Nghiên cứu xử lý hợp chất hữu cơ họ azo trong nước thải dệt nhuộm bằng hệ oxy hóa nâng cao

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI

HOÀNG THỊ THU HƯỜNG

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ HỢP CHẤT HỮU CƠ
TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG
HỆ OXI HÓA NÂNG CAO

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC

HÀ NỘI, NĂM 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI

HOÀNG THỊ THU HƯỜNG

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ HỢP CHẤT HỮU CƠ
TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG
HỆ OXI HÓA NÂNG CAO

Chuyên ngành: Hóa học phân tích
Mã số: 60440118
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Bích Ngân

HÀ NỘI, NĂM 2017

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan bản luận án này là kết quả nghiên cứu của cá nhân tôi. Các số
liệu và tài liệu được trích dẫn trong luận án là trung thực. Kết quả nghiên cứu này không
trùng với bất cứ công trình nào đã được công bố trước đó.
Tôi chịu trách nhiệm với lời cam đoan của mình.
Hà Nội, tháng 6 năm 2017
Tác giả luận văn
Hoàng Thị Thu Hường


LỜI CẢM ƠN

Luận văn được hoàn thành tại bộ môn Hoá Phân tích,
Hóa Công nghệ - Môi trường, Khoa Hoá học – Đại học Sư phạm Hà Nội
Sau một thời gian tiến hành các nghiên cứu của mình, tôi đã hoàn thành
luận văn với đề tài: “Nghiên cứu xử lý hợp chất hữu cơ trong nước thải dệt
nhuộm bằng hệ oxi hóa nâng cao” dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo của TS.
Nguyễn Bích Ngân và các thầy cô, anh chị, các bạn trong bộ môn Hóa Phân
tích - Trường Đại học Sư phạm Hà Nội.
Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn tới TS.
Nguyễn Bích Ngân người đã giao đề tài và tận tình chỉ dẫn tôi trong quá trình
hoàn thành luận văn.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS. Hồ Phương Hiền đã giúp
tôi đo đạc trên máy quang phổ UV – Vis, và các thầy cô, anh chị và các bạn
trong bộ môn Hóa Phân tích, Hóa Công nghệ - Môi trường, lớp cao học K24
đã tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện đề tài.
Trong quá trình thực hiện luận văn này, tuy đã nỗ lực và cố gắng hết sức
nhưng không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong ý kiến chỉ bảo của quý
thầy cô.

Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 06 năm 2017
Học viên
Hoàng Thị Thu Hường


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ......................................................................................... 5
1.1. NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM VÀ ẢNH HƯỞNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG SINH
THÁI .............................................................................................................................. 5
1.1.1. Giới thiệu chung về ngành dệt nhuộm và ô nhiễm môi trường. ....................... 5
1.1.2. Thuốc nhuộm ................................................................................................ 5
1.1.3. Đặc tính nguồn thải..................................................................................... 11
1.1.4. Tác hại của việc ô nhiễm thuốc phiện ........................................................ 13
1.2.MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ THUỐC NHUỘM HOẠT TÍNH TRONG
NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM ....................................................................................... 15
1.2.1. Phương pháp hóa lý .................................................................................... 15
1.2.2.. Phương pháp sinh học ............................................................................... 19
1.2.3. Phương pháp điện hóa ................................................................................ 20
1.2.4. Phương pháp xử lý bằng thực vật bậc cao .................................................. 20
1.2.5. Phương pháp hóa học ................................................................................. 21
1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG
PHƯƠNG PHÁP OXI HÓA NÂNG CAO (AOPs) Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ
GIỚI .............................................................................................................................. 27
1.4. SƠ LƯỢC VỀ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ HỢP CHẤT HỮU CƠ BẰNG SẮT KIM
LOẠI KÉT HỢP VỚI MUỐI PESUNFAT................................................................... 29
1.4.1. Sơ lược về sắt kim loại ............................................................................. 29
1.4.2. Muối amoni pesunfat .................................................................................. 30
1.4.3. Ứng dụng sắt kim loại để xử lý các hợp chất vòng thơm ........................... 31
1.4.4. Cơ chế của phản ứng sắt kim loại kết hợp với muối pesunfat. ................... 32

CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM .................................................................................. 34
2.1. QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM ............................................................................. 34
2.2. DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT ............................................................... 34
2.2.1. Dụng cụ và thiết bị...................................................................................... 34
2.2.2. Hóa chất ...................................................................................................... 35
2.2.3. Chuẩn bị các dung dịch .............................................................................. 35
2.3. XÂY DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN XÁC ĐỊNH COD .............................................. 37
2.4. XÁC ĐỊNH COD Ở MẪU NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM ..................................... 37
2.5. XÂY DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG XANH METYLEN38


2.6. ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG PHÁP ĐO QUANG VÀ KIỂM TRA ĐƯỜNG CHUẢN
CỦA XANH METYLEN .............................................................................................. 38
2.6.1. Kiểm tra độ chính xác của đường chuẩn bằng các mẫu tự tạo ................... 39
2.7. XỬ LÝ XANH METYLEN BẰNG SẮT KIM LOẠI KẾT HỢP VỚI MUỐI
PESUNFAT ................................................................................................................... 39
2.7.1. Khảo sát khả năng khuấy trộn tới quá trình xử lý xanh metylen ................ 39
2.7.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH tới quá trình xử lý xanh metylen ................... 40
2.7.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tới quá trình xử lý xanh metylen .......... 40
2.7.4. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng sắt tới quá trình xử lý xanh metylen . 41
2.7.5. Khảo sát ảnh hưởng của thể tích muối kalipesunfat tới quá trình xử lý xanh
metylen .......................................................................................................................... 41
2.7.6. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ xanh metylen đến quá trình xử lý ......... 42
2.8. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ MẪU NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM TẠI
LÀNG NGHỀ DỆT NHUỘM – VẠN PHÚC – HÀ ĐÔNG ........................................ 42
2.8.1. Mô tả mẫu ................................................................................................... 42
2.8.2. Xác định giá trị pH và CODđầu của mẫu nước thải dệt nhuộm ................... 42
2.8.3. Nghiên cứu khả năng xử lý mẫu nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc, Hà
Đông, Hà Nội ................................................................................................................ 43
2.9. XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SẮT TRONG PHOI SẮT ......................................... 45

2.10. XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG PHOI SẮT KẾT HỢP MUỐI
PESUNFAT ................................................................................................................... 45
2.10.1. Xử lý xanh metylen bằng phoi sắt kết hợp với muối pesunfat ................. 45
2.10.2. Xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phoi sắt kết hợp với muối pesunfat...... 46
2.11. XỬ LÝ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ......................................................... 46
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................. 47
3.1.XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG XANH METYLEN THEO PHƯƠNG PHÁP ĐO
PHỔ HẤP THỤ UV - VIs ............................................................................................. 47
3.1.1. Khảo sát bước sóng hấp thụ tối ưu của dung dịch xanh metylen ............... 47
3.1.2. Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng xanh metylen ở pH = 3 ........ 47
3.1.3. Kiểm tra đường chuẩn ................................................................................ 49
3.2. KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI QUÁ TRÌNH XỬ LÝ XANH
METYLEN BẰNG SẮT KIM LOẠI KẾT HỢP VỚI MUỐI PESUNFAT ................. 51
3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của sử khuấy trộn tới quá trình chuyển hóa xanh
metylen ......................................................................................................................... 51
3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH tới quá trình chuyển hóa xanh metylen ......... 53


3.2.3. Ảnh hưởng của thời gian tới quá trình xử lý xanh metylen bằng sắt kim
loại kết hợp với muối pesunfat ...................................................................................... 55
3.2.4. Ảnh hưởng của khối lượng Fe tới quá trình xử lý xanh metylen .............. 56
3.2.5. Ảnh hưởng của nồng độ muối kalipesunfat ................................................ 58
3.2.6. Ảnh hưởng của nồng độ xanh metylen đến hiệu suất xử lý ....................... 60
3.2.7. Tổng hợp các điều kiện thực nghiệm tối ưu của quá trình xử lý xanh
metylen bằng sắt kim loại kết hợp với muối kalipesunfat............................................. 62
3.3. XÂY DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN XÁC ĐỊNH COD .............................................. 62
3.4.QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM (LÀNG VẠN PHÚC – HÀ
ĐÔNG) BẰNG SẮT KIM LOẠI KẾT HỢP VỚI MUỐI PESUNFAT ....................... 63
3.4.1. Kháo sát quá trình xử lý nước thải dệt nhuộm bằng sắt bột kim loại kết hợp
với muối pesunfat .......................................................................................................... 63

3.4.2. Xử lý mẫu VP3 ........................................................................................... 65
3.4.3. Xử lý mẫu VP4 ........................................................................................... 67
3.4.4. Xử lý mẫu VP5 ........................................................................................... 68
3.5. XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG PHOI SẮT KẾT HỢP MUỐI
PESUNFAT ................................................................................................................... 70
3.5.1. Xác định hàm lượng sắt có mặt trong phoi sắt ........................................... 70
3.5.2. Xử lý mẫu tự tạo bằng phoi sắt kết hợp với muối kalipesunfat .................. 71
3.5.3. Xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phoi sắt kết hợp với muối pesunfat ....... 71
KẾT LUẬN .................................................................................................................. 73
KIẾN NGHỊ ................................................................................................................. 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO
!


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Tổn thất thuốc nhuộm khi nhuộm các loại xơ sợi ....................................12
Bảng 1.2. Nồng độ thuốc nhuộm trong nước sông là kết quả của thuốc nhuộm thải
loại bởi công nghiệp dệt nhuộm................................................................................13
Bảng 2.1. Xây dựng đường chuẩn COD ...................................................................37
Bảng 2.2.Các thể tích ddo cần lấy để chuẩn bị dd1 ÷ dd6 ........................................38
Bảng 2.3. Giá trị mật độ quang của dung dịch xanh metylen sau các khoảng thời
gian phản ứng với bột sắt và muối kali pesunfat, dung dịch được khuấy trộn và
không khuấy trộn để so sánh.....................................................................................40
Bảng 2.4. Giá trị mật độ quang của dung dịch xanh metylen sau các khoảng thời
gian phản ứng với bột sắt và muối kali pesunfat tại các pH khác nhau ....................40
Bảng 2.5. Giá trị mật độ quang của dung dịch xanh metylen sau các khoảng thời
gian phản ứng với bột sắt và muối kali pesunfat với các hàm lượng sắt khác nhau .41
Bảng 2.6. Giá trị mật độ quang của dung dịch xanh metylen sau các khoảng thời
gian phản ứng với bột sắt và muối kali pesunfat với nồng độ K2S2O8 khác nhau ....41
Bảng 2.7. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng sắt kim loại đến hiệu quả xử lý mẫu

nước thải (pha loãng 2 lần) .......................................................................................43
Bảng 2.8. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ kali pesunfat đến hiệu quả xử lý mẫu
nước thải (pha loãng 2 lần) .......................................................................................44
Bảng 3.1. Nồng độ xanh metylen với các giá trị mật độ quang tương ứng, pH = 3 .47
Bảng 3.2. Kết quả đánh giá độ chính xác của đường chuẩn ....................................49
Bảng 3.3. Nồng độ xanh metylen (mg/l) còn lại (CMB) của hai quá trình có khuấy
trộn và không khuấy trộn ..........................................................................................52
Bảng 3.4. Giá trị nồng độ xanh metylen còn lại (CMB) tại các giá trị pH khác nhau 53
Bảng 3.5. Khảo sát sự phụ thuộc của nồng độ xanh metylen theo thời gian xử lý
bằng sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat, pH = 3 ........................................55
Bảng 3.6. Nồng độ xanh metylen còn lại (CMB) sau các khoảng thời gian xử lý với
hàm lượng sắt kim loại khác nhau ............................................................................57
Bảng 3.7. Nồng độ xanh metylen còn lại (CMB) sau các khoảng thời gian xử lý với
nồng độ K2S2O8 khác nhau .......................................................................................58
Bảng 3.8. Hiệu suất của quá trình xử lý bằng 0,2 g/l Fe và K2S2O8 2,5mM với các
nồng độ xanh metylen ban đầu khác nhau ................................................................60
Bảng 3.9. Các giá trị COD với các giá trị mật độ quang tương ứng.........................62
Bảng 3.10. Hàm lượng COD ban đầu của các mẫu thực tế lấy tại làng nghề Vạn
Phúc – Hà Đông ........................................................................................................64
Bảng 3.11. Hiệu suất xử lý và COD của mẫu nước thải dệt nhuộm VP3 với các hàm
lượng sắt khác nhau (mẫu nước thải được pha loãng 2 lần với CODđầu = 384, thời
gian xử lý: 60 phút) ...................................................................................................65
Bảng 3.12. Hiệu suất xử lý mẫu VP3 khi thay đổi nồng độ muối pesunfat (mẫu
nước thải được pha loãng 2 lần với CODđầu = 384, thời gian xử lý: 60 phút) ..........66
Bảng 3.13. Hiệu suất xử lý và COD của mẫu nước thải dệt khi thay đổi hàm lượng sắt
(hẹ số pha loãng 2; COD đầu 402, thời gian xử lý: 60 phút) .......................................67
Bảng 3.14. Hiệu suất xử lý mẫu VP4 khi thay đổi nồng độ muối pesunfat .............67


Bảng 3.15. Hiệu suất xử lí và COD của mẫu nước thải dệt nhuộm sau 60 phút xử lý

với các hàm lượng sắt khác nhau (COD pha loãng 5 lần = 388) ..............................68
Bảng 3.16. Hiệu suất xử lí mẫu VP5 khi thay đổi nồng độ muối pesunfat sau 60
phút xử lý (COD pha loãng 5 lần = 388, thời gian: 60 phút)) ..................................69
Bảng 3.17. Hàm lượng sắt có mặt trong phoi sắt ......................................................71
Bảng 3.18. Xử lý mẫu nước thải dệt nhuộm bằng phoi sắt kết hợp với muối pesunfat
..................................................................................................................................72


DANH MỤC HÌNH
Hình 3.1. Phổ hấp thụ UV – Vis của dung dịch xanh metylen 6 mg/l tại pH = 3 ....47
Hình 3.2. Phổ hấp thụ của xanh metylen tại các nồng độ khác nhau. Từ trên xuống
dưới: 10; 7; 5; 3,5; 1,5; 0,5; 0,2 mg/L .......................................................................48
Hình 3.3. Đường chuẩn xác định hàm lượng xanh metylen ở pH = 3 ......................48
Hình 3.4. Độ lặp lại của phổ đồ xanh metylen nồng độ 1,0 mg/l .............................50
Hình 3.5. Độ lặp lại của phổ đồ xanh metylen nồng độ 5,0 mg/l .............................50
Hình 3.6. Độ lặp lại của phổ đồ xanh metylen nồng độ 9,0 mg/l .............................51
Hình 3.7. Khảo sát sự ảnh hưởng của khuấy trộn đến quá trình xử lý xanh metylen
bằng sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat .....................................................52
Hình 3.8. Ảnh hưởng của pH tới quá trình xử lý xanh metylen bằng sắt kim loại kết
hợp với muối pesunfat ..............................................................................................54
Hình 3.9. Khảo sát sự thay đổi nồng độ xanh metylen (CMB) theo thời gian phản ứng
với sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat........................................................56
Hình 3.10. Ảnh hưởng của khối lượng sắt đến quá trình xử lý dung dịch xanh
metylen......................................................................................................................57
Hình 3.11. Ảnh hưởng của nồng độ muối kali pesunfat tới quá trình xử lý dung dịch
xanh metylen .............................................................................................................59
Hình 3.12. Hình ảnh của dung dịch xanh metylen được xử lý bằng 0,2g/l sắt và
2,5mM K2S2O8 sau các khoảng thời gian 5 và 20 phút ............................................59
Hình 3.13. Hình ảnh của quá trình xử lý bằng 0,2g/l Fe và K2S2O8 sau khoảng thời
gian 20 phút với các nồng độ xanh metylen ban đầu khác nhau ..............................61

Hình 3.14. Hiệu suất của quá trình xử ly bằng 0,2g/l Fe và K2S2O8 2,5mM với các
nồng độ xanh metylen ban đầu khác nhau ................................................................61
Hình 3.15. Đường chuẩn của COD (Abs = f(CCOD)) .............................................63
Hình 3.16. Nước thải dệt nhuộm được lấy tại làng nghề Vạn Phúc – Hà Đông .......64
Hình 3.17. Hình ảnh mẫu nước thải dệt nhuộm VP3 trước (ống trái) và sau ( ống
phải) khi được xử lý bằng 0,2g/l Fe và K2S2O8 2,5mM sau thời gian 60 phút .........66
Hình 3.18. Hình ảnh mẫu nước thải dệt nhuộm VP4 trước (ống trái) và sau ( ống
phải) khi được xử lý bằng 0,3g/l Fe và K2S2O8 2,5mM sau thời gian 60 phút .........68
Hình 3.19. Nước thải dệt nhuộm VP5 trước (trái) và sau(phải) được xử lý bằng
0,2g/l Fe + K2S2O8 3,5mM .......................................................................................69
Hình 3.20. Xanh metylen được xử lý bằng phoi sắt kết hợp với muối pesunfat trước
(hình trái) và sau 40 phút (hình phải) .......................................................................71
!


KÝ HIỆU, TỪ VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
BOD
COD
AOPs
AOX
LD50
TCVN
GAC
PCB
TOC
WO
WPO
WAO
SCWO

CWO
TCE
SS

Tiếng Anh
Biochemical oxygen Demand
Chemical Oxygen Demand
Advanced Oxidation Processes
Adsorbable Organohalogens
Medium letalisdosis

UV - VIs

Ultra violet - Visible

LOD
LOQ

Limit of detection
Limit of quantity

Granular Activated Carbon
Polychlorinated biphenyls
Total organci Carbon
Wet oxidation
Wet peroxide oxidation
Wet air oxidation
Supercritical wet oxidation
Catalysis wet oxidation
Tricloetylen

Suspended solid

Tiếng Việt
Nhu cầu oxy sinh hóa
Nhu cầu oxy hóa học
Phương pháp oxi hóa tiên tiến
Hợp chất halogen hữu cơ
Liều lượng gây chết trung bình
Tiêu chuẩn Việt Nam
Than hoạt tính dạng hạt
Các chất hữu cơ mạch vòng
Tổng cacbon hữu cơ
Phương pháp oxy hóa pha lỏng

Oxi hóa pha lỏng siêu tới hạn

Chất rắn lơ lửng
Phương pháp quang hổ hấp thụ
phân tử
Giới hạn phát hiện
Giới hạn định lượng


MỞ ĐẦU
1.

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Việc phát triển các

khu công nghiệp luôn đi kèm với yêu cầu phát triển bền vững, tức là phát triển song

hành với giữ gìn bảo vệ môi trường. Một trong những vấn đề đặt ra là cải thiện môi
trường ô nhiễm do các chất độc hại từ nền công nghiệp gây ra. Điển hình là công
nghiệp cao su, hóa chất, thực phẩm, thuốc bảo vệ thực vật, y dược, luyện kim, giấy...
đặc biệt là ngành dệt nhuộm đang phát triển mạnh mẽ và chiếm kim ngạch xuất khẩu
lớn của Việt Nam.
Ngành dệt nhuộm đã phát triển từ rất lâu trên thế giới nhưng nó chỉ mới hình
thành và phát triển hơn 100 năm nay ở nước ta. Ngành dệt nhuộm thu hút nhiều lao
động góp phần giải quyết việc làm và phát triển kinh tế. Tuy nhiên nước thải ngành dệt
nhuộm đã gây ra hậu quả hết sức nghiêm trọng cho môi trường nước. Tại một số làng
nghề như Vạn Phúc, Dương Nội (Hà Đông), thì chỉ số BOD là 67 – 159 mg/l, nhu cầu
oxy hóa COD trong các công đoạn tẩy, nhuộm đo được từ 380 – 890 mg/l, cao hơn tiêu
chuẩn cho phép từ 3 – 8 lần; độ màu đo được là 750 Pt – Co, SS là 167 – 350mg/l, và
kim loại nặng trong nước như Fe là 7,68 mg/l; Pb là 2,5 mg/l; Cr6+ là 0,08 mg/l [15]
cao hơn tiêu chuẩn cho phép nhiều lần. Các phẩm nhuộm hoạt tính, hoàn nguyên,
thường thải trực tiếp ra môi trường, lượng phẩm nhuộm thừa lớn dẫn đến gia tăng hàm
lượng chất hữu cơ và độ màu. Mức độ ô nhiễm của nước thải dệt nhuộm phụ thuộc rất
lớn vào loại và lượng hóa chất sử dụng, vào kết cấu mặt hàng sản xuất (tẩy trắng,
nhuộm, in hoa...), vào tỷ lệ sử dụng sợi tổng hợp, vào loại hình công nghệ sản xuất,....
Tuy nhiên, nếu không được xử lý tốt, nước thải do dệt nhuộm sẽ gây ô nhiễm môi
trường, đặc biệt là ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm. Điều đó ảnh hưởng đến đời
sống của vi sinh vật như ngăn cản các quá trình quang hợp, ảnh hưởng khả năng tích tụ
sinh học của các sinh vật trong nước làm giảm tính thẩm mỹ môi trường.

Hoàng Thị Thu Hường

1


Hiện nay, việc sử dụng kim loại để khử các hợp chất có tính nổ đã và đang
ngày được chú trọng. Ngoài ưu điểm khả năng phân hủy chất cao còn do việc dễ dàng

áp dụng, công nghệ đơn giản, giá thành thấp. Tuy nhiên, phương pháp này còn hạn
chế là quá trình phân hủy không triệt để, chỉ tạo ra những sản phẩm ít độc hơn với
môi trường chứ không thể chuyển hóa hoàn toàn chúng. Một số thử nghiệm cho thấy
phản ứng phân hủy các hợp chất hữu cơ bền vững bằng kim loại kết hợp với muối
peoxiđisunfat (S2O82-) thì có thể đạt hiệu quả xử lý rất cao. Lúc này, trong hệ phản
ứng không chỉ có quá trình khử hóa các hợp chất hữu cơ mà còn xảy ra quá trình oxi
hóa nâng cao. Nhiều nghiên cứu dựa trên phương pháp Fenton: dùng gốc hydroxyl tự
do. Hydroxyl là tác nhân oxi hóa rất mạnh có khả năng chuyển hóa hoàn toàn chất
hữu cơ khó phân hủy. Song thời gian tồn tại rất ngắn và có thể bị mất hoạt tính khi có
mặt ion CO32- và PO42-. Nhưng phản ứng oxi hóa nâng cao bằng kim loại sắt hóa trị
không kết hợp với muối peoxiđisunfat(S2O82-) sinh ra tác nhân oxi hóa mạnh SO4*- có
thời gian tồn tại lâu hơn so với hệ Fenton [12]. Từ những cơ sở đã nêu trên chúng tôi đã
lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu xử lý hợp chất hữu cơ trong nước thải dệt nhuộm bằng
hệ oxi hóa nâng cao”.
2.

MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

- Nghiên cứu xác định nồng độ COD trong nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp đo
quang.
- Ứng dụng phương pháp AOPs để theo dõi quá trình chuyển hóa xanh metylen bằng
sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat.
- Ứng dụng phương pháp AOPs để theo dõi quá trình chuyển hóa hợp chất hữu cơ
trong nước thải dệt nhuộm bằng phoi sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat để xử
lý nước thải dệt nhuộm làng nghề Vạn Phúc – Hà Đông – Hà Nội.
3.

KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

- Xanh metylen và quá trình xử lý hợp chất hữu cơ có trong nước thải dệt nhuộm.

Hoàng Thị Thu Hường

2


4.

GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

- Có thể xử lý hoàn toàn thuốc nhuộm xanh metylen trong mẫu giả tự tạo.
- Hệ oxi hóa nâng cao được tạo thành từ sắt hóa trị không và muối kalipesunfat có khả
năng xử lý hợp chất hữu cơ có màu trong nước thải dệt nhuộm đủ tiêu chuẩn xả thải ra
môi trường.
5.

NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

- Tổng quan tài liệu về phương pháp oxi hóa nâng cao.
- Tổng quan tài liệu về các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm, đặc biệt là phương
pháp sử dụng sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat.
- Xây dựng đường chuẩn trắc quang để xác định hàm lượng COD trong nước thải dệt
nhuộm, và nồng độ xanh metylen.
- Nghiên cứu điều kiện thích hợp cho quá trình xử lý thuốc nhuộm xanh metylen bằng
sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat với quy mô phòng thí nghiệm.
- Nghiên cứu khả năng xử lý hợp chất hữu cơ trong nước thải dệt nhuộm bằng hệ phoi
sắt kết hợp với muối kali pesunfat quy mô phòng thí nghiệm.
- Ứng dụng kết quả nghiên cứu để xử lý nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc, Hà Đông,
Hà nội bằng sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat.
6.

GIỚI HẠN PHẠM VI NGHIÊN CỨU

- Sử dụng máy đo quang để xây dựng quy trình phân tích xác định nồng độ xanh
metylen và hàm lượng COD trong nước thải dệt nhuộm .
- Nước thải là loại dung dịch nhuộm pha chế ở phòng thí nghiệm và cả nước thải thực
tế.
- Sử dụng quá trình oxi hóa nâng cao cụ thể là: phản ứng oxi hóa nâng cao bằng kim
loại sắt hóa trị không kết hợp với muối kali pesunfatđể xử lý nước thải dệt nhuộm.
7.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Phương pháp phân tích trắc quang xác định hàm lượng COD và nồng độ xanh
metylen.
Hoàng Thị Thu Hường

3


- Sử dụng phản ứng oxi hóa nâng cao bằng kim loại sắt hóa trị không kết hợp với
muối K2S2O8.
1.

ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN VĂN

- Xây dựng thành công điều kiện tối ưu thông qua quét phổ UV –Vis.
- Xây dựng đường chuẩn với độ chính xác và độ tin cậy cao.
- Áp dụng phương pháp oxi hóa nâng cao để xử lý một số mẫu nước thải dệt nhuộm
tại làng nghề Vạn Phúc – Hà Đông – Hà Nội .

2.

CẤU TRÚC LUẬN VĂN

Luận văn gồm 78 trang
Phần mở đầu : 4 trang.
Phần nội dung : 68 trang.
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Thực nghiệm và các phương pháp nghiên cứu
Chương 3 : Kết quả và thảo luận
Phần kết luận và kiến nghị : 2 trang.
Tài liệu tham khảo: 4 trang

!

Hoàng Thị Thu Hường
!
!
!

4


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM VÀ ẢNH HƯỞNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG SINH
THÁI
1.1.1. Giới thiệu chung về ngành dệt nhuộm và ô nhiễm môi trường
Hiện nay, ngành này chiếm một vị trí quan trọng, đóng góp đáng kể cho ngân
sách nhà nước và giải quyết việc làm cho một lượng lớn người lao động. Tuy nhiên, bên

cạnh việc thúc đẩy kinh tế phát triển thì các ảnh hưởng đến môi trường từ ngành dệt
nhuộm cũng là một vấn đề nổi cộm nhất. Theo phân tích của các chuyên gia, trung bình,
một nhà máy dệt nhuộm sử dụng một lượng nước đáng kể, trong đó, lượng nước được sử
dụng trong các công đoạn sản xuất chiếm 72,3%, chủ yếu là trong công đoạn nhuộm và
hoàn tất sản phẩm [33]. Các chất ô nhiễm chủ yếu có trong nước thải dệt nhuộm là các
hợp chất hữu cơ khó phân hủy, thuốc nhuộm, các chất hoạt động bề mặt, các hợp chất
halogen hữu cơ (AOX – Adsorbable Organohalogens), muối trung tính làm tăng tổng
hàm lượng chất rắn, nhiệt độ cao ( thấp nhất là 400C) và pH của nước thải cao từ 9 đến
12, do lượng kiềm trong nước thải lớn. Trong số các chất ô nhiễm có trong nước thải dệt
nhuộm, thuốc nhuộm là thành phần khó xử lý nhất, đặc biệt là thuốc nhuộm azo không
tan – loại thuốc nhuộm được sử dụng phổ biến nhất hiện nay, chiếm 60 – 70% thị phần
[1]. Nhìn chung, nước thải dệt nhuộm có COD, nhiệt độ cũng như độ màu cao. Nước
thải dệt nhuộm nếu không được xử lý, thải ra ngoài môi trường có thể phá hủy đời sống
của thủy sinh vật và ảnh hưởng đến khả năng tự làm sạch của nguồn tiếp nhận
[28,30,32].
1.1.2. Thuốc nhuộm
Trong cuộc sống muôn màu của con người, thuốc nhuộm được sử dụng rất nhiều
trong nhiều lĩnh vực và nhiều ngành kinh tế khác nhau. Trong kỹ thuật và trong sinh
hoạt chúng ta thường gặp các thuật ngữ: thuốc nhuộm, pigment, bột màu... chúng đều

Hoàng Thị Thu Hường

5


là các hợp chất có màu nhưng bản chất, cấu tạo, tính chất và phạm vi sử dụng thì khác nhau
[9].
1.1.2.1. Thuốc nhuộm thiên nhiên [9]
Từ thời thượng cổ, loài người đều biết sử dụng thuốc nhuộm thiên nhiên lấy từ
thực vật và động vật. Bằng các mẫu vật khai quật được ở Kim tự tháp Ai Cập, ở Trung

Quốc và Ấn Độ, người ta đã xác định rằng trước công nguyên 1500 năm, người Ai Cập
đã biết dùng inđigo (màu xanh chàm) để nhuộm vải và sử dụng và sử dụng phổ biến
alizarin lấy từ rễ cây marena để nhuộm đỏ, sử dụng campee chiết xuất từ gỗ sồi để
nhuộm màu đen cho len và lụa tơ tằm. Ngoài ra, người ta còn chiết xuất được các màu
vàng, tím và đỏ tím từ một số loại cây khác nhau.
Từ màu xanh chàm và màu đỏ alizarin là có độ bền màu cao, nhìn chung thuốc
nhuộm thiên nhiên là có độ bền màu thấp, nhất là với ánh sáng, cường lực màu nhỏ do
chứa trong phân tử hệ thống mạng màu kém bền. Hơn nữa, hiệu suất khai thác thuốc
nhuộm từ thực vật rất thấp, phải dùng nhiều tấn nguyên liệu mới thu được 1kg thuốc
nhuộm, nên giá thành rất cao. Vì vậy, đến nay hầu hết thuốc nhuộm thiên nhiên đã bị
thay thế bằng thuốc nhuộm tổng hợp, số còn lại dùng để nhuộm thực phẩm hoặc
nhuộm vải cho các dân tộc ít người theo phong tục cổ truyển.
1.1.2.2. Thuốc nhuộm tổng hợp
Hiện nay, thuốc nhuộm tổng hợp được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp dệt
nhuộm. Đặc điểm nổi bật của các loại thuốc nhuộm là độ bền màu, tính chất không bị
phân hủy bởi những điều kiện, tác động khác nhau của môi trường, đây vừa là yêu cầu
với thuốc nhuộm lại vừa là vấn đề với xử lý nước thải dệt nhuộm. Màu sắc của thuốc
nhuộm có được là do cấu trúc hóa học của nó: một cách chung nhất, cấu trúc thuốc
nhuộm bao gồm nhóm mang màu và nhóm trợ màu. Nhóm mang màu là những nhóm
chứa các nối đôi liên hợp với hệ điện tử π linh động như >C=C<, >C=N-, >C=O, N=N-... Nhóm trợ màu là những nhóm thế cho hoặc nhận điện tử, như -SOH, -COOH,

Hoàng Thị Thu Hường

6


-OH, NH2..., đóng vai trò tăng cường màu của nhóm mang màu bằng cách dịch chuyển
năng lượng của hệ điện tử.
Thuốc nhuộm tổng hợp rất đa dạng về thành phần hóa học, màu sắc, phạm vi sử
dụng. Tùy thuộc cấu tạo, tính chất và phạm vi sử dụng, thuốc nhuộm được phân chia

thành các họ, các loại khác nhau. Có hai cách phân loại thuốc nhuộm phổ biến nhất:
+ Phân loại theo cấu trúc hóa học.
+ Phân loại theo đặc tính áp dụng.
v

Phân loại theo cấu trúc hóa học

Đây là cách phân loại dựa trên cấu tạo của nhóm mang màu, theo đó thuốc
nhuộm được phân thành 20-30 họ thuốc nhuộm khác nhau. Các họ chính là:
• Thuốc nhuộm azo: trong phân tử thuốc nhuộm này có một hoặc nhiều nhóm
azo (-N≡N-). Và phân tử thuốc nhuộm có một nhóm azo là monaazo, có hai nhóm azo
là diazo và có nhiều nhóm azo là tri và polyazo. Thuốc nhuộm azo được sản xuất
nhiều, chiếm 50% tổng sản lượng thuốc nhuộm [7].
• Thuốc nhuộm antraquinon: trong phân tử thuốc nhuộm chứa một hay nhiều
nhóm antraquinon hoặc các dẫn xuất của nó:

Họ thuốc nhuộm này chiếm đến 15% số lượng thuốc nhuộm tổng hợp.
• Thuốc nhuộm triaryl metan: triaryl metan là dẫn xuất của metan mà trong đó
nguyên tử C trung tâm sẽ tham gia liên kết vào mạch liên kết của hệ mang màu:

Hoàng Thị Thu Hường

7





diaryl metan
triaryl metan

Họ thuốc nhuộm này phổ biến thứ 3, chiếm 3% tổng số lượng thuốc nhuộm.

• Thuốc nhuộm phtaloxianin: hệ mang màu trong phân tử của chúng là hệ liên
hợp khép kín. Đặc điểm chung của họ thuốc nhuộm này là những nguyên tử H trong
nhóm imin dễ dàng bị thay thế bởi ion kim loại còn các nguyên tử N khác thì tham gia
tạo phức với kim loại làm màu sắc của thuốc nhuộm thay đổi. Họ thuốc nhuộm này có
độ bền màu với ánh sáng rất cao, chiếm khoảng 2% tổng số lượng thuốc nhuộm.
Ngoài ra, còn các họ thuốc nhuộm khác ít phổ biến, ít có quan trọng hơn như:
thuốc nhuộm nitrozo, nitro, polymetyl, arylamin, azometyn, thuốc nhuộm lưu huỳnh…
v

Phân loại theo đặc tính áp dụng [11]

Đây là cách phân loại các loại thuốc nhuộm thương mại đã được thống nhất trên
toàn cầu và liệt kê trong bộ đại từ điển về thuốc nhuộm: Color Index (CI), trong đó mỗi
thuốc nhuộm được chỉ dẫn về cấu tạo hóa học, đặc điểm về màu sắc và phạm vi sử
dụng. Theo đặc tính áp dụng, người ta quan tâm nhiều nhất đến thuốc nhuộm sử dụng
cho xơ sợi xenlullo (bông, visco...), đó là các thuốc nhuộm hoàn nguyên, lưu hóa, hoạt
tính và trực tiếp. Sau đó là các thuốc nhuộm cho xơ sợi tổng hợp, len, tơ tằm như:
thuốc nhuộm phân tán, thuốc nhuộm bazơ (cation), thuốc nhuộm axit.
• Thuốc nhuộm hoàn nguyên, bao gồm
Thuốc nhuộm hoàn nguyên không tan: là hợp chất màu hữu cơ không tan trong
nước, chứa nhóm xeton trong phân tử và có dạng tổng quát: R=C=O. Trong quá trình
nhuộm xảy ra sự biến đổi từ dạng layco axit không tan trong nước nhưng tan trong
kiềm tạo thành layco bazơ:

Hoàng Thị Thu Hường

8

Hợp chất này bắt màu mạnh vào xơ, sau đó khi rửa sạch kiềm thì nó lại trở về
dạng layco axit và bị oxi không khí oxi hóa về dạng nguyên thủy.
- Thuốc nhuộm hoàn nguyên tan: là muối este sunfonat của hợp chất layco axit của
thuốc nhuộm hoàn nguyên không tan, R≡C-O-SO3Na. Nó dễ bị thủy phân trong môi
trường axit và bị oxi hóa về dạng không tan ban đầu.
Khoảng 80% thuốc nhuộm hoàn nguyên thuộc nhóm antraquinon.
• Thuốc nhuộm lưu hóa: chứa nhóm disunfua đặc trưng (D-S-S-D, D- nhóm
mang màu thuốc nhuộm) có thể chuyển về dạng tan (layco: D-S-) qua quá trình khử.
Giống như thuốc nhuộm hoàn nguyên, thuốc nhuộm lưu hóa dùng để nhuộm vật liệu
xenlulo qua 3 giai đoạn: hòa tan, hấp phụ vào xơ sợi và oxi hóa trở lại.
• Thuốc nhuộm trực tiếp: đây là loại thuốc nhuộm anion có khả năng bắt màu
trực tiếp vào xơ sợi xenllulo và dạng tổng quát: Ar-SO3Na. Khi hòa tan trong nước, nó
phân ly cho về dạng anion thuốc nhuộm và bắt màu vào sợi. Trong mỗi màu thuốc
nhuộm trực tiếp có ít nhất 70% cấu trúc azo, còn tính trong tổng số thuốc nhuộm trực
tiếp thì có đến 92% thuộc lớp azo.
• Thuốc nhuộm phân tán: đây là loại thuốc nhuộm này có khả năng hòa tan rất
thấp trong nước (có thể hòa tan nhất định trong dung dịch chất hoạt động bề mặt).
Thuốc nhuộm phân tán dùng để nhuộm các loại xơ sợi tổng hợp kị nước. Xét về mặt
hóa học có đến 59% thuốc nhuộm phân tán thuộc cấu trúc azo, 32% thuộc cấu trúc
antraquinon, còn lại thuộc các lớp hóa học khác.
• Thuốc nhuộm bazơ – cation
Các thuốc nhuộm bazơ trước đây dùng để nhuộm tơ tằm, ca bông cầm màu bằng
tananh, là các muối clorua, oxalat hoặc muối kép của bazơ hữu cơ. Chúng dễ tan trong
nước cho cation mang màu. Các thuốc nhuộm bazơ biến tính - phân tử được đặc trưng
bởi một điện tích dương không định vị - gọi là thuốc nhuộm cation, dùng để nhuộm xơ
Hoàng Thị Thu Hường

9

acrylic. Trong các màu thuốc nhuộm bazơ, các lớp hóa học được phân bố: azo (43%),
metin (17%), triazylmetan (11%), arcrydin (7%), antraquinon (5%) và các loại khác [40].
•

Thuốc nhuộm hoạt tính:

Thuốc nhuộm hoạt tính là thuốc nhuộm anion tan, có khả năng phản ứng với xơ
sợi thông qua các liên kết cộng hóa trị trong những điều kiện nhất định. Thuốc nhuộm
hoạt tính(reactive dyes) được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp dệt may của
nước ta. Đây là loại chất nhuộm rất khó loại bỏ do khả năng hòa tan tốt trong nước [2]
Ví dụ:

Thuốc nhuộm
sunfatoetylsunfon

Thuốc nhuộm Vinylsunfon
(dạng hoạt hóa của thuốc nhuộm gốc)

Thuốc nhuộm Vinylsunfon

Xơ được nhuộm (X là O-Xenlullo)
Thuốc nhuộm thủy phân (X là OH)

Do tham gia vào phản ứng thủy phân nên phản ứng giữa thuốc nhuộm và xơ sợi
không đạt hiệu suất 100%. Để đạt độ bền màu giặt và độ bền màu tối ưu, hàng nhuộm
được giặt hoàn toàn để loại bỏ phần thuốc nhuộm dư và phần thuốc nhuộm thủy phân.
Vì thế, mức độ tổn thất đối với thuốc nhuộm hoạt tính cỡ 10÷50%, lớn nhất trong các
loại thuốc nhuộm. Hơn nữa, màu thuốc nhuộm thủy phân giống màu thuốc nhuộm gốc
nên nó gây ra vấn đề màu nước thải và ô nhiễm nước thải.

Chúng tôi giới thiệu về thuốc nhuộm được sử dụng trong luận văn:
Hoàng Thị Thu Hường

10


v

Xanh metylen

Công thức phân tử: C16H18N3SCl.xH2O (x= 2-3), M = 319,86

Xanh metylen là một loại thuốc nhuộm bazơ cation, được tổng hợp cách đây hơn
120 năm. Metylen xanh là chất được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, nhất là
trong sinh học và hóa học. Tinh thể xanh metylen có màu xanh lá cây thẫm có ánh
đồng đỏ hoặc bột nhỏ màu xanh lá cây. Khó tan trong nước lạnh và rượu etylic, khi đun
nóng thì tan dễ hơn. Ở nhiệt độ phòng, nó tồn tại ở dạng rắn không mùi, màu xanh đen,
khi hòa tan vào nước hình thành dạng dung dịch màu xanh lam, xanh metylen hấp thụ
cực đại ở bước sóng 630nm. Xanh metylen là một phẩm nhuộm mang màu trong đó
cường độ màu tỷ lệ với nồng độ của chất này trong dung dịch. Trong nghiên cứu này,
xanh metylen được chọn như một chất gây ô nhiễm nguồn nước để khảo sát khả năng
quang hóa xúc tác chính [7].
1.1.3. Đặc tính nguồn thải [10]
Trong công nghệ dệt nhuộm dùng rất nhiều nước phục vụ cho các công đoạn sản
xuất bình quân 50 – 300m3/tấn sp. Trong đó nguồn ô nhiễm chính xuất phát từ công
đoạn dệt nhuộm và nấu tẩy.
Các chất ô nhiễm chủ yếu có trong nước thải dệt nhuộm là các hợp chất hữu cơ khó
phân hủy, thuốc nhuộm, các 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 không tan – loại thuốc nhuộm được sử dụng phổ biến hiện nay, chiếm tới 60
– 70% thị phần. Thông thường, các chất màu trong thuốc nhuộm không bám dính hết
vào sợi vải trong quá trình nhuộm mà bao giờ cũng còn lại một lượng dư nhất định tồn
Hoàng Thị Thu Hường

11


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. Đây chính là nguyên nhân làm cho nước
thải dệt nhuộm có màu cao và nồng độ chất ô nhiễm lớn.
Với từng loại vải thì người ta có thể sử dụng thuốc nhuộm hoàn nguyên, thuốc
nhuộm phân tán hay thuốc nhuộm hoạt tính và với mỗi loại thuốc nhuộm lại yêu cầu
môi trường khác nhau dẫn đến tính chất nước thải cũng khác nhau.
Nước thải tẩy dệt: Có pH dao động từ 9 – 12, hàm lượng chất hữu cơ cao COD
từ 1000 – 3000mg/l do thành phần các chất tẩy gây nên. Độ màu của nước thải ở giai
đoạn ban đầu có thể lên đến 10000 Pt – Co, hàm lượng cặn lơ lửng khoảng 200mg/l
nồng độ này giảm ở những giai đoạn cuối. Thành phần nước thải bao gồm: thuốc
nhuộm thừa, chất hoạt động bề mặt, các chất oxy hóa cellulose, xút, chất điện ly,…
Nước thải nhuộm:
Công nghiệp dệt sử dụng một lượng lớn nước và nước thải ngành dệt là tổng hợp
nước thải công nghiệp phát sinh từ tất cả các công đoạn hồ sợi, nấu tẩy, tẩy trắng, làm
bóng sợi, nhuộm in và hoàn tất, trong đó, chủ yếu là nước dùng cho quá trình nhuộm
và hoàn tất sản phẩm [31].
Bảng 1.1: Tổn thất thuốc nhuộm khi nhuộm các loại xơ sợi
TT

Loại thuốc nhuộm

Loại xơ sợi

Tổn thất vào dòng thải, %

1

Axit

Polyamit

5 ÷ 20

2

Bazơ

Acrylic

0÷5

3

Trực tiếp

Xenlulo

5 ÷ 30

4

Phân tán

Polyeste

0 ÷ 10

5

Hoạt tính

Xenlulo

10 ÷ 50

6

Lưu hóa

Xenlulo

10 ÷ 40

7

Hoàn nguyên

Xenlulo

5 ÷ 20

Mặc dù thành phần chất rắn lơ lửng gồm dư lượng chất nhuộm đã liên tục giảm

xuống nhờ áp dụng công nghệ mới, song do tác hại của chúng đối với hệ sinh thái,
Hoàng Thị Thu Hường

12


cũng như việc thải ra một lượng nước thải quá lớn, dệt nhuộm được đánh giá là ngành
công nghiệp gây ô nhiễm nhất trong các ngành công nghiệp [33]. Như có thể thấy ở
bảng 1.1, dư lượng chất nhuộm thải vào môi trường là rất lớn tính theo tỷ lệ thuốc
nhuộm áp dụng. Ví dụ, công trình của Hobbs đã mô tả tổng quan nồng độ thuốc nhuộm
có trong nước sông của Anh như sau:
Bảng 1.2: Nồng độ thuốc nhuộm trong nước sông là kết quả của thuốc nhuộm thải loại
bởi công nghiệp dệt nhuộm (Kết quả này không tính lượng thuốc nhuộm bị bùn hấp
phụ trong hệ thống xử lý)
Nồng độ thuốc nhuộm

Đặc điểm quá trình

Mức độ

Nhuộm tận trích sợi bông bằng thuốc

Trung bình

5,3

Xấu nhất

1555

Trung bình

1,2

Xấu nhất

364

nhuộm hoạt tính
Nhuộm tận trích sợi len bằng thuốc
nhuộm axit

trong nước sông (mg/l)

Với nồng độ như vậy, nước thải dệt nhuộm sẽ có màu thường rất đậm, làm cản
trở khả năng xuyên qua của ánh sáng mặt trời, giảm nồng độ hoà tan oxy trong nước.
Ngoài ra, thuốc nhuộm được sản xuất có độ ổn định hóa học và độ quang hóa cao để
thỏa mãn yêu cầu về độ bền màu của các nhà bán lẻ và người tiêu dùng. Một hậu quả
của độ ổn định đó là khi đi vào dòng thải chúng không dễ dàng được phân hủy bởi vi
sinh và các phương pháp xử lý thông thường, nhất là thuốc nhuộm hoạt tính.
1.1.4. Tác hại của việc ô nhiễm thuốc nhuộm
Sự gia tăng đáng kể của ngành dệt may là nhờ sự đóng góp rất lớn của ngành dệt
nhuộm. Chất lượng vải, màu sắc và kiểu sáng ưu chuộng là những yếu tố không thể
thiếu trong lĩnh vực thời trang. Tuy nhiên, với nhu cầu ngày càng cao về màu sắc và độ
bền của thuốc nhuộm, dưới góc độ môi trường thì sự đa dạng về màu sắc và độ bền
màu ngày càng tăng cao của thuốc nhuộm lại là sự ô nhiễm môi trường mức độ ngày
càng trầm trọng hơn và càng khó khăn hơn trong nghiên cứu cơ chế và công nghệ xử lý
Hoàng Thị Thu Hường

13

nước thải [17].
Các thuốc nhuộm hữu cơ nói chung được xếp loại từ ít độc đến không độc đối
với con người (được đặc trưng bằng chỉ số LD50). Các kiểm tra về tính kích thích da,
mắt cho thấy đa số thuốc nhuộm không gây kích thích với vật thử nghiệm (thỏ) ngoại
trừ một số cho kích thích nhẹ.
Tác hại gây ung thư và nghi ngờ gây ung thư: không có loại thuốc nhuộm nào
nằm trong nhóm gây ung thư cho người. Các thuốc nhuộm azo được sử dụng nhiều
nhất trong ngành dệt, tuy nhiên chỉ có một số màu azo, chủ yếu là thuốc nhuộm
benzidin, có tác hại gây ung thư. Các nhà sản xuất châu Âu đã ngừng sản xuất loại này,
nhưng trên thực tế chúng vẫn được tìm thấy trên thị trường do giá thành rẻ và hiệu quả
nhuộm màu cao.
Mức độ độc hại với cá và các loài thủy sinh: các thử nghiệm trên cá của hơn
3000 thuốc nhuộm được sử dụng thông thường cho thấy thuốc nhuộm nằm trong tất cả
các nhóm từ không độc, độc vừa, độc, rất độc đến cực độc. Trong đó có khoảng 37%
thuốc nhuộm gây độc vừa đến độc cho cá và thủy sinh, chỉ 2% thuốc nhuộm ở mức độ
rất độc và cực độc cho cá và thủy sinh.
Khi đi vào nguồn nước nhận như sông, hồ,… với một nồng độ rất nhỏ thuốc
nhuộm đã cho cảm nhận về màu sắc. Thuốc nhuộm hoạt tính sử dụng càng nhiều thì
màu nước thải càng đậm. 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 loài thủy sinh vật. Nó tác động
xấu đến khả năng phân giải của vi sinh đối với các chất hữu cơ trong nước thải. Các
nghiên cứu cho thấy khả năng phân giải trực tiếp thuốc nhuộm hoạt tính bằng vi sinh
rất thấp. Ở Việt Nam, qua số liệu điều tra tại các công ty dệt may lớn đều cho thấy các
chất thải có trong nước thải công nghiệp dệt nhuộm có thể được chia thành hai loại:
- Chất thải của các loại hóa chất và chất phụ gia trong nước thải do sử dụng dư
thừa, chủ yếu là các loại chất vô cơ và chất hữu cơ dễ phân hủy.
- Chất thải từ thuốc nhuộm dư thừa, đây là chất hữu cơ khó phân hủy.
Hoàng Thị Thu Hường

14