Nghiên cứu tách thu hồi thuốc nhuộm dư trong nước thải nhuộm bằng màng lọc và khả năng giảm thiểu fouling cho quá trình lọc tách thuốc nhuộm qua màng

Header Page 1 of 148.

TR

Đ IăH CăQU CăGIAăHÀăN I
NGăĐ IăH CăKHOAăH CăT ăNHIÊN
........................................

CỐăTH ăVỂNăANH

NGHIÊNăC UăTÁCHăTHUăH IăTHU CăNHU MăD ă
TRONGăN
CăTH IăNHU MăB NGăMÀNGăL Că
VÀăKH ăNĔNGăGI MăTHI UăFOULINGăCHOăQUÁă
TRỊNHăL CăTÁCHăTHU CăNHU MăQUAăMÀNG

LU NăVĔNăTH CăSĨăKHOAăH C

HÀ N I, β01β

Footer Page 1 of 148.


Header Page 2 of 148.

TR

Đ IăH CăQU CăGIAăHÀăN I
NGăĐ IăH CăKHOAăH CăT ăNHIÊN
........................................

CỐăTH ăVỂNăANH

NGHIÊNăC UăTÁCHăTHUăH IăTHU CăNHU MăD ă
TRONGăN
CăTH IăNHU MăB NGăMÀNGăL CăVÀă
KH ăNĔNGăGI MăTHI UăFOULINGăCHOăQUÁăTRỊNHă
L CăTÁCHăTHU CăNHU MăQUAăMÀNG

ChuyênăngƠnhă:ăHóaăMôiătr
Mưăs ă60ă44ă41

ng

LU NăVĔNăTH CăSĨăKHOAăH C

NG

IăH

NGăD NăKHOAăH C:ăTS.ăTR NăTH ăDUNG

HÀ N I, β01β

Footer Page 2 of 148.


Header Page 3 of 148.

L IăC Mă N
Tr ớc tiên tôi xin gửi l i c m n sơu sắc tới TS. Tr n Thị Dung, ng

i đư giao

đề tƠi vƠ t n tình h ớng d n tôi trong quá trình th c hi n lu n văn này.
Tôi xin chơn thƠnh c m n các Th y Cô vƠ các anh chị công tác t i Phòng thí
nghi m Nghiên c u mƠng lọc, Phòng thí nghi m Hóa môi tr

ng ậ Tr

ng Đ i học

Khoa học T nhiên - ĐHQGHN, đư đ ng viên vƠ t o mọi điều ki n cho tôi trong
quá trình th c hi n lu n văn.
Tôi c̃ng xin chơn thƠnh c m n các anh chị, các b n lƠm vi c t i Trung tơm
CETASD ậ Tr

ng Đ i học Khoa học T nhiên đư t o điều ki n thu n lợi giúp tôi

th c hi n lu n văn nƠy.
Tôi xin chơn thƠnh c m n !
ảà Nội, ngày 31 tháng 12 năm 2012
Học viên

Cù Thị Vân Anh

Footer Page 3 of 148.


Header Page 4 of 148.

M CăL C
M Đ U .....................................................................................................................1
CH

NG 1. T NG QUAN .......................................................................................3

1.1. N ớc th i d t nhu m vƠ các ph

ng pháp xử lý..............................................3

1.1.1. Công nghệ s n xuất và nguồn phát sinh nước th i ...................................3
1.1.2. Đặc trưng nước th i dệt nhuộm và các tác động đến môi trường.............4
1.1.3. Các phương pháp ngăn ngừa, gi m thiểu và xử lý nước th i dệt nhuộm .6
1.2. Giới thi u về màng lọc và các quá trình phân tách màng ................................9
1.2.1. Phân lo i màng lọc ....................................................................................9
1.2.2. Module màng lọc .....................................................................................10
1.2.3. Mô hình dòng qua module và cách sắp xếp hệ thống module .................12
1.2.4. Một số đặc tính của màng ........................................................................13
1.2.5. Các quá trình màng dùng động lực áp suất ............................................14
1.2.6. Cơ chế tách qua màng .............................................................................16
1.2.7. Các yếu tố nh hưởng đến quá trình tách qua màng ..............................17
1.2.8. Một số ứng dụng của màng lọc .................................................................19
1.3. Bi n tính bề mặt màng lọc ..............................................................................23
1.3.1. Kỹ thuật trùng hợp bề mặt .......................................................................24
1.3.2. Kỹ thuật phủ nhúng ..................................................................................25
1.3.3. Kỹ thuật trùng hợp plasma ......................................................................25
1.3.4. Xử lý nhiệt trong môi trường ozone (O3) .................................................26
1.3.5. Trùng hợp ghép quang bằng tia UV ........................................................27
1.4. Mục tiêu nghiên c u .......................................................................................29
CH

NG β. PH

NG PHÁP NGHIÊN C U ......................................................30

2.1 Hóa ch t, dụng cụ, thi t bị ...............................................................................30
2.1.1 Hóa chất ....................................................................................................30
2.1.2. Dụng cụ và thiết bị ...................................................................................30
β.β. Ph

Footer Page 4 of 148.

ng pháp nghiên c u ................................................................................33


Header Page 5 of 148.

2.2.1. Đánh giá kh năng tách thuốc nhuộm của màng ....................................33
2.2.2. Xác định độ gi m năng suất lọc theo thời gian ........................................34
2.2.3. Đánh giá độ bền của màng trong các môi trường pH khác nhau ...........34
2.2.4. Đánh giá kh năng phục hồi năng suất lọc bằng phương pháp rửa .......35
2.2.5. Biến tính bề mặt màng lọc .......................................................................35
2.2.6. Xác định lượng polyme được trùng hợp ghép lên bề mặt màng..............36
2.2.7. Xác định lượng thuốc nhuộm hấp phụ lên màng trong quá trình lọc .....36
2.2.8. Nghiên cứu cấu trúc và tính chất bề mặt màng ......................................36
CH

NG γ. K T QU TH C NGHI M VÀ TH O LU N ...............................38

3.1. Xây d ng đ

ng chuẩn xác định n ng đ thu c nhu m................................38

3.1.1. Xác định bước sóng hấp thụ cực đ i của các dung dịch thuốc nhuộm ...38
3.1.2. Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ thuốc nhuộm ...................38
3.2. Kh năng tách lo i thu c nhu m c a màng

các điều ki n khác nhau .........40

3.2.1. nh hưởng của nồng độ thuốc nhuộm trong dung dịch ..........................40
3.2.2. nh hưởng của mức độ cô đặc dung dịch ...............................................41
3.2.3. nh hưởng của áp suất dòng qua module màng .....................................42
3.2.4. nh hưởng của lo i thuốc nhuộm ............................................................43
3.2.5. So sánh kh năng lọc thuốc nhuộm của một số lo i màng khác nhau ....46
3.2.6. Đánh giá độ bền của màng trong các môi trường có pH khác nhau ......47
3.2.7. Kết qu tách thuốc nhuộm trên một số mẫu nước th i nhuộm thực tế ....50
3.3. Kh năng gi m fouling cho quá trình lọc tách thu c nhu m qua màng ........52
3.3.1. Làm s ch màng bằng phương pháp rửa ..................................................52
3.3.2. Biến tính bề mặt màng .............................................................................53
3.3.2.1. Tác động bức x tử ngo i lên bề mặt màng ......................................53
3.3.2.2. Trùng hợp ghép axit maleic lên bề mặt màng...................................56
3.3.2.3. Trùng hợp ghép axit acrylic ..............................................................61
K T LU N ...............................................................................................................66
TÀI LI U THAM KH O .........................................................................................68

Footer Page 5 of 148.


Header Page 6 of 148.

M CăL CăHỊNH
Hình 1.1. Module sợi rỗng ............................................................................................... 10
Hình 1.2. Module khung b n............................................................................................ 11
Hình 1.3. Module cuộn ..................................................................................................... 11
ảình 1.4. Sơ đồ dòng qua module màng lọc .................................................................. 12
ảình 1.5. Sơ đồ quá trình lọc gián đo n ........................................................................ 12
ảình 1.6. Sơ đồ hệ lọc màng liên tục .............................................................................. 13
ảình 1.8. Sơ đồ hệ thống s n xuất nước siêu s ch dùng màng lọc ............................. 21
Hình 1.9. Kỹ thuật trùng hợp bề mặt .............................................................................. 25
Hình 1.10. Kỹ thuật phủ nhúng ........................................................................................ 25
Hình. 1.11. Quá trình trùng hợp ghép bề mặt dưới bức x UV ................................... 28
Hình 2.1. Sơ đồ thiết bị lọc màng liên tục tự lắp đặt .................................................... 32
Hình 2.2. Sơ đồ thiết bị thử màng lọc phòng thí nghiệm .............................................. 33
Hình 3.1. Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ dd thuốc nhuộm Red 3BF ........ 38
Hình 3.2. Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ dd thuốc nhuộm Blue MERF ... 39
Hình 3.3. Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ dd thuốc nhuộm Yellow 3GF ... 39
Hình 3.4. nh hưởng của nồng độ dung dịch thuốc nhuộm đến năng suất lọc: Red
3BF (JR), Blue MERF (JB) và Yellow 3GF(JV) ................................................... 40
ảình 3.5. Năng suất lọc và độ gi m năng suất lọc theo mức độ cô đặc dung dịch .. 42
ảình 3.6. Độ gi m năng suất lọc theo mức độ cô đặc của dung dịch ........................ 42
Hình 3.7. nh hưởng của áp suất dòng vào đến năng suất lọc ................................... 43
Hình 3.8. Màu của dung dịch thuốc nhuộm trực tiếp Yellow 3FG và ........................ 44
dịch lọc qua màng ............................................................................................................. 44
Hình 3.9. Màu của dung dịch thuốc nhuộm phân tán Yellow E3G và dịch lọc qua
màng ........................................................................................................................... 44
ảình 3.10. So sánh năng suất lọc đối với các dung dịch thuốc nhuộm khác nhau: . 44
ảình 3.11. Độ gi m năng suất lọc theo mức độ cô đặc các dung dịch ...................... 45
Hình 3.12. So sánh nh hưởng của mức độ cô đặc dung dịch .................................... 47

Footer Page 6 of 148.

Header Page 7 of 148.

Hình 3.13. nh hưởng của pả đến sự thay đổi tính năng tách của màng ................. 48
ảình 3.14. Năng suất lọc và độ gi m năng suất lọc theo thời gian của màng .......... 49
ảình 3.15. nh chụp SEM bề mặt màng ban đầu (trái) và sau khi ngâm trong các
môi trường pả=10 (giữa) và pH = 1 (ph i) ......................................................... 49
Hình 3.16. So sánh màu sắc và độ trong của một số mẫu nước th i nhuộm ............. 50
ảình 3.17. Năng suất lọc và độ gi m năng suất lọc theo mức độ cô đặc .................. 51
Hình 3.18. Kh năng làm s ch màng bằng phương pháp rửa với các tác nhân rửa
khác nhau: nước (Jw1), Na5P3O10 (Jw2) và axit xitric (Jw3) .................................. 52
ảình 3.19. Năng suất lọc và độ gi m năng suất lọc của màng khi bề mặt màng được
tác động bởi bức x tử ngo i trong các điều kiện khác nhau ............................. 53
Hình 3.20 nh hưởng của chiếu bức x đến tính năng tách của màng ...................... 54
Hình 3.21. Phổ FTIR-ATR bề mặt màng ....................................................................... 55
Hình 3.22. nh chụp AMF bề mặt màng trước và sau khi chiếu bức x tử ngo i .... 55
ảình 3.23. So sánh tính năng lọc của màng nền (J mn) và màng trùng hợp (J,S) ... 58
ảình 3.24. Năng suất lọc và độ gi m năng suất lọc của màng nền và....................... 60
ảình 3.25. So sánh năng suất lọc của màng nền (J,mn) và các màng ....................... 62
Hình 3.26. nh chụp AFM bề mặt màng nền và màng trùng hợp ghép ..................... 63
Hình 3.27. Phổ FTIR-ATR bề mặt màng nền và màng trùng hợp ghép với MA ....... 65
Hình 3.28. Phổ FTIR-ATR bề mặt màng nền và màng trùng hợp ghép với AA ........ 65

Footer Page 7 of 148.


Header Page 8 of 148.

M CăL CăB NG

B ng 1.1. Các chất gây ô nhiễm và đặc tính của nước th i ngành dệt-nhuộm ................ 5
B ng 1.2. Một số mục tiêu tách lo i các chất ô nhiễm của màng RO ...........................23
B ng 3.1. Năng suất lọc của màng với ba lo i dd thuốc nhuộm....................................41
B ng 3.2. So sánh nh hưởng của mức độ cô đặc dung dịch thuốc nhuộm ...................46
B ng 3.3. Năng suất lọc và độ lưu giữ thuốc nhuộm của màng......................................48
B ng 3.4. Tính chất các mẫu nước th i nhuộm trước và sau khi lọc qua màng ............51
B ng 3.5. Độ lưu giữ và năng suất lọc của màng sau khi chiếu bức x tử ngo i ..........54
B ng 3.6. Tính năng lọc của các màng trùng hợp ghép với MA (dd 5%) .................. 57
B ng 3.7. Tính năng tách của màng trùng hợp ghép MA theo phương pháp nối tiếp ..59
B ng 3.8. So sánh lượng polyme được trùng hợp ghép từ axit maleic lên màng...........60
B ng 3.9. So sánh lượng thuốc nhuộm bị hấp phụ lên màng ..........................................61
B ng 3.10. So sánh giữa các màng trùng hợp axit maleic (MA) và axit acrylic (AA)...62
B ng 3.11. So sánh tính năng lọc của các màng trùng hợp ghép AA 5% và MA 5% ...63

Footer Page 8 of 148.


Header Page 9 of 148.

B NGă KệăHI UăCÁCăCH ăVI TăT T
AA: axit acrylic
AFM: chụp ph

hiểm vi l c nguyên tử

BOD: Nhu c u oxy sinh hóa
COD: Nhu c u oxy hóa học
DR: tr c ti p
DS: phân tán
FTIR ậ ATR: ph h ng ngo i ph n x ngoƠi

MA: axit maleic
MN: MƠng nền
PP: ph

ng pháp

SEM: chụp hiểm vi đi n tử quét
SS: song song
TSS: T ng hƠm l ợng ch t rắn l lửng

Footer Page 9 of 148.


Header Page 10 of 148.

M ăĐ U

NgƠnh d t nhu m đư có từ lơu đ i vì nó gắn liền với m t trong nh ng nhu c u
c b n c a con ng

i lƠ may mặc. S n l ợng d t trên th giới ngƠy cƠng tăng,

không chỉ về ch t l ợng mƠ còn đa d ng về m u mư, mƠu sắc c a s n phẩm.
Đ , hƠng năm s n xu t kho ng trên 4000 tri u mét v i.

n

Vi t nam, ngƠnh công

nghi p d t may đang tr thƠnh m t trong nh ng ngƠnh công nghi p m̃i nhọn, hƠng

năm s n xu t kho ng trên β000 tri u mét v i vƠ trong các năm tới s còn tăng thêm.
Tuy nhiên, m t v n đề luôn đi kèm theo qui mô s n xu t lƠ v n đề ch t th i c a
ngƠnh nƠy, trong đó có n ớc th i. N ớc th i phát sinh trong ngƠnh công nghi p d t
nhu m xu t phát từ các công đo n h sợi, gĩ h , n u, tẩy, nhu m... N u l ợng
n ớc th i nƠy chỉ xử lý s b , sau đó x ra môi tr

ng sau m i chu trình thì không

chỉ gơy thi t h i cho ngu n tƠi nguyên n ớc mƠ còn lƠm ô nhi m môi tr
vƠ không t n dụng h t thu c nhu m còn t n d . Hi n nay, các ph

ng n ớc

ng pháp xử lý

n ớc th i d t nhu m đòi h i khá nhiều chi phí, kỹ thu t ph c t p mƠ hi u qu
không cao. ThƠnh ph n gơy ô nhi m chính trong n ớc th i d t nhu m lƠ l ợng
thu c nhu m t n d trong dòng th i sau công đo n nhu m. Do đó, vi c tách thu h i
thu c nhu m t n d ngay t i công đo n phát sinh lƠ m t trong nh ng gi i pháp h u
ích để xử lý vƠ gi m thiểu ô nhi m n ớc th i d t nhu m. So với các ph
xử lý thông th

ng pháp

ng, ngoƠi mục đích tách thu c nhu m d trong n ớc th i nhu m,

kỹ thu t lọc mƠng còn cho phép tái sử dụng l i dung dịch nhu m vƠ n ớc s ch sau
khi đư tách thu c nhu m, đơy lƠ m t ph
dụng

m t s n ớc.

ng pháp có nhiều u điểm vƠ đư đ ợc áp

n ớc ta, vi c áp dụng kỹ thu t lọc mƠng trong xử lý n ớc

th i d t nhu m lƠ v n đề còn r t mới.
Ph

ng pháp tách bằng mƠng lƠ m t trong nh ng kỹ thu t tách hi n đ i vƠ

đ ợc ng dụng r ng rưi trong nhiều lĩnh v c. Trong kho ng vƠi chục năm tr l i
đơy, kỹ thu t lọc mƠng đư có nh ng b ớc ti n b v ợt b c vƠ đ ợc áp dụng r ng rưi
qui mô công nghi p cho nhiều mục đích khác nhau, nh s n xu t n ớc s ch vƠ

1
Footer Page 10 of 148.


Header Page 11 of 148.

siêu s ch, lọc hoá d u, d ợc phẩm, th c phẩm, hoá ch t, y t , môi tr
điểm c a ph

ng ầ

u

ng pháp lọc bằng mƠng lƠ có thể tách đ ợc các c u tử có kích th ớc

r t khác nhau, từ cỡ h t tới cỡ ion mƠ không c n ph i sử dụng thêm các hoá ch t
khác, các c u tử c n tách không ph i chuyển pha, lƠ ph
ki m năng l ợng vƠ thơn thi n với môi tr

ng pháp tách hi n đ i, ti t

ng.

Trong lu n văn nƠy, chúng tôi đư th c hi n đề tƠi ắNghiên cứu tách thu hồi
thuốc nhuộm dư trong nước th i nhuộm bằng màng lọc và kh năng gi m thiểu
fouling cho quá trình lọc tách thuốc nhuộm qua màng”
Lu n văn đ ợc th c hi n t i Phòng thí nghi m Nghiên c u mƠng lọc, Tr
Đ i học Khoa học T nhiên, Đ i học Qu c Gia HƠ N i.

2
Footer Page 11 of 148.

ng


Header Page 12 of 148.

CH
1.1.ăN

NGă1.ăT NGăQUAN

c th i d t nhu măvƠăcácăph

ngăphápăx lýăn

c th i d t nhu m

1.1.1. Công nghệ s n xuất và nguồn phát sinh nước th i
Ngành d t nhu m là ngành công nghi p có dây chuyền công ngh s n xu t
khá ph c t p với nhiều lo i hình công ngh khác nhau. Quá trình s n xu t sử dụng
các ngu n nguyên li u, hóa ch t khác nhau để s n xu t các mặt hàng với m u mã,
màu sắc, ch ng lo i r t đa d ng. Nguyên li u ch y u lƠ x bông, x nhơn t o để
s n xu t các lo i v i cotton và v i pha, ngoài ra còn dùng các nguyên li u nh lông
thú, đay gai, t tằm ầ
Thông th

ng công ngh d t nhu m g m ba quá trình c b n: Kéo sợi, d t

v i và xử lý (n u tẩy), nhu m và hoàn thi n v i. Các công đo n chính g m[14-42]:
Làm s ch nguyên liệu: Nguyên li u bông thô ch a các sợi bông có kích
th ớc khác nhau cùng với các t p ch t c học đ ợc đánh tung, làm s ch và tr n đều.
Ch i: Các sợi bông đ ợc ch i song song và t o thành các sợi thô.
Kéo sợi, đánh ống, mắc sợi: Kéo sợi thô t i các máy sợi con để gi m kích
th ớc sợi, tăng đ bền và qu n sợi vào các ng thích hợp. Sợi con trong các ng nh
đ ợc đánh ng thành các qu to để chuẩn bị d t v i. Mắc sợi để chuẩn bị cho công
đo n h sợi.
Hồ sợi dọc: H sợi bằng h tinh b t và tinh b t bi n tính để t o màng h bao
quanh sợi, tăng đ bền, đ tr n vƠ đ bóng c a sợi. Ngoài ra còn dùng các lo i h
nhân t o nh polyvinylalcol PVA, polyacrylat ầ
Dệt v i: K t hợp sợi ngang và sợi dọc để hình thành t m v i m c.
Ảiũ hồ: Tách các thành ph n h bám trên v i m c bằng enzim hoặc axit
sunfuric 0.5%, sau đó giặt bằng n ớc, xà phòng, xút, ch t ng m r i đ a sang n u
tẩy.
Nấu v i: Lo i trừ ph n h còn l i và các t p ch t thiên nhiên c a x sợi. V i

đ ợc n u trong dung dịch kiềm và các ch t tẩy giặt
1β0 đ n 1300C, sau đó v i đ ợc giặt nhiều l n.

3
Footer Page 12 of 148.

áp su t β đ n 3 at, nhi t đ


Header Page 13 of 148.

Làm bóng v i: Mục đích lƠm tr

ng n sợi cotton, x sợi tr nên x p, th m

n ớc, bóng h n, tăng kh năng bắt màu thu c nhu m. Th

ng dùng dung dịch

NaOH n ng đ 300 ppm, nhi t đ 100C đ n 200C, sau đó v i đ ợc giặt nhiều l n.
Tẩy trắng: Các ch t tẩy th

ng dùng là NaClO2, NaOCl hoặc H2O2 cùng với

các hóa ch t phụ trợ khác.
Nhuộm v i và hoàn thiện: Th

ng sử dụng các lo i thu c nhu m t ng hợp và

các hóa ch t trợ nhu m để tăng s gắn màu c a v i. Ph n thu c nhu m d không

gắn vào v i s đi vƠo n ớc th i. Tỷ l màu gắn vào sợi nằm trong kho ng 50 đ n
98%, tùy thu c vào công ngh nhu m, lo i v i, đ màu yêu c u ầ Để tăng hi u qu
quá trình nhu m, các hóa ch t đ ợc sử dụng là các lo i axit H2SO4, CH3COOH, các
mu i sunfat natri, các ch t c m mƠu nh syntephix, tinofix.
Ngu n n ớc th i phát sinh trong công ngh d t nhu m là từ các công đo n
h sợi, gĩ h , n u, tẩy, nhu m và hoàn t t, trong đó l ợng n ớc th i ch y u do
quá trình giặt sau m i công đo n, vƠ n ớc th i công đo n giặt sau nhu m chi m từ
β0 đ n 60 % t ng l ợng n ớc th i.
1.1.2. Đặc trưng nước th i dệt nhuộm và các tác động đến môi trường
V n đề ô nhi m ch y u trong công nghi p d t nhu m lƠ ô nhi m n ớc th i.
Các ch t th i trong n ớc th i d t nhu m bao g m: Các thƠnh ph n nguyên li u (t p
ch t thiên nhiên, mu i, d u, mỡ trong bông vƠ len, x sợi), hóa ch t, thu c nhu m
còn t n d sau khi hoƠn thƠnh công đo n nhu m, in hoa vƠ ch t th i c a các công
đo n phụ trợ. M c đ ô nhi m n ớc th i phụ thu c ch y u vƠo lo i vƠ l ợng các
hóa ch t, ch t trợ thu c nhu m sử dụng, phụ thu c vƠo công ngh vƠ các máy móc
thi t bị trong dơy chuyền công ngh áp dụng. Các ch t gơy ô nhi m trong n ớc th i
d t nhu m đ ợc chia thƠnh ba nhóm chính g m:
* Các chất độc với vi sinh và tôm cá g m xút, natricabonat, axit vô c , các
ch t khử vô c nh natrisunfua vƠ natrihidrosunfit, dung môi h u c clo hóa, các
d n xu t phenol vƠ đi phenol, các hợp ch t kim lo i nặng vƠ các hợp ch t h u c
hay dung môi.

4
Footer Page 13 of 148.


Header Page 14 of 148.

* Các chất khó phân gi i vi sinh g m ph n lớn thu c nhu m vƠ ch t tăng
trắng quang học, các ch t t o ph c-cƠng hóa, nh̃ hóa, lƠm mềm, các ch t h sợi,

các ch t giặt vòng th m, ankylenoxit dƠi hay m ch nhánh ankyl.
* Các chất tương đối không độc và có thể phân gi i vi sinh g m x sợi vƠ
các t p ch t thiên nhiên c a chúng, b t sắn không bi n tính hóa học dùng để h sợi,
các ch t giặt ankyl m ch thẳng, axit axetic vƠ axit fomic, mu i trung tính n ng đ
th p.
Các thông s đặc tr ng cho tính ch t n ớc th i d t-nhu m g m các thông s
v t lý (nhi t đ , pH, mƠu sắc, t ng l ợng ch t rắn l lửng, t ng l ợng ch t rắn hòa
tan), các thông s sinh học, sinh thái (BOD, COD, t ng cacbon h u c TOC,
cacbon h u c hòa tan DOC, kim lo i nặng, halogen h u c AOX) vƠ các thông s
hóa học (clo t do trong n ớc, nito amoni, nito t ng, phosphor t ng, sulfua, sulfite,
sunfat, hidrocacbon t ng, các ch t th m, các ch t ho t đ ng bề mặt..).
Đặc tính n ớc th i vƠ các ch t gơy ô nhi m trong n ớc th i ngƠnh d t-nhu m
đ ợc thể hi n trong b ng sau.
B ng 1.1. Các chất gây ô nhiễm và đặc tính của nước th i ngành dệt-nhuộm [14 ]
Côngăđo n

Ch tăôănhi mătrongăn

căth i

Đặcătínhăc aăn

căth i

H sợi, gĩ h

Tinh b t, glucose, carboxy metyl xenlulo,
polyvinyl alcol, nh a, ch t béo vƠ sáp

BOD cao (γ4 đ n 50 % t ng

BOD)

N u tẩy

NaOH, ch t sáp vƠ d u mỡ, tro, soda,
silicat natri vƠ x sợi vụn

Đ kiềm cao, mƠu t i, BOD
cao (γ0 % t ng BOD)

Tẩy trắng

Hypoclorit, hợp ch t ch a clo, NaOH,
AOX, axit ầ

Đ kiềm cao, chi m 5 %
BOD

Làm bóng

NaOH, t p ch t

Đ kiềm cao, BOD th p
(d ới 1% t ng BOD)

Nhu m

Các lo i thu c nhu m, axit axetic vƠ các
mu i kim lo i

Đ mƠu r t cao, BOD khá
cao, TS cao

In

Ch t mƠu, tinh b t, d u, đ t sét, mu i, kim
lo i, axit ầ

Đ mƠu cao, BOD cao vƠ
d u mỡ

HoƠn thi n

V t tinh b t, mỡ đ ng v t, mu i

Kiềm nhẹ, BOD th p

5
Footer Page 14 of 148.


Header Page 15 of 148.

Trong các ch t th i d t nhu m thì thu c nhu m lƠ m t trong nh ng thƠnh ph n
r t đ ợc quan tơm. Thu c nhu m đi vƠo n ớc th i do còn t n d sau khi hoƠn t t
công đo n nhu m. Các thu c nhu m th

ng có trong n ớc th i x

ng nhu m

n ng đ 10-50 mppm. Tuy nhiên, tùy thu c vƠo qui mô vƠ công ngh áp dụng, n ng
đ thu c nhu m trong n ớc th i có thể cao h n nhiều. Cho đ n nay, vi c xử lý
thu c nhu m t n d trong n ớc th i d t nhu m v n lƠ m t thách th c đáng kể với
ngƠnh công nghi p nƠy.
1.1.3. Các phương pháp ngăn ngừa, gi m thiểu và xử lý nước th i dệt nhuộm
Các ph

ng pháp ngăn ngừa, gi m thiểu ô nhi m n ớc th i ngƠnh d t nhu m

có thể th c hi n trong quá trình s n xu t nh :
- Gi m nhu c u sử dụng n ớc bằng cách th

ng xuyên kiểm tra h th ng

n ớc c p, tránh rò rỉ n ớc. Sử dụng công ngh tẩy, nhu m, giặt hợp lý. Tu n hoƠn,
sử dụng l i các dòng n ớc giặt ít ô nhi m vƠ n ớc lƠm ngu i.
- H n ch sử dụng các hóa ch t trợ, thu c nhu m

d ng đ c hay khó phơn

h y sinh học. Gi m các ch t gơy ô nhi m n ớc th i trong quá trình tẩy, gi m ô
nhi m kiềm trong n ớc th i từ công đo n lƠm bóng.
- Thu h i vƠ sử dụng l i dung dịch h từ công đo n h sợi vƠ gĩ h , ph
pháp lọc mƠng dùng để thu h i PVA đ ợc ng dụng l n đ u tiên
cho đ n nay đư đ ợc áp dụng

ng

Mỹ năm 1974 vƠ

nhiều n ớc chơu Âu.

- Sử dụng nhiều l n dịch nhu m vừa ti t ki m hóa ch t, thu c nhu m vƠ
gi m đ ợc ô nhi m môi tr

ng. Các lo i thu c nhu m cho phép sử dụng l i nhiều

l n g m: Thu c nhu m axit dùng cho len vƠ polyamit, thu c nhu m bazo dùng cho
polyacrylonitril, thu c nhu m tr c ti p cho mặt hƠng bông, thu c nhu m phơn tán
cho sợi t ng hợp nh polyester. Cho đ n nay, vi c thu h i thu c nhu m từ dịch
nhu m bằng ph

ng pháp lọc mƠng đư đ ợc th c hi n thƠnh công

m t s n ớc để

thu h i thu c nhu m indigo từ quá trình nhu m sợi bông. Sau khi nhu m thì ph n
thu c nhu m không gắn vƠo sợi s đi vƠo n ớc giặt với n ng đ 0,1 ppm. Để thu
h i thu c nhu m, dùng ph

ng pháp lọc mƠng để nơng n ng đ thu c nhu m sau

lọc lên 60 đ n 80 ppm vƠ có thể đ a vƠo bể nhu m để sử dụng l i.

6
Footer Page 15 of 148.


Header Page 16 of 148.

Do đặc thù c a công ngh , n ớc th i ngƠnh d t nhu m ch a t ng hƠm l ợng ch t
rắn, đ mƠu, BOD, COD cao. Vi c l a chọn ph

ng pháp xử lý c n ph i d a vƠo

nhiều y u t nh l ợng n ớc th i, đặc tính n ớc th i, tiêu chuẩn th i ầ Về nguyên
lý, hi n có các ph

ng pháp sau đ ợc áp dụng để xử lý n ớc th i d t nhu m:

* Phương pháp đông keo tụ: Đơy lƠ ph
th i d t nhu m. Trong ph

ng pháp khá thông dụng trong xử lý n ớc

ng pháp nƠy ng

i ta dùng phèn nhôm hoặc phèn sắt

cùng với s a vôi khử mƠu vƠ m t ph n COD. Điều chỉnh pH thích hợp cho từng
lo i phèn vƠ lo i n ớc th i c n xử lý. Về nguyên tắc, trong h ph n ng có các bông
hydroxit sắt hoặc nhôm s h p phụ các hợp ch t mƠu vƠ các ch t khó phơn h y sinh
học, lắng xu ng t o thƠnh bùn. Ph

ng pháp nƠy ng dụng để khử mƠu c a n ớc

th i vƠ cho hi u su t khá cao với thu c nhu m phơn tán. Có thể áp dụng ph

ng

pháp keo tụ đi n hóa để tăng s t o bông vƠ áp dụng trên quy mô lớn. Để tăng s
t o bông vƠ trợ lắng ng
ph

i ta th

ng cho thêm các polime h u c . Tuy nhiên

ng pháp nƠy t o ra l ợng lớn bùn (từ 0,5 đ n β,5 kg/1 m3 n ớc th i), bùn nƠy

sau đó ph i tách n ớc vƠ chôn l p đặc bi t, nh ng COD chỉ gi m từ 60 đ n 70%.
* Phương pháp hấp phụ: Dùng để xử lý các ch t th i không có kh năng phơn h y
sinh học vƠ các ch t h u c không hoặc khó xử lý bằng ph

ng pháp sinh học,

n ớc th i d t nhu m có thu c nhu m hòa tan vƠ thu c nhu m ho t tính. C s c a
quá trình lƠ h p phụ ch t tan lên bề mặt ch t rắn x p (ch t h p phụ). Các ch t h p
phụ th

ng lƠ than ho t tính, than nơu, đ t sét, cacbonat, magie, trong đó than ho t

tính có bề mặt riêng lớn từ 400 đ n 500 m2/g. Tuy nhiên ph

ng pháp nƠy c̃ng

chỉ gi m t i đa 70% COD.
* Phương pháp oxi hóa: Các ch t nhu m v i h u h t đều lƠ các ch t bền hóa học
nên ph i dùng các ch t oxi hóa m nh. Nhiều k t qu nghiên c u chỉ ra rằng, khi

dùng ozon hoặc không khí có ch a hƠm l ợng ozon nh t định có kh năng khử mƠu
t t, đặc bi t cho n ớc th i có ch a thu c nhu m ho t tính. Theo tƠi li u c 1g thu c
nhu m ho t tính c n 0,5g O3. Tuy nhiên giá thƠnh cho vi c s n xu t ozon khá cao.
Dùng khí clo lƠ ph

ng pháp kinh t để khử mƠu n ớc th i d t nhu m. Xử lý vi

sinh ti p theo s gi m đáng kể t i l ợng COD vƠ đ đ c. Tuy nhiên, ph

7
Footer Page 16 of 148.

ng pháp


Header Page 17 of 148.

nƠy có b t lợi lƠ sinh ra hợp ch t clo h u c , do đó lƠm tăng t ng l ợng halogen
h u c AOX trong n ớc th i. N u dùng peroxit H2O2 trong môi tr

ng axit với ch t

xúc tác mu i sắt (II) thì g c hydroxyl trung gian đ ợc t o ra có thể có kh năng oxi
hóa cao h n c ozon, tuy v y ph

ng pháp nƠy c̃ng khá t n kém.

* Phương pháp sinh học: Mặc dù thu c nhu m h u h t đều lƠ các ch t khó phơn
h y nh ng trong thƠnh ph n n ớc th i d t nhu m c̃ng có ch a nhiều ch t có thể
phơn h y sinh học. Tuy nhiên trong n ớc th i d t nhu m có nhiều ch t gơy đ c cho

vi sinh v t nh ch t th i vô c , fomandehit, kim lo i nặng.... vƠ các ch t khó phơn
h y sinh học nh ch t tẩy giặt, h PVA.... cho nên tr ớc khi đ a vƠo xử lý sinh học
c n xử lý s b các ch t gơy đ c, gi m tỷ l các ch t khó phơn h y. Với ph

ng

pháp xử lý hi u khí c n kiểm tra tỷ l theo chỉ tiêu BOD5 : N : P = 100:5:1. Do n ớc
th i d t nhu m có ch a nito vƠ photpho nên các k t qu nghiên c u c̃ng chỉ ra rằng
nên tr n cùng n ớc th i sinh ho t để đ a vƠo xử lý sinh học. Các ph
học th

ng dùng lƠ ph

ng pháp sinh

ng pháp bùn ho t tính, lọc sinh học, h oxy hóa hoặc k t

hợp xử lý sinh học nhiều b c. Các k t qu cho th y n ớc sau xử lý không mƠu vƠ
hƠm l ợng ch t rắn nh song l ợng bùn sinh kh i t o ra t

ng đ i lớn. Nh v y s

kèm theo chi phí xử lý bùn vƠ giá thƠnh s l i cao.
Các nghiên c u cho th y vi c áp dụng các ph

ng pháp nh sinh hóa, h p phụ,

bùn lắng.... c̃ng không mang l i hi u qu cao, chi phí t n kém nh ng chỉ lo i b t i
đa đ ợc kho ng 70% COD [41]
* Phương pháp màng lọc: Ph

ng pháp nƠy đư đ ợc ng dụng trong xử lý n ớc

th i ngƠnh d t nhu m với mục đích thu h i các ch t tái sử dụng l i nh h tinh b t,
PVA, thu h i mu i vƠ thu c nhu m. M t s k t qu nghiên c u về vi c áp dụng kỹ
thu t lọc mƠng NF vƠ RO đư cho th y ph

ng pháp nƠy khá hi u qu , có thể gi m

COD tới 99,5 % [41]. Vi c áp dụng công ngh mƠng có thể gi m l ợng n ớc s ch
tiêu t n cho quá trình nhu m v i tới 70%. Kỹ thu t lọc mƠng có thể áp dụng để xử
lý n ớc th i nhu m t t h n r t nhiều so với các ph

ng pháp thông th

18, 26,28,37,46].
1.2.ăGi iăthi uăv ămƠngăl căvƠăcácăquáătrìnhăphơnătáchămƠng

8
Footer Page 17 of 148.

ng [9,17,


Header Page 18 of 148.

MƠng lọc lƠ m t lo i v t li u đ ợc sử dụng trong quá trình tách m t h n hợp
đ ng thể hay dị thể (l ng ậ l ng, l ng ậ rắn, khí ậ rắn, khí ậ khí). M t cách khái
quát, có thể coi mƠng lƠ m t lớp chắn có tính th m chọn lọc đặt gi a hai pha ậ pha
đi vƠo (feed) vƠ pha th m qua (filtrate). Trong quá trình tách, mƠng có kh năng l u

gi đ ợc m t s c u tử trong h n hợp vƠ cho các c u tử khác đi qua. Quá trình v n
chuyển ch t qua mƠng đ ợc th c hi n m t cách t nhiên hay c ỡng b c nh đ ng
l c gi a hai phía mƠng. Đ ng l c c a quá trình tách qua mƠng lƠ chênh l ch áp
su t, chênh l ch n ng đ , chênh l ch nhi t đ hay chênh l ch đi n tr

ng.

1.2.1. Phân lo i màng lọc
D a vƠo b n ch t, ng

i ta chia mƠng thƠnh hai lo i: mƠng sinh học vƠ mƠng

t ng hợp. Đơy lƠ cách phơn lo i rõ rƠng nh t vì hai lo i mƠng nƠy khác nhau hoƠn
toƠn c về c u trúc vƠ ch c năng [β7].
M t cách phơn lo i khác lƠ d a vƠo c u trúc mƠng, đơy c̃ng lƠ m t cách
phơn lo i quan trọng vì c u trúc mƠng quy t định c ch tách vƠ ph m vi ng dụng
c a mƠng. Trong ph m vi các mƠng t ng hợp rắn, ng

i ta chia thƠnh hai lo i:

mƠng đ i x ng vƠ mƠng b t đ i x ng [β8].
MƠng đ i x ng lƠ lo i mƠng có c u trúc đ ng nh t từ trên xu ng d ới với hai
mặt hoƠn toƠn nh nhau (ví dụ nh mƠng xenlophan, cuprophan). Đ dƠy c a mƠng
đ i x ng (x p hoặc không x p) nằm trong kho ng từ 10 đ n β00 μm, tr l c chuyển
kh i đ ợc quy t định b i đ dƠy c a toƠn b mƠng, n u gi m đ dƠy c a mƠng thì
s lƠm tăng t c đ th m qua. Lo i mƠng nƠy th

ng đ ợc dùng trong các quá trình

vi lọc để lọc các tiểu phơn nh hoặc hoặc dùng cho thẩm tách máu [4, 28].

M t b ớc đ t phá trong các ng dụng công nghi p lƠ s phát triển c a mƠng
b t đ i x ng. Lo i mƠng nƠy có c u trúc g m hai lớp: lớp th nh t lƠ lớp ho t đ ng
r t m ng (cỡ kho ng từ 0.1 đ n 0.5 μm), lớp th hai lƠ lớp đỡ x p nằm

d ới, lớp

nƠy dƠy h n r t nhiều so với lớp ho t đ ng (cỡ kho ng 50 đ n 150 μm). Kích th ớc
l c a lớp ho t đ ng nh h n r t nhiều so với kích th ớc l c a lớp đỡ. Tr l c
chuyển kh i c a mƠng hoƠn toƠn do lớp ho t đ ng quy t định, lớp đỡ có tác dụng
lƠm tăng đ bền c học c a mƠng, gi cho lớp ho t đ ng kh i bị rách nh ng không

9
Footer Page 18 of 148.


Header Page 19 of 148.

nh h

ng tới vi c v n chuyển dung môi vƠ các ch t qua mƠng. Do đó, lo i mƠng

nƠy có năng su t lọc r t cao. Các lớp đỡ th

ng có c u trúc x p kiểu ngón tay hoặc

kiểu t ong [1, 4, β8]. Với c u trúc đặc bi t nh v y, mƠng b t đ i x ng có hi u qu
tách cao, có đ bền c học t t vƠ đ ợc ng dụng nhiều trong quá trình siêu lọc, lọc
nano, tách khí, thẩm th u ng ợc,ầ Tùy theo điều ki n ch t o mƠng ta có thể thay
đ i chiều dƠy vƠ kích th ớc l c a lớp ho t đ ng c̃ng nh c u trúc x p c a lớp đỡ.
MƠng composite lƠ m t tr

ng hợp đặc bi t c a mƠng b t đ i x ng, lớp ho t

đ ng vƠ lớp đỡ x p c a nó đ ợc lƠm từ hai lo i v t li u khác nhau, m i lớp có thể
đ ợc ch t o t i u hóa m t cách đ c l p. Lo i mƠng nƠy có hi u qu tách r t cao,
có tính năng c học vƠ hóa học r t t t [6, β8, γ1].
1.2.2. Module màng lọc
Trong các ng dụng lớn
th

ng đ ợc sử dụng

quy mô công nghi p vƠ bán công nghi p, mƠng

d ng module (b lọc), để tăng di n tích lƠm vi c vƠ công

su t lọc[7, 28].
 Module sợi rỗng

Hình 1.1. Module sợi rỗng
Module sợi r ng (hollow fibre) g m nh ng sợi r ng r t nh , có đ
ngoƠi kho ng 80 μm vƠ đ

ng kính trong kho ng 40 μm. Lớp ho t đ ng nằm

trong sợi. Lo i mƠng nƠy có thể chịu đ ợc áp su t cao.
 Module khung b n

10
Footer Page 19 of 148.

ng kính
phía


Header Page 20 of 148.

Hình 1.2. Module khung b n
Module khung b n g m nhiều t m mƠng đặt song song nhau. Gi a các t m
có lớp đ m, dung dịch đi vƠo gi a hai t m mƠng còn dung dịch th m qua vƠ dung
dịch l u gi đ ợc d n ra ngoài theo các kênh khác nhau.
 Module cuộn
Module cu n lƠ các t m dƠi đ ợc cu n quanh m t lõi. Hai t m mƠng dƠi
đ ợc đặt song song
cm với đ

gi a có lớp đ m x p. Module cu n có chiều dƠi từ γ0 ậ 150

ng kính từ 5 ậ 30 cm [7,9,28].

Hình 1.3. Module cuộn
1.2.3. Mô hình dòng qua module và cách sắp xếp hệ thống module màng lọc

11
Footer Page 20 of 148.


Header Page 21 of 148.

Trong quá trình lọc mƠng, bao gi c̃ng có t i thiểu γ pha trong m t module

(b lọc) g m pha đi vƠo, pha l u gi vƠ pha th m qua. S đ mô t các dòng (pha)
đi qua m t module mƠng lọc đ ợc đ a ra

Hình 1.3.

Module
Pha đi vào

Pha lưu giữ

Pha thấm qua

Hình 1.4. Sơ đồ dòng qua module màng lọc

Trong ph

ng pháp lƠm vi c gián đo n, m t thể tích nh t định dung dịch

đ ợc nén qua mƠng, theo th i gian n ng đ ch t bị l u gi tăng d n trên bề mặt
mƠng vƠ năng su t lọc gi m d n. S đ mô t quá trình đ ợc đ a ra

hình 1.5.

Dung dịch vào

Dung dịch thấm qua

Hình 1.5. Sơ đồ quá trình lọc gián đo n
Trong ph

ng pháp lƠm vi c liên tục, dung dịch vƠo đ ợc b m liên tục qua

module, s n phẩm (dung dịch th m qua) đ ợc l y ra liên tục. So với ph
gián đo n, ph

ng pháp nƠy có ch t l ợng s n phẩm vƠ năng su t lọc n định, mặt

khác s gi m đ ợc hi n t ợng phơn c c n ng đ vƠ tắc mƠng.

12
Footer Page 21 of 148.

ng pháp


Header Page 22 of 148.

Dung dịch vào

Dung dịch lưu giữ

Dung dịch thấm qua

Dung dịch lưu giữ

Dung dịch vào

Dung dịch thấm qua

Dung dịch lưu giữ

Dung dịch vào

Dung dịch thấm qua

Hình 1.6. Sơ đồ hệ lọc màng liên tục
1.2.4. Một số đặc tính của màng
 Mật độ lỗ
M t đ l lƠ s l trên m t đ n vị di n tích bề mặt. MƠng công nghi p th

ng

có từ 108 ậ 109 l /cm2. Tính ch t nƠy c̃ng ph n nƠo đánh giá đ ợc đ x p vƠ l u
l ợng lọc c a mƠng. Các mƠng có cùng đ

ng kính l x p thì mƠng nƠo có m t đ

l lớn s có đ x p cao h n, l u l ợng lọc lớn h n vƠ ng ợc l i [4,7].
 Độ thấm ướt
Đ th m ớt lƠ m t đặc tr ng quan trọng c a mƠng. MƠng lọc d th m ớt b i
dung dịch c n lọc thì quá trình lọc x y ra d dƠng h n so với mƠng lọc không th m
ớt b i dung dịch c n lọc [β,4,7].

13
Footer Page 22 of 148.


Header Page 23 of 148.

 Độ xốp của màng

Đ x p c a mƠng lƠ thể tích l tr ng không bị chi m b i v t li u mƠng trên
t ng thể tích c a mƠng. Đ x p đ ợc quy t định b i kích th ớc l vƠ m t đ l x p
[2,4,6,7].
 Chiều dày màng
Chiều dƠy mƠng lƠ m t đặc tr ng quan trọng vƠ đ ợc kh ng ch khi ch t o.
MƠng cƠng dƠy thì tr l c c a mƠng cƠng lớn vƠ năng su t lọc c a mƠng bị gi m
nh ng mƠng s bền h n, ng ợc l i n u mƠng m ng thì s không bền. Thông th

ng

màng polyme đ ợc ch t o với chiều dƠy từ γ00-500 μm, chiều dƠy c a mƠng ch
t o th

ng dao đ ng 10% so với giá trị xác định [4,7].

 Độ nén ép
Đ i với các quá trình lọc đặc bi t lƠ lọc bằng mƠng thì đòi h i ph i có s
chênh l ch áp su t gi a hai phía c a mƠng lọc. Trong quá trình lọc, do s chênh
l ch áp su t, mƠng bị nén l i lƠm cho đ x p c a mƠng bị gi m đi, tr l c c a mƠng
tăng lên. Tuỳ thu c vƠo s chênh l ch áp su t vƠ th i gian lƠm vi c mƠ mƠng bị nén
ít hay nhiều, khi đó năng su t lọc c̃ng bị gi m xu ng so với khi ch a bị nén trong
cùng điều ki n lọc [4, 7].
 Trở lực của màng
Tr l c c a mƠng lƠ áp su t thuỷ tĩnh để dung dịch có thể ch y đ ợc qua mƠng
với l u l ợng riêng nƠo đó. MƠng cƠng dƠy, cƠng ít l thì tr l c cƠng lớn vƠ ng ợc
l i [4, 7].
1.2.5. Các quá trình màng dùng động lực áp suất
Các quá trình mƠng đ ng l c áp su t ch y u g m: lọc th

ng, vi lọc, siêu lọc,

lọc nano, thẩm th u ng ợc. Vi c phơn chia thƠnh các quá trình mƠng d a theo kích
th ớc l mƠng vƠ c̃ng chỉ mang tính t

ng đ i. NgoƠi ra còn m t s quá trình khác

nh đi n thẩm tách, thẩm tách vƠ b c h i qua mƠng[3,16,28].

14
Footer Page 23 of 148.


Header Page 24 of 148.

 Vi lọc (Microfiltration)
MƠng vi lọc có kích th ớc l từ 0.1 đ n 10µm, có kh năng gi đ ợc nh ng
tiểu phơn có kích th ớc t

ng đ i lớn vƠ các lo i vi khuẩn. Lo i mƠng nƠy có đ

c n thuỷ l c th p. Quá trình tách qua mƠng x y ra theo c ch sƠng lọc. V t li u t o
mƠng có thể lƠ vô c (g m, th y tinh, kim lo i) hoặc h u c (polyme).
 Siêu lọc (Ultrafitration)
Để tách các tiểu phơn có kích th ớc t
th ớc trung bình, ng

ng đ i nh vƠ các phơn tử có kích

i ta ph i dùng mƠng siêu lọc. MƠng nƠy có c u trúc b t đ i

x ng, v t li u t o mƠng th

ng lƠ polyme hoặc g m. Kích th ớc l c a lớp ho t

đ ng kho ng từ 0.001 đ n 0.1µm. Đ c n th y l c c a mƠng lớn h n so với mƠng
vi lọc. Quá trình tách qua mƠng c̃ng x y ra theo c ch sƠng lọc (rơy phơn tử). Kh
năng tách c a mƠng đ ợc đặc tr ng b i h s cắt phơn tử (MWCO) hay còn gọi lƠ
giới h n tách phơn tử.
 Thẩm thấu ngược (Reverse Osmosis)
MƠng thẩm th u ng ợc có kích th ớc l vô cùng nh , kho ng m t vƠi nm. Lo i
mƠng nƠy có thể tách đ ợc các ion trong dung dịch vƠ cho dung môi đi qua. Đ c n
th y l c c a mƠng nƠy r t lớn, theo đó áp su t lƠm vi c c̃ng r t lớn, có thể lên đ n
80 bar [β,6,γ1]. Quá trình tách qua mƠng x y ra theo c ch hoƠ tan khu ch tán vƠ
h p phụ mao qu n.
 Lọc nano (Nanofiltration)
MƠng lọc nano có c u trúc b t đ i x ng vƠ th
phơn có kích th ớc nh (đ

ng dùng để tách các tiểu

ng, amino axit, thu c trừ sơu, ch t di t c ,ầ) theo c

ch th m khu ch tán vƠ sƠng lọc. Đ c n th y l c c a quá trình nƠy cao h n so với
quá trình siêu lọc.
MƠng thẩm th u ng ợc vƠ lọc nano dùng cho dung môi n ớc khá gi ng nhau
về c u trúc vƠ ph

ng pháp ch t o. Tuy nhiên, mƠng lọc nano có kích th ớc l lớn

h n m t chút so với mƠng thẩm th u ng ợc vƠ quá trình chuyển kh i qua mƠng lọc

nano lƠ ph c t p h n vì quá trình tách x y ra không chỉ do c ch th m khu ch tán

15
Footer Page 24 of 148.


Header Page 25 of 148.

mƠ còn có c c ch sƠng lọc. MƠng thẩm th u ng ợc vƠ lọc nano c n có tính ch t
a n ớc, bền về mặt hoá học (đặc bi t lƠ với các tác nhơn lƠm s ch vƠ khử trùng
ch a clo ậ n ớc gia ven), ch ng đ ợc vi khuẩn, vƠ có đ bền c học t t. MƠng b t
đ i x ng lƠm từ v t li u cellulose acetate dùng cho thẩm th u ng ợc vƠ lọc nano
hi n nay v n khá thông dụng. Tuy nhiên, các lo i mƠng composite (TFC) c̃ng đang
có u th trên thị tr

ng, ví dụ nh mƠng composite với lớp đỡ lƠ polysulfone hay

polyethersulfone vƠ lớp bề mặt polyamide. So với mƠng composite, mƠng lƠm từ
d n xu t cellulose có kh năng chịu đ ợc môi tr

ng clo t t h n, nh ng kh năng

chịu dung môi kém h n vƠ kho ng pH lƠm vi c thích hợp hẹp h n. Giới h n tách
c a các lo i mƠng dùng đ ng l c áp su t có thể đ ợc biểu di n nh Hình 1.7.

Hình 1.7. Ảiới h n tách của các lo i màng lọc dùng động lực áp suất
1.2.6. Cơ chế tách qua màng
Quá trình v n chuyển ch t qua mƠng lƠ m t quá trình ph c t p. Qua nghiên
c u các nhƠ khoa học đư đ a ra nhiều gi thuy t khác nhau để gi i thích c ch c a
quá trình tách qua mƠng nh [4,7,20]:

 Thuyết sàng lọc
Thuy t nƠy cho rằng mƠng g m nhiều mao qu n có kích th ớc l xác định.
C u tử nƠo có kích th ớc bé h n kích th ớc mao qu n thì s v n chuyển qua mƠng,
còn c u tử có kích th ớc lớn h n thì bị gi l i [β,5]. Thuy t nƠy chỉ phù hợp trong
vi c gi i thích cho các quá trình siêu lọc vƠ vi lọc (ch t tan có kích th ớc lớn).

16
Footer Page 25 of 148.