Toàn bộ các tia sáng đập vật thể bị hấp thụ hết thì vật ấy có màu đen.
Vật thể chỉ hấp thụ một số tia và tán xạ những tia còn lại mắt cho ta thấy vật có
màu của những tia không bị hấp thụ tán xạ.
Như vậy, màu sắc có thể nói là sự hấp thụ chọn lọc những miền xác định trong
phổ liên tục của ánh sáng đập vào mắt.
Bảng 1.1: Mối liên hệ giữa bước sóng hấp thụ vào màu sắc của vật hấp thụ.
- 3 -
Tên màu Bước sóng nm Tên màu Bước sóng nm
Tím lục_vàng 400_435 Lục vàng tím 560_580
Lam vàng 435_480 Vàng lam 580_590
Lam_lục nhạt da cam 480_490 Da cam lam_lục nhạt 595_600
Lục_lam nhạt đỏ 490_500 Đỏ lục_Lam nhạt 605_750
Lục đỏ đỏ tía 500_560
Cấu tạo và màu sắc
Năng lượng bức xạ phụ thuộc vào bước sóng và tần số bức xạ. Vùng nhìn thấy
khá hẹp có năng lượng từ 110-69 kcal/mol.
Trong hóa học hữu cơ các hợp chất có màu thường phân tử của nó được tạo
thành từ liên kết p và liên kết d.
Các chất có màu có liên kết p liên hợp, phân tử của chúng có những nhóm đặc
biệt có tác dụng làm mở rộng hệ liên kết kéo dài hệ liên hợp p.
Phân loại các màu nhuộm
+ Màu cơ bản (hoặc màu thiên nhiên): các chất màu có sẵn trong các tế bào như
chlorophyll, hemoglobin, anthocyane

+ Màu thứ cấp: các loại màu không có sẵn trong tế bào, mà được dùng để
nhuộm đưa vào tế bào. Loại này bao gồm các màu thiên nhiên như: Safranin, hoặc các
loại màu nhân tạo
+ Màu nhuộm sống (vitalis): tất cả các loại màu dùng để nhuộm tế bào còn
hoạt động, còn sống.
+ Màu bright field (diachrome): loại màu này hấp thụ một phần ánh sáng và
trong ánh sáng trắng (bright field) của kính sẽ hiện ra màu. Loại này cũng có tự nhiên
trong tế bào như chlorophyll, hemoglobin hoặc anthocyan.
+ Màu fluorescence ( Fluorochrome): màu fluorescence có đặc tính không chỉ
hấp thụ một phần ánh sáng như bright field, mà chúng còn phóng một phần ánh sáng
hấp thụ ngược trở lại.
- 4 -
Cơ chế liên kết thuốc nhuộm với vật liệu
1.1.3.1 Liên kết ion
Liên kết này được thực hiện giữa các gốc mang màu tích điện âm của thuốc
nhuộm (axít, trực tiếp) và các tâm tích điện dương của vật liệu.
Trong quá trình nhuộm, khi tiếp cận với vật liệu, ion âm của thuốc nhuộm sẽ bị
thu hút về các tâm tích điện dương này và thực hiện liên kết ion hay còn gọi là liên kết
muối như sau:
HOOC-P-NH
3
+
+
-
O
3
S-Ar  HOOC-P-NH
3
+
-

-
O
3
S-Ar
Nhờ có năng lượng lớn nên thuốc nhuộm liên kết với vật liệu khá mạnh, tốc độ
bắt màu nhanh, phải điều chỉnh tốc độ nhuộm bằng cách điều chỉnh trị số pH của dung
dịch nhuộm.
1.1.3.2 Liên kết Hydro
Liên kết hydro được thực hiện giữa các nhóm định chức của xơ và thuốc nhuộm
như: hydroxyl, nhóm amin, nhóm amít và nhóm carboxyl.
Khi phân tử thuốc nhuộm tiếp cận với vật liệu ở khoảng cách cần thiết thì lực
liên kết hydro sẽ phát sinh do tương tác của các nhóm định chức với nhau.
Liên kết hydro có vai trò quan trọng trong một số trường hợp để cố định thuốc
nhuộm trên vật liệu.
1.1.3.3 Liên kết hóa trị
Liên kết hóa trị được thực hiện chủ yếu ở thuốc nhuộm hoạt tính với các vật
liệu chứa các nhóm hydroxyl và nhóm amin.
Liên kết hóa trị giúp cho màu của vật liệu nhuộm bằng thuốc nhuộm hoạt tính
có độ bền màu cao với nhều chỉ tiêu, đặc biệt là với xử lý ướt.
1.1.3.4 Liên kết Vander Waals
Liên kết Vander Waals được thực hiện ở hầu hết các lớp thuốc nhuộm khi
tương tác với vật liệu.
Liên kết Vander Waals được coi là tổ hợp của các lực hút: lưỡng cực, phân cực
cảm ứng và lực phân tán.
1.1.4Phân loại thuốc nhuộm
- 5 -
1.1.4.1 Phân loại theo cấu tạo hóa học
+ Thuốc nhuộm Nitro: Phân tử thuốc nhuộm có từ hai hoặc nhiều nhân đơn
(benzen, naphtalen) ít nhất là một nhóm nitro (NO
2

) và một nhóm cho điện tử
(NH
2
,OH).
Hình 1.1. Thuốc nhuộm nhóm Nitro
+ Thuốc nhuộm azo: là loại thuốc nhuộm quan trọng và có lịch sử phát triển rất
lâu đời, chiếm khoảng 50% tổng sản phẩm lượng thuốc nhuộm. Trong phân tử chứa
một hoặc nhiều nhóm azo.
Hình 1.2. Thuốc nhuộm azo
- 6 -
+ Thuốc nhuộm Antraquinon: trong phân tử có một hoặc nhiều nhóm
Antraquinon hoặc dẫn xuất gốc của nó. Gốc mang màu:
Hình 1.3. Thuốc nhuộm Antraquinon
+ Thuốc nhuộm Indigoit: loại thuốc nhuộm này trước kia có nguồn gốc từ thực
vật màu xanh sẫm trích từ lá cây chàm. Hiện nay, người ta tổng hợp được thuốc
nhuộm Indigoit có công thức của gốc mang màu như sau:
Hình 1.4. Thuốc nhuộm Indigoit
Trong đó: X,Y là O, Se, NH…
+ Thuốc nhuộm lưư huỳnh: là những gốc thuốc nhuộm có chứa nhiều nguyên tử
lưu huỳnh. Gốc mang màu:
Hình 1.5. Thuốc nhuộm lưư huỳnh
+ Thuốc nhuộm Arylmetan: là những dẫn xuất của mêtan, trong đó nguyên tử
cacbon trung tâm sẽ tham gia vào mạch liên kết của hệ thống mang màu.
- 7 -
Hình 1.6. Thuốc nhuộm Arylmetan
+ Thuốc nhuộm hoàn nguyên đa vòng: trong phân tử có hệ mang màu là các
hợp chất đa tụ giữa antraquinon với các vòng dị thể khác tạo nên mạch đa vòng.
Hình 1.7. Thuốc nhuộm hoàn nguyên đa vòng
Phân loại theo lớp kỹ thuật
+ Thuốc nhuộm hoạt tính: là những hợp chất màu mà trong phân tử của chúng

có chứa các nhóm nguyên tử có thể thực hiện mối liên kết cộng hóa trị với vật liệu nói
chung nhờ vậy nên độ bền màu cao.
Các loại thuốc nhuộm thuộc nhóm này có công thức cấu tạo tổng quát là:
S-R-T-X
Trong đó:
S: là nhóm làm cho thuốc nhuộm có tính tan.
R: là phần mang màu, thường là các hợp chất Azo(-N=N), antraquynon, axit
chứa kim loại hoặc ftaloxiamin.
T: là gốc mang nhóm phản ứng.
X: là nguyên tử hay nhóm phản ứng.
Loại thuốc nhuộm này khi thải vào môi trường có khả năng tạo thành các amin
thơm được xem là tác nhân gây ung thư.
- 8 -
+ Thuốc nhuộm axít: thuốc nhuộm này có những đặc điểm chung là hòa tan
trong nước thường dùng để nhuộm lông thú hoặc nhuộm da.
Theo cấu tạo hóa học, đa số loại thuốc nhuộm này thuộc về nhóm azo, một số
tạo phức với kim loại. Công thức tổng quát có thể viết dưới dạng:
Ar-SO
3
Na
Trong đó:
Ar-SO
3
: là ion mang màu.
+ Thuốc nhuộm trực tiếp: là loại thuốc nhuộm tự bắt màu, chúng là những hợp
chất màu tự hòa tan trong nước và có khả năng tự bắt màu với các vật liệu một cách
trực tiếp nhờ các lực hấp thụ trong môi trường trung tính hoặc kiềm.
Hầu hết chúng thuộc nhóm azo, một số ít là dẫn xuất của dioxazin và
ftaloxianin, nhưng dạng tổng quát chung được biểu diễn:
Ar-SO

3
Na
Với Ar là gốc hữu cơ mang màu của thuốc nhuộm.
+ Thuốc nhuộm hoàn nguyên: là những hợp chất màu hữu cơ không hòa tan
trong nước, tuy có cấu tạo hóa học và màu sắc khác nhau nhưng chúng có chung một
tính chất.
Tất cả đều chứa các nhóm ceton trong phân tử và có dạng tổng quát là:
+ Thuốc nhuộm phân tán: là những hợp chất màu không tan trong nước do
trong phân tử không chứa nhóm tạo tính tan –SO
3
Na, -COONa, có kích thước phân tử
nhỏ, khối lượng phân tử không lớn, cấu tạo không phức tạp.
Phân tử chứa các nhóm –NH
2
, -HR
2
, -OH, -OR (R có thể là gốc alkyl, aryl,
alkyl hydroxyl).
- 9 -
Tổng quan về thuốc nhuộm trực tiếp
Đặc điểm
Thuốc nhuộm trực tiếp hay còn gọi là thuốc nhuộm tự bắt màu, là hợp chất hoà
tan trong nước, có khả năng tự bắt màu vào một số vật liệu như: xơ xenlulô, giấy, tơ
tằm, da và xơ polyamit màu là những một cách trực tiếp nhờ các lực hấp phụ trong
môi trường trung tính hoặc kiềm.
Hầu hết thuốc nhuộm trực tiếp thuộc về nhóm azo, số ít hơn là dẫn xuất của
đioxazin và ftaloxianin, tất cả được sản xuất dưới dạng muối Natri của axit sunfonic
hay các cacboxylic hữu cơ, một vài trường hợp được sản xuất dưới dạng muối amoni
và kali, nên được viết dưới dạng tổng quát là:
Ar – SO

3
Na
Với Ar là gốc hữu cơ mang màu của thuốc nhuộm.
Khi hoà tan vào nước thuốc nhuộm phân ly như sau:
Ar – SO
3
Na Ar – SO
3
-
+ Na
+
Ion Ar – SO
3
-
là ion mang màu, tích điện âm.
 Khả năng tự bắt màu của thuốc nhuộm trực tiếp phụ thuộc vào 3 yếu tố dưới
đây:
- Phân tử thuốc nhuộm phải chứa một hệ thống mối liên kết nối đôi cách không
dưới tám kể từ đầu nhóm trợ màu này đến đầu nhóm trợ màu kia, như vậy phân tử
thuốc nhuộm sẽ luôn ở trạng thái chưa bảo hoà hoá trị và có khả năng thực hiện các
liên kết Vander Waals và liên kết Hydro với vật liệu.
- Phân tử thuốc nhuộm phải thẳng vì xơ xenlulô nói riêng và những vật liệu mà
thuốc nhuộm có khả năng bắt màu điều có cấu tạo phân tử mạch thẳng, có như vậy
phân tử thuốc nhuộm mới dễ dàng tiếp cận với vật liệu và thực hiện các liên kết.
- Phân tử thuốc nhuộm phải có cấu tạo thẳng, các nhân thơm hoặc các nhóm
chức của thuốc nhuộm phải nằm trên cùng một mặt phẳng để nó có thể tiếp cận cao
nhất với mặt phẳng của phân tử vật liệu, cũng là yếu tố quan trọng cho việc phát sinh
và duy trì các lực liên kết của nó với vật liệu.
- 10 -
Cấu tạo hóa học

Thuốc nhuộm trực tiếp là loại thuốc nhuộm mà các ion mang màu của thuốc
nhuộm liên kết với xenlulô bằng lực liên kết hóa học và các phân tử thuốc nhuộm xen
kẻ với xơ sợi bằng lực liên kết Vander Waals …
- Chúng tan trong môi trường trung tính, môi trường tốt để nhuộm là pH = 7,
môi trường kiềm yếu. Nhiệt độ tối ưu của quá trình nhuộm từ 50-60
o
C.
- Thuốc nhuộm trực tiếp có cấu tạo là muối sunfonat của hợp chất hữu cơ,
thường là muối diazo có gốc S hoặc SO
3
Na …
- Đặc điểm chung là trong phân tử có một hệ thống nối đôi liên hợp thẳng và
phẳng, các nhóm SO
3
Na xếp đều và thẳng góc với phân tử thuốc nhuộm thẳng hàng
nên có ái lực mạnh với sợi xenlulô.
- Công thức chung và đơn giản nhất của loại này là chứa tám nối đôi liên hợp
thường là nhiều nhân thơm và tối thiểu có các nhóm ưa nước SO
3
Na.
+ Thuốc nhuộm trực tiếp azo: trong phân tử chứa một hoặc nhiều nhóm azo (-
N = N -), nhóm này chiếm đại bộ phận các thuốc nhuộm trực tiếp và xếp thành bốn
loại: loại thông thường, loại có độ bền màu cao, loại chứa hoặc có khả năng kết hợp
với ion kim loại thành phức không tan và loại có khả năng điazo hoá sau khi nhuộm.
+ Thuốc nhuộm trực tiếp là dẫn xuất của đioxazin.
+ Thuốc nhuộm trực tiếp là dẫn xuất của ftaloxyanin.
 Dựa vào các chỉ tiêu về độ bền màu và phương pháp sử dụng thuốc
nhuộm trực tiếp được chia làm bốn nhóm:
- Gồm những màu có độ bền với ánh sáng dưới cấp bốn (theo thang tám cấp),
còn độ bền với xử lý ướt dưới cấp ba (theo thang năm cấp).

- Gồm những thuốc nhuộm trực tiếp có độ bền ánh sáng trên cấp bốn, bền với
xử lý ướt ở mức trung bình, sau khi cầm màu độ bền sẽ tăng lên.
- Gồm những thuốc nhuộm cần xử lý cầm màu với muối đồng nên trong tên gọi
có chữ “cupro”, độ bền màu với giặt đạt trên cấp ba, còn với ánh sáng không dưới cấp
năm.
- 11 -
- Gồm những thuốc nhuộm có thể điazo hoá trên vải và kết hợp tiếp với một
thành phần azo nữa để tăng độ bền màu với giặt lên p của các hãng nổi tiếng trên thế
giới có thể xem ở bảng sau: cấp bốn.
Bảng 1.2: Tên thương phẩm của các thuốc nhuộm trực tiếp của các hãng nổi tiếng
trên thế giới.
Nước sản
xuất
Hãng sản
xuất
Tên nhóm thuốc nhuộm trực tiếp
1 2 3 4
Anh ICI Chlorazol Durazol,fixazol Durazol
cupro
Chlorazol
Balan Chemicolor Direct Helion Diazo
Đức Bayer Benzo ánh Sirius bền Benzo
cuprol
Benzamin
Đức Sirius supra Benzo
cuper
Benzo para
Hochst Remastral Dianin
BASF Lurantin
Wolfen Columbia Solamin Cupracon Naftogen

Solamin –fau Zambenzi
Mỹ D- pont pontamine Pomtamin fast Pontamin
cuper
Pontamin
diazo
1.1.4.2 Tính chất kỹ thuật của thuốc nhuộm trực tiếp
Khi chuẩn bị dung dịch nhuộm với những thuốc nhuộm trực tiếp khó tan cần
phải thêm natri cacbonat vào máng để tạo môi trường kiềm yếu.
+ Nhiệt độ nhuộm và độ hấp phụ tối ưu: chỉ tiêu này được xác định theo mức độ hấp
phụ tối đa của vải bông trong các dung dịch thuốc nhuộm có nồng độ khác nhau để
nhận được màu có nồng độ trung bình. Nhiệt độ nhuộm tối ưu của thuốc nhuộm trực
tiếp trong khoảng từ 75
0
C đến 95
0
C tuỳ thuộc vào mỗi màu và mỗi loại vật liệu. Độ
hấp phụ tối ưu được xác định khi nhuộm sợi bông đã làm bóng ở nhiệt độ tối ưu với
- 12 -
dung tỷ bằng 40 khi có mặt 15% muối ăn. Số liệu hay đồ thị hấp phụ tối ưu của mỗi
thuốc nhuộm được sử dụng khi ghép màu với các thuốc nhuộm khác.
+ Độ bền màu và sự biến sắc: thuốc nhuộm trực tiếp có ưu điểm là có đủ gam
màu từ vàng đến đen, màu tương đối tươi, song nhiều thuốc nhuộm trực tiếp kém bền
màu với giặt và ánh sáng. Độ bền màu và ánh màu của thuốc nhuộm trực tiếp sẽ thay
đổi khi nhuộm cho các vật liệu khác nhau. Để nâng cao độ bền màu cho vật liệu
nhuộm bằng thuốc nhuộm trực tiếp người ta dùng các biện pháp khác nhau nhưng phổ
biến hơn cả là dùng các chế phẩm từ nhựa cao phân tử tích điện trái dấu với thuốc
nhuộm hoặc muối kim loại nặng. Sau khi cầm màu bằng các chế phầm này độ bền với
giặt và ánh sáng có thể tăng lên 1-2 cấp nhưng màu sẽ kém tươi (bị biến sắc).
Các chế phẩm cầm màu cho vật liệu nhuộm bằng thuốc nhuộm trực tiếp được
các hãng sản xuất và sử dụng phổ biến trong ngành dệt gồm có: muối copratin II, muối

copratin TS, Sapamin, Sapamin A, Sapamin CH, Sapamin BCH, Sapamin MS,
Sapamin KW, muối ăn và không cần hãm màu.
Phạm vi sử dụng
Do có khả năng tự bắt màu, công nghệ nhuộm đơn giản và rẻ nên thuốc nhuộm
trực tiếp được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: để nhuộm trong ngành dệt
(vải, sợi,bông, hàng dệt kim từ bông, lụa visco, lụa, tơ tằm, sợi polyamit, sợi đay), để
nhuộm giấy, nhuộm các sản phẩm từ tre nứa, mành trúc, để nhuộm da và chế mực viết.
Một số thuốc nhuộm trực tiếp có độ bền màu cao vẫn được dùng để nhuộm một
số vải và sợi bông kể cả hàng dệt kim từ sợi bông hoặc có thành phần bông trong vải
pha.
- 13 -
Thuốc nhuộm trực tiếp cũng được dùng phổ biến để nhuộm lụa visco kể cả
thành phần visco trong vải pha. Do xơ visco có cấu trúc xốp nên nó dễ bắt màu bằng
loại thuốc nhuộm này, màu bền hơn và tươi hơn so với khi nhuộm vải bông. Tơ tằm là
mặt hàng dệt quý hiếm cũng được nhuộm bằng thuốc nhuộm trực tiếp. Thành phần
nhuộm và công nghệ nhuộm cũng tương tự như vải bông, điều khác chủ yếu là phải
khống chế trị số pH để không ảnh hưởng đến độ bền của tơ (pH=8-8,5), ít phải dùng
phẩm dệt từ xơ polyamit với các gam màu nhạt. Đặc biệt nó được dùng để nhuộm vải
lanh, sợi đay và các sợi từ xơ libe cho màu bền và tươi.
Trong công nghiệp giấy thuốc nhuộm trực tiếp được dùng để nhuộm giấy hoặc
bằng cách đưa ngay vào bể chứa bột giấy trước khi xeo hoặc nhuộm phủ mặt bằng
cách cán ép hoặc quét dung dịch thuốc nhuộm lên giấy. Trong công nghiệp thuộc da
một số thuốc nhuộm trực tiếp được dùng để nhuộm da nhất là các màu đen, nâu và một
số màu xanh. Ở nước ta thuốc nhuộm trực tiếp còn được dùng để nhuộm hàng mây tre,
mành trúc, các đồ dùng đan từ tre nứa, tăm hương và nhuộm gỗ trước khi phủ vecni.
Nước thải ngành dệt nhuộm
1.1.1 Thành phần và tính chất trong nước thải dệt nhuộm
Đề tài chúng em nghiên cứu khả năng khừ màu thuốc nhuộm trục tiếp, đây là
một phần trong việc xử lý nước thải dệt nhuộm. Để hiểu rõ hơn về nước thải dệt
nhuộm và có hướng ứng dụng đề tài hợp lý nhất, chúng em sẽ đi tìm hiểu về phần

nước thải mà chủ yếu là nước thải dệt nhuộm.
Ngành dệt nhuộm là ngành công nghiệp có dây truyền công nghệ phức tạp, áp
dụng nhiều loại hình công nghệ khác nhau. Đồng thời trong quá trình sản xuất sử dụng
các nguồn nguyên liệu, hóa chất khác nhau và cũng sản xuất ra nhiều mặt hàng có mẫu
mã, màu sắc, chủng loại khác nhau. Ở nước ta hiện nay đã đạt được trên 2000 triệu
mét vải/năm. Công nghệ dệt sợi, in hoa ngày càng phát triển và hiện đại, đồng thời
cũng dùng một lượng nước ngày càng tăng, và lượng nước thải ra cũng rất lớn. Trong
quá trình dệt nhuộm phải sử dụng nhiều hóa chất phụ gia và thuốc nhuộm, nên nước
thải của công nghệ dệt nhuộm bị ô nhiễm khá nặng và có độc tính.
Nguồn nước thải phát sinh trong công nghệ dệt nhuộm là từ các công đoạn hồ
sợi, giũ hồ, nấu, tẩy, nhuộm và hoàn tất, trong đó lượng nước thải chủ yếu do quá trình
- 14 -
giặt sau mỗi công đoạn là chính. Nhu cầu sử dụng nước trong nhà máy dệt nhuộm rất
lớn và thay đổi theo các mặt hàng khác nhau. Nhìn chung sự phân phối nước trong nhà
máy dệt như sau:
Sơ đồ 2.1. Sơ đồ nguyên lý công nghệ dệt nhuộm hàng sợi bông và các nguồn nước
thải
- 15 -
Các kết quả phân tích đặc điểm nước thải cho thấy:
- 16 -
Hồ sợi
Dệt vải
Giũ hồ
Nấu
Xử lý acid, giặt
Tẩy trắng
Giặt
Làm bóng
Nhuộm, in hoa
Giặt

H2O, tinh bột, phụ gia
Hơi nước
NaOH, hóa chất
Hơi nước
Nguyên liệu đầu
Nước thải chứa hồ
tinh bột, hóa chất
Enzym
NaOH
Hoan tất, văng khổ
Sản phẩm
H
2
SO
4
H
2
O
Chất tẩy giặt
H
2
O
2
, NaOCl,
hóa chất
H
2
SO
4
,H

2
O
2
,
chất tẩy giặt
Dung dịch nhuộm
NaOH, hóa chất
H
2
SO
4
H2O2, chất tẩy giặt
Hơi nước
Hồ, hóa chất
Nước thải chứa hồ
tinh bột bị thủy
phân, NaOH
Nước thải
Nước thải
Nước thải
Nước thải
Nước thải
Dịch nhuộm thải
Nước thải
Nước thải
Kéo sợi, chải, ghép,
đánh ống
- Lượng nước thải thường lớn (khoảng 50 đến 3000m
3
nước cho 1 tấn hàng dệt)

chủ yếu từ công đoạn dệt nhuộm và nấu tẩy.
- Nước thải chứa hỗn hợp phức tạp các hóa chất dư thừa (phẩm nhuộm, chất
hoạt động bề mặt, chất điện ly, chất ngấm, chất tạo môi trường, men, chất oxy hóa)
dưới dạng các ion, các kim loại nặng và các tạp chất tách ra từ xơ sợi. Nước thải giặt
có pH dao động từ 9-12, hàm lượng chất hữu cơ cao (COD có thể lên tới 1000-
3000mg/l). Độ màu của nước thải khá lớn ở những giai đoạn tẩy ban đầu và có thể lên
tới 10.000 Pt-Co, hàm lượng cặn lơ lửng đạt giá trị 2000mg/l. Nước thải nhuộm
thường không ổn định và đa dạng (hiệu quả hấp thụ thuốc nhuộm của vải chỉ đạt 60-
70%, 30-40% các phẩm nhuộm thừa ở dạng nguyên thủy hoặc bị phân hủy ở một dạng
khác, do đó nước có độ màu rất cao đôi khi lên đến 50.000 Pt-Co. COD thay đổi từ 80-
18.000 mg/l. Các phẩm nhuộm hoạt tính, hoàn nguyên, thường thải trực tiếp ra môi
trường, lượng phẩm nhuộm thừa lớn dẫn đến gia tăng chất hữu cơ và độ màu.
- Mức độ ô nhiễm của nước thải dệt nhuộm phụ thuộc rất lớn vào loại và lượng
hóa chất sử dụng, vào kết cấu mặt hàng sản xuất (tẩy trắng, nhuộm, in hoa…), vào tỷ
lệ sử dụng sợi tổng hợp, vào các loại hình công nghệ sản xuất (gián đoạn, liên tục hay
bán liên tục), vào đặc tính máy móc thiết bị sử dụng…
Các chất rắn trong nước thải dệt nhuộm
Chất rắn chủ yếu của nhà máy dệt nhuộm báo gồm các chất thải kém hiệu quả khi sử
lý sinh học như: vải vụn, bụi bông, bao bì, chai lọ thủy tinh đựng hóa chất, giấy vụn,
két nhựa, xỉ than, cặn dầu bụi cặn xử lý nước. Crom VI, kim loại nặng, các polime
tổng hợp, xơ sợi, các muối trung tính, chất hoạt động bề mặt.
1.1.2 Các thông số đánh giá chất lượng nước thải dệt nhuộm
+ Nhiệt độ
+ pH
+ BOD
5
+ COD
+ Hàm lượng cặn lơ lửng
+ Oxi hòa tan
+ Độ đục

- 17 -
+ Tổng N
+ Tổng P
+ Kim loại nặng
+ Coliform
Nhu cầu về nước và nước thải trong xí nghiệp dệt nhuộm
Nhu cầu sử dụng nước cho công nghệ dệt nhuộm là khá lớn: từ 12 đến 65 lít
nước cho 1m vải và thải ra từ 10 đến 40 lít nước.
Nước dùng trong nhà máy dệt đại thể phân bổ như sau:
- Sản xuất hơi nước 5,3%
- Làm mát thiết bị 6,4%
- Phun mù và khử bụi trong các phân xưởng 7,8%
- Nước dùng trong các công đoạn công nghệ 72,3%
- Nước vệ sinh và sinh hoạt 7,6%
- Phòng hỏa và cho các việc khác 0,6%
100,0%
Nước thải của các mặt hàng dệt được tính theo H.Ruffer như sau:
- Hàng len nhuộm, dệt thoi (bao gồm cả xử lí sơ bộ và nhuộm là 100 đến 250
m
3
/1 tấn vải).
- Hàng vải bông, nhuộm, dệt thoi là 80 đến 240m
3
/1 tấn vải, bao gồm:
Hồ sợi: 0,02 m
3
Nấu, giũ hồ, tẩy: 30 đến 120 m
3
Nhuộm: 50 đến 120 m
3

- Hàng vải bông in hoa, dệt thoi là 65 đến 280m
3
/1 tấn vải, bao gồm:
Hồ sợi: 0,02 m
3
Giũ hồ, nấu tẩy: 30 đến 120 m
3
In, sấy: 5 - 20 m
3
- 18 -
Giặt: 30 - 140 m
3
- Chăn len màu từ sợi polyacrylonitrit là 40 - 140 m
3
/1 tấn, bao gồm:
Nhuộm sợi: 30 - 80 m
3
Giặt sau dệt: 10 - 70 m
3
- Vải trắng từ polyacrylonitrit là 20 - 60 m
3
/1tấn.
Tác nhân gây ô nhiễm và đặc tính của dòng thải
Các chất gây ô nhiễm chính trong nước thải dệt nhuộm là:
- Tạp chất tách ra từ xơ sợi như dầu mỡ, các hợp chất chứa nitơ, pectin, các chất
bẩn dính vào sợi ( trung bình là 6% khối lượng xơ sợi).
- Các hóa chất dùng trong quá trình công nghệ: hồ tinh bột, tinh bột biến tính,
dextrin, alginat, các loại acid, NaOH, NaOCl, H
2
O

2
, Na
2
CO
3
, Na
2
SO
3
…các loại thuốc
nhuộm, các chất trợ, chất ngấm, chất cầm màu, chất tẩy giặt. Lượng hóa chất sử dụng
đối với từng loại vải, từng loại màu thường khác nhau và chủ yếu đi vào nước thải của
từng công đoạn tương ứng.
+ Nhu cầu ôxy sinh hoá: là một chỉ số quan trọng của sự ô nhiễm nước thải; chỉ
số này chỉ ra mức độ ô nhiễm của nước ô nhiễm dựa trên các chất hữu cơ. Theo đó,
nước được sục khí đủ và sạch được đưa vào một bình nút kín cùng với Nitơ, Phôt pho,
Magiê và các chất dinh dưỡng khác. Trong một bình khác, bỏ vào đó một lượng xác
định nước ô nhiễm, các vi sinh vật cũng được bổ sung vào bình. Sau năm ngày để yên,
hàm lượng ôxy (ôxy hoà tan) của bình được đo để lấy giá trị các chất gây ô nhiễm hữu
cơ trong nước ô nhiễm. Lượng ôxy được tiêu thụ tỷ lệ thuận với lượng chất hữu cơ
theo cùng cách như quá trình chuyển hoá của con người. Thông thường bình được để
yên trong năm ngày tại 20
0
C. Giá trị nhận được gọi là BOD.
+ Nhu cầu oxy hóa học: COD khác với BOD ở chỗ nó đo nhu cầu ôxy cần để
phân huỷ các chất hữu cơ trong nước ô nhiễm; sử dụng các chất ôxy hoá mạnh hơn
như là pecmanganat kali hoặc bicromat kali.
Trong khi BOD chỉ ra nồng độ của các chất dễ bị phân huỷ sinh học thì COD
chỉ ra nồng độ của các chất dễ dàng bị phân huỷ “hoá học”. Kết quả là số đo COD
không chỉ ra nguồn chất dinh dưỡng cho vi sinh vật như là sunphat sắt (II) và axit nitơ

- 19 -
hoá trị III, nhưng nó chỉ ra một giá trị cao khi nước chứa các chất dễ liên kết hoá học
với ôxy. Mặc dầu axit axetic và các nguồn dinh dưỡng tương tự cho vi sinh vật có thể
đo được bằng BOD, chúng không thể đo được bằng COD. BOD và COD do đó sinh ra
các giá trị hoàn toàn khác nhau, mặc dầu cả hai ngày nay được dùng như là các chỉ số
chỉ ra sự ô nhiễm. Có thể sử dụng nhiều chỉ số khác để phân loại cường độ của dòng
thải từ quá trình xử lý dệt như được chỉ ra trong bảng 2.1
Bảng 2.1. Các đặc tính của dòng thải tổng thể cho nhà máy dệt
Các chỉ số Vải dệt thoi Vải dệt kim
Nhuộm/Xử lý hoàn
tất sợi
Nhu cầu ôxy sinh học (mg/l) 550 250 200
Các chất rắn lơ lửng (mg/l) 185 300 50
Nhu cầu ôxy hoá học (mg/l) 850 850 524
Sunphit (mg/l) 3 0-2
Màu (ADMI) 325 400 600
pH 7-11 6-9 7-12
Sử dụng nước (l/kg) 297 277 297
Qua thực tế chúng ta thấy: ngành công nghiệp dệt nhuộm có rất nhiều vẻ, rất đa
dạng, đặc trưng, tác động làm ô nhiễm chính là nước thải. Mỗi công đoạn của công
nghệ có các dạng nước thải và đặc tính của chúng (bảng 2.2).
Bảng 2.2. Các chất gây ô nhiễm và đặc tính của nước thải ngành dệt_nhuộm
Công đoạn Chất ô nhiễm trong nước thải Đặc tính của nước thải
Hồ sợi, giũ hồ Tinh bột, glucozơ, carboxy metyl
xelulozơ, polyvinyl alcol, nhựa, chất
béo và sáp
BOD cao (34-50% tổng sản
lượng BOD)
Nấu, tẩy NaOH, chất sáp và dầu mỡ, tro,
soda, silicat natri và sơ sợi vụn

Độ kiềm cao, màu tối, BOD
cao (30% tổng BOD)
Tẩy trắng Hipoclorit, hợp chất chứa clo,
NaOH, AOX, acid…
Độ kiềm cao, chiếm 5%
BOD
- 20 -
Làm bóng NaOH, tạp chất Độ kiềm cao, BOD thấp
(dưới 1% tổng BOD)
Nhuộm Các loại thuốc nhuộm, acid axetic
và các muối kim loại
Độ màu rất cao, BOD khá
cao (6% tổng BOD), TS cao
In Chất màu, tinh bột, dầu, đất sét,
muối kim loại, acid…
Độ màu cao, BOD cao và
dầu mỡ
Hoàn thiện Vệt tinh bột, mỡ động vật muối Kiềm nhẹ, BOD thấp, lượng
nhỏ.
Thực tế ô nhiễm nước thải phụ thuộc vào:
- Loại sợi tự nhiên hay tổng hợp.
- Phương pháp nhuộm (bề rộng, máy nhuộm, nồi hấp cao cấp…) và in hoa.
- Hóa chất làm phẩm nhuộm, in hoa và làm các chất phụ trợ, các chất dùng để
xử lý sơ bộ và nước thải có một số đặc tính như sau:
+ pH từ 4 - 12, thường là kiềm; 4,5 cho dệt len và tơ tằm, 11 cho sợi bông.
+ COD: 250 - 1500 mg/l (50 - 150 kg/tấn).
+ BOD: 80 - 500 mg/l với tỉ lệ COD:BOD
5
= 3 đến 5
+ Mầu sắc từ 500 - 2000 đơn vị Pt-Co

+ Chất rắn lơ lửng (huyền phù SS): 30 - 40 mg/l ( ít phong phú, sơ sợi, lông tơ),
đôi khi tới 1000mg/l (trường hợp với bông). Trong công đoạn tẩy trắng, nước thải
thường mang theo các hóa chất được dùng để tẩy vải và làm sạch vải như: NaOH,
cacbonat, tripolyphosphat, các loại xà phòng, thuốc tẩy, lơ, dẫn xuất clo
- Hàm lượng các chất gây ô nhiễm trong nước thải của từng loại hình công nghệ
và từng loại sản phẩm thường khác nhau và thay đổi từ cơ sở này sang cơ sở khác. Các
giá trị này phải được đo và lấy mẫu phân tích cho từng cơ sở cùng như ở các thời điểm
khác nhau đối với một cơ sở.
Qua khảo sát một số cơ sở dệt nhuộm của Việt Nam, nước thải của các cơ sở
này sơ bộ phân tích thu được ở bảng 2.3. (Số liệu của TT khoa học và CN môi trường,
Bách Khoa, Hà Nội, 1997).
- 21 -
Bảng 2.3. Đặc tính nước thải của một số xí nghiệp dệt nhuộm ở Việt Nam
(mẫu hỗn hợp các dòng thải)
Các
thông số
(xí
nghiệp)
Đơn vị 1 2 3 4 5
Đặc tính
sản phẩm
Hàng
bông
dệt thoi
Hàng pha
dệt kim
Hàng pha
dệt kim
Hàng len Sợi
Nước

thải
m
3
/1tấn
vải
394 264 280 114 236
pH 8-11 9-10 9-10 9 9-11
TS (tổng
hàm
lượng
chất rắn)
mg/l 400-1000 950-1380 800-1100 420 800-1300
BOD
5
mg/l 70-135 90-220 120-400 120-130 90-130
COD mg/l 150-380 230-500 570-1200 400-450 210-230
Độ màu Pt-Co 350-600 250-500 1000-1600 260-300
Các chất ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm bao gồm các chất hữu cơ ( thuốc
nhuộm, tinh bột, tạp chất) và các chất vô cơ ( các muối trung tính, các chất trợ nhuộm,
các chất dùng trong quá trình tẩy…).
Ảnh hưởng của các chất gây ô nhiễm trong nước thải ngành dệt nhuộm tới
nguồn tiếp nhận có thể tóm tắt như sau:
- Độ kiềm cao làm tăng độ pH của nước. Nếu pH >9 sẽ gây độc hại với các loài
thủy sinh, gây ăn mòn các công trình thoát nước và hệ thống xử lý nước thải.
- 22 -
- Muói trung tính làm tăng hàm lượng tổng chất rắn TS. Lượng thải lớn gây tác
hại đối với các loài thủy sinh do làm tăng áp suất thẩm thấu, ảnh hưởng tới quá trình
trao đổi chất của tế bào.
- Hồ tinh bột biến tính làm tăng BOD, COD của nguồn nước, gây tác hại đối
với đời sống thủy sinh do làm giảm oxy hòa tan trong nước.

- Độ màu cao do lượng thuốc nhuộm dư đi vào nước thải gây màu cho dòng
tiếp nhận, ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của các loài thủy sinh, ảnh hưởng xấu tới
cảnh quan.
- Các chất độc như sunfit, kim loại nặng, hợp chất halogen hữu cơ (AOX) có
khả năng tích tụ trong cơ thể sinh vật với hàm lượng tăng dần theo chuỗi thức ăn trong
hệ sinh thái nguồn nước, gây ra một số bệnh mãn tính hay ung thư đối với người và
động vật.
- Hàm lượng ô nhiễm các chất hữu cơ cao sẽ làm giảm oxy hòa tan trong
nước, ảnh hưởng tới sự sống của các loài thủy sinh.
1.1.3 Các phương pháp ngăn ngừa ô nhiễm nước thải ngành dệt
nhuộm
Nước thải là loại chất thải gây ô nhiễm môi trường đáng được quan tâm hàng
đầu trong các loại chất thải của ngành dệt nhuộm. Vì không có số liệu về tải lượng ô
nhiễm cũng như đặc tính ô nhiễm nước thải mang tính tổng quan cho ngành nên khi
lựa chọn phương án ngăn ngừa giảm thiểu và xử lý nước thải cần có khảo sát nghiên
cứu cụ thể cho từng trường hợp.
Các phương pháp ngăn ngừa, giảm thiểu ô nhiễm nước thải ngành dệt nhuộm
có thể được thực hiện trong quá trình sản xuất như:
- Giảm nhu cầu sử dụng nước bằng thường xuyên kiểm tra hệ thống nước cấp,
tránh rò rỉ nước. Sử dụng môđun đẩy, nhuộm, giặt hợp lý. Tự động và tối ưu hóa quá
trình giặt như giặt ngược chiều. Tuần hoàn, sử dụng lại các dòng nước giặt ít ô nhiễm
và nước làm nguội.
- Sử dụng nhiều lần dịch nhuộm vừa tiết kiệm hóa chất, thuốc nhuộm và giảm
được ô nhiễm môi trường.
- 23 -
- Giảm các chất gây ô nhiễm môi trường trong quá trình tẩy như: NaOCl,
NaClO
2
.
- Giảm ô nhiễm kiềm trong nước thải từ công đoạn làm bóng.

- Tái sử dụng nước sau khi xử lý sơ bộ ở một số giai đoạn sản xuất nếu thấy có
thể được.
- Tiết kiệm sử dụng hóa chất trong sản xuất hoặc thay thế những hóa chất độc
hại bằng những hóa chất ít độc hại.
Các phương pháp xử lý nước thải
Nước thải các nhà máy dệt, nhuộm thường là nước thải độc hại đối với môi
trường sống. Do đó, việc làm giảm khối lượng và tính chất độc hại là điều cần phải
tính toán ngay từ giai đoạn thiết kế nhà máy.
Ngay sau khi đã áp dụng tất cả mọi biện pháp để giảm thiểu ô nhiễm, ta sẽ chọn
phương pháp thích hợp để xử lý nước thải dệt, nhuộm.
 Xử lý sơ bộ:
+ Song-lưới chắn: Trong nước thải có mặt nhiều xơ sợi, vì vậy yêu cầu đặt một
lưới chắn mịn ở song chắn rác thông thường. Trong trường hợp có lượng lớn váng
trắng thì cần phải loại bỏ dầu.
+ Đồng nhất hóa (hay là bể điều hòa và trộn lẫn): Bắt buộc phải có một bể đệm
với thể tích tương đương 6-12h lưu nước trong bể với lưu lượng xử lí trung bình và
cho phép mở rộng tới 24h hoặc 16h (hai trạm). Ở các bể loại này thường dùng thổi
không khí để khuấy trộn.
+ Trung hoà: Sau khi trộn đều đồng nhất, pH của nước thải có trị số từ 9-10. Do
vậy, cần phải tiến hành trung hòa bằng acid Sulfuric.
 Phương pháp hóa lý:
+ Đông keo tụ: Đây là phương pháp rất thích hợp áp dụng cho xử lý nước thải
dệt nhuộm. Quá trình đông keo tụ có thể làm giảm đáng kể hàm lượng các chất ô
nhiễm như COD, BOD
5
, kim loại nặng và đặc biệt là độ màu. Trong phương pháp này
người ta hay sử dụng các loại phèn nhôm hay phèn sắt, có thể kết hợp thêm sữa vôi.
Về nguyên lý thì khi đưa các chất trên vào nước sẽ tạo thành các hydroxit không tan.
- 24 -
Trong quá trình lắng xuống các chất màu và các chất khó phân huỷ sinh học sẽ bị hấp

phụ vào các bông keo này và cùng lắng xuống tạo thành bùn. Đôi khi để tăng quá trình
tạo bông và trợ lắng người ta bổ sung các chất trợ tạo bông như các polyme hữu cơ.
 Phương pháp sinh học:
Quá trình xử lý sinh học có khả năng làm giảm BOD, COD, TS. . . nhg chất có
khả năng phân huỷ sinh học nhưng nó là phương pháp ít hiệu quả để khử màu do đó
phải tiến hành khử màu trước khi dưa vào xử lý sinh học. Mặt khác để xử lý sinh học
được thì nước thải phải đáp ứng các điều kiện tối thiểu sau
+ pH = 6.5-8
+ 0.5 ≥ BOD
5
/COD
+ Không có các tác nhân gây ức chế hoạt động của VSV như các kim loại
nặng…
+ Tỷ lệ chất dinh dưõng thích hợp C:N:P = 100:5:1
Vì vậy muốn áp dụng hệ thống xử lý sinh học thì bắt buộc phải trung hoà dòng
thải, khử các chất gây độc, giảm tỷ lệ các chất khó bị phân huỷ sinh học cũng như bổ
sung các chất dinh dưõng cần thiết (từ nước thải sinh hoạt ).
Do đó với nước thải ngành dệt nhuộm thì hàm lượng COD, BOD5 không quá
cao do đó xử lý bằng phương pháp hiếu khí sẽ có hiệu quả. Trong đó bao gồm: xử lý
nước thải nhờ quá trình bùn hoạt tính (bể Aeroten), lọc sinh học, hồ oxy hoá hay kết
hợp xử lý sinh học nhiều bậc. Hay dùng là bể Aeroten vì thiết kế cũng như vận hành
tương đối dễ dàng, giá thành laị không cao. Trong khi đó phương pháp hồ sinh học thì
đòi hỏi diện tích rất lớn mà hiệu quả xử lý không cao. Sử dụng bể lọc sinh học thì hiệu
quả xử lý cao nhưng chi phí lớn do phải sử dụng vật liệu lọc, vận hành phức tạp hơn
và cần thiết phải thường xuyên vệ sinh thiết bị. . .
 Dây chuyền xử lý nước thải
- 25 -