Nghiên cứu phân hủy thuốc nhuộm hoạt tính bằng quá trình oxi hóa điện hóa trên điện cực titan

Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-----------------

TĂNG BÁ QUANG

NGHIÊN CỨU PHÂN HỦY THUỐC NHUỘM HOẠT TÍNH
BẰNG Q TRÌNH OXI HĨA ĐIỆN HĨA TRÊN ĐIỆN CỰC TITAN
Chun ngành : CƠNG NGHỆ MƠI TRƯỜNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 8 năm 2009


2

CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS NGUYỄN VĂN PHƯỚC

Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS. HỒNG ĐƠNG NAM

Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS. NGUYỄN NGỌC HẠNH

Luận văn thạc sỹ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SỸ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 18 tháng 8 năm 2009

3
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA MÔI TRƯỜNG
---------------------

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
-----oOo-----

Tp. Hồ Chí Minh, 2 tháng 2 năm 2009

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SỸ
Họ và tên

: Tăng Bá Quang

Phái : Nam

Ngày, tháng, năm sinh

: 13/11/1970

Nơi sinh : Hải Phòng

Chuyên ngành

: Công nghệ môi trường

MSHV

: 02507619

I. TÊN ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU PHÂN HỦY THUỐC NHUỘM HOẠT TÍNH
BẰNG Q TRÌNH OXI HÓA ĐIỆN HÓA TRÊN ĐIỆN CỰC TITAN
II. NHIỆM VỤ LUẬN VĂN :
Bước đầu nghiên cứu các điều kiện thích hợp, áp dụng biện pháp xử lý với q trình oxi
hóa điện hóa trên điện cực Titan với đối tượng thuốc nhuộm hoạt tính có trong nước thải
ngành dệt nhuộm.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ

: 2/2/2009

IV. NGÀY HOÀN THÀNH

: 12/07/2009.

V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

: PGS.TS. Nguyễn Văn Phước

Nội dung và đề cương Luận văn thạc sỹ đã được Hội đồng Chuyên ngành thông qua ngày 14
tháng 1 năm 2009.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

PGS.TS Nguyễn Văn Phước

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

KHOA QUẢN LÝ
CHUYÊN NGÀNH


4

LỜI CÁM ƠN
Luận văn thạc sỹ đã được hoàn thành với sự hướng dẫn của PGS. TS Nguyễn
Văn Phước và tập thể phịng hóa mơi trường – Viện Cơng nghệ hóa học, trung tâm cơng
nghệ mơi trường tại Tp. Hồ Chí Minh– Viện Mơi trường.
Tơi chân thành cám ơn sự hướng dẫn tận tình của PGS. TS Nguyễn Văn Phước,
tập thể đồng nghiệp tại phịng hóa mơi trường và trung tâm cơng nghệ mơi trường tại
Tp. Hồ Chí Minh.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 31 tháng 7 năm 2009


5

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ
Đề tài :
NGHIÊN CỨU PHÂN HỦY THUỐC NHUỘM HOẠT TÍNH BẰNG
Q TRÌNH OXI HĨA ĐIỆN HĨA TRÊN ĐIỆN CỰC TITAN
Luận văn nghiên cứu q trình oxi hóa điện hóa để phân hủy ba loại thuốc nhuộm hoạt
tính : thuốc nhuộm màu da cam Procion Orange P-2R (Reactive Orange 13), thuốc
nhuộm màu vàng Suncion Yellow P-5G (Reactive Yellow 2), thuốc nhuộm màu đen
Sunzol Black B 150% (Reactive Black 5) với các chất điện ly khác nhau và nước thải
thực tế.
Quá trình nghiên cứu đã xác định được các thơng số thích hợp cho q trình phân hủy.
Hiệu điện thế, cường độ dòng điện liên quan chặt chẽ tới nồng độ chất điện ly và hiệu

suất phân hủy thuốc nhuộm. Mơi trường phản ứng có pH thấp tốt hơn có pH cao. Q
trình oxi hóa khơng bị cản trở bởi nồng độ thuốc nhuộm. Các anion vô cơ như CO32-,
NO3-, SO42-, Cl- có ảnh hưởng khơng đáng kể tới hiệu suất khử màu.
Với dung dịch điện ly là Na2SO4, hiệu suất khử màu thuốc nhuộm tỷ lệ thuận với cường
độ dòng điện, hiệu điện thế, cường độ khuấy trộn, nhiệt độ, thời gian phản ứng và tỷ lệ
nghịch với khoảng cách điện cực. Nồng độ chất điện ly Na2SO4 thích hợp là 0,075 M,
tương ứng với khoảng cách điện cực là 2,5 cm, hiệu điện thế là 12 V, mật độ dòng điện
là 2,5 A/dm2, cường độ khuấy trộn 75 vòng/phút, pH = 3 – 4, nhiệt độ hơn 500C. Sau 30
phút phản ứng, các thuốc nhuộm đều bị khử màu hơn 90%. Sau 4 giờ phản ứng đã làm
giảm hơn 50% lượng COD và hơn 40% TOC. Sau 10 giờ phản ứng, tỷ lệ BOD5/COD
đạt hơn 0,5 lần và sau 24 giờ phản ứng, các thuốc nhuộm bị khống hóa hồn tồn.
Với dung dịch điện ly là NaCl, hiệu suất khử màu thuốc nhuộm tỷ lệ thuận với cường
độ dòng điện, hiệu điện thế, thời gian phản ứng và tỷ lệ nghịch với nhiệt độ, khoảng
cách điện cực. Nồng độ chất điện ly NaCl thích hợp là 0,02 M, tương ứng với khoảng
cách điện cực là 2,5 cm, hiệu điện thế là 8,5 V, mật độ dòng điện là 0,5 A/dm2, cường
độ khuấy trộn 25 vòng/phút, pH = 3 – 4, nhiệt độ 300C. Sau 10 phút phản ứng, các thuốc
nhuộm đều bị khử màu hơn 90%. Sau 2 giờ phản ứng đã làm giảm hơn 60% lượng COD
và hơn 50% TOC. Sau 4 giờ phản ứng, tỷ lệ BOD5/COD đạt hơn 0,5 lần và sau 12 giờ
phản ứng, các thuốc nhuộm bị khống hóa hồn tồn.
Kết quả nghiên cứu đã khẳng định tính ưu việt của phương pháp oxi hóa điện hóa.


6

ABSTRACT
Electrochemical oxidation has been one of the advance oxidation methods to
degradation of three reactive dyes : Procion Orange P-2R (Reactive Orange 13),
Suncion Yellow P-5G (Reactive Yellow 2), Sunzol Black B 150% (Reactive Black 5).
The optimal parameters :
With Na2SO4 electrolyte : Concentration of Na2SO4 electrolyte of 0.075 M, distance of

electrode of 2.5 cm, overall cell voltage of 12 V, current density of 2.5 A/dm2, intensity
stir of 75 r/m, pH of 3 – 4, tempareture of 500C. After 30 minutes of reaction, colour of
dyes has decayed about of 90%. After 4 hours of reaction, COD and TOC have decayed
about of 50% and 40% correspondent. After 10 hours of reaction, BOD5/COD scale has
been about of 0.5 times and dyes have mineralized perfectly after 24 hours.
With NaCl electrolyte : Concentration of NaCl electrolyte of 0.02 M, distance of
electrode of 2.5 cm, overall cell voltage of 8.5 V, current density of 0.5 A/dm2, intensity
stir of 25 r/m, pH of 3 – 4, tempareture of 300C. After 10 minutes of reaction, colour of
dyes has decayed about of 90%. After 2 hours of reaction, COD and TOC have decayed
about of 60% and 50% correspondent. After 4 hours of reaction, BOD5/COD scale has
been about of 0.5 times and dyes have mineralized perfectly after 12 hours.


7

MỤC LỤC

Trang
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

8

DANH MỤC BẢNG BIỂU

9

DANH MỤC HÌNH

10

PHẦN MỞ ĐẦU
1. ĐẶT VẤN ĐỀ

14

2. MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN

15

2.1. Mục tiêu của luận văn

15

2.2. Nội dung của luận văn

16

3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

16

3.1. Phương pháp

16

3.2. Phạm vi nghiên cứu

16

4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN

17

4.1. Ý nghóa khoa học

17

4.2. Ý nghóa thực tiễn

17

4.3. Tính mới của đề tài

17

Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ THUỐC NHUỘM HỮU CƠ VÀ QUÁ TRÌNH OXI
HÓA ĐIỆN HÓA
1.1. THUỐC NHUỘM HỮU CƠ VÀ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG

19

1.1.1. Phân loại thuốc nhuộm hữu cơ và tên gọi

19

1.1.2. Tác động môi trường của thuốc nhuộm hữu cơ

30

1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM

33

1.2.1. Phương pháp xử lý sinh học

33

1.2.2. Phương pháp hóa lý truyền thống

34

1.2.3. Phương pháp oxi hóa naâng cao

36


8
1.3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ QUÁ TRÌNH OXI HÓA ĐIỆN HÓA

38

1.3.1. Sự hình thành gốc tự do OH* tại các điện cực

38

1.3.2. Nguyên lý quá trình oxi hóa trên các điện cực

39

1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến động học quá trình oxi hóa điện hóa

46

1.3.4. Các ứng dụng hiện nay

47

1.4. CÁC NGHIÊN CỨU VỀ QUÁ TRÌNH OXI HÓA ĐIỆN HÓA

47

1.4.1. Ngoài nước

47

1.4.2. Trong nước

48

Chương 2 - THỰC NGHIỆM
2.1. ĐỐI TƯỢNG VÀ MƠ HÌNH NGHIÊN CỨU

50

2.1.1. Đối tượng nghiên cứu

50

2.1.2. Mơ hình nghiên cứu

52

2.2. NỘI DỤNG THÍ NGHIỆM

54

2.2.1. Khảo sát khả năng khử màu đối với nước thải nhân tạo bằng q trình oxi hóa

54

điện hóa
2.2.2. Khảo sát khả năng khử màu và khống hóa đối với nước thải thực tế

57

2.3. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH

58

2.3.1. Xác định độ dài bước sóng có độ hấp thụ cực đại

58

2.3.2. Xác định pH, TOC, COD, BOD5

58

2.4. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ TÍNH TỐN

58

2.4.1. Phương pháp thống kê tốn học

58

2.4.2. Phương pháp tính tốn trong thí nghiệm phân hủy màu, COD và TOC

58

Chương 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. CÁC ĐẶC TÍNH CỦA THUỐC NHUỘM VÀ CHẤT ĐIỆN LY

61

3.1.1. Xác định hàm lượng chất mang màu trong thuốc nhuộm

61

3.1.2. Phoå UV-VIS đặc trưng của thuốc nhuộm

62

3.1.3. Phổ UV-VIS đặc trưng của dung dịch điện ly

65

3.1.4. Phổ UV-VIS đặc trưng của thuốc nhuộm với pH thay đổi

66

9
3.2. KHAÛ NĂNG KHỬ MÀU ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI NHÂN TẠO BẰNG Q

67

TRÌNH OXI HĨA ĐIỆN HĨA
3.2.1. Ảnh hưởng của mật độ dịng điện tới hiệu quả mất màu

67

3.2.2. Ảnh hưởng của hiệu điện thế

70

3.2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ

75

3.2.4. Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực

77

3.2.5. Ảnh hưởng của cường độ khuấy trộn tới hiệu quả mất màu

80

3.2.6. Ảnh hưởng của pH tới hiệu quả mất màu

82

3.2.7. Ảnh hưởng của thời gian điện hóa

85

3.2.8. Ảnh hưởng của các anion vô cơ

88

3.2.9. Ảnh hưởng của nồng độ thuốc nhuộm

89

3.2.10. Khả năng khử màu thuốc nhuộm độc lập của các tác nhân oxi hóa

92

3.3. QUÁ TRÌNH KHOÁNG HÓA ĐỐI VỚI THUỐC NHUỘM

93

3.3.1. Q trình khống hóa

93

3.3.2. Nhận dạng các sản phẩm trung gian

97

3.3.3. Xác định phương trình động học của quá trình

99

3.4. QUÁ TRÌNH OXI HÓA ĐIỆN HĨA ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI THỰC TẾ CHỨA

105

THUỐC NHUỘM HOẠT TÍNH
3.4.1. Quá trình khử màu và khoáng hóa

105

3.4.2. Thiết kế và lắp đặt mơ hình liên tục

110

3.5. ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH ỨNG DỤNG

111

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

113

TÀI LIỆU THAM KHẢO

115

PHỤ LỤC I - ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH VƠN – AMPE CỦA DUNG DỊCH ĐIỆN LY

119

PHỤ LỤC II - MỘT SỐ HÌNH ẢNH QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN LUẬN VĂN

122


10

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
COD

Nhu cầu oxi hóa học.

BOD5

Nhu cầu oxi sinh học sau 5 ngày.

TOC

Tổng cac bon hữu cơ.

AOPs

Oxi hóa nâng cao (Advanced Oxidation Processes).

λ

Bước sóng ánh sáng.

λ max

Bước sóng hấp thu cực đại của phổ UV-VIS.

K

Hằng số tốc độ phản ứng

UV

Ánh sáng cực tím, bước sóng từ 190 – 350 nm.

VIS

Ánh sáng khả kiến, bước sóng từ 350 – 700 nm

C

Nồng độ.

t

Thời gian.

*

Ký hiệu gốc tự do hoặc dạng nguyên tử hoạt động

Pt – Co

Thang màu Pt – Co

A

Ampe

V

Vôn

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

Màu đen/thuốc nhuộm màu đen

Sunzol Black B 150% (Reactive Black 5)

Màu da cam/thuốc nhuộm màu da cam

Procion Orange P-2R (Reactive Orange 13).

Màu vàng/thuốc nhuộm màu vàng

Suncion Yellow P-5G (Reactive Yellow 2)


11

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Trang
Bảng 1.1 : Ký hiệu màu thuốc nhuộm

27

Bảng 1.2 : Hiệu quả sử dụng của các tổ hợp thuốc nhuộm/sợi vải

31

Bảng 1.3 : Thế oxi hóa của một số chất oxi hóa phổ biến

38

Bảng 1.4 : Hằng số tốc độ phản ứng của *OH và O3 đối với một số hợp chất hữu cơ

39

Bảng 21 : Mối tương quan giữa nồng độ dung dịch, cường độ dòng và hiệu điện thế

55

Bảng 2.2 : Mối tương quan giữa nhiệt độ và hiệu điện thế

55

Bảng 2.3 : Các thông số khảo sát ảnh hưởng của khoảng cách điện cực

55

Bảng 3.1 : Hàm lượng chất mang màu trong thuốc nhuộm

62

Bảng 3.2 : Các thông số khảo sát ảnh hưởng của mật độ dòng điện

68

Bảng 3.3 : Ảnh hưởng của mật độ dòng điện tới hiệu quả khử màu

68

Bảng 3.4 : Các thông số khảo sát ảnh hưởng của hiệu điện thế

70

Bảng 3.5 : Ảnh hưởng của hiệu điện thế tới hiệu quả khử màu

71

Bảng 3.6 : Các thông số khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ

74

Bảng 3.7 : Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hiệu quả khử màu

75

Bảng 3.8 : Các thông số khảo sát ảnh hưởng của khoảng cách điện cực

78

Bảng 3.9 : Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực tới hiệu quả khử màu

78

Bảng 3.10 : Các thông số khảo sát ảnh hưởng của cường độ khuấy trộn

80

Bảng 3.11 : Ảnh hưởng của cường độ khuấy trộn tới hiệu quả khử màu

81

Bảng 3.12 : Các thông số khảo sát ảnh hưởng của pH

82

Bảng 3.13 : Ảnh hưởng của pH tới hiệu quả khử màu

83

Bảng 3.14 : Các thông số khảo sát ảnh hưởng của thời gian điện hóa

85

Bảng 3.15 : Ảnh hưởng của thời gian điện hóa tới hiệu quả khử màu

86

B3ng 3.16 : Ảnh hưởng của các anion tới hiệu quả khử màu

88

Bảng 3.17 : Các thông số khảo sát ảnh hưởng của nồng độ thuốc nhuộm

90

Bảng 3.18 : Ảnh hưởng của nồng độ thuốc nhuộm tới hiệu quả khử màu

91

Bảng 3.19 : Khả năng làm mất màu thuốc nhuộm của các tác nhân oxi hóa độc lập

92

Bảng 3.20 : Các thơng số khảo sát q trình khống hóa

93

Bảng 3.21 : Hiệu quả khống hóa của các thuốc nhuộm

95

Bảng 3.22 : Các thông số động học của q trình điện hóa phân hủy thuốc nhuộm

103

Bảng 3.23 : Các chỉ tiêu phân tích nước thải thực tế

107

Bảng 3.24 : Các thông số khảo sát với nước thải thực tế

108


12

DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 1.1 - Thuốc nhuộm Antraquinon

20

Hình 1.2 - Thuốc nhuộm Ptalocianin

21

Hình 1.3 - Thuốc nhuộm hoạt tính họ monoclorotriazin Reactive Red 3

24

Hình 1.4 - Họ thuốc nhuộm dẫn xuất của pirimidin

25

Hình 1.5 - Họ thuốc nhuộm vinilsulfon

25

Hình 1.6 – Cấu trúc tên quốc tế của thuốc nhuộm

28

Hình 1.7 – Công thức cấu tạo của thuốc nhuộm Reactive Black 5

28

Hình 1.8 – Lớp gốc tự do trên bề mặt điện cực

39

Hình 2.1 – Cơng thức cấu tạo của Reactive Orange 13

50

Hình 2.2 – Cơng thức cấu tạo của Reactive Yellow 2

51

Hình 2.3 – Cơng thức cấu tạo của Reactive Black 5

51

Hình 2.4 – Mơ hình thí nghiệm

52

Hình 2.5 - Mơ hình động/ mơ hình liên tục

53

Hình 3.1 - Phổ UV-VIS của ba loại thuốc nhuộm màu vàng, màu đen và màu da cam,

62

nồng độ 50 mg/l.
Hình 3.2 – Phổ UV-VIS của dung dịch điện ly Na2SO4 nồng độ 0,05 M và NaCl nồng

65

độ 0,04 M
Hình 3.3 – Phổ UV-VIS của các loại thuốc nhuộm với pH thay đổi từ 2 – 11.

66

Hình 3.4 - Ảnh hưởng của mật độ dịng điện với dung dịch điện ly Na2SO4

68

Hình 3.5 - Ảnh hưởng của mật độ dòng điện với dung dịch điện ly NaCl

68

Hình 3.6 - Ảnh hưởng của dịng điện tới hiệu quả khử màu với dung dịch điện ly

69

Na2SO4
Hình 3.7 - Ảnh hưởng của dòng điện tới hiệu quả khử màu với dung dịch điện ly

69

NaCl
Hình 3.8 - Ảnh hưởng của hiệu điện thế với dung dịch điện ly Na2SO4

71

Hình 3.9 - Hiệu Ảnh hưởng của hiệu điện thế với dung dịch điện ly NaCl

71

Hình 3.10 - Ảnh hưởng của hiệu điện thế tới hiệu quả khử màu với dung dịch điện ly

72

Na2SO4
Hình 3.11 - Ảnh hưởng của hiệu điện thế tới hiệu quả khử màu với dung dịch điện ly
Na2SO4

72


13
Hình 3.12 – Sự phân ly của thuốc nhuộm

73

Hình 3.13 - Ảnh hưởng của nhiệt độ với dung dịch điện ly Na2SO4

75

Hình 3.14 - Ảnh hưởng của nhiệt độ với dung dịch điện ly NaCl

75

Hình 3.15 - Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hiệu quả khử màu với dung dịch điện ly

76

Na2SO4
Hình 3.16 - Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hiệu quả khử màu với dung dịch điện ly NaCl

76

Hình 3.17 - Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực với dung dịch điện ly Na2SO4

78

Hình 3.18 - Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực với dung dịch điện ly NaCl

78

Hình 3.19 - Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực tới hiệu quả khử màu với dung dịch

79

điện ly Na2SO4
Hình 3.20 - Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực tới hiệu quả khử màu với dung dịch

79

điện ly NaCl
Hình 3.21 - Ảnh hưởng của cường độ khuấy trộn với dung dịch điện ly Na2SO4

80

Hình 3.22 - Ảnh hưởng của cường độ khuấy trộn với dung dịch điện ly NaCl

80

Hình 3.23 - Ảnh hưởng của cường độ khuấy trộn tới hiệu suất khử màu với dung dịch

81

điện ly Na2SO4
Hình 3.24 - Ảnh hưởng của cường độ khuấy trộn tới hiệu suất khử màu với dung dịch

81

điện ly NaCl
Hình 3.25 : Ảnh hưởng của pH với dung dịch điện ly Na2SO4

83

Hình 3.26 : Ảnh hưởng của pH với dung dịch điện ly pH với NaCl

83

Hình 3.27 : Ảnh hưởng của pH tới hiệu quả khử màu với dung dịch điện ly Na2SO4

84

Hình 3.28 : Ảnh hưởng của pH tới hiệu quả khử màu với dung dịch điện ly Na2SO4

84

Hình 3.29 - Ảnh hưởng của thời gian điện hóa và dung dịch điện ly Na2SO4 với màu

85

đen
Hình 3.30 - Ảnh hưởng của thời gian điện hóa và dung dịch điện ly NaCl với màu đen

85

Hình 3.31 - Ảnh hưởng của thời gian điện hóa và dung dịch điện ly Na2SO4 với màu

85

da cam
Hình 3.32 - Ảnh hưởng của thời gian điện hóa và dung dịch điện ly NaCl với màu da

85

cam
Hình 3.33 - Ảnh hưởng của thời gian điện hóa và dung dịch điện ly Na2SO4 với màu

85

vàng
Hình 3.34 - Ảnh hưởng của thời gian điện hóa và dung dịch điện ly NaCl với màu
vàng

85


14
Hình 3.35 - Ảnh hưởng của nồng độ thuốc nhuộm với dung dịch điện ly Na2SO4

90

Hình 3.36 - Ảnh hưởng của nồng độ thuốc nhuộm với dung dịch điện ly NaCl

90

Hình 3.37 - Khống hóa màu đen với dung dịch điện ly Na2SO4

94

Hình 3.38 - Khống hóa màu đen với dung dịch điện ly NaCl

94

Hình 3.39 - Khống hóa màu da cam với dung dịch điện ly Na2SO4

94

Hình 3.40 - Khống hóa màu da cam với dung dịch điện ly NaCl

94

Hình 3.41 - Khống hóa màu vàng với dung dịch điện ly Na2SO4

95

Hình 3.42 - Khống hóa màu vàng với dung dịch điện ly NaCl

95

Hình 3.43 - Phổ LC của màu vàng 100 mg/l, Na2SO4 0,075 M (4h)

97

Hình 3.44 - Phổ LC màu đen 100 mg/l, NaCl 0,02 M (4h)

97

Hình 3.45 - Phổ LC màu da cam 100 mg/l, NaCl 0,02 M (4h)

98

Hình 3.46 – Cơng thức cấu tạo của Axit phtalic

98

Hình 3.47 - Cơng thức cấu tạo của Axit tartaric

98

Hình 3.48 - Cơng thức cấu tạo của Axit citric

99

Hình 3.49 - Cơng thức cấu tạo của Axit Oxalic

99

Hình 3.50 - Hiệu suất khử màu với dung dịch điện ly Na2SO4

102

Hình 3.51 - Hiệu suất khử màu với dung dịch điện ly NaCl

102

Hình 3.52 - Động học khử màu với dung dịch điện ly Na2SO4

103

Hình 3.53 - Động học khử màu với dung dịch điện ly NaCl

103

Hình 3.54 - Hiệu suất khử màu, COD, TOC với dung dịch điện ly Na2SO4

105

Hình 3.55 - Hiệu suất khử màu, COD, TOC với dung dịch điện ly NaCl

105

Hình 3.56 - Khả năng phân hủy sinh học với dung dịch điện ly Na2SO4

105

Hình 3.57 - Khả năng phân hủy sinh học với dung dịch điện ly NaCl

105

Hình 3.58 – Phổ UV-VIS của nước thải thực tế và nước thải nhân tạo trong nghiên

106

cứu
Hình 3.59 – Q trình khử màu và khống hóa của nước thải thực tế

109

Hình 3.60 - Sơ đồ mơ hình xử lý tiền sinh học

111

Hình 3.61 - Sơ đồ mơ hình xử lý hậu sinh học

112


15

PHẦN MỞ ĐẦU

1.

ĐẶT VẤN ĐỀ

2.

MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN

3.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

4.

Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN


16

PHẦN MỞ ĐẦU
1.

ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong những năm gần đây, dệt nhuộm là một trong những ngành công nghiệp quan
trọng trong chiến lược phát triển kinh tế, xã hội của nước ta. Trong 10 ngành mang lại
giá trị xuất khẩu cao cho đất nước, ngành dệt nhuộm đứng thứ 2, chỉ sau cơng nghiệp
dầu khí. Kim ngạch xuất khẩu của ngành năm 2005 đạt 4,82 tỷ USD, chiếm 15% kim

ngạch xuất khẩu cả nước

[1]

. Theo dự báo tới năm 2010, ngành dệt nhuộm cả nước sẽ

sản xuất 2 tỷ mét vải/năm, xuất khẩu từ 3,5 - 4 tỷ USD/năm, tạo việc làm cho hàng triệu
người lao động [7].
Tuy nhiên, cùng với lợi ích kinh tế to lớn thu được, ngành dệt nhuộm cũng thải ra môi
trường một lượng lớn nước thải với tải lượng ô nhiễm cao, gây ô nhiễm trầm trọng cho
môi trường. Mặc dù, trong những năm gần đây ngành dệt nhuộm nước ta đang từng
bước đổi mới công nghệ nhưng đa số cơ sở dệt nhuộm vẫn còn đang sử dụng các cơng
nghệ và máy móc thiết bị thế hệ cũ, do đó hiệu suất sử dụng thuốc nhuộm và hóa chất
thấp, dẫn tới hậu quả làm phát sinh một lượng nước thải nhiều hơn với mức độ ô nhiễm
cao hơn.
Nước thải dệt nhuộm rất đa dạng và phức tạp, trong thành phần nước thải có nhiều loại
hóa chất dư thừa như : thuốc nhuộm, các chất hoạt động bề mặt, chất điện ly, chất ngấm,
chất tạo môi trường,… để tạo ra sản phẩm với nhiều loại màu sắc khác nhau. Thành
phần nước thải dệt nhuộm thay đổi tùy thuộc vào quá trình xử lý sợi cũng như các loại
thuốc nhuộm và hóa chất phụ trợ được sử dụng, các yếu tố này thường xuyên thay đổi
theo nhu cầu của thị trường. Hiệu quả hấp phụ một số thuốc nhuộm trên sợi vải chỉ đạt
từ 20 -50%, phần cịn lại cùng với các hóa chất phụ trợ tham gia vào nước thải sản xuất,
gây ra độ màu rất cao cho nước thải dệt nhuộm [6].
Về mặt môi trường, thành phần đáng quan tâm trong nước thải công nghiệp dệt nhuộm
là các hóa chất nhuộm. Ngồi vấn đề mỹ quan và các ảnh hưởng đến sinh thái môi
trường nước, các thành phần thuốc nhuộm hữu cơ ngăn trở quá trình phân hủy sinh học
hiếu khí và trong điều kiện kỵ khí chúng có thể bị khử thành các tác nhân có khả năng
gây ung thư. Vì vậy, sự tồn tại các thuốc nhuộm hữu cơ trong mơi trường có thể dẫn đến
các nguy cơ phát sinh các tác nhân độc hại, các tác nhân gây ung thư do việc hình thành

17

các sản phẩm phân hủy thuốc nhuộm hữu cơ của các q trình oxi hóa, thủy phân và
những q trình hóa học khác xảy ra trong pha lỏng [6].
Các phương pháp sinh học truyền thống như quá trình bùn hoạt tính, q trình sinh học
kị khí,… khơng có khả năng xử lý triệt để các thành phần thuốc nhuộm hữu cơ. Các
phương pháp hóa lý truyền thống như : keo tụ, siêu lọc, hấp phụ, … không phân hủy
được thuốc nhuộm mà chỉ chuyển chúng từ pha này sang pha khác. Các q trình oxi
hóa bằng các tác nhân hóa học có giá thành cao và có nguy cơ phát sinh chất ơ nhiễm
thứ cấp. Vì vậy, việc ứng dụng các công nghệ truyền thống để xử lý nước thải dệt
nhuộm hiện nay tuy rất tốn kém nhưng không triệt để.
Trong hai thập kỷ qua, sự phát triển trong lĩnh vực xử lý hóa học nước đã dẫn đến sự
phát triển các phương pháp khác nhau để xử lý các chất hữu cơ độc hại hòa tan hoặc
phân tán trong mơi trường nước. Một nhóm cơng nghệ như thế gọi là các q trình oxi
hóa nâng cao (Advanced Oxidation Processes - AOPs). Những quá trình này bao gồm
sự tạo thành và sử dụng những tác nhân oxi hóa mạnh, khơng chọn lọc, có thời gian tồn
tại cực ngắn, chủ yếu là gốc tự do OH*. Các q trình này có khả năng khống hóa các
thành phần ơ nhiễm đến carbon dioxide, nước và chất vô cơ hoặc tối thiểu là chuyển
chúng trở thành các sản phẩm dễ phân hủy sinh học.
Ở nước ta, công nghệ xử lý nước thải dựa trên các q trình oxi hóa tiên tiến cịn đang
rất mới và có rất ít tài liệu chun khảo về vấn đề này trong tủ sách ngành nước thải,
chỉ có một vài nghiên cứu về xúc tác quang hóa UV và ozon, nghiên cứu oxi hóa điện
hóa cịn rất hạn chế.
Trước tình hình đó, đề tài luận văn : “Nghiên cứu phân hủy thuốc nhuộm hoạt tính bằng
q trình oxi hóa điện hóa trên điện cực Titan” được tiến hành nhằm tìm hiểu cơ chế,
tác động và hiệu quả của oxi hóa điện hóa với việc phân hủy thuốc nhuộm hoạt tính
đang được sử dụng phổ biến trong các cơng ty dệt nhuộm hiện nay. Đồng thời, kết quả
của đề tài sẽ đóng góp một phần nhỏ cho việc phát triển công nghệ xử lý nước thải dệt
nhuộm, đảm bảo cho sự phát triển bền vững ngành công nghiệp dệt nhuộm của nước ta.

2.

MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN

2.1.

Mục tiêu của luận văn

+ Xác định hiệu quả phân hủy thuốc nhuộm hoạt tính bằng q trình oxi hóa điện hóa.


18

+ Xác định phương trình động học của quá trình oxi hóa điện hóa.
+ Xác định khả năng phân hủy sinh học của nước thải sau phản ứng oxi hóa điện hóa.
2.2.

Nội dung của luận văn

+ Nghiên cứu tổng quan đặc tính hóa học, vật lý của thuốc nhuộm hoạt tính, các
phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm, cơ sở của quá trình oxi hóa điện hóa, cơ sở
hình thành gốc tự do.
+ Khảo sát quá trình phân hủy thuốc nhuộm và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình oxi
hóa điện hóa trên điện cực Titan nhằm xác định chế độ tối ưu (mật độ dòng điện, hiệu
điện thế, cường độ khuấy trộn, nhiệt độ, nồng độ dung dịch điện ly, nồng độ thuốc
nhuộm, khoảng cách điện cực, pH, thời gian phản ứng và các anion vô cơ) và khả năng
phân hủy sinh học trên cơ sở hai dung dịch điện ly điển hình là NaCl và Na2SO4.
+ Thử nghiệm với nước thải nhuộm thực tế.
+ Đề xuất công nghệ xử lý nước thải.
3.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

3.1.

Phương pháp

+ Mô hình tónh trong phòng thí nghiệm.
+ Mô hình liên tục (mơ hình động) trong phòng thí nghiệm.
+ Phương pháp phân tích UV-VIS, TOC, COD (bichromate), BOD5, HPLC.
+ Phương pháp phân tích chuẩn độ với các chỉ tiêu khác.
3.2.

Phạm vi nghiên cứu

Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu phân hủy màu của 3 loại thuốc nhuộm azo hoạt tính
là thuốc nhuộm màu da cam Procion Orange P-2R (Reactive Orange 13), thuốc nhuộm
màu vàng Suncion Yellow P-5G (Reactive Yellow 2), thuốc nhuộm màu ñen Sunzol
Black B 150% (Reactive Black 5) với chất điện ly NaCl, Na2SO4 bằng quá trình oxi
hóa điện hóa trên điện cực Titan


19

Đề tài thực hiện nghiên cứu :
+ Hiệu quả khử màu với 3 loại thuốc nhuộm azo hoạt tính bằng quá trình oxi hóa
điện hóa.
+ Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số vận hành như pH, mật độ dòng điện, hiệu
điện thế, khoảng cách điện cực, chế độ khuấy trộn, nhiệt độ, nồng độ thuốc nhuộm,
nồng độ chất điện ly, thời gian phản ứng trong quá trình điện hóa.

+ Nghiên cứu xử lý thử nghiệm với nước thải thật.
4.

Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN

4.1.

Ý nghóa khoa học

+ Đề tài nghiên cứu trên cơ sở quá trình phân hủy với gốc tự do OH*.
+ Đề tài xác định được khả năng phân hủy thuốc nhuộm hoạt tính và xác định được
hằng số động học của phản ứng
4.2.

Ý nghóa thực tiễn

+ Kết quả của đề tài góp phần giải quyết một công đoạn quan trọng trong công nghệ xử
lý nước thải dệt nhuộm.
+ Là tiền đề cho các nghiên cứu trên mơ hình lớn và triển khai ứng dụng thực tế.
+ Có thể áp dụng cho các ngành khác như dược phẩm, nước rỉ rác, dầu mỏ,…
4.3.

Tính mới của đề tài

+ Là nghiên cứu đầu tiên về quá trình oxi hóa điện hóa đối với thuốc nhuộm hoạt tính
trên điện cực Ti.


20

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ THUỐC NHUỘM HỮU CƠ
VÀ QUÁ TRÌNH OXI HÓA ĐIỆN HÓA
1.1.

THUỐC NHUỘM HỮU CƠ VÀ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG

1.2.

CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM

1.3.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ QUÁ TRÌNH OXI HÓA ĐIỆN HÓA

1.4.

CÁC NGHIÊN CỨU VỀ QUÁ TRÌNH OXI HÓA ĐIỆN HÓA


21

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ THUỐC NHUỘM HỮU CƠ
VÀ QUÁ TRÌNH OXI HÓA ĐIỆN HÓA
1.1.

THUỐC NHUỘM HỮU CƠ VÀ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG

1.1.1. Phân loại thuốc nhuộm hữu cơ và tên goïi [14]

Thuốc nhuộm hữu cơ
Thuốc nhuộm là tên chỉ chung những hợp chất hữu cơ có màu, chúng rất đa dạng về
màu sắc và chủng loại, có khả năng nhuộm màu, nghĩa là bắt màu hay gắn màu trực tiếp
cho các vật liệu khác. Thuốc nhuộm bao gồm thuốc nhuộm tự nhiên và thuốc nhuộm
tổng hợp. Thuốc nhuộm tổng hợp rất đa dạng về thành phần hóa học, màu sắc và phạm
vi sử dụng. Cho đến nay, trên thế giới đã tổng hợp khoảng 13.000 loại thuốc nhuộm với
hơn 27.000 tên thương mại khác nhau

[6]

. Tùy theo cấu tạo, tính chất và phạm vi sử

dụng mà người ta chia thuốc nhuộm thành các họ, loại khác nhau.
Về cấu tạo hóa học, nói chung tất cả các hợp chất vịng thơm đều hấp thu năng lượng
điện từ nhưng chỉ có những chất hấp thu ánh sáng trong vùng khả kiến là có màu. Cấu
tạo của phân tử thuốc nhuộm bao gồm các nhóm mang màu và các nhóm tăng màu. Các
nhóm mang màu (chromophore) là hệ điện tử không cố định của nối đôi liên hợp như –
C=C-, -C=N-, -C=O, -N=N-, -NO2 và các vịng quinoid. Các nhóm tăng màu
(auxochrome) là các nhóm thế làm tăng cường màu của nhóm mang màu bằng việc thay
đổi năng lượng của hệ điện tử - NH3, -COOH, -SO3H và –OH.
Trên cơ sở cấu trúc hóa học hoặc nhóm mang màu, thuốc nhuộm được phân loại thành
khoảng 20 - 30 họ thuốc nhuộm khác nhau. Trong đó thuốc nhuộm azo là họ thuốc
nhuộm quan trọng nhất và có số lượng lớn nhất, chiếm khoảng 60 -70 % số lượng các
thuốc nhuộm tổng hợp. Các họ thuốc nhuộm quan trọng còn lại gồm antraquinon
(khoảng 15%), triarylmetan (khoảng 3%) và phtaloxyanin (khoảng 2%).
Do tính đa dạng của các thành phần tổng hợp thuốc nhuộm azo nên số lượng các hợp
chất azo được tạo thành rất phong phú. Mặt khác, nhờ công nghệ sản xuất đơn giản với
nguyên liệu rẻ tiền nên giá thành thấp. Khả năng nhuộm màu cao (gần gấp hai lần khả

22

năng nhuộm màu của thuốc nhuộm antraquinon), cường độ cao hơn rất nhiều lần so với
họ thuốc nhuộm phổ biến thứ 2 (antraquinon) và bền màu với ánh sáng nên thuốc
nhuộm azo đóng vai trị quan trọng nhất và được sản xuất nhiều nhất trong các họ thuốc
nhuộm tổng hợp.
Thuốc nhuộm azo là họ thuốc nhuộm có nhóm mang màu là một hệ thống nối đơi liên
hợp mà trong đó có chứa một hoặc nhiều nhóm azo (-N=N-). Cơng thức chung để tạo
thành thuốc nhuộm azo gồm hai thành phần hợp chất hữu cơ là thành phần kết hợp và
thành phần azo. Dựa vào số nhóm azo có trong hệ mang màu của thuốc nhuộm azo mà
người ta chia ra các phân nhóm thuốc nhuộm azo gồm :
Phân loại thuốc nhuộm hữu cơ
a) Thuốc nhuộm azobenzen
Phân tử loại này có một hoặc nhiều azobenzen (–N=N–), dựa vào số nhóm azo có trong
hệ mang màu của thuốc nhuộm, người ta chia ra thành các nhóm màu :
+ Monoazo: Ar-N=N-Ar,
+ Diazo: Ar-N=N-Ar,-N=N-Ar,,
+ Tri và polyazo: Ar-N=N-Ar,-N=N-Ar,,-N=N-Ar,,,,…
Trong đó Ar, Ar,, Ar,, … là những gốc hữu cơ nhân thơm có cấu tạo đa vòng, dị vòng rất
khác nhau.
Màu của thuốc nhuộm azobenzen là lớp màu quan trọng nhất và có lịch sử phát triển rất
lâu đời. Nó bao gồm hầu hết các loại màu theo phân lớp kỹ thuật. Trong số 109 kg màu
được sản xuất mỗi năm, azobenzen chiếm tới 50% [4].
b) Thuốc nhộm antraquinon
Thuốc nhuộm loại này chứa một hoặc nhiều nhân antraquinon (hay các dẫn xuất) trong
phân tử của nó.
Những dẫn xuất khác nhau ở các vị trí 1,
4, 5, 8 sẽ cho các loại thuốc nhuộm
antraquinon khác nhau như:

- Amino-antraquinon.
Hình 1.1 - Thuốc nhuộm Antraquinon

- Hidroxil-antraquinon.
- Axilamino-antraquinon.


23

Thuốc nhuộm antraquinon chiếm vị trí thứ 2 sau azobenzen, loại này hầu như có đủ các
màu nhưng sử dụng nhiều nhất là tím, xanh lá cây và xanh dương [5].
c) Thuốc nhuộm Ptalocianin
Chúng là lớp thuốc nhuộm tương đối mới, hệ thống mạng N trong phân tử của màu là
một hệ liên hợp khép kín.
Đặc điểm chung của lớp này là : những nguyên tử hydrogen trong nhóm imin dễ dàng bị
thay thế bởi các ion kim loại, còn các nguyên tử nitrogen thì lại tham gia tạo phức với
kim loại, làm cho màu sắc của nó thay đổi. Sự thay đổi này phụ thuộc vào bản chất của
ion kim loại (phần lớn kim loại đồng), chúng có độ bền màu với ánh sáng khá cao.

Hình 1.2 - Thuốc nhuộm Ptalocianin
Khoảng 90% thuốc nhuộm ptalocianin là loại pigment nhưng chúng xuất hiện trong
thuốc nhuộm hoạt tính, acid, hồn ngun và một số azotol [5].
Ngồi ra cịn có các lớp màu khác như: indigo, arilmetan, nitro, nitrozo, polimetin, lưu
huỳnh, arilamin, azometin và hồn ngun.
Cách phân loại theo cấu tạo hóa học chỉ phổ biến trong những nhà máy tổng hợp màu và
giới chun mơn cơng nghệ hóa học, trong khi cách phân loại theo phân lớp kỹ thuật lại
được cả các chun gia cơng nghệ hóa học, chun gia cơng nghệ nhuộm trong các nhà
máy và giới kinh doanh màu sử dụng để giao dịch, sản xuất …
Để phân loại thuốc nhuộm, ngồi phương pháp phân loại hóa học (12 lớp) trên đây,
người ta còn dùng phương pháp phân lớp kỹ thuật (11 phân lớp) dựa vào tính chất cơng

nghệ sử dụng chúng để nhuộm in hoa các sản phẩm dệt, da, giấy, … Theo cách phân lớp
này, thì những thuốc nhuộm tuy được xếp cùng một họ theo phân loại hóa học có thể
nằm ở các lớp khác nhau theo phân lớp kỹ thuật.


24

Một số phân lớp kỹ thuật thuốc nhuộm chủ yếu gồm:
Thuốc nhuộm hồn ngun tan và khơng tan (Vat dyes)
Thuốc nhuộm lưu huỳnh (Sulfur dyes)
Thuốc nhuộm oxid hóa anilin đen.
Thuốc nhuộm pigment.
Thuốc nhuộm axit (Acid dyes) : là những hợp chất anion được dùng chủ yếu để nhuộm
các loại sợi chứa nitơ như len, polyamit, tơ tằm và acryl biến tính, một số được dùng để
nhuộm lơng thú và da. Tuy khác nhau về cấu tạo hóa học nhưng các loại thuốc nhuộm
axit có đặc điểm chung là hịa tan trong nước và bắt màu vào xơ trong môi trường axit,
cịn bản thân thuốc nhuộm thì có phản ứng trung tính.
Thuốc nhuộm trực tiếp (Direct dyes) : là những hợp chất anion có phân tử tương đối
lớn, hịa tan trong nước và có ái lực cao với các sợi xenluloza. Đây là loại thuốc nhuộm
bắt màu trực tiếp với xơ sợi không qua giai đoạn xử lý trung gian. Trong công nghệ dệt
nhuộm, thuốc nhuộm trực tiếp thường được sử dụng để nhuộm sợi 100% bông, tơ tằm,
sợi polyamit.
Thuốc nhuộm phân tán (Disperse dyes) : là thuốc nhuộm khơng hịa tan mà khuếch tán
vào sợi vải, được dùng chủ yếu để nhuộm các loại sợi tổng hợp không ưa nước.
Thuốc nhuộm cầm màu (Mordant dyes) : là loại thuốc nhuộm được cố định vào sợi bằng
một chất cầm màu, thuốc cầm màu thường là một kim loại như crom, nhôm, đồng hoặc
sắt giữ vai trò liên kết thuốc nhuộm với sợi vải. Khi kết hợp với nhuộm chúng tạo nên
các phức kim loại và kết tủa lên sợi vải.
Thuốc nhuộm azoic (thuốc nhuộm azo không tan) : tên azoic là tên gọi dành cho các
thuốc nhuộm azo khơng hịa tan được hình thành trong quá trình nhuộm. Thuốc nhuộm

azo là sản phẩm khơng hịa tan của phản ứng giữa một thành phần kết hợp và một amin
vịng diazo hóa. Phản ứng này được tiến hành ngay trên sợi. Tất cả các thuốc nhuộm azo
là các hợp chất azo.
Thuốc nhuộm bazơ (Basic dyes) : là các hợp chất cation hòa tan trong nước, được sử
dụng để nhuộm các loại sợi chứa nhóm axit, thường là các loại sợi tổng hợp như
polyacryl biến tính. Chúng liên kết với các nhóm axit của sợi vải.


25

Thuốc nhuộm hoạt tính (Reactive dyes) : là loại thuốc nhuộm có các nhóm hoạt tính tạo
thành liên kết cộng hóa trị với các nhóm OH-, NH- hoặc SH- trong sợi vải (bông, len,
tơ, nylon). Nhờ vậy mà thuốc nhuộm hoạt tính có độ bền màu cao. Hơn nữa, 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 nên tuy mới ra đời năm 1956 đến nay, người ta đã sản xuất
với khối lượng rất lớn và sử dụng khá phổ biến. Chúng được sử dụng để nhuộm và in
hoa cho các vật liệu xenluloza, tơ tằm, len, vật liệu từ xơ polyamit.
Cấu tạo hóa học
Cấu tạo hóa học và tính chất chung của thuốc nhuộm hoạt tính: Tuy có khác nhau về
cấu tạo phân tử, phạm vi sử dụng và hoạt độ nhưng các loại thuốc nhuộm hoạt tính đều
có thể được trình bày dưới dạng tổng quát là :
S-R-T-X
Trong đó :
S- nhóm tạo phân tử thuốc nhuộm có độ hịa tan cần thiết trong nước, thường gặp nhất
là các nhóm: - SO3Na; - COONa; - SO3CH3.
R- Phần mang màu của phân tử thuốc nhuộm, tuy không ảnh hưởng đến mối liên kết
giữa thuốc nhuộm và xơ nhưng phần này quyết định về màu sắc, độ bền màu với ánh
sáng và cũng có tác động đến các chỉ tiêu về độ bền màu khác của thuốc nhuộm. những
gốc màu thường gặp là: amôn và diazo, phức chất của thuốc nhuộm azo với ion kim
loại, gốc antraquinon, hồn ngun đa vịng, dẫn xuất của ftaloxianin,…

T – là gốc mang nguyên tử nhóm phản ứng, làm nhiệm vụ liên kết giữa thuốc nhuộm
với xơ và có ảnh hưởng quyết định đến độ bền của mối liên kết này.
X- là nguyên tử (hay nhóm) phản ứng, trong quá trình nhuộm nó sẽ tách ra khỏi phân tử
thuốc nhuộm, tạo khả năng cho thuốc nhuộm thực hiện phản ứng hóa học với xơ, X
khơng có ảnh hưởng gì đến màu sắc nhưng đơi khi cũng có ảnh hưởng đến độ hòa tan
của thuốc nhuộm. Những nguyên tử này thường là: - Cl; - SO2; - OSO2H; - CH=CH2;
T-X- là nhóm hoạt tính có cấu tạo khác nhau, được đưa vào các hệ thống mang màu
khác nhau. Các nhóm T-X thường sử dụng gồm: monoclotriazin, diclotriazin,
triclopirimindin, dicloquinoxalin, diclopiridazol, ftalazin, vinyl sunfon, vinyl sunfamit.