Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
ĐINH QUỐC HẢI
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ XANH
METYLEN, METYL DA CAM, PHENOL ĐỎ CỦA
QUẶNG APATIT VÀ THĂM DÒ XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG
Chuyên ngành: Hóa Phân tích
Mã số: 60.44.01.18
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC VẬT CHẤT
Người hướng dẫn khoa học: TS. Ngô Thị Mai Việt
Thái Nguyên, năm 2016
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả
nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất cứ công
trình nào khác. Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Thái Nguyên, tháng 4 năm 2016
Tác giả
Đinh Quốc Hải
i
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài luận văn thạc sĩ, chuyên
ngành Hóa Phân tích, Khoa Hóa học – Trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái
Nguyên, em đã nhận được sự ủng hộ, giúp đỡ của các thầy cô giáo, các đồng
nghiệp, bạn bè và gia đình.
Trước tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến TS. Ngô Thị Mai Việt,
cô đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm quý báu để em có thể
hoàn thành luận văn này.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến các thầy giáo, cô giáo trong Khoa
Hóa học, các thầy cô trong Ban Giám hiệu Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái
Nguyên đã giảng dạy, tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ em trong quá trình học tập và
nghiên cứu.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song do thời gian có hạn, khả năng nghiên cứu
của bản thân còn hạn chế, nên kết quả nghiên cứu của em có thể còn nhiều thiếu sót.
Em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo, các bạn đồng
nghiệp để luận văn của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, tháng 04 năm 2016
Tác giả
Đinh Quốc Hải
ii
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
MỤC LỤC
Trang
Trang bìa phụ
Lời cam đoan ..................................................................................................................i
Lời cảm ơn .................................................................................................................... ii
Mục lục ........................................................................................................................ iii
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt ........................................................................iv
Danh mục các bảng ........................................................................................................v
Danh mục các hình .......................................................................................................vi
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................1
NỘI DUNG ...................................................................................................................3
Chương 1. TỔNG QUAN ............................................................................................ 3
1.1. Sơ lược về thuốc nhuộm ....................................................................................3
1.2. Giới thiệu chung về xanh metylen, metyl da cam và phenol đỏ ........................5
1.2.1. Xanh metylen ..................................................................................................5
1.2.2. Metyl da cam ...................................................................................................6
1.2.3. Phenol đỏ .........................................................................................................7
1.3. Nước thải dệt nhuộm ..........................................................................................8
1.3.1.Thành phần của nước thải dệt nhuộm .............................................................. 9
1.3.2. Các chất ô nhiễm chính trong nước thải dệt nhuộm .......................................9
1.3.3. Thực trạng ô nhiễm nước thải dệt nhuộm ở nước ta .....................................10
1.3.4. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp ............................... 11
1.3.5. Tác hại của ô nhiễm nước thải dệt nhuộm do thuốc nhuộm .........................11
1.3.6. Nguồn phát sinh nước thải trong công nghiệp dệt nhuộm ............................ 12
1.4. Giới thiệu về quặng apatit của Việt Nam .........................................................13
1.4.1. Các loại hình quặng apatit tại Việt Nam .......................................................13
1.4.2. Phân loại và thành phần hóa học của quặng apatit .......................................14
1.5. Một số công trình khoa học nghiên cứu khả năng hấp phụ các chất màu hữu cơ ..14
1.6. Phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ phân tử (UV – Vis) .....................17
1.6.1. Nguyên tắc ....................................................................................................17
1.6.2. Độ hấp thụ quang .......................................................................................... 17
1.6.3. Phương pháp đường chuẩn............................................................................18
1.7. Phương pháp hấp phụ .......................................................................................19
iii
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
1.7.1. Các khái niệm ................................................................................................ 19
1.7.2. Dung lượng hấp phụ cân bằng và hiệu suất hấp phụ ....................................20
1.7.3. Bản chất của hiện tượng hấp phụ ..................................................................21
1.7.4. Hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học ............................................................... 21
1.7.5. Hấp phụ trong môi trường nước....................................................................21
Chương 2. THỰC NGHIỆM ....................................................................................23
2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị máy móc ............................................................ 23
2.1.1. Hóa chất ........................................................................................................23
2.1.2. Dụng cụ .........................................................................................................23
2.1.3. Thiết bị máy móc .......................................................................................... 24
2.2. Chuẩn bị quặng apatit ......................................................................................24
2.3. Xác định một số đặc trưng hóa lý của vật liệu .................................................24
2.4. Xác đinh
̣ điể m đẳ ng điê ̣n của vâ ̣t liê ̣u .............................................................. 24
2.5. Nghiên cứu điều kiện tối ưu cho phép xác định xanh metylen, metyl da cam và
phenol đỏ theo phương pháp UV – Vis...................................................................25
2.5.1. Bước sóng .....................................................................................................25
2.5.2. pH ..................................................................................................................25
2.5.3. Thời gian .......................................................................................................25
2.5.4. Chất lạ ...........................................................................................................26
2.6. Khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính, xây dựng và đánh giá đường chuẩn xác
định xanh metylen, metyl da cam và phenol đỏ theo phương pháp UV – Vis .......26
2.7. Phương pháp hấp phụ tĩnh ...............................................................................27
2.7.1. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng vật liệu ................................................27
2.7.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc ...................................................27
2.7.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH ..........................................................................28
2.7.4. Khảo sát ảnh hưởng của chất lạ ....................................................................28
2.7.5. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu của các chất màu nghiên cứu ............29
2.8. Phương pháp hấp phụ động ..............................................................................30
2.8.1. Chuẩn bị cột hấp phụ ....................................................................................30
2.8.2. Nghiên cứu khả năng hấp phụ động xanh metylen, metyl da cam và phenol
đỏ của vật liệu .........................................................................................................30
2.9. Thăm dò khả năng xử lý môi trường của vật liệu với mẫu nước thải dệt nhuộm ..31
iv
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .....................................32
3.1. Kết quả xác định một số đặc trưng hóa lí của vật liệu .....................................32
3.2. Kết quả xác định điểm đẳng điện của vật liệu .................................................33
3.3. Kết quả khảo sát điều kiện tối ưu cho phép xác định xanh metylen, metyl da
cam và phenol đỏ theo phương pháp UV -Vis ........................................................34
3.3.1. Bước sóng .....................................................................................................34
3.3.2. pH ..................................................................................................................36
3.3.3. Thời gian .......................................................................................................36
3.3.4. Chất lạ ...........................................................................................................37
3.4. Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính và xây dựng đường chuẩn của
xanh metylen, metyl da cam và phenol đỏ .............................................................. 39
3.4.1. Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của xanh metylen, metyl da
cam và phenol đỏ ....................................................................................................39
3.4.2. Xây dựng đường chuẩn xác định xanh metylen, metyl da cam và phenol đỏ ..41
3.5. Giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng của phép đo ......................................49
3.5.1. Giới hạn phát hiện .........................................................................................49
3.5.2. Giới hạn định lượng ......................................................................................50
3.5.3. Đánh giá sai số và độ lặp lại của phép đo .....................................................52
3.6. Tổng kết các điều kiện xác định xanh metylen, metyl da cam và phenol đỏ
bằng phép đo quang ................................................................................................ 55
3.7. Kết quả khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ xanh
metylen, metyl da cam và phenol đỏ của vật liệu theo phương pháp hấp phụ tĩnh 55
3.7.1. Ảnh hưởng khối lượng vật liệu .....................................................................55
3.7.2. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc .................................................................57
3.7.3. Ảnh hưởng của pH ........................................................................................58
3.7.4. Ảnh hưởng của chất lạ đến khả năng hấp phụ ..............................................60
3.7.5. Ảnh hưởng của nồng độ đầu của dung dịch nghiên cứu ............................... 67
3.8. Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ xanh metylen, metyl da cam và phenol đỏ
của vật liệu theo phương pháp hấp phụ động ..................................................... 70
3.9. Thăm dò xử lý môi trường của quặng apatit với mẫu nước thải dệt nhuộm ..... 74
KẾT LUẬN ........................................................................................................ 76
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 77
v
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
STT
Kí hiệu
viết tắt
1.
AbsHIn
Độ hấp thụ quang của phenol đỏ
2.
AbsMB
Độ hấp thụ quang của xanh metylen
3.
AbsMO
Độ hấp thụ quang của metyl da cam
4.
BET
Đo diện tích bề mặt riêng: Brunaur – Emmetle – Teller
5.
SEM
Kính hiển vi điện tử quét: Scanning Electron Microscopy
6.
UV-Vis
7.
XRD
Nhiễu xạ tia X: X- ray Diffration
8.
BOD
Lượng oxy hòa tan mà các quá trình sinh học phân hủy chất hữu
cơ sử dụng: Biochemical Oxygen Demand
9.
COD
Nhu cầu oxi hóa học: Chemical Oxygen Demand
10.
ICP - MS
11.
IR
12.
LOD
Limit of Detection
13.
LOQ
Limit of Quantity
14.
HIn
Phenol đỏ
15.
MB
Metylen xanh
16.
MO
Metyl da cam
17.
BTNMT
18.
NT1
Nước thải trước xử lý
19.
NT2
Nước thải sau xử lý
20.
QCVN
Quy chuẩn Việt Nam
21.
TCVN
Tiêu chuẩn Việt Nam
22.
VLHP
Vật liệu hấp phụ
23.
VNL
Vật liệu nền
Nội dung
Phổ tử ngoại khả kiến: Ultra Violet – Visble
Phổ phát xạ cao tần cảm ứng: Inductively Coupled Plasma Mass
Spectrocopy
Phổ hồng ngoại: Infrared Spectroscopy
Bộ tài nguyên môi trường
iv
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp dệt may ...............11
Bảng 1.2. Các nguồn chủ yếu phát sinh nước thải công nghiệp dệt nhuộm................13
Bảng 1.3. Kết quả phân tích thành phần hóa học của quặng apatit Lào Cai ...............14
Bảng 3.1. Điể m đẳ ng điê ̣n của vật liệu ...........................................................................33
Bảng 3.2. Kết quả khảo sát bước sóng tối ưu của xanh metylen .................................34
Bảng 3.3. Kết quả khảo sát bước sóng tối ưu của metyl da cam .................................34
Bảng 3.4. Kết quả khảo sát bước sóng tối ưu của phenol đỏ.......................................35
Bảng 3.5. Sự ảnh hưởng của pH đến phép xác định xanh metylen, metyl da cam và
phenol đỏ bằng phương pháp UV - Vis ............................................................ 36
Bảng 3.6. Sự ảnh hưởng của thời gian đến phép xác định xanh metylen, metyl da cam
và phenol đỏ bằng phương pháp UV - Vis .......................................................36
Bảng 3.7. Khảo sát ảnh hưởng của chất lạ đối với xanh metylen................................ 37
Bảng 3.8. Khảo sát ảnh hưởng của chất lạ đối với metyl da cam ................................ 38
Bảng 3.9. Khảo sát ảnh hưởng của chất lạ đối với phenol đỏ .....................................39
Bảng 3.10. Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của xanh metylen, metyl da
cam và phenol đỏ .............................................................................................. 40
Bảng 3.11. Các giá trị b’ của đường chuẩn xanh metylen ...........................................44
Bảng 3.12. Các giá trị tổng bình phương và phương sai của xanh metylen ................44
Bảng 3.13. Các giá trị b’ của đường chuẩn metyl da cam ...........................................46
Bảng 3.14. Các giá trị tổng bình phương và phương sai của metyl da cam ................46
Bảng 3.15. Các giá trị b’ của đường chuẩn phenol đỏ.................................................48
Bảng 3.16. Các giá trị tổng bình phương và phương sai của phenol đỏ......................48
Bảng 3.17. Kết quả khảo sát độ lệch chuẩn tín hiệu đối với xanh metylen, metyl da
cam và phenol đỏ .............................................................................................. 52
Bảng 3.18. Kết quả xác định sai số của phương pháp với phép đo xanh metylen,
metyl da cam và phenol đỏ ...............................................................................54
Bảng 3.19. Tổng kết các điều kiện xác định xanh metylen, metyl da cam và phenol
đỏ bằng phép đo quang .....................................................................................55
v
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
Bảng 3.20. Sự phụ thuộc của dung lượng và hiệu suất hấp phụ xanh metylen vào khối
lượng vật liệu ....................................................................................................56
Bảng 3.21. Sự phụ thuộc của dung lượng và hiệu suất hấp phụ metyl da cam vào khối
lượng vật liệu ....................................................................................................56
Bảng 3.22. Sự phụ thuộc của dung lượng và hiệu suất hấp phụ phenol đỏ vào khối
lượng vật liệu ....................................................................................................57
Bảng 3.23. Sự phụ thuộc của dung lượng và hiệu suất hấp phụ của xanh metylen,
metyl da cam và phenol đỏ vào thời gian .........................................................58
Bảng 3.24. Sự phụ thuộc của dung lượng và hiệu suất hấp phụ xanh metylen vào pH ....59
Bảng 3.25. Sự ảnh hưởng của ion Ca 2+ đến dung lượng và hiệu suất hấp phụ
xanh metylen ...................................................................................................61
Bảng 3.26. Sự ảnh hưởng của metyl da cam đến dung lượng và hiệu suất hấp phụ
xanh metylen .....................................................................................................61
Bảng 3.27. Sự ảnh hưởng của phenol đỏ đến dung lượng và hiệu suất hấp phụ
xanh metylen ...................................................................................................61
Bảng 3.28. Sự ảnh hưởng của hỗn hợp metyl da cam và phenol đỏ đế dung lượng và
hiệu suất hấp phụ xanh metylen ........................................................................62
Bảng 3.29. Sự ảnh hưởng của hỗn hợp metyl da cam, phenol đỏ và các ion kim loại
đến dung lượng và hiệu suất hấp phụ xanh metylen .........................................62
Bảng 3.30. Sự ảnh hưởng của ion kim loại đến dung lượng và hiệu suất hấp phụ
metyl da cam .....................................................................................................63
Bảng 3.31. Sự ảnh hưởng của xanh metylen đến dung lượng và hiệu suất hấp phụ
metyl da cam .....................................................................................................63
Bảng 3.32. Sự ảnh hưởng của phenol đỏ đến dung lượng và hiệu suất hấp phụ metyl
da cam ...............................................................................................................63
Bảng 3.33. Sự ảnh hưởng của hỗn hợp xanh metylen và phenol đỏ đến dung lượng và
hiệu suất hấp phụ metyl da cam ........................................................................64
Bảng 3.34. Sự ảnh hưởng của hỗn hợp hỗn hợp các chất lạ đến dung lượng và hiệu
suất hấp phụ metyl da cam ................................................................................64
Bảng 3.35. Sự ảnh hưởng của ion kim loại đến dung lượng và hiệu suất hấp phụ
phenol đỏ ...........................................................................................................65
vi
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
Bảng 3.36. Sự ảnh hưởng của xanh metylen đến dung lượng và hiệu suất hấp phụ
phenol đỏ ...........................................................................................................65
Bảng 3.37. Sự ảnh hưởng của metyl da cam đến dung lượng và hiệu suất hấp phụ
phenol đỏ ...........................................................................................................65
Bảng 3.38. Sự ảnh hưởng của hỗn hợp xanh metylen và metyl da cam đến dung lượng
và hiệu suất hấp phụ phenol đỏ .........................................................................66
Bảng 3.39. Sự ảnh hưởng của hỗn hợp xanh metylen, metyl da cam và ion kim loại
đến dung lượng và hiệu suất hấp phụ phenol đỏ ..............................................66
Bảng 3.40. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch xanh metylen đến dung lượng hấp phụ ...67
Bảng 3.41. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch metyl da cam đến dung lượng hấp phụ .....68
Bảng 3.42. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch phenol đỏ đến dung lượng hấp phụ ....69
Bảng 3.43. Thông số hấp phụ theo mô hình Langmuir của các chất màu nghiên cứu ......70
Bảng 3.44. Ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ xanh metylen ...........71
Bảng 3.45. Ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ metyl da cam ...........72
Bảng 3.46. Ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ phenol đỏ .................73
Bảng 3.47. Kết quả phân tích COD và BOD5 của mẫu nước thải ............................... 75
vii
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Công thức cấu tạo của xanh metylen ............................................................. 5
Hình 1.2. Công thức cấu tạo cation MB+ ......................................................................5
Hình 1.3. Dạng oxy hóa và dạng khử của xanh metylen ...............................................6
Hình 1.4. Công thức cấu tạo của metyl da cam ............................................................. 6
Hình 1.5. Công thức cấu tạo của phenol đỏ ...................................................................8
Hình 1.6. Cân bằng phản ứng của phenol vàng và phenol đỏ .......................................8
Hình 3.1. Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) của vật liệu ...............................................32
Hình 3.2. Phổ nhiễu xạ tia X (XRD) của vật liệu ........................................................32
Hình 3.3. Phổ hồng ngoại IR của vật liệu ....................................................................33
Hình 3.4. Điể m đẳ ng điê ̣n của vật liêu ........................................................................33
Hình 3.5. Đồ thị xác định bước sóng tối ưu của xanh metylen ...................................34
Hình 3.6. Đồ thị xác định bước sóng tối ưu của metyl da cam ...................................35
Hình 3.7. Đồ thị xác định bước sóng tối ưu của phenol đỏ .........................................35
Hình 3.8. Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào pH của xanh metylen, metyl da
cam và phenol đỏ ................................................................................................ 36
Hình 3.9. Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào thời gian của xanh metylen, metyl
da cam và phenol đỏ............................................................................................ 37
Hình 3.10. Ảnh hưởng của chất lạ đến độ hấp thụ quang của xanh metylen ..................37
Hình 3.11. Ảnh hưởng của chất lạ đến độ hấp thụ quang của metyl da cam.....................38
Hình 3.12. Ảnh hưởng của chất lạ đến độ hấp thụ quang của phenol đỏ .............................. 39
Hình 3.13. Đồ thị khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của xanh metylen ..................40
Hình 3.14. Đồ thị khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của metyl da cam ..................41
Hình 3.15. Đồ thị khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của phenol đỏ........................41
Hình 3.16. Đồ thị đường chuẩn của xanh metylen .....................................................43
Hình 3.17. Đồ thị đường chuẩn của metyl da cam ......................................................45
Hình 3.18. Đồ thị đường chuẩn của phenol đỏ ............................................................ 47
Hình 3.19. Sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ xanh metylen vào khối lượng vật liệu ...56
Hình 3.20. Sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ metyl da cam vào khối lượng vật liệu ...56
vi
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
Hình 3.21. Sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ phenol đỏ vào khối lượng vật liệu ......57
Hình 3.22. Sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ xanh metylen, metyl da cam và
phenol đỏ vào thời gian .......................................................................................57
Hình 3.23. Sự phụ thuộc của dung lượng và hiệu suất hấp phụ xanh metylen, metyl da
cam và phenol đỏ vào pH ....................................................................................59
Hình 3.24. Ảnh hưởng của các chất lạ đến dung lượng hấp phụ xanh metylen ..........62
Hình 3.25. Ảnh hưởng của các chất lạ đến dung lượng hấp phụ của metyl da cam ..........64
Hình 3.26. Ảnh hưởng của các chất lạ đến dung lượng hấp phụ của phenol đỏ .........66
Hình 3.27. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir đối với xanh metylen .....................67
Hình 3.28. Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với xanh metylen .............................. 68
Hình 3.29. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir đối với metyl da cam .....................68
Hình 3.30. Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với metyl da cam ............................. 69
Hình 3.31. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir đối với phenol đỏ .......................... 69
Hình 3.32. Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với phenol đỏ ....................................70
Hình 3.33. Ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ xanh metylen ............71
Hình 3.34. Ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ metyl da cam ............72
Hình 3.35. Ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ phenol đỏ..................74
vii
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
MỞ ĐẦU
Ở nước ta, quá trình phát triển các khu công nghiệp, các khu chế xuất đã góp
phần tăng trưởng kinh tế, thúc đẩy đầu tư và sản xuất công nghiệp, góp phần hình
thành các khu đô thị mới, giảm khoảng cách về kinh tế giữa các vùng. Tuy nhiên, bên
cạnh sự chuyển biến tích cực về kinh tế là những tác động tiêu cực đến môi trường
sinh thái do các khu công nghiệp gây ra. Nước thải của phần lớn nhà máy, các khu
chế xuất có chứa ion kim loại nặng, các chất màu hữu cơ, các chất hoạt động bề
mặt… chưa được xử lí hoặc xử lí chưa triệt để là nguyên nhân chính gây ô nhiễm
môi trường nước. Ở Việt Nam, một trong những nguồn nước thải đáng chú ý nhất là
nước thải dệt nhuộm.
Đặc điểm nổi bật của nước thải dệt nhuộm là chứa một nồng độ cao chất màu
hữu cơ bền vi sinh, những hợp chất màu là những chất ô nhiễm dễ nhận thấy nhất bởi
màu sắc của chúng.
Thuốc nhuộm được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như dệt may,
cao su, giấy, nhựa Do tính tan cao, các thuốc nhuộm là nguồn ô nhiễm nước. Việc
thải nước chứa thuốc nhuộm chưa qua xử lý vào các nguồn nước tự nhiên như sông,
suối sẽ làm nhiễm độc các sinh vật sống trong nước và phá hủy cảnh quan môi
trường tự nhiên. Do đó, việc tìm ra phương pháp loại bỏ chúng ra khỏi môi trường
nước có ý nghĩa hết sức to lớn. Trong số nhiều phương pháp xử lý nguồn nước ô
nhiễm nói chung và ô nhiễm thuốc nhuộm nói riêng, phương pháp hấp phụ được lựa
chọn và đã mang lại hiệu quả cao.
Chất hấp phụ có thể là các vật liệu có nguồn gốc hoàn toàn tự nhiên (các loại
quặng, đá ong, cao lanh…) hoặc nguồn gốc là phụ phẩm của các ngành công nghiệp,
nông nghiệp (vỏ trấu, rơm rạ, xơ dừa, than tro bay…).
Quặng apatit là nguồn khoáng liệu rất phổ biến ở Việt Nam và có tính đặc hấp
phụ. Cho đến nay, việc nghiên cứu khả năng hấp phụ các chất màu hữu của quặng
apatit còn chưa đầy đủ.
Trên cơ sở đó chúng tôi chọn đề tài:
"Nghiên cứu khả năng hấp phụ xanh metylen, metyl da cam, phenol đỏ của
quặng apatit và thăm dò xử lý môi trường" .
1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
Trong đề tài này chúng tôi nghiên cứu các nội dung sau:
1. Xác định một số đặc trưng hóa lí của vật liệu (quặng apatit).
2. Xác định điểm đẳng điện của vật liệu.
3. Nghiên cứu điều kiện tối ưu cho phép xác định xanh metylen, metyl da cam và
phenol đỏ bằng phương pháp UV – Vis.
4. Khảo sát khoảng tuyến tính, xây dựng và đánh giá đường chuẩn xác định xanh
metylen, metyl da cam và phenol đỏ theo phương pháp UV – Vis.
5. Nghiên cứu khả năng hấp phụ và các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ
xanh metylen, metyl da cam và phenol đỏ trong môi trường nước của quặng apatit
theo phương pháp tĩnh.
6. Nghiên cứu khả năng hấp phụ xanh metylen, metyl da cam và phenol đỏ trong
môi trường nước của quặng apatit theo phương pháp động.
7. Thăm dò khả năng xử lí môi trường của vật liệu.
2
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
NỘI DUNG
Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. Sơ lược về thuốc 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 có chứa các nối đôi liên hợp với hệ
điện tử π không cố định như: > C = C <, > C = N -, - N = N -, - NO2. Nhóm trợ màu
là những nhóm thế cho hoặc nhận điện tử như: - NH2, - COOH, - SO3H, - OH …đóng
vai trò tăng cường màu bằng cách dịch chuyển năng lượng của hệ điện tử [15].
Thuốc nhuộm là tên chung của hợp chất hữu cơ có màu, rất đa dạng về màu
sắc và chủng loại, chúng có khả năng nhuộm màu bằng cách bắt màu hay gắn màu
trực tiếp lên vải. Sau đây là một số nhóm thuốc nhuộm thường dùng ở Việt Nam [3].
Thuốc nhuộm trực tiếp
Thuốc nhuộm trực tiếp hay còn gọi là thuốc nhuộm tự bắt màu là những hợp chất
màu hoà tan trong nước, có khả năng tự bắt màu vào một số vật liệu như: các tơ
xenlulozơ, giấy… nhờ các lực hấp phụ trong môi trường trung tính hoặc môi trường
kiềm. Tuy nhiên, khi nhuộm màu đậm thì thuốc nhuộm trực tiếp không còn hiệu suất bắt
màu cao, hơn nữa trong thành phần có chứa gốc azo (- N = N -), đây là loại hợp chất hữu
cơ độc hại nên hiện nay loại thuốc này không còn được khuyến khích sử dụng.
Thuốc nhuộm axit
Theo cấu tạo hoá học, thuốc nhuộm axit đều thuộc nhóm azo, một số là dẫn
xuất của antraquinon, triarylmetan, xanten, azin và quinophtalic, một số có thể tạo
phức với ion kim loại. Các thuốc nhuộm loại này thường được sử dụng để nhuộm
trực tiếp các loại sợi động vật tức là các nhóm xơ sợi có tính bazơ như len, tơ tằm, sợi
tổng hợp polyamit trong môi trường axit.
3
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
Thuốc nhuộm hoạt tính
Thuốc nhuộm hoạt tính là những hợp chất màu mà trong phân tử của chúng có
chứa các nhóm nguyên tử có thể thực hiện liên kết hoá trị với vật liệu nói chung và
xơ dệt nói riêng trong quá trình nhuộm.
Thuốc nhuộm bazơ
Thuốc nhuộm bazơ là những hợp chất màu có cấu tạo khác nhau, hầu hết
chúng là các muối clorua, oxalat hoặc muối kép của bazơ hữu cơ.
Thuốc nhuộm lưu huỳnh
Thuốc nhuộm lưu huỳnh là những hợp chất màu chứa nguyên tử lưu huỳnh
trong phân tử thuốc nhuộm ở các dạng - S - , - S - S - , - SO - , - Sn -. Trong nhiều
trường hợp, lưu huỳnh nằm trong các dị vòng như: tiazol, tiazin, tiantren và vòng azin.
Thuốc nhuộm hoàn nguyên
Được dùng chủ yếu để nhuộm chỉ, vải, sợi bông, lụa visco. Thuốc nhuộm hoàn
nguyên phần lớn dựa trên hai họ màu indigoit và antraquinon. Các thuốc nhuộm hoàn
nguyên thường không tan trong nước, kiềm nên thường phải sử dụng các chất khử để
chuyển về dạng tan được (thường là dung dịch NaOH + Na2S2O3 ở 50 600C). Ở
dạng tan được này, thuốc nhuộm hoàn nguyên khuyếch tán vào xơ.
Thuốc nhuộm phân tán
Là những chất màu không tan trong nước, phân bố đều trong nước dạng dung
dịch huyền phù, thường được dùng nhuộm xơ kị nước như xơ axetat, polyamit,
polyeste, polyacrilonitrin. Phân tử thuốc nhuộm có cấu tạo từ gốc azo (- N = N -) và
antraquinon có chứa nhóm amin tự do hoặc đã bị thay thế (- NH2, - NHR, - NR2,
- NH - CH2 - OH) nên thuốc nhuộm dễ dàng phân tán vào nước. Mức độ gắn màu của
thuốc nhuộm phân tán đạt tỉ lệ cao (90 95%) nên nước thải không chứa nhiều thuốc
nhuộm và mang tính axit.
Thuốc nhuộm azo không tan
Thuốc nhuộm azo không tan còn có tên gọi khác như thuốc nhuộm lạnh, thuốc
nhuộm đá, thuốc nhuộm naptol, chúng là những hợp chất có chứa nhóm azo trong
phân tử nhưng không có mặt các nhóm có tính tan như - SO3Na, -COONa nên không
hoà tan trong nước.
4
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
Thuốc nhuộm pigment
Pigment là những hợp chất có màu, có đặc điểm chung là không tan trong
nước do phân tử không chứa các nhóm có tính tan (- SO3H, - COOH) hoặc các nhóm
này bị chuyển về dạng muối bari, canxi không tan trong nước. Thuốc nhuộm này phải
được gia công đặc biệt, để khi hoà tan trong nước nóng nó phân bố trong dung dịch
như một thuốc nhuộm thực sự và bắt màu lên xơ sợi theo lực hấp phụ vật lý.
1.2. Giới thiệu chung về xanh metylen, metyl da cam và phenol đỏ
1.2.1. Xanh metylen
Xanh metylen là một hợp chất thơm dị vòng, có một số tên gọi khác như là
tetramethylthionine chlorhydrate, methylene blue, methylthioninium chloride,
glutylene, có CTPT là: C16H18N3SCl.
Công thức cấu tạo của xanh metylen như sau:
Hình 1.1. Công thức cấu tạo của xanh metylen
Xanh metylen có phân tử gam là 319,85g/mol. Nhiệt độ nóng chảy là:
100 110°C. Khi tồn tại dưới dạng ngậm nước (C16H18N3SCl.3H2O) trong điều kiện
tự nhiên, khối lượng phân tử của xanh metylen là 373,9g/mol [18].
Xanh metylen là một chất màu thuộc họ thiôzin, phân ly dưới dạng cation MB+
là C16H18N3S+:
Hình 1.2. Công thức cấu tạo cation MB+
Xanh metylen có thể bị oxy hóa hoặc bị khử và mỗi phân tử bị oxy hóa và bị
khử khoảng 100 lần/giây. Quá trình này làm tăng tiêu thụ oxy của tế bào.
5
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
Hình 1.3. Dạng oxy hóa và dạng khử của xanh metylen
Xanh metylen là một loại thuốc nhuộm bazơ cation, là hóa chất được sử dụng
rộng rãi trong các ngành nhuộm vải, nilon, da, gỗ; sản xuất mực in. Xanh metylen bị
hấp thu rất mạnh bởi các loại đất khác nhau. Trong môi trường nước, xanh metylen bị
hấp thu vào vật chất lơ lửng và bùn đáy ao và không có khả năng bay hơi ra ngoài
môi trường nước ở bề mặt nước. Nếu thải xanh metylen vào trong không khí, nó sẽ
tồn tại cả ở dạng hơi và bụi lơ lửng.
1.2.2. Metyl da cam
Công thức phân tử: C14H14N3O3SNa
Công thức cấu tạo:
Hình 1.4. Công thức cấu tạo của metyl da cam
Khối lượng phân tử : 327,34g/mol.
Tên quốc tế: Natri para - dimetylaminoazobenzensunfonat.
Metyl da cam (MO) là một monoazo thường được sử dụng trong phòng thí
nghiệm, dệt may và các ngành công nghiệp khác. Metyl da cam có thể gây các bệnh
về mắt, đường hô hấp, đường tiêu hóa [3].
Metyl da cam hay còn gọi là heliantin, bột màu vàng da cam, tan trong nước
không tan trong etanol. Dung dịch trong nước dùng làm chỉ thị chuẩn độ axit - bazơ,
6
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
có màu hồng trong môi trường axit, màu vàng da cam trong môi trường kiềm, khoảng
pH chuyển màu: 3,0 4,4.
Thuốc nhuộm metyl da cam thuộc loại thuốc nhuộm axít, là một chất bột tinh
thể màu da cam, độc, không tan trong dung môi hữu cơ, khó tan trong nước nguội,
nhưng dễ tan trong nước nóng, d = 1,28g/cm3, nhiệt độ nóng chảy trên 3000C. Nó là
hợp chất màu azo do có chứa nhóm mang màu - N = N -, có tính chất lưỡng tính với
hằng số axit Ka = 4.10-4.
Do có cấu tạo mạch cacbon khá phức tạp và cồng kềnh, liên kết - N = N - và
vòng benzen khá bền vững nên metyl da cam rất khó bị phân huỷ. Trong môi trường
kiềm và trung tính, metyl da cam có màu vàng là màu của anion:
+
Trong môi trường axit, phân tử metyl da cam kết hợp với proton H chuyển
thành cation màu đỏ:
Metyl da cam thường được sử dụng để nhuộm trực tiếp các loại sợi động vật,
các loại sợi có chứa nhóm bazơ như len, tơ tằm, sợi tổng hợp polyamit trong môi
trường axit, ngoài ra cũng có thể nhuộm xơ sợi xenlulozơ với sự có mặt của urê.
Cơ chế nhuộm màu được mô tả như sau:
OH
H
Metyl da cam
Cation có màu đỏ.
Anion có màu vàng da cam
-
+
OH
H
[VLN] + N3(R)3SO3Na
[VLN][N 3 H(R)3SO3Na].
[VLN][N3(R)3SO 3 ]
-
+
(Với VNL: Vật liệu nền).
1.2.3. Phenol đỏ
Công thức phân tử: C19H14O5S.
Công thức cấu tạo:
7
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
Hình 1.5. Công thức cấu tạo của phenol đỏ
Khối lượng mol: 354,38g/mol. Điểm nóng chảy > 300°C
Độ tan của nó là 0,77g/L trong nước (ở nhiệt độ 100°C) và 2,9g/L trong etanol.
Điều kiện lưu trữ: từ 5°C tới 30°C.
Hình 1.6. Cân bằng phản ứng của phenol vàng và phenol đỏ
Phenol đỏ tồn tại như một tinh thể màu đỏ, ổn định trong không khí. Nó là một
axit yếu với pKa = 8,00 ở 20°C.
Phenol đỏ (còn được gọi là phenolsulfonphthalein) được sử dụng như một chỉ số
pH, màu sắc của nó thể hiện một sự chuyển đổi dần dần từ màu vàng sang màu đỏ
trên dải pH = 6,8÷8,2. Ở pH > 8,2, phenol đỏ có màu hồng tươi (fuchsia).
Phenol đỏ là tác nhân gây ô nhiễm môi trường. Khi phenol đỏ tấn công vào các
tế bào chúng gây tê liệt các dây nối quan trọng trong cơ thể. Con người khi tiếp xúc
với phenol đỏ trong không khí có thể bị kích ứng đường hô hấp, đau đầu, cay mắt,
thậm chí gây tử vong [10].
1.3. Nước thải dệt nhuộm
Nước thải công nghiệp dệt nhuộm rất đa dạng và phức tạp. Ngoài thành phần
chính là phẩm nhuộm còn có chất hoạt động bề mặt, chất điện ly, chất ngâm, chất tạo
môi trường, tinh bột, chất oxy hóa và nhiều loại hóa chất hòa tan dưới dạng ion. Sự tồn
tại của chúng đã làm tăng tính độc hại của nước thải dệt nhuộm trong môi trường nước.
8
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
Công nghiệp dệt nhuộm đã sử dụng một lượng lớn nước phục vụ cho sản xuất,
đồng thời xả ra một lượng nước thải tương ứng, trong đó nguồn gây ô nhiễm chính
cần giải quyết là từ công đoạn tẩy và nhuộm.
1.3.1. Thành phần của nước thải dệt nhuộm
Thành phần nước của thải dệt nhuộm không ổn định, đa dạng và thay đổi theo
từng nhà máy, tùy thuộc vào quá trình nhuộm các loại vải và môi trường nhuộm (axit,
kiềm, hoặc trung tính). Nhìn chung, thành phần của nước thải dệt nhuộm bao gồm:
thuốc nhuộm thừa, chất hoạt động bề mặt, các chất oxy hóa, xút, chất điện ly…
Nước thải tẩy giặt có pH dao động khá lớn (từ 9 ÷ 12), hàm lượng chất hữu cơ
cao (COD = 1000 ÷ 3000mg/L). Độ màu của nước thải khá lớn ở những giai đoạn tẩy
ban đầu và có thể lên đến 10000Pt – Co, hàm lượng cặn lơ lửng có thể đạt giá trị
2000mg/L, nồng độ này giảm dần ở cuối giai đoạn của chu kỳ xả và giặt.
Cho đến nay, hiệu quả hấp phụ thuốc nhuộm chỉ đạt 60 ÷ 70%, 30 ÷ 40% các
phẩm nhuộm thừa còn lại ở dạng nguyên thủy hay ở dạng phân hủy, ngoài ra một số
chất điện ly, chất hoạt động bề mặt, chất tạo môi trường… cũng tồn tại trong nước
thải nhuộm. Đó là nguyên nhân gây ra độ màu rất cao của nước thải dệt nhuộm.
Thành phần phẩm nhuộm thường chứa các gốc như R – SO3N, R – SO3H,
N – OH, R – NH3, R – Cl…, nước thải có pH thay đổi từ 2 ÷ 14, độ màu rất cao, đôi
khi lên đến 5000Pt – Co, hàm lượng COD thay đổi từ 80 ÷ 18000mg/L. Tùy theo
từng loại phẩm nhuộm (phân tán, trực tiếp, hoạt tính) mà ảnh hưởng đến tính chất
nước thải. Riêng trường hợp sử dụng sản phẩm phân tán, đối với một số mẫu nhất
định, nước thải sau khi nhuộm có hàm lượng cặn lơ lửng thấp, có độ màu không đáng
kể, đa số cặn không tan được [13].
1.3.2. Các chất ô nhiễm chính trong nước thải dệt nhuộm
Nước thải công nghiệp dệt nhuộm gây ô nhiễm nghiêm trọng đối với môi
trường sống, các chỉ số như: pH, COD, BOD5, độ màu, nhiệt độ đều vượt quá tiêu
chuẩn cho phép xả vào môi trường, hàm lượng chất hoạt động bề mặt đôi khi khá cao,
lên tới 10 ÷ 12mg/L, khi xả thải vào nguồn nước sông, kênh rạch thì chúng tạo màng
nổi trên bề mặt, ngăn cản sự khuyếch tán oxy vào môi trường nước, gây nguy hại cho
hoạt động của thủy sinh vật.
Các chất ô nhiễm chủ yếu có trong nước thải dệt nhuộm là các chất hữu cơ khó
9
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
phân hủy, thuốc nhuộm, chất hoạt động bề mặt, các hợp chất halogen hữu cơ, muối
trung tính, làm tăng tổng hàm lượng chất rắn, nhiệt độ cao và pH của nước thải cao
do lượng kiềm lớn. Trong đó, thuốc nhuộm là thành phần khó xử lý nhất, đặc biệt là
thuốc nhuộm azo, loại thuốc nhuộm được sử dụng phổ biến nhất hiện nay, chiếm tới
60 ÷ 70% thị phần [22, 28].
Thông thường, các chất màu có trong thuốc nhuộm không bám dính hết vào
sợi vải trong quá trình nhuộm mà còn lại một lượng dư nhất định tồn tại trong nước
thải. Lượng thuốc nhuộm dư sau công đoạn nhuộm có thể lên đến 50% tổng lượng
thuốc nhuộm được sử dụng ban đầu [28, 30].
1.3.3. Thực trạng ô nhiễm nước thải dệt nhuộm ở nước ta
Mặc dù sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp ở các làng nghề đạt được
những thành tựu đáng kể nhưng do công nghệ lạc hậu, quy mô nhỏ lẻ nên chưa xử lý
được chất thải sau quá trình sản xuất dẫn đến ô nhiễm môi trường rác thải, nước thải,
khí thải, ảnh hưởng tới sức khỏe cộng đồng. Tại một số làng nghề như: Vạn Phúc,
Dương Nội (Hà Đông – Hà Nội), nhu cầu oxy hoá học (COD) trong các công đoạn
tẩy, nhuộm đo được từ 380 ÷ 890mg/L, cao hơn tiêu chuẩn cho phép từ 3 ÷ 8 lần, độ
màu đo được là 750Pt - Co, cao hơn tiêu chuẩn cho phép nhiều lần. Các chỉ tiêu của
nước thải cao chưa được xử lý thải trực tiếp ra hệ thống ao, sông.
Ngoài ô nhiễm do nước thải còn ô nhiễm khí thải, rác thải và tiếng ồn. Rác thải
ở các làng nghề dệt chủ yếu là xơ nhộng, vụn bông, tơ vụn. Tiếng ồn phát sinh ra do
vận hành máy dệt, quấn sợi và do sự va chạm của thoi trong khi dệt, guồng sợi. Khí
thải sinh ra từ các phân xưởng dệt, lò hơi và các lò nấu tẩy nhỏ có dùng than phục vụ
quá trình giặt nóng, nấu, sấy, nhuộm. Các vấn đề về sự ô nhiễm môi trường dưới sự
tác động của ngành công nghiệp tẩy nhuộm đã gia tăng trong nhiều năm qua. Các quá
trình tẩy nhuộm có tỷ lệ mất mát chất tẩy nhuộm lên đến 50%. Nguyên nhân của việc
mất mát chất tẩy, nhuộm là do các chất này không bám dính hết vào sợi vải, số phẩm
nhuộm này sẽ đi theo đường nước thải ra ngoài. Việc thu hồi các chất thất thoát chỉ
đạt khoảng 75% [30, 31].
Vì vậy, việc xử lý nước thải dệt nhuộm là vấn đề cần được quan tâm nghiên
cứu. Điều quan trọng nữa đó là độ màu của nước thải khá cao, việc xả liên tục vào
nước đã làm cho độ màu tăng, dẫn đến hiện trạng nguồn nước bị đục, chính các thuốc
10
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
nhuộm thừa có khả năng hấp thụ ánh sáng, ngăn cản sự khuếch tán ánh sáng vào
nước, do vậy thực vật dần dần bị hủy diệt, sinh thái nguồn nước có thể bị ảnh hưởng
nghiêm trọng. Thêm vào đó, một số các kim loại nặng tồn tại dưới dạng phẩm
nhuộm, các hóa chất phụ trợ cũng hết sức nguy hại, là độc tố tiêu hủy sinh vật và ảnh
hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người [14, 15, 31, 33].
1.3.4. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp
Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp dệt may được trình bày
trong bảng 1.1 [19].
Bảng 1.1. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp dệt may
Thông số
TT
Đơn vị
Giới hạn theo TCVN 2008
A
B
1
Độ màu
Pt - Co
50
150
2
Độ pH
-
69
5,5 9
3
BOD5 (ở 20oC)
mg/L
30
50
4
COD
mg/L
75
150
Trong đó:
- Cột A quy định giá trị giới hạn của các thông số ô nhiễm trong nước thải công
nghiệp khi xả vào nguồn nước được dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.
- Cột B quy định giá trị giới hạn của các thông số ô nhiễm trong nước thải công
nghiệp khi xả vào nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.
Như vậy, nước thải công nghiệp nói chung và nước thải ngành dệt nhuộm nói
riêng, để đạt tiêu chuẩn cho phép thải ra môi trường sinh thái cần tuân thủ nghiêm
ngặt khâu xử lý các hóa chất gây ô nhiễm môi trường có mặt trong nước thải.
1.3.5. Tác hại của ô nhiễm nước thải dệt nhuộm do thuốc nhuộm
Tính chất độc hại cho môi trường sống dưới nước của nước thải công nghiệp
dệt thay đổi rất nhiều tùy theo điều kiện sản xuất. Các nguồn độc hại cho môi
trường sống dưới nước có thể bao gồm: muối, chất hoạt động bề mặt, ion kim loại
và các phức kim loại của chúng, biôxit và các anion độc. Hầu hết các thuốc
11
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
nhuộm trong dệt đều có độ độc tính cho môi trường sống trong nước. Mặt khác,
các chất hoạt động bề mặt và các hợp chất liên quan, chẳng hạn như bột giặt, các
chất nhũ hóa, các chất phân tán được sử dụng trong hầu hết các công đoạn của
mỗi quy trình gia công và cũng có thể là một trong những nguồn quan trọng tạo
độc tính cho môi trường nước.
Việc sử dụng rộng rãi thuốc nhuộm và các sản phẩm của chúng gây ra ô nhiễm
nguồn nước, ảnh hưởng tới con người và môi trường. Khi đi vào nguồn nước nhận
như sông, hồ… với một nồng độ rất nhỏ của thuốc nhuộm đã cho cảm giác về màu
sắc, màu đậm của nước thải cản trở sự hấp thụ oxy và ánh sáng mặt trời, gây bất lợi
cho sự hô hấp, sinh trưởng của các loại thuỷ sinh vật. Như vậy, nó tác động xấu đến
khả năng phân giải của vi sinh đối với các chất hữu cơ trong nước thải. Các thử
nghiệm trên cá và các loại thủy sinh của hơn 3000 thuốc nhuộm nằm trong tất cả các
nhóm từ không độc, độc vừa, rất độc đến cực độc. Cho thấy, có khoảng 37% thuốc
nhuộm gây độc cho cá và thủy sinh, chỉ 2% thuốc nhuộm ở mức độ rất độc và cực
độc cho cá và thủy sinh.
Đối với con người, việc tiếp xúc và sử dụng nước có chứa nước thải dệt nhuộm
có thể gây ra các bệnh về da, đường hô hấp, phổi. Tại Dương Nội, Vạn Phúc, Đa Sỹ,
tỷ lệ các bệnh về mắt, tiêu hóa, hô hấp ở người thường xảy ra rất cao. Một số thuốc
nhuộm hoặc chất chuyển hoá của chúng rất độc hại, có thể gây ung thư.
1.3.6. Nguồn phát sinh nước thải trong công nghiệp dệt nhuộm
Nguồn nước thải phát sinh trong công nghiệp dệt nhuộm từ các công đoạn hồ
sợi, giũ hồ, nấu, tẩy, nhuộm và hoàn tất. Trong đó, lượng nước thải chủ yếu do quá
trình giặt sau mỗi công đoạn. Nhu cầu sử dụng nước trong nhà máy dệt nhuộm rất lớn
và thay đổi tùy theo mặt hàng. Theo phân tích của các chuyên gia, lượng nước được
sử dụng trong các công đoạn sản xuất chiếm 72,3%, chủ yếu là từ các công đoạn
nhuộm và hoàn tất sản phẩm. Người ta có thể tính sơ lược nhu cầu sử dụng nước cho
1 mét vải nằm trong phạm vi từ 12 ÷ 65 lít và thải ra 10 ÷ 40 lít nước. Xét hai yếu tố
là lượng nước thải và thành phần các chất ô nhiễm trong nước thải thì ngành dệt
nhuộm được đánh giá là ô nhiễm nhất trong số các ngành công nghiệp [14].
12
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
Bảng 1.2. Các nguồn chủ yếu phát sinh nước thải công nghiệp dệt nhuộm [23]
Sản xuất vải sợi pha
(tổng hợp/bông, visco)
Sản xuất vải, sợi len và pha
(tổng hợp/len)
Giũ hồ
Giũ hồ
Giặt
Giặt
Giặt
Cacbon hóa (với len 100%)
Làm bóng
Làm bóng
Định hình ướt
Nấu – tẩy trắng
Nấu – tẩy trắng
Tẩy trắng (nếu yêu cầu)
Nhuộm
Nhuộm
Nhuộm
In hoa
In hoa
In hoa
Sản xuất vải sợi bông
1.4. Giới thiệu về quặng apatit của Việt Nam
1.4.1. Các loại hình quặng apatit tại Việt Nam
Đến nay ở Việt Nam chỉ mới phát hiện 3 kiểu thành hệ quặng photphorit.
- Thành hệ apatit - đôlômit (metan photphorit)
- Thành hệ photphorit thấm đọng kastơ
- Thành hệ photphorit Guano đảo thấp
+ Thành hệ apatit - đôlômit:
Đây là loại hình quặng apatit quan trọng nhất của Việt Nam, quặng này chỉ gặp ở
phía bắc Việt Nam, tạo thành bồn chứa quặng apatit Lào Cai, kéo dài hơn 100km, rộng
1 4km, dọc theo bờ phải sông Hồng. Trữ lượng dự đoán cho toàn bồn quặng khoảng
1 1,5 tỷ tấn.
+ Thành hệ photphorit thấm đọng kastơ: Loại quặng apatit này phân bổ ở khắp Việt
Nam và nhiều nước Đông Nam Á, hàm lượng khoảng 10 35% P2O5. Ở Việt Nam các
thân quặng đã phát hiện (tại Lạng Sơn, Thanh Hóa, Hà Tiên) chỉ dài vài trăm mét, rộng
vài chục mét và sâu vài mét, trữ lượng nhỏ, vài chục nghìn tấn mỗi mỏ.
+ Thành hệ photphorit Guano đảo thấp: Loại quặng apatit này là sản phẩm
thấm đọng của phân chim, chỉ gặp ở các đảo Hoàng Sa, Trường Sa, hàm lượng đạt
khoảng 12 35% P2O5. Theo đánh giá địa chất, trữ lượng photphorit tại các đảo
khoảng 4,7 triệu tấn.
Trong 3 loại hình quặng apatit của Việt Nam, chỉ có thành hệ apatit - đôlômit tại
Lào Cai là có giá trị công nghiệp.
13