Nghiên cứu khả năng hấp phụ metylen xanh, metyl da cam của vật liệu hấp phụ chế tạo từ đài sen

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN THÙY LINH

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ METYLEN XANH, METYL DA
CAM CỦA VẬT LIỆU HẤP PHỤ
CHẾ TẠO TỪ ĐÀI SEN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

Thái Nguyên 2017


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN THÙY LINH

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ METYLEN XANH, METYL DA
CAM CỦA VẬT LIỆU HẤP PHỤ
CHẾ TẠO TỪ ĐÀI SEN

Chuyên ngành: Hóa phân
tích
Mã số:
60.44.01.18

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

Người hướng dẫn khoa học: TS. Vũ Thị

Hậu

Thái Nguyên 2017


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu,
kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố
trong bất cứ công trình nào khác. Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách
nhiệm.
Thái Nguyên, tháng 4 năm
2017
Tác giả

Nguyễn Thùy
Linh

Xác
nhận

Xác
nhận

của khoa chuyên
môn

của giáo viên hướng
dẫn

PGS.TS. Nguyễn Thị Hiền
Lan

TS. Vũ Thị
Hậu

i


LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài luận văn thạc sĩ,
chuyên ngành hóa phân tích, khoa hóa học – Trường Đại học Sư phạm – Đại
học Thái Nguyên, em đã nhận được sự ủng hộ, giúp đỡ của các thầy cô
giáo, bạn bè và gia đình.
Trước hết, em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới TS. Vũ Thị Hậu, cô giáo
trực tiếp hướng dẫn, tận tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện để em hoàn thành
luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo khoa hóa học, khoa
sau Đại học, và Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái
Nguyên đã giúp đỡ em trong quá trình học tập, nghiên cứu..
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn tới toàn thể gia đình, bạn bè đã luôn
bên cạnh, ủng hộ và động viên em trong những lúc gặp phải khó khăn để
em có thể hoàn thành quá trình học tập và nghiên cứu.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song do thời gian có hạn, khả năng nghiên
cứu của bản thân còn hạn chế, nên kết quả nghiên cứu có thể còn nhiều thiếu
sót. Em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy giáo, cô
giáo, các bạn đồng nghiệp và những người đang quan tâm đến vấn đề đã
trình bày trong luận văn, để luận văn được hoàn thiện hơn.
Em xin trân trọng cảm ơn!

Thái Nguyên, tháng 04 năm
2017
Tác giả

Nguyễn Thùy
Linh

ii


MỤC LỤC
Trang
Trang bìa
phụ
Lời

cam

đoan

..................................................................................................................i
Lời

cảm

ơn

.................................................................................................................... ii
Mục

lục

.......................................................................................................................
.

iii

Danh

mục

các

từ

viết

tắt

...............................................................................................iv Danh mục
bảng

biểu

......................................................................................................v
mục

Danh

các

hình

.......................................................................................................vi

MỞ

ĐẦU .............................................................................................................
..........1
Chương
1.
TỔNG
............................................................................................3

QUAN

1.1.
Sơ
lược
về
thuốc
.........................................................................................3

nhuộm

1.1.1.
Định
nghĩa
và
phân

.................................................................3

loại

nhuộm

1.1.2. Tình trạng ô nhiễm
.......................................4

dệt

do

nước

1.1.3. Quy chuẩn kỹ thuật
nghiệp......................................5

quốc

thải
gia

về

thuốc
nhuộm
nước

nước

ở

thải

ta

công

1.1.4. Tác hại của ô nhiễm nước thải dệt nhuộm do thuốc nhuộm
................................5
1.1.5. Nguồn phát sinh
nhuộm...................................6

nước

1.2.
Giới
thiệu
chung
về
..................................................7

thải

metylen

trong

công

xanh,

metyl

nghiệp
da

dệt
cam

1.2.1.
Metylen
.......................................................................................................7

xanh

1.2.2.
Metyl
da
.......................................................................................................8

cam

1.3.

Giới

thiệu

về

phương
iii

pháp

hấp

phụ


.......................................................................9
1.3.1.
Các
khái
......................................................................................................9
1.3.2.
Quá
trình
hấp
phụ
........................................................................11
1.3.3.
Các
mô
hình
cơ
bản
phụ.......................................................12

động

của

niệm

trên

quá

1.3.4.
Hấp
phụ
trong
môi
.......................................................................16

cột

trình

hấp

trường

nước

1.4. Phương pháp phân tích xác định hàm lượng chất hữu cơ mang
màu..................17

1.4.1.
Phương
pháp
trắc
....................................................................................17
1.4.2. Các phương pháp
..................................19

phân

tích

định

lượng

1.5.
Giới
thiệu
về
cây
sen,
..........................................................19

đài

sen

quang

bằng

trắc

quang

ở

Việt

Nam

1.6. Một số hướng nghiên cứu khả năng hấp phụ của metylen xanh và
metyl da
cam
và
sử
dụng
cây
sen
VLHP...............................................................................21

làm

1.6.1. Một số hướng nghiên cứu khả năng hấp phụ của metylen xanh
và metyl
da
cam
......................................................................................................................
....21

iii


1.6.2. Một số hướng nghiên cứu sử dụng cây sen làm VLHP
.....................................23
1.7. Một số phương pháp nghiên cứu đặc trưng vật liệu
.............................................24
1.7.1. Phương pháp phổ hồng ngoại IR
.......................................................................24
1.7.2. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)
..........................................................25
Chương 2. THỰC NGHIỆM
....................................................................................26
2.1. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất
................................................................................26
2.1.1. Thiết bị và dụng cụ
............................................................................................26
2.1.2. Hóa chất
.............................................................................................................26
2.2. Chế tạo vật liệu hấp phụ
.......................................................................................27
2.2.1. Chuẩn bị nguyên liệu
.........................................................................................27
2.2.2. Chế tạo vật liệu hấp phụ
....................................................................................27
2.3. Khảo sát cực đại hấp thụ ánh sáng của dung dịch metylen xanh, metyl
da cam.......27
2.3.1. Khảo sát cực đại hấp thụ ánh sáng của dung dịch metylen xanh
......................27

2.3.2. Khảo sát cực đại hấp thụ ánh sáng của dung dịch metyl da cam
......................28
2.4. Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ
............................................................28
2.4.1. Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ của metylen xanh
............................28
2.4.2. Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ của metyl da cam
............................28
2.5. Một số đặc trưng của VLHP
.................................................................................28
2.5.1. Khảo sát đặc điểm bề mặt của VLHP
................................................................28
2.5.2. Phổ hồng ngoại IR
.............................................................................................28
2.5.3. So sánh khả năng hấp phụ của nguyên liệu và VLHP
.......................................29
2.5.4. Xác định điểm đẳng điện của VLHP chế tạo
được............................................29


2.6. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ metylen
xanh,
metyl da cam của VLHP theo phương pháp hấp phụ tĩnh
...........................................29
2.6.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH
...............................................................................29
2.6.2. Ảnh hưởng của khối lượng
................................................................................30
2.6.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ của VLHP
...............30

2.6.4. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt
độ.......................................................................31
2.6.5. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu
................................................................31
2.7. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ metylen
xanh,
metyl da cam của VLHP theo phương pháp hấp phụ động
.........................................31
2.7.1. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ metylen
xanh
của VLHP theo phương pháp hấp phụ
động................................................................31
iv


Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
................................................................33
3.1. Kết quả khảo sát cực đại hấp thụ ánh sáng của dung dịch metylen
xanh,
metyl da cam
................................................................................................................33
3.1.1. Kết quả khảo sát cực đại hấp thụ ánh sáng của dung dịch metylen
xanh ..........33
3.1.2. Kết quả khảo sát cực đại hấp thụ ánh sáng của dung dịch metyl da
cam ..........34
3.2. Kết quả xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ metylen xanh, metyl
da cam......35
3.2.1. Kết quả xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ của metylen xanh
...............35
3.2.2. Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ của metyl da cam

............................35
3.3. Kết quả một số đặc trưng của VLHP
....................................................................36
3.3.1. Ảnh hiển vi điện tử quét
(SEM).........................................................................36
3.3.2. Phổ hồng ngoại
(IR)...........................................................................................37
3.3.3. Kết quả so sánh khả năng hấp phụ của nguyên liệu và VLHP
..........................40
3.3.4. Kết quả xác định điểm đẳng điện của VLHP chế tạo được
...............................40
3.4. Kết quả khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ
metylen
xanh, metyl da cam của VLHP theo phương pháp hấp phụ tĩnh
.................................42
3.4.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH
..................................................................42
3.4.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ khối lượng VLHP/thể tích dung dịch (nồng độ đầu
xác định)
......................................................................................................................
44
3.4.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ của VLHP
...............47
3.4.4. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt
độ.......................................................................50
3.4.5. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu
................................................................52
3.5. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ metylen
xanh,

metyl da cam của VLHP theo phương pháp hấp phụ động
.........................................54
3.5.1. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ metylen
xanh
của VLHP theo phương pháp hấp phụ
động................................................................54
3.5.2. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ metyl da
cam
của VLHP theo phương pháp hấp phụ
động................................................................57
KẾT
LUẬN.............................................................................................................
....59
TÀI LIỆUTHAM KHẢO
..........................................................................................60

v


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

TT

Từ viết tắt

1

BET

Nội
dung
Brunauer-Emmet-Teller

2

SEM

Hiển vi điện tử quét

3

VLHP

Vật liệu hấp phụ

4

IR

Phổ hồng ngoại: Infrared Spectroscopy

5

MB

Metylen xanh

6

Abs

Độ hấp thụ quang

iv


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 1.1: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp dệt may
.................5
Bảng 1.2: Các nguồn chủ yếu phát sinh nước thải công nghiệp dệt nhuộm
[16] ..........7
Bảng 3.1: Kết quả đo độ hấp thụ quang của dung dịch metylen xanh ở các
bước
sóng khác nhau
...........................................................................................33
Bảng 3.2: Kết quả đo độ hấp thụ quang của dung dịch metyl da cam ở các
bước
sóng khác nhau
...........................................................................................34
Bảng 3.3: Kết quả đo độ hấp thụ quang của dung dịch metylen xanh với
các
nồng độ khác nhau
......................................................................................35
Bảng 3.4: Kết quả đo độ hấp thụ quang của dung dịch metyl da cam với
các
nồng độ khác nhau
......................................................................................35
Bảng 3.5 : Kết quả so sánh khả năng hấp phụ của nguyên liệu và VLHP

..................40
Bảng 3.6: Số liệu xác định điểm đẳng điện của VLHP
...............................................41
Bảng 3.7: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất và dung lượng hấp phụ
metylen
xanh, metyl da cam của VLHP
...................................................................42
Bảng 3.8: Ảnh hưởng của tỷ lệ khối lượng VLHP/thể tích dung dịch (nồng độ
đầu
xác định) đến khả năng hấp phụmetylen xanh, metyl da cam của
VLHP......45
Bảng 3.9. Sự phụ thuộc của dung lượng, hiệu suất hấp phụ metylen xanh,
metyl
da cam của VLHP vào thời gian
.................................................................48
Bảng 3.10: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ và dung lượng hấp phụ
v


metylen
xanh, metyl da cam vào nhiệt độ
................................................................50
Bảng 3.11: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ và dung lượng hấp phụ
của
VLHP vào nồng độ đầu
..............................................................................52
Bảng 3.12: Dung lượng hấp phụ cực đại và hằng số Langmuir
..................................54
Bảng 3.13: Ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ metylen xanh
...........55

Bảng 3.14: Ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ metyl da cam
...........57

vi


DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Công thức cấu tạo của xanh metylen
.............................................................7
+
Hình 1.2. Công thức cấu tạo cation MB
......................................................................8
Hình 1.3. Dạng oxy hóa và dạng khử của xanh metylen
...............................................8
Hình 1.4. Mô hình cột hấp phụ
....................................................................................11
Hình 1.5. Dạng đường cong thoát phân bố nồng độ chất bị hấp phụ trên cột
hấp
phụ theo thời
gian......................................................................................12
Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang của metylen
xanh
vào bước sóng
...........................................................................................33
Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang của metyl da
cam
vào bước sóng
...........................................................................................34
Hình 3.3. Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ metylen xanh

..................................35
Hình 3.4. Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ metyl da cam
..................................36
Hình 3.5. Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) của nguyên liệu
........................................36
Hình 3.6. Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) của VLHP
................................................36
Hình 3.7. Phổ hồng ngoại (IR) của nguyên liệu
..........................................................38
Hình 3.8. Phổ hồng ngoại (IR) của
VLHP...................................................................39
Hình 3.9. Biểu đồ so sánh khả năng hấp phụ của nguyên liệu và VLHP
....................40
Hình 3.10. Đồ thị xác định điểm đẳng điện của VLHP
...............................................41


Hình 3.11. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ metylen
xanh
của VLHP vào pH
.....................................................................................43
Hình 3.12. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất hấp thụ metyl da
cam
vào pH của VLHP
.....................................................................................43
Hình 3.13. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ metylen
xanh
vào tỷ lệ khối lượng VLHP/ thể tích dung dịch
........................................46
Hình 3.14. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ metyl da

cam
của VLHP vào tỷ lệ khối lượng VLHP/thể tích dung dịch
.......................46
Hình 3.15. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ metylen
xanh
của VLHP vào thời
gian............................................................................49


Hình 3.16. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ metyl da
cam
vào thời
gian..............................................................................................
49
Hình 3.17. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ metylen
xanh
vào nhiệt độ
...............................................................................................51
Hình 3.18. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ metyl da
cam
vào nhiệt độ
...............................................................................................51
Hình 3.19. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của VLHP đối với metylen
xanh .....53
Hình 3.20. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb của metylen
xanh ..........53
Hình 3.21. Đường đẳng nhiệt Langmuir của VLHP đối với metyl da
cam.................53
Hình 3.22. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb của metyl da
cam ..........53

Hình 3.23. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp
phụ
metylen xanh
.............................................................................................56
Hình 3.24. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp
phụ
metyl da cam
.............................................................................................58

vii


MỞ ĐẦU
Môi trường là nhân tố có ảnh hưởng quyết định đến sự tồn tại và phát
triển của mỗi con người, mỗi quốc gia trên thế giới, chính vì vậy bảo vệ
môi trường và đảm bảo phát triển bền vững là vấn đề có tính sống còn của
mỗi quốc gia. Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển của nền
công nghiệp, các nhà máy khu chế xuất ngày càng tăng. Mỗi năm những
nhà máy, khu chế xuất này thải ra một lượng nước thải lớn gây ô nhiễm môi
trường. Nước ta là nước có ngành công nghiệp dệt nhuộm phát triển vì vậy
hàng năm nước thải của ngành công nhiệp này chiếm một lượng đáng kể.
Lượng nước thải này chứa nhiều chất hữu cơ mang màu độc hại nếu không
được xử lý, loại bỏ sẽ xâm nhập vào cơ thể tích tụ gây hại nghiêm trọng đến
sức khỏe con người, phá hủy cảnh quan môi trường tự nhiên.
Hiện nay, có rất nhiều phương pháp khác nhau để loại bỏ các chất
hữu cơ mang màu ra khỏi môi trường nước như: thẩm thấu ngược, lọc nano,
kết tủa hoặc hấp phụ,... Trong đó hấp phụ là một trong những phương pháp
có nhiều ưu điểm như vật liệu sử dụng làm chất hấp phụ tương đối phong
phú, dễ điều chế, chi phí thấp, thân thiện với môi trường, đặc biệt không
làm nguồn nước ô nhiễm thêm. Chính vì vậy đây là vấn đề đã và đang

được nhiều nhà khoa học quan tâm, nghiên cứu. Trong lĩnh vực xử lý môi
trường, ta có thể sử dụng vật liệu tự nhiên (đá ong, quặng sắt, đất bazan…)
hay vật liệu chế tạo từ xơ dừa, vỏ trấu, bã mía, bã chè… những loại vật liệu
này đều có giá thành rẻ, thân thiện với môi trường và dễ kiếm tìm trong đời
sống.
Cây sen là loài cây quen thuộc được trồng phổ biến ở các ao hồ và rất
có ý nghĩa đối với người dân Việt Nam. Không chỉ vậy các bộ phận của cây
sen từ hạt, lá cho đến củ đều có lợi ích kinh tế cao như: nhụy sen dùng để
ướp trà, lá sen để chữa bệnh, hạt sen dùng làm thực phẩm… Tuy nhiên,
hiện nay ở Việt Nam sau khi thu hoạch hạt sen thì đài sen bị thải bỏ, không
được sử dụng vào mục đích nào. Đài sen có đặc tính nhẹ và xốp có khả
năng biến tính thành vật liệu hấp phụ tốt.
Xuất phát từ thực tế đó, chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu khả
năng hấp phụ metylen xanh, metyl da cam của vật liệu hấp phụ chế
tạo từ đài sen”
1


Trong đề tài chúng tôi lần lượt tập trung nghiên cứu các nội dung sau:
- Chế tạo vật liệu hấp phụ từ đài sen.

2


- Khảo sát một số đặc trưng vật lí của VLHP bằng phương pháp hiển vi
điện tử quét (SEM), phương pháp phổ hồng ngoại (IR).
- Khảo sát khả năng hấp phụ và một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
hấp phụ
của vật liệu hấp phụ chế tạo được theo phương pháp hấp phụ tĩnh, hấp phụ
động.

Bố cục của luận văn này gồm:
- Mở đầu
- Chương 1: Tổng quan
- Chương 2: Thực nghiệm
- Chương 3: Kết quả và thảo luận
- Kết luận
- Tài liệu tham khảo

3


Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. Sơ lược về thuốc nhuộm
1.1.1. Định nghĩa và phân loại thuốc nhuộm
Thuốc nhuộm là những chất hữu cơ có màu, hấp thụ mạnh một phần
nhất định của quang phổ ánh sáng nhìn thấy và có khả năng gắn kết
vào vật liệu dệt trong những điều kiện quy định (tính gắn màu).
Thuốc nhuộm có thể có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp. Hiện
nay, con người hầu như chỉ sử dụng thuốc nhuộm tổng hợp. Đặc điểm nổi
bật của các loại thuốc nhuộm là độ bền màu và tính chất không bị phân
hủy. Màu sắc của thuốc nhuộm có được là do cấu trúc hóa học. Một cách
chung nhất, cấu trúc thuốc nhuộm bao gồm nhóm mang màu và nhóm trợ
màu.
Nhóm mang màu là những nhóm chứa các nối đôi liên hợp với hệ
electron π không cố định như: > C = C <, > C = N -, - N = N -, - NO2, …
Nhóm trợ màu là những nhóm thế cho hoặc nhận electron như: - NH2, COOH,
- SO3H, - OH, … đóng vai trò tăng cường của nhóm mang màu bằng
cách dịch chuyển năng lượng của hệ electron [20].
Thuốc nhuộm tổng hợp rất đa dạng về thành phần hoá học, màu sắc,

phạm vi sử dụng. Tùy thuộc cấu tạo, tính chất và phạm vi sử dụng được
phân loại thành các họ, các loại khác nhau. Có hai cách phân loại thuốc
nhuộm phổ biến nhất:
Phân loại theo cấu trúc hoá học: thuốc nhuộm azo, thuốc nhuộm
antraquinon, thuốc nhuộm inđizo, thuốc nhuộm phenazin, thuốc nhuộm
triarylmetan, thuốc nhuộm phtaloxiamin.
Phân loại theo đặc tính áp dụng: thuốc nhuộm hoàn nguyên, thuốc
nhuộm lưu hoá, thuốc nhuộm trực tiếp, thuốc nhuộm phân tán, thuốc
nhuộm bazơ cation, thuốc nhuộm axit, thuốc nhuộm hoạt tính [20].
Ở đây chúng tôi chỉ đề cập đến một số loại thuốc nhuộm nhằm làm
sáng tỏ hơn về loại thuốc nhuộm sử dụng trong phần thực nghiệm của đề tài.
4


Thuốc nhuộm azo: Nhóm mang màu là nhóm azo (- N = N -) phân tử
thuốc nhuộm có một nhóm azo (monoazo) hay nhiều nhóm azo (điazo,
triazo, polyazo).
Thuốc nhuộm trực tiếp: Là loại thuốc nhuộm anion có dạng tổng quát
Ar─SO3Na. Khi hoà tan trong nước nó phân ly cho về dạng anion thuốc
nhuộm và bắt màu vào sợi. Trong tổng số thuốc nhuộm trực tiếp thì có 92%
thuốc nhuộm azo.
Thuốc nhuộm bazơ cation: Các thuốc nhuộm bazơ dễ nhuộm tơ tằm,
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. Trong các
màu thuốc nhuộm bazơ, các lớp hoá học được phân bố: azo (43%),
triazylmetan (11%), arycydin (7%), antraquinon (5%) và các loại khác.
Thuốc nhuộm axit: Là muối của axit mạnh và bazơ mạnh chúng tan
trong nước
phân ly thành ion:
Ar  SO3 Na

→

Ar 

SO

3

+

Na 

Anion mang màu, thuốc nhuộm tạo liên kết ion với tâm tích điện dương
của vật liệu. Thuốc nhuộm axit có khả năng tự nhuộm màu tơ sợi protein
(len, tơ tằm, polyamit) trong môi trường axit. Xét về cấu tạo hoá học có
79% thuốc nhuộm axit azo, 10% là antraquion, 5% là triarylmetan và 6%
là lớp hoá học khác [20].
1.1.2. Tình trạng ô nhiễm do nước thải dệt nhuộm ở
nước ta
Hiện nay, sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp ở các làng nghề
đạt được những thành tựu đáng kể nhưng do công nghệ lạc hậu, quy mô nhỏ
lẻ nên chưa xử lý được chất thải sau quá trình sản xuất dẫn đến ô nhiễm môi
trường nước nghiêm trọng ảnh hưởng tới sức khỏe cộng đồng. Tại một số
làng nghề như: Vạn Phúc, Dương Nội (Hà Đông – Hà Nội), nhu cầu oxy hoá
học (COD) trong các công đoạn tẩy, nhuộm đo được từ 380 ÷ 890mg/L, cao
hơn tiêu chuẩn cho phép từ 3 ÷ 8 lần, độ màu đo được là
750Pt - Co, cao hơn tiêu chuẩn cho phép nhiều lần. Các vấn đề về sự ô
nhiễm môi trường dưới sự tác động của ngành công nghiệp dệt nhuộm đã
5

gia tăng trong nhiều năm qua. Các quá trình tẩy nhuộm có tỷ lệ mất mát
chất tẩy nhuộm lên đến 50%. Nguyên nhân của việc mất mát chất tẩy,
nhuộm là do các chất này không bám dính

6


hết vào sợi vải, số phẩm nhuộm này sẽ đi theo đường nước thải ra ngoài. Vì
vậy, việc xử lý nước thải dệt nhuộm là vấn đề cần được quan tâm nghiên cứu.
1.1.3. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp
Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp dệt may được trình
bày trong bảng 1.1 [18].
Bảng 1.1: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp
dệt may

TT

Thông số

1

Độ màu

2

Độ pH

3
4

Đơn vị

Giới hạn theo TCVN
2008
A
B

Pt - Co

50

150

-

6-9

5,5 - 9

o
BOD5 (ở 20 C)

mg/L

30

50

COD

mg/L

75

150

Trong đó:
- Cột A quy định giá trị giới hạn của các thông số ô nhiễm trong nước
thải công nghiệp khi xả vào nguồn nước được dùng cho mục đích cấp nước
sinh hoạt.
- Cột B quy định giá trị giới hạn của các thông số ô nhiễm trong nước
thải công nghiệp khi xả vào nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước
sinh hoạt.
Như vậy, nước thải công nghiệp nói chung và nước thải ngành dệt
nhuộm nói riêng, để đạt tiêu chuẩn cho phép thải ra môi trường sinh thái
cần tuân thủ nghiêm ngặt khâu xử lý các hóa chất gây ô nhiễm môi trường
có mặt trong nước thải.
1.1.4. Tác hại của ô nhiễm nước thải dệt nhuộm do thuốc nhuộm
Thuốc nhuộm tổng hợp có từ lâu và ngày càng được sử dụng nhiều
trong các ngành công nghiệp dệt may, giấy, cao su, mỹ phẩm.... do dễ sử
dụng, giá thành rẻ, màu sắc đa dạng so với màu tự nhiên. Tuy nhiên, h


ầu hết các thuốc nhuộm sử dụng trong ngành công nghiệp dệt may đều
có độ độc tính cho môi trường sống


trong nước. Mặt khác, các chất hoạt động bề mặt và các hợp chất liên
quan, chẳng hạn như bột giặt, các chất nhũ hóa, các chất phân tán được

sử dụng trong hầu hết các công đoạn của mỗi quy trình gia công và
cũng có thể là một trong những nguồn quan trọng tạo độc tính cho môi
trường nước [3].
Ngành công nghiệp dệt nhuộm nước ta đang phát triển rất đa dạng với
quy mô khác nhau và đã thải ra ngoài môi trường một lượng lớn nước thải
gây ô nhiễm cao. Nước thải dệt nhuộm thường có độ màu rất cao. Việc sử
dụng rộng rãi thuốc nhuộm và các sản phẩm của chúng gây ô nhiễm nguồn
nước mặt, nước ngầm, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái
thủy sinh. Cụ thể đối với con người gây ra các bệnh về da, đường hô hấp,
ung thư…, đối với hệ sinh thái thủy sinh có thể phá hủy hoặc ức chế khả
năng sinh sống của vi sinh vật [2].
1.1.5. Nguồn phát sinh nước thải trong công nghiệp
dệt nhuộm
Trong nhiều thập kỷ qua, ngành công nghiệp dệt nhuộm luôn có vị trí
quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Với các doanh nghiệp nhà nước,
doanh nghiệp tư nhân, dự án liên doanh và các nhà máy có vốn đầu tư
100% nước ngoài cùng rất nhiều tổ hợp tư nhân nhỏ, vừa và lớn đang hoạt
động trong lĩnh vực sợi, dệt, nhuộm nhằm phấn đấu đạt chỉ tiêu hơn hai tỷ
mét vải vào năm 2020 cho thấy quy mô và định hướng phát triển lớn
mạnh của ngành công nghiệp này. Tuy nhiên, trong số các nhà máy chỉ có
nhà máy lớn có xây dựng hệ thống xử lý nước thải còn lại hầu như chưa có
hệ thống xử lý vẫn còn xả trực tiếp ra môi trường. Loại nước thải dệt
nhuộm có độ kiềm hoặc độ axit cao, màu đậm, có nhiều chất hữu cơ, vô cơ
gây độc cho quần thể sinh vật và ảnh hưởng sức khoẻ cộng đồng.
Ở các ngành công nghiệp dệt may, nước thải thường có độ pH trung
bình từ 9-11, chỉ số nhu cầu ôxy sinh hoá (BOD), nhu cầu ôxy hoá học
(COD) có thể lên đến 700mg/1 và 2.500mg/1, hàm lượng chất rắn lơ lửng...
cao gấp nhiều lần giới hạn cho phép. Hàm lượng nước thải của các ngành
này có chứa xyanua (CN-) vượt đến 84 lần, H2S vượt 4,2 lần, hàm lượng NH3
vượt 84 lần tiêu chuẩn cho phép nên đã gây ô nhiễm nặng nề các nguồn

nước bề mặt trong vùng dân cư. Do đó vấn đề ô nhiễm chủ yếu trong ngành