tìm hiểu về thuốc nhuộm hoạt tính và ứng dụng trong ngành may dệt

Đại Học Công Nghiệp TP.HCM
Môn: tổng hợp hữu cơ
GVHD: Nguyễn Văn Sơn
Đề tài: tìm hiểu về thuốc nhuộm hoạt tính và ứng dụng trong ngành
may dệt
Thành viên nhóm 4: Mai Tiến Khang
Nguyễn Trọng Hoàng
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 ch ất hữu cơ có màu (gốc thiên nhiên và t ổng
hợp) rất đa dạng về màu sắc và chủng loại, chúng có khả năng nhu ộm màu, ngh ĩa là
bắt màu hay gắn màu trực tiếp cho các vật liệu khác.

1..1.1 Các loại thuốc nhuộm
Phần nhiều các lọai thuốc nhuộm, dựa trên tính ch ất lý hóa của chúng, s ẽ thâm nh ập
vào tế bào hoặc cấu trúc của tế bào.
Trong màu nhuộm, các chất có tính tạo màu thường ở d ạng ion. Khi ch ất màu này có
điện dương (+), thì chúng có tính cách kềm. Khi ch ất màu có mang điện âm (-) thì
chúng có tính acid. Lệ thuộc vào độ pH của dung môi chất màu s ẽ ở d ạng ion ho ặc
không ở dạng ion.

1..1.2 Cách gọi tên
Gồm 3 phần
- Phần thứ 1: viết cả chữ, chỉ tên phân lớp kỹ thuật của thuốc nhu ộm.
- Phần thứ 2: viết cả chữ, thường là các tính từ chỉ màu sắc của thuốc nhu ộm.
- 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..2.1 Ánh 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 ch ỉ nh ận
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 x ạ hoàn toàn thì m ắt ta th ấy v ật th ể
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 th ấy v ật 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 ph ổ liên
tục của ánh sáng đập vào mắt.
Bảng 1.1: Mối liên hệ giữa bước sóng hấp thụ vào màu s ắc của v ật h ấp th ụ.

Tên mau
̀

Bước song
́ nm

Tim
́ luc_vang
̣
̀

400-435

Luc̣ vang

̀

435-480

Lam_luc̣ nhaṭ da
cam

480-490

Tên mau
̀
Luc̣ vang-tim
̀
́
Vang
̀ lam
Da cam lam_luc̣

Bước song
́ nm
560-580
580-590
595-600

nhaṭ
Luc_lam
̣
nhaṭ đỏ

490-500

Luc̣ đỏ đỏ tia
́

500-560

Dỏ luc_lam
̣
nhaṭ

605-750

Cấu tạo và màu sắc
Năng lượng bức xạ phụ thuộc vào bước sóng và tần s ố bức x ạ. Vùng nhìn th ấy khá
hẹp có năng lượng từ 110-69 kcal/mol.
Trong hóa học hữu cơ các hợp chất có màu thường phân tử c ủa nó được t ạo thành t ừ
liên kết p và liên kết d.
Các chất có màu có liên kết p liên hợp, phân t ử của chúng có nh ững nhóm đặc bi ệt có
tác dụng làm mở rộng hệ liên kết kéo dài h ệ liên hợp p.
Phân loại các màu nhuộm
+ Màu cơ bản (hoặc màu thiên nhiên): các chất màu có s ẵn trong các t ế bào nh ư


chlorophyll, hemoglobin, anthocyane..
+ Màu thứ cấp: các loại màu không có sẵn trong tế bào, mà được dùng để nhu ộm đưa
vào tế bào. Loại này bao gồm các màu thiên nhiên như: Safranin, ho ặc các lo ại màu
nhân tạo...
+ Màu nhuộm sống (vitalis): tất cả các loại màu dùng để nhu ộm tế bào còn ho ạt động,
còn sống.
+ Màu bright field (diachrome): loại màu này h ấp thụ m ột ph ần ánh sáng và trong ánh

sáng trắng (bright field) của kính sẽ hiện ra màu. Loại này cũng có t ự nhiên trong t ế bào
như chlorophyll, hemoglobin hoặc anthocyan.
+ Màu fluorescence ( Fluorochrome): màu fluorescence có đặc tính không ch ỉ h ấp th ụ
một phần ánh sáng như bright field, mà chúng còn phóng m ột ph ần ánh sáng h ấp th ụ
ngược trở lại.
1..3 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 thu ốc nhu ộm
(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 thu ốc nhu ộm s ẽ b ị thu hút
về các tâm tích điện dương này và thực hiện liên kết ion hay còn g ọi là liên kết mu ối
như sau:
HOOC-P-NH3+ + -O3S-Ar HOOC-P-NH3+--O3S-Ar
Nhờ có năng lượng lớn nên thuốc nhuộm liên kết với vật liệu khá m ạnh, t ốc độ b ắt màu
nhanh, phải điều chỉnh tốc độ nhuộm bằng cách điều chỉnh trị số pH của dung d ịch
nhuộm.

1.1.3.2 Liên kết Hydro
Liên kết hydro được thực hiện giữa các nhóm định chức của xơ và thu ốc nhu ộm nh ư:
hydroxyl, nhóm amin, nhóm amít và nhóm carboxyl.
Khi phân tử thuốc nhuộm tiếp cận với vật liệu ở khoảng cách c ần thi ết thì lực liên k ết
hydro sẽ phát sinh do tương tác của các nhóm định chức với nhau.
Liên kết hydro có vai trò quan tr ọng trong một s ố trường hợp để c ố định thu ốc nhu ộm
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 li ệu ch ứa
các nhóm hydroxyl và nhóm amin.
Liên kết hóa trị giúp cho màu của vật liệu nhu ộm b ằng thu ốc nhu ộm ho ạt tính có độ b ền
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 nhu ộm khi tương tác
với vật liệu.
Liên kết Vander Waals được coi là tổ hợp của các lực hút: lưỡng cực, phân c ực c ảm
ứng và lực phân tán.
1.1.4 Phân loại thuốc nhuộm
1.1.4.1 Phân loại theo cấu tạo hóa học
+ Thuốc nhuộm Nitro: Phân tử thuốc nhuộm có từ hai hoặc nhi ều nhân đơn (benzen,
naphtalen) ít nhất là một nhóm nitro (NO2) và một nhóm cho đi ện tử (NH2,OH).
+ Thuốc nhuộm azo: là loại thuốc nhuộm quan trọng và có l ịch s ử phát tri ển r ất lâu đời,
chiếm khoảng 50% tổng sản phẩm lượng thuốc nhuộm. Trong phân tử chứa một ho ặc
nhiều nhóm azo.
+ Thuốc nhuộm Antraquinon: trong phân tử có một hoặc nhiều nhóm Antraquinon ho ặc
dẫn xuất gốc của nó.
+ Thuốc nhuộm Indigoit: loại thuốc nhuộm này trước kia có ngu ồn g ốc t ừ th ực v ật màu
xanh sẫm trích từ lá cây chàm.
+ Thuốc nhuộm lưư huỳnh: là những gốc thuốc nhuộm có chứa nhiều nguyên t ử l ưu
huỳnh. Gốc mang màu:
+ Thuốc nhuộm Arylmetan: là những dẫn xuất của mêtan, trong đó nguyên t ử cacbon
trung tâm sẽ tham gia vào mạch liên kết của hệ th ống mang màu.
+ Thuốc nhuộm hoàn nguyên đa vòng: trong phân tử có h ệ mang màu là các h ợp ch ất
đa tụ giữa antraquinon với các vòng dị thể khác tạo nên mạch đa vòng.
Phân loại theo lớp kỹ thuật
+ Thuốc nhuộm hoạt tính: là những hợp chất màu mà trong phân tử c ủa chúng có ch ứa
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 t ổng 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 t ạo thành các amin


thơm được xem là tác nhân gây ung thư.
+ 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, m ột s ố
tạo phức với kim loại. Công thức tổng quát có thể viết dưới dạng:
Ar-SO3Na
Trong đó:
Ar-SO3: là ion mang màu.
+ Thuốc nhuộm trực tiếp: là loại thuốc nhuộm tự bắt màu, chúng là nh ững h ợp ch ất
màu tự hòa tan trong nước và có khả năng tự bắt màu với các vật liệu m ột cách tr ực
tiếp nhờ các lực hấp thụ trong môi trường trung tính ho ặc kiềm.
Hầu hết chúng thuộc nhóm azo, một số ít là dẫn xuất của dioxazin và ftaloxianin, nh ưng
dạng tổng quát chung được biểu diễn:
Ar-SO3Na
Với Ar là gốc hữu cơ mang màu của thuốc nhuộm.
+ Thuốc nhuộm hoàn nguyên: là những hợp ch ất màu hữu cơ không hòa tan trong
nước, tuy có cấu tạo hóa học và màu sắc khác nhau nhưng chúng có chung m ột tính
chất.
Tất cả đều chứa các nhóm ceton trong phân tử và có dạng t ổng quát là:
+ Thuốc nhuộm phân tán: là những hợp chất màu không tan trong n ước do trong phân

tử không chứa nhóm tạo tính tan –SO3Na, -COONa, có kích thước phân t ử nh ỏ, kh ối
lượng phân tử không lớn, cấu tạo không phức tạp.
Phân tử chứa các nhóm –NH2, -HR2, -OH, -OR (R có thể là gốc alkyl, aryl, alkyl
hydroxyl).
Tổng quan về thuốc nhuộm trực tiếp
Đặc điểm
Thuốc nhuộm trực tiếp hay còn gọi là thuốc nhuộm tự bắt màu, là hợp ch ất hoà tan
trong nước, có khả năng tự bắt màu vào một số vật liệu như: xơ xenlulô, gi ấy, tơ t ằm,
da và xơ polyamit màu là những một cách trực tiếp nhờ các lực h ấp phụ trong môi
trường trung tính hoặc kiềm.
Hầu hết thuốc nhuộm trực tiếp thuộc về nhóm azo, số ít hơn là d ẫn xu ất c ủa 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 – SO3Na
Với Ar là gốc hữu cơ mang màu của thuốc nhuộm.
Khi hoà tan vào nước thuốc nhuộm phân ly như sau:
Ar – SO3Na Ar – SO3- + Na+
Ion Ar – SO3- 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 n ối đôi cách không d ưới
tám kể từ đầu nhóm trợ màu này đến đầu nhóm trợ màu kia, như vậy phân tử thu ốc
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 nh ững v ật li ệu mà thu ốc
nhuộm có khả năng bắt màu điều có cấu tạo phân tử mạch th ẳng, có như v ậy phân t ử
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 ho ặc các nhóm ch ức c ủa

thuốc nhuộm phải nằm trên cùng một mặt phẳng để nó có th ể ti ếp cận cao nh ất với m ặt
phẳng của phân tử vật liệu, cũng là yếu tố quan trọng cho vi ệc phát sinh và duy trì các
lực liên kết của nó với vật liệu.
Cấu tạo hóa học
Thuốc nhuộm trực tiếp là loại thuốc nhuộm mà các ion mang màu của thu ốc nhu ộm liên
kết với xenlulô bằng lực liên kết hóa học và các phân tử thu ốc nhu ộm xen k ẻ v ới x ơ s ợi
bằng lực liên kết Vander Waals …
- Chúng tan trong môi trường trung tính, môi trường t ốt để nhu ộm là pH = 7, môi tr ường
kiềm yếu. Nhiệt độ tối ưu của quá trình nhuộm từ 50-60oC.
- Thuốc nhuộm trực tiếp có cấu tạo là muối sunfonat của hợp ch ất hữu c ơ, thường là
muối diazo có gốc S hoặc SO3Na …
- Đặc điểm chung là trong phân tử có một hệ thống nối đôi liên hợp thẳng và phẳng,
các nhóm SO3Na 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 th ường là
nhiều nhân thơm và tối thiểu có các nhóm ưa nước SO3Na.
+ Thuốc nhuộm trực tiếp azo: trong phân tử chứa m ột ho ặc nhiều nhóm azo (- N = N -),
nhóm này chiếm đại bộ phận các thuốc nhuộm trực tiếp và xếp thành b ốn lo ại: lo ại
thông thường, loại có độ bền màu cao, loại chứa hoặc có khả năng kết h ợp với ion kim
loại thành phức không tan và loại có khả năng điazo hoá sau khi nhu ộm.
+ 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 thu ốc nhu ộm trực ti ếp
được chia làm bốn nhóm:
- Gồm những màu có độ bền với ánh sáng dưới cấp bốn (theo thang tám c ấp), 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 b ốn, b ền v ới 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 g ọi có chữ
“cupro”, độ bền màu với giặt đạt trên cấp ba, còn với ánh sáng không d ưới c ấp n ăm.

- Gồm những thuốc nhuộm có thể điazo hoá trên vải và kết hợp tiếp với m ột thành ph ần
azo nữa để tăng độ bền màu với giặt lên p của các hãng nổi tiếng trên th ế giới có th ể
xem ở bảng sau: cấp bốn.
Nước sản xuất Hãng sản xuất Tên nhóm thuốc nhu ộm trực tiếp


1234
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 c ần ph ải 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 nhu ộm có n ồng độ khác nhau để
nhận được màu có nồng độ trung bình. Nhiệt độ nhuộm tối ưu của thu ốc nhu ộm trực
tiếp trong khoảng từ 750C đến 950C tuỳ thu ộc vào m ỗi màu và mỗi loại v ật li ệu. Độ h ấp
phụ tối ưu được xác định khi nhuộm sợi bông đã làm bóng ở nhiệt độ tối ưu với dung tỷ
bằng 40 khi có mặt 15% muối ăn. Số liệu hay đồ thị hấp phụ tối ưu của m ỗi thu ốc
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 b ền màu với
giặt và ánh sáng. Độ bền màu và ánh màu của thuốc nhu ộm trực tiếp s ẽ thay đổi khi

nhuộm cho các vật liệu khác nhau. Để nâng cao độ bền màu cho vật liệu nhu ộm b ằng
thuốc nhuộm trực tiếp người ta dùng các biện pháp khác nhau nhưng ph ổ bi ến h ơn c ả
là dùng các chế phẩm từ nhựa cao phân tử tích điện trái dấu với thu ốc nhu ộm hoặc
muối kim loại nặng. Sau khi cầm màu bằng các chế phầm này độ bền với gi ặt 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: mu ối copratin II, mu ối
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 thu ốc nhu ộm tr ực
tiếp được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: để nhuộm trong ngành d ệt (v ải,
sợi,bông, hàng dệt kim từ bông, lụa visco, lụa, tơ tằm, sợi polyamit, sợi đay), để nhu ộm
giấy, nhuộm các sản phẩm từ tre nứa, mành trúc, để nhu ộm da và chế mực viết.
Một số thuốc nhuộm trực tiếp có độ bền màu cao vẫn được dùng để nhuộm m ột số vải
và sợi bông kể cả hàng dệt kim từ sợi bông hoặc có thành ph ần bông trong v ải pha.


Thuốc nhuộm trực tiếp cũng được dùng phổ biến để nhuộm lụa visco kể cả thành ph ần
visco trong vải pha. Do xơ visco có cấu trúc xốp nên nó dễ b ắt màu b ằng lo ại thu ốc
nhuộm này, màu bền hơn và tươi hơn so với khi nhu ộm v ải bông. Tơ t ằm là m ặt hàng
dệt quý hiếm cũng được nhuộm bằng thuốc nhuộm trực tiếp. Thành ph ần nhu ộm và
công nghệ nhuộm cũng tương tự như vải bông, điều khác chủ yếu là phải kh ống chế tr ị
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 gi ấy ho ặc b ằng
cách đưa ngay vào bể chứa bột giấy trước khi xeo hoặc nhuộm ph ủ mặt b ằng cách cán
ép hoặc quét dung dịch thuốc nhuộm lên giấy. Trong công nghi ệp thu ộc da m ột s ố
thuốc nhuộm trực tiếp được dùng để nhuộm da nhất là các màu đen, nâu và một s ố

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 nhu ộm
Đề tài chúng em nghiên cứu khả năng khừ màu thuốc nhu ộm trục ti ếp, đây là m ột ph ần
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 truy ền công ngh ệ ph ức t ạp, áp d ụng
nhiều loại hình công nghệ khác nhau. Đồng thời trong quá trình s ản xu ất s ử d ụng các
nguồn nguyên liệu, hóa chất khác nhau và cũng sản xu ất ra nhi ều m ặt hàng có m ẫu
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 hi ện đại, đồng thời
cũng dùng một lượng nước ngày càng tăng, và lượng nước thải ra cũng rất l ớn. Trong
quá trình dệt nhuộm phải sử dụng nhiều hóa ch ất phụ gia và thu ốc nhu ộm, nên n ước
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 đo ạn h ồ sợi, gi ũ
hồ, nấu, tẩy, nhuộm và hoàn tất, trong đó lượng nước thải chủ yếu do quá trình gi ặt sau
mỗi công đoạn là chính. Nhu cầu sử dụng nước trong nhà máy dệt nhu ộm r ất lớn và
thay đổi theo các mặt hàng khác nhau.
Các kết quả phân tích đặc điểm nước thải cho thấy:
- Lượng nước thải thường lớn (khoảng 50 đến 3000m3 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 nhu ộm, 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 x ơ s ợi. Nước th ải gi ặt 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 PtCo, hàm lượng cặn lơ lửng đạt giá trị 2000mg/l. Nước thải nhu ộm thường không ổn
định và đa dạng (hiệu quả hấp thụ thuốc nhuộm của v ải chỉ đạt 60-70%, 30-40% các
phẩm nhuộm thừa ở dạng nguyên thủy hoặc bị phân hủy ở một d ạng khác, do đó n ước

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 tr ường, l ượng ph ẩm
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 lo ại và lượng hóa
chất sử dụng, vào kết cấu mặt hàng sản xuất (tẩy trắng, nhuộm, in hoa…), vào t ỷ l ệ s ử
dụng sợi tổng hợp, vào các loại hình công nghệ sản xuất (gián đo ạn, liên t ục 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 th ải kém hiệu qu ả khi sử lý
sinh học như: vải vụn, bụi bông, bao bì, chai lọ thủy tinh đựng hóa ch ất, gi ấy v ụn, két
nhựa, xỉ than, cặn dầu bụi cặn xử lý nước. Crom VI, kim loại nặng, các polime t ổng
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
+ BOD5
+ COD
+ Hàm lượng cặn lơ lửng
+ Oxi hòa tan
+ Độ đục
+ 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 n ước 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 c ả xử lí sơ b ộ và nhu ộm là 100 đến 250 m3/1 t ấn
vải).
- Hàng vải bông, nhuộm, dệt thoi là 80 đến 240m3/1 tấn v ải, bao g ồm:
Hồ sợi: 0,02 m3
Nấu, giũ hồ, tẩy: 30 đến 120 m3
Nhuộm: 50 đến 120 m3
- Hàng vải bông in hoa, dệt thoi là 65¬ đến 280m3/1 t ấn v ải, bao g ồm:


Hồ sợi: 0,02 m3
Giũ hồ, nấu tẩy: 30 đến 120 m3
In, sấy: 5 - 20 m3
Giặt: 30 - 140 m3
- Chăn len màu từ sợi polyacrylonitrit là 40 - 140 m3/1 t ấn, bao g ồm:
Nhuộm sợi: 30 - 80 m3
Giặt sau dệt: 10 - 70 m3
- Vải trắng từ polyacrylonitrit là 20 - 60 m3/1t ấn.
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 ch ất b ẩn
dính vào sợi ( trung bình là 6% khối lượng xơ sợi).
- Các hóa chất dùng trong quá trình công nghệ: h ồ tinh b ột, tinh b ột bi ến tính, dextrin,

alginat, các loại acid, NaOH, NaOCl, H2O2, Na2CO3, Na2SO3…các lo ại thu ốc nhu ộm,
các chất trợ, chất ngấm, chất cầm màu, chất tẩy giặt. Lượng hóa ch ất sử d ụng đối v ới
từng loại vải, từng loại màu thường khác nhau và chủ yếu đi vào nước thải c ủa t ừng
công đoạn tương ứng.
+ Nhu cầu ôxy sinh hoá: là một chỉ số quan trọng của sự ô nhiễm nước th ải; chỉ s ố 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, b ỏ vào đó m ột l ượng xác
định nước ô nhiễm, các vi sinh vật cũng được bổ sung vào bình. Sau n ăm ngày để yên,
hàm lượng ôxy (ôxy hoà tan) của bình được đo để lấy giá trị các ch ất gây ô nhi ễm 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 0C. Giá trị nh ận được gọi là BOD.
+ Nhu cầu oxy hóa học: COD khác với BOD ở chỗ nó đo nhu cầu ôxy c ần để phân hu ỷ
các chất hữu cơ trong nước ô nhiễm; sử dụng các chất ôxy hoá m ạnh 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 ch ỉ ra
nồng độ của các chất dễ dàng bị phân huỷ “hoá học”. Kết quả là số đo COD không ch ỉ
ra nguồn chất dinh dưỡng cho vi sinh vật như là sunphat sắt (II) và axit nit ơ hoá tr ị III,
nhưng nó chỉ ra một giá trị cao khi nước chứa các chất dễ liên kết hoá h ọc với ôxy. M ặc
dầu axit axetic và các nguồn dinh dưỡng tương tự cho vi sinh v ật có th ể đo được bằng
BOD, chúng không thể đo được bằng COD. BOD và COD do đó sinh ra các giá tr ị hoàn
toàn khác nhau, mặc dầu cả hai ngày nay được dùng nh ư là các chỉ s ố chỉ ra s ự ô
nhiễm. Có thể sử dụng nhiều chỉ số khác để phân loại cường độ của dòng th ải 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 d ệt
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 v ẻ, r ất đa d ạng,
đặc trưng, tác động làm ô nhiễm chính là nước thải. Mỗi công đo ạn c ủa công ngh ệ có
các dạng nước thải và đặc tính của chúng
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, nh ựa, ch ất 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 v ụn Độ kiềm cao,
màu tối, BOD cao (30% tổng BOD)
Tẩy trắng Hipoclorit, hợp chất chứa clo, NaOH, AOX, acid… Độ kiềm cao, chi ếm 5%
BOD
Làm bóng NaOH, tạp chất Độ kiềm cao, BOD thấp (dưới 1% t ổng BOD)
Nhuộm Các loại thuốc nhuộm, acid axetic và các mu ối kim loại Độ màu r ất 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 d ầu
mỡ
Hoàn thiện Vệt tinh bột, mỡ động vật muối Kiềm nhẹ, BOD thấp, l ượng nh ỏ.
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 c ấp…) và in hoa.
- Hóa chất làm phẩm nhuộm, in hoa và làm các chất ph ụ trợ, các ch ất dùng để x ử lý s ơ
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 s ợi bông.
+ COD: 250 - 1500 mg/l (50 - 150 kg/tấn).
+ BOD: 80 - 500 mg/l với tỉ lệ COD:BOD5 = 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, s ơ s ợi, lông t ơ), đôi khi
tới 1000mg/l (trường hợp với bông). Trong công đoạn t ẩy trắng, nước th ải 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, l ơ, d ẫn xu ất clo..
- Hàm lượng các chất gây ô nhiễm trong nước thải của từng loại hình công ngh ệ 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 nh ư ở các thời đi ểm
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).
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 m3/1tấn 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
BOD5 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 ( thu ốc nhu ộm,
tinh bột, tạp chất) và các chất vô cơ ( các muối trung tính, các ch ất trợ nhu ộm, các ch ất
dùng trong quá trình tẩy…).
Ảnh hưởng của các chất gây ô nhiễm trong nước thải ngành dệt nhu ộm t ới ngu ồn ti ếp
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 th ải.
- Muói trung tính làm tăng hàm lượng tổng chất rắn TS. Lượng thải lớn gây tác h ại đối
với các loài thủy sinh do làm tăng áp suất th ẩm 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 h ại đối v ới 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 nh ận,
ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của các loài thủy sinh, ảnh hưởng x ấu t ới c ảnh
quan.
- Các chất độc như sunfit, kim loại nặng, hợp chất halogen hữu cơ (AOX) có kh ả n ăng
tích tụ trong cơ thể sinh vật với hàm lượng tăng dần theo chuỗi thức ăn trong h ệ sinh
thái nguồn nước, gây ra một số bệnh mãn tính hay ung thư đối với người và động v ật.
- 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 nhu ộm
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 s ố liệu về tải lượng ô nhi ễm c ũng
như đặc tính ô nhiễm nước thải mang tính tổng quan cho ngành nên khi l ựa ch ọn
phương án ngăn ngừa giảm thiểu và xử lý nước thải cần có khảo sát nghiên c ứu cụ thể
cho từng trường hợp.
Các phương pháp ngăn ngừa, giảm thiểu ô nhiễm nước thải ngành dệt nhu ộm có th ể
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 gi ặt ít ô nhi ễm và
nước làm nguội.
- Sử dụng nhiều lần dịch nhuộm vừa tiết kiệm hóa chất, thuốc nhu ộm và gi ảm được ô
nhiễm môi trường.

- Giảm các chất gây ô nhiễm môi trường trong quá trình t ẩy như: NaOCl, NaClO2.
- 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 ch ất độc h ại b ằng
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 ch ất độc hại là điều cần ph ải 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 ch ọn
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 c ầu đặt m ột lưới
chắn mịn ở song chắn rác thông thường. Trong trường hợp có lượng lớn váng tr ắng thì
cần phải loại bỏ dầu.
+ Đồng nhất hóa (hay là bể điều hòa và trộn lẫn): Bắt buộc phải có m ột bể đệm v ới th ể
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 th ổi không khí để
khuấy trộn.
+ Trung hoà: Sau khi trộn đều đồng nhất, pH của nước thải có tr ị s ố từ 9-10. Do v ậy,
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 x ử lý nước th ải d ệt
nhuộm. Quá trình đông keo tụ có thể làm giảm đáng kể hàm lượng các ch ất ô nhi ễm
như COD, BOD5, 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 th ể k ết h ợp thêm sữa vôi. V ề
nguyên lý thì khi đưa các chất trên vào nước sẽ tạo thành các hydroxit không tan.
Trong quá trình lắng xuống các chất màu và các chất khó phân hu ỷ sinh h ọc s ẽ b ị h ấp
phụ vào các bông keo này và cùng lắng xuống tạo thành bùn. Đôi khi để t ăng 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 ch ất có kh ả n ăng
phân huỷ sinh học nhưng nó là phương pháp ít hiệu qu ả để kh ử màu do đó ph ải ti ến
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 BOD5/COD
+ Không có các tác nhân gây ức chế hoạt động của VSV như các kim lo ại n ặng…
+ 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 ph ải trung hoà dòng th ải, kh ử
các chất gây độc, giảm tỷ lệ các chất khó bị phân huỷ sinh học cũng như b ổ 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 g ồm: x ử lý n ước th ải
nhờ quá trình bùn hoạt tính (bể Aeroten), lọc sinh h ọc, h ồ oxy hoá hay k ết h ợp x ử lý
sinh học nhiều bậc. Hay dùng là bể Aeroten vì thiết kế cũng như v ận hành t ương đối d ễ
dàng, giá thành laị không cao. Trong khi đó phương pháp h ồ sinh h ọc thì đòi h ỏi di ện
tích rất lớn mà hiệu quả xử lý không cao. Sử dụng bể lọc sinh h ọc thì hi ệu qu ả x ử lý
cao nhưng chi phí lớn do phải sử dụng vật liệu lọc, vận hành phức t ạp h ơn và c ần thi ết
phải thường xuyên vệ sinh thiết bị. . .
Dây chuyền xử lý nước thải
Sơ đồ khối của một hệ thống nước thải
Cơ sở lựa chọn thiết kế hệ thống nước thải
Do đặc thù công nghệ nước thải dệt nhuộm có độ màu, COD, BOD5 cao. Ngoài ra còn
có thể có các kim loại nặng và pH cao. Nước thải của dệt nhuộm còn có sự dao động
cả về lưu lượng và tải lượng các chất ô nhiễm. Do đó mà có thể có rất nhiều phương
án xử lý khác nhau, việc lựa chọn công nghệ xử lý thích hợp ph ải dựa vào nhi ều thông

số như lưu lượng thải, tiêu chuẩn dòng thải. . .cũng nh ư phải phù h ợp và đạt hi ệu qu ả
về mặt kinh tế.
Đặc tính nước thải và yêu cầu nước thải sau xử lý
Trong phạm vi của đồ án môn học, nhiệm vụ là thiết kế hệ th ống nước th ải c ủa m ột c ơ
sở dệt nhuộm với các thông số đặc trưng như sau:
- Lưu lượng trung bình: 500m3/ngày đêm.
Đặc trưng ô nhiễm chính:
+ pH = 9. 3
+ COD = 774 mg/l
+ BOD5 = 182 mg/l
+ TS = 850 mg/l
+ SS = 174 mg/l
+ Độ màu (Pt -Co) = 1784 0.
Yêu cầu đặt ra đối với hệ thống xử lý là nước thải ra phải đạt tiêu chuẩn loại B (TCVN
5945-1995). Tức là được phép thải vào nguồn nước dùng cho giao thông thu ỷ, t ưới
tiêu, bơi lội, trồng trọt.
Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ chất ô nhiễm theo TCVN 5945-1995
Thông số Đơn vị đo Giá trị giới hạn
Nhiệt độ 00C 40
pH 5.5-9
BOD5 (2000C) mg/l 50
COD mg/l 100
SS mg/l 100


Độ màu Pt-Co
Độ màu của nước thải mặc dù trong tiêu chuẩn thải không nêu ra nhưng yêu c ầu đặt ra
là phải khử tối đa độ màu trong nước thải trước khi thải vào nguồn tiếp nh ận để tránh
gây tác hại cho môi trường.
Lựa chọn hệ thống xử lý nước thải

Từ việc phân tích so sánh các phương pháp trên ta có th ể l ựa chọn h ệ th ống xử lý
nước thải có các đặc tính đã nêu ở trong phần 2.8 gồm có các công đo ạn:
- Xử lý sơ bộ: Song chắn rác, bể lắng cát, bể điều hoà.
- Xử lý cấp I: Bể đông keo tụ, bể lắng cấp I.
- Xử lý cấp II: Bể trung hoà, bể Aeroten, bể lắng cấp II.
- Khử trùng dòng thải
Đây là sơ đồ hết sức phổ biến được sử dụng rộng rãi trong thực tế.
Sử dụng lại dung dịch dệt nhuộm
Tái tạo lại thành phần của dung dịch nhuộm và sử dụng l ại là quá trình t ốt do gi ảm chi
phí, tiết kiệm năng lượng và giảm ô nhiễm. Sử dụng lại dung dịch nhu ộm đã được sử
dụng cho nhiều thuốc nhuộm và nhiều nguyên liệu. Ph ần này s ẽ bàn lu ận quy trình và
sẽ đưa ra các ví dụ về sử dụng các kỹ thuật này một cách thành công. Nhu ộm m ẻ là
không hiệu quả trong việc sử dụng hoá chất, năng lượng và nước. Lượng các hoá ch ất
trợ được sử dụng thay đổi từ vài phần trăm tới trên 100% so với khối lượng vải. H ầu
hết các hoá chất này không hấp thụ vào trong vải và làm tăng t ải lượng th ải c ủa dòng
thải nhà máy. Lượng thuốc nhuộm thường chỉ là một vài phần trăm của khối lượng v ải.
Bằng cách tái tạo lại thành phần và sử dụng lại dung dịch nhu ộm, hi ệu su ất c ủa quá
trình nhuộm mẻ có thể được tăng lên, và có thể giảm được lượng sử dụng hoá chất
trợ, nước và năng lượng một cách đáng kể. Hiện nay chưa tìm thấy bài báo nào bàn
luận về sử dụng lại dung dịch nhuộm trong quá trình nhuộm liên tục. Đi ều này có th ể là
khả thi nếu dung dịch nhuộm được giữ lại cho đến khi cùng loại nguyên li ệu được
nhuộm bằng cùng đơn nhuộm, hoặc nếu có thể sử dụng lại dung dịch nhu ộm để nhu ộm
cùng nguyên liệu với ánh màu khác.
+ Lưu giữ dung dịch nhuộm đã tận trích: Dung dịch nhuộm đã t ận trích được b ợm vào
một bể chứa, tại đây dung dịch nhuộm được phân tích và được tái tạo l ại thành ph ần.
Trong khi chờ đợi vải được rũ trong máy nhuộm. Có thể làm được điều này bằng hai
máy nhuộm giống hệt nhau. Một máy chuẩn bị sợi hoặc v ải để nhuộm trong khi máy kia
nhuộm. Sau khi nhuộm, dung dịch nhuộm của máy thứ hai được bơm vào máy th ứ
nhất để phân tích và tái tạo lại thành phần. Máy thứ hai sẽ rũ v ải trong khi máy m ột
trong chu kỳ nhuộm. Một cách khác là lấy vải ra khỏi máy nhuộm sau khi nhu ộm và để

lại dung dịch nhuộm đã tận trích trong máy để phân tích và tái t ạo l ại thành ph ần. Vi ệc
này loại bỏ sự cần thiết phải có bể chứa.
+ Phân tích dung dịch nhuộm để tìm các hóa ch ất: Có thể đo thuốc nhu ộm không được
tận trích ra khỏi dung dịch nhuộm bằng máy quang ph ổ. N ếu dung d ịch nhu ộm đục, có
thể dùng các phương pháp chiết. Hầu hết hoá chất trợ sẽ không được lo ại b ỏ ra kh ỏi
dung dịch nhuộm. Định lượng thành phần có thể được ước lượng hoặc có thể xác định
lượng bằng phân tích. Theo các nhà nghiên cứu, việc ước lượng các t ổn hao, trong
hầu hết các trường hợp là đủ. Một số nhà nghiên


cứu đã phát triển một chương trình máy tính có thể giúp đỡ xác định lượng hoá ch ất trợ
và thuốc nhuộm cần để tái tạo lại thành phần của dung d ịch nhu ộm.
+ Các hạn chế: Thành công của việc sử dụng lại dung dịch nhu ộm ph ụ thu ộc vào lo ại
thuốc nhuộm và loại vải. Có thể sử dụng lại các thuốc nhu ộm dễ nh ất cho m ột s ố l ượng
hạn chế chu kỳ nhuộm do có sự tích tụ tạp chất. Các hoá ch ất được sử dụng trong các
bước xử lý trước và tạp chất từ vải có thể tích lại trong dung dịch nhuộm. Tạp chất
cũng có thể có mặt trong chất trợđược bổ sung vào dung dịch nhuộm. Một số các t ạp
chất này có thể làm chậm lại quá trình nhuộm ho ặc có thể gây đốm màu. Khi nhu ộm
bằng các thuốc nhuộm hoạt tính, thuốc nhuộm hoàn nguyên ho ặc thu ốc nhu ộm
sunphua, yêu cầu vải được xử lý sau bằng hoá chất. Kết quả là cần có thiết b ị b ảo
quản để giữ dung dịch nhuộm tận trích khi vải nhu ộm được xử lý sau. Điều này làm
tăng chi phí thiết bị và lượng nước cần để làm vệ sinh máy. Phân tích dung d ịch nhu ộm
là khó khăn khi sử dụng thuốc nhuộm hoạt tính do máy quang ph ổ không th ể phân bi ệt
được thuốc nhuộm đã thuỷ phân và thuốc nhuộm còn nguyên.
Kết luận:
Xử lý nước thải nhuộm có màu và khử màu nước thải là nhiệm vụ khó khăn. Dải pH
rộng, nồng độ muối và cấu trúc hoá chất thường làm cho công việc thêm ph ức t ạp. ác
phương pháp vật lý và hoá học để loại bỏ thuốc nhuộm là hữu hiệu ch ỉ khi thể lượng
thải nhỏ. Ngoài cố gắng để loại bỏ thuốc nhuộm và thoái biến thuốc nhu ộm cùng m ột
lúc, quá trình hấp phụ đưa ra một cách khác để phân chia các quá trình này thành hai

bước. Một khi thuốc nhuộm đã được hấp phụ vào giá thể nông nghiệp, nó ở d ạng dex
xử lý hơn, và sau đó có thể xử lý được.
Tổng quan về điện phân
Khái niệm
Sự điện phân là quá trình oxi hóa-khử xảy ra ở bề mặt các điện cực khi có dòng đi ện
một chiều đi qua chất điện li nóng chảy hoặc dung dịch ch ất điện li.
Sự điện phân là quá trình sử dụng điện năng để tạo ra sự biến đổi hóa h ọc.
Trong quá trình điện phân, dưới tác dụng của điện trường các cation ch ạy v ề cực âm
(catot) còn các anion chạy về điện cực dương (anot), tại đó x ảy ra ph ản ứng trên các
điện cực (sự phóng điện).
Hình 3.1. Điện phân dung dịch
Tại catot xảy ra quá trình khử cation (Mn+ + ne → M) còn t ại anot x ảy ra quá trình oxi
hóa anion (Xn- → X + ne).
Người ta phân biệt: điện phân chất điện li nóng ch ảy, điện phân dung d ịch ch ất đi ện li
trong nước, điện phân dùng điện cực dương tan.
1.1.4 Sự điện phân các chất điện li
1.3.2.1 Sự điện phân chất điện li nóng chảy
Trong thực tế, người ta thường tiến hành điện phân những hợp ch ất (mu ối, baz ơ, oxit)
nóng chảy của các kim loại có tính khử mạnh như Li, Na, K, Ba, Ca, Mg, Al.
Ví dụ 1: Điện phân NaCl nóng chảy có thể biểu diễn b ằng sơ đồ:
Catot (-) NaCl Anot (+)


2| Na+ + e → Na 2Cl- → Cl2 + 2e
Phương trình điện phân là: 2NaCl 2Na + Cl2
Cần có màng ngăn không cho Cl2 tác dụng trở lại với Na ở tr ạng thái nóng ch ảy làm
giảm hiệu suất của quá trình điện phân. Một s ố chất phụ gia nh ư NaF, KCl giúp làm
giảm nhiệt độ nóng chảy của hệ…
Hình 3.2. Điện phân nóng chảy
Ví dụ 2: Điện phân NaOH nóng chảy có thể biểu diễn bằng sơ đồ:

Catot ( – ) NaOH Anot ( + )
4| Na+ + 1e → Na 4OH- → O2 + 2H2O + 4e
Phương trình điện phân là: 4NaOH 4Na + O2 + 2H2O
Ví dụ 3: Điện phân Al2O3 nóng chảy pha thêm criolit (Na3AlF6) có th ể bi ểu di ễn b ằng
sơ đồ:
Catot ( – ) Al2O3 Anot ( + )
4| Al3+ + 3e → Al
3| 2O2 → O2 + 4e
Phương trình điện phân là: 2Al2O3 4Al + 3O2
Criolit (Na3AlF6) có vai trò quan trọng nhất là làm gi ảm nhiệt độ nóng ch ảy c ủa Al2O3
từ 2050oC xuống khoảng 900oC, ngoài ra nó còn làm t ăng độ d ẫn đi ện c ủa h ệ và t ạo
lớp ngăn cách giữa các sản phẩm điện phân và môi trường ngoài. Anot làm b ằng than
chì thì điện cực bị ăn mòn dần do chúng cháy trong oxi mới sinh: C + O2 CO2 và 2C +
O2 2CO
1.3.2.2 Điện phân dung dịch chất điện li trong nước
Trong sự điện phân dung dịch, ngoài các ion do ch ất điện li phân li ra còn có các ion H+
và OH- của nước. Do đó việc xác định sản phẩm của sự điện phân phức t ạp hơn. Tùy
thuộc vào tính khử và tính oxi hóa của các ion có trong bình đi ện phân mà ta thu được
những sản phẩm khác nhau.
Ví dụ: Khi điện phân dung dịch NaCl, các ion Na+, H+(H2O) ch ạy v ề catot còn các ion
Cl-, OH-(H2O) chạy về anod. Ion nào trong số chúng sẽ phóng đi ện ở các đi ện c ực.
Cơ sở để giải quyết vẫn đề này là dựa vào các giá trị thế oxi hóa-khử của các cặp.
Trong quá trình điện phân, trên catot diễn ra sự khử. Vì v ậy khi có nhi ều d ạng oxi hóa
thì trước hết dạng oxi hóa của cặp có thế lớn hơn sẽ bị khử trước. Ngược lại trên anot
sẽ diễn ra sự oxi hóa dạng khử của cặp có thế oxi hóa-khử nh ỏ nhất trước.
1.3.2.2.1 Khả năng phóng điện của các cation ở catot:
Ở catot có thể xảy ra các quá trình khử sau đây:
- Mn+ + ne → M
- 2H+(axit) + 2e → H2
- Hoặc ion hiđro của nước bị khử: 2H2O + 2e → H2 + 2OHDạng oxi hóa của những cặp có thế càng lớn càng dễ bị khử. Theo dãy th ế

oxi hóa – khử thì khả năng bị khử của các ion kim loại như sau:
- Các cation từ Zn2+ đến cuối dãy Hg2+, Cu2+, Fe3+, Ag+…d ễ b ị khử nh ất và
thứ tự tăng dần
- Từ Al3+ đến các ion đầu dãy Na+, Ca2+, K+…không bị khử trong dung d ịch


- Các ion H+ của axit dễ bị khử hơn các ion H+ của nước.
1.3.2.2.2 Khả năng phóng điện của các anion ở anot:
Ở anot xảy ra quá trình oxi hóa các anion gốc axit như Cl-, S2-…ho ặc ion OH- c ủa
bazơ kiềm hoặc nước
- 2Cl- → Cl2 + 2e
- 4OH- → O2 + 2H2O + 4e
- Hoặc ion OH- của nước bị oxi hóa: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e
Dạng khử của những cặp có thế oxi hóa – khử càng nhỏ càng dễ bị oxi hóa. Theo dãy
thế oxi hóa – khử thì khả năng bị oxi hóa của các anion như sau:
- Các anion gốc axit không chứa oxi dễ bị oxi hóa nh ất theo thứ t ự:
RCOO- < Cl- < Br- < I- < S2-…
- Các anion gốc axit như NO3-, SO42-, PO43-, CO32-, ClO4-…không b ị oxi hóa
- Riêng các ion OH- của kiềm hoặc của nước khó bị oxi hóa hơn các ion S2-, I-, Br-, Cl…
- Nếu khi điện phân không dùng các anot trơ như graphit, platin (Pt) mà dùng các kim
loại như Ni, Cu, Ag…thì các kim loại này dễ bị oxi hóa hơn các anion vì thế oxi hóa –
khử của chúng thấp hơn, và do đó chúng tan vào dung d ịch (anot tan)
1.3.2.2.3 Một số ví dụ:
+ Điện phân dung dịch CuCl2 với anot trơ có thể biểu diễn bằng s ơ đồ:
Catot ( – ) CuCl2 Anot ( + )
Cu2+ + 2e Cu 2Cl- Cl2 + 2e
Phương trình điện phân là: CuCl2 Cu + Cl2
+ Điện phân dung dịch NaCl bão hòa với điện cực trơ có màng ng ăn có thể bi ểu di ễn
bằng sơ đồ:
Catot ( – ) NaCl Anot ( + )

H2O, Na+ (H2O) Cl-, H2O
2H2O + 2e H2 + 2OH- 2Cl- Cl2 + 2e
Phương trình điện phân là: 2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 + Cl2
Nếu không có màng ngăn thì: Cl2 + 2NaOH NaCl + NaClO + H2O
Nên phương trình điện phân là: NaCl + H2O NaClO + H2 + Điện phân dung d ịch
CuSO4 với anot bằng Cu ( như hình vẽ dưới đây):
Ở catot ( – ): Cu2+(dd) + 2e Cu làm giảm nồng độ ion Cu2+ ở bên nhánh trái c ủa ống
chữ U.
Ở anot ( + ): Cu(r) Cu2+(dd) + 2e làm tăng nồng độ ion Cu2+ ở bên nhánh trái c ủa ống
chữ U và anot dần dần bị hòa tan Phương trình điện phân là:
Cu(r) + Cu2+(dd) Cu2+(dd) + Cu(r)
Hình 3.3. Điện phân dung dịch CuSO4
1.1.5 Định luật FaRaDay
Khối lượng chất giải phóng ở mỗi điện cực tỉ lệ với điện lượng đi qua dung dịch và
đương lượng của chất


Trong đó:
- m : Khối lượng chất giải phóng ở điện cực (gam)
- A: Khối lượng mol nguyên tử của chất thu được ở điện cực
- n: Số electron mà nguyên tử hoặc ion đã cho ho ặc nh ận
- I: Cường độ dòng điện (A)
- t: Thời gian điện phân (s)
- F: Hằng số Faraday là điện tích của 1 mol electron hay điện l ượng c ần thi ết để 1 mol
electron chuyển dời trong mạch ở catot hoặc ở anot (F=1,602.10-19.6,022.1023 ≈
96500 C.mol-1)
- : đương lượng gam hóa học
+ Biểu thức liên hệ:
ne là số mol electron trao đổi ở điện cực
Ví dụ: Điện phân 100 ml dung dịch NaCl với điện cực trơ có màng ng ăn v ới cường độ

dòng điện I = 1,93A. Dung dịch thu được sau khi điện phân có pH = 12. Biết th ể tích
dung dịch không đổi, clo không hòa tan trong nước và hiệu su ất điện phân 100%. Th ời
gian tiến hành điện phân là: A. 50s B.60s C.100s D. 200 s
Giải:
pH = 12 [OH-] = 10-2 nOH- = 10-3 M
Tại catot (–) xảy ra phản ứng: 2H2O + 2e H2 + 2OH- ne = 10-3 mol
hoặc mH2 =10-3 gam Đáp án A
1.1.6 Ứng dụng của điện phân
Sự điện phân có nhiều ứng dụng trong công nghiệp
1. Điều chế các kim loại (xem điều chế các kim loại).
2.Điều chế một số phi kim như H2, O2, F2, Cl2.
3. Điều chế một số hợp chất như NaOH, H2O2, nước Ja-Vel.
4. Tinh chế một số kim loại như Cu, Pb, Zn. Fe. Ag, Au…
5. Mạ điện.
Điện phân với anot tan cũng được dùng trong m ạ điện, nhằm b ảo v ệ kim lo ại kh ỏi b ị ăn
mòn và tạo vẻ đẹp cho vật mạ. Anot là kim loại dùng để mạ (như hình vẽ là Hình3.4.
vàng) còn catot là vật cần mạ (cái thìa) . Lớp mạ thường rất mỏng, có độ dày từ 5.10-5
÷ 1.10-3
Hình 3.4. Ứng dụng của điện phân trong mạ điện
Các kết quả nghiên cứu ở cấp độ thử nghiệm
Vlyssides et al. (1998) đã nghiên cứu ở cấp độ thử nghiệm áp dụng quá trình ôxi hóa
điện hóa để xử lý nước thải của nhà máy dệt nhuộm ở Thrace, Hy Lạp. Titan/Platin
được sử dụng làm điện cực anốt và thép không rỉ 304 được sử dụng làm điện cực
catốt. Các điện cực được cung cấp dòng điện 20V và 50A. Thùng điện phân có dung
tích 5 lít, dùng bơm để cho dung dịch lưu chuyển tuần hoàn với t ốc độ 10 l/phút. H ệ
thống làm lạnh duy trì nhiệt độ nước thải luôn ở 420C. Đặc tính nước thải như sau:
BOD5 450 mg/l; COD 1.200 mg/l; màu 3.400 đơn v ị ADMI; t ổng nit ơ Kjeldahl (TKN) 34
mg/l; pH 10. Trong quá trình thử nghiệm, cho th ấy nếu đưa thêm NaCl và acid HCl,
hiệu suất xử lý COD và xử lý màu được gia tăng. Tải lượng COD giảm được 93% sau

40 phút xử lý với mật độ dòng điện 890 mA/cm2 có thêm vào 2ml NACl 1% ( t ương ứng
10.000 mg NaCl/l) và 2 ml HCl 36%. Độ màu theo đơn vị ADMI gi ảm được 96%, BOD5
giảm được 92% và TKN giảm đến >99%.

CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM
Phương pháp đo màu của máy quang phổ
Phương pháp đo
Chia làm hai phần: phần quang học và phần đo
+ Phần quang học: nguồn sáng (L), khe sáng và điều ch ỉnh được (E), ống chu ẩn tr ực
(K), quang kế hệ tán sắc với một lăng kính hay hai lăng kính, kính l ọc nhi ễu x ạ hay
cách tử nhiễu xạ… để tạo ra tia đơn sắc (P), thấu kính O, khe điều chỉnh ánh sáng
thoát ra (A).
+ Phần đo: bộ thu quang điện (F), khuyếch đại (V), bộ vi xử lý và hiển thị kết quả đo n ối
với các thiết bị ngoại vi như màn hình, máy in.
Tiến hành đo màu
Bức xạ xuất phát từ trong quang phổ kế thông qua khúc xạ, nhiễu x ạ, tán x ạ thành m ột
dải ánh sáng toàn sắc. Ứng với góc xoay của l ăng kính P, s ẽ cho b ức x ạ đơn s ắc có
bước sóng xác định đi vào khe hẹp A. Khe A cho ánh sáng thoát ra được đi ều chỉnh
tương ứng với độ rộng . Tia đơn sắc sẽ chiếu lên mẫu đo và mẫu trắng chuẩn. Tỷ lệ
giữa phần ánh sáng đơn sắc trả lại từ mẫu đo so với ánh sáng đơn sắc trả l ại từ m ẫu
trắng chuẩn gọi là độ phản xạ tại một bước sóng R . Độ phản xạ được dẫn vào bộ thu
quang điện F, được xử lý cuối cùng cho ra số liệu và những đường cong phản xạ.
Từ những cơ sở lý thuyết đó chúng em tiến hành đi vào thực nghiệm để tìm hi ểu k ỹ
hơn về khử màu thuốc nhuộm bằng phương pháp điện phân.
Kế hoạch thực nghiệm
- Quét phổ UV-VIS tìm max của từng loại thuốc nhuộm acid.
- Sử dụng max dựng đường chuẩn của từng loại thuốc nhuộm.
- Khảo sát sự ảnh hưởng của các yếu tố như: dòng điện, thời gian điện phân, pH, n ồng
độ thuốc nhuộm, nồng độ muối NaCl và nhiệt độ đến hiệu suất khử màu.

- Chọn khoảng khảo sát của 4 yếu tố để quy hoạch thực nghiệm.
- Quy hoạch thực nghiệm.
- Tối ưu hóa.
- Sau khi tối ưu hóa, chọn điều kiện tốt nhất của quá trình đi ện phân b ằng dung d ịch
NaCl để xử lý màu thuốc nhuộm trực tiếp
2.1.1 Tiến hành thực nghiệm
Bước 1: Quét phổ UV-VIS tìm max của từng loại thuốc nhuộm trực tiếp.
Bước 2: Dựng đường chuẩn.
Dựa vàomax tìm được của từng màu thuốc nhuộm trực tiếp tương ứng để tiến hành đo
quang dựng những đường chuẩn tương ứng. Từ đó ta sẽ có những phương trình
tương ứng với từng màu của thuốc nhuộm trực tiếp.
Bước 3: Quy hoạch thực nghiệm.
Từ những đường chuẩn này chúng em tiến hành khảo sát các yếu t ố ảnh hưởng đến


hiệu suất khử màu thuốc nhuộm trực tiếp như:
+ Dòng điện ảnh hưởng như thế nào khi ta tăng hoặc gi ảm.
+ Thời gian điện phân càng nhiều hay ít có ảnh hưởng như thế nào đến hi ệu su ất kh ử
màu.
+ pH ảnh hưởng như thế nào đến khả năng khử màu thuốc nhuộm khi điện phân.
+ Nồng độ muối NaCl ảnh hưởng nhiều hay ít đến khả năng khử màu thu ốc nhu ộm.
+ Nhiệt độ có ảnh hưởng gì đến việc khử màu thuốc nhuộm trong quá trình điện phân
khử màu thuốc nhuộm trực tiếp hay không?
Từ những số liệu trên chúng em đã chọn được ra 4 yếu tố có ảnh hưởng nh ất đến quá
trình khử màu thuốc nhuộm bằng phương pháp điện phân để quy ho ạch thực nghi ệm.
Bước 4: Tối ưu hóa
Tiến hành quy hoạch thực nghiệm. Sau đó là tối ưu hóa, từ đó sẽ ch ọn ra những điều
kiện tốt nhất của quá trình điện phân bằng dung dịch NaCl để xử lý màu thu ốc nhu ộm
trực tiếp.
Bước 5: Tiến hành khử màu thuốc nhuộm bằng phương pháp điện phân dựa theo các

điều kiện đã chọn.
Trên đây là toàn bộ kế hoạch thực nghiệm của chúng em, nếu có điều ki ện chúng em
sẽ nghiên cứu sâu hơn về lĩnh vực điện phân cũng như ứng dụng các đi ều ki ện t ối ưu
ở trên để tiến hành xử lý nước thải nghành dệt nhuộm mà cụ thể là xử lý màu c ủa
nước thải nghành dệt nhuộm.

CHƯƠNG III: KẾT LUẬN
Sau khi tìm hiểu về cơ sở lý thuyết chúng em đã có một số kiến thức cơ b ản để ti ến
hành thực nghiệm. Nhưng kiến thức thì vô hạn, sự hiểu biết của chúng em thì có gi ới
hạn nên không thể tránh khỏi sai sót. Mặc dù vậy chúng em đã tìm cách h ạn ch ế và
hoàn thành đồ án nghiên cứu khả năng khử màu thu ốc nhu ộm b ằng ph ương pháp đi ện
phân một cách tốt nhất. Bên cạnh đó chúng em cũng hi v ọng khoa và trung tâm công
nghệ hóa hỗ trợ thêm cho chúng em, để chúng em được nghiên cứu sâu h ơn v ề đề tài
khả năng khử màu thuốc nhuộm trực tiếp bằng phương pháp điện phân