Nghiên cứu khả năng xử lý màu nhuộm triazyl bằng gum hạt cây muồng hoàng yến

UỶ BAN NHÂN DÂN
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN

KH

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

C

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ MÀU NHUỘM TRIAZYL
BẰNG GUM HẠT CÂY MUỒNG HOÀNG YẾN

SV

N

Mã số đề tài: SV 2014 – 34

Thuộc nhóm ngành khoa học: Khoa học môi trường
Chủ nhiệm đề tài: Phạm Thị Ngọc Huyền
Thành viên tham gia:
1. Nguyễn Thuận Minh
2. Vũ Hoàng Danh

Giáo viên hướng dẫn: ThS. Dương Thị Giáng Hương

Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 8 năm 2015

UỶ BAN NHÂN DÂN
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN

KH

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ MÀU NHUỘM TRIAZYL
BẰNG GUM HẠT CÂY MUỒNG HOÀNG YẾN

SV

N

C

Mã số đề tài: SV 2014 – 34

Xác nhận của Khoa
(ký, họ tên)

TS. Hồ Kỳ Quang Minh

Giáo viên hướng dẫn
(ký, họ tên)

ThS. Dương Thị Giáng Hương

Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 8 năm 2015

Chủ nhiệm đề tài
(ký, họ tên)


LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến tập thể quý thầy cô
trong khoa Khoa Khoa Học Môi Trường trường Đại học Sài Gòn đã tận tình hướng
dẫn và truyền đạt kiến thức cho chúng em trong những năm học qua. Trong những
năm học này dưới sự giúp đỡ của thầy cô chúng em đã tích lũy cho bản thân những
kiến thức cần thiết trong chuyên ngành. Và hơn nữa thầy cô đã tạo điều kiện cho
chúng em có cơ hội để tìm hiểu, vận dụng sâu hơn các kiến thức chuyên ngành này
qua quá trình thực hiện đề tài. Điều này thực sự có nghĩa rất lớn đối với chúng em.

KH

Đặc biệt chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ThS. Dương Thị Giáng
Hương là giảng viên của khoa đã tận tình trực tiếp hướng dẫn, quan tâm, giúp đỡ và
khuyến khích chúng em trong suốt thời gian thực hiện đề tài nghiên cứu.
Chúng em xin cảm ơn quý thầy cô trong phòng thí nghiệm của khoa đã giúp
đỡ và tạo điều kiện cho chúng em thực hiện đề tài nghiên cứu tại khu vực phòng thí
nghiệm của khoa Khoa Học Môi Trường.

N

C

Trong thời gian thực hiện đề tài chúng em đã tiếp thu thêm được nhiều kiến

thức bổ ích cho bản thân. Tuy nhiên, do khả năng của chúng em còn hạn chế và đây
là lần đầu tiên chúng em làm quen với công việc nghiên cứu khoa học nên vẫn còn
mắc nhiều thiếu sót và khuyết điểm. Chúng em kính mong nhận được sự góp ý của
quý thầy cô và các bạn để đề tài nghiên cứu được hoàn chỉnh hơn.

SV

Trân trọng cảm ơn.

TP Hồ Chí Minh, ngày.....tháng....năm 2015

ii


BẢN TÓM TẮT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

Nghiên cứu khả năng xử lý màu nhuộm hoạt tính Triazyl bằng Gum
hạt cây Muồng Hoàng yến
Mã số:

1. Vấn đề nghiên cứu (vấn đề, tính cấp thiết)
Dệt nhuộm là nghành từ lâu đã có mặt tại nước ta, hiện nay nghành dệt nhuộm đang
phát triển về quy mô, dần trở thành một nghành cộng nghiệp chủ chốt trong nền kinh tế.
Qui trình công nghệ nghành dệt nhuộm gồm một số công đoạn chính như: kéo sợi, dệt
vải, giũ hồ, nấu, giặt tẩy, nhuộm màu….xuyên suốt trong các công đoạn đều thải ra một
lượng nước thải khá lớn, dao động từ 12 – 300m3 nước/ tấn vải.

KH

Nước thải nghành dệt nhuộm rất đa dạng và phức tạp về thành phần, nồng độ thường
chứa nhiều loại hóa chất khác nhau phát sinh từ các công đoạn sản xuất, chúng thay đồi
theo công nghệ sản xuất, mặt hàng sản xuất. Một trong những đặc trưng quan trọng của
nước thải nghành dệt nhuộm đó là độ màu rất cao do lượng màu bị rửa trôi là khá lớn.
Cho tới hiện nay, trên thế giới và Việt Nam thực sự vẫn chưa có một phương pháp
tiền xử lý đem lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao, thân thiện với môi trường do tính tan,

C

bền, đa dạng về chủng loại của loại nước thải này. Đây chính là lý do chúng tôi thực hiện
đề tài: “Nghiên cứu khả năng xử lý màu nhuộm hoạt tính Triazyl bằng Gum hạt cây
Muồng Hoàng yến “ trong việc loại bỏ các thành phần màu nhuộm hoạt tính Triazyl của

N

nước thải giả định từ đó triển khai vào thực tế.

2. Mục đích nghiên cứu/mục tiêu nghiên cứu

SV

Khảo sát và so sánh khả năng loại màu hoạt tính của chất keo tụ tự nhiên (gum hạt)
và polimer tổng hợp đối với nước thải giả định
3. Nhiệm vụ/nội dung nghiên cứu/câu hỏi nghiên cứu
Xác định được các thông số tối ưu trong thí nghiệm keo tụ màu nhuộm hoạt tính họ

Triazyl bằng gum hạt, phèn sắt và PAC.
4. Phương pháp nghiên cứu
 Phương pháp quang phổ so màu (UV-Vis).
 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước.

 Phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia.
Kết quả nghiên cứu:
Góp phần hoàn thiện thêm cơ sở lý thuyết cho chuyên ngành công nghệ môi trường.

Chất keo tụ được tận dụng từ nguồn rác vườn giúp giảm lượng chất thải và mang lại lợi
ích kinh tế, thân thiện với môi trường, mang tính bền vững.
iii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii
BẢN TÓM TẮT ........................................................................................................ iii
MỤC LỤC ................................................................................................................ iv
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... viii
DANH MỤC HÌNH ẢNH .......................................................................................... x

KH

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .......................................................................... xii
PHẦN MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 1
I. ĐẶT VẤN ĐỀ ..................................................................................................... 1
II. MỘT SỐ NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC ..................................... 2
III. MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................... 3

C

III.1. Mục tiêu ......................................................................................................... 3
III.2. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 3
IV. PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ................................................... 4

N

IV.1. Phạm vi nghiên cứu .................................................................................... 4
IV.2. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................. 4

SV

V. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ............................................................................... 4
VI. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN ....................................... 4
VI.1. Ý nghĩa khoa học ........................................................................................ 4

VI.2. Ý nghĩa thực tiễn......................................................................................... 4

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .............................. 6
1.1. MÀU NHUỘM ................................................................................................ 6
1.1.1. Phân loại .................................................................................................... 7
1.1.1.1. Cấu tạo hóa học ....................................................................................... 7
1.1.1.2. Đặc tính áp dụng ..................................................................................... 8
1.1.2. Ảnh hưởng về môi trường nước ............................................................... 10
1.1.3. Công nghệ xử lý màu nhuộm.................................................................... 13
1.2. GUM .............................................................................................................. 16
1.2.1. Định nghĩa ............................................................................................... 16
iv


1.2.2. Cấu tạo ..................................................................................................... 16
1.3. GUM HẠT CÂY MUỒNG HOÀNG YẾN .................................................... 17
1.3.1. Giới thiệu chung....................................................................................... 17
1.3.2. Cấu tạo và đặc tính hóa học ...................................................................... 20

1.3.3. Điều chế gum ........................................................................................... 20
1.4. ỨNG DỤNG CỦA GUM ............................................................................... 21
1.4.1. Ứng dụng trong vực xử lý nước thải ......................................................... 21
1.4.2. Một số lĩnh vực khác ................................................................................ 21

KH

1.5. HIỆN TƯỢNG HẤP PHỤ.............................................................................. 22
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM ................................................................................ 24
2.1. HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ............................................................................ 24
2.1.1. Hóa chất ................................................................................................... 24
2.1.2.Thiết bị...................................................................................................... 25

C

2.1.2.1. Máy quang phổ so màu UV-Vis (Dr 5000) ............................................ 25
2.1.2.2. Máy đo độ dẫn....................................................................................... 25
2.1.2.3. Máy đo pH ............................................................................................ 26

N

2.1.2.4. Máy phân tích COD .............................................................................. 26
2.1.2.5. Hệ thống máy Jar-test ............................................................................ 27
2.2. XÂY DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN CỦA MÀU NHUỘM .................................. 27

SV

2.3. PHƯƠNG PHÁP TẠO MẪU NƯỚC MÀU VÀ CHẤT KEO TỤ.................. 28
2.3.1. Phương pháp tạo mẫu nước giả định......................................................... 28
2.3.2. Phương pháp pha dung dịch keo tụ ........................................................... 29

2.4. KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH XỬ LÝ MÀU BẰNG GUM................................. 30
2.4.1. Xác định pH tối ưu ................................................................................... 30
2.4.2. Xác định tốc độ khuấy tối ưu .................................................................... 30
2.4.3. Xác định thời gian khuấy tối ưu ............................................................... 31
2.4.4. Xác định nồng độ gum tối ưu ................................................................... 32
2.4.5. Khảo sát nồng độ màu tối ưu .................................................................... 33
2.5. KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH XỬ LÝ MÀU BẰNG PAC .................................. 33
2.6. KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH XỬ LÝ MÀU BẰNG PHÈN SẮT (Fe2+) ............ 34
2.7. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ...................................................................... 34
v


2.7.1. Xác định độ dài sóng có độ hấp thụ cực đại .............................................. 35
2.7.2. Xác định COD, pH, độ màu, độ hấp thụ, độ dẫn điện ............................... 35
2.8. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU ................................... 36
2.8.1. Phương pháp thống kê toán học................................................................ 36
2.8.2. Phương pháp hồi quy tuyến tính ............................................................... 36
2.8.3. Tính toán trong thí nghiệm loại bỏ màu và COD ...................................... 36
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN............................................................. 38
3.1. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC .............................................................. 38

KH

3.1.1. Phổ hồng ngoại ........................................................................................ 38
3.1.2. Khối lượng phân tử .................................................................................. 38
3.1.3. Thành phần polisacharide ......................................................................... 39
3.2. ĐƯỜNG CHUẨN MÀU NHUỘM VÀ LỰA CHỌN ĐỐI TƯỢNG YẾU TỐ
KHẢO SÁT .......................................................................................................... 40
3.2.1. Xây dựng đường chuẩn màu nhuộm ......................................................... 40

C

3.2.2. Lựa chọn đối tượng nghiên cứu và các yếu tố khảo sát ............................. 42
3.2.2.1. Lựa chọn đối tượng nghiên cứu ............................................................. 42

N

3.2.2.2. Lựa chọn các yếu tố khảo sát ................................................................. 43
3.3. XÁC ĐỊNH YẾU TỐ THÍCH HỢP CHO QUÁ TRÌNH XỬ LÝ MÀU
NHUỘM BẰNG GUM ......................................................................................... 43

SV

3.3.1. Xác định pH tối ưu ................................................................................... 43
3.3.2. Xác định tốc độ khuấy tối ưu .................................................................... 45
3.3.3. Xác định thời gian khuấy tối ưu ............................................................... 47
3.3.4. Xác định nồng độ gum tối ưu ................................................................... 49
3.3.5. Xác định nồng độ màu nhuộm tối ưu ........................................................ 50

3.4. KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH XỬ LÝ MÀU BẰNG PAC .................................. 52
3.4.1. Xác định pH tối ưu ................................................................................... 52
3.4.2. Xác định tốc độ khuấy tối ưu .................................................................... 53
3.4.3. Xác định thời gian khuấy tối ưu ............................................................... 55
3.4.4. Xác định nồng độ PAC tối ưu................................................................... 56
3.4.5. Xác định nồng độ màu tối ưu ................................................................... 57
3.5. XÁC ĐỊNH CÁC YẾU TỐ THÍCH HỢP CHO QUÁ TRÌNH XỬ LÝ MÀU
BẰNG PHÈN SẮT ............................................................................................... 58
vi

3.5.1. Xác định pH tối ưu ................................................................................... 58
3.5.2. Xác định tốc độ khuấy tối ưu .................................................................... 59
3.5.3. Xác định thời gian khuấy tối ưu ............................................................... 60
3.5.4. Xác định nồng độ phèn sắt tối ưu ............................................................. 61
3.5.5. Xác định nồng độ màu tối ưu ................................................................... 63
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
I. KẾT LUẬN........................................................................................................... 64
II. KIẾN NGHỊ......................................................................................................... 65

KH

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 66

SV

N

C

PHỤ LỤC ................................................................................................................ 66

vii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Đặc tính nước thải nhuộm tại các công đoạn khác nhau. ........................... 10
Bảng 1.2. Tỷ lệ phần trăm các loại MN vào nước thải .............................................. 11
Bảng 1.3. Đặc tính nước thải nhuộm......................................................................... 12
Bảng 1.4. Nguồn gốc và tỉ lệ galactoz : manoz của một số loại gum hạt ................. 17

Bảng 2.5. Một số đặc trưng của mẫu nước đầu vào ................................................... 29
Bảng 2.6. Các yếu tố khảo sát của PAC .................................................................... 34

KH

Bảng 2.7. Các yếu tố khảo sát của phèn Fe2+ ............................................................ 34
Bảng 2.8. Các chỉ tiêu phân tích trong thí nghiệm..................................................... 35
Bảng 3.9. Độ hấp thu cực đại ứng với các nồng độ khác nhau của màu nhuộm........ 41
Bảng 3.10. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát pH của gum .............. 44

C

Bảng 3.11. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát tốc độ khuấy trộn của
gum .......................................................................................................................... 46
Bảng 3.12. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát tốc độ khuấy trộn của
gum .......................................................................................................................... 48

N

Bảng 3.13. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát nồng độ gum. ............ 49

SV

Bảng 3.14. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát nồng độ màu thích
hợp bằng gum ........................................................................................................... 51
Bảng 3.15. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát pH của PAC ............. 52
Bảng 3.16. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát tốc độ khuấy dùng
PAC ......................................................................................................................... 54

Bảng 3.17. Giá trị vủa các thông số trong thí nghiệm khảo sát thời gian khuấy trộn

dùng PAC ................................................................................................................. 55
Bảng 3.18. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát nồng độ PAC ............ 56
Bảng 3.19. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát nồng độ màu nhuộm
bằng PAC. ................................................................................................................ 57
Bảng 3.20. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát pH của FAS .............. 58
Bảng 3.21. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát tốc độ khuấy dùng
FAS. ......................................................................................................................... 59
viii


Bảng 3.22. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát thời gian khuấy trộn
dùng FAS ................................................................................................................. 60
Bảng 3.23. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát nồng độ FAS. ........... 62

SV

N

C

KH

Bảng 3.24. Giá trị của các thông số trongthí nghiệm khảo sát nồng độ màu bằng
FAS .......................................................................................................................... 63

ix


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Phân rã yếm khí nhóm azo của màu nhuộm. ............................................. 15

Hình 1.2. Hoa và trái của muồng hoàng yến. ............................................................ 19
Hình 1.3. Quả và hạt dùng trong thí nghiệm. ............................................................ 19
Hình 1.4. Mẫu gum thô. ............................................................................................ 21
Hình 2.5. Công thức, phổ hấp thu và cấu trúc của màu nhuộm.................................. 24
Hình 2.6. Máy quang phổ UV-Vis. ........................................................................... 25

KH

Hình 2.7. Máy đo độ dẫn. ......................................................................................... 25
Hình 2.8. Máy đo pH ................................................................................................ 26
Hình 2.9. Máy phá mẫu COD. .................................................................................. 26
Hình 2.10. Hệ thống máy Jar-test.............................................................................. 27
Hình 2.11. Các bước tạo mẫu nước màu giả định...................................................... 28

C

Hình 2.12. Màu và phổ hấp thu của màu nhuộm Sunfix Red S3B 100% (SRS) dùng
trong thí nghiệm ....................................................................................................... 29

N

Hình 3.13. Phổ FT-IR của gum ................................................................................. 38
Hình 3.14. Phân bố khối lượng của gum. .................................................................. 39
Hình 3.15. Hàm lượng mannose và galactose trong mẫu gum ................................... 40

SV

Hình 3.16. Cấu trúc đề xuất của gum muồng hoàng yến ........................................... 40
Hình 3.17. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc độ hấp thụ màu và độ màu vào nồng độ
màu của màu nhuộm Sunfix Red S3B 100% ở λmax = 541nm. .................................. 42

Hình 3.18. Ảnh hưởng của pH đến hiệu quả khử màu bằng gum hạt. ........................ 45
Hình 3.19. Cấu trúc màu SRS ở các pH khác nhau ................................................... 45
Hình 3.20. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến hiệu quả xử lý bằng gum. .................... 47
Hình 3.21. Cơ chế tương tác của màu nhuộm SRS và gum ....................................... 47
Hình 3.22. Ảnh hưởng của thời gian khuấy đến hiệu quả khử màu bằng gum.. ......... 48
Hình 3.23. Ảnh hưởng của nồng độ gum đền hiệu quả khử màu. .............................. 50
Hình 3.24. Ảnh hưởng của nồng độ màu đến hiệu suất khử màu............................... 52
Hình 3.25. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất khử màu bằng PAC ............................. 53
x


Hình 3.26. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến hiệu suất khử màu bằng PAC. ............. 54
Hình 3.27. Ảnh hưởng của thời gian khuấy đến hiệu suất khử màu bằng PAC. ......... 55
Hình 3.28. Ảnh hưởng của nồng độ PAC đến hiệu suất khử màu bằng PAC. ............ 56
Hình 3.29. Ảnh hưởng của nồng độ màu đến hiệu suất xử khử màu bằng PAC.... ..... 57
Hình 3.30. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý màu và COD bằng phèn sắt .........58
Hình 3.31. Dạng tồn tại của Fe (II) trong dung dịch ở các pH khác nhau .................. 59
Hình 3.32. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến hiệu suất khử màu bằng phèn sắt......... 60

KH

Hình 3.33. Ảnh hưởng của thời gian khuấy trộn đến hiệu suất khử màu bằng chất
keo tụ phèn sắt. ......................................................................................................... 61

SV

N

C

Hình 3.34. Ảnh hưởng của nồng độ phèn sắt đến hiệu suất khử màu ........................ 62

xi


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Nhu cầu Oxy sinh hóa

COD

Nhu cầu Oxy hóa học

ĐHBK

Đại học Bách khoa

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

PAC

Polyaluminium Chloride

FAS

Ferrous ammonium sulphate

IDC

Nồng độ màu nhuộm (Initial dye concentration)

SV

N

C

KH

BOD

xii


1

MỞ ĐẦU
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Kinh tế phát triển làm thay đổi chất lượng cuộc sống của người dân, kèm
theo đó nhu cầu đời sống của họ ngày càng tăng lên. Ở Việt Nam, ngành dệt may đã
không ngừng có những bước phát triển mạnh mẽ, cung cấp sản phẩm đa dạng,
phong phú cả chất lượng và số lượng để đáp ứng nhu cầu của thị trường hiện nay.

KH

Ngành dệt may được hình thành và phát triển hơn 1 thế kỷ và đã trở thành
một trong những ngành kinh tế mũi nhọn, chiếm vị thế rất quan trọng trong nền
kinh tế quốc dân ở Việt Nam ta. Dệt may được xếp là 1 trong 10 ngành mang lại giá

trị xuất khẩu cao cho đất nước. Tính tới thời điểm hiện này ngành giữ vị trí thứ 2
sau công nghiệp dầu khí. Theo số liệu của Bộ Công thương, tổng kim ngạch xuất

C

khẩu hàng hóa của cả nước năm 2014 ước đạt 150 tỷ USD, trong đó ngành dệt may
mang lại là 24,5 tỷ USD (16,33 %) tổng số. So với cùng kì năm 2013 tốc độ tăng
trưởng là 19%, đưa Việt Nam trở thành một trong những quốc gia có tốc độ tăng

N

trưởng kim ngạch xuất khẩu dệt may nhanh nhất thế giới. Các doanh nghiệp dệt
may phân bố chủ yếu ở miền Bắc, miền Nam và số ít ở cao nguyên. Theo như các

SV

số liệu trên ta nhận thấy rằng quy mô phát triển của ngành như trên bên cạnh những
mặt tích cực đối với nền kinh tế của đất nước thì ngành cũng gây ra sức ép rất lớn
cho môi trường.

Nước thải dệt nhuộm rất đa dạng và phức tạp chứa nhiều loại hóa chất ô

nhiễm khác nhau từ các giai đoạn sản xuất: màu nhuộm, các chất hoạt động bề mặt,
chất điện ly, chất ngậm, chất tạo môi trường, chất oxi hóa,… để cho ra nhiều sản
phẩm khác nhau về màu sắc, về chất liệu vải. Điều này đã góp phần làm tăng tính
độc hại nghiêm trọng đến môi trường sống hiện tại và lâu dài của môi trường hệ
sinh thái và con người. Mặt khác, một đặc điểm cần được đề cập đến là thành phần,
nồng độ các chất ô nhiễm trong loại nước thải này hầu như không ổn định thay đổi

2

theo công nghệ sản xuất, mặt hàng sản xuất. Do đó, việc xác định thành phần, tính
chất của nước thải này gặp không ít khó khăn.
Với các đặc tính như trên đã làm cho chất lượng nước thải xuống thấp, nó
còn ảnh hưởng đến vẻ mỹ quan của nguồn nước. Trong đó màu nhuộm là nguyên
nhân chính. Đặc biệt là màu nhuộm hoạt tính ngày càng được sử dụng phổ biến ở
nước ta do có ưu điểm cho người tiêu dùng là rất bền trên vải dưới tác dụng của
nhiệt, giặt nhưng đây chính là khó khăn lớn nhất trong hệ thống xử lý nước thải do

KH

tính khó phân hủy sinh học của nhóm màu nhuộm này.

II. MỘT SỐ NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

Một số nghiên cứu để xử lý màu nhuộm của nước thải này như: sinh học
(Nguyễn Thị Hà, 2006), (Đồng Thị Mai Anh, 2011); lọc (Trịnh Văn Tuyên, 2012);

C

oxy hóa hóa học (Nguyễn Thị Hường, 2009), (Đào Sỹ Đức, 2012); Fenton dị thể sử
dụng tro bay biến tính (Đào Sỹ Đức và các cộng sự, 2013); Ôzôn (Jiangning Wu,

N

1998), (Nobuyuki, 2008); Ozon kết hợp sinh học (Jiangning Wu, 1998),…
Tuy nhiên, các phương pháp trên đem lại hiệu quả chưa cao và chi phí khá

SV

lớn. Như chúng ta đã biết phương pháp vi sinh luôn được chú trọng khi thiết kế một
hệ thống xử lý nước thải. Thế nhưng với những đặc điểm cuả loại nước thải dệt

nhuộm này thì phương pháp sinh học chưa thể giải quyết triệt để được. Vì thế việc
kết hợp giữa các phương pháp khác nhau để xử lý là một giải pháp hữu hiệu nhất.

Chúng ta phải tiến hành tiền xử lý đối với các chất có màu khó hoặc không có khả

năng phân hủy sinh học bằng phương pháp hóa lý hoặc hóa học trước khi qua hệ
thống sinh học. Cho tới hiện nay, trên thế giới và Việt Nam thực sự vẫn chưa có

một phương pháp tiền xử lý đem lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao do tính tan,
bền, đa dạng về chủng loại của loại nước thải này.
Phương pháp keo tụ - tạo bông được xem là có tiềm năng nhất trong việc giải
quyết vấn đề này. Tuy nhiên việc tìm ra một loại hóa chất vừa đem lại hiệu quả kinh


3

tế, hiệu quả xử lý cao và chất keo tụ được sử dụng trong quá trình xử lý vừa thân
thiện với môi trường cần được quan tâm hơn nữa. Đây chính là lý do chúng tôi thực
hiện đề tài: “Nghiên cứu khả năng xử lý màu nhuộm hoạt tính Triazyl bằng Gum
hạt cây Muồng Hoàng yến” nhằm tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng để nâng cao hiệu
quả xử lý trong việc loại bỏ các thành phần màu nhuộm hoạt tính Triazyl của nước
thải giả định từ đó triển khai vào thực tế.

KH

III. MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

III.1. Mục tiêu

 Khảo sát và so sánh khả năng loại màu hoạt tính của chất keo tụ tự nhiên
(gum hạt) và polymer tổng hợp từ đó tìm cách thay thế dần chất keo tụ tổng
hợp bằng gum, một loại polisacarid có nguồn gốc tự nhiên thân thiện với môi

C

trường hệ sinh thái và an toàn cho sức khỏe con người.

N

III.2. Phương pháp nghiên cứu

 Phương pháp xử lý bằng gum hạt cây muồng hoàng yến và các chất keo tụ

SV

thông thường khác (PAC và phèn sắt).
 Phương pháp so sánh và xử lý số liệu bằng phần mềm Excel.
 Phương pháp hồi qui.
 Phương pháp quang phổ so màu (UV-Vis).
 Thu thập các tài liệu, thông tin có liên quan.
 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước.
 Phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia.


4

IV. PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

IV.1. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu khả năng keo tụ tạo bông nước thải nhuộm giả định của màu
nhuộm hoạt tính Triazyl bằng gum hạt trích ly từ cây muồng hoàng yến. Trong đó
đề tài chỉ tập trung nghiên cứu khả năng loại màu nhuộm Sunfix Red S3B 100%

IV.2. Đối tượng nghiên cứu

KH

(SRS).

Nước thải giả định với màu nhuộm hoạt tính Sunfix Red S3B 100% (SRS).
V. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

C

 Xác định được các thông số tối ưu trong thí nghiệm keo tụ màu nhuộm hoạt
tính họ Triazyl bằng gum hạt, phèn sắt và PAC.

N

 So sánh hiệu quả, rút ra những kết luận xác thực và đề xuất định hướng của
việc ứng dụng chất keo tụ này đối với nước thải dệt nhuộm.

SV

VI. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN

VI.1. Ý nghĩa khoa học

Kết quả đề tài là bước mở đầu cho các công trình nghiên cứu áp dụng chất

keo tụ tự nhiên trong việc xử lý nước thải nhuộm, góp phần hoàn thiện thêm cơ sở

lý thuyết cho chuyên ngành công nghệ môi trường.
VI.2. Ý nghĩa thực tiễn
 Là công trình nghiên cứu hiệu quả xử lý của chất keo tụ có nguồn gốc từ
thiên nhiên (thực vật), ít độc, thân thiện với hệ sinh thái của môi trường. Chất


5

keo tụ được tận dụng từ nguồn rác vườn giúp giảm lượng chất thải và mang
lại lợi ích kinh tế.
 Kết quả này có thể được áp dụng xử lý nước thải mang màu cho các ngành

SV

N

C

KH

công nghiệp khác khó phân hủy sinh học như: rỉ rác, đường, cà phê, giấy,…


6

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. MÀU NHUỘM
Màu nhuộm là những hợp chất hữu cơ có màu, hấp thụ mạnh một phần của
quang phổ ánh sáng nhìn thấy và có khả năng gắn kết vào vật liệu dệt trong những
điều kiện nhất định (theo Nguyễn Hữu Trượng và Hoàng Thị Lĩnh, 1995).
Chủ yếu được dùng để nhuộm các loại vật liệu có nguồn gốc từ thiên nhiên

(poliamid, poliester, polivinyl,...).

KH

(bông, lanh, gai, len, tơ tằm,...), sợi nhân tạo (visco, acetat,...) và sợi tổng hợp

Màu nhuộm mang một số đặc điểm như độ bền màu, tính khó phân hủy hoặc
không phân hủy sinh học, các loại màu nhuộm khác nhau thì có những tác động

C

khác nhau đến môi trường. Đây chính là nguyên nhân gây ra khó khăn trong quá
trình xử lý nước thải ngành dệt nhuộm.

N

Màu sắc của màu nhuộm được hình thành do cấu trúc hóa học cơ bản gồm có
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 (liên kết kém bền) như > C = C <, > C = N -,

SV

- N = N -,... Nhóm trợ màu là những nhóm thế hoặc cho điện tử, - SOH, - COOH, OH, - NH2,... làm tăng cường màu của nhóm mang màu bằng cách dịch chuyển
năng lượng của hệ điện tử đồng thời tăng khả năng bám dính của màu trên vật liệu

nhuộm.

Có 2 cách phân loại màu nhuộm, gồm phân loại theo cấu tạo hóa học và theo
đặc tính áp dụng (theo Nguyễn Hữu Trượng và Hoàng Thị Lĩnh, 1995).


7

1.1.1. Phân loại
1.1.1.1. Cấu tạo hóa học
a) Màu azo: nhóm mang màu là nhóm azo (-N = N-), phân tử thuốc nhuộm có một
hay nhiều nhóm azo. Đây là màu nhuộm quan trọng và có số lượng lớn, chiếm 60 –
70%, số lượng các màu nhuộm tổng hợp, chiếm 2/3 các màu hữu cơ trong Color
Index.

N

C

antraquinon hoặc các dẫn xuất của nó:

KH

b) Màu antraquinon: trong phân tử màu nhuộm chứa một hay nhiều nhóm

SV

Họ thuốc nhuộm này chiếm đến 15% số lượng thuốc nhuộm tổng hợp.
c) Màu 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:
điaryl metan

triaryl metan


8

Ngoài ra, còn có các lớp màu khác như: inđigo, phtaloxianin, arilmetan,
nitro, nitrozo, polimetin, lưu huỳnh, azometin và hoàn nguyên.
1.1.1.2. Đặc tính áp dụng
a) MN trực tiếp
b) MN axit
c) MN hoạt tính

KH

d) MN bazơ – cation

e) MN hoàn nguyên (tan và không tan)
f) MN lưu huỳnh

C

g) MN phân tán

Đề tài chỉ sử dụng màu thuộc nhóm màu Sunfix Red S3B 100% (SRS) nhuộm

N

hoạt tính họ triazin trong quá trình tiến hành thí nghiệm xử lý màu nhuộm.
Màu nhuộm hoạt tính

SV

Đây là lớp màu chứa trong phân tử những nhóm chức, có khả năng thực hiện

liên kết hóa học với vật liệu nên độ bền màu là khá cao, phổ biến ở Việt Nam cũng
như trên thế giới. Lớp màu hoạt tính này có công thức phân tử khá phong phú,
phạm vi sử dụng khá rộng, có công thức tổng quát như sau:
S – R –T – X

Trong đó:
R là nhóm tạo màu cho khả năng hòa tan trong nước, thường là các nhóm
chức –SO3Na, -COONa, -SO2CH3. Trong mỗi phân tử màu thường có từ một hay
nhiều nhóm có tính tan. Đây chính là nhóm mang màu của phân tử màu nhuộm, nó
quyết định màu sắc và độ bền của MN.


9

T là nhóm tạo liên kết hóa học với vật liệu, đóng vai trò quan trọng trong
việc quyết định độ bền màu với giặt và cũng là nhóm quyết định hoạt tính của màu
nhuộm.
X là các nhóm thế sẽ tách khỏi màu trong quá trình nhuộm tạo điều kiện cho
màu nhuộm thực hiện phản ứng hóa học với vật liệu. Chúng không ảnh hưởng đến
màu sắc nhưng đôi khi ảnh hưởng tới độ tan của màu nhuộm. Thông thường, X là

KH

những nguyên tử hay nhóm nguyên tử sau: -Cl, -SO2, -OSO3H, -NR3,...
Cơ chế phản ứng màu hoạt tính họ triazin trong quá trình nhuộm:
 Tính chất hấp thu của màu hoạt tính

Mỗi một màu hoạt tính đơn, đều có ít nhất một bước sóng hấp thu đặc trưng

C

trong vùng khả kiến, tùy thuộc vào cấu trúc mang màu của nó. Dựa vào tính chất
này người ta có thể theo dõi được sự biến đổi của màu nhuộm hay nồng độ của
chúng trong quá trình nhuộm hay khảo sát quá trình xử lý dung dịch, bằng cách đo

N

độ hấp thụ dung dịch trước và sau phản ứng.

Quét bước sóng từ 200 – 900 nm mỗi màu nhuộm ta có thể xác định được

SV

bước sóng hấp thu của MN.

 Độ hấp thụ của màu nhuộm dựa trên định luật Lambert – Beer:

Trong đó:

A = l.ε.C

A: Độ hấp thụ

C: Nồng độ dung dịch
l: Bề dày cuvet
ε: Hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm cuvet.


10

MN có nồng độ quá cao hoặc quá thấp không tuân theo định luật trên. Do đó,
phải lựa chọn nồng độ màu thích hợp trước khi tiến hành đo độ hấp thụ trên máy.
1.1.2. Ảnh hưởng về môi trường nước
Nước thải từ các nhà máy dệt nhuộm có thành phần rất phức tạp, bao gồm
chất hữu cơ, các chất màu và các chất độc hại với môi trường hệ sinh thái. Các
thành phần gây ô nhiễm chính có trong nước thải của nhà máy dệt nhuộm bao gồm:

KH

Tạp chất tách ra từ xơ sợi: như dầu mỡ, hợp chất chứa nito, các chất bẩn dính
vào sợi (trung bình là 6% khối lượng xơ sợi).

Các hóa chất dùng trong công nghệ: hồ tinh bột, tinh bột biến tính, dextrin,
aginat, xút, NaOCl, H2O2, Soda, sunfit,... Các loại thuốc nhuộm, các chất phụ trợ,

C

chất màu, chất cầm màu, hóa chất tẩy giặt. Lượng hóa chất sử dụng đối với mỗi loại
vải, mỗi loại màu khác nhau thì nồng độ dư thừa gây ô nhiễm trong nước thải là

N

khác nhau.

Bảng 1.1. Đặc tính nước thải nhuộm tại các công đoạn khác nhau.
Chất ô nhiễm trong nước thải

SV

Công đoạn

Hồ sợi, giũ hồ

Đặc tính nước thải

Tinh bột, glucozơ, carboxy

BOD cao (34 – 50% tổng

metyl xenlulozơ, polyvinyl

BOD)

alcol, nhựa, chất béo và sáp.

Nấu, tẩy

NaOH, chất sáp và dầu mỡ,

Độ kiềm cao, màu tối,

tro, soda, silicat natri, sợi vụn.

BOD cao (30% tổng
BOD)

Tẩy trắng

Làm bông

Hipoclorit, hợp chất chứa clo,

Độ kiềm cao, chiếm 5%

NaOH, AOX, axit,...

BOD

NaOH, tạp chất

Độ kiềm cao, BOD thấp


11

Các loại thuốc nhuộm axit

Độ màu rất cao, BOD khá

axetic và các muối kim loại.

cao, TS cao

Chất màu, tinh bột, dầu, đất

Độ màu cao, BOD cao và

sét, muối kim loại, axit,...

dầu mỡ

Vệt tinh bột, mỡ động vật,

Kiềm nhẹ, BOD thấp,

muối

lượng nhỏ

Nhuộm

In

Hoàn thiện

KH

(Nguồn: Hoàng Văn Huệ, Trần Đức Hạ, (2002). 'Thoát nước tập II - Xử lý nước
thải, NXB Khoa học và kỹ thuật)

Tổn thất thuốc nhuộm khi sử dụng các loại xơ sợi (Bảng 1.2).

Bảng 1.2. Tỷ lệ phần trăm các loại MN vào nước thải (Easton G.A, 1995).

Tỷ lệ trong nước thải

Polyamit

5 – 20

Acrylic

0–5

Xenlulozo

5 – 30

Phân tán

Polyeste

0 – 10

Hoạt tính

Xenlulozo

10 – 50

Lưu huỳnh

Xenlulozo

10 – 40

Hoàn nguyên

Xenlulozo

5 – 20

Bazo

N

Axit

C
Loại vải

Lớp màu nhuộm

SV

Trực tiếp

Từ bảng trên ta thấy màu nhuộm hoạt tính có độ bắt màu thấp khả năng tồn
dư đi vào môi trường nước thải là rất cao.


12

Đặc biệt khi áp dụng QCVN 13: 2008 quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về nước

thải công nghiệp dệt may (với độ màu < 20 mg/l) lại càng không đơn giản.
Bảng 1.3. Đặc tính nước thải nhuộm (Thanh và cộng sự, 2013).
Thông số

Đơn vị

Giá trị tiêu biểu

QCVN cột A QCVN
13:2008/BTNMT)

o

60 – 80

40

pH

-

8 - 13

6.0 – 9.0

BOD

[mg/L]

30 – 5000

30

COD

[mg/L]

200 – 11000

50

Màu

[Pt-Co]

400 – 5000

20

Sulphate

[mg/L]

50 – 1000

400

TSS

[mg/L]

0 – 200

50

C

KH

C

N

Nhiệt độ

Trong quá trình sử dụng thuốc nhuộm hoạt tính cần sử dụng một lượng lớn
hóa chất nhưng chỉ có một phần được giữ lại trên vật liệu nhuộm phần còn lại sẽ

SV

trực tiếp đi vào nước thải. Chính vì lí do này nếu nước thải chưa qua xử lý sẽ gây ô
nhiễm môi trường rất nghiêm trọng.
Ô nhiễm nước thải ngành dệt nhuộm phụ thuộc vào hóa chất sử dụng: chất

trợ màu, thuốc nhuộm và công nghệ sử dụng. Dây chuyền công nghệ quyết định

hiệu suất của quá trình sản xuất, chất lượng sản phẩm và lượng chất ô nhiễm phát
thải ra môi trường. Hầu hết, các doanh nghiệp của nước ta đang áp dụng quy trình
sản xuất lâu đời thường phát sinh lượng chất thải lớn hơn các dây chuyền công nghệ
sản xuất mới làm tăng lượng chất ô nhiễm. Mặt khác, các loại thuốc nhuộm hiện

nay đang sử dụng là các thuốc nhuộm tổng hợp hữu cơ.