Nghiên cứu xử lý màu của nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp oxi hóa nâng cao

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-----------------------

Tạ Thị Trang Nhâm

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ MÀU CỦA NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM
BẰNG PHƯƠNG PHÁP OXI HÓA NÂNG CAO

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2012


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-----------------------

Tạ Thị Trang Nhâm

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ MÀU CỦA NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM
BẰNG PHƯƠNG PHÁP OXI HÓA NÂNG CAO

Chuyên ngành: Hóa môi trường
Mã số: 60 44 41

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PSG.TS.Trịnh Lê Hùng

Hà Nội - 2012


Tạ Thị Trang Nhâm

Luận văn thạc sĩ

MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH………………….………………………………………….…..1
DANH MỤC BẢNG……………….………………………………………………..3
ĐẶT VẤN ĐỀ.............................................................................................................1
Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT VÀ PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ MÀU
NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM ......................................................................................6
1.1 Ngành dệt và các vấn đề môi trƣờng nƣớc thải dệt nhuộm ..................................6
1.1.1 Sự phát triển của ngành dệt ................................................................................6
1.1.2. Đặc điểm làng nghề dệt nhuộm.........................................................................7
1.1.3 Hiện trạng môi trƣờng do nƣớc thải dệt nhuộm .................................................8
1.2 Ô nhiễm màu môi trƣờng nƣớc từ hoạt động dệt nhuộm ......................................8
1.2.1 Nƣớc thải phát sinh trong quá trình dệt nhuộm .................................................8
1.2.2 Đặc điểm nƣớc thải dệt nhuộm ........................................................................14
1.2.3 Đặc điểm các chất màu sử dụng trong dệt nhuộm ...........................................16
1.2.3.1 Khái quát về phẩm nhuộm ............................................................................16
1.2.3.2 Ô nhiễm nƣớc do phẩm nhuộm và tác hại của nó .........................................22
1.3. Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải dệt nhuộm ....................................................24
1.3.1. Các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm ..................................................................24
1.3.2. Các phƣơng pháp xử lý ...................................................................................24
1.3.2.1. Phƣơng pháp hóa lí ......................................................................................24
1.3.2.2. Phƣơng pháp sinh học ..................................................................................25
1.3.2.3. Phƣơng pháp hóa học ...................................................................................26

Chƣơng 2. THỰC NGHIỆM .....................................................................................34
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu.........................................................................................34
2.2. Mục tiêu nghiên cứu...........................................................................................34
2.3. Nội dung và phạm vi nghiên cứu .......................................................................34
2.4. Phƣơng pháp tiến hành nghiên cứu ....................................................................34
2.5. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị thí nghiệm ...........................................................37
2.6. Các phƣơng pháp phân tích ................................................................................41
2.6.1. Xác định pH ....................................................................................................41

Đại học Khoa học Tự nhiên

81

Khoa Hóa học


Tạ Thị Trang Nhâm

Luận văn thạc sĩ

2.6.2. Xác định hiệu quả xử lí màu ...........................................................................41
2.6.3. Xác định độ màu .............................................................................................41
2.6.4. Xác định hàm lƣợng ozon trong nƣớc .............................................................41
2.5.4. Xác định hàm lƣợng H2O2...............................................................................42
Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................46
3.1. Ảnh hƣởng của thời gian đối với hiệu suất xử lý màu phẩm nhuộm bằng tác
nhân ozon. .................................................................................................................46
3.2. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đến hiệu quả xử lý màu phẩm nhuộm. ...............48
3.2.1. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đến hiệu quả xử lý màu phẩm nhuộm Reactive
red 261 . .....................................................................................................................48

3.2.2. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đến hiệu quả xử lý màu phẩm nhuộm. ...........50
3.2.3. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đến hiệu quả xử lý màu phẩm nhuộm Reactive
orange 122 . ...............................................................................................................52
3.2.4. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đến hiệu quả xử lý màu phẩm nhuộm Direct red
23…………………………………………………………………………………...53
3.2.5. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đến hiệu quả xử lý màu phẩm nhuộm Direct
Blue 71. .....................................................................................................................54
3.2.6. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đến hiệu quả xử lý màu phẩm nhuộm Direct
orange 39. ..................................................................................................................55
3.3. Ảnh hƣởng của pH đến hiệu quả xử lý màu phẩm nhuộm bằng phƣơng pháp
peroxon trên các mẫu ................................................................................................57
3.3.1. Ảnh hƣởng của pH đến hiệu quả xử lý màu phẩm nhuộm Reactive red 261 .57
3.3.2. Ảnh hƣởng của pH đến hiệu quả xử lý màu phẩm nhuộm Reactive blue 19 .59
3.3.3. Ảnh hƣởng của pH đến hiệu quả xử lý màu trên mẫu phẩm nhuộm Reactive
orange 122 .................................................................................................................61
3.3.4. Ảnh hƣởng của pH đến hiệu quả xử lý màu phẩm nhuộm Direct red 23 .......62
3.3.5. Ảnh hƣởng của pH đến hiệu quả xử lý màu phẩm nhuộm Direct blue 71 .....63
3.3.6. Ảnh hƣởng của pH đến hiệu quả xử lý màu phẩm nhuộm Direct orange 39 .64
3.4. So sánh hiệu quả xử lý màu bằng O3 và H2O2/O3. .............................................65
3.4.1. Hiệu quả xử lý trên mẫu phẩm nhuộm reactive red 261 .................................66

Đại học Khoa học Tự nhiên

82

Khoa Hóa học


Tạ Thị Trang Nhâm

Luận văn thạc sĩ

3.4.2. Hiệu quả xử lý trên mẫu phẩm nhuộm reactive blue 19 .................................67
3.4.3. Hiệu quả xử lý trên mẫu phẩm nhuộm reactive orange 122 ...........................69
3.4.4. Hiệu quả xử lý trên mẫu phẩm nhuộm direct red 23 ......................................70
3.4.5. Hiệu quả xử lý trên mẫu phẩm nhuộm direct blue 71 .....................................71
3.4.6. Hiệu quả xử lý trên mẫu phẩm nhuộm direct orange 39 .................................72
3.5. Hiệu quả xử lý màu của mẫu nƣớc thải dệt nhuộm tại làng nghề Vạn Phúc trên
thiết bị pilot. ..............................................................................................................73
KẾT LUẬN ...............................................................................................................74
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................75

Đại học Khoa học Tự nhiên

83

Khoa Hóa học


CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AOP : Advanced Oxidation Processes
AOX: Adsorbable Organic Halides
APEO: Alkyl phenol ethoxylate
BOD : Biochemical Oxygen Demand
BTTG : British Textile Technology Group
CI : Color Index
CMC: Carbxyl methyl cellulose
COD : Chemical Oxygen Demand
VCS: Và cộng sự

DFCP: Difloclopyrimidin
DO: Dissolved oxygen
DTPA: Diethylene triaminapentacetic axit
EDTA: Ethylene diamine tetra axetic
EOP : Electrochemical Oxidation Potential
EPA : Environmental Protection Agency
F/M : Food to Microorganism Ratio
MCT: Monoclotriazin
METU : Middle East Technical University
MFT: Monoflotriazin
MIB: 2-metyliosbocneol
MLSS : Mixed Liquor Suspended Solids
NTA: Nitrilotriacetate
PVA: Polyvinyl alcohol
Pt- Co : Platinum - Cobalt
SS : Suspended Solids
TDS : Total Dissolved Solids
TUBITAK : The Scientific and Technological Research Council of Turkey
T/C : Textile and Clothing
USEPA: U.S. Environmental Protection Agency
UV: Ultraviolet
VS: Vinylsunfon


Tạ Thị Trang Nhâm

Luận văn thạc sĩ

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cán cân xuất – nhập khẩu 2007-10/2011.................................................. 7

Hình 1.2. Sơ đồ quá trình sản xuất sợi......................................................................10
Hình 2.1. Mô hình thực nghiệm khảo sát điều kiện tối ƣu........................................36
Hình 2.2. Mô hình thiết bị xử lí quy mô pilot........................................................ .37
Hình 3.1. Ảnh hƣởng của thời gian đối với hiệu suất xử lý (%) màu phẩm nhuộm
bằng ozon..................................................................................................................47
Hình 3.2. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đối với hiệu suất xử lý (%) màu phẩm
nhuộm Reactive red 261 bằng phƣơng pháp peroxon…………………….………..49
Hình 3.3. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đối với hiệu suất xử lý (%) màu phẩm
nhuộm Reactive blue 19 bằng phƣơng pháp peroxon………………………….…..51
Hình 3.4. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đối với hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm
nhuộm Reactive orange 122 bằng phƣơng pháp peroxon……………………...…..52
Hình 3.5. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đối với hiệu suất xử lý (%) màu phẩm
nhuộm Direct red 23 bằng phƣơng pháp peroxon…………………………….…....54
Hình 3.6. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đối với hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm
nhuộm Direct Blue 71 bằng phƣơng pháp peroxon………………………..……....55
Hình 3.7. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đối với hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm
nhuộm Direct orange 39 bằng phƣơng pháp peroxon……………………….……..56
Hình 3.8. Hiệu suất xử lý (%) màu tại các giá trị pH khác nhau………………..…58
Hình 3.9. Ảnh hƣởng của pH đối với hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm nhuộm
Reactive blue 19 bằng phƣơng pháp peroxon……………………………………...60
Hình 3.10. Hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm nhuộm Reactive orange 122 tại các
giá trị ở pH khác nhau…………………………………………….………………..61
Hình 3.11. Ảnh hƣởng của pH đối với hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm nhuộm
Direct red 23 bằng phƣơng pháp peroxon………………………………………….62
Hình 3.12. Ảnh hƣởng của pH đối với hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm nhuộm
Direct blue 71 bằng phƣơng pháp peroxon………………………………………...63
Hình 3.13. Ảnh hƣởng của pH đối với hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm nhuộm
Direct orange 39 bằng phƣơng pháp peroxon……………………………………...64

Đại học Khoa học Tự nhiên

1

Khoa Hóa học


Tạ Thị Trang Nhâm

Luận văn thạc sĩ

Hình 3.14. So sánh hiệu quả xử lý màu bằng O3 và H2O2/O3 trên mẫu phẩm nhuộm
reactive red 261.........................................................................................................66
Hình 3.15. Phổ UV-VIS so sánh hiệu quả xử lý màu trong mẫu reactive red 261 trên
hai phƣơng pháp ozon và peroxon............................................................................66
Hình 3.16. So sánh hiệu quả xử lý màu bằng O3 và H2O2/O3 trên mẫu phẩm nhuộm
reactive blue 19.........................................................................................................67
Hình 3.18. So sánh hiệu quả xử lý màu bằng O3 và H2O2/O3 trên mẫu reactive
orange 122.................................................................................................................69
Hình 3.19. Phổ UV-VIS so sánh hiệu quả xử lý màu trong mẫu reactive orange 122
trên hai phƣơng pháp ozon và peroxon.....................................................................69
Hình 3.20. So sánh hiệu quả xử lý màu bằng O3 và H2O2/O3 trên mẫu direct red
23...............................................................................................................................70
Hình 3.21. Phổ UV-VIS so sánh hiệu quả xử lý màu trong mẫu direct red 23 trên hai
phƣơng pháp ozon và peroxon..................................................................................70
Hình 3.22. So sánh hiệu quả xử lý màu bằng O3 và H2O2/O3 trên mẫu phẩm
nhuộm........................................................................................................................71
Hình 3.23. Phổ UV-VIS so sánh hiệu quả xử lý màu trong mẫu direct blue 71 trên
hai phƣơng pháp ozon và peroxon............................................................................71
Hình 3.24. So sánh hiệu quả xử lý màu bằng O3 và H2O2/O3 trên mẫu phẩm nhuộm
direct orange 39.........................................................................................................72

Hình 3.25. Phổ UV-VIS so sánh hiệu quả xử lý màu trong mẫu direct orange 39 trên
hai phƣơng pháp ozon và peroxon............................................................................72

Đại học Khoa học Tự nhiên

2

Khoa Hóa học


Tạ Thị Trang Nhâm

Luận văn thạc sĩ

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Kim ngạch xuất khẩu hàng dệt may (2007-10/2011)................................ 6
Bảng 1.2 Công đoạn và các vấn đề môi trƣờng........................................................11
Bảng 1.3 độ tận trích của một số loại thuốc nhuộm..................................................12
Bảng 1.4 một số thông số kỹ thuật liên quan đến quá trình nhuộm vải tổng hợp.....13
Bảng 1.5 Tiêu thụ nƣớc trong ngành dệt nhuộm.......................................................14
Bảng 1.6 Dòng thải và chất ô nhiễm cần quan tâm trong nƣớc thải ngành dệt........15
Bảng 1.7. Tên thƣơng phẩm của các thuốc nhuộm trực tiếp thƣờng sử dụng..........18
Bảng 1.8. Các loại thuốc nhuộm hoạt tính sử dụng phổ biến...................................21
Bảng 1.9 Tổn thất thuốc nhuộm khi nhuộm các loại xơ sợi.....................................25
Bảng 1.10 Nồng độ thuốc nhuộm trong nƣớc sông do thải loại bởi dệt nhuộm.......25
Bảng 1.11. Thế oxi hóa của một số tác nhân oxi hóa...............................................26
Bảng 1.12. Các quá trình oxi hóa nâng cao không nhờ tác nhân ánh sáng ...............28
Bảng 1.13. Các quá trình oxi hóa nâng cao nhờ tác nhân ánh sáng ..........................29
Bảng 2.1. Danh mục các hóa chất sử dung trong nghiên cứu...................................37
Bảng 2.2. Danh mục các dụng cụ, thiết bị sử dụng trong nghiên cứu......................37

Bảng 3.1. Ảnh hƣởng của thời gian đối với hiệu suất xử lý (%) màu phẩm nhuộm
bằn ozon ...................................................................................................................49
Bảng 3.2. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đối với hiệu suất xử lý (%) phẩm nhuộm
Reactive red 261 bằng phƣơng pháp peroxon...........................................................49
Bảng 3.3. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đối với hiệu suất xử lý (%) màu nhuộm
reactive blue 19.........................................................................................................51
Bảng 3.4. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đối với hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm
nhuộm Reactive orange 122 bằng phƣơng pháp peroxon.........................................52
Bảng 3.5. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đối với hiệu suất xử lý (%) màu phẩm
nhuộm Direct red 23 bằng phƣơng pháp peroxon.....................................................53
Bảng 3.6. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đối với hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm
nhuộm Direct Blue 71 bằng phƣơng pháp peroxon..................................................57

Đại học Khoa học Tự nhiên

3

Khoa Hóa học


Tạ Thị Trang Nhâm

Luận văn thạc sĩ

Bảng 3.7. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đối với hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm
nhuộm Direct orange 39 bằng phƣơng pháp peroxon...............................................58
Bảng 3.8. Ảnh hƣởng của pH đối với hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm nhuộm
Reactive red 261 bằng phƣơng pháp peroxon……………………………………...61
Bảng 3.9. Ảnh hƣởng của pH đối với hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm nhuộm
Reactive blue 19 bằng phƣơng pháp peroxon…………………………………...…61

Bảng 3.10. Hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm nhuộm Reactive orange 122 tại các
giá trị pH khác nhau………………………………………………………………..62
Bảng 3.11. Ảnh hƣởng của pH đối với hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm nhuộm
Direct red 23 bằng phƣơng pháp peroxon…………………………………...……..63
Bảng 3.12. Ảnh hƣởng của pH đối với hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm nhuộm
Direct blue 71 bằng phƣơng pháp peroxon…………………………………….…..64
Bảng 3.13. Ảnh hƣởng của pH đối với hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm nhuộm
Direct orange 39 bằng phƣơng pháp peroxon………………….…………………..66
Bảng 3.14. So sánh hiệu quả xử lý màu bằng phƣơng pháp O3 và H2O2/O3 trên mẫu
phẩm nhuộm reactive red 261………………………………………………...……66
Bảng 3.15. So sánh hiệu quả xử lý màu bằng Phƣơng pháp O3 và H2O2/O3 trên mẫu
phẩm nhuộm reactive blue 19...................................................................................67
Bảng 3.16 - So sánh hiệu quả xử lý màu bằng phƣơng pháp O3 và H2O2/O3 trên mẫu
reactive orange 122...................................................................................................69
Bảng 3.17. So sánh hiệu quả xử lý màu bằng Phƣơng pháp O3 và H2O2/O3 trên mẫu
direct red 23..............................................................................................................70
Bảng 3.18. So sánh hiệu quả xử lý màu bằng Phƣơng pháp O3 và H2O2/O3 trên mẫu
phẩm nhuộm direct blue 71.......................................................................................71
Bảng 3.19. So sánh hiệu quả xử lý màu bằng Phƣơng pháp O3 và H2O2/O3 trên mẫu
phẩm nhuộm direct orange 39...................................................................................72
Bảng 3.20. Hiệu quả xử lý màu của mẫu nƣớc thải dệt nhuộm tại làng nghề Vạn
Phúc trên thiết bị pilot...............................................................................................73

Đại học Khoa học Tự nhiên

4

Khoa Hóa học

Tạ Thị Trang Nhâm

Luận văn thạc sĩ

ĐẶT VẤN ĐỀ
Ở nƣớc ta, ngành dệt chiếm vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân,
đƣợc tổ chức sản xuất rộng rãi từ quy mô hộ gia đình, làng nghề, hợp tác xã đến các
nhà máy xí nghiệp. Trong quá trình sản xuất, ngành dệt nhuộm sản sinh ra một
lƣợng lớn nƣớc thải. Thành phần nƣớc thải rất phức tạp bao gồm nhiều loại hóa
chất, đặc biệt là các loại phẩm màu, hầu hết các loại phẩm màu đều bền trong môi
trƣờng, khó phân hủy sinh học làm giảm khả năng truyền ánh sáng vào nƣớc; cản
trở quá trình quang hợp ảnh hƣởng nghiêm trọng tới sự sống của các loài thủy sinh
và sức khỏe con ngƣời.
Nhiều nghiên cứu xử lý nƣớc thải dệt nhuộm đặc biệt là xử lý màu của chúng
trên thế giới đã đƣợc tiến hành nhằm hạn chế ảnh hƣởng tiêu cực của nó tới môi
trƣờng. Các phƣơng pháp xử lý thông thƣờng đƣợc sử dụng nhƣ hóa lí và sinh học.
Tuy nhiên, hai phƣơng pháp này cho hiệu quả xử lý không cao tốn nhiều thời gian
và không triệt để, phát sinh một lƣợng lớn bùn thải sau đó phải tiếp tục xử lý nhƣ xử
lý chất thải rắn, đòi hỏi vốn đầu tƣ cao, hiệu quả kinh tế thấp. Vì vậy, cần nghiên
cứu áp dụng các phƣơng pháp tiên tiến đạt hiệu quả cao hơn nhƣ: hấp phụ, điện keo
tụ, màng sinh học, oxy hóa. .. Trong đó, phƣơng pháp oxy hóa với khả năng oxy
hóa không chọn lọc các hợp chất hữu cơ đƣợc xem là giải pháp phù hợp hơn cả.
Phƣơng pháp oxy hóa nâng cao sử dụng các tác nhân chủ yếu: O3 , H2O2, UV
có khả năng oxy hóa mạnh phá vỡ cấu trúc hóa học tạo ra các chất mới không màu,
ít độc tính, khối lƣợng phân tử nhỏ thuận lợi cho quá trình xử lý tiếp theo nên nó có
tính ứng dụng thực tiễn cao, vì vậy chúng tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu xử lý
màu cho nước thải dệt nhuộm bằng tác nhân oxy hóa nâng” với mục đích tìm
phƣơng pháp khả thi cho xử lý độ màu của nƣớc thải dệt nhuộm đã qua quá trình
sản xuất thủ công.

Đại học Khoa học Tự nhiên

5

Khoa Hóa học


Tạ Thị Trang Nhâm

Luận văn thạc sĩ

Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT VÀ PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ MÀU
NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM
1.1. Ngành dệt và các vấn đề môi trường nước thải dệt nhuộm
1.1.1. Sự phát triển của ngành dệt
Sự hình thành của ngành dệt may Việt Nam với vai trò là một ngành công
nghiệp bởi sự ra đời của nhà máy liên hợp dệt Nam Định năm 1897. Năm 1976, các
sản phẩm bắt đầu đƣợc xuất khẩu tới các nƣớc thuộc khối Hội Đồng Tƣơng Trợ
Kinh Tế với bạn hàng đầu tiên và quan trọng nhất là Liên Xô cũ thông qua các hợp
đồng gia công. Với các hợp đồng gia công nhƣ vậy, ngành dệt may Việt Nam phát
triển nhanh chóng trong các năm 1987-1990, các xí nghiệp dệt may đƣợc thành lập
khắp trên cả nƣớc. Nhờ có tiến trình đổi mới và quá trình dịch chuyển sản xuất
ngành công nghiệp dệt may bƣớc sang một giai đoạn mới với sự hội nhập quốc tế
rộng rãi. Theo số liệu của trung tâm thƣơng mại thế giới, Việt Nam đứng trong danh
sách nhóm 10 nƣớc có kim ngạch xuất khẩu lớn nhất thế giới về hàng dệt may trong
giai đoạn 2007-2009 và đứng ở vị trí thứ 7 [2]. Giai đoạn 2006 đến tháng 10 năm
2011, ngành dệt may đóng góp trên 15% vào tổng kim ngạch xuất khẩu của cả
nƣớc.
Bảng 1.1. Kim ngạch xuất khẩu hàng dệt may

Nguồn: GSO, HBBS
Việt Nam xuất khẩu hàng dệt may đi 54 thị trƣờng trên toàn thế giới, 9 tháng
đầu năm 2011, kim ngạch xuất khẩu hàng dệt may đến các thị trƣờng này chiếm gần
89,5% [2] tổng kim ngạch. Tính chung cho cả ngành dệt may, Việt Nam là nƣớc
xuất khẩu ròng, tuy nhiên, do ngành dệt may phải nhập khẩu đầu vào cho ngành với
giá trị rất lớn, chiếm bình quân khoảng 60% tổng kim ngạch xuất khẩu từ 2007 đến
tháng 10 năm 2011 (đơn vị: triệu USD) .

Đại học Khoa học Tự nhiên

6

Khoa Hóa học


Tạ Thị Trang Nhâm

Luận văn thạc sĩ

Hình 1.1. Cán cân xuất – nhập khẩu 2007-10/2011 (Nguồn: GSO, HBBS)
Trong kim ngạch nhập khẩu nói chung, vải là sản phẩm đƣợc nhập khẩu
nhiều nhất, chiếm bình quân gần 62% giá trị nhập khẩu nguyên liệu hàng năm trong
giai đoạn 2007 đến tháng 10 năm 2011. Chiếm tỉ trọng lớn thứ 2 là nguyên phụ liệu
với tỉ trọng bình quân gần 20%. Bông và xơ sợi các loại đứng thứ 3 và thứ 4 tổng
kim ngạch nhập khẩu.
1.1.2. Đặc điểm làng nghề dệt nhuộm
Các làng nghề dệt nhuộm tập trung chủ yếu khu vực miền bắc là những làng
nghề truyền thống có từ lâu đời cùng với sự phát triển chung của ngành dệt Việt
Nam, các làng nghề đóng góp một tỉ trọng không nhỏ khoảng 25-30% [1, 2] sản
lƣợng dệt nhuộm.

Sản phẩm tập trung chủ yếu là hàng truyền thống tơ, lụa phục vụ xuất khẩu.
Số lƣợng thiết bị dệt thoi 6.670 máy chiếm 10% [4] so với toàn ngành dệt
may.
- Công nghệ sản xuất cũ, không đồng bộ mang tính thủ công cao.
- Các thiết bị phụ trợ xử lý giảm thiểu ô nhiễm không đƣợc trang bị.
- Cơ sở hạ tầng thiếu thốn, nghèo nàn, tự phát.
Một số làng nghề dệt nhuộm điển hình nhƣ các làng nghề ở Hà Tây cũ nay
thuộc Hà Nội: làng nghề dệt truyền thống Vạn Phúc, Dƣơng Nội, Phùng Xá số hộ
gia đình tham gia dệt nhuộm chiếm từ 80 - 85%.

Đại học Khoa học Tự nhiên

7

Khoa Hóa học


Tạ Thị Trang Nhâm

Luận văn thạc sĩ

Sản xuất của các làng nghề chủ yếu ở quy mô hộ gia đình, hợp tác xã, tổ hợp
sản xuất. Tại xã Dƣơng Nội, số lao động làm nghề dệt, nhuộm khoảng 2.000 ngƣời,
một năm sản xuất trung bình gần 11.000m vải.
1.1.3. Hiện trạng môi trường do nước thải dệt nhuộm
Trong những năm gần đây, ngành dệt nhuộm – may mặc đƣợc sự quan tâm
của nhà nƣớc và đầu tƣ của nƣớc ngoài, một số nhà máy lớn đã đầu tƣ trang bị kỹ
thuật, công nghiệp hiện đại. Nhiều loại máy móc, thiết bị hiện đại đã đƣợc đầu tƣ
chiều sâu, nhƣ các máy văng sấy Monforts, máy nhuộm liên tục Monforts; các máy
in lƣới quay Stork, máy in lƣới phẳng Buser; các máy nhuộm “khí động lực” (AirThies). Tuy vậy, theo đánh giá của các chuyên gia, công đoạn nhuộm với 30% máy

móc thiết bị cần khôi phục, hiện đại hóa do đã sử dụng trên 20 năm [4], công đoạn
dệt nhuộm vẫn đang là nguồn gây ô nhiễm môi trƣờng khá mạnh cả về lƣợng cũng
nhƣ chất. Đối với các làng nghề hầu hết công nghệ cũ kĩ, thủ công, vì vậy, các thành
phần thải của quá trình sản xuất dệt nhuộm đang gây ô nhiễm môi trƣờng.
Khảo sát tại một số làng nghề Dƣơng Nội, Vạn Phúc, Phùng Xá, La Phù,
Cộng Hòa thuộc Hà Nội, hầu hết các hộ gia đình không có khu sản xuất riêng mà
sản xuất trực tiếp ngay trong khu sinh hoạt của gia đình trong điều kiện đất đai ở
các làng nghề chật hẹp, khiến mức độ ảnh hƣởng trực tiếp của ô nhiễm môi trƣờng
gây ra cho ngƣời lao động rất lớn. Nƣớc thải từ các hộ gia đình và các doanh nghiệp
dệt, tẩy nhuộm chƣa đƣợc xử lý xả thẳng xuống kênh dẫn chảy ra sông Nhuệ khiến
nƣớc bị ô nhiễm nặng. Vào mùa khô, lòng mƣơng cạn, nƣớc bốc mùi, khi trời mƣa
nƣớc thải dệt nhuộm chảy tràn xuống ruộng canh tác gây hại cho cây trồng. Đặc
biệt sự ô nhiễm đã đến mức báo động tại sông Nhuệ và sông Đáy.
1.2. Ô nhiễm màu môi trường nước từ hoạt động dệt nhuộm
1.2.1. Nước thải phát sinh trong quá trình dệt nhuộm
Quá trình sản xuất vải
Vải đƣợc tạo thành từ nguyên liệu qua ba bƣớc chính sau:
• Sản xuất sợi
• Sản xuất vải
• Xử lý vải

Đại học Khoa học Tự nhiên

8

Khoa Hóa học


Tạ Thị Trang Nhâm

Luận văn thạc sĩ

Sản xuất sợi
Quy trình sản xuất các loại sợi khác nhau đƣợc thực hiện qua các công đoạn
tƣơng tự nhau. Đầu tiên, xơ đƣợc làm sạch nhằm loại bỏ các tạp chất. Xơ đƣợc pha
trộn theo tỉ lệ và kéo dài dƣới dạng cúi sợi để các xơ gần nhƣ là song song. Quá
trình pha trộn đƣợc tiếp tục bằng cách kết hợp các cuộn cúi và xe mảnh, đƣợc gọi là
kéo duỗi. Việc loại bỏ các xơ sợi quá ngắn để xơ sợi trong con cúi đều nằm trong
giới hạn chiều dài nhất định đƣợc gọi là chải thô. Công đoạn chải kỹ sẽ tiếp tục làm
các sợi song song với nhau đến khi còn rất ít sợi bị quấn vào nhau. Lúc này, xơ sợi
đƣợc gọi là sợi thô. Cuối cùng, xơ sợi đồng nhất ở dạng sợi thô đƣợc kéo và xe lại
tạo ra sợi thành phẩm.
Chất thải sinh ra chủ yếu trong bƣớc đầu tiên khi làm sạch xơ và khi chải
thô. Xơ len thô chứa khoảng 50% tạp chất ở dạng dầu mỡ tự nhiên và nƣớc ẩm [6].
Các loại tạp chất này đƣợc loại bỏ bằng cách nấu trong dung dịch xà phòng có chứa
kiềm. Khoảng 25% lụa thô có chứa nhựa tơ, có thể loại bỏ bằng cách nấu tơ trong
dung dịch xà phòng đậm đặc.
Sản xuất vải
Xơ và sợi là nguyên liệu sản xuất vải. Các loại vải đƣợc sản xuất gồm: vải
dệt thoi, vải dệt kim, vải không dệt, các công đoạn sản xuất vải bao gồm:
Xử lý vải: Các công đoạn chính đƣợc áp dụng trong giai đoạn này bao gồm: Xử lý
sơ bộ (giũ hồ, nấu chuội, kiềm bóng, tẩy trắng); nhuộm và in hoa; hoàn tất
Giũ hồ: là quy trình nhằm loại bỏ các chất hồ. Có 3 loại chất hồ: hồ tự nhiên,
hồ tổng hợp và hồ hỗn hợp. Đối với vải tổng hợp, vải mộc thƣờng có chứa các chất
hồ tổng hợp tan đƣợc trong nƣớc và đất nhƣ polyvinyl alcohol (PVA), carboxyl
methyl cellulose (CMC) và polyacrylytes. Tuy nhiên, trong các loại vải cotton, thì
hồ tinh bột là chủ yếu. Chất thải sinh ra khi loại bỏ các chất hồ này là các chất hữu
cơ và có khả năng phân hủy sinh học cao. Trong công đoạn giũ hồ, 90% các chất hồ
đƣợc thải ra theo nƣớc thải, khiến cho dòng thải này trở thành một trong các dòng
thải có độ ô nhiễm cao. Dòng thải có tải lƣợng BOD và COD cao ở mức 600.000

mg/l. Các chất hồ tổng hợp không thể phân huỷ sinh học có thể thoát qua hệ thống
xử lý và gây độc hại cho nguồn nƣớc tiếp nhận.

Đại học Khoa học Tự nhiên

9

Khoa Hóa học


Tạ Thị Trang Nhâm

Luận văn thạc sĩ

Hình 1.2. Sơ đồ quá trình sản xuất sợi
Nấu: Quá trình nấu đƣợc thực hiện để tách triệt để các tạp chất ngoại lai sau khi
chúng đã đƣợc loại bỏ sơ bộ khi giũ hồ, cũng nhƣ loại bỏ các tạp chất nhƣ sáp, axit
béo, dầu có trong vải. Quy trình này bao gồm các bƣớc sau:
• Đƣa các dung dịch giặt vào tận bên trong xơ sợi (khử khí, làm ƣớt và ngấm thấm).
• Loại bỏ các chất khoáng (dạng hoà tan, phức chất).
Công đoạn này sinh ra chất thải dạng kiềm với nồng độ BOD và COD cao.
Kiềm bóng: Kiềm bóng nhằm làm tăng độ bền căng, độ láng bóng và tăng ái
lực với phẩm nhuộm của vải. Chất thải sinh ra trong giai đoạn này về bản chất là có
độ kiềm cao.
Tẩy trắng: Ngƣời ta dùng các hoá chất khác nhau nhƣ hypochlorua, hydro
peroxit làm các tác nhân tẩy trắng. Nƣớc thải ra trong quá trình này có bản chất
kiềm tính, chứa chlorua và chất rắn hoà tan.

Đại học Khoa học Tự nhiên

10

Khoa Hóa học


Tạ Thị Trang Nhâm

Luận văn thạc sĩ

Bảng 1.2. Công đoạn và các vấn đề môi trƣờng
Công đoạn
Giũ hồ

Các vấn đề môi trƣờng
- 90% các chất hồ đi vào nƣớc thải
- Tải lƣợng BOD, COD cao (lên tới 600.000 ppm)
- Các chất hồ tổng hợp không có khả năng phân huỷ sinh học gây độc
hại cho nguồn nƣớc tiếp nhận nếu không qua xử lý

Xử

lý - Gần nhƣ toàn bộ các chất: chất ổn định, chất điều chỉnh pH, chất

kiềm

mang đều sẽ có mặt trong nƣớc thải: Tăng tải lƣợng photpho (do
polyphosphat), tăng hàm lƣợng kim loại nặng.
- Các chất hoạt động bề mặt/chất giặt/chất nhũ hoá/chất phân tán: Làm
tăng tải lƣợng BOD, gây ra độc tính sinh học trong nƣớc thải, đặc biệt
là các hợp chất alkyl phenol ethoxylat - APEO).

Tẩy trắng

- Tạo ra các chất hữu cơ có chứa halogen nếu dùng hoá chất tẩy trắng
là hypochrorua.

Một số loại hóa chất chính dùng trong xử lý sơ bộ:
- Kiềm (Natri hydrôxít): Đƣợc sử dụng để xà phòng hoá dầu/mỡ.
- Chất càng hoá: Các hoá chất nhƣ ethylene diamine tetra axetic (EDTA) đƣợc sử
dụng để phức hoá các chất gây độ cứng cho nƣớc và các ion kim loại nặng.
- Tác nhân phân tán: Các chất hoá học nhƣ polyacrylate và phosphoric đƣợc sử
dụng để phân tán các sản phẩm phân huỷ không hoà tan, đất và xà phòng sữa.
- Tác nhân khử: Các chất hoá học nhƣ dithiolite đƣợc sử dụng khử tạp chất.
- Chất điều chỉnh pH/chất mang: Gồm các hợp chất polyphosphate hoạt động với
tác dụng điều chỉnh pH, vận chuyển chất bẩn và cũng là các chất tạo phức. Các chất
này góp phần làm tăng tải lƣợng phốtpho trong dòng thải.
- Chất ổn định tẩy trắng: Bao gồm EDTA, DTPA, axit gluconic và axit phosphoric.
- Các chất hoạt động bề mặt: Hoạt chất bề mặt thƣờng là hỗn hợp các hợp chất
anion nhƣ alkyl sulphate và alkyl sulphonate và các hợp chất không điện ly nhƣ
alkylphenol ethoxylate hoặc chất béo có thể phân huỷ đƣợc theo phƣơng pháp sinh
học nhƣ alcohol ethoxylate.
- Các chất tăng trắng quang học: Sử dụng các chất này có thể đạt đƣợc độ trắng mà
phƣơng pháp tẩy trắng thông thƣờng không thể đạt đƣợc bằng cách sử dụng tác

Đại học Khoa học Tự nhiên

11

Khoa Hóa học

Tạ Thị Trang Nhâm

Luận văn thạc sĩ

nhân tăng trắng quang học. Hiện tại có ít nhất 1000 loại chất tăng trắng quang học
đang đƣợc bán trên thị trƣờng bao gồm các loại có nguồn gốc từ coumarin, stibene,
pyrazolin, napthimide và benzoazole.
Nhuộm: Quá trình nhuộm đƣợc thực hiện để phân bố đều ánh sắc trên mặt vải. Các
phƣơng pháp đƣa phẩm nhuộm vào trong hoặc lên trên sợi vải nhƣ sau: Nhuộm tận
trích (khuếch tán phẩm nhuộm đã hoà tan vào sợi vải); nhuộm pigment (phủ phẩm
nhuộm không hoà tan lên bề mặt sợi vải); nhuộm khối và nhuộm gel (thâm nhập
phẩm nhuộm trong quá trình sản xuất sợi). Nhuộm tận trích là quá trình quan trọng
nhất trong nhuộm vải.
Bảng 1.3. Độ tận trích của một số loại phẩm nhuộm
Loại vải

Độ tận trích

Lƣợng có trong
nƣớc thải

Lụa acrylic

~98%

~ 2%

Len, lụa, rayon

95 - 98 %

2-5%

Len, nylon

95 - 98%

2-5%

Trực tiếp

Cotton, viscose

~ 80%

~ 20%

Phân tán

Polyester, nylon, acetate

~ 90%

~ 10%

Hoàn nguyên

Cotton, viscose

~ 95%

~5%

Lƣu huỳnh

Cotton, viscose

~ 60%

~ 40%

Hoạt tính

Cotton, viscose

50 - 95%

5 - 40 %

Nhóm phẩm nhuộm
Cation
Axít
Chứa phức kim loại

Quy trình nhuộm tận trích có thể chia thành 3 giai đoạn:
- Giai đoạn nhuộm (tận trích và hấp phụ): Giai đoạn này diễn ra sự khuếch tán của
phẩm nhuộm vào trong sợi vải.
- Giai đoạn cân bằng: Là giai đoạn mà khi đó nồng độ phẩm nhuộm trên sợi vải đạt
đến gần hiệu suất phẩm nhuộm.

- Giai đoạn gắn màu phẩm nhuộm: Mức độ gắn màu lên vải khi nhuộm thay đổi tuỳ
theo loại phẩm nhuộm và loại vải đƣợc nhuộm. Nồng độ phẩm nhuộm trong nƣớc
thải cũng thay đổi tƣơng ứng.

Đại học Khoa học Tự nhiên

12

Khoa Hóa học


Tạ Thị Trang Nhâm

Luận văn thạc sĩ

Bảng 1.4. Một số thông số kỹ thuật liên quan đến quá trình nhuộm vải tổng hợp.
Thông số quy trình

Nhuộm gián đoạn

Nhuộm liên tục

Tỉ lệ nhuộm trung bình (2%, nghĩa là 20
gam phẩm nhuộm/kg hàng)

0,5 - 5%/phút

50 - 150%/phút

Dung tỉ nhuộm

4:1 - 25:1

0,4:1 - 1,2:1

Nồng độ phẩm nhuộm

0,5 - 5 g/l

17 - 50 g/l

20 -200 phút

0,6 - 2 phút

Thời gian nhuộm

Chất trợ trong quá trình nhuộm: Dự tính lƣợng chất trợ nhuộm đƣợc sử dụng
bằng 60-70% lƣợng phẩm nhuộm đƣợc sử dụng [27]. Các chất trợ trong nhuộm bao
gồm các loại chính sau:
Chất trợ phân tán: Sản phẩm chứa formaldehyde và các hợp chất tƣơng tự,
các hoạt chất bề mặt đều có thể đƣợc sử dụng làm chất phân tán.
Chất làm đều màu: Có 3 nhóm chất làm đều màu: Chất xúc tác nhuộm, các
sản phẩm chứa ethoxylate, các hỗn hợp ancol, este, hoặc xêton mạch trung bình.
Chất thấm ƣớt: Có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt của dịch nhuộm.
Chất tạo phức: EDTA và các chất tác nhân tạo phức liên quan DTPA, NTA
và dẫn xuất của axit phosphoric.
Chất điều chỉnh độ pH: Muối phosphate, axit acetic.
Các chất khử: Có 3 nhóm: Các hợp chất chứa lƣu huỳnh, các hợp chất hữu
cơ, phức chất hydride (NaBH4)

Quá trình nhuộm sinh ra một số vấn đề liên quan đến môi trƣờng do nguyên
liệu sử dụng nhƣ sau:
• Nƣớc đƣợc sử dụng với lƣợng rất lớn.
• Sử dụng nhiều muối để cải thiện độ cầm màu trên vật liệu vải.
• Nhiều loại phẩm nhuộm có chứa các kim loại nặng trong thành phần hoặc ở dạng
tạp chất.
• Lƣợng phẩm nhuộm không bám đƣợc trên sợi vải gây ra độ màu cao cho dòng thải
cũng nhƣ nồng độ muối và kim loại nặng. Nƣớc thải công đoạn nhuộm có chứa
phẩm nhuộm chƣa tận trích và các hoá chất khác. Nƣớc thải thƣờng có độ màu,
TDS, BOD, COD cao [27, 45].

Đại học Khoa học Tự nhiên

13

Khoa Hóa học


Tạ Thị Trang Nhâm

Luận văn thạc sĩ

In hoa: Công đoạn này sẽ sinh ra một lƣợng lớn nƣớc thải có màu với nồng
độ BOD cao. Quá trình in bao gồm các bƣớc:
Xử lý trƣớc in: Quá trình này sẽ làm cho bề mặt vải sạch nhờ sức nƣớc và vải
đƣợc giảm trọng.
Hoàn tất: Hoàn tất vải có thể bao gồm cả xử lý bằng hoá học và cả cơ học để
vải đạt các đặc tinh yêu cầu. Các loại hoá chất thƣờng đƣợc sử dụng trong hoàn tất:
Chất tạo liên kết ngang, chất xúc tác, chất hồ dày vải, chất làm mềm. Các hoá chất
này sinh ra các loại chất ô nhiễm dạng hữu cơ và vô cơ đi vào môi trƣờng không khí

và môi trƣờng nƣớc trong các công đoạn xử lý thông thƣờng, cũng nhƣ trong công
đoạn giặt hoặc tách loại tạp chất tiếp sau đó.
1.2.2. Đặc điểm nước thải dệt nhuộm
Quá trình sản xuất hàng dệt gây ra nhiều vấn đề lớn về môi trƣờng. Dạng ô
nhiễm đáng chú ý nhất là nƣớc thải, sau đó là khí thải và các chất thải rắn.
Nƣớc thải: Nƣớc đƣợc sử dụng rất nhiều trong quá trình xử lý vải ƣớt. Lƣợng nƣớc
sử dụng thay đổi theo từng công đoạn và mặt hàng xử lý.
Bảng 1.5 Tiêu thụ nƣớc trong ngành dệt nhuộm [6]
Hàng dệt nhuộm

Lƣợng nƣớc tiêu thụ (m3 trên một tấn sản phẩm)

Vải cotton

80 - 240

Vải cotton dệt thoi

70 - 180

Len

100 - 250

Vải polyacrylic

10 - 70

Có khoảng 88% nƣớc sử dụng đƣợc thải ra dƣới dạng nƣớc thải và 12% thoát
ra do bay hơi. Nhìn chung, nƣớc thải ngành dệt có pH kiềm tính, nhiệt độ cao, độ

dẫn điện lớn và tỉ lệ BOD: COD thấp. Giá trị đặc thù của tỉ lệ BOD: COD nằm
trong khoảng 1:25 tới 1:5. Ô nhiễm hữu cơ của nƣớc thải chủ yếu đƣợc sinh ra từ
quá trình tiền xử lý bằng hoá chất. Dòng thải bao gồm nƣớc thải chủ yếu từ các
công đoạn sản xuất sợi, dệt vải, nhuộm và hoàn tất.

Đại học Khoa học Tự nhiên

14

Khoa Hóa học


Tạ Thị Trang Nhâm

Luận văn thạc sĩ

Ngƣời ta thƣờng đặc biệt quan tâm tới các loại phẩm nhuộm, các chất hồ và
các chất hoạt động bề mặt. Thành phần của nƣớc thải phụ thuộc nhiều vào đặc tính
của vật liệu đƣợc nhuộm, phẩm nhuộm, phụ gia và các hoá chất khác đƣợc sử dụng.
Bảng 1.6. Dòng thải và chất ô nhiễm cần quan tâm trong nƣớc thải ngành dệt
Công đoạn
Giũ hồ
Nấu tẩy

Hóa chất sử dụng
Nƣớc dùng để tách chất hồ sợi khỏi vải
Hồ in, chất khử bọt có trong vải
Nƣớc dùng để nấu

Nhuộm

Chất hoạt động bề mặt
Tác nhân chelat hoá (chất tạo phức) chất
ổn định, chất điều chỉnh pH, chất mang
Tác nhân tẩy trắng hypoclorit
Nƣớc dùng để nhuộm, giặt

In hoa

Nhuộm với các phẩm nhuộm hoạt tính,
hoàn nguyên và sunphua, kiềm bóng, nấu,
tẩy trắng.
Nhuộm với phẩm nhuộm bazơ, phân tán,
axit, hoàn tất
Phẩm nhuộm, chất mang, tẩy trắng bằng
clo, chất bảo quản, chất chống mối mọt,
clo hoá len
Nhuộm hoạt tính
Các phẩm nhuộm phức chất kim loại và
pigment
Các chất giặt, tẩy dầu mỡ, chất mang, tẩy
trắng bằng clo
Các phẩm nhuộm hoạt tính và sunphua
Dòng thải ra từ công đoạn in hoa

Hoàn tất

Dòng thải từ các công đoạn xử lý nhằm
tạo ra các tính năng mong muốn cho thành
phẩm.

Đại học Khoa học Tự nhiên

15

Chất ô nhiễm cần quan tâm
BOD, COD
Dầu khoáng
Lƣợng nƣớc thải lớn, có
BOD, COD, nhiệt độ cao,
kiềm tính
BOD, COD
Photpho, kim loại nặng
AOX
Lƣợng nƣớc thải lớn có màu,
BOD, COD, nhiệt độ cao
pH kiềm tính

pH tính axit
AOX

Muối trung tính
Kim loại nặng
Hydrocarbon chứa halogen
Màu
BOD, COD, TSS, đồng,
nhiệt độ, pH, thể tích nƣớc
BOD, COD, TSS

Khoa Hóa học

Tạ Thị Trang Nhâm

Luận văn thạc sĩ

1.2.3. Đặc điểm các chất màu sử dụng trong dệt nhuộm
1.2.3.1. Khái quát về phẩm nhuộm
Phẩm nhuộm có thể có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp. Đặc điểm nổi
bật của các loại phẩm nhuộm là độ bền màu - tính chất không bị phân hủy bởi
những điều kiện tác động khác nhau của môi trƣờng, đây vừa là yêu cầu với phẩm
nhuộm lại vừa là vấn đề với xử lý nƣớc thải dệt nhuộm. Màu sắc của phẩm nhuộm
có đƣợc là do cấu trúc hóa học của nó: Cấu trúc phẩm nhuộm bao gồm nhóm mang
màu và nhóm trợ màu. Nhóm mang màu là những nhóm chứa các nối đôi liên hợp
với hệ điện tử π linh động nhƣ >C=C<, >C=N-, >C=O, -N=N-... Nhóm trợ màu là
những nhóm thế cho hoặc nhận điện tử, nhƣ –SO3H, -COOH, -OH, NH2..., đóng vai
trò tăng cƣờng màu của nhóm mang màu bằng cách dịch chuyển năng lƣợng của hệ
điện tử. Phân loại theo cấu trúc hóa học: Đây là cách phân loại dựa trên cấu tạo của
nhóm mang màu, theo đó phẩm nhuộm đƣợc phân thành 20-30 họ phẩm nhuộm
khác nhau. Các họ chính là:
 Phẩm nhuộm azo: Nhóm mang màu là nhóm azo (-N=N-), đây là họ phẩm
nhuộm quan trọng nhất và có số lƣợng lớn nhất, chiếm khoảng 60-70% số lƣợng
các phẩm nhuộm tổng hợp, chiếm 2/3 các màu hữu cơ trong Color Index.
 Phẩm nhuộm antraquinon: Trong phân tử phẩm nhuộm chứa một hay nhiều
nhóm antraquinon hoặc các dẫn xuất của nó. Họ phẩm nhuộm này chiếm đến 15%
số lƣợng phẩm nhuộm tổng hợp.

 Phẩm nhuộm triaryl metan: Triaryl metan là dẫn xuất của metan mà trong đó
nguyên tử C trung tâm sẽ tham gia liên kết vào mạch liên kết của hệ mang màu:

diaryl metan

Đại học Khoa học Tự nhiên

triaryl metan

16

Khoa Hóa học


Tạ Thị Trang Nhâm

Luận văn thạc sĩ

Họ phẩm nhuộm này phổ biến thứ 3, chiếm 3% tổng số lƣợng phẩm nhuộm.
 Phẩm nhuộm phtaloxianin: Hệ mang màu trong phân tử của chúng là hệ liên
hợp khép kín. Họ phẩm nhuộm này có độ bền màu với ánh sáng rất cao, chiếm
khoảng 2% tổng số lƣợng phẩm nhuộm.
Phân loại theo đặc tính áp dụng: Đây là cách phân loại các loại phẩm nhuộm
thƣơng mại đã đƣợc thống nhất trên toàn cầu và liệt kê trong bộ đại từ điển về phẩm
nhuộm (Color Index (CI)), trong đó mỗi phẩm nhuộm đƣợc chỉ dẫn về cấu tạo hóa
học, đặc điểm về màu sắc và phạm vi sử dụng. Theo đặc tính áp dụng, ngƣời ta quan
tâm nhiều nhất đến phẩm nhuộm sử dụng cho xơ sợi xenlullo, đó là các phẩm
nhuộm hoàn nguyên, lƣu hóa, hoạt tính và trực tiếp. Sau đó là các phẩm nhuộm cho
xơ sợi tổng hợp, len, tơ tằm nhƣ: phẩm nhuộm phân tán, phẩm nhuộm bazơ (cation),
phẩm nhuộm axit.
Phẩm nhuộm hoàn nguyên khoảng 80% phẩm nhuộm hoàn nguyên thuộc nhóm
antraquinon, bao gồm:
- Phẩm nhuộm hoàn nguyên không tan: Là hợp chất màu hữu cơ không tan trong

nƣớc, chứa nhóm xeton trong phân tử và có dạng tổng quát R=C=O. Trong quá
trình nhuộm xảy ra sự biến đổi từ dạng layco axit không tan trong nƣớc nhƣng tan
trong kiềm tạo thành layco bazơ. Hợp chất này bắt màu mạnh vào xơ, sau đó khi
rửa sạch kiềm thì nó lại trở về dạng layco axit và bị oxi không khí oxi hóa về dạng
nguyên thủy.

H2O

- Phẩm nhuộm hoàn nguyên tan: Là muối este sunfonat của hợp chất layco
axit của phẩm nhuộm hoàn nguyên không tan, R≡C-O-SO3Na. Nó dễ bị thủy phân
trong môi trƣờng axit và bị oxi hóa về dạng không tan ban đầu.


Phẩm nhuộm lƣu hóa: Chứa nhóm disunfua đặc trƣng (D-S-S-D, D- nhóm

mang màu phẩm nhuộm) có thể chuyển về dạng tan (layco: D-S-) qua quá trình
khử. Giống nhƣ phẩm nhuộm hoàn nguyên, phẩm nhuộm lƣu hóa dùng để nhuộm
vật liệu xenllulo qua 3 giai đoạn: Hòa tan, hấp phụ vào xơ sợi và oxi hóa trở lại.

Đại học Khoa học Tự nhiên

17

Khoa Hóa học


Tạ Thị Trang Nhâm

Luận văn thạc sĩ

 Phẩm nhuộm phân tán: Đây là loại phẩm nhuộm hòa tan rất ít trong nƣớc. Xét
về mặt hóa học có đến 59% phẩm nhuộm phân tán thuộc cấu trúc azo, 32% thuộc
cấu trúc antraquinon, còn lại thuộc các lớp hóa học khác.
 Phẩm nhuộm bazơ – cation: Các phẩm nhuộm bazơ là các muối clorua, oxalat
hoặc muối kép của bazơ hữu cơ. Chúng dễ tan trong nƣớc cho cation mang màu.
Các phẩm nhuộm bazơ biến tính - phân tử đƣợc đặc trƣng bởi một điện tích dƣơng
không định vị - gọi là phẩm nhuộm cation dùng để nhuộm xơ acrylic. Trong các
màu phẩm nhuộm bazơ, các lớp hóa học đƣợc phân bố: Azo (43%), metin (17%),
triazylmetan (11%), arcrydin (7%), antraquinon (5%) và 17% các loại khác [8].
 Phẩm nhuộm axit: Là muối của axit mạnh và bazơ mạnh, xét về cấu tạo hóa
học có 79% phẩm nhuộm axit azo, 10% là antraquinon, 5% triarylmetan và 6% các
loại khác.
 Phẩm nhuộm trực tiếp: Phẩm nhuộm trực tiếp hay còn gọi là phẩm nhuộm tự
bắt màu là những hợp chất hoà tan trong nƣớc, có khả năng tự bắt màu vào một số
vật liệu nhƣ: Xơ xenlulô, giấy, tơ tằm, da và xơ polyamit một cách trực tiếp nhờ
các lực hấp phụ trong môi trƣờng trung tính hoặc kiềm. Hầu hết phẩm nhuộm trực
tiếp thuộc về nhóm azo, số ít hơn là dẫn xuất của đioxazin và ftaloxianin.
Bảng 1.7. Tên thƣơng phẩm của các phẩm nhuộm trực tiếp thƣờng sử dụng
1
Chlorazol
Direct
Benzo ánh

Columbia
pontamine

Tên nhóm phẩm nhuộm trực tiếp
2
3
Durazol,fixazol

Durazol cupro
Helion
Sirius bền
Benzo cuprol
Sirius supra
Benzo cuper
Remastral
Lurantin
Solamin
Cupracon
Solamin –fau
Pomtamin fast
Pontamin cuper

4
Chlorazol
Diazo
Benzamin
Benzo para
Dianin
Naftogen
Zambenzi
Pontamin diazo

Khả năng tự bắt màu của phẩm nhuộm trực tiếp phụ thuộc vào 3 yếu tố dƣới đây:
- Phân tử phẩm nhuộm luôn ở trạng thái chƣa bão hoà hoá trị và có khả năng
thực hiện các liên kết Van der Waals và liên kết hydro với vật liệu.

Đại học Khoa học Tự nhiên

18

Khoa Hóa học


Tạ Thị Trang Nhâm

Luận văn thạc sĩ

- Phân tử phẩm nhuộm có cấu tạo mạch thẳng.
-

Phân tử phẩm nhuộm phải có cấu tạo phẳng.

Theo cấu tạo hoá học phẩm nhuộm trực tiếp đƣợc chia thành các nhóm sau
đây: Nhóm nhuộm trực tiếp azo, phẩm nhuộm trực tiếp là dẫn xuất của đioxazin và
phẩm nhuộm trực tiếp là dẫn xuất của ftaloxyanin.
Tính chất kỹ thuật của phẩm nhuộm trực tiếp:
Nhiệt độ nhuộm và độ hấp phụ tối ƣu: Chỉ tiêu này đƣợc xác định theo mức
độ hấp phụ tối đa của vải bông trong các dung dịch phẩm nhuộm có nồng độ khác
nhau để nhận đƣợc màu có nồng độ trung bình. Nhiệt độ nhuộm tối ƣu của phẩm
nhuộm trực tiếp trong khoảng từ 750C đến 950C tuỳ thuộc vào mỗi màu và mỗi loại
vật liệu. Độ hấp phụ tối ƣu đƣợc xác định khi nhuộm sợi bông đã làm bóng ở nhiệt
độ tối ƣu với dung tỉ bằng 40 khi có mặt 15% muối ăn.
Độ bền màu và sự biến sắc: Phẩm nhuộm trực tiếp có ƣu điểm là có đủ gam
màu từ vàng đến đen, màu tƣơng đối tƣơi, song nhiều phẩm nhuộm trực tiếp kém
bền màu với giặt và ánh sáng. Để nâng cao độ bền màu cho vật liệu nhuộm bằng
phẩm nhuộm trực tiếp ngƣời ta dùng các chế phẩm cầm màu sử dụng phổ biến trong
ngành dệt gồm có: Muối copratin II, muối copratin TS, Sapamin, Sapamin A,
Sapamin CH, Sapamin BCH, Sapamin MS, Sapamin KW.

Phạm vi sử dụng: Do có khả năng tự bắt màu, công nghệ nhuộm đơn giản và
rẻ nên phẩm nhuộm trực tiếp đƣợc sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhƣ: Để
nhuộm trong ngành dệt (vải, sợi,bông, hàng dệt kim từ bông, lụa visco, lụa tơ tằm,
sợi polyamit, sợi đay), để nhuộm giấy, nhuộm các sản phẩm từ tre nứa, mành trúc,
để nhuộm da và chế mực viết.
 Phẩm nhuộm hoạt tính: Phẩm nhuộm hoạt tính là những hợp chất màu mà
trong phân 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 và nhiều chỉ tiêu khác nữa. Phẩm nhuộm hoạt tính có đủ
gam màu, màu tƣơi và thuần sắc, công nghệ nhuộm đa dạng và không phức tạp.
Chúng đƣợc sử dụng để nhuộm in hoa cho các vật liệu xenlulo, tơ tằm, len, vật liệu
từ xơ polyamit.

Đại học Khoa học Tự nhiên

19

Khoa Hóa học