thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm ứng dụng than hoạt tính từ vỏ trấu

TÓM TẮT ĐỒ ÁN
Sử dụng các vật liệu phế thải để kiểm soát các vấn đề ô nhiễm môi trường là
một mục tiêu mà tất cả các nghiên cứu phát triển vật liệu nhắm tới. Trấu, là một loại
vật liệu tương đối dồi dào và rẻ tiền, hiện đang được xem như một chất hấp phụ cho
việc loại bỏ các chất gây ô nhiễm khác nhau từ nước và nước thải. Chẳng hạn như
thuốc nhuộm, phenol, hợp chất hữu cơ, thuốc trừ sâu, các anion vô cơ, và các kim
loại nặng có thể được loại bỏ rất hiệu quả với trấu như một chất hấp phụ. Đồ án này
đánh giá sơ lược về khả năng của than hoạt tính vỏ trấu trong việc loại bỏ chất ô
nhiễm từ nước thải dệt nhuộm đặc biệt là độ màu từ thuốc nhuộm. Những thực nghiệm
cho thấy đề tài đã sản xuất thành công thành công than hoạt tính từ vỏ trấu với diện
tích bề mặt riêng là 864,077 m2/g.
Khảo sát được khả năng hấp phụ của than hoạt tính từ vỏ trấu đối với chất
Methylen blue một trong những phẩm nhuộm có độ màu cao. Thời gian hấp phụ được
chọn là 20 phút. Đã đề xuất và tính toán công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm đạt
được loại B QCVN 13 – MT : 2015/BTNMT. Có kèm dự toán kinh phí sơ bộ.


ABSTRACT
Use of waste materials to control the environmental pollution problem is a goal
of all research materials development aimed to. Rice husk, which is a relatively
abundant and inexpensive material, is currently being investigated as an adsorbent
for the removal of various pollutants from water and wastewaters. Various pollutants,
such as dyes, phenols, organic compounds, pesticides, inorganic anions, and heavy
metals can be removed very effectively with rice husk as an adsorbent. This thesis
presents a brief review on the role of activated carbon from rice husk in the removal
of pollutants from wastewater especially in textile wastewater. Through tests in thesis
showed that this thesis has successfully produced activated carbon from rice husk
with a specific surface area of 864.077 m2/ g.
The survey is the absorption capacity of the activated carbon from rice husk of
methylene blue for one of the colored dyes have higher degrees. Selected adsorption
time of 20 minutes. Proposed and computational technology textile wastewater

treatment achieving class B QCVN 13 - MT: 2015 / BTNMT. Having accompanied
the preliminary cost.


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
(Giáo viên ghi nhận xét của mình, bằng tay, vào phần này)
Phần đánh giá:
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
● Ý thức thực hiện: .............................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
● Nội dụng thực hiện: .........................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
● Hình thức trình bày: ........................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
● Tổng hợp kết quả:
 Được bảo vệ;
 Được bảo vệ có chỉnh sửa bổ sung;
 Không được bảo vệ.
TP. Hồ Chí Minh, ngày

tháng

năm 2016.

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
(Ghi rõ họ, tên)

PGS.TS Phan Đình Tuấn

i


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
(Giáo viên ghi nhận xét của mình, bằng tay, vào phần này)
Phần đánh giá:
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
● Ý thức thực hiện: .............................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
● Nội dụng thực hiện: .........................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
● Hình thức trình bày: ........................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................

ii


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 1

a. ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1
b. MỤC TIÊU ........................................................................................................ 2
c. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ............................................................................. 2
d. PHẠM VI ........................................................................................................... 3
e. NỘI DUNG ........................................................................................................ 4
f.

PHƯƠNG PHÁP ............................................................................................... 4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN .......................................................................... 5
1.1 TỔNG QUAN NGÀNH DỆT NHUỘM ........................................................... 5
1.2 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ....................... 19
1.3 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU HẤP PHỤ VÀ THAN HOẠT TÍNH VỎ TRẤU
.......................................................................................................................... 29

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM.................................... 44
2.1 VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM............................................................................... 44
2.2 DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT ........................................................................... 44
2.3 QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM....................................................................... 45
2.4 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẪU ............................................................. 51

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................. 55
3.1 KẾT QUẢ THAN HÓA .................................................................................. 55
3.2 KẾT QUẢ HOẠT HÓA .................................................................................. 56
3.3 KẾT QUẢ ĐO BET ......................................................................................... 58
3.4 KẾT QUẢ ĐO ĐỘ HẤP PHỤ METHYLEN BLUE ...................................... 60
3.5 KẾT QUẢ ĐO ĐỘ HẤP PHỤ IOD ................................................................ 61
3.6 THẢO LUẬN .................................................................................................. 62

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI ................ 63

4.1 THÔNG SỐ THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN QUY TRÌNH XỬ LÝ.................. 63
iii


4.2 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI .......................................... 66

CHƯƠNG 5 DỰ TOÁN KINH TẾ .......................................................... 100
5.1 THUYẾT MINH PHẦN DỰ TOÁN: ............................................................ 100
5.2 DỰ TOÁN: .................................................................................................... 100

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................. 106
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................ 107

iv


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Một số loại thuốc nhuộm thường gặp .............................................. 11
Bảng 1.2 Phạm vi sử dụng các loại thuốc nhuộm trong công nghiệp dệt nhuộm
.................................................................................................................................. 11
Bảng 1.3 Tỉ lệ màu không gắn vào sợi ............................................................ 13
Bảng 1.4 Tóm tắt các tác nhân ô nhiễm chính ................................................. 15
Bảng 1.5 Tóm tắt các công nghệ xử lý ............................................................ 20
Bảng 1.6 Thành phần các chất trong vỏ trấu ................................................... 41
Bảng 2.1 Thiết bị thí nghiệm ........................................................................... 44
Bảng 2.2 Dụng cụ thí nghiệm .......................................................................... 44
Bảng 2.3 Hóa chất dùng trong thí nghiệm ....................................................... 45
Bảng 2.4 Thông số pha Methyl blue ................................................................ 52
Bảng 2.5 Thông số pha dung dịch Iod ............................................................. 53
Bảng 3.1 Khối lượng than còn lại sau than hóa ............................................... 55

Bảng 3.2 Hiệu suất của quá trình than hóa ...................................................... 55
Bảng 3.3 Kết quả khối lượng than hoạt hóa còn lại qua các nhiệt độ ............. 57
Bảng 3.4 Kết quả hiệu suất than hoạt hóa còn lại qua các nhiệt độ ................ 57
Bảng 3.5 Kết quả đo độ hấp phụ của than đối với chất MB ............................ 60
Bảng 3.6 Kết quả hấp phụ Iod của than hoạt tính vỏ trấu ............................... 61
Bảng 4.1 Thông số trung bình của nước thải dệt nhuộm................................. 63
Bảng 4.2 Bảng hệ số không điều hòa chung .................................................... 66
Bảng 4.3 Các thông số thiết kế hố thu gom ..................................................... 68
Bảng 4.4 Thống số thiết kế bể điều hòa........................................................... 71
Bảng 4.5 Thông số thiết kế bể trung hòa ......................................................... 74
Bảng 4.6 Thông số tắt thiết kế bể keo tụ ......................................................... 76
Bảng 4.7 Thông số thiết kế bể keo tụ .............................................................. 78
Bảng 4.8 Thông số thiết kế bể lắng 1 .............................................................. 83
Bảng 4.9 Thông số thiết kế bể MBBR ............................................................. 90
Bảng 4.10 Thông số thiết kế bể lắng 2 ............................................................ 94
v


Bảng 4.11 Thông số thiết kế bể trung gian ...................................................... 94
Bảng 4.12 Thông số thiết kế bồn lọc áp lực .................................................... 96
Bảng 4.13 Thông số thiết kế bể khử trùng....................................................... 98
Bảng 4.14 Thông số bùn vào bể chứa bùn....................................................... 98
Bảng 4.15 Thông số thiết kế bể chứa bùn ....................................................... 99
Bảng 5.1 Dự toán công trình .......................................................................... 100
Bảng 5.2 Dự toán tiền hóa chất...................................................................... 103
Bảng 5.3 Dự toán kinh phí điện năng ............................................................ 104

vi

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Quy trình công nghệ dệt nhuộm tổng quát. ........................................ 6
Hình 1.2 Hiệu quả xử lý COD giữa các thí nghiệm. ....................................... 28
Hình 1.3 Hiệu quả xử lý BOD5 giữa các thí nghiệm. ...................................... 28
Hình 1.4 Mô hình thực nghiệm xử lý nước thải dệt nhuộm. ........................... 29
Hình 1.5 Than hoạt tính. .................................................................................. 39
Hình 1.6 Vỏ trấu được thải bỏ bừa bãi. ........................................................... 42
Hình 2.1 Sơ đồ thí nghiệm. .............................................................................. 46
Hình 2.2 Lò đốt than. ....................................................................................... 48
Hình 2.3 Lò đốt than. ....................................................................................... 48
Hình 2.4 Vỏ trấu. ............................................................................................. 49
Hình 2.5 Than hóa. .......................................................................................... 49
Hình 2.6 Than thành phẩm. ............................................................................. 50
Hình 2.7 Than thành phẩm. ............................................................................. 50
Hình 3.1 Kết quả đo BET. ............................................................................... 58
Hình 3.2 Kết quả đo BET. ............................................................................... 59
Hình 4.1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải. ..................................................... 64
Hình 4.2 Mô hình hệ thống lọc nước bằng than hoạt tính. .............................. 95

vii


DANH MỤC BIỂU ĐỒ
Biểu đồ 2.1 Đường chuẩn Methylen blue. ....................................................... 53
Biểu đồ 2.2 Đường chuẩn Iod. ......................................................................... 54
Biểu đồ 3.1 Hiệu suất than hóa. ....................................................................... 56
Biểu đồ 3.2 Hiệu suất hoạt hóa than. ............................................................... 57
Biểu đồ 3.3 Độ hấp phụ MB. ........................................................................... 60
Biểu đồ 3.4 Biểu đồ hấp phụ Iod. .................................................................... 61

viii


DANH MỤC VIẾT TẮT
MB: Methylen blue.
SS: Tổng chất rắn lơ lửng.
THT: Than hoạt tính.
BĐM: Bình định mức.
MBBR: Moving Bed Biofilm Reactor.

ix


Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm ứng dụng than hoạt tính từ vỏ trấu.

MỞ ĐẦU
a. ĐẶT VẤN ĐỀ
Nền kinh tế Việt Nam trong những năm qua đã đạt được nhiều thành tựu đáng
kể từng bước phát triển cùng với những cường quốc trên thế giới. Trong các ngành
công nghiệp, dệt là một ngành đóng góp đáng kể cho nền kinh tế của nhiều quốc
gia kể cả Việt Nam, bao gồm tất cả công ty có quy mô nhỏ đến rộng lớn toàn thế
giới. Trên phương diện đầu tư hoặc sản xuất và nhân công thì công nghiệp dệt là
ngành công nghiệp lớn nhất thế giới. Trong những nằm gần đây, nhờ chính sách
đổi mới mở cửa ở Việt Nam, đã có 72 doanh nghiệp nhà nước, 40 doanh nghiệp tư
nhân, 40 dự án liên doanh và 100% vốn đầu tư nước ngoài cùng rất nhiều các tổ
hợp đang hoạt động trong lĩnh vực sợi, dệt, nhuộm.
Tuy nhiên, đặc điểm của gia công sản xuất dệt là sự tiêu thụ cao về nước,
nhiên liệu và nhiều loại hóa chất khác nhau trong một chuỗi công đoạn dài, làm
phát sinh một lượng đáng kể nước thải chứa hàm lượng COD, BOD5… và đặc biệt

độ màu cao. Chính dòng nước thải này đã phá hủy nghiêm trọng môi trường khi
chúng được thải ra mà chưa qua xử lý. Đặc biệt, là đối với nhưng cơ sở có qui mô
sản xuất nhỏ các hoạt động sản xuất với hiệu quả thấp thường gây ra sự lãng phí
các nguồn tài nguyên và gây ảnh hưởng xấu đến môi trường. Hiện nay công nghệ
xử lý nước thải dệt đã có nhiều cải tiến vượt bật so với thập niên trước. Tuy nhiên,
vấn đề xử lý màu trong nước thải dệt nhuộm vẫn là một vấn đề nan giải. Phương
pháp xử lý nước thải dệt nhuộm được áp dụng phổ biến là phương pháp hóa học,
tuy nhiên phương pháp này đạt hiệu quả không cao và vẫn gây ô nhiễm thứ cấp
làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường. Bên cạnh các phương pháp xử lý
hóa học còn nhiều phương pháp khác như xử lý bằng ozon, ozon kết hợp sinh học
và công nghệ màng điện hóa. Tuy chất lượng nước thải sau khi được xử lý bởi các
công nghệ này hoàn toàn có thể tái sử dụng trong sản xuất, nhưng việc ứng dụng
lại gặp nhiều vấn đề khó khăn do giá thành quá cao.
Trước nhu cầu thực tế đó cần phải tìm ra được một phương pháp vừa đảm
bảo được xử lý được vấn đề môi trường do loại nước thải dệt gây ra vừa có giá
thành phải chăn dễ áp dụng cho các công ty có quy mô nhỏ. Một trong những
hướng đi mới đó là dùng than hoạt tính để hấp phụ độ màu của loại nước thải này.
Than hoạt tính là một loại vật liệu có diện tích bề mặt ngoài rất lớn nên được dùng
nhu một chất lý tưởng để lọc hút nhiều loại hóa chất. Than hoạt tính thường được
sản xuất từ các vật liệu than hoa (than gỗ, than tre, than gáo dừa, vỏ trấu…). Trong
đó, vỏ trấu một loại vật liệu dễ tìm lại có giá thành rẻ đặc biệt là đối với Việt Nam
SVTH: Võ Minh Khúc
GVHD: PGS.TS Phan Đình Tuấn

1


Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm ứng dụng than hoạt tính từ vỏ trấu.

một trong những nước xuất khẩu gạo hàng đầu thế giới. Từ xưa đến nay vỏ trấu
được xem là một loại phế phẩm nông nghiệp không có giá trị kinh tế cao thường
được thải bỏ hoặc thiêu đốt gây ra sự lãng phí lớn.
Từ những ý trên, do cần phải tìm ra phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm
đơn giản, giá thành thấp. Đồng thời có thể tận dụng được nguồn phế phẩm nông
nghiệp trước đây được bỏ đi biến nó trở thành một vật liệu có giá trị trong việc bảo
vệ môi trường. Cho nên đồ án sản xuất than hoạt tính từ vỏ trấu và đề xuất hệ thống
xử lý nước thải cho ngành dệt nhuộm là cần thiết.
b. MỤC TIÊU
Nghiên cứu sản xuất than hoạt tính từ vỏ trấu với chất lượng tốt hơn nghiên
cứu trước.
Đề xuất thiết kế hệ thống xử lý nước thải ngành dệt có ứng dụng than được
sản xuất từ vỏ trấu để đưa nước thải ô nhiễm về đạt chuẩn B QCVN 13 - MT:
2015/BTNMT.
c. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU


Tình hình nghiên cứu trong nước
Gần đây việc nghiên cứu về những nguyên liệu là phế phẩm, đem lại lợi ích

kinh tế cũng được quan tâm rất nhiều.
Bài báo đăng trên tạp chí Khoa học và Công nghệ lần thứ 20 của tác giả
Trịnh Văn Dũng, Cao Thị Nhung, Bùi Xuân Hòa, Phạm Thị Bình, Nguyễn Thị
Diễm Phúc – trường Đại học Bách Khoa, Tp.HCM về “Công nghệ sản xuất than
hoạt tính từ trấu” hoạt hóa bằng hơi nước. Kết quả thu được diện tích bề mặt riêng
của than là 276.68 m2/g thấp hơn rất nhiều so với nguồn nguyên liệu và phương
pháp hoạt hóa khác.
Bài báo “Nghiên cứu khả năng hấp phụ và trao đổi ion của xơ dừa và vỏ
trấu biến tính” của Lê Thanh Hưng, Phạm Thành Quân , Lê Minh Tâm , Nguyễn
Xuân Thơm kết quả cho hiệu suất khá cao khi hoạt hóa bằng acid citric, hấp

phụ/trao đổi ion Ni2+ và Cd2+ với (50 – 60% đối với xơ dừa và 40 – 45% đối với
trấu).

SVTH: Võ Minh Khúc
GVHD: PGS.TS Phan Đình Tuấn

2


Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm ứng dụng than hoạt tính từ vỏ trấu.

Nguyễn Huyền Anh “Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ lõi ngô bằng
phương pháp oxy hóa và biến tính để ứng dụng làm chất hấp phụ” và Đồng Thị
Huệ “Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ vỏ trấu bằng phương pháp oxy hóa và
ứng dụng làm chất hấp phụ trong xử lý nuớc thải” không công bố kết quả chất
lượng của than hoạt tính mà chỉ có khảo sát được khả năng hấp phụ Mn2+ với hàm
lượng là 22.57 mg/g cho THT lõi ngô và 20 mg/g cho THT vỏ trấu bằng H2SO4
đặc và khả năng giải hấp và tái sinh vật liệu hấp phụ than hoạt tính.
Năm 2008, Phan Đình Tuấn, Nguyễn Trần Huyền Anh, “STUDY ON THE
APPLICATION OF MELALEUCA CAJUPUT ACTIVATED CARBON IN THE
TREATMENT OF WASTE WATER FOR TEXTILE INDUSTRY” , nghiên cứu ứng
dụng than hoạt tính sản xuất từ tràm trong xử lý nước thải công nghiệp dệt. Một số
loại thuốc nhuộm được coi là có hại cho môi trường: sulfit Red S3B, Procion vàng
HE-XL và Sulzol xanh R. Dung lượng than hấp phụ lần lượt là 100, 60, 250 mg/g
cho sulfit Red S3B, Procion vàng HE-XL và Sulzol xanh R với nồng độ màu ban
đầu là 250 ppm. Đường cân bằng đẳng nhiệt của quá trình hấp phụ được mô tả
bằng phương trình Langmuir’s. Những đặc tính động học của quá trình được mô
tả bằng phương trình giả bậc 2.
Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Sharma, Y.C, Uma, S.N và Upadhyay (2011), “Optimization of Parameters
for Adsorption of Methylene Blue on a Low-Cost” đã sử dụng thành công than hoạt
tính từ vỏ trấu với tác nhân hoạt hóa là ZnCl2 để tách thành công màu của Methyl
blue. Than hoạt tính có bề mặt riêng 180,5 m2/g hàm lượng hấp phụ Methyl blue
là 9,73mg/g ở 3030K Sharma, Y.C, Uma, (2010).
Năm 2006, Gupta, V.K., Mittal, A., Jain, R., Mathur, M., Sikarwar, S.
“Adsorption of Safranin-T from wastewater using waste materials—activated
carbon and activated rice husks.” xử lý nước thải chứa màu Safranin-T bằng than
hoạt tính thương mại và xử lý bằng vỏ trấu hoạt hóa. Các thông số khảo sát như
pH là 6.5; ngưỡng chất hấp phụ lần lượt là 0.1 g và 0.05 g cho than hoạt tính và
vỏ trấu hoạt hóa; kích thước hạt từ 0.15 - 0.3 mm cho mỗi loại; nồng độ màu ban
đầu là 5 x 10-5M; thời gian hấp phụ tối đa của than hoạt tính là 15 phút, trong khi
của vỏ trấu hoạt hóa là 50 phút. Đối với than hoạt tính thì quá trình hấp phụ là tỏa
nhiệt, còn vỏ trấu hoạt hóa là thu nhiệt.
d. PHẠM VI
SVTH: Võ Minh Khúc
GVHD: PGS.TS Phan Đình Tuấn

3


Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm ứng dụng than hoạt tính từ vỏ trấu.

 Nghiên cứu sản xuất than hoạt tính từ vỏ trấu qui mô phòng thí nghiệm.
 Sử dụng Methyl Blue làm màu giả cho màu dệt nhuộm.
 Tính toán thiết kế hệ thống trên lý thuyết.
e. NỘI DUNG

f.

-

Nghiên cứu sản xuất than hoạt tính từ vỏ trấu. Khảo sát độ hấp phụ
của than thành phẩm đối với hai yếu tố là Methyl blue và Iod.

-

Đánh giá sản phẩm.

-

Đo diện tích bề mặt than hoạt tính bằng máy đo diện tích bề mặt.

-

Đo thể tích lỗ xốp bằng máy phân bố kích thước hạt.

-

Thiết kế các công trình xử lý nước thải để loại bỏ các thành phần ô
nhiễm khác trong nước thải dệt. Mục tiêu hướng đến sử dụng than
hoạt tính để sản xuất giá thể dùng trong hồ sinh học và lớp vật liệu lọc
trong bồn lọc áp lực.

-

Tính toán hệ thống xử lý nước thải dệt. Các công trình hóa lý, sinh
học để xử lý nước thải. Vẽ thiết kế hệ thống nước thải với công suất
600m3/ngày.đêm với những thông số cơ bản trong ngành dệt nhuộm.

PHƯƠNG PHÁP

Phương pháp tổng hợp tài liệu: Thu thập các tài liệu về các phương pháp đốt
than, hoạt hóa than. Các thông số tính chất nước thải ngành dệt.
Phương pháp thực nghiệm khoa học: Thử nghiệm các lần đốt than để đưa ra
phương pháp đốt than từ vỏ trấu sao cho hiệu quả nhất.
Phương pháp phân tích tổng kết kinh nghiệm: Phân tích các kết quả thực
nghiệm và những kinh nghiệm trong quá trình trình thí nghiệm dốt vỏ trấu và thử
khả năng hấp phụ độ màu để đưa ra phương pháp tốt nhất.
Phương pháp chuyên gia: Trao đổi, tham khảo ý kiến chuyên gia nhằm xây
dựng và đánh giá hiệu quả phương án trước khi đưa ra lựa chọn cuối cùng.
Phương pháp tính toán: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải.

SVTH: Võ Minh Khúc
GVHD: PGS.TS Phan Đình Tuấn

4


Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm ứng dụng than hoạt tính từ vỏ trấu.

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1 TỔNG QUAN NGÀNH DỆT NHUỘM
Ngành công nghiệp dệt nhuộm là một trong những ngành công nghiệp có
bề dày truyền thống ở nước ta. Khi nền kinh tế chuyển từ nền kinh tế bao cấp sang
nền kinh tế thị trường thì ngành này cũng chiếm được một vị trí quan trọng trong
nền kinh tế quốc dân, đóng góp dáng kể cho ngân sách nhà nước và là nguồn giải

quyết việc làm cho khá nhiều lao động.
Cùng với sự phát triển của đất nước, ngành công nghiệp dệt nhuộm cũng có
nhiều thay đổi, bên cạnh những nhà máy xí nghiệp quốc doanh, ngày càng có nhiều
xí nghiệp mới ra đời, trong đó có các xí nghiệp ngoài quốc doanh, liên doanh và
100% vốn đầu tư nước ngoài. Có thể kể ra một số xí nghiệp có qui mô lớn như sau:
Dệt Thắng Lợi, Thành Công, Việt Thắng …
Với đặc thù của ngành cần phải sử dụng một lượng hóa chất rất lớn nên
nước thải ngành dệt có mức ô nhiễm cao. Tuy nhiên, trong những năm gần đây
khi nền kinh tế phát triển mạnh đã xuất hiện nhiều nhà máy, xí nghiệp với công
nghệ hiện đại ít gây ô nhiễm môi trường.
1.1.1 Quy trình công nghệ tổng quát.
Qui trình công nghệ của nhà máy dệt nhuộm có một số công đoạn sử dụng
hoá chất và tạo ra nước thải, như sau:

SVTH: Võ Minh Khúc
GVHD: PGS.TS Phan Đình Tuấn

5


Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm ứng dụng than hoạt tính từ vỏ trấu.

Kéo sợi, chải, ghép
Đánh bóng
H2O, tinh bột, phụ gia
Hồ sợi
Hơi nước

Nước thải chứa hồ tinh

bột, hoá chất

Dệt vải

Giũ hồ

Nước thải chứa hồ tinh
bột bị thuỷ phân NaOH

Nấu
H2O, H2SO4
Chất tẩy giặt

Xử lý
axit, giặt

Tẩy trắng

Nước thải

Nước thải

H2SO4
H2O2, Chất tẩy giặt

Dung dịch nhuộm

H2SO4, H2O2,
Chất tẩy giặt

Giặt

Nhuộm,
in hoa

Giặt

Nước thải

Dich nhuộm vải

Nước thải

Hoàn tất,
văng khổ

Sản phẩm

Hình 1.1 Quy trình công nghệ dệt nhuộm tổng quát.

SVTH: Võ Minh Khúc
GVHD: PGS.TS Phan Đình Tuấn

6


Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm ứng dụng than hoạt tính từ vỏ trấu.

Các loại nguyên liệu của ngành dệt nhuộm.

Nguyên liệu cho các nhà máy dệt nhuộm chủ yếu là các loại sợi tự nhiên (sợi
Cotton, sợi tổng hợp (sợi Polyester), và sợi pha, trong đó:
-

Sợi Cotton (Co): được kéo từ sợi bông vải có đặt tính hút ẩm cao, xốp,
bền trong môi trường kiềm, phân huỷ trong môi trường axit. Vải dệt từ
loại sợi này thích hợp cho khí hậu nóng mùa hè. Tuy nhiên sợi còn lẫn
nhiều loại tạp chất như sáp, mày lông và dễ nhăn.

-

Sợi tổng hợp (PE): là sợi hoá học dạng cao phân tử được tạo thành từ quá
trình tổng hợp các chất hữu cơ. Nó có đặt tính là hút ẩm kém, cứng, bền
ở trạng thái ướt.

-

Sợi pha (sợi Polyester kết hợp với sợi cotton): sợi pha này khi tạo thành
sẽ khắc phục được những nhược điểm của sợi tổng hợp và sợi tự nhiên.

1.1.2 Công đoạn chuẩn bị nhuộm
 Chuẩn bị nguyên liệu:
Nguyên liệu dưới dạng bông thô, các sợi bông có kích thước khác nhau chứa
nhiều tạp chất tự nhiên như bụi, đất.
Nguyên liệu thô được đánh tung, làm sạch và trộn đều làm thành các tấm
bông phẳng đều. Kéo sợi thô để giảm kích thước sợi, tăng độ bền, quấn sợi vào
các ống sợi.
 Hồ sợi:
Hồ sợi bằng hồ tinh bột, tinh bột biến tính để tăng độ bền trơn và độ bóng
của sợi.

 Chuẩn bị nhuộm:
 Rũ hồ:
Sau khi dệt vải còn mang nhiều bụi, dầu mỡ, lượng hồ đáng kể. Dùng muối,
axít loãng, enzimanilaza, bazơ loãng, chất oxy hoá, chất thấm và chất điện ly để
phá hủy lớp hồ này.
 Nấu vải:
Công đoạn này làm sạch tạp chất của xơ như mỡ, sáp, pectin (dạng tan trong
nước và một phần cellulose trong xơ. Kết quả là vải trở nên xốp, mềm mại, hấp
thụ dung dịch thuốc nhuộm và hồ in ở các công đoạn sau. Hoá chất dùng là xút và
chất thẩm thấu (loại anion hoặc trung tính như dầu đơ,Invadin, JEC, solovapin,. .).
SVTH: Võ Minh Khúc
GVHD: PGS.TS Phan Đình Tuấn

7


Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm ứng dụng than hoạt tính từ vỏ trấu.

 Tẩy trắng:
Sau khi nấu là giai đoạn tẩy trắng dưới nhiệt độ cao. Kết quả là vải sẽ trở lên
trắng hơn.
H2O2 50%

: 60 g/l

Na2SiO3

: 20 g/l

Slovaponn

: 0,5 g/l

Tùy theo độ mỏng, dày của vải mà nồng độ thuốc tẩy có thể thay đổi, trong
đó H2O2 là thuốc tẩy vải thích hợp cho quá trình tẩy vải liên tục do tác dụng nhanh
chóng, ít gây độc hại và dễ tách ra trong quá trình giặt.
1.1.3 Công đoạn nhuộm.
 Tổng quan thuốc nhuộm:
Thuốc nhuộm là tên chỉ chung những hợp chất hữu cơ có màu (gốc thiên
nhiên và tổng hợp) rất đa dạng về màu sắc và chủng loại, chúng có khả năng nhuộm
màu cho các vật liệu khác.
Tùy theo cấu tạo, tính chất và phạm vi sử dụng của thuốc nhuộm mà người
ta chia chúng thành các nhóm, họ, loại và lớp khác nhau. Thuốc nhuộm được dùng
chủ yếu để nhuộm vật liệu dệt từ thiên nhiên (bông, len, tơ tằm ...) sợi nhân tạo và
sợi tổng hợp. Ngoài ra chúng còn được dùng để nhuộm cao su, chất dẻo, chất béo,
sáp, xà phòng, chế tạo mực in, vật liệu làm ảnh màu, chất tăng và làm giảm độ
nhạy với ánh sáng ...
Để nhuộm các loại vật liệu ưa nước người ta thường dùng những lớp thuốc
nhuộm hoà tan trong nước, chúng khuếch tán và gắn màu vào xơ sợi nhờ các lực
liên kết hoá lý, liên kết ion hoặc liên kết đồng hoá trị. Để nhuộm các loại vật liệu
kỵ nước và nhiệt dẻo người ta dùng các loại thuốc nhuộm không tan trong nước,
sản xuất ở dạng bột mịn phân tán cao gọi là thuốc nhuộm phân tán, nó bắt màu vào
xơ sợi theo cơ chế hoà tan hoặc phân bố sâu trong mao quản của xơ.
 Phân loại:
 Phân loại bằng chỉ số màu:
Việc phân loại bằng chỉ số màu được thực hiện đầu tiên bởi Hiệp hội những
người sản xuất thuốc nhuộm và màu vào năm 1921, trong đó giới thiệu hơn 1.200
loại thuốc nhuộm hữu cơ tổng hợp và một số thuốc nhuộm thiên nhiên cùng
pigment. Trong phiên bản thứ ba của chỉ số màu (color under) xuất bản năm 1971

đã liệt kê được 7.900 tên xuất xứ và 36.000 tên màu thương mại.
SVTH: Võ Minh Khúc
GVHD: PGS.TS Phan Đình Tuấn

8


Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm ứng dụng than hoạt tính từ vỏ trấu.

 Phân loại thuốc nhuộm theo cấu tạo hoá học:
- Thuốc nhuộm Azo: Trong phân tử có một hay nhiều nhóm Azo
- Monoazo

Ar-N = N-Ar’

- Điazo

Ar – N = N – Ar’ –N =N – Ar’

- Tri và polyazô

Ar – N = N – Ar’- N = N-Ar’ – N = N – Ar’’

(Ar, Ar’, Ar’’ là những gốc hữu cơ nhân thơm có cấu tạo đa vòng, dị vòng ...)
- Thuốc nhuộm Azo là thuốc nhuộm quan trọng nhất.
- Thuốc nhuộm antraquinon: Trong phân tử có một hay nhiều nhân
Antraquinon hay các dẫn xuất của nó. Antraquinon đứng vị trí thứ hai sau
Azo.
- Thuốc nhuộm thiazon: Đặc tính của chất mang màu của thuốc nhuộm này

là vòng thiazon, thông thường được tạo thành từ hai nhóm phenylbenzo
thiazon.
- Thuốc nhuộm Indiogit.
- Thuốc nhuộm Arylmetan: Chúng là những dẫn xuất của metan mà trong
đó nguyên tử cacbon trung tâm sẽ tham gia vào mạch liên hợp của hệ mang
màu.
- Thuốc nhuộm Nitro: Có cấu tạo đơn giản và có ý nghĩa không lớn. Loại
này chỉ bao gồm một số thuốc nhuộm phân tán.
- Thuốc nhuộm Nitrozo: Trong phân tử có nhóm nitrozo (NO).
- Thuốc nhuộm polymetyn:
Ar – ( CH=CH)n – CH = Ar’
- Thuốc nhuộm lưu huỳnh: Trong phân tử có nhiều nguyên tử lưu huỳnh.
- Thuốc nhuộm Arylamin: Ar – N –A/r.
- Thuốc nhuộm hoàn nguyên đa vòng.
- Thuốc nhuộm Azometyn: Ar – CH = N –A/r.
- Thuốc nhuộm phtaloxianin: Chúng là một lớp thuốc nhuộm tương đối mới,
hệ thống mang màu trong phân tử của chúng là một hệ liên hợp khép kín.
 Phân loại thuốc nhuộm theo phân lớp kỹ thuật:

SVTH: Võ Minh Khúc
GVHD: PGS.TS Phan Đình Tuấn

9


Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm ứng dụng than hoạt tính từ vỏ trấu.

Thuốc nhuộm được liên kết với vật liệu bằng liên kết ion, liên kết hydro, liên
kết đồng hoá trị và liên kết Van der Waals.

- Thuốc nhuộm hoạt tính:
Trong nguyên tử của chúng có chứa các nhóm nguyên tử có thể thực hiện
mối liên kết hoá trị với vật liệu nói chung và xơ dệt nói riêng trong quá trình nhuộm
nhờ vậy chúng có độ bền màu cao trong quá trình xử lý ướt, ma sát, nhiệt và ánh
sáng mặt trời. Thuốc nhuộm hoạt tính có đủ gam màu, màu tươi và thuần sắc công
nghệ nhuộm đa dạng và không quá phức tạp vì vậy chúng được sử dụng khá phổ
biến cho các vật liệu xenlulo, tơ tằm, len, xơ polyamit.
- Thuốc nhuộm phân tán:
Chúng có độ hoà tan rất thấp trong nước và phải sử dụng ở dạng huyền phù
hay phân tán với kích thước hạt trong khoảng 0,2 – 2  m dùng cho các xơ
polyamit, polyeste, polyacrylonitrin, polyvinylic và các xơ tổng hợp khác.
- Thuốc nhuộm trực tiếp:
Là thuốc nhuộm có khả năng tự bắt màu vào một số vật liệu như xơ xenlulô,
giấy, tơ tằm, da ... một cách trực tiếp nhờ các lực hấp phụ trong môi trường trung
tính hoặc kiềm.
- Thuốc nhuộm axit:
Chúng bắt màu vào xơ trong môi trường axit.
- Thuốc nhuộm bazơ – cation:
Hầu hết chúng là các muối clorua, ôxalat hoặc muối kép của bazơ hữu cơ.
- Thuốc nhuộm hoàn nguyên:
Là những hợp chất hữu cơ không hoà tan trong nước, một số dung môi hữu
cơ chứa nhóm xeton trong phân tử và có dạng tổng quát là R-C=O.
- Thuốc nhuộm lưu huỳnh:
Là những hợp chất màu không tan trong nước, một số dung môi hữu cơ nhưng
tan trong dung dịch kiềm.
- Thuốc nhuộm pigment:
Không tan trong nước, có độ bền màu cao với ánh sáng và nhiệt độ cao, màu
thuần sắc, tươi.

SVTH: Võ Minh Khúc

GVHD: PGS.TS Phan Đình Tuấn

10


Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm ứng dụng than hoạt tính từ vỏ trấu.

Bảng 1.1 Một số loại thuốc nhuộm thường gặp
Tên gọi loại thuốc nhuộm
Tên gọi thông phẩm thường gặp

Thuốc nhuộm

Dyes

(tiếng Việt)

(tiếng Anh)

Trực tiếp

Direct

Dipheryl, sirius, pirazol, chloramin…

Axit

Acid

Eriosin, irganol, carbolan, …

Bazơ

Basic

Malachite, auramine, rhodamine,…

Hoạt tính

Reactive

Procion, cibaron,…

Lưu huỳnh

Sulphur

Thionol, pyrogene, immedia,…

Phân tán

Disperse

Foron, easman, synten,…

Pitmen

Pitment

Oritex, poloprint, acronym,…

Hoàn nguyên không tan

Vat dyes

Indanthrene, caledon, durindone,…

Hoàn nguyên tan

Indigosol

Solazol, cubosol, anthrasol,…

 Phạm vi sử dụng thuốc nhuộm:
Thuốc nhuộm trong dịch nhuộm có thể ở dạng hòa tan hay phân tán; và mỗi
loại thuốc nhuộm khác nhau sẽ thích hợp cho từng loại vải khác nhau. Để nhuộm
vải từ những nguyên liệu ưa nước, người ta dùng thuốc nhuộm hòa tan trong nước.
Các loại thuốc nhuộm này sẽ khuếch tán và gắn màng vào xơ sợi nhờ các lực liên
kết hoá lí (thuốc nhuộm trực tiếp), liên kết ion (thuốc nhuộm axit, bazơ), liên kết
đồng hoá trị (thuốc nhuộm hoạt tính). Còn để nhuộm vải từ những nguyên liệu sợi
kị nước như sợi tổng hợp thì người ta thường dùng thuốc nhuộm không tan trong
nước (thuốc nhuộm phân tán). Phạm vi sử dụng các loại thuốc nhuộm cho các loại
sợi khác nhau được thể hiện trong bảng 1.2.
Bảng 1.2 Phạm vi sử dụng các loại thuốc nhuộm trong công nghiệp dệt
nhuộm
Sợi
bông

Sợi

từ

SVTH: Võ Minh Khúc
GVHD: PGS.TS Phan Đình Tuấn

Len

Tơ
Polyester Polyamit
lụa

Polyacrylo
nitrit

11


Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm ứng dụng than hoạt tính từ vỏ trấu.

thực
vật
Trực tiếp

X

X

Hoàn
nguyên

không tan

X

X

Hoàn
nguyên tan

X

Lưu huỳnh

X

X

Hoạt tính

X

X

X
X

Phân tán
Pigment

X

X

X

Axit

X

Bazơ

X

Nguồn: Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2006). “Giáo trình công nghệ xử lý
nước thải”
Đối với các loại vải dệt từ sợi pha thì có thể chia làm hai lần, mỗi lần nhuộm
một thành phần hay nhuộm một lần cho cả hai thành phần.
 Mức độ gắn màu của các loại thuốc nhuộm:
Khi nhuộm vải thì quá trình nhuộm vải xảy ra theo bốn bước:
Di chuyển các phân tử thuốc nhuộm đến bề mặt sợi.
Gắn màu vào bề mặt sợi.
Khuếch tán màu vào trong sợi, quá trình này xảy ra chậm hơn so với quá trình
trên.
Cố định màu vào sợi.

SVTH: Võ Minh Khúc
GVHD: PGS.TS Phan Đình Tuấn

12

Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm ứng dụng than hoạt tính từ vỏ trấu.

Tuy nhiên, độ gắn màu của các loại thuốc nhuộm vào sợi rất khác nhau. Tỷ
lệ gắn màu vào trong sợi nằm trong khoảng 50 – 98%, phần còn lại sẽ đi vào nước
thải. Tỉ lệ màu không gắn vào sợi được tóm tắt trong bảng 1.3.
Bảng 1.3 Tỉ lệ màu không gắn vào sợi
Thuốc nhuộm

Phần màu không gắn vào sợi (%)

Trực tiếp

5-30

Hoàn nguyên không tan

5-20

Hoàn nguyên tan

5-15

Lưu huỳnh

30-40

Hoạt tính

5-50

Phân tán

8-20

Pigment

1

Axít

7-20

Bazơ

2-3

Nguồn: Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2006). “Giáo trình công nghệ xử lý
nước thải”
Để tăng hiệu quả quá trình nhuộm, các hoá chất sử dụng để phụ trợ cho quá
trình nhuộm như các loại axít H2SO4, CH3COOH, các muối Natri sulfat, muối
Amôni, các chất cầm màu như Syntephix, Tinofix.
Công đoạn in hoa:
In hoa là tạo ra các vân hoa có một hoặc nhiều màu trên nền vải trắng hoặc
vải màu bằng hồ in.
Hồ in là một loại hỗn hợp các loại thuốc nhuộm ở dạng hoà tan hay pigment
dung môi. Các loại thuốc nhuộm dùng cho in hoa như pigment, hoạt tính, hoàn
nuyên, azo không tan và indigozol. Hồ in có nhiều loại như hồ tinh bột, dextrin,
hồ liganit natri, hồ nhũ tương hay hồ nhũ hoá tổng hợp.

Hồ tinh bột:
SVTH: Võ Minh Khúc
GVHD: PGS.TS Phan Đình Tuấn

Tinh bột

: 199 g
13


Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm ứng dụng than hoạt tính từ vỏ trấu.

Nước

: 987 g

HCl 28%

: 1,5 g

CH3COONa : 1,5 g
Hồ dextrin:

British gum D : 500 g
Nước

: 500 g

Hồ dextrin được dùng để in thuốc nhuộm hoàn nguyên và in phá gắn màu.

Hồ nhũ tương: Chất nhũ tương dispersal PR 8 – 15 g
Nước

: 185 – 192 g

Khuấy đều để nguội, trong lúc khuấy tốc độ cao cho thêm vào xăng công
nghệ hay dầu khác 800g tiếp tục khuấy cho đến khi hồ đồng nhất.
1.1.4 Các tác nhân ô nhiễm chính trong công nghiệp dệt nhuộm.
Mức độ ô nhiễm của công nghiệp dệt nhuộm nói chung phụ thuộc rất lớn vào
loại và lượng hóa chất sử dụng, vào kết cấu mặt hàng sản xuất (tẩy trắng, nhuộm,
in hoa), vào tỷ lệ sử dụng sợi tổng hợp, loại hình công nghệ sản xuất (gián đoạn,
liên tục hay bán liên tục), đặc tính máy móc sử dụng. Các tác nhân ô nhiễm chính
và ảnh hưởng của công nghiệp dệt nhuộm được trình bày ở trên.
Do ngành dệt nhuộm đòi hỏi một lượng nhiên liệu lớn để cung cấp nhiệt cho
các công đoạn sản xuất, nên ngoài các tác nhân gây ô nhiễm phát sinh từ các công
đoạn sản xuất còn có một lượng khí SO2, SO3, CO, CO2, NO2, ồn, bụi... gây ô
nhiễm môi trường. Tác động của các chất ô nhiễm này đến môi trường được thể
hiện như sau:
- Khí SO2: Tác động vào cơ quan hô hấp, gây kích thích làm tăng trở kháng
của luồng không khí. Những triệu chứng của hiện tượng nhiễm độc là sự co hẹp
của dây thanh quản kèm theo sự tăng tương ứng độ cảm đối với không khí khi thở.
Nguyên nhân gây tử vong là đau dây thanh quản viêm phổi và liên quan với các
bệnh về đường hô hấp. Đối với thực vật, ở nồng độ cao khí SO2 gây ra sự phá hủy
mô lá. Tác hại này trở nên cực đại khi lỗ khí khổng mở thực vật thực hiện quá trình
quang hợp.
- Khí CO: Ở nồng độ thấp CO có thể gây đau đầu, chóng mặt. Với nồng độ
bằng 10ppm có thể gây gia tăng các bệnh tim. Nồng độ 250ppm có thể gây tử vong.
Công nhân làm việc tại khu vực có thải khí CO thường xanh xao gầy yếu.

SVTH: Võ Minh Khúc

GVHD: PGS.TS Phan Đình Tuấn

14