Nghiên cứu biến tính tro bay làm vật liệu xử lý chất màu Red Congo trong nước”.

Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
LỜI CẢM ƠN
Trước hết, em xin bày tỏ sự cảm ơn chân thành tới TS. Tống Thị Thanh
Hương, người đã định hướng, giao đề tài, hướng dẫn và giúp em hoàn thành đồ án
này.
Em xin gửi lời cảm ơn các thầy , cô giáo trong bộ môn Lọc Hóa Dầu –
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ em trong
suốt thời gian em học tập tại trường, chính những kiến thức mà thầy cô truyền đạt
cho em cùng với sự góp ý và giúp đỡ của thầy cô đã giúp em hoàn thành đồ án này.
Trong thời gian thực hiện nghiên cứu đề tài, do còn hạn chế về kiến thức và
hạn chế về thời gian cũng như thiết bị máy móc thí nghiệm nên đồ án của em không
thể tránh khỏi những thiếu sót. Em mong nhận được những đóng góp quí báu của
thầy cô để đồ án của em được hoàn thiện hơn nữa.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 06 năm 2013
Sinh viên
Cao Xuân Kháng
SV: Cao Xuân Kháng i Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH iv
DANH MỤC CÁC BẢNG vi
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT vii
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I – TỔNG QUAN 3
1.1. Tổng quan về ngành dệt nhuộm và vấn đề ô nhiễm môi trường của
nước thải dệt nhuộm 3
1.1.1. Tổng quan về ngành dệt nhuộm 3
1.1.2. Vấn đề ô nhiễm môi trường của nước thải dệt nhuộm 6

1.1.3. Các chỉ tiêu đánh giá độ ô nhiễm của nước thải 7
1.1.4. Ảnh hưởng của các chất gây ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm
đến nguồn tiếp nhận 9
1.2. Một số phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm 9
1.2.1. Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học 9
1.2.2. Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học 11
1.2.3. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học 12
1.2.4. Phương pháp O3/UV/H2O2 13
1.2.5. Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa - lý 13
1.3. Tổng quan về tro bay và chất màu Red Congo 18
1.3.1. Tổng quan về tro bay 18
1.3.2 Tổng quan về chất màu Red Congo 22
CHƯƠNG 2 – THỰC NGHIỆM 24
2.1. Đối tượng nghiên cứu 24
2.2. Mục tiêu nghiên cứu 24
2.3. Dụng cụ và hóa chất 25
SV: Cao Xuân Kháng ii Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
2.3.1. Dụng cụ 25
2.3.2. Hóa chất 25
2.4. Phương pháp nghiên cứu 26
2.4.1. Chuẩn bị vật liệu hấp phụ 26
2.4.2. Nghiên cứu xử lý chất màu Red Congo bằng phương pháp hấp
phụ 28
2.5. Các phương pháp phân tích, đánh giá thực nhiệm 33
2.5.1. Phương pháp XRD 33
2.5.2. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 35
2.5.3. Phương pháp hấp thụ đơn lớp BET 37
2.5.4. Phương pháp phân tích trắc quang UV – VIS 38
CHƯƠNG 3 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41

3.1. Xây dựng đường chuẩn biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp phụ quang
(Abs) vào nồng độ màu 41
3.2. Khảo sát các điều kiện biến tính tro bay 43
3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ của NaOH đến khả năng hấp
phụ RC của tro bay biến tính 44
3.2.2. Khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ biến tính tro bay với NaOH
đến khả năng hấp phụ Red Congo của tro bay 45
3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian biến tính với NaOH đến khả
năng hấp phụ chất màu của tro bay 46
3.3. Phân tích, đánh giá tro bay trước và sau biến tính 47
3.4. Khảo sát khả năng xử lý chất màu Red Congo của tro bay đã biến tính
51
3.4.1. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian hấp phụ 51
3.4.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất màu Red Congo 52
3.4.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH trong dung dịch chất màu ban đầu 53
KẾT LUẬN 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO 1
SV: Cao Xuân Kháng iii Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
PHỤ LỤC 3
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
TT
Số hiệu
hình ảnh
Tên hình ảnh Trang
1 Hình 1.1 Hình dạng và màu sắc của tro bay Phả Lại 19
2 Hình 1.2
Bãi chứa phế thải tro bay ở nhà máy nhiệt điện Phả
Lại
21

3 Hình 1.3
Nhà máy sản xuất tro bay tại nhà máy nhiệt điện Phả
Lại
21
4 Hình 1.4 Cấu tạo phân tử Red Congo 23
5 Hình 2.1 Sơ đồ biến tính tro bay bằng dung dịch NaOH 27
6 Hình 2.2
Sơ đồ khối khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá
trình biến tính tro bay
30
7 Hình 2.3
Sơ đồ khối khảo sát ảnh hưởng của thời gian hấp phụ
đến khả năng xử lý chất màu RC của tro bay biến tính
31
8 Hình 2.4
Sơ đồ khối khảo sát ảnh hưởng của nồng độ RC đến
khả năng xử lý RC của tro bay biến tính
32
9 Hình 2.5
Sơ đồ khối khảo sát ảnh hưởng của pH dung dịch RC
ban đầu đến khả năng xử lý RC của tro bay biến tính
33
10 Hình 2.6 Sơ đồ pha các tia X phản xạ trên tinh thể 34
11 Hình 2.7 Sơ đồ khối của kính hiển vi điện tử quét 36
12 Hình 2.8 Kính hiển vi điện tử quét Hitachi S4800 37
13 Hình 2.9 Hệ thiết bị đo BET Micrometrics Gemini VII 38
SV: Cao Xuân Kháng iv Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
Hình 2.10 Máy đo quang phổ UV – VIS (Lambda LUIV – 310S) 39
14 Hình 3.1 Phổ U-VIS của phẩm nhuộm Red Congo 42

15 Hình 3.2
Đường chuẩn độ hấp thụ quang phụ thuộc vào nồng
độ
43
16 Hình 3.3
Hiệu suất hấp phụ RC của tro bay biến tính ở các
nồng độ NaOH khác nhau
45
17 Hình 3.4
Hiệu suất hấp phụ RC của tro bay biến tính ở các
nhiệt độ khuấy khác nhau
46
18 Hình 3.5
Hiệu suất hấp phụ RC của tro bay biến tính ở các thời
gian khuấy khác nhau
48
19 Hình 3.6 Phổ nhiễu xạ tia X tro bay trước biến tính 49
20 Hình 3.7 Phổ nhiễu xạ tia X tro bay sau biến tính 50
21 Hình 3.8
Kết quả đo BET của tro bay trước (a) và sau (b) biến
tính
51
22 Hình 3.9 Ảnh SEM của tro bay trước (a) và sau (b) biến tính 51
23 Hình 3.10
Hiệu suất hấp phụ RC của tro bay biến tính ở các thời
gian hấp phụ khác nhau
53
24 Hình 3.11
Dung lượng hấp phụ RC của tro bay biến tính ở các
nồng độ RC khác nhau

54
25 Hình 3.12
Hiệu suất hấp phụ RC của tro bay biến tính ở các pH
RC ban đầu khác nhau
55
SV: Cao Xuân Kháng v Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
DANH MỤC CÁC BẢNG
TT Số hiệu bảng Tên bảng Trang
1 Bảng 1.1
Các chất gây ô nhiễm và đặc tính nước thải dệt
nhuộm
7
3 Bảng 1.2
Thành phần hoá học của tro bay ứng với các
nguồn than khác nhau
19
4 Bảng 1.3 Thành phần hóa học của các loại tro bay 20
5 Bảng 2.1 Dụng cụ, thiết bị thí nghiệm 25
6 Bảng 2.2
Danh mục các hóa chất sử dụng trong nghiên
cứu
26
7 Bảng 2.3 Các mẫu tro bay và điều kiện biến tính 28
8 Bảng 3.1
Kết quả xây dựng đường chuẩn sự phụ thuộc
nồng độ phẩm nhuộm vào Abs
43
9 Bảng 3.2
Hiệu suất hấp phụ Red Congo của các mẫu tro

bay biến tính với nồng độ NaOH khác nhau
44
10 Bảng 3.3
Hiệu suất hấp phụ Red Congo của các mẫu tro
bay biến tính với nhiệt độ khuấy khác nhau
46
11 Bảng 3.4
Hiệu suất hấp phụ Red Congo của các mẫu tro
bay biến tính với các thời gian khuấy khác nhau
48
12 Bảng 3.5
Hiệu suất hấp phụ RC của tro bay biến tính ở các
thời gian hấp phụ khác nhau
53
13 Bảng 3.6
Dung lượng hấp phụ RC của tro bay biến tính ở
các nồng độ chất màu khác nhau
54
SV: Cao Xuân Kháng vi Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
14 Bảng 3.7
Hiệu suất hấp phụ RC của tro bay biến tính ở các
pH khác nhau
55
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT
Viết tắt Ý nghĩa
DO Lượng oxi hòa tan
BOD Nhu cầu oxy sinh hoá
COD Nhu cầu oxi hóa học
ASTM Tiêu chuẩn kiểm nghiệm của Mỹ

TS Tổng chất rắn
TSS Tổng chất huyền phù
DS Tổng chất rắn hòa tan
VLHP Vật liệu hấp phụ
RCCXL Red Congo chưa xử lý
RCĐXL Red Congo đã xử lý
KMS Mẫu tro bay số
SEM Kính hiển vi điện tử quét
XRD Nhiễu xạ tia X
BET Hấp thụ đơn lớp
Abs Độ hấp thụ quang
SV: Cao Xuân Kháng vii Lớp: Lọc Hóa Dầu A-
K53
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
LỜI MỞ ĐẦU
Trong thời đại đổi mới và phát triển hiện nay, có thể nói, công cuộc công
nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước đã, đang và sẽ tiếp tục đem đến những sự đổi thay
kỳ diệu trong chất lượng đời sống của con người. Tuy nhiên, cùng với đó tình trạng
ô nhiễm môi trường trong sản xuất công nghiệp đang là một vấn đề đáng báo động,
làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sinh thái, đời sống sinh hoạt của con
người.
Ở Việt Nam, dệt may là ngành giữ vị trí chiến lược quan trọng trong sự phát
triển của nền kinh tế quốc dân. Đây là ngành công nghiệp có kim ngạch xuất khẩu
lớn thứ hai, chỉ sau khai thác, chế biến và xuất khẩu dầu thô [1]. Tuy nhiên, do đặc
thù của một ngành sản xuất phức tạp (quá trình dệt nhuộm), sử dụng nhiều loại hóa
chất (đặc biệt là phẩm màu) nên ô nhiễm môi trường gây ra cho ngành công nghiệp
này là điều không thể tránh khỏi và là mối quan tâm lớn của xã hội.
Dệt nhuộm là ngành đào thải ra một lượng lớn nước thải (khoảng 130 m
3
/tấn

sản phẩm), có pH biến thiên trong một dải rộng (phụ thuộc vào loại phẩm và phụ
gia sử dụng), thường chứa nhiều phẩm màu, các chất hữu cơ và muối, làm giảm khả
năng truyền ánh sáng vào nước, gây cản trở quá trình quang hợp, thường có độc
tính cao và khó bị phân hủy sinh học [1]; gây ảnh hưởng trầm trọng tới sự sống của
các loài thủy sinh và con người ở gần nguồn nước tiếp nhận. Vì lí do đó, nhiều
nghiên cứu trên thế giới đã được tiến hành nhằm xử lí, hạn chế ảnh hưởng của nước
thải dệt nhuộm tới môi trường và sức khỏe con người.
Về mặt nguyên lý và kỹ thuật, để xử lý thuốc nhuộm trong nước thải dệt
nhuộm, người ta có thể dùng nhiều kĩ thuật khác nhau, trong đó phương pháp hấp
phụ là phương pháp xử lý thuốc nhuộm trong nước thải có hiệu suất khá cao. Than
hoạt tính được sử dụng rộng rãi nhất để hấp phụ các chất hữu cơ, kể cả thuốc
nhuộm, do đặc tính hấp phụ của nó cao. Tuy nhiên, cacbon hoạt tính là nguyên liệu
rất đắt. Do đó, một số nhà khoa học đã nghiên cứu ra chất hấp phụ thay thế có hiệu
quả cao để loại bỏ thuốc nhuộm với chi phí hợp lý. Tro bay là một vật liệu thải ra từ
các nhà máy sản xuất điện bằng các nguyên liệu cháy khác nhau, như than đá, sinh
khối thực vật và chất thải đô thị rắn. Kể từ khi nhu cầu về năng lượng tăng cao, tro
bay có xu hướng được sản xuất với số lượng ngày càng tăng và đã nhận được nhiều
quan tâm trong việc ứng dụng và quá trình xử lý môi trường, điển hình ở đây là một
chất hấp phụ để loại bỏ thuốc nhuộm trong nước thải dệt nhuộm [2]. Tuy nhiên khả
năng hấp phụ của tro bay ban đầu đối với việc loại bỏ thuốc nhuộm là tương đối
SV: Cao Xuân Kháng 1 Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
thấp. Vì vậy việc nghiên cứu biến tính tro bay thành một sản phẩm có đặc tính hấp
phụ cao hơn có ý nghĩa đặc biệt quan trọng. Trên cơ sở này dưới sự hướng dẫn của
TS. Tống Thị Thanh Hương, em đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu biến tính tro bay
làm vật liệu xử lý chất màu Red Congo trong nước”.
Trong đề tài này em thực hiện quá trình biến tính tro bay bằng dung dịch
NaOH và hấp phụ thuốc nhuộm Red Congo bằng tro bay sau biến tính, tập trung ở
các vấn đề sau:
- Nghiên cứu biến tính tro bay ở các điều kiện khác nhau:

+ Nhiệt độ khuấy khác nhau.
+ Nồng độ NaOH khác nhau.
+ Thời gian khuấy khác nhau.
- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ thuốc nhuộm
của tro bay sau biến tính:
+ Thời gian khuấy.
+ pH.
+ Nồng độ thuốc nhuộm Red Congo.
SV: Cao Xuân Kháng 2 Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
CHƯƠNG I – TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về ngành dệt nhuộm và vấn đề ô nhiễm môi trường của nước
thải dệt nhuộm
1.1.1. Tổng quan về ngành dệt nhuộm
Nguyên liệu chủ yếu của ngành công nghiệp dệt là xơ bông, xơ nhân tạo
hoặc tổng hợp và len. Ngoài ra còn dùng các xơ đay gai, tơ tằm.
1.1.1.1. Các quá trình cơ bản trong công nghệ dệt nhuộm
Thông thường công nghệ dệt – nhuộm gồm ba quá trình cơ bản: kéo sợi, dệt
vải và xử lý (nấu tẩy), nhuộm và hoàn thiện vải. Trong đó được chia thành các công
đoạn sau:
Chuẩn bị nguyên liệu: Nguyên liệu thường được đóng dưới dạng các kiện thô
chứa các sợi bông có kích thước khác nhau cùng với các tạp chất tự nhiên như bụi,
đất, hạt, cỏ rác Nguyên liệu bông thô được đánh tung, làm sạch và trộn đều. Chất
thải chủ yếu của quá trình này là bụi.
Hồ sợi: hồ sợi bằng hồ tinh bột, tăng độ bền của vải Chất thải chủ yếu của
quá trình này là các chất hữu cơ, hóa chất trong phụ gia.
Giũ hồ: tách các thành phần của hồ bám trên vải bằng enzyme hoặc axit. Vải
sau khi được giũ hồ được giặt bằng nước, xà phòng, xút, chất ngâm, rồi tẩy.
Nấu vải: là quá trình loại trừ phần còn lại của các tạp chất thiên nhiên của sơ
sợi, tách dầu mỡ bằng quá trình nấu. Do đó nước thải của quá trình này chứa một

lượng kiềm rất lớn, các tạp chất thiên nhiên từ sơ sợi khó phân hủy màu.
Làm bóng vải: mục đích làm cho sợi cotton trương nở, làm tăng kích thước
các mao quản giữa các phần tử làm cho xơ sợi trở nên xốp hơn, dễ thấm nước hơn,
bóng hơn, tăng khả năng bắt màu thuốc nhuộm.
Tẩy trắng: mục đích tẩy màu tự nhiên của vải, làm sạch các vết bẩn, làm
cho vải có độ trắng đúng yêu cầu chất lượng. Các chất tẩy thường dùng là natri
clorit NaClO
2
, NaOCl hoặc H
2
O
2
cùng với các chất phụ trợ. Trong đó đối với vải
bông có thể dùng các loại chất tẩy H
2
O
2
, NaOCl hay NaClO
2
.
Nhuộm vải: là quá trình gia công nhằm đưa thuốc nhuộm tổng hợp, cùng
nhiều hóa chất trợ khác tạo điều kiện cho sự bắt màu của thuốc nhuộm vào sợi vải.
Vải sau khi nhuộm được giặt sạch để tách phần thuốc nhuộm và các hóa chất dư ra
khỏi sợi vải. Lượng thuốc nhuộm dư sau khi nhuộm khá lớn tùy thuộc vào độ đậm
SV: Cao Xuân Kháng 3 Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
nhạt của màu cần nhuộm. Màu càng đậm lượng hóa chất dư càng lớn, với màu nhạt
lượng này khoảng 10-20%, với màu đậm lượng này lên đến 30-50%.
Trong nguồn phát sinh nước thải của nhà máy dệt nhuộm thì nước thải của
quá trình nhuộm là gây ô nhiễm nặng nhất và khó xử lý nhất.

Thuốc nhuộm trong dung dịch nhuộm có thể ở dạng tan hay dạng phân tán.
Quá trình nhuộm xảy ra theo 4 bước:
- Di chuyển các phân tử thuốc nhuộm đến bề mặt sợi.
- Gắn màu vào bề mặt sợi.
- Khuyết tán màu vào trong sợi, quá trình xảy ra chậm hơn quá trình trên.
- Cố định màu và sợi.
1.1.1.2. Sơ lược về thuốc nhuộm dùng trong ngành dệt nhuộm
Thuốc nhuộm là những chất hữu cơ có màu, hấp thụ mạnh một phần nhất
định của quang phổ ánh sáng nhìn thấy và có khả năng gắn kết vào vật liệu dệt
trong những điều kiện quy định (tính gắn màu).
Thuốc nhuộm có thể có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp. Hiện nay con
người hầu như chỉ sử dụng thuốc nhuộm tổng hợp. Đặc điểm nổi bật của các loại
thuốc nhuộm là độ bền màu và tính chất không bị phân hủy. Màu sắc của thuốc
nhuộm có được là do cấu trúc hóa học: một cách chung nhất, cấu trúc thuốc nhuộm
bao gồm nhóm mang màu và nhóm trợ màu. Nhóm mang màu là những nhóm chứa
các nối đôi liên hợp với hệ điện tử π không cố định như: > C = C <,
C = N> −
,
N = N− −
,
2
NO−
… Nhóm trợ màu là những nhóm thế cho hoặc nhận điện tử như:
2
NH−
,
COOH−
,
3
SO H−

,
OH−
… đóng vai trò tăng cường màu của nhóm mang
màu bằng cách dịch chuyển năng lượng của hệ điện tử [6].
Khái quát về một số loại thuốc nhuộm
- Thuốc nhuộm hoạt tính
Các loại thuốc nhuộm thuộc nhóm này có công thức cấu tạo tổng quát là:
S-F-T-X
Trong đó:
- S: là nhóm làm cho thuốc nhuộm có tính tan
SV: Cao Xuân Kháng 4 Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
- F: là phần mang màu, thường là các hợp chất Azo (-N=N),
antraquinon, axit chứa kim loại hoặc ftaloxiamin
- T: là gốc mang nhóm phản ứng
- X: là 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.
- Thuốc nhuộm trực tiếp
Đây là loại 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 và một số là dẫn xuất của
dioxazin. Ngoài ra, trong thuốc nhuộm còn có chứa các nhóm làm tăng độ bắt màu
như triazin và salicylic axit có thể tạo phức với các kim loại để tăng độ bền màu.
- Thuốc nhuộm hoàn nguyên
Thuốc nhuộm hoàn nguyên gồm 2 nhóm chính: nhóm đa vòng có chứa nhân
antraquinon và nhóm indigoit có chứa nhân indigo. Công thức tổng quát là R=C-0;
trong đó R là 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 không được xử lý,
thải ra môi trường, có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con người.

- Thuốc nhuộm phân tán
Nhóm thuốc nhuộm này có cấu tạo phân tử tư gốc azo và antraquinon và
nhóm amin (NH
2
, NHR, NR
2
, NR-OH), dùng chủ yếu để nhuộm các loại sợi tổng
hợp (sợi axetat, sợi polieste ) không ưa nước.
- Thuốc nhuộm lưu huỳnh
Là nhóm thuốc nhuộm chứa mạch dị hình như tiazol, tiazin, zin trong đó có
cầu nối -S-S- dùng để nhuộm các loại sợi cotton và viscose.
- Thuốc nhuộm axit
Là muối của axit mạnh và bazơ mạnh chúng tan trong nước phân ly thành
ion:
3 3
Ar-SO Na Ar-SO Na
− +
→ +
, anion mang màu thuốc nhuộm tạo liên kết ion với
tâm tĩnh điện dương của vật liệu. Thuốc nhuộm axit có khả năng tự nhuộm màu xơ
sợi protein (len, tơ tằm, polyamit) trong môi trường axit. Xét về cấu tạo hoá học có
SV: Cao Xuân Kháng 5 Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
79% thuốc nhuộm axit azo, 10% là antraquinon, 5% là triarylmetan và 6% là lớp
hoá học khác.
- Thuốc in, nhuộm pigmen
Có chứa nhóm azo, hoàn nguyên đa vòng, ftaoxianin, dẫn suất của
antraquinon.
- Thuốc nhuộm azo
Thuốc nhuộm azo chứa nhóm azo

( N=N )− −
trong phân tử và các nhóm trợ
màu tuỳ theo đặc tính của nhóm trợ màu. Nếu nhóm trợ màu mang tính bazơ có các
nhóm đẩy electron mạnh như –NH
2
, –NR
2
… gọi là thuốc nhuộm azo-bazơ. Nếu
nhóm trợ màu có tính axit do các nhóm thế – OH, –COOH, –SO
3
H gọi là thuốc
nhuộm azo-axit. Đây là họ thuốc nhuộm quan trọng nhất và có số lượng lớn
nhất chiếm khoảng 60-70% số lượng các thuốc nhuộm tổng hợp.
1.1.2. Vấn đề ô nhiễm môi trường của nước thải dệt nhuộm
Nước thải được sinh ra trong chính quá trình sản xuất và là một thành phần
tham gia sản xuất. Do vậy nước thải chứa nguyên liệu hóa chất, phụ gia của quá
trình sản xuất với nồng độ từ thấp đến cao, trong nhiều trường hợp chúng có thể
được thu gom và tái sử dụng.
Trong công nghệ dệt nhuộm công các đoạn in, nhuộm phát sinh ô nhiễm
đáng chú ý nhất vì công đoạn này chứa nhiều hóa chất dệt nhuộm và tẩy rửa. Nếu
dùng nhiều sợi tổng hợp thì khi xử lý phải dùng nhiều chất hữu cơ thuộc nhóm
COD, có nghĩa là hóa chất và thuốc nhộm càng khó xử lý bấy nhiêu. Các đặc trưng
cơ bản của nước thải dệt nhuộm như sau:
Thứ nhất: nước thải dệt nhuộm có chỉ số BOD, COD rất cao so với mức cho
phép COD có khi lên đến 1000-3000 mg/L.
Thứ hai: nước thải ngành công nghiệp dệt nhuộm có độ pH cao trong môi
trường kiềm khoảng 9-11. Môi trường này không thích hợp để sử dụng vi sinh vật.
Thứ ba: ô nhiễm kim loại nặng do sử dụng các hóa chất thuốc nhuộm, phụ
gia, chất tẩy dưới dạng các hợp chất với kim loại.
Thứ tư: độ màu trong đó độ ô nhiễm phụ thuộc vào khả năng gắn màu của

thuốc nhuộm vào sợi dệt. Sử dụng càng nhiều thuốc nhuộm hoạt tính thì mức độ ô
nhiễm càng cao.
SV: Cao Xuân Kháng 6 Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
Mỗi công đoạn của công nghệ có các dạng nước thải và đặc tính của chúng.
Bảng 1.1 giới thiệu một số chất gây ô nhiễm chính và đặc tính nước thải dệt nhuộm.
Bảng 1.1. Các chất gây ô nhiễm và đặc tính nước thải dệt nhuộm
Công đoạn Chất ô nhiễm trong nước
thải
Đặc tính của nước thải
Hồ sợi, giũ hồ
Tinh bột, glucozo, carboxy
metyl xelulozo, 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 xo
sợi vụn.
Độ kiềm cao, màu tối, BOD cao
(30% tổng BOD).
Tẩy trắng
Hipoclorit, hợp chất chứa
clo, NaOH, AOX, axit
Độ kiềm cao, chiếm 5%BOD.
Làm bóng
NaOH, tạp chất. Độ kiềm cao, BOD thấp (dưới
1% tổng BOD).
Nhuộm

Các loại thuốc nhuộm,
axitaxetic và các muối kim
loai.
Độ màu rất cao, BOD khá cao
(6% tổng BOD), TS cao.
In
Chất màu, tinh bột, dầu, đất
sét, muối kim loại,axit
Độ màu cao, BOD cao và dầu
mỡ.
Hoàn thiện
Vệt tinh bột, mỡ động vật,
muối.
Kiềm nhẹ, BOD thấp, lượng
nhỏ.
1.1.3. Các chỉ tiêu đánh giá độ ô nhiễm của nước thải
1.1.3.1. Màu sắc
Nước sạch là nước không có màu. Nước có màu là biểu hiện của sự ô nhiễm.
Màu sắc của nước thường do các chất hữu cơ và hợp chất của sắt gây nên. Trong
nước thải, màu của nước còn có thể do các vi sinh vật, các loài thủy sinh, các hợp
chất hữu cơ lơ lửng… gây ra.
1.1.3.2. Mùi vị
Nước sạch là nước không có mùi. Nước bị ô nhiễm có mùi do sự phân hủy
của các chất hữu cơ có trong nước.
SV: Cao Xuân Kháng 7 Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
1.1.3.3. Độ đục
Độ đục của nước gây ra bởi các chất rắn lơ lửng có trong nước. Độ đục của
nước làm giảm khả năng truyền qua của ánh sáng vào nước, dẫn đến làm hạn chế
quá trình quang hợp của các loài thực vật trong nước và do đó, làm giảm DO của

nước.
1.1.3.4. Chất rắn
Tổng chất rắn TS: là thành phần đặc trưng quan trọng của nước thải, bao
gồm các chất rắn nổi, lơ lửng, keo và tan.
Tổng chất huyền phù TSS
Chất huyền phù là các chất rắn tồn tại lơ lửng trong nước trong thời gian
tương đối dài. Chúng bao gồm các phân tử có kích thước từ 10
-1
đến 10
-4
cm và có
tỷ trọng xấp xỉ tỷ trọng của nước. Chất huyền phù làm tăng độ đục của nước.
Hàm lượng TSS là khối lượng chất rắn còn lại trên giấy lọc sau khi sấy khô
đến khối lượng không đổi ở 105
o
C.
Tổng chất rắn hòa tan DS
DS = TS – TSS (mg/L)
1.1.3.5. Hàm lượng oxi hòa tan DO (mg O
2
/L nước)
Đây là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất của nước và cũng là chỉ tiêu
để đánh giá mức độ ô nhiễm nước. Nó được dùng để chỉ lượng oxi hòa tan trong
nước ở một nhiệt độ xác định. Nhiệt độ càng cao thì DO càng thấp. Giá trị DO trong
nước càng cao, mức độ ô nhiễm của nước càng thấp.
1.1.3.6. Nhu cầu oxi sinh học COD
COD biểu thị sự oxi hóa toàn bộ chất hữu cơ có trong mẫu nước, gồm cả
chất hữu cơ có thể bị phân hủy sinh học và không bị phân hủy sinh học.
COD cho biết lượng oxi cần thiết để oxi hóa hóa học các hợp chất hữu cơ
trong mẫu nước thành CO

2
và nước (mg/L). Lượng oxi này tương đương với hàm
lượng các chất hữu cơ có thể bị oxi hóa bởi các tác nhân oxi hóa mạnh như K
2
Cr
2
O
7
hay KmnO
4
trong môi trường axit.
1.1.3.7. Nhu cầu oxi sinh học BOD
BOD là lượng oxi cần thiết để oxi hóa các hợp chất hữu cơ dưới tác dụng của
vi sinh vật (sự phân hủy sinh học các hợp chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh
học).
SV: Cao Xuân Kháng 8 Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
BOD là thông số rất quan trọng để tính toán cho các thiết bị xử lý các loại
nước thải cần xử lý sinh học.
1.1.4. Ảnh hưởng của các chất gây ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm đến
nguồn tiếp nhận
• Độ kiềm cao làm tăng pH của nước. Nếu pH > 9 sẽ gây độc hại đối với
thủy tinh, gây ăn mòn các công trình thoát nước và hệ thong xử lý nước
thải.
• Muối trung tính làm tăng hàm lượng tổng rắn. Lượng thải lớn gây tác hại
đối với đời sống thủy sinh do làm tăng áp suất thẩm thấu, ảnh hưởng đến
quá trình trao đổi của tê 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 nguồn 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.
• Hàm lượng ô nhiễm các chất hữu cơ cao sẽ làm giảm oxi hòa tan trong
nước ảnh hưởng tới sự sống của các loài thủy sinh.
1.2. Một số phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm
Do đặc thù của công nghệ, nước thải dệt nhuộm chứa tổng hàm lượng chất
rắn TS, chất rắn lơ lửng, độ màu, BOD, COD cao nên chọn phương pháp xử lý
thích hợp phải dựa vào nhiều yếu tô như lượng nước thải, đặc tính nước thải, tiêu
chuẩn thải, xử lý tập trung hay cục bộ. Về nguyên lý xử lý, nước thải dệt nhuộm có
thể áp dụng các phương pháp sau:
- Phương pháp cơ học.
- Phương pháp hóa học.
- Phương pháp O
3
/UV/H
2
O
2
- Phương pháp hóa - lý.
- Phương pháp sinh học.
1.2.1. Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học
Thường được áp dụng ở giai đoạn đầu của quy trình xử lý, quá trình được
xem như bước đệm để loại bỏ các tạp chất vô cơ và hữu cơ không tan hiện diện
SV: Cao Xuân Kháng 9 Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
trong nước nhằm đảm bảo tính an toàn cho các thiết bị và các quá trình xử lý tiếp
theo. Tùy vào kích thước, tính chất hóa lý, hàm lượng cặn lơ lửng, lưu lượng nước
thải và mức độ làm sạch mà ta sử dụng một trong các quá trình sau: lọc qua song
chắn rác hoặc lưới chắn rác, lắng dưới tác dụng của lực ly tâm, trọng trường, lọc và
tuyển nối.

Xử lý cơ học nhằm mục đích
- Tách các chất không hòa tan, những vật chất có kích thước lớn như
nhánh cây, gỗ, nhựa, lá cây, giẻ rách, dầu mỡ ra khỏi nước thải.
- Loại bỏ cặn nặng như sỏi, thủy tinh, cát.
- Điều hòa lưu lường và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải.
- Nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lý tiếp theo.
1.2.1.1. Song chắn rác
Song chắn rác gồm các thanh kim loại tiết diện chữ nhật hình tròn, hình chữ
nhật hoặc hình bắu dục. Song chắn rác được chia làm 2 loại, loại di động và loại cô
định. Song chắn rác được đặt nghiêng mộr góc 60
o
- 90° theo hướng dòng chảy.
Song chắn rác nhằm chắn giữ các cặn bẩn có kích thước lớn ở dạng sợi: giấy, rau
cỏ, rác
1.2.1.2. Lưới chắn rác
Để khử các chất lơ lửng có kích thước nhỏ hoặc các sản phẩm có giá trị,
thường sử dụng lưới lọc có kích thước lỗ từ 0,5 – l mm. Khi tang trống quay,
thường với vận tốc 0,1 đến 0,5 m/s, nước thải thường lọc qua bề mặt trong hay
ngoài, tùy thuộc vào sự bô trí đường ống dẫn nước vào. Các vật thải được cào ra
khỏi mặt lưới bằng hệ thống cào.
1.2.1.3. Bể điều hòa
Do đặc điểm của công nghệ sản xuất một sô ngành công nghiệp, lưu lượng
và nồng độ nước thải thường không đều theo các giờ trong ngày, sự dao động lớn
về lưu lượng này sẽ ảnh hưởng không tốt đến những công trình xử lý phía sau. Để
duy trì dòng thải và nồng độ vào công trình xử lý ổn định, khắc phục được những sự
cố vận hành do sự dao động về nồng độ và lưu lượng của nước thải và nâng cao
hiệu suất của các quá trình xử lý sinh học người ta sẽ thiết kế bể điều hòa. Thể tích
bể phải tương đương 6 – 12h lưu nước trong bể với lưu lượng xử lý trung bình. Bể
điều hòa được phân loại như sau:
SV: Cao Xuân Kháng 10 Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53

Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
- Bể điều hòa lưu lượng.
- Bể điều hòa nồng độ.
- Bể điều hòa cả lưu lượng và nồng độ.
1.2.2. Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học
Các phương pháp hóa học xử lý nước thải gồm có: trung hòa, oxy hóa và
khử. Tất cả các phương pháp này đều dùng tác nhân hóa học nên tốn nhiều tiền.
Người ta sử dụng các phương pháp hóa học để khử các chất hòa tan và trong các hệ
thống nước khép kín. Đôi khi phương pháp này được dùng để xử lý sơ bộ trước khi
xử lý sinh học hay sau công đoạn này như là một phương pháp xử lý nước thải lần
cuối để thải vào nguồn.
1.2.2.1. Phương pháp trung hòa
Trung hòa nước thải được thực hiện bằng nhiều cách khác nhau
- Trộn lẫn nước thải với axit hoặc kiềm.
- Bổ sung các tác nhân hóa học.
- Lọc nước axit qua vật liệu lọc có tác dụng trung hòa.
- Hấp thụ khí axit bằng chất kiềm hoặc hấp thụ amoniac bằng nước
axit. Trong quá trình trung hòa một lượng bùn cặn được tạo thành.
Lượng bùn này phụ thuộc vào nồng độ và thành phần của nước thải
cũng như loại và lượng các tác nhân xử dụng cho quá trình.
1.2.2.2. Phương pháp oxy hóa và khử
Để làm sạch nước thải có thể dùng các chất oxi hóa như: clo ở dạng khí và
hóa lỏng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi và natri, pemanganat kali,
bicromat kali, oxi không khí, ozon
Trong quá trình oxi hóa, các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành
các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước thải. Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn
tác nhân hóa học, do đó quá trình oxy hóa học chỉ được dùng trong những trường
hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằng những
phương pháp khác.
SV: Cao Xuân Kháng 11 Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53

Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
Oxi hóa bằng clo
Clo và các chất có chứa clo hoạt tính là chất oxy hóa thông dụng nhất. Người
ta sử dụng chúng để tách H
2
S, hydrosiinfit, các hợp chất chứa metylsunfit, phenol,
xyanua ra khỏi nước thải.
Khi clo tác dụng với nước thải xảy ra phản ứng
Cl
2
+ H
2
O = HOC1 + HC1
HOCl H
+
+ OCl
-
Tổng clo, HOC1 và OCl
-
được gọi là clo tự do hay clo hoạt tính.
Các nguồn cung cấp clo hoạt tính còn có clorat canxi (CaOCl
2
), hypoclorit,
clorat, dioxyt clo, clorat canxi được nhận theo phản ứng
Ca(OH)
2
+ Cl
2
= CaOCl
2

+ H
2
O
Lượng clo hoạt tính cắn thiết cho một đơn vị thể tích nước thải là: 10 g/m
3
đối với nước thải sau xử lý cơ học, 5 g/m
3
sau xử lý sinh học hoàn toàn.
Phương pháp Ozon hóa
Ozon tác động mạnh mẽ với các chất khoáng và chất hữu cơ, oxi hóa bằng
ozon cho phép đồng thời khử màu, khử mùi, tiệt trùng của nước. Sau quá trình ozon
hóa số lượng vi khuẩn bị tiêu diệt đến hơn 99%, ozon còn oxi hóa các hợp chất nitơ,
photpho
1.2.3. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là quá trình chuyển hóa vật
chất, quá trình tạo cặn lắng, quá trình tự làm sạch nguồn nước của các sinh vật dị
dưỡng và tự dưỡng có trong tự nhiên nhờ rất nhiều nguồn cơ chất khác nhau có
trong nước thải. Đây là cơ sở của phương pháp sinh học để xử lý nước thải.
Trong nước thải của ngành công nghệp dệt nhuộm chứa rất nhiều các hợp
chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học mặt khác cũng có nhiều hợp chất phân
hủy sinh học thấp với những hợp chất kim loại nặng tạo màu.
Phương phương pháp sinh học có nhiều ưu điểm:
- Có khả năng thu nhận kim loại nặng ở mức độ cao.
- Diện tích bề mặt riêng của sinh khối lớn vì vậy rất hiệu quả trong việc
loại trừ và tái thu hồi kim loại nặng trong nước thải.
SV: Cao Xuân Kháng 12 Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
- Hệ thống xử lý sinh học không cần các thiết bị hóa chất đắt tiền, dễ
vận hành, phù hợp với điều kiện lý hóa khác nhau nên giá thành thấp.
- Làm giảm hiệu ứng nhà kính, ngăn ngừa, khắc phục tình trạng phú

dưỡng của môi trường nước.
- Đơn giản, giá thành thấp và thân thiện với môi trường.
Tuy nhiên phương pháp này tốn thời gian, hiệu quả chậm, tốc độ phản ứng
chậm, thể tích để sử dụng lớn.
Lượng nước thải trong công nghệ dệt nhuộm thường rất lớn mặt khác chứa
rất nhiều các hợp chất, ion kim loại tạo màu vì vậy yêu cầu cần được xử lý trong
một khoảng thời gian ngắn.
1.2.4. Phương pháp O
3
/UV/H
2
O
2
Phương pháp sử dụng O
3
/UV là sự kết hợp giữa UV và ozon để tạo ra một
sản phẩm có khả năng oxi hóa diễn ra triệt để. Tại bước sóng 254 nm thì O
3
được
hấp phụ cũng như phân hủy tốt nhất [3,4].
Đối với ngành dệt nhuộm O
3
/UV khiến các photon UV tấn công các phân tử
ozon tạo thành các gốc tự do OH
*
làm tăng hiệu quả xử lý.
Do mình bức xạ UV không có khả năng làm giảm COD và TOC (tổng lượng
cacbon hữu cơ, là thước đo để theo dõi toàn bộ lượng chất hữu cơ trong nước) của
nước thải nhiễm chứa chất hữu cơ (Theo Beltrán và Malato). Nhưng khi kết hợp
UV với ozon hoặc H

2
O
2
lại cho kết quả rất tốt.
Dưới tác dụng của bức xạ-UV tác động vào phản ứng phân hủy ozon khi nó
ở trong môi trường nước đồng thời phân hủy H
2
O
2
để tạo thành nhiều gốc OH
*
từ
đây làm tăng khả năng oxy hóa. Chuyển chất hữu cơ từ trạng thái cơ bản lên trạng
thái kích thích tạo điều kiện cho chúng tham gia phản ứng oxi hóa-khử và phân hủy.
1.2.5. XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA - LÝ
Cơ chế của phương pháp hóa lý là đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó,
chất này phản ứng với các tạp chất bẩn trong nước thải và có khả năng loại chúng ra
khỏi nước thải dưới dạng cặn lắng hoặc dạng hòa tan không độc hại.
Các phượng pháp hóa lý thường sử dụng để khử nước thải là quá trình keo
tụ, hấp phụ, trích ly, tuyển nổi
SV: Cao Xuân Kháng 13 Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
1.2.5.1. Phương pháp keo tụ tạo bông
Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt rắn huyền phù nhưng không thể
tách được các chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo và hoà tan vì chúng có kích thước quá
nhỏ. Để tách các hạt rắn đó một cách hiệu quả bằng phương pháp lắng cần tăng kích
thước của chúng nhờ sự tác động tương hỗ giữa các hạt phân tán, liên kết thành tập
hợp các hạt nhằm tăng vận tốc lắng của chúng. Quá trình keo tụ đòi hỏi trước hết
cần trung hòa điện tích các hạt keo, sau đó liên kết chúng với nhau bằng các chất
đông keo tụ tạo thành các khối kết tủa bông lớn, các khối bông này sẽ lắng xuống

kéo theo các hạt lơ lửng và tạp chất khác làm giảm màu của nước. Ngoài khử màu,
phương pháp này còn làm giảm 60 – 70% COD. Các chất keo tụ thường dùng là các
muối nhôm, sắt hoặc hỗn hợp của chúng. Việc lựa chọn chất keo tụ phụ thuộc vào
tính chất hoá lý, chi phí, nồng độ tạp chất trong nước, pH, thành phần muối trong
nước. Trong thực tế, người ta thường dùng các chất keo tụ sau: Al
2
(SO
4
)
3
.18H
2
O,
NaAlO
2
, Al
2
(OH)
5
Cl, KAl(SO
4
)
2
.12H
2
O, PAC (là loại phèn nhôm tồn tại ở dạng cao
phân tử , có công thức phân tử [Al
2
(OH)
n

Cl
6-n
]
m
)… để loại bỏ một phần hay toàn bộ
các chất lơ lửng có trong nước thải. Để tăng hiệu quả của quá trình tạo bông keo,
tăng tốc độ lắng thường bổ sung chỉ cần một lượng nhỏ (vài phần triệu) các chất trợ
keo tụ và chỉ có tác dụng khi sử dụng với liều lượng thích hợp nếu dùng nhiều quá
thì xảy ra hiện tượng tái bền hệ keo. pH ảnh hưởng rất lớn tới khả năng keo tụ nên
khi dùng phương pháp này cần điều chỉnh pH phù hợp. Các chất keo tụ khác nhau
sẽ cho hiệu quả xử lý khác nhau ở pH khác nhau. Ví dụ, phèn sắt cho hiệu quả xử lý
cao nhất ở pH = 10 rất thích hợp để xử lý nước thải dệt nhuộm (pH > 7), còn phèn
nhôm ở pH = 5 - 6 là tốt nhất.
Ưu điểm của phương pháp keo tụ là khả thi về mặt kinh tế, có thể khử màu
và làm giảm lượng COD, BOD đáng kể đặc biệt không tạo ra các sản phẩm phụ,
trung gian độc hại. Tuy nhiên, nó sinh ra một lượng bùn lớn từ 0.5 đến 2.5 kg
TS/1m
3
nước thải nên lại sinh ra một vấn đề môi trường mới cần xử lý đặc biệt.
Thêm vào đó, phương pháp này không xử lý được nhiều loại phẩm nhuộm. Các
phẩm nhuộm phân tán keo tụ tốt, kết tủa dễ dàng, trong khi đó các loại phẩm nhuộm
trực tiếp, axit, hoàn nguyên, cũng keo tụ tốt nhưng kết tủa dạng bông, khó kết lắng,
phẩm nhuộm cation nói chung khó keo tụ . Do đó, hiện nay người ta thường sử
dụng keo tụ để tiền xử lý phẩm nhuộm, xử lý COD, độ màu, độ đục đến một giới
hạn để có thể tiến hành các phương pháp xử lý tiếp theo [5].
SV: Cao Xuân Kháng 14 Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
1.2.5.2. Phương pháp trích ly
Trích ly pha lỏng được ứng dụng để làm sạch nước thải chứa phenol, dầu,
axit hữu cơ, các ion kim loại Phương pháp này được ứng dụng khi nồng độ chất

thải lớn hơn 3 - 4g/l, vì khi đó giá trị chất thu hồi mới bù đắp chi phí cho quá trình
trích.
Làm sạch nước bằng trích ly gồm 3 giai đoạn
- Trộn mạnh nước thải với chất trích ly (dung môi hữu cơ) trong điều
kiện bể mặt tiếp xúc phát triển giữa các chất lỏng hình thành 2 pha
lỏng, một pha là chất trích ly với chất được trích ly, một pha là nước
thải với chất trích ly.
- Phân riêng hai pha lỏng nói trên.
- Tái sinh chất trích ly.
Để giảm nồng độ chất tan thấp hơn giới hạn cho phép cần phải chọn đúng
chất trích ly và vận tốc của nó khi cho vào nước thải.
1.2.5.3. Phương pháp hấp phụ
a) Hiện tượng hấp phụ
Hấp phụ là sự tích lũy chất trên bề mặt phân cách các pha (khí-rắn, lỏng-rắn,
khí-lỏng, lỏng-lỏng). Chất có bề mặt, trên đó xảy ra sự hấp phụ được gọi là chất hấp
phụ; còn chất được tích lũy trên bề mặt chất hấp phụ goi là chất bị hấp phụ.
Bản chất của của hiện tượng hấp phụ là sự tương tác giữa các phân tử chất
hấp phụ và chất bị hấp phụ. Tùy theo bản chất của lực tương tác mà người ta phân
biệt hai loại hấp phụ là hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học [5].
Hấp phụ vật lý
Các phân tử chất bị hấp phụ liên kết với những tiểu phân (nguyên tử, phân
tử, các ion ) ở bề mặt phân chia pha bởi lực liên kết Van Der Walls yếu. Đó là tổng
hợp của nhiều loại lực hút khác nhau: tĩnh điện, tán xạ, cảm ứng và lực định hướng.
Lực liên kết này yếu nên dễ bị phá vỡ. Trong hấp phụ vật lý, các phân tử của chất bị
hấp phụ và chất hấp phụ không tạo thành hợp chất hóa học (không hình thành các
liên kết hóa học) mà chất bị hấp phụ chỉ bị ngưng tụ trên bề mặt phân chia pha và bị
giữ lại trên bề mặt chất hấp phụ. Ở hấp phụ vật lý nhiệt hấp phụ không lớn [5].
SV: Cao Xuân Kháng 15 Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
Hấp phụ hóa học

Hấp phụ hóa học xảy ra khi các phân tử chất hấp phụ tạo hợp chất hóa học
với các phân tử chất bị hấp phụ. Lực hấp phụ hóa học khi đó là lực liên kết hóa học
thông thường (liên kết ion, liên kết cộng hóa trị, liên kết phối trí ). Lực liên kết này
mạnh nên khó bị phá vỡ. Nhiệt hấp phụ hóa học lớn, có thể đạt tới giá trị 800kJ/mol
[5].
b) Hấp phụ trong môi trường nước
Trong nước, tương tác giữa một chất hấp phụ và chất bị hấp phụ phức tạp
hơn rất nhiều vì trong hệ có ít nhất ba thành phần gây tương tác: nước, chất hấp phụ
và chất bị hấp phụ. Do sự có mặt của dung môi nên trong hệ sẽ xảy ra quá trình hấp
phụ cạnh tranh giữa chất bị hấp phụ và dung môi trên bề mặt chất hấp phụ. Cặp nào
có tương tác mạnh thì hấp phụ xảy ra cho cặp đó. Tính chọn lọc của cặp tương tác
phụ thuộc vào các yếu tố: độ tan của chất bị hấp phụ trong nước, tính ưa nước hoặc
kị nước của chất hấp phụ, mức độ kị nước của các chất bị hấp phụ trong môi trường
nước. So với hấp phụ trong pha khí, sự hấp phụ trong môi trường nước thường có
tốc độ chậm hơn nhiều. Đó là do tương tác giữa chất bị hấp phụ với dung môi nước
và với bề mặt chất hấp phụ làm cho quá trình khuếch tán của các phân tử chất tan
chậm.
Sự hấp phụ trong môi trường nước chịu ảnh hưởng nhiều bởi pH của môi
trường. Sự thay đổi pH không chỉ dẫn đến sự thay đổi về bản chất chất bị hấp phụ
(các chất có tính axit yếu, bazơ yếu hay trung tính phân li khác nhau ở các giá trị pH
khác nhau) mà còn làm ảnh hưởng đến các nhóm chức trên bề mặt chất hấp phụ [5].
Trong môi trường nước, các chất hữu cơ có độ tan khác nhau. Khả
năng hấp phụ trên vật liệu hấp phụ (VLHP) đối với các chất hữu cơ có độ tan cao sẽ
yếu hơn với các chất hữu cơ có độ tan thấp hơn. Như vậy, từ độ tan của chất hữu cơ
trong nước có thể dự đoán khả năng hấp phụ chúng trên VLHP.
Phần lớn các chất hữu cơ tồn tại trong nước dạng phân tử trung hoà, ít bị
phân cực. Do đó quá trình hấp phụ trên VLHP đối với chất hữu cơ chủ yếu theo cơ
chế hấp phụ vật lý. Khả năng hấp phụ các chất hữu cơ trên VLHP phụ thuộc vào:
pH của dung dịch, lượng chất hấp phụ, nồng độ chất bị hấp phụ… [5].
SV: Cao Xuân Kháng 16 Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53

Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
c) Động học hấp phụ
Trong môi trường nước, quá trình hấp phụ xảy ra chủ yếu trên bề mặt của
chất hấp phụ, vì vậy quá trình động học hấp phụ xảy ra theo một loạt các giai đoạn
kế tiếp nhau:
- Các chất bị hấp phụ chuyển động đến bề mặt chất hấp phụ - Giai
đoạn khuếch tán trong dung dịch.
- Phân tử chất bị hấp phụ chuyển động đến bề mặt ngoài của chất hấp
phụ chứa các hệ mao quản - Giai đoạn khuếch tán màng.
- Chất bị hấp phụ khuếch tán vào bên trong hệ mao quản của chất hấp
phụ - Giai đoạn khuếch tán vào trong mao quản.
- Các phân tử chất bị hấp phụ được gắn vào bề mặt chất hấp phụ - Giai
đoạn hấp phụ thực sự.
Trong tất cả các giai đoạn đó, giai đoạn nào có tốc độ chậm nhất sẽ quyết
định hay khống chế chủ yếu toàn bộ quá trình hấp phụ [5].
d) Cân bằng hấp phụ
Quá trình hấp phụ là một quá trình thuận nghịch. Các phân tử chất bị hấp phụ
khi đã hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ vẫn có thể di chuyển ngược lại pha mang.
Theo thời gian, lượng chất bị hấp phụ tích tụ trên bề mặt chất rắn càng nhiều thì tốc
độ di chuyển ngược lại pha mang càng lớn. Đến một thời điểm nào đó, tốc độ hấp
phụ bằng tốc độ giải hấp thì quá trình hấp phụ đạt cân bằng.
Dung lượng hấp phụ cân bằng là khối lượng chất bị hấp phụ trên một đơn vị
khối lượng chất hấp phụ ở trạng thái cân bằng ở điều kiện xác định về nồng độ và
nhiệt độ.
Dung lượng hấp phụ cân bằng được tính theo công thức:

0 cb
(C C ).V
q
m

−
=
(1.1)
Trong đó:
q: dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/L)
V: thể tích dung dịch chất bị hấp phụ (L)
SV: Cao Xuân Kháng 17 Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
m: khối lượng chất hấp phụ (g)
C
o
: nồng độ dung dịch ban đầu (mg/L)
C
cb
: nồng độ dung dịch khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/L)
Hiệu suất hấp phụ là tỉ số giữa nồng độ dung dịch giảm đi do hấp phụ với
nồng độ dung dịch ban đầu:

o cb
o
(C - C )
H= .100
C
(1.2)
Trong đó:
-
H: hiệu suất hấp phụ (%)
-
C
o

: nồng độ dung dịch ban đầu (mg/L)
- C
cb
: nồng độ dung dịch khi đạt đến trạng thái cân bằng hấp phụ
(mg/L)
1.3. Tổng quan về tro bay và chất màu Red Congo
1.3.1. Tổng quan về tro bay
1.3.1.1. Khái niệm và tính chất của tro bay
Tro bay (tên tiếng Anh là Fly Ash), là phần mịn nhất của tro xỉ than. Tro bay
được sản xuất từ việc đốt than cám trong lò hơi đốt than của nhà máy nhiệt điện
than đá ở dạng bột mịn, những hạt bụi được đưa ra qua các đường ống khói sau đó
được thu hồi bằng phương pháp kết sương tĩnh điện học hoặc nhà kín hoặc máy thu
chuyên dụng bằng phương pháp lốc xoáy. Gọi là tro bay vì người ta dùng các luồng
khí để phân loại tro: khi thổi một luồng khí nhất định thì hạt to sẽ rơi xuống trước
và hạt nhỏ sẽ bay xa hơn. Tro bay là một loại puzzolan nhân tạo, là tro đốt của than
cám nên bản thân nó đã rất min, có cỡ hạt từ 1 – 10µm, trung bình 9 - 15µm; diện
tích bề mặt từ 3000 – 6000 cm
2
/g khối lượng riêng khoảng 2,1g/cm
3
; màu sắc thay
đổi từ xám tới đen. Phụ thuộc vào nguồn và đặc điểm của than được đốt cháy mà
thành phần của tro bay thay đổi đáng kể, nhưng tất cả tro bay đều chứa một hàm
lượng lớn Silic đioxit (SiO
2
) ở trạng thái vô định hình.
SV: Cao Xuân Kháng 18 Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53