Luận văn: Xử lý nước thải cơ sở nhuộm vãi Quốc Tuấn

Mục Lục
Chương 1: MỞ ĐẦU....................................................................................................1
1.1 Sự cần thiết của luận văn.....................................................................................1
1.2 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của luận văn.................................................1
1.3 Mục dích và nội dung luận văn...........................................................................1
1.4 Thời gian thực hiện.............................................................................................2
1.5 Địa điểm lấy mẫu và tiến hành thí nghiệm..........................................................2
Chương 2: TỔNG QUAN.............................................................................................3
2.1 Tổng quan về ngành nhuộm................................................................................3
2.2 Giới thiệu về Cơ sở nhuộm vải Quốc Tuấn..........................................................3
2.3 Thành phần và tính chất thuốc nhuộm..................................................................4
2.4 Tính độc hại của phẩm nhuộm............................................................................25
2.5 Thành phần và tính chất nước thải Nhuộm tại Cơ sở nhuộm Quốc Tuấn...........26
Chương 3 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI.........................................29
3.1. Xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ.........................................................29
3.2. Xử lý nước thải nhuộm bằng phương pháp Sinh học........................................40
3.3. Một số phương pháp xử lý nước thải ngành nhuộm hiện nay............................54
Chương 4 MÔ HÌNH VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU..............................................56
4.1. Thí nghiệm Jartest.............................................................................................56
4.2. Thí nghiệm mô hình lọc sinh học kỵ khí...........................................................57
4.3. Thí nghiệm mô hình Bùn hoạt tính (Aerotank)..................................................59
Chương 5 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN.............................................60
5.1 Kết quả nghiên cứu Hóa Lý các loại phẩm nhuộm khác nhau............................60
5.2 Kết quả nghiên cứu Phương pháp xử lý Sinh học...............................................99
5.3 Kết quả nghiên cứu xử lý Hóa lý bậc cao đối với nước thải Tẩy sau Bùn Hoạt
Tính........................................................................................................................ 105
Chương 6 NHẬN XÉT VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ.............................................115
6.1. Nhận Xét.........................................................................................................115
6.2. Đề xuất công nghệ...........................................................................................115
Tài Liệu Tham Khảo.................................................................................................119
Phụ Lục..................................................................................................................... 120

Chương 1: Mở Đầu

Chương 1:

MỞ ĐẦU

1.1 Sự cần thiết của luận văn
Ngày nay với sự phát triển của thế giới về mọi mặt, đặc biệt trong lĩnh vực công
nghiệp đã tạo ra ngày càng nhiều sản phẩm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con
người. Bên cạnh những thành tựu to lớn đó con người đã dần dần hủy hoại môi trường
sống của mình do các chất thải thải ra từ các công đoạn sản xuất mà không qua xử lý
hoặc xử lý không triệt để. Để giải quyết vấn đề đó, thiết nghĩ cần thiết chúng ta phải
tập trung đầu tư phát triển công nghệ môi trường hơn nữa.
Hiện nay có ba lĩnh vực môi trường cần quan tâm là khí thải, nước thải và chất
thải rắn. Ba lĩnh vực này có liên quan trực tiếp đến con người. Trong đó nước thải
đóng vai trò đáng kể và nước thải dệt nhuộm góp một phần lớn trong vai trò đó.
Qua những điều nói trên, luận văn này xin đóng góp một phần nhỏ bé trong quá
trình tìm tòi, nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải nói chung và ngành dệt nhuộm nói
riêng đồng thời nhằm giúp cơ sở nhuộm vải Quốc Tuấn đạt được các yêu cầu về môi
trường ngày càng nghiêm nghặt của nhà nước. Luận văn nghiên cứu phương pháp xử
lý ba loại nước thải nhuộm là nước thải Hoạt Tính, nước thải Sulfur và nước thải từ
công đọan giặt tẩy.

1.2 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của luận văn
 Nội dung nghiên cứu trong luận văn không chỉ áp dụng để xử lý nước thải
từ công đọan nhuộm cho Cơ sở nhuộm Quốc Tuấn mà còn tìm hiểu đặc tính và
phương pháp phù hợp xử lý từng loại nước thải nhuộm làm tăng hiệu quả xử lý

đối với nước thải ngành nhuộm. Do sự hạn chế về thời gian nên Luận văn chỉ giới
hạn trong ba loại nước thải. Nếu có điều kiện sẽ tiếp tục nghiên cứu thêm các loại
nước thải nhuộm khác như Phân Tán, Trực Tiếp, Hoàn Nguyên…
 Quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn được thực hiện trực tiếp trên
nước thải của Cơ sở Quốc Tuấn bằng mô hình tại Phòng Thí Nghiệm Môi Trường
Trường Đại học Bách Khoa nên Luận Văn có tính thực tế và sự phù hợp.
 Việc phân tích các chỉ tiêu được thực hiện bằng các phượng pháp tiêu chuẩn
và có sự theo dõi của cán bộ hướng dẫn nên có độ tin cậy cao.

1.3 Mục dích và nội dung luận văn
1.3.1 Mục đích luận văn


Xác định khả năng keo tụ của phẩm nhuộm Hoạt Tính theo từng loại màu
khác nhau.

-1-




Xác định khả năng keo tụ của phẩm nhuộm Sulfur.



Xác định khả năng xử lý sinh học của cả ba loại nước thải Hoạt Tính, Sulfur
và Tẩy.



Đề xuất công nghệ xử lý dựa trên kết quả đạt được qua mô hình thí nghiệm.

1.3.2 Nội dung luận văn


Keo tụ từng loại nước thải Hoạt Tính với phèn sắt II (FeSO 4) từ đó xác định
pH tối ưu, liều lượng phèn tối ưu cũng như mối quan hệ giữa độ màu, COD
và hiệu quả xử lý chúng.



Keo tụ nước thải Sulfur bằng cả ba loại phèn: phèn Bách Khoa, phèn nhôm
và phèn sắt từ đó so sánh hiệu quả xử lý của ba loại phèn này đồng thời lựa
chọn loại phèn thích hợp về tính hiệu quả cũng như tính kinh tế.



Nghiên cứu mô hình xử lý sinh học của nước thải Hoạt Tính, nước thải
Sulfur sau keo tụ và nước thải Tẩy.



Keo tụ nước thải tẩy sau sinh học bằng phèn Bách Khoa, phèn nhôm và
PAC sau đó so sánh hiệu quả xử lý của ba loại chất keo tụ này, lựa chọn chất
keo tụ thích hợp.



Đề xuất công nghệ xử lý phù hợp.

1.4 Thời gian thực hiện
Thời gian thực hiện luận văn từ tháng 9 đến tháng 12 năm 2004.

1.5 Địa điểm lấy mẫu và tiến hành thí nghiệm
Mẫu nước thải nhuộm được lấy trực tiếp tại cơ sở nhuộm vải Quốc Tuấn
416/6/17 Lạc Long Quân, F5, Q11, Tp Hồ Chí Minh và được tiến hành thí nghiệm tại
Phòng Thí Nghiệm Môi Trường của Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí
Minh.

-2-


Chương 2 Tổng Quan

Chương 2:
2.1

TỔNG QUAN

Tổng quan về ngành nhuộm

Ngành công nghiệp dệt nhuộm là một trong những ngành có bề dày truyền thống ở
Thành phố Hồ Chí Minh và khu vực trong nhiều năm qua. Tuy nhiên, ngành dệt
nhuộm với khâu nhuộm và hoàn tất vải của mình đã và đang là một nguồn gây ô nhiễm
môi trường khá mạnh cả về lượng cũng như về chất. Ước tính lượng nước thải thải ra
từ các công đoạn nhuộm vải rất lớn, từ 12-300 m3/tấn vải
Nước thải ngành nhuộm rất đa dạng và phức tạp. Theo tính toán các hóa chất sử
dụng trong công đoạn nhuộm như: phẩm nhuộm, chất hoạt động bề mặt, chất điện ly,
chất ngấm, chất tạo môi trường, hồ, men, chất oxy hóa…Có hàng trăm loại hoá chất
đặc trưng và như trên đã trình bày, nhiều loại hóa chất này hòa tan dưới dạng ion cùng

với các kim loại nặng đã làm tăng thêm tính độc hại của nước thải ngành nhuộm làm
ảnh hưởng lâu dài đến môi trường và sức khỏe con người. hơn nữa, thành phần và tính
chất nước thải ngành nhuộm hoàn toàn không ổn định, nó thay đổi theo công nghệ và
mặt hàng vì vậy việc xác định thành phần và tính chất của nước thải không dễ dàng.
Chính nguyên nhân đó, việc tìm hiểu thành phần tính chất nước thải ngành nhuộm
cũng như giải pháp xử lý theo từng loại nước thải riêng đã đặt ra yêu cầu và là nền tảng
hình thành luận văn: ”Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải nhuộm vải Quốc Tuấn”
với các loại nước thải nhuộm khác nhau theo từng công đoạn khác nhau của quá trình
nhuộm.

2.2

Giới thiệu về Cơ sở nhuộm vải Quốc Tuấn
2.2.1

Lịch sử hình thành

Cơ sở nhuộm vải Quốc Tuấn được hình thành từ một cơ sở nhỏ nhuộm vải bằng
phương pháp nhúng với các thiết bị thô sơ từ năm 1982. Sau đó trải qua nhiều giai
đoạn khác nhau với nhiều khó khăn và thử thách cuối cùng cơ sở được trang bị các
thiết bị hiện đại với 7 máy nhuộm liên tục, một hệ thống sấy vải và một nồi hơi để
cung cấp nhiệt trong quá trình nhuộm và sấy vào năm 1998. Hiện nay công suất tối đa
có thể đạt được là 10.000 m vải/tháng, trung bình khoảng 7000 m vải/ tháng.
Địa chỉ: 416/6/17 Lạc Long Quân, F5, Q11, Tp Hồ Chí Minh
2.2.2

Quy trình nhuộm vải

Vải được cuộn thành từng cuộn, trước khi nhuộm tuỳ theo yêu cầu khách hàng
mà có cho qua máy cào lông hay không sau đó thực hiện theo các bước:

 Tẩy hồ: vải được di chuyển qua lớp nước tẩy trong bồn theo cách thức giống
như hoạt động của băng tải. Quá trình được thực hiện nhiều lần cho đến khi
đạt yêu cầu. Trong bồn, nước tẩy được cấp nhiệt từ nồi hơi để nhiệt độ lên tới
60-80oC. Ở đây, các vết bẩn, dầu máy và hồ sẽ được tẩy sạch khỏi sợi vải.
Công đoạn này là cần thiết trước khi nhuộm, giúp cho thuốc nhuộm tiếp xúc
tốt hơn với sợi vải, tăng khả năng đều màu và độ tận trích của thuốc nhuộm
trên sợi vải.


Chương 2: Tổng Quan

 Xả Tẩy: sau khi tẩy, nước tẩy được xả ra khỏi bồn và phun nước rửa vải, nhiệt
vẫn được cấp liên tục.
 Nhuộm: đây là khâu quyết định đến chất lượng của màu nhuộm. Màu vải theo
yêu cầu của khách hàng mà phối màu cho phù hợp. Thuốc nhuộm được cho
vào cùng các chất trợ, nhiệt độ trong bồn nhuộm tuỳ theo loại phẩm nhuộm
mà được duy trì cao hay thấp.
- Đối với nhuộm Sulfur, bồn nhuộm phải được đậy kín để bảo ôn nhiệt độ và
ngăn ngừa hiện tượng oxy hóa có thể xảy ra khi thuốc nhuộm tiếp xúc
với không khí bỡi thuốc nhuộm Sulfur có tính khử. Nhiệt độ trong bồn
này có thể lên tới 100oC.
- Đối với nhuộm Hoạt Tính, bồn nhuộm không cần được đậy nắp vì nhiệt độ
cần duy trì chỉ từ 60-80oC.
 Rửa và Cầm màu: ở đây chất ngấm và cầm màu được cho vào để tăng khả
năng ngấm và bám dính của phẩm nhuộm lên sợi vải. Đây là công đoạn hoàn
tất trước khi sấy. Vải sau khi nhuộm sẽ được lấy mẩu để kiểm tra chất lượng.
 Sấy vải: Cuộn vải được cho chạy qua máy sấy với một hệ thống các trục được
cấp nhiệt từ nồi hơi. Tuỳ theo loại vải mà nhiệt độ và độ ẩm được duy trì ở các
mức khác nhau. Đối với vải cần độ ẩm lớn thì tốc độ qua sấy cao hơn. Trong
công đoạn sấy đôi khi cũng cần hồ vải theo yêu cầu của khách hàng, có thể là

hồ mềm hay hồ cứng, hồ làm bóng…
Vải Cuộn

Cào lông
(Nếu có)

Sấy
(Hồ khi cần thiết)
Hình 2-1

2.3

Tẩy

Xả nước và
cầm màu

Xả tẩy

Nhuộm

Quy trình nhuộm vải

Thành phần và tính chất thuốc nhuộm
2.3.1 Thuốc nhuộm Hoạt Tính
2.3.1.1 Tính chất của thuốc nhuộm Hoạt Tính

Cho tới nay tất cả các phương pháp nhuộm sợi xenlulose để chúng có độ bền ẩm
thực sự tốt đều phụ thuộc vào sự chuyển hóa của các chất tan thành các hợp chất không
tan trong sợi, và các qui trình này luôn kèm theo một khó khăn nào đó trong ứng dụng.

Các phẩm nhuộm Hoạt Tính thiếu độ bền ẩm vì các lực giữ chúng trên bề mặt sợi dễ bị
phá vỡ. Trong một thời gian dài các nhà hóa học đã tìm kiếm một phương pháp để kết
nối phân tử thuốc nhuộm với xenlulo bằng một liên kết cộng hóa trị. Vào khoảng cuối
-4-


Chương 2: Tổng Quan

thập niên 40 của thế kỉ XX, các nhà khoa học chuyển sự quan tâm đến các đặc tính của
các thuốc nhuộm có chứa phần dư clorua cyanuric (2-1) – các phẩm nhuộm triazinyl
Cl
N

N

Cl

( 2 - 1)

N

Cl

Có thể làm cho các nguyên tử clo trong clorua cyuanuric kết hợp với một, hai
hoặc ba hợp chất chứa các nhóm hydroxyl hoặc amino gắn vào các phân tử màu. Các
phản ứng với nước, rượu và amin được tóm tắt dưới đây
OH
H2 O

N

N

Cl

N

N
Cl

N
N

N
Cl

R.OH
Cl

N

Cl

Cl

N

N

N

N

N
Cl

Cl

HO

N

N

N
OR

OR

Cl

Cl

N

N

N
N

N

(2-2)
OR

R.NH

R.NH
N

OH

OR
N

Cl

N
N

OH

N

OR

R.NH
RNH2

N

N

OR

Cl

OH

OH

R.NH

R.NH

N
N

R.NH

Một đặc tính đặc biệt quan trọng của phần dư clorua cyanuric là một hoặc hai
nguyên tử Clo bị bỏ lại không được thay thế thì chúng sẽ tác dụng với nhóm hydroxyl
của xenlulo. Phản ứng giữa thuốc nhuộm diclo-triazinyl và xenlulo xảy ra ở nhiệt độ
20oC (68oF) được minh họa dưới đây:
Cl

O Cellulose

N

N

N

NaSO3 - Dye - NH

+ HO Cellulose

NaSO3 - Dye - NH

N

+ HCl

(2-3)

N

N

Cl

Cl

và nó có thể dẫn đến giai đoạn khác để liên kết với 2 nguyên tử xenlulo như trong
(2-4), mặc dù không phải là trong tất cả mọi trường hợp nó đều có thể làm như vậy ở
nhiệt độ 20oC

-5-

Chương 2: Tổng Quan

O Cellulose
N
NaSO3 - Dye - NH

(2-4)

N
N
O Cellulose

Có thuốc nhuộm triazinyl có thể cùng một lúc tiến hành thủy phân với nước để
tạo thành hợp chất được biểu diễn bởi (2-5)
Cl
N
NaSO3 - Dye - NH

+

N

2H2O

N
Cl
OH
N
NaSO3 - Dye - NH

N

+ 2HCl

(2-5)

N
OH

Và tạo ra sản phẩm của sự thủy phân sẽ làm giảm hiệu suất của thuốc nhuộm.
hơn nữa, các hợp chất của dạng (2-5) có thể tác dụng lên xenlulo. Chúng không có độ
bền ẩm vì không có liên kết cộng hóa trị nào được tạo ra. Nếu không bị đẩy ra chúng
có thể làm giảm các đặc tính hữu dụng của hợp chất xenlulo diclo-triazinyl.
Loạt các thuốc nhuộm hoạt tính xuất hiện đầu tiên là các màu Procion của I.C.I.
và tất cả đều là các dẫn xuất Dichlorotriazinyl. Một số ví dụ là (2-6),(2-7),(2-8):
O
SO3Na

SO3Na

Cl

NH

N N

N

H 2N
SO3Na

N

CH3

( 2 - 7)

Cl
NH

O

( 2 - 6)

NH

N
NH

Cl

N
N

Cl

SO3Na

Cl
N

SO3Na

OH

NH

N
N

N N

Cl

( 2 - 8)

SO3Na

NaO3S

Các phẩm nhuộm Procion, nhờ có các nhóm acid sulphonic trong phân tử của
chúng nên dễ tan trong nước. Trong dung dịch trung tính, chúng có tính tồn tại với
xenlulo giống những thuốc nhuộm trực tiếp có ái lực thấp, có độ bền ẩm thấp và chúng
được tận trích tốt hơn khi có sự hiện diện của một chất điện phân. Độ tận trích của một
số thuốc nhuộm trực tiếp và thuốc nhuộm Procion trong các dung dịch trung tính có
chứa 5 và 30% muối ăn ở nhiệt độ 20oC và 60oC được trình bày ở bảng 2-1. Trong
dung dịch trung tính có thể xảy ra sự hấp phụ vật lý và tạo sự liên kết hydro, nhưng

-6-

Chương 2: Tổng Quan

không có sự tạo liên kết hóa trị đôi. Các liên kết này chỉ được tạo ra khi cho thêm kiềm
vào dung dịch.
Bảng 2-1 Độ tận trích của các thuốc nhuộm theo
theo nhiệt độ và nồng độ muối.
20oC

Nhiệt độ

60oC

Nồng độ muối ăn (g/l)

5

30

5

30

Chrysophenine GS

93

99

79

82

Chorazol xanh da trời FFS

99

100

96

100

Vàng Procion RS

85

91

72

75

Đỏ tươi Procion 2Bs

23

30

9

10

Xanh Procion 3 GS

30

36

11

12

Các số liệu trên đã xác định thứ tự chung của các ái lực.
Hiện tượng liên kết hóa học chỉ xảy ra sau khi cho thêm kiềm dựa trên những yếu
tố sau:
 Trước khi xử lý kiềm, màu có thể bị tẩy đi do bị tách nhiều lần với nước
trung tính, nhưng sau đó nó bền với dung dịch xà phòng sôi.
 Màu có thể bị tẩy khỏi vật liệu bằng xenlulose được nhuộm với thuốc
nhuộm trực tiếp, thuốc nhuộm azo, thuốc nhuộm hoàn nguyên bằng cách
đun sôi với pyridin, ortho-chlorophenol hay clorofom, nhưng điều này
không xảy ra với thuốc nhuộm Procion được gắn màu bằng tác dụng của
kiềm. Vì vậy, có thể kết luận là một lực liên kết với tính chất khác đã được
hình thành.
 Khi nói về hoạt tính hóa học thì có thể coi rượu polyvinyl tương tự
xenlulo. Khi một mẩu dung dịch rượu polyvinyl có chứa các thuốc nhuộm
Procion, và một mẩu chứa thuốc nhuộm anion, được rót lên bề mặt của
một dung dịch của natri hydroxit đã bão hòa với muối, chúng phản ứng
khác nhau. Khi có sự hiện diện của thuốc nhuộm Procion, một lớp màng
được tạo ra, và nó có thể sôi với nước mà không bị phân hủy, nhưng màng
được tạo ra với thuốc nhuộm anion trong điều kiện tương tự thì bị phân

hủy nhanh chóng và tan.
 Xenlulo được nhuộm với các thuốc nhuộm Procion trong những điều kiện
nhất định không tan trong dung dịch amoniac đồng vì vậy khác với sợi
được nhuộm bằng các phẩm nhuộm trực tiếp.
 Vàng Procion R chứa một nhóm azo có thể được tăng cường độ bằng sự
khử, để lại 2 thành phần với các nhóm amino ban đầu.
RN=NR’ + 4H  RNH2 + R’NH2

-7-


Chương 2: Tổng Quan

Nếu xenlulo nhuộm bằng vàng Procion R bị khử, một nửa phân tử vẫn gắn chặt
vào sợi và nó có thể bị diazo hóa và cặp với phenol hoặc một amin để tạo một thuốc
nhuộm mới và công đoạn này có thể được lặp lại nhiều lần..
Đồng thời với sự gắn màu của thuốc nhuộm lên xenlulo là một phản ứng không
mong muốn xảy ra giữa các nguyên tử Clo trong các nhóm Clorua cyanuryl và nước,
tạo ra một mono hoặc một hợp chất đihydroxyl với những hiệu ứng/ảnh hưởng xấu
như đã giải thích.
OH
N
R.C

N
N

OH

( 2 - 9)

C.Cl

N
R.C

( 2 - 10)

N
N

OH

Vì phản ứng thủy phân này nên các dung dịch của các thuốc nhuộm hoạt tính
không thể lưu giữ được trong thời gian dài mà không bị mất giá trị màu tiềm tàng. Khi
nhiệt độ tăng thì tốc độ thủy phân càng nhanh vì vậy khi hòa tan thuốc nhuộm và trong
suốt thời gian sử dụng nó trong bể nhuộm, nhiệt độ không được tăng trên 40 oC.
Dawso, Fern và Preston đã kết luận rằng trong các điều kiện nhuộm, cả hai mono- và
các hợp chất đihydroxy có xu hướng tạo ra các hợp chất đihydroxyl trong thời gian độ
kiềm trong dung dịch tăng lên. Điều này được biểu thị trên đồ thị (hình 2-2)

Hình 2-2 Sự thủy phân Vàng-Procion-R (25g Soda khan/lít ở 60oC)
Xenlulo chứa cả 2 nhóm rượu bậc một và bậc hai để xác định nhóm nào tham
gia phản ứng, người ta đã làm các thí nghiệm với n-propanol, rượu bậc một và
isopropanol là rượu bậc hai. Tốc độ của phản ứng với n-propanol nhanh gấp khoảng 7
lần so với isopropanol và vì vậy hoàn toàn hợp lý khi cho rằng với xenlulo thì sự kết
hợp dễ xảy ra hơn với các mạch bên của rượu bậc một. Các tốc độ phản ứng của ĐỏProcion G trong dung dịch NaOH 0.1N ở 20oC với các hợp chất khác nhau có chứa các
nhóm OH- được trình bày trong bảng 2-2

-8-

Chương 2: Tổng Quan

Bảng 2-2 Tốc độ phản ứng của Đỏ-Procion-G trong
dung dịch NaOH 1N với các hợp chất khác nhau.
Hợp chất

Tốc độ tương đối của
phản ứng

Nước

1.0

Rượu metyl

12.3

Rượu etyl

7.4

n-propanol

4.8

Isopropanol

0.7

Glucose

5.5

α-metyl glucosit

7

Qua bảng 2-2, ta thấy tốc độ phản ứng với nước chậm hơn nhiều so với phần lớn
các hợp chất hữa cơ và vì vậy phản ứng thủy phân không mong muốn sẽ không xảy ra
trước khi thuốc nhuộm có thời gian để kết hợp với xenlulo. Diễn thái với α- metyl
glucosit, trong đó phản ứng xảy ra nhanh gấp 7 lần so với nước.
2.3.1.2 Ứng dụng của thuốc nhuộm hoạt tính dichlorotriazinyl
Nhuộm vải coton: thuốc nhuộm được hòa tan vào nước lạnh thành bột nhão, sau
đó pha loãng với nước và nhiệt độ không vượt quá 50 oC. Một dung dịch gốc chỉ giữ
được độ ổn định khoảng hơn 4h, sau đó nó bắt đầu giảm nồng độ do thủy phân. Lượng
muối ăn, soda khan và natri bicacbonat cần thiết để cho vào trong quá trình nhuộm tùy
vào độ đậm lợt của dung dịch thuốc nhuộm
Phương pháp natri bicacbonat được sử dụng nhiều khi nhuộm những màu xẫm và
những vật liệu khó thấm vì nó cho độ đồng đều và sự tận trích thuốc nhuộm tốt hơn
với phần lớn các thuốc nhuộm. Có thể điều chỉnh gam màu bằng cách cho thêm thuốc
nhuộm hoạt tính đã hòa tan sẵn vào dung dịch kiềm, nhưng tốt nhất nên chọn những
thuốc nhuộm có tính trực tiếp tương đối thấp như: Vàng tươi Procion M-4G, vàng
procion M-4R, Đỏ nâu procion M-4R, Đỏ Procion M-G, Xanh Procion M-3G, xanh
tươi Procion M-R

-9-

Chương 2: Tổng Quan

Bảng 2-3
Lượng muối ăn, soda khan và natri bicacbonat cần thiết để
cho vào trong quá trình nhuộm
Kiềm, 40oC

Kiềm, 60oC

Độ đậm màu

Soda khan

Soda khan

Natri bicacbonat

Muối ăn

Đến 0.5%

3‰

1.5 g/l

1.5 g/l

30g/l

0.5 -2%

4‰

2g/l

2g/l

40g/l

2 - 4%

7‰

3,5g/l

3,5g/l

50g/l

Trên 4%

10‰

5g/l

5g/l

60g/l

Việc sử dụng thuốc nhuộm Hoạt Tính được chia thành 2 pha riêng biệt. trong 30

phút đầu nó hấp phụ bởi sợi bằng một cơ chế tương tự như của thuốc nhuộm trực tiếp,
kết quả là sự tận trích khác biệt từ 25-90% tùy thuộc bản chất của thuốc nhuộm.
2.3.1.3 Thuốc nhuộm Hoạt Tính có liên kết yếu
Một vài thuốc nhuộm Hoạt Tính cần có một số thay đổi từ phương pháp ứng
dụng thông thường. thuốc nhuộm liệt kê dưới đây có ái lực yếu với tỷ lệ chất lỏng cao
chỉ phản ứng hoàn toàn khi cho thêm nhiều muối vào:
Procion Brilliant Yellow M-2G
Procion Brilliant Yellow h-5G
Procion Orange Brown H-G
Procion Scarlet H-R
Cibacron Brilliant Blue C4GP
Cibacron Black RP
Với loại Procion Brilliant Blue H-5G và H-7G cũng như Cibacron Turquise BlueG là các dẫn xuất phthalocyamine nên sau khi thêm kiềm vào dung dịch nhuộm sẽ tăng
nhiệt độ lên đến 85-90oC. Do đó nên sử dụng hỗn hợp sodium hydroxite và Na 2CO3 để
cải thiện sự bền màu.
2.3.1.4 Độ bền màu của thuốc nhuộm Hoạt Tính
Độ bền màu với ánh sáng sau khi làm thí nghiệm giặt ở 85 oC thời gian 30 phút và
thực hiện trong dung dịch chứa 5g/l xà phòng ta thu được kết quả sau:

- 10 -


Chương 2: Tổng Quan

Bảng 2-4

Độ bền màu với ánh sáng sau khi làm thí nghiệm
Độ bền

Loại

Ánh sáng

Giặt

Tẩy trắng Hypochlorite

Procion Yellow M-6G

6-7

5

1

Procion Yellow M-GR

6

5

4-5

Procion Yellow M-4R

5

5

1

Procion Scarlet M-G

4

4

2

Procion Brilliant Blue M-R

6-7

4

1

Procion Brilliant Orange H-GR

4-5

4

1

Procion Brilliant Blue H-5G

5-6

5

3

Người ta nhận thấy rằng có nhiều loại thuốc nhuộm Hoạt Tính không có độ bền
màu cao vì thường bị bay màu tự nhiên theo thời gian dưới điều kiện thời tiết bình
thường. Khi để lâu ngoài không khí dưới ánh sáng thường nó phai màu nhanh hơn
nhiều so với các mẫu của phòng thí nghiệm dự đoán.
Do chỉ có ái lực thấp trong gian đoạn hấp phụ trung tính và dễ có được các loại
thuốc nhuộm bền ở giai đoạn ổn định kiềm kế tiếp nên thuốc nhuộm Hoạt Tính phù
hợp nhất với quá trình nhuộm liên tục.
Xét về khía cạnh cơ học, đơn giản nhất là dùng phương pháp bán liên tục. Theo
phương pháp này vải được cho vào dung dịch thuốc nhuộm Hoạt Tính cùng với một ít
tác nhân thấm, một lượng sodium bicarbonate vừa đủ để nồng độ thuốc nhuộm đạt
trạng thái cân bằng. Vải được cho vào từng mẻ theo trục cuốn kéo tròn, đi qua trục cán
cuộn tròn và giữ lại 24h rồi sau đó đem đi giặt.
Mỗi mẻ nhuộm, sodium bicarbonate lạnh được thêm vào để cải thiện độ ổn định
của dung dịch nhuộm vì theo qui trình trục cuốn vải sẽ phải lấy nguyên liệu liên tục từ
thùng chứa nguyên liệu vào bể nhuộm nên khó mà đảm bảo độ ổn định trong bể
nhuộm. Tính kiềm càng mạnh thì dung dịch càng mau đạt tới trạng thái ổn định vì thế
mà các nhất như tro soda, trisodium phosphate, sodium metasilicate hay sodium
hydroxite khi thêm vào dung dịch nhuộm thì mau ổn định nhưng lại kém bền hơn.

2.3.1.5 Liên kết Remazol
Năm 1949, Farkwerke HoachstA.G công bố phát minh các điều chế thuốc nhuộm
có công thức chung như (2-11) và (2-12)
D.SO2.CH2.CH2.O.SO3H
- 11 -

(2-11)

Chương 2: Tổng Quan

D.SO2.CH2.CH2Cl

(2-12)

Và nếu phân tử thuốc nhuộm D. có chứa một hay nhiều hơn nhóm hòa tan thì sản
phẩm đó là thuốc nhuộm Remazol. Loại dung dịch thuốc nhuộm này phản ứng với
kiềm theo phản ứng như sau:
D.SO2.CH2.CH2.O.SO3Na + NaOH

 D.SO2.CH=CH2 + Na2SO4 + H2O (2-13)

Hợp chất D.SO2.CH=CH2 là vinyl sulphone có nhóm –SO2- có tính phân cực
mạnh trong gốc vinyl: [CH=CH2]
Liên kết đôi được hoạt hóa phản ứng với nhóm OH - trong trong rượu và
xenlulose
D.SO2.CH=CH2 + R.OH  D.SO2.CH2.CH2.OR

(2-14)

Khả năng phản ứng của thuốc nhuộm nằm đâu đó giữa màu sắc của di- hay
monochlorotriazinyl.
Mặt khác, phản ứng phụ tạo thành hydroxyethyl sulphone mà nó luôn xảy ra ở
mức độ lớn hay nhỏ trong suốt quá trình nhuộm
D.SO2.CH=CH2 = H2O  D.SO2.CH2.CH2OH

(2-15)

Khi tăng nhiệt độ hoặc tăng pH lên cao tạo thuận lợi cho việc tạo ra các sản phẩm
thủy phân. Liên kết của thuốc nhuộm với sợi có thể bị phá vỡ bởi tác động của kiềm ở
nhiệt độ cao. Điều này có nghĩa là khi giặt ở nhiệt độ cao trong môi trường kiềm vải có
thể bị mất màu hay sau khi dùng thuốc nhuộm Remazol nhằm tạo hiệu ứng sợi nên giặt
kỹ lại với dung dịch kiềm mạnh.
Sự tạo thành liên kết hóa học với sợi khi mà xenlulo được nhuộm bằng thuốc
nhuộm Remazol có chứa một nhóm nitơ được khử bởi HSO 3- xảy ra sự diazo hóa tức là
liên kết nhóm hai nitơ của các gốc có ái lực và kết hợp lại từng cặp. Thuốc nhuộm ban
đầu có thể được tái tạo lại nếu các cặp là tương tự như trước khi nhóm nitơ phản ứng
với tác nhân khử.
Len và sợi polymide có thể nhuộm với thuốc nhuộm Remazol và dung dịch
nhuộm gồm hóa chất có cả NaOH. Khi nâng nhiệt độ lên 60 oC trong thời gian 20-30
phút và nhuộm liên tục trong 60 phút. Tại nhiệt độ nhuộm 40 oC trong 10 phút và
nhuộm liên tục trong 90 phút.

Bảng 2-5

Nhiệt độ nhuộm 60oC (thời gian thực hiện 60 phút)
- 12 -


Chương 2: Tổng Quan

Tỷ lệ dung dịch

1:3 – 1:5

1:8 – 1:12

1:15 – 1:30

1

1

1

50

50

50

20-25

10-15

5-10

5

5

5

Phụ gia polyphosphate,g/l
Sodium sulphate Duisburg “R”
hay muối ăn, g/l
Trisodium phosphate tinh thể, g/l
hay dung dịch xút 32,5% và

soda tro, g/l
Bảng 2-6

Nhiệt độ nhuộm 40oC thời gian nhuộm 90 phút

Tỷ lệ dung dịch

1:3 – 1:5

1:8 – 1:12

1:15 – 1:30

Phụ gia polyphosphate,g/l

1

1

1

Sodium sulphate Duisburg “R”
hay muối ăn g/l

50

50

50

Trisodium phosphate tinh thể, g/l
hay dung dịch xút 32,5%

30

15-20

10-15

soda tro, g/l

5

5

5

Bảng 2-7

Nhiệt độ nhuộm 20-30oC thời gian nhuộm 120 phút

Tỷ lệ dung dịch

1:3 – 1:5

1:8 – 1:12

1:15 – 1:30

Phụ gia polyphosphate,g/l

1

1

1

Sodium sulphate Duisburg “R”
hay muối ăn g/l

50

50

50

5

5

5

Dung dịch xút 32,5%
soda tro, g/l

Tại nhiệt độ nhuộm 20-30oC, không cần nhiệt độ riêng nào cả nhưng phải nhuộm
hoàn toàn trong vòng 2 giờ. Sau khi nhuộm, vải cần được đưa vào nước lạnh có pha
acid axetic, sau đó tiếp tục đưa vào nước nóng và cuối cùng giặt sạch bằng nước sôi
với bột giặt trong vòng 5 đến 10 phút rồi giũ sạch bằng một lần nước nóng và một lần
nước lạnh.

2.3.1.6 Ổn định bởi tác nhân đa nhóm chức tạo liên kết ngang

- 13 -


Chương 2: Tổng Quan

Tất cả các thuốc nhuộm Hoạt Tính tham gia kết hợp với nhóm hydroxyl trong
xenlulose ở mức độ lớn hay nhỏ và bị thủy phân bởi các ion OH - dẫn xuất từ kiềm ở
trong bể nhuộm.
Điều này dẫn đến việc làm giảm hiệu suất màu. Thực nghiệm cho thấy các tác
nhân liên kết ngang đa nhóm chức tạo thành cầu nối giữa xenlulo và sẽ gắn chặt thuốc
nhuộm vào sợi.
Theo cơ chế này có nghĩa là thuốc nhuộm nào có chứa một nhóm phản ứng thì có
thể liên kết bởi nối ngang và sau đó sự thủy phân nào xảy ra cũng coi như phân tử nối
ngang. Ví dụ nối ngang sau sẽ được tạo thành:
CO.R
N

( 2 - 16)

R.CO.N

N.CO.R

Trong đó, R có thể là:
-CH2-CH2Cl;
-CHCl-CH2Cl ;

-CCl=CH2

hay

-CH=CH2

Cơ chế phản ứng giữa thuốc nhuộm và sợi như sau:
[Cellulose] - OH

+ R.CO.N

N.CO.R

+ H - [Dye]

N
CO.R

[Cellulose] - R.CO.N

+ H - [Dye]

( 2 - 17)

N.CO.R.[Dye]
N
CO.R.[Dye]

2.3.2 Thuốc nhuộm Sulfur
2.3.2.1

Tính chất

Tính chất đặc trưng của loại phẩm nhuộm này là có chứa liên kết lưu huỳnh
trong phân tử của nó. Đặc biệt loại phẩm nhuộm này không tan trong nước nhưng tan
trong dung dịch Sulphide Sodium (Na2S) để tạo thành Sodiumcarbonat (Na2CO3). Na2S
hoạt động như một tác nhân cắt đứt liên kết Sulfur và chia phân tử thành các thành
phần nhỏ hơn có thể tan trong nước và liên kết với cellulose.
Dye.S – S.Dye + 2H  Dye.SH + HS.Dye

- 14 -

(2-18)


Chương 2: Tổng Quan

Các chất thiol chứa nhóm SH ngay lập tức oxy hóa thuốc nhuộm Sulfur không
tan trong len, sợi để tạo màu với tính chịu ẩm cao.
Dye.SH + HS.Dye + O  Dye.S – S.Dye + H2O

(2-19)

Đầu tiên thuốc nhuộm sulfur đựơc làm vào năm 1873 bởi sự nung hỗn hợp mùn
cưa với sulfur và soda kiềm. Các chất này được hấp phụ trong dung dịch kiềm lên
cotton, tiếp theo đó là sự oxy hóa với Potassium dichromate để tạo thành màu nâu có
tính chịu ẩm khá tốt, tuy nhiên màu này không đựơc giới thương mại ưa chuộng.
Người đầu tiên chế tạo ra thuốc nhuộm Vidal Black năm 1893 là Vidal bằng
cách pha trộn từ paraphenylenediamine hay para-aminophenol với sodium sulphite và
sulphur. Đây là những chất cần thiết để oxy hoá Vidal Black trên sợi với potassium
dichromate để tạo thành màu đen. Năm 1897 Kalisher đã pha chế thuốc nhuộm

Immedial Black FF bằng cách nung nóng hỗn hợp 2:4-dinitro-4’-hydroxy
diphenylamine với sodiumpoly-sulphite và đã được thành công lớn vì không cần phải
oxy hoá với dichromate. Khám phá này đã cho ra đời hàng loạt các loại thuốc nhuộm
có chứa sulphur bởi hỗn hợp sulphur và kiềm dưới tác động của nhiệt như các hỗn hợp
phenols, amines, hỗn hợp nitro và quinoneimine. Tuy nhiên đây chỉ là phương pháp
dựa trên thực nghiệm nên không ai biết cấu tạo công thức của nó ra sao. Sau này nó
được khám phá là một phức chất có chứa sulphur và tỷ lệ của nó được tính trong trạng
thái so sánh không bền của hỗn hợp vì hydrogen sulphite sẽ bị tách ra trong phản ứng
với tác nhân khử mạnh như stannous chloride và hydrochloric acid.
Thuốc nhuộm sulphur có thể nhận biết được thông qua sự tách hydrogen sulphite
khi phản ứng với các tác nhân khử theo cách như sau. Lấy một ít thuốc nhuộm cho vào
một ống nghiệm cho phản ứng với SnCl và HCl. Trên miệng ống chỉ phủ một miếng
giấy lọc ở giữa miếng giấy này có nhỏ một giọt acetate chì. Đun nhẹ ống nghiệm đến
khi sôi. Do có sự hiện diện của hydrogen sulphite giấy sẽ chuyển thành màu đen vì tạo
thành sulphite chì.
Như đã biết phân tử chất của các thuốc nhuộm sulphur là do phản ứng cộng trừ.
Ví dụ đây là một trong những phản ứng được tạo thành khi sulphur nung nóng với
para-toluidine để tạo thành dehydrothio-toluidine:
H3 C

NH2

+ H3 C

NH2

+ 3S

N
H3C

NH2

S

+

2H2

+

2H2S

( 2 - 20)

Dehydrothio-toluidine lại tiếp tục phản ứng với một phân tử khác của toluidine.
Quá trình này sẽ được lặp lại cho đến khi tất cả các phân tử phức được tạo thành.

- 15 -


Chương 2: Tổng Quan

N
NH2

+ H3C

NH2

+ 3S

S

H3C

N

S
NH2

S

H3C

+ 2 H2S

( 2 - 21)

N

Ở đây cũng cho thấy có sự tạo thành thiazone do indophenol phản ứng với
sodiumpoly- sulphite thành dạng thiazone.
(H3C)2

N

N

O

S

(H3C) 2 N

+ S

O
( 2 - 22)

N

Như vậy cả hai phương trình A và B đều đóng vai trò quan trọng trong việc tạo thành
thuốc nhuộm sulphur. Hỗn hợp benzidine (NH2C6H4NH4) và hydrothio-toluidine được
nung nóng với sulphur hay sodium polysulphite sẽ tạo thành thuốc nhuộm sulphur
vàng Immedial Yellow GG. Thuốc nhuộm này là một disuphite, ngoài ra trong quá
trình điều chế nó còn có thêm những sản phẩm thứ cấp khác được tạo thành như
phương trình (2-23) dưới đây. Hỗn hợp này cũng nói lên một phần tính chất của thuốc
nhuộm IYGG.
S S--H2 N

N

N

S

S

S S

NH2

( 2 - 23)

Khi một phần toluen 2:4 diamine liên kết với 2 đến 4 phần sulphur ở nhiệt độ 19 0250 trong vòng từ 15 đến 24 giờ và sản phẩm thô sẽ được tách ra cùng với dung dịch
kiềm soda hay sodium sulphite để tạo thành thuốc nhuộm Immedial Orange C (C.I
sulphur orange). Thuốc nhuộm này khi nung nóng với kiềm cho ra ortho- aminothiol
có thể cô lập ở trạng thái tinh khiết dưới dạng lactam, sau đó nó được xử lý với
chloracetic acid (2-24)
O

S
HN

H
N

O

( 2 - 24)
HOO

S

Từ đó kết luận rằng C.I là polythiazole (2-25)

- 16 -

Chương 2: Tổng Quan

S

S---

S

S---

N

N

S

S

S S--N

( 2 - 25)

CH3

S

Khi 4: hydroxy:’4 methidiphenyl (2-26) được nung nóng với sulphur. Điều chế
tương tự như thuốc nhuộm sulphur được tạo thành bởi tương tác của sulphur vào
thiazol(2-27),
NH

S

O

( 2 - 26)
H3C

( 2 - 27)

OH

N

Do đó có thể giả định rằng thuốc nhuộm này là sự liên kết của vài phần tử trong
công thức (2-27) được liên kết bởi nguyên tử lưu huỳnh. Trước đây người ta cho rằng
đây là những liên kết bền vững được khử đến mercaptan (R-SH), sau đó người ta
chứng minh được có sự tạo thành (2-28), không có ái lực với cellulose, do đó các liên
kết –S- như công thức (2-29) tồn tại dưới dạng liên kết disulphur. Các cầu liên kết
sulphur còn lại sẽ đươc khử với sodium sulphite mà cellulose lại có ái lực với loại hỗn
hợp này.
S

O

O O

S

S

( 2 - 28)
N

( 2 - 29)

SH

S

N

N

Zerweck và Ritter điều chế ra một hỗn hợp với cấu tạo như công thức (2-30) và
nhận thấy nó không có ái lực với cellulose
Cl

N

S.Na
( 2 - 30)

H3C

S

O
Cl

và không có tính chất đặc trưng của thuốc nhuộm sulphur vì ngay lập tức nó đã bị
polyme hóa để loại ra các hydrochloric acid và tạo thành chức như công thức (2-31),
mà công thức này lại có tính chất đặc trưng của thuốc nhuộm sulphur.
Cl

H3C

O

S

S

N

N

S

S

O

CH3

( 2 - 31)

Cl

Các tính chất chung của thuốc nhuộm sulphur

Rẻ tiền và dễ sử dụng, có tính chịu ẩm tốt, bền màu với ánh sáng và được ưu
chuộng, xem Bảng 2-8. Phương pháp dùng chúng rẻ và có tính chịu ẩm cao hơn các

- 17 -


Chương 2: Tổng Quan

thuốc nhuộm trực tiếp khi nhuộm sợi cellulose. Một số màu vàng có chỉ số độ bền màu
thấp như Thional yellow G (C.I. Sulphur Yellow 2) với thông số cho bằng 2.
Bảng 2-8
Thuốc nhuộm

Độ bền màu của thuốc nhuộm Sulfur
Số C.I.

Độ bền màu/
Ánh sáng
(S.D.C.)

Độ bền màu / Giặt
(S.D.C. thay đổi
màu)

Thional Yellow 2G

Sulphur Yellow

4

4-5

Thional Orange R

Sulphur Orange

3

4-5

Thional red Brown 5R

Sulphur Red 1

3

4

Thional bordeaux BR

Sulphur Rad 6

3–4

3-4

Pyrogene Blue V

Sulphur Blue 1

5

4

Eclipse black Brown BS

Sulphur Brown 5

4

4

Pyrogene Deep Black B

Sulphur Black 1

6-7

5

Thuốc nhuộm sulphur tuy có độ bền thấp với chlorine và dùng không hiệu quả
với chỉ vì bị tẩy mất màu với hypochlorite nhưng nó lại được ưa chuộng vì bền trong
bể nhuộm acid và khi dùng để nhuộm len. Tuy nhiên phương pháp này phải được xử lý
thêm để có độ bền tốt hơn.
Ở trạng thái khử, các thuốc nhuộm này tương tự thuốc nhuộm trực tiếp. Nó được
tách ra tốt hơn nếu có sự hiện diện của các chất điện ly và nhiệt độ tối đa mà nó có thể
đạt được. Thuốc nhuộm này bị phân hủy bởi acid giải phóng H 2S và làm kết tủa các
sản phẩm bị phân hủy không tan. Khi để ra ngoài không khí hay gặp tác nhân oxy hóa
nhẹ, một phần sulphur của thuốc nhuộm này sẽ bị oxy hóa thành acid sulphuric.
Thuốc nhuộm sulphur giống thuốc nhuộm indigo (chàm) là chúng đều không tan

trong nước nhưng khi bị khử đến dạng tan thì dạng này sẵn sàng trở lại trạng thái ban
đầu bởi sự oxy hóa. Sự thay đổi trạng thái qua lại như vậy được nhận dạng bằng sự
thay đổi màu. Sodiumsluphite là một tác nhân khử thường được sử dụng, nhưng trong
một vài trường hợp có thể thay bằng sodium hydrosulphite.
Vì lý do cả hai thuốc nhuộm sulphur và sulphide kiềm đều giải phóng H 2S do đó
việc sử dụng thùng chứa thuốc nhuộm bằng kim loại mà không phải thép không rỉ đều
nguy hiểm. Thiết bị làm từ đồng hay có những bộ phận khớp nối bằng đồng thì không
nên sử dụng. Hầu hết các sulphite kim loại không tan, thuốc nhuộm màu đen hay màu
tối sẽ làm đổi màu hàng hóa và làm mất độ bóng, làm mờ màu sắc sản phẩm.
2.3.2.2

Khả năng hòa tan của thuốc nhuộm Sulphur

Loại thuốc nhuộm này được trộn với tro soda và sodium sulphide. 2 pound soda
(khoảng 1kg) trong 100 galon trong thiết bị ở mức vận hành. Thông thường số lượng

- 18 -


Chương 2: Tổng Quan

sodium sulphide gấp 2 lần trọng lượng thuốc nhuộm nhưng không phải luôn luôn như
vậy, xem bảng 2-9
Bảng 2-9

Lượng Sodium Sulphide cần thiết cho thuốc nhuộm Sulfur

Thuốc nhuộm

Số C.I.

Lượng Sodium Sulphide
cần thiết

Thionol Yellow YN

Sulphur Yellow 2

1.5 lượng thuốc nhuộm

Pyrogene Yellow Brown RS

Sulphur Yellow Brown 10

0.5

Thional Dark Brown D

Sulphur Brown 14

0.5

Thional Dark Brown B

Sulphur Brown 5

0.5

Thional Red Brown 5R

Sulphur Red 1

0.75

Eclipse Brilliant Blue 2RL

Sulphur Blue 10

0.75

Thionol Indigo 2G

Sulphur Blue 13

1-1.5

Thionol Direct Blue RLS

Sulphur Blue 4

0.5-0.75

Nước sôi, cho bột màu vào và nên lọc. Nếu cần, đun sôi thuốc nhuộm lần nữa
trước khi cho vào bể nhuộm vì thuốc nhuộm sulphur có thể chứa các tạp chất không
tan. Khi thuốc nhuộm màu đậm và đen, lọc không phải luôn luôn cần nữa do sự phụ
thuộc vào số lượng thuốc nhuộm. Trường hợp này màu có thể tan trong 1 – 2 feet nước
dưới đáy thiết bị nhuộm.
Bể nhuộm chứa lượng muối khoảng 5 – 25% trọng lượng sản phẩm nhuộm, hay
10-50% muối tinh thể Glaube’r, thực ra số lượng này tùy thuộc độ đậm của màu. Muối
có thể cho vào chung với thuốc nhuộm nhưng thường được cho vào nhiều lần sau khi

nhiệt độ đạt tới 100oC. Có thể thêm vào các tác nhân hoạt động bề mặt để tạo độ thấm
đồng đều. Hầu hết thuốc nhuộm sulphur lỏng đều được đun sôi trong khoảng 30 phút
Hơi nước sẽ được thu hồi để làm nóng các chất lỏng còn nguội trong khoảng nửa giờ.
Tuy nhiên có một vài thuốc nhuộm sulphur chỉ cần đun đến 70 -75 oC.
Phần thải của các loại thuốc nhuộm sulphur thường không tốt, đặc biệt đối với
các màu đậm bão hòa. Đôi khi sulphur tự do cũng có thể xuất hiện trong bể nhuộm, khi
đó sodium sulphite sẽ được thêm vào để tạo thiosulphate cho đến khi không còn lưu
huỳnh nữa.
Na2SO3 +

S 

Na2S2O3

(2-32)

Để ngăn ngừa điều này cần phải ngăn không cho S trở thành chất bám dính vào
hàng hóa để tạo thành các đốm màu sáng.
Do thuốc nhuộm dạng khử dễ bị oxy hóa trong không khí cho nên phải ngâm
hàng nhuộm ngập hoàn toàn trong suốt thời gian nhuộm. Một điều quan trọng là cần
rửa ngay phần dư của thuốc nhuộm sau khi nhuộm để ngăn ngừa tạo kết tủa oxy hóa
trên bề mặt sợi vải.

- 19 -


Chương 2: Tổng Quan

2.3.2.3

Xử lý sau với peroxide

Một vài loại thuốc nhuộm sulphur oxy hóa chậm không thích hợp với việc phải
chờ cho màu thật xuất hiện từ từ. Có một vài màu xanh blue cho tông màu sáng hơn
khi xử lý thêm với hydrogen peroxide, ví dụ:
Thionol Sky Blue 6B

C.I. Sulphur Blue 13

Thionol Dark Blue B

C.I. Sulphur Blue 7

Thionol Navy Blue RM

C.I. Sulphur Blue 4

Thionol Dark Blue V

C.I. Sulphur Blue 1

Dùng phương pháp này để rửa sản phẩm trong dung dịch nhuộm chứa 1-2%
sodium percacbonate hay 1-2% trên 100 thể tích hydrogen peroxide và một ít amoniac
trong 15 phút ở nhiệt độ 40 oC. Một cách khác là sau khi nhuộm tiến hành ngâm rửa
chúng, đưa vào dung dịch sodium perborate nồng độ 0.5 – 1 g/l ở 40 – 50 oC trong 20
phút.
2.3.2.4

Xử lý sau với các loại muối kim loại

Thuốc nhuộm sulphur xử lý sau với các hóa chất sulphate đồng hay sulphate
đồng cùng với potassium hay sodium dichromate và acid acetic. Việc này sẽ làm cải
thiện độ bền màu với ánh sáng (light fastness), trong một vài trường hợp cải thiện cả
độ bền màu khi giặt (wash- fastness) ở mức độ nhỏ. Khi sulphate đồng được dùng một
mình trong qui trình sau khi ngâm rửa ở 70oC trong 20 – 30 phút trong dung dịch chứa:
1-2% (trên khối lượng hàng nhuộm) sulphate đồng (tinh thể)
1- 2% (trên khối lượng hàng nhuộm) acid acetic 60%
Khi đưa dichromate vào với cùng nhiệt độ như trên, dung dịch chứa
1-1,5% (trên khối lượng hàng nhuộm) dichromate
0,5-1% (trên khối lượng hàng nhuộm) sulphate đồng
1-2% (trên khối lượng hàng nhuộm) acid acetic 60%
Bảng 2-10
Một vài mẫu thí nghiệm cho thấy hiệu quả của độ bền màu
ánh sáng (light fastness) khi xử lý
Thuốc nhuộm

Số C.I.

Bền màu ánh sáng
Chưa xử lý

Sau xử lý

Thionol Yellow 2G

Sulphur Yellow 4

3

5

Pyrogene Orange O

Sulphur Orange

3

5

Thionol Bordeaux BR

Sulphur Yellow

3-4

4-5

Thional Dark Blue

Sulphur Yellow

4-5

5-6

- 20 -


Chương 2: Tổng Quan

Các loại sợi cotton sử dụng thuốc nhuộm sulphur thường hay sulphur đen dùng
làm vải lót trong giày hay lót trong áo cao su, khi xử lý thêm không nên dùng muối
đồng vì đồng là tác nhân oxy hóa cho sulphur tạo thành acid sulphuric sẽ làm biến
chất cellulose.
Sulphur đen có xu hướng làm xuất hiện màu đồng thau. Có rất nhiều yếu tố gây
nên hiệu ứng này như: thuốc nhuộm bão hòa quá mức, để lộ hàng nhuộm ra ngoài
không khí trong quá trình nhuộm, không loại bỏ dung dịch nhuộm dư ngay sau khi
nhuộm hay không đủ sodium sulphite trong bể nhuộm. Hiệu ứng đồng thau này có thể
được loại bỏ ngay bởi phương pháp sau xử lý trong bể chứa dung dịch sodium sulphide
loãng 0.1% ở 30oC nó sẽ loại một số thuốc nhuộm còn dư trên bề mặt hàng hóa. Màu
đen cũng được cải thiện bởi phương pháp sau xử lý với dung dịch chứa xà phòng và
dầu oliu: Cho vào bể nhuộm từ 2-5 lb xà phòng dầu oliu trong 100 gallon và 1-2 lb dầu
oliu và 1-2 tro soda. Hàng nhuộm được xử lý từ 15-30 phút ở 60 oC rồi lấy ra khử nước
và sấy khô không xả nước.
Thuốc nhuộm sulphur không dùng để nhuộm các loại sợi có protein theo phương
pháp thông thường vì có tính kiềm cao. Đặc biệt len không bao giờ dùng thuốc nhuộm
này, nhưng nếu hòa thêm 5% (trên trọng lượng hàng nhuộm) các dung dịch hồ bảo vệ
như keo hay tinh bột quậy thành hồ thì có thể nhuộm tốt được tổ hợp len và cotton.
Vidal và các loại phẩm nhuộm đen sulphur khác dùng để nhuộm các màu bóng
trên lụa thuần khiết bởi phương pháp dựa trên phát minh của Lodge và Evans. Quá
trình này dựa trên cơ sở Vidal Black có thể chuyển hóa thành hỗn hợp leuco (hợp chất
vô sắc) của nó tan trong nước thành ammonium sulphite bởi tác động của các sulphite
hay bisulphite. Thực tế hỗn hợp vô sắc leuco được pha chế và hòa tan trong sodium
sulphide rồi được chuyển hóa vào ammonium sulphite bởi sự cộng sulphate:
Na2S

+

(NH4)2SO4

 Na2SO4

+

(NH4)2S

(2-33)

Dung dịch nhuộm được pha theo phương pháp này có độ kiềm thấp do đó không
phân hủy sợi. Ví dụ một phần Vidal Black đun sôi trong 5- 10 phút với 2 phần sodium
sulphite và 10 phần nước, thêm vào sau đó 1 phần sodium để giữ hỗn hợp nóng nhưng
phải dưới nhiệt độ sôi cho đến khi thuốc nhuộm tan hoàn toàn. Tất cả được cho thẳng
vào bể nhuộm rồi cho thêm 2 phần ammonium sulphate nữa. Các cấu tử cotton cùng
với lụa hay len được nhuộm ở 40 – 50 oC, nhưng với các loại sợi có protein thì phải
đun nóng dung dịch lên đến 80oC.
Thuốc nhuộm sulphur, đặc biệt với màu đen có thể gây nên sự phân hủy các
cellulose trong quá trình lưu trữ do sự oxy hóa từ từ một phần sulphur thành acid
sulphuric. Điều này đã được tác giả Whihaker và Wilcock tổng hợp dựa trên những
hiện tượng của Zanker. Họ đã thu thập, khảo sát các nguyên nhân và biện pháp ngăn
ngừa bảo vệ. Sulphur hiện diện dưới 3 dạng:
i. Sulphur tự do có thể tách ra từ carbon disulphate
ii. Sulphur trong các hợp chất không bền dễ bị oxy hóa khi ra ngoài không khí
iii. Sulphur trong các hợp chất bền bị tác động bởi tác nhân oxy hóa mạnh làm phá
vỡ các phân tử của nó.

- 21 -


Chương 2: Tổng Quan

Sulphur trong các hợp chất không bền chiếm 20 -25% tổng số.
Người ta xác định trạng thái một mẻ nhuộm cotton có thể phân hủy, hư hỏng
trong quá trình lưu trữ bằng phương pháp thực nghiệm sau. Một mẫu vải đã nhuộm
được nung nóng bên cạnh một mẫu chưa nhuộm màu trong vòng 1 giờ ở lò nung
140oC. Sau đó để ra ngoài không khí đến khi hàm lượng ẩm của chúng đạt đến trạng
thái cân bằng, sau đó lặp lại quá trình lần nữa rồi so sánh cường lực căng dãn của hai
mẫu vải.
Có thể tránh được sự phân hủy bằng cách cho thêm một ít sodium acetate vào vật
liệu nhuộm. như vậy acid sulphuric vừa tạo thành sẽ bị chuyển hóa ngay thành acid
acetic không độc hại. Một phương pháp khác là nhuộm trong 30 phút trong dung dịch
nhuộm có chứa 1-3% potassium dichromate và một lượng như vậy acid acetic 60% ở
60oC. Điều này sẽ làm oxy hóa các sulphur trong hợp chất không bền thành acid
sulphuric, rồi sau đó tách acid sulphuric rất dễ dàng bằng phương pháp ngâm rửa.
2.3.2.5

Thuốc nhuộm sulphur tan trong nước

Thuốc nhuộm sulphur tan trong nước mà không cần có chất phụ gia nào khác,
nhưng nó không nhuộm được cellulose nếu không có các chất phụ gia như sodium
sulphite và carbonate. Ưu điểm của loại thuốc nhuộm này là dễ xử lý, chỉ có chứa một
ít các chất không tan để làm màu sắc của bao bì khi nhuộm hấp dẫn hơn và có tính
đồng nhất tốt hơn.
Những chất tan dẫn xuất từ thuốc nhuộm sulphur theo qui ước được khử đến
trạng thái bền. Trong một vài trường hợp phản ứng xảy ra ngay trong dung dịch nước
và sản phẩm tạo thành là chất bay hơi và bột nhão, hay tạo thành một hỗn hợp lỏng.
Trong trường hợp khác các hóa chất sodium formandehyde sulphoxylate, kiềm yếu và
thuốc nhuộm được đóng gói ở trạng thái khô.
Thuốc nhuộm sulphur hòa tan thiosulphonic acid đươc hình thành bởi phản ứng
của sodium sulphite hay bisulphite trên thuốc nhuộm sulphur:
RSSR (khử)  RSNa + NaSR (+Na2SO3)  2RSSO3Na

(2-34)

Dạng leuco bị khử sẽ được hấp phụ bởi các loại sợi cellulose mà ở đó có phản
ứng oxy hóa. Trình tự của phản ứng này là dẫn xuất của acid thiosulphonic phải được
xử lý với một tác nhân khử để chuyển hóa thành dạng leuco trước khi xảy ra quá trình
nhuộm. Sau đó sẽ xảy ra quá trình oxy hóa để phân hóa hoặc hợp nhất các sản phẩm
chuyển thành dạng thuốc nhuộm sulphur không tan trong nước.
RSSR (khử) <====> (oxy hóa)RSNa
Thuốc nhuộm không tan

Dạng leuco

<===== RSSO3Na

(2-35)

Dẫn xuất thiosulphunic

 Ứng dụng của các loại thuốc nhuộm sulphur tan trong nước
Các phương pháp sử dụng được chia ra làm 4 loại sau:
A. Hỗn hợp chất lỏng chứa sodium sulphite như một tác nhân khử. Có thể thêm
hay không thêm một ít sodium sulphite rồi đổ hỗn hợp lỏng vào bể nhuộm.
Cho hàng cần nhuộm vào và nâng nhiệt độ lên để chất lỏng sôi và cứ giữ
nguyên mẫu hàng cho đến khi nguội. Một số thuốc nhuộm mà nhiệt độ cao

- 22 -


Chương 2: Tổng Quan

nhất được đề nghị thấp hơn 100 oC. Cho thêm 5-15g/l muối ăn hay 10-30 g/l
muối crystalline Glaube’s, tốt nhất nên chia thành từng phần nhỏ để cho vào
trong suốt quá trình nhuộm.
B. Hỗn hợp thuốc nhuộm chứa sodium sulphite như một tác nhân khử và ở trạng
thái rắn. Loại này được trộn vào nước ở 30 oC và thêm nước ở nhiệt độ đó gấp
10-12 lần lượng keo. Khuấy trong khoảng 10 phút, đổ dung dịch thuốc nhuộm
này vào bể nhuộm. Cho thêm 5-40% (tính trên trọng lượng hàng nhuộm) muối
ăn hay hai lần lượng muối crystalline Glaube’s cùng một lượng nhỏ anhydrous
odiumcarbonate. Cho hàng vào nhuộm từ 45-60 phút tại nhiệt độ thích hợp đã
nêu. Đối với thuốc nhuộm nhạy cảm với muối cần cho thêm một ít chất điện
ly vào, tốt nhất là cho vào từ từ một ít với những lượng bằng nahu.
C. Thuốc nhuộm dạng hỗn hợp khô có chứa sodium formandehyde sulphoxylate
như một tác nhân khử. Loại này được làm nhão và sau đó hòa tan trong nước
bằng cách đun sôi với một lượng nước gấp 10-20 lần trọng lượng của nó. Đổ
dung dịch này vào bể nhuộm và nâng nhiệt độ lên 90-95 oC sau 20-30 phút,
cho muối thường hay muối crystalline Glaube’s vào nếu thấy cần thiết để đạt
mức độ hoàn chỉnh.
D. Dẫn xuất của acid thiosulphonic. Thuốc nhuộm này được làm nhão với nước
lạnh và hòa tan bằng nước sôi, sau đó thêm một lượng nước cần thiét để đảm
bảo sự hào tan hoàn toàn. Các tác nhân khử có thể cho vào là Na 2SO3 hay
NaHSO3 với một lượng vừa đủ Na2CO3 để đảm bảo trạng thái bền của dung
dịch. Các chất điện ly có thể được thêm vào để hoàn tất. Thuốc nhuộm sulphur
tan trong nước khó kết hợp được với các loại vải hay bao bì có sợi dệt mau vì
vậy trường hợp này có thể đem tẩm vật cần nhuộm với thuốc nhuộm để hoàn
chỉnh quá trình.
Vải được cho vào ở nhiệt độ 80 – 90 oC rồi chuyển đến máy lọc rửa. Ở đây, vải
được xử lý với khối lượng đặc biệt của sodium sulphite, carbonate và muối ở nhiệt độ
thông thường
Khi nhuộm trong máy dệt sợi dung dịch nhuộm được cho vào ở nhiệt độ 40 oC và

khi chất lỏng chuyển động tuần hoàn nhiệt độ này được nâng lên từ từ tùy theo ứng
dụng của từng loại thuốc nhuộm. sulphite hay tro soda được hòa tan riêng biệt rồi lọc,
cho vào từ từ trong 20-30 phút để sự khử xảy ra chậm và hoàn toàn, thêm vào 15-20%
muối ăn tùy theo sắc màu.
Thuốc nhuộm sulphur hoà tan cần được xử lý sau với muối chrominum đồng,
như là các loại thuốc nhuộm cùng họ C.I. Sulphur Blue 4 và C.I. Sulphur Brown 1 làm
màu sắc tươi hơn và màu hiện lên nhanh sau quá trình xử lý sau với perborate,
percarbonate hay hydrogen peroxide nhưng các chất này dễ bị oxy hóa bởi oxy trong
không khí.
Thuốc nhuộm sulphur có thể phối hợp được với các loại thuốc nhuộm cơ bản
vì tác động kiềm mạnh ban đầu của nó, kết quả làm tăng độ bền chịu ẩm. Người ta
thường dùng hỗn hợp 0,1 – 0,5% thuốc nhuộm cơ bản và 2-5% acid acetic. Cho acid
vào trước rồi cho hàng cần nhuộm vào sau đó mới nâng nhiệt độ lên từ từ đến 50 oC
trong lúc đó thuốc nhuộm được thêm vào từng phần một.
- 23 -