NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI MÀU XANH CỦA DỆT NHUỘM BẰNG THAN HOẠT TÍNH KẾT HỢP PG21Ca

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------------------------------

LƢƠNG TRẦN BÍCH THẢO

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ
NƢỚC THẢI MÀU XANH CỦA DỆT NHUỘM BẰNG
THAN HOẠT TÍNH KẾT HỢP PG21Ca

Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG
Mã số
: 8520320

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. LÊ THỊ XUÂN THÙY

Đà Nẵng - 2018


LỜI CAM ĐOAN

Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
T c

ả

Lương Trần Bích Thảo


NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ
NƢỚC THẢI MÀU XANH CỦA DỆT NHUỘM BẰNG
THAN HOẠT TÍNH KẾT HỢP PG21Ca
Học viên: LƢƠNG TRẦN BÍCH THẢO. Chun ngành: Kỹ thuật Mơi trƣờng
Mã số: 8520320. Khóa: 32. Trƣờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắt - Với đặc thù sản xuất của mình, nƣớc thải dệt nhuộm độ màu cao. Trong số
những phƣơng pháp hóa lý có khả năng xử lý màu, thì phƣơng pháp hấp phụ và keo tụ
vẫn đƣợc sử dụng rộng rãi và phổ biến hơn cả bởi tính chất đơn giản, dễ vận hành và
hiệu quả xử lý cao. Vật liệu hấp phụ thông dụng nhất là than hoạt tính, với mức độ vi
mao quản cao, diện tích bề mặt tiếp xúc lớn, than hoạt tính có thể dễ dàng khử màu,
mùi,… Vật liệu keo tụ đƣợc chọn trong bài để nghiên cứu là PG21Ca có nguồn gốc từ
tự nhiên, có khả năng xử lý màu cao, thân thiện với môi trƣờng. Với thành phần đƣợc
tổng hợp từ γ-PGA - một loại polymer chiết xuất từ đậu nành không độc hại, dễ phân
hủy sinh học, PG21Ca đƣợc ứng dụng không chỉ trong lĩnh vực y học, thực phẩm, mỹ
phẩm, mà còn trong lĩnh vực xử lý nƣớc. Quá trình nghiên cứu đã tiến hành: Khảo sát
đƣợc các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng xử lý độ màu, TSS, pH, cụ thể là lƣợng
PGα21Ca và AC, thời gian khuấy, tốc độ khuấy, nhiệt độ, độ màu và thể tích nƣớc thải;
So sánh khả năng xử lý nƣớc thải dệt nhuộm với sự kết hợp AC và PGα21Ca đối với
phèn nhơm thì khả năng xử lý của AC và PGα21Ca có hiệu suất xử lý cao hơn phèn
nhơm; Và việc xử lý bằng AC và PGα21Ca thì khơng cần phải điều chỉnh pH của nƣớc
thải, cũng nhƣ không cần sử dụng tới hóa chất trợ keo tụ khác.
Từ khóa - Xử lý nƣớc thải, dệt nhuộm, độ màu, than hoạt tính, PG21Ca.

RESEARCH ON ASSESSMENT TO THE POSSIBILITY OF
WASTEWATER TREATMENT OF TEXTILE BLUE WITH
ACTIVATED CHARCOAL COMBINATION PG21Ca
Abstract - With its production characteristics, textile wastewater of high color. Among

the physicochemical methods of color treatment, the adsorption and coagulation
methods are still widely used and are more popular because of their simplicity, ease of
operation and high processing efficiency. The most commonly used adsorbent is
activated carbon, with high levels of microtuber, large surface area of contact, activated
carbon can be easily decolorized, smell, ... The study is PG21Ca derived from nature,
capable of high color processing, friendly to the environment. With ingredients
composed of γ-PGA - a non-toxic, biodegradable soybean polymer, PG21Ca is applied
not only in the fields of medicine, food and cosmetics, but also also in the field of water
treatment. The study was conducted to investigate factors influencing the processing
ability of color, TSS, pH, namely PG21Ca and AC, stirring time, stirring speed,
temperature, color and volume of wastewater; Comparison of textile wastewater
treatment with AC and PG21Ca for aluminum alum, the processing capacity of AC
and PG21Ca has higher processing efficiency than aluminum alum; And the treatment
with AC and PG21Ca does not need to adjust the pH of the wastewater, nor does it
require the use of other coagulants.
Keywords - Wastewater treatment; textile dyeing; colour; activated carbon; PG21Ca.


MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................... i
DANH MỤC CÁC BẢNG..........................................................................................ii
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ .............................................................. iv
MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 1
1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................................ 2
2.1. Mục tiêu tổng quát ............................................................................................... 2
2.2. Mục tiêu cụ thể .....................................................................................................2

3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ................................................................ 2
3.1. Ý nghĩa khoa học ..................................................................................................2
3.2. Ý nghĩa thực tiễn ..................................................................................................2
4. Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu .............................................................................. 2
4.1. Đối tượng nghiên cứu .......................................................................................... 2
4.2. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................................. 2
5. Phƣơng pháp nghiên cứu......................................................................................... 3
5.1. Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu có liên quan ............................................3
5.2. Phương pháp xử lý số liệu....................................................................................3
5.3. Phương pháp phân tích hóa học ..........................................................................3
5.4. Phương pháp lấy mẫu hiện trường ......................................................................3
5.5. Phương pháp kế thừa ........................................................................................... 3
6. Cấu trúc của luận văn .............................................................................................. 3
Chƣơng 1. TỔNG QUAN ........................................................................................... 4
1.1. NGÀNH DỆT NHUỘM ...................................................................................... 4
1.1.1. Sơ lược về ngành dệt nhuộm [14] .....................................................................4
1.1.2. Các loại hóa chất tạo màu thường dùng trong ngành dệt nhuộm ....................7
1.2. PHƢƠNG PH P X LÝ M U TRONG NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM ......... 12
1.2.1. Phương pháp Đông tụ và Keo tụ [11] ............................................................ 12
1.2.2. Phương pháp hấp phụ [12] .............................................................................14
1.2.3. Phương pháp oxy hóa - khử ............................................................................15
1.2.4. Phương pháp màng ......................................................................................... 17
1.2.5. Phương pháp sinh học.....................................................................................18
1.3. CÁC LOẠI VẬT LIỆU CÓ KHẢ NĂNG X LÝ MÀU ................................. 20
1.3.1. Muối nhôm [10] .............................................................................................. 20
1.3.2. Muối sắt [10] ...................................................................................................22
1.3.3. Poly Aluminium chloride (PAC) .....................................................................24
1.3.4. PG21Ca ........................................................................................................25
1.3.5. Than hoạt tính .................................................................................................28
Chƣơng 2. Đ I TƢ NG, PHẠM VI, NỘI DUNG V PHƢƠNG PH P NGHI N

CỨU ...................................................................................................... 30
2.1. Đ I TƢ NG NGHIÊN CỨU ........................................................................... 30
2.1.1. Nước thải màu xanh của Công ty Cổ phần Dệt Hòa Khánh - Đà Nẵng
(DANATEX) ...................................................................................................................30


2.1.2. Vật liệu xử lý màu ........................................................................................... 36
2.2. PHẠM VI NGHI N CỨU ................................................................................. 36
2.3. NỘI DUNG NGHI N CỨU .............................................................................. 36
2.4. PHƢƠNG PH P NGHI N CỨU ...................................................................... 37
2.4.1. Phương pháp phân tích hóa học .....................................................................37
2.4.2. Phương pháp lấy mẫu hiện trường .................................................................38
2.4.3. Phương pháp tính tốn ....................................................................................38
2.4.4. Phương pháp thực nghiệm ..............................................................................38
2.5. HÓA CHẤT V DỤNG CỤ NGHI N CỨU ................................................... 39
2.5.1. Hóa chất ..........................................................................................................39
2.5.2. Dụng cụ và thiết bị .......................................................................................... 39
Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ...................................... 41
3.1. KẾT QUẢ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG X LÝ NƢỚC THẢI MÀU XANH
CỦA DỆT NHUỘM BẰNG THAN HOẠT TÍNH VÀ PG21Ca SO SÁNH VỚI
CÁC VẬT LIỆU X LÝ MÀU KHÁC........................................................................ 41
3.1.1. Khảo sát khả năng xử lý nước thải màu xanh của dệt nhuộm với các loại vật
liệu .................................................................................................................................41
3.1.2. Khảo sát khả năng xử lý nước thải màu xanh của dệt nhuộm với các loại vật
liệu phèn nhôm, PAC, PG21Ca, AC ...........................................................................45
3.1.3. Khảo sát khả năng xử lý nước thải màu xanh của dệt nhuộm với sự kết hợp
giữa các vật liệu phèn nhôm, PAC, AC với PG21Ca .................................................54
3.2. X C ĐỊNH CÁC YẾU T ẢNH HƢỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG X LÝ NƢỚC
THẢI MÀU XANH CỦA DỆT NHUỘM BẰNG THAN HOẠT TÍNH (AC) KẾT
H P PG21Ca .............................................................................................................. 56

3.2.1. Ảnh hưởng tỉ lệ giữa than hoạt tính (AC) và PG21Ca .................................56
3.2.2. Ảnh hưởng của liều lượng hóa chất ................................................................ 58
3.2.3. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc ...................................................................61
3.2.4. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy ...........................................................................65
3.2.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ ..................................................................................67
3.2.5. Ảnh hưởng của độ màu ...................................................................................69
3.2.6. So sánh kết quả trước và sau khi xử lý màu xanh của nước thải dệt nhuộm ..71
3.3. TÍNH TỐN THIẾT KẾ - ĐỀ XUẤT ỨNG DỤNG V O D Y CHUYỀN
CÔNG NGHỆ X LÝ NƢỚC THẢI M U XANH CỦA CƠNG TY CỔ PHẦN DỆT
HỊA KHÁNH - Đ NẴNG ......................................................................................... 72
3.3.1. Đề xuất ứng dụng vào dây chuyền công nghệ xử lý nước thải của Cơng ty cổ
phần dệt Hịa Khánh - Đà Nẵng ....................................................................................72
3.3.2. Đề xuất xây dựng ............................................................................................ 74
3.3.3. Chi phí xử lý ....................................................................................................77
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................... 79
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................. 80
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)
PHỤ LỤC 1: PHỤ LỤC BẢNG VẼ
PHỤ LỤC 2: BÀI BÁO KHOA HỌC


i

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AC

: Activated Carbon (Than hoạt tính)

BTNMT

: Bộ Tài ngun Mơi trƣờng

DANATEX

: Cơng ty Cổ phần Dệt Hòa Khánh - Đà Nẵng

KCN

: Khu công nghiệp

QCVN

: Quy chuẩn Việt Nam

QCVN 13-MT:2015/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải công nghiệp
dệt nhuộm
STT

: Số thứ tự

TNHH

: Trách nhiệm hữu hạn

KPH

: Không phát hiện

γ-PGA

: -poly glutamic acid


ii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số hiệu
bảng

Tên bảng

Trang

1.1

Nguồn gốc chất thải và tác động đến môi trƣờng của ngành
dệt may

5

1.2

Lƣợng nƣớc tiêu thụ đối với một số loại vải trong ngành dệt
may

6

1.3

Thành phần nƣớc thải dệt nhuộm

6

1.4

Các quá trình sinh học dùng trong xử lý nƣớc thải

18

2.1

Danh sách hóa chất

39

2.2

Danh sách thiết bị

40

3.1

Kết quả một số chỉ tiêu trong nƣớc thải đầu vào của
DANATEX

41

3.2

Hiệu suất xử lý nƣớc thải màu xanh của dệt nhuộm với các
vật liệu khác nhau

43

3.3

Hiệu suất xử lý nƣớc thải màu xanh của dệt nhuộm của phèn
nhôm

46

3.4

Hiệu suất xử lý nƣớc thải màu xanh của dệt nhuộm của PAC

48

3.5

Hiệu suất xử lý nƣớc thải màu xanh của dệt nhuộm của
PG21Ca

50

3.6

Hiệu suất xử lý nƣớc thải màu xanh của dệt nhuộm của AC

53

3.7

Hiệu suất xử lý nƣớc thải màu xanh của dệt nhuộm khi kết
hợp các vật liệu phèn nhôm, PAC, AC với PG21Ca

55

3.8

Ảnh hƣởng tỉ lệ AC - PG21Ca đến hiệu suất xử lý nƣớc thải
màu xanh của dệt nhuộm

57

3.9

Ảnh hƣởng của lƣợng AC - PG21Ca theo tỉ lệ 1-1 đến hiệu
suất xử lý nƣớc thải màu xanh của dệt nhuộm

60

3.10

Ảnh hƣởng của thời gian AC đến hiệu suất xử lý nƣớc thải
màu xanh của dệt nhuộm

62

3.11

Ảnh hƣởng của thời gian PG21Ca đến hiệu suất xử lý nƣớc
thải màu xanh của dệt nhuộm

64

3.12

Ảnh hƣởng của tốc độ khuấy đến hiệu suất xử lý nƣớc thải
màu xanh của dệt nhuộm

66

3.13

Ảnh hƣởng nhiệt độ đến hiệu suất xử lý nƣớc thải màu xanh
của dệt nhuộm

68


iii

3.14

Ảnh hƣởng độ màu đến hiệu suất xử lý nƣớc thải màu xanh
của dệt nhuộm

70

3.15

Kết quả thử nghiệm nƣớc thải đầu vào và nƣớc thải sau khi
xử lý độ màu

71

3.16

Các thông số thiết kế bể keo tụ

77


iv

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ

Số hiệu
hình vẽ

Tên hình vẽ

Trang

1.1

Các cơng đoạn chính và phát sinh dịng thải của ngành Dệt may

4

1.2

Quy trình cơng nghệ nhuộm và hồn tất

5

1.3

Mối quan hệ điện tích ở bề mặt của hạt keo

12

1.4

Giảm điện tích thực trên hạt rắn bằng thêm các ion trái dấu hóa trị 3

13

1.5

Sơ đồ thẩm thấu

17

1.6

Aluminium sulfate octadecahydrate

20

1.7

Cấu trúc hóa học của Al2(SO4)3 .18H2O

20

1.8

Iron (II) Sulfate Heptahydrate

22

1.9

Cấu trúc hóa học FeSO4 . 7H2O

22

1.10

Cấu trúc khung phân tử của FeSO4 . 7H2O

22

1.11

Poly alumium chloride

24

1.12

Cấu trúc của phân tử γ-PGA

26

1.13

PG21Ca

27

1.14

Than hoạt tính

28

2.1

Cơng ty Cổ phần Dệt Hịa Khánh - Đà Nẵng (DANATEX)

30

2.2

Vị trí địa lý Cơng ty Cổ phần Dệt Hịa Khánh - Đà Nẵng

32

2.3

Sơ đồ quy trình cơng đoạn hồ sợi

33

2.4

Sơ đồ quy trình cơng đoạn dệt

33

2.5

Sơ đồ quy trình cơng đoạn hồn tất

34

2.6

Sơ đồ hệ thống thốt nƣớc mƣa chảy tràn

34

2.7

Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nƣớc thải dệt nhuộm DANATEX

35

3.1

Mẫu nƣớc thải đầu vào màu xanh của DANATEX

42

3.2

Khảo sát khả năng xử lý màu xanh của dệt nhuộm với các loại vật
liệu

43

3.3

Khả năng xử lý màu của các loại vật liệu

44

3.4

Khả năng xử lý nƣớc thải màu xanh của dệt nhuộm của phèn nhôm

45

3.5

Kết quả xử lý nƣớc thải màu xanh của dệt nhuộm của phèn nhôm

46

3.6

Khả năng xử lý nƣớc thải màu xanh của dệt nhuộm của PAC

48

3.7

Kết quả xử lý nƣớc thải màu xanh của dệt nhuộm của PAC

49


v

3.8

Khả năng xử lý nƣớc thải màu xanh của dệt nhuộm của PG21Ca

50

3.9

Kết quả xử lý nƣớc thải màu xanh của dệt nhuộm của PG21Ca

51

3.10

Khả năng xử lý nƣớc thải màu xanh của dệt nhuộm của AC

52

3.11

Kết quả xử lý nƣớc thải màu xanh của dệt nhuộm của AC

53

3.12

Khả năng xử lý nƣớc thải màu xanh của dệt nhuộm khi kết hợp các
vật liệu phèn nhôm, PAC, AC với PG21Ca

54

3.13

Kết quả xử lý nƣớc thải màu xanh của dệt nhuộm khi kết hợp các vật
liệu phèn nhôm, PAC, AC với PG21Ca

55

3.14

Khảo sát ảnh hƣởng giữa AC và PG21Ca

57

3.15

Khả năng xử lý màu theo tỷ lệ của AC - PG21Ca

58

3.16

Khảo sát ảnh hƣởng của liều lƣợng hóa chất giữa AC và PG21Ca

59

3.17

Khả năng xử lý màu theo lƣợng của AC - PG21Ca với tỷ lệ 1-1

60

3.18

Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian tiếp xúc theo AC đến khả năng xử
lý màu xanh của dệt nhuộm

62

3.19

Khả năng xử lý màu theo thời gian của AC

63

3.20

Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian tiếp xúc theo PG21Ca đến khả
năng xử lý màu xanh của dệt nhuộm

64

3.21

Khả năng xử lý màu theo thời gian của PG21Ca

65

3.22

Khảo sát ảnh hƣởng của tốc độ khuấy đến khả năng xử lý nƣớc thải
màu xanh của dệt nhuộm

66

3.23

Ảnh hƣởng của tốc độ khuấy trộn đến khả năng xử lý

67

3.24

Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ đến khả năng xử lý nƣớc thải màu
xanh của dệt nhuộm

68

3.25

Khả năng xử lý màu theo nhiệt độ của nƣớc thải

69

3.26

Khảo sát ảnh hƣởng của độ màu đến khả năng xử lý nƣớc thải màu
xanh của dệt nhuộm

70

3.27

Khả năng xử lý màu theo thay đổi độ màu của nƣớc thải

71

3.28

Ƣu điểm của polyme sinh học đối với keo tụ vô cơ

72

3.29

Sơ đồ dây chuyền công nghệ ứng dụng AC và PG21Ca xử lý nƣớc
thải dệt nhuộm Hịa Khánh

73

3.30

Cánh khuấy bể tạo bơng

75


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp th ết của đề tài
Cùng với điện thoại và linh kiện, dệt may là ngành xuất khẩu chủ lực của Việt
Nam trong những năm qua. Năm 2013, sản phẩm dệt may Việt Nam xuất khẩu đến
hơn 180 quốc gia và vùng lãnh thổ với kim ngạch xuất khẩu đạt 17,9 tỷ USD; chiếm
13,6% tổng kim ngạch xuất khẩu Việt Nam và 10,5% GDP cả nƣớc. Tốc độ tăng
trƣởng dệt may trong giai đoạn 2008 - 2013 đạt 14,5%/năm đƣa Việt Nam trở thành
một trong những quốc gia có tốc độ tăng trƣởng kim ngạch xuất khẩu dệt may nhanh
nhất thế giới[1].
Bên cạnh những đóng góp to lớn vào sự phát triển kinh tế của đất nƣớc và đảm
bảo an sinh xã hội, hoạt động sản xuất của ngành dệt may cũng mang lại khơng ít
những tác động tiêu cực đến môi trƣờng. Hoạt động sản xuất của ngành dệt may bao
gồm nhiều công đoạn, từ phát triển nguồn nguyên liệu đến kéo sợi, dệt vải, nhuộm

hoàn tất, may và tiêu thụ sản phẩm. Tùy thuộc vào đặc thù của từng công đoạn sản
xuất mà phát sinh ra nhiều dạng ô nhiễm nhƣ bụi, tiếng ồn, nhiệt dƣ, chất thải rắn, khí
thải, đặc biệt là nƣớc thải. Công nghiệp dệt sử dụng một lƣợng lớn nƣớc và nƣớc thải
ngành dệt là tổng hợp nƣớc thải công nghiệp phát sinh từ tất cả các công đoạn hồ sợi,
nấu tẩy, tẩy trắng, nhuộm in và hồn tất, trong đó, chủ yếu là nƣớc dùng cho q trình
nhuộm và hồn tất sản phẩm. Thành phần nƣớc thải thƣờng không ổn định, thay đổi
theo loại nguyên liệu, loại thuốc nhuộm, loại hóa chất, chất trợ, quy trình cơng nghệ…
Nhìn chung, nƣớc thải nhuộm thƣờng có nhiệt độ, độ màu và COD cao[9]. Mặc dù
thành phần chất rắn lơ lửng gồm dƣ lƣợng chất nhuộm đã liên tục giảm xuống nhờ áp
dụng công nghệ mới, song do tác hại của chúng đối với hệ sinh thái, cũng nhƣ việc
thải ra một lƣợng nƣớc thải quá lớn, dệt nhuộm đƣợc đánh giá là ngành công nghiệp
gây ô nhiễm nhất trong số các ngành công nghiệp. Và các chất nhuộm là tác nhân gây
ô nhiễm cần phải loại bỏ để làm sạch môi trƣờng vì chúng làm cho dịng nƣớc thải có
màu đậm đặc, ngăn cản quá trình quang hợp của các thực vật, gây tác động xấu đối với
hệ sinh thái.
Trong số những phƣơng pháp hóa lý có khả năng xử lý màu, thì phƣơng pháp
hấp phụ và keo tụ vẫn đƣợc sử dụng rộng rãi và phổ biến hơn cả bởi tính chất đơn
giản, dễ vận hành và hiệu quả xử lý cao.
Vật liệu hấp phụ thông dụng nhất là than hoạt tính, với mức độ vi mao quản cao,
diện tích bề mặt tiếp xúc lớn, than hoạt tính có thể dễ dàng khử màu, mùi,… Than hoạt
tính là một dạng của carbon đƣợc xử lý để có những lỗ rỗng bé, thể tích nhỏ để tăng
diện tích bề mặt cho hấp phụ. Than hoạt tính thƣờng thu từ than củi và thỉnh thoảng là
than sinh học, than hoạt tính có diện tích bề mặt ngồi rất lớn nên đƣợc ứng dụng nhƣ
một chất lý tƣởng để lọc hút nhiều loại hóa chất. Than hoạt tính đƣợc sử dụng trong
tinh chế khí, thức uống không chứa caffein, làm tinh khiết nƣớc, y tế, xử lý chất thải...
Các vật liệu keo tụ thƣờng sử dụng để xử lý màu ở Việt Nam hiện nay gồm có
phèn nhơm, phèn sắt, PAC,... Tuy nhiên, với sự phát triển không ngừng của khoa học
kĩ thuật, các nhà nghiên cứu đã tìm tịi, chế tạo và áp dụng các vật liệu keo tụ có nguồn
gốc từ tự nhiên, có khả năng xử lý màu cao, thân thiện với mơi trƣờng và PG21Ca là
một trong số đó. Với thành phần đƣợc tổng hợp từ γ-PGA - một loại polymer chiết

xuất từ đậu nành không độc hại, dễ phân hủy sinh học, PG21Ca đƣợc ứng dụng


2

không chỉ trong lĩnh vực y học, thực phẩm, mỹ phẩm, mà còn trong lĩnh vực xử lý
nƣớc. Hơn nữa, đây là một loại vật liệu keo tụ còn rất mới ở Việt Nam, chƣa đƣợc tìm
hiểu và nghiên cứu ứng dụng. Chính vì vậy, tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu đánh giá
khả năng xử lý nước thải màu xanh của dệt nhuộm bằng than hoạt tính kết hợp
PG21Ca” làm luận văn thạc sỹ của mình, đây cũng là cơ sở để bƣớc đầu đánh giá
khả năng ứng dụng vật liệu mới này trong lĩnh vực xử lý nƣớc thải dệt nhuộm.
2. Mục tiêu nghiên cứu
2.1. Mục tiêu tổn quát
Đánh giá khả năng xử lý nƣớc thải màu xanh của dệt nhuộm bằng than hoạt tính
kết hợp PG21Ca để từ đó có thể ứng dụng vào xử lý nƣớc thải dệt nhuộm bằng
phƣơng pháp kết hợp vật liệu này.
2.2. Mục tiêu cụ thể
- So sánh khả năng xử lý nƣớc thải màu xanh của dệt nhuộm bằng PG21Ca và
than hoạt tính với các vật liệu xử lý màu hiện nay.
- Xác định các thông số: tỉ lệ giữa than hoạt tính và PG21Ca, khối lƣợng vật
liệu, thời gian tiếp xúc, tốc độ khuấy trộn để xử lý màu hiệu quả bằng than hoạt tính
kết hợp vật liệu PG21Ca.
- Đề xuất dây chuyền xử lý nƣớc thải áp dụng vào Cơng ty Cổ phần Dệt Hịa
Khánh - Đà Nẵng (DANATEX).
3. Ý n hĩa khoa học và thực t ễn của đề tài
3.1. Ý n hĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là cơ sở khoa học phục vụ cho việc tìm kiếm
một phƣơng pháp kết hợp vật liệu mới để xử lý màu trong nƣớc thân thiện với mơi
trƣờng, đóng góp một phần vào ngân hàng luận văn chuyên về xử lý nƣớc.
3.2. Ý n hĩa thực t ễn

Kết quả nghiên cứu sẽ là tiền đề cho việc ứng dụng than hoạt tính kết hợp vật
liệu keo tụ mới PG21Ca vào quá trình xử lý màu xanh trong nƣớc thải của các nhà
máy dệt nhuộm, góp phần nâng cao hiệu quả xử lý, đồng thời giảm thiểu các tác động
tiêu cực đến môi trƣờng.
4. Đố tƣợn , phạm vi nghiên cứu
4.1. Đố tƣợn nghiên cứu
- Các loại vật liệu có khả năng xử lý màu trong nƣớc nhƣ: Phèn nhôm
(Al2(SO4)3.18H2O), Phèn sắt (FeSO4.7H2O), PAC, PG21Ca, than hoạt tính
- Nƣớc thải màu xanh của Cơng ty Cổ phần Dệt Hòa Khánh - Đà Nẵng
(DANATEX)
4.2. Phạm vi nghiên cứu
Thực nghiệm trong phịng thí nghiệm.


3

5. Phƣơn pháp nghiên cứu
5.1. Phƣơn pháp thu thập tài l ệu, số l ệu có liên quan
Thu thập các tài liệu về vấn đề sử dụng vật liệu để xử lý màu xanh trong nƣớc
thải dệt nhuộm.
Tìm hiểu về các tiêu chuẩn, quy chuẩn Việt Nam có liên quan.
5.2. Phƣơn pháp xử lý số l ệu
Sử dụng các phần mềm word, excel,… để tổng hợp, phân tích các số liệu đã thu
thập đƣợc.
5.3. Phƣơn pháp phân tích hóa học
Áp dụng các kỹ thuật hóa phân tích để xác định khối lƣợng, tỷ lệ của vật liệu xử
lý, phân tích chỉ tiêu màu trong môi trƣờng nƣớc.
5.4. Phƣơn pháp lấy mẫu h ện trƣờn
Khảo sát, lấy mẫu nguồn nƣớc thải có độ màu cao của cơng ty dệt nhuộm.
5.5. Phƣơn pháp kế thừa

Kế thừa kết quả nghiên cứu về khả năng xử lý nƣớc thải dệt nhuộm của các loại
vật liệu trong nƣớc và ngoài nƣớc.
6. Cấu trúc của luận văn
MỞ ĐẦU
Chƣơng 1. TỔNG QUAN
1.1. Ngành dệt nhuộm
1.2. Phƣơng pháp xử lý màu trong nƣớc thải dệt nhuộm
1.3. Các loại vật liệu có khả năng xử lý màu
Chƣơng 2. Đ I TƢ NG, PHẠM VI, NỘI DUNG V PHƢƠNG PH P NGHI N
CỨU
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
2.2. Phạm vi nghiên cứu
2.3. Nội dung nghiên cứu
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.5. Hóa chất và dụng cụ nghi n cứu
Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Kết quả khảo sát khả năng xử lý nƣớc thải màu xanh của dệt nhuộm bằng
than hoạt tính và PG21Ca so sánh với các vật liệu xử lý màu khác
3.2. Xác định các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng xử lý nƣớc thải màu xanh của
dệt nhuộm bằng than hoạt tính (AC) kết hợp PG21Ca
3.3. Tính tốn thiết kế - đề xuất ứng dụng vào dây chuyền công nghệ xử lý nƣớc
thải màu xanh của cơng ty Cổ phần Dệt Hịa Khánh - Đà Nẵng
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC BẢNG VẼ


4

Chƣơn 1. TỔNG QUAN

1.1. NGÀNH DỆT NHUỘM
1.1.1. Sơ lƣợc về ngành dệt nhuộm [14]
Ngay từ xa xƣa, dệt nhuộm đã là một trong những ngành nghề quan trọng đối với
đời sống con ngƣời. Cùng với sự gia tăng nhanh chóng của dân số thế giới, sản phẩm
dệt may ngày càng gia tăng về số lƣợng, chất lƣợng và chủng loại. Ở Việt Nam, cơng
nghiệp dệt may đã đƣợc hình thành và phát triển hơn một thế kỷ, hiện trở thành một
trong những ngành mũi nhọn, đóng góp lớn vào GDP hàng năm.
Chuỗi giá trị của ngành công nghiệp dệt may thơng thƣờng đƣợc phân chia thành
năm phân khúc chính gồm: sản xuất nguyên liệu thô; sản xuất nguyên phụ liệu; may;
xuất khẩu và phân phối bán lẻ. Tùy theo quy mơ của các nhà máy dệt may, tính chất
của ngun liệu thơ, u cầu của sản phẩm, trình độ cơng nghệ mà công nghệ sản xuất
của các nhà máy là khác nhau. Nhìn chung một cơng nghệ sản xuất khép kín bao gồm
bốn cơng đoạn chính. Các cơng đoạn chính trong q trình sản xuất của ngành dệt may
và dịng thải đƣợc trình bày trong Hình 1.1.

Hình 1.1. Các cơng đoạn chính và phát sinh dịng thải của ngành dệt may
Trong 4 công đoạn của ngành dệt may, công đoạn nhuộm và hồn tất thƣờng
đƣợc tách riêng trong q trình sản xuất. Đối với các nhà máy lớn thƣờng bao gồm cả
bốn cơng đoạn, cịn đối với các nhà máy vừa và nhỏ chỉ có hai hoặc một cơng đoạn
(dệt và nhuộm hay nhuộm).
Tùy theo quy mô của cơ sở dệt nhuộm, tính chất của sợi nguyên liệu, tính chất
của sợi sản phẩm, trình độ cơng nghệ mà cơng đoạn nhuộm và hồn tất tại mỗi cơ sở
có sự khác biệt nhiều hay ít. Tổng quan về quy trình nhuộm và hồn tất đƣợc trình bày
trong Hình 1.2.


5

Hình 1.2. Quy trình cơng nghệ nhuộm và hồn tất
Hồ sợi: hồ sợi bằng hồ tinh bột và tinh bột biến tính để tạo màng hố bao quanh

sợi, tăng độ bền, độ trơn và độ bóng của sợi để có thể tiến hành dệt vải. Ngồi ra cịn
dùng các loại hồ nhân tạo nhƣ polyvinylalcol PVA, polyacrylat,...
Dệt vải: kết hợp sợi ngang với sợi dọc đã mắc thành hình tấm vải mộc.
Nấu vải: loại trừ phần hồ và các tạp chất thiên nhiên nhƣ dầu mỡ, sáp... Sau khi
nấu vải có độ mao dẫn và khả năng thấm nƣớc cao, hấp thụ hóa chất, thuốc nhuộm cao
hơn, vải mềm mại và đẹp hơn. Vải đƣợc nấu trong dung dịch kiềm và các chất tẩy giặt
ở áp suất cao (2 - 3 at) và ở nhiệt độ cao (120 - 130oC). Sau đó vải đƣợc giặt nhiều lần.
Tẩy: mục đích tẩy màu tự nhiên của vải, làm sạch các vết bẩn, làm cho vải có độ
trắng đúng yêu cầu chất lƣợng. Các chất tẩy thƣờng dùng là natri clorit NaClO2, natri
hypoclorit NaOCl hoặc hydro peroxyte H2O2 cùng với các chất phụ trợ.
Dịng thải phát sinh theo quy trình cơng nghệ sản xuất
Hiện nay vấn đề môi trƣờng trong các doanh nghiệp dệt may đang đƣợc quan
tâm rất nhiều. Trong quá trình sản xuất của ngành Dệt may tiêu thụ rất nhiều nƣớc,
ngun liệu thơ, nhiên liệu và năng lƣợng. Vì thế nhiều loại chất thải nhƣ nƣớc thải,
khí thải và chất thải rắn cũng đƣợc phát sinh với khối lƣợng lớn. Những loại chất thải
này nếu khơng đƣợc kiểm sốt trƣớc khi thải ra ngồi mơi trƣờng sẽ gây ơ nhiễm môi
trƣờng. Tổng quan về nguồn gốc phát sinh chất thải và các tác động đến môi trƣờng
của ngành dệt may đƣợc trình bày trong Bảng 1.1.
Bảng 1.1. Nguồn gốc chất thải và tác động đến môi trường của ngành dệt may
Nguồn gốc

Chất thải chính

Hoạt động của nhà máy sợi

Bụi; tiếng ồn

Hoạt động của nhà máy dệt

Bụi; tiếng ồn; nƣớc thải

Hoạt động của nhà máy nhuộm
hồn tất

Nƣớc thải ơ nhiễm nặng (BOD, COD, SS, và
độ màu...); hơi hóa chất; nhiệt dƣ; tiếng ồn

Hoạt động của xí nghiệp may

Chất thải rắn; nhiệt dƣ; tiếng ồn

Hoạt động của lị hơi, lị gia nhiệt

Khí thải giàu SO2; nhiệt dƣ

Hoạt động của máy nén

Tiếng ồn; nhiệt dƣ
Nguồn: Tổng công ty dệt may Việt Nam (2003)


6

Trong các nguồn phát sinh ô nhiễm từ ngành dệt may, nƣớc thải là mối quan tâm
đặc biệt do quá trình nhuộm và hồn tất sử dụng một lƣợng lớn nguyên liệu thô, nƣớc,
thuốc nhuộm và chất trợ nhuộm. Tiêu thụ nƣớc trong quá trình nhuộm dao động rất
lớn từ 16-900m3 cho một tấn sản phẩm (Loan 2008). Tiêu thụ nƣớc đối với một số loại
vải khác nhau đƣợc trình bày trong Bảng 1.2.
Bảng 1.2. Lượng nước tiêu thụ đối với một số loại vải trong ngành dệt may
Lƣợn nƣớc tiêu thụ (m3/ tấn sản phẩm)

Loại vải
Vải cotton

80 - 240

Vải cotton dệt thoi

70 - 180

Len

100 - 250

Vải polyacrylic

10 - 70
Nguồn: Tổng công ty dệt may Việt Nam (2003)

Hầu nhƣ tất cả các cơng đoạn của q trình nhuộm và hồn tất đều phát sinh
nƣớc thải, thành phần nƣớc thải thƣờng không ổn định, thay đổi theo loại thiết bị
nhuộm, nguyên liệu nhuộm, khi sử dụng các loại thuốc nhuộm thƣờng có nhiệt độ, độ
màu và COD cao. Nƣớc thải phát sinh từ nhà máy dệt nhuộm thƣờng khó xử lý do cấu
tạo phức tạp của thuốc nhuộm cũng nhƣ nhiều loại thuốc nhuộm và trợ nhuộm đƣợc sử
dụng trong quá trình nhuộm và hồn tất. Thành phần nƣớc thải dệt nhuộm đƣợc trình
bày trong Bảng 1.3.
Bảng 1.3. Thành phần nước thải dệt nhuộm
Đơn vị

Nồn độ

-

8,6 - 9,8

C

36 - 52

Độ màu

Pt-Co

350 - 3710

SS

mg/L

69 - 380

COD

mgO2/L

360 - 2448

BOD5

mgO2/L

200 - 1450

Ntổng

mg/L

22 - 43

Ptổng

mg/L

0,9 - 37,2

Cr6+

mg/L

0,093 - 0,364

Pb

mg/L

KPH - 0,007

Cd

mg/L

KPH - 0,00025

Hg

mg/L

KPH

As

mg/L

KPH - 0,013

Chỉ tiêu
pH
Nhiệt độ

o

Nguồn: Centema, 2010.


7

1.1.2. Các loạ hóa chất tạo màu thƣờn dùng trong ngành dệt nhuộm
1.1.2.1. Sơ lược về thuốc nhuộm [2]
Trong cuộc sống muôn màu của con ngƣời thuốc nhuộm đƣợc sử dụng rất đa
dạng trong nhiều lĩnh vực và nhiều ngành kinh tế khác nhau. Trong kỹ thuật và trong

sinh hoạt chúng ta thƣờng gặp các thuật ngữ nhƣ: thuốc nhuộm, pigment, bột màu v.v.
chúng đều là các hợp chất có màu nhƣng bản chất, cấu tạo, tính chất và phạm vi sử
dụng thì khác nhau, cần phân biệt cho đúng.
- 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,
nghĩa là bắt màu hay gắn màu trực tiếp cho các vật liệu khác. Tùy theo cấu tạo, tính
chất và phạm vi sử dụng của chúng mà ngƣời ta chia thuốc nhuộm thành các nhóm,
họ, loại, lớp khác nhau.
- Pigment là tên chỉ một số thuốc nhuộm hữu cơ khơng hịa tan trong nƣớc và
một số hợp chất vơ cơ có màu nhƣ các oxit và muối kim loại. Đặc điểm chung của
pigment là khơng hịa tan trong nƣớc, khơng có ái lực với các vật liệu khác, nó đƣợc
dùng để nhuộm màu cho các vật liệu khác bằng cách gián tiếp, hoặc nhờ màng liên kết
hoặc bằng cách phân phối sâu trong khối vật liệu.
- Bột màu là thuật ngữ chủ yếu chỉ các hợp chất vô cơ có màu đƣợc dùng trong
lĩnh vực sản xuất vật liệu xây dựng.
Thuốc nhuộm đƣợc dùng chủ yếu để nhuộm vật liệu dệt từ xơ thiên nhiên (bông,
lanh, gai, len, tơ tằm...), xơ nhân tạo (vixco, axetat, polyno,...) và xơ tổng hợp
(polyamit, polyeste, polyacrylonitrin, polyvinylic, polyolefin...). Ngồi ra chúng cịn
đƣợc dùng để nhuộm cao su, chất dẻo, chất béo, sáp, xà phịng; chế tạo mực in trong
cơng nghiệp ấn lốt; chế tạo văn phòng phẩm, vật liệu làm ảnh màu, dùng làm chất
tăng và giảm độ nhạy với ánh sáng.
Để nhuộm các loại vật liệu dệt ƣa nƣớc ngƣời ta dùng những lớp thuốc nhuộm
hòa tan trong nƣớc, chúng khuếch tán và gắn màu vào xơ sợi nhờ các lực liên kết hóa
lý, liên kết ion hoặc liên kết đồng hóa trị (với thuốc nhuộm hoạt tính). Để nhuộm các
loại vật liệu dệt ghét nƣớc và nhiệt dẻo (xơ axetat và xơ tổng hợp) ngƣời ta dùng loại
thuốc nhuộm không tan trong nƣớc, sản xuất ở dạng bột mịn phân tán cao gọi là thuốc
nhuộm phân tán, nó bắt màu vào xơ sợi theo cơ chế hòa tan (xơ sợi là dung dịch rắn)
hoặc phân bố sâu trong hệ thống mao quản của xơ.
1.1.2.2. Thuyết mang màu
Dựa trên các quan điểm của Butlerov và Alektsev năm 1876 O.Witt đã lập nên

thuyết mang màu của hợp chất hữu cơ, đƣợc coi là thuyết màu đầu tiên. Theo thuyết
này thì hợp chất hữu cơ có màu do chúng chứa các nhóm mang màu trong phân tử, đó
là những nhóm nguyên tử chƣa bão hịa hóa trị. Những nhóm mang màu quan trọng
hơn cả là:
- Nhóm etylen

:

−CH = CH−

- Nhóm azo

:

−N = N−

- Nhóm azo metyl :

−CH = N−

- Nhóm nitrozo

−N = O

:


8

- Nhóm nitro

:

−NO2

- Nhóm cacbonyl

:

=C=O

Theo O.Witt thì những hợp chất hữu cơ chứa nhóm mang màu đƣợc gọi là “chất
mang”. Ngồi các nhóm mang màu cần thiết, khi đƣa thêm vào phân tử của chất mang
một nhóm nguyên tử gọi là “nhóm trợ màu” thì màu của hợp chất sẽ sâu hơn và sẽ có
khả năng nhuộm màu cho một số vật liệu thích hợp. Trong số các nhóm trợ màu thì
quan trọng hơn cả là: −OH, −NH2, −N(CH3)2, −N(C2H5)2,… 1.1.2.3. Bản chất màu sắc
trong tự nhiên

Màu sắc là một hiện tƣợng phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố sau đây:
1. Cấu tạo vật thể mang màu
2. Thành phần của ánh sáng chiếu vào vật thể và góc quan sát
3. Tình trạng mắt ngƣời quan sát
Màu sắc phụ thuộc vào cấu tạo hóa học của vật thể. Do có cấu tạo hóa học khác
nhau nên dƣới tác dụng của ánh sáng mọi vật sẽ hấp thụ và phản xạ lại các phần tia tới
với tỷ lệ và cƣờng độ khác nhau.
Khi nghiên cứu về màu sắc thì có các khái niệm:
- Màu quang phổ: là màu nhận đƣợc khi phân tích ánh sáng trắng ra thành những
tia màu hợp thành nhờ dụng cụ quang học, mỗi màu đƣợc đặc trƣng bằng 1 bƣớc sóng
nhất định từ 380 đến 760nm và gọi là màu đơn sắc, đặc điểm của các màu này là tƣơi
và thuần sắc.

- Màu vô sắc: là những màu đƣợc đặc trƣng bởi cƣờng độ màu nhƣ nhau tại tất cả
các bƣớc sóng.
- Màu hữu sắc: là những màu thiên nhiên thể hiện ở mọi vật trong thế giới xung
quanh ta với các từ: xanh lam, xanh lục, đỏ, tím,...; là kết quả của sự hấp thụ chọn lọc
và phản xạ một số tia sáng có bƣớc sóng nhất định.
- Tơng màu: là khái niệm trừu tƣợng, thƣờng đƣợc hiểu là sắc điệu của màu và
đƣợc biểu thị bằng các từ: sắc, sắc thái hoặc là ánh màu (ví dụ: sắc xanh, ánh vàng,...)
- Độ thuần sắc: là chỉ tiêu xác định mức độ sắc thái trong màu.
- Độ sáng: đồng nghĩa với độ phản chiếu, đƣợc đánh giá bằng phần trăm các tia
tới so với tổng chùm tia phản xạ.
1.1.2.4. Cách gọi tên thuốc nhuộm
Nƣớc ta hiện nay chƣa có cơng nghiệp sản xuất thuốc nhuộm, tất cả thuốc nhuộm
dùng cho ngành dệt và một số ngành khác đều phải nhập ngoại, nên chƣa có quy định
gọi tên thuốc nhuộm riêng của nƣớc ta, chúng ta phải dùng tên gọi của các nƣớc và
hãng sản xuất thuốc nhuộm thế giới. Nhìn chung tên gọi của thuốc nhuộm gồm ba
phần:
- Phần thứ nhất: viết cả chữ, chỉ tên lớp thuốc nhuộm theo phân lớp kỹ thuật nhƣ:
trực tiếp, axit, hoạt tính... Nếu nhƣ khơng dùng các từ trên mà dùng tên riêng của hãng
sản xuất thì phải hiểu nó thuộc về lớp thuốc nhuộm nào. Thí dụ: procion, cibacron
(hoạt tính), terasil (phân tán);


9

- Phần thứ hai: viết cả chữ, thƣờng là các tính từ chỉ màu sắc của thuốc nhuộm,
có thể là màu đơn nhƣ: xanh lam (blue), đỏ (red), vàng (yellow), hoặc một tập hợp từ
để chỉ các màu kép nhƣ: gold orange (da cam - vàng kim), red - violet (tím đỏ), jade green (xanh lục sẫm);
- Phần thứ ba: đƣợc viết bằng chữ cái và chữ số chỉ sắc và cƣờng độ của sắc.
Ngƣời ta cũng dùng một số chữ cái để chỉ tính chất sử dụng riêng của mỗi thuốc
nhuộm. Một số chữ cái là đầu của các từ có nghĩa giống nhau trong tên gọi bằng tiếng

la tinh của một số nƣớc đƣợc dùng chung, thừa nhận nhƣ đã quốc tế hóa:
B: chỉ sắc xanh lam (từ chữ blue (Anh), bleu (Pháp), blau (Đức));
R: chỉ sắc đỏ (từ chữ red (Anh), rouge (Pháp), rot (Đức));
G: chỉ sắc vàng (gelb (Đức)).
Để chỉ cƣờng độ của sắc màu ngƣời ta thƣờng dùng hai chữ cái liền với nhau nhƣ
BB, RR, GG, hoặc đặt chữ số trƣớc các chữ cái nhƣ: 2B, 3B, 6B, 2R, 5R... Chữ số
càng to cho biết sắc màu càng mạnh. Những sắc trung gian đƣợc ký hiệu bằng hai chữ
cái liền nhau
1.1.2.5. Phân loại thuốc nhuộm
Thuốc nhuộm rất đa dạng về thành phần hóa học, màu sắc, phạm vi sử dụng. Có
3 cách phân biệt thuốc nhuộm cơ bản:
- Theo nguồn gốc:
+ Thuốc nhuộm vô cơ
+ Thuốc nhuộm hữu cơ
+ Thuốc nhuộm từ nguồn thực vật
+ Thuốc nhuộm từ nguồn động vật
- Theo cấu tạo hóa học:
+ Thuốc nhuộm azo
+ Thuốc nhuộm antraquinon
+ Thuốc nhuộm inđigoit
+ Thuốc nhuộm arylmetan
+ Thuốc nhuộm nitro
+ Thuốc nhuộm nitrozo
+ Thuốc nhuộm polymetyn
+ Thuốc nhuộm lƣu huỳnh
+ Thuốc nhuộm arylamin
+ Thuốc nhuộm azometyn
+ Thuốc nhuộm phtaloxianin
+ Thuốc nhuộm hoàn nguyên đa vòng
- Theo phân lớp kỹ thuật:

10

+ Thuốc nhuộm trực tiếp
+ Thuốc nhuộm axit
+ Thuốc nhuộm hoạt tính
+ Thuốc nhuộm bazơ - cation
+ Thuốc nhuộm cầm màu
+ Thuốc nhuộm hồn ngun tan và khơng tan
+ Thuốc nhuộm lƣu huỳnh
+ Thuốc nhuộm azô không tan
+ Thuốc nhuộm phân tán
+ Thuốc nhuộm oxi hóa (anilin đen)
+ Thuốc nhuộm pigment
1.1.2.6. Các tính chất chung của thuốc nhuộm
a. Nồng độ thuốc nhuộm
Khái niệm nồng độ đƣợc thể hiện ở hai mức quy định: nồng độ tuyệt đối và nồng
độ tƣơng đối.
- Nồng độ tuyệt đối: là nồng độ thực sự của thuốc nhuộm (chất màu tinh khiết)
có trong thuốc nhuộm thành phẩm. Loại nồng độ này không bao giờ đạt tới 100% vì
cùng với thuốc nhuộm cịn có những chất phụ gia khác.
- Nồng độ tƣơng đối: là nồng độ khi so sánh với mẫu chuẩn theo quy định (còn
đƣợc gọi là nồng độ quy ƣớc). Mẫu chuẩn thƣờng đƣợc xác định bằng cách: lấy mẫu
thuốc nhuộm từ các lô sản xuất tại nhà máy thuốc nhuộm đem thử nghiệm tại các viện
nghiên cứu, sau đó thỏa thuận với các cơ quan sử dụng thuốc nhuộm, cuối cùng đƣợc
cơ quan nhà nƣớc có thẩm quyền phê chuẩn và thơng qua. Mẫu chuẩn đƣợc coi là có
nồng độ qui ƣớc 100%. Tất cả các mẫu thuốc nhuộm cùng loại khi sản xuất ra sẽ đƣợc
xác định bằng cách so sánh với mẫu chuẩn.
b. Các dạng thuốc nhuộm thương phẩm

Tùy theo từng loại thuốc nhuộm mà yêu cầu sản xuất chúng ở các dạng khác
nhau:
- Thuốc nhuộm dạng bột thơ có kích thƣớc hạt 0,5 - 10 m
- Thuốc nhuộm dạng bột mịn có kích thƣớc hạt 0,2 - 0,5(1) m
- Thuốc nhuộm dạng bột nhão
- Thuốc nhuộm dạng lỏng
c. Độ ổn định của thuốc nhuộm trong thời gian bảo quản
Tính chất này thể hiện độ bền của chất màu có trong thuốc nhuộm thành phẩm.
Trong suốt thời gian bảo hành, các tính chất của thuốc nhuộm chƣa bị thay đổi thì
thuốc nhuộm còn hiệu lực sử dụng và gọi là thời gian tới hạn sử dụng. Chỉ có một vài
thuốc nhuộm cần quan tâm đến chỉ tiêu này nhƣ: thuốc nhuộm hoạt tính, thuốc nhuộm
lƣu huỳnh và thuốc nhuộm hồn ngun tan. Còn hầu hết các loại thuốc nhuộm khác


11

nếu bảo quản tốt trong những điều kiện bình thƣờng thì chúng có những thời gian sử
dụng là vơ hạn.
d. Độ hịa tan của thuốc nhuộm
Tính chất này thể hiện khả năng hòa tan tối đa của thuốc nhuộm trong một lít
nƣớc hoặc một lít dung dịch (có chứa các chất trợ nhuộm khác). Đơn vị tính là số gam
thuốc nhuộm tối đa hịa tan trong một lít nƣớc (hoặc một lít dung dịch). Độ hịa tan của
thuốc nhuộm ảnh hƣởng đến nồng độ tới hạn cho phép của thuốc nhuộm và các chất
điện ly, nó quy định nhiệt độ nhuộm, mơđun nhuộm và các thơng số khác của q
trình nhuộm.
e. Độ phân tán của thuốc nhuộm
Chỉ tiêu này cần xác định đối với những loại thuốc nhuộm khơng hịa tan trong
nƣớc nhƣ: thuốc nhuộm phân tán, thuốc nhuộm hòa nguyên bột mịn và pigment. Độ
phân tán chính là xác định độ mịn của các hạt thuốc nhuộm, hạt thuốc nhuộm càng nhỏ
thì khả năng phân tán của chúng càng cao.

f. Khả năng tự nhuộm
Tính chất này thể hiện khả năng của thuốc nhuộm chuyển từ dung dịch nhuộm
vào vật liệu nhuộm sau một thời gian nhất định. Chỉ tiêu này đƣợc đánh giá bằng phần
trăm lƣợng thuốc nhuộm đã hấp phụ lên vật liệu nhuộm so với lƣợng thuốc nhuộm pha
trong dung dịch nhuộm.
j. Khả năng đều màu của thuốc nhuộm
Đây là khả năng phân bố đều của thuốc nhuộm lên vật liệu nhuộm. Khả năng này
có liên quan đến cƣờng độ lên màu của thuốc nhuộm sau khoảng thời gian nhất định.
Dựa trên chỉ tiêu này có thể phân thuốc nhuộm thành ba nhóm: thuốc nhuộm khó đều
màu (thuốc nhuộm có ái lực lớn với vật liệu nhuộm), thuốc nhuộm đều màu trung bình
và thuốc nhuộm dễ đều màu (ái lực nhỏ).
h. Độ ổn định của dung dịch thuốc nhuộm
Chỉ tiêu này đƣợc xác định bằng khoảng thời gian mà dung dịch thuốc nhuộm
chƣa bị thay đổi, nó cho biết khả năng cho phép pha chế một lƣợng lớn dung dịch
nhuộm trƣớc khi tiến hành nhuộm. Những dung dịch thuốc nhuộm không ổn định chỉ
đƣợc phép pha trƣớc khi sử dụng.
i. Độ bền của thuốc nhuộm trong dung dịch
Chỉ tiêu này xác định độ bền của thuốc nhuộm trong dung dịch một số chất nhƣ
muối, chất điện ly, chất oxi hóa. Nó thể hiện khả năng chịu đƣợc của thuốc nhuộm khi
gia cơng chúng trong các quy trình kết hợp nhƣ: tẩy và nhuộm đồng thời hoặc để thiết
lập quy trình nhuộm có mặt các chất trên ở nhiệt độ cao.
g. Độ bền của thuốc nhuộm trong hồ in
Chỉ tiêu này đƣợc xác định bằng khoảng thời gian ổn định (tính theo ngày hoặc
theo giờ) của các loại hồ in. Sự ổn định kể từ khi bắt đầu pha chế thuốc nhuộm vào hồ
in cho đến khi tính chất lên màu và định vị của thuốc nhuộm trên vật liệu bắt đầu bị
giảm đi.


12

1

PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ MÀU TRONG NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM
1.2.1. Phƣơn pháp Đôn tụ và Keo tụ [11]
1.2.1.1. Cơ sở lý thuyết

Q trình lắng chỉ có thể tách đƣợc các hạt rắn huyền phù nhƣng không thể tách
đƣợc các chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo và hịa tan vì chúng là những hạt rắn có kích
thƣớc q nhỏ. Để tách các hạt rắn đó một cách hiệu quả bằng phƣơng pháp lắng, cần
tăng kích thƣớc của chúng nhờ sự tác động tƣơng hỗ giữa các hạt phân tán liên kết
thành tập hợp các hạt, nhằm làm tăng vận tốc lắng của chúng. Việc khử các hạt keo rắn
bằng lắng trọng lƣợng đòi hỏi trƣớc hết cần trung hòa điện tích của chúng, thứ đến là
liên kết chúng với nhau. Q trình trung hịa điện tích thƣờng đƣợc gọi là q trình
đơng tụ (coagulation) cịn q trình tạo thành các bơng lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi là
q trình keo tụ (flocculation).
Trong tự nhiên, tùy theo nguồn gốc xuất xứ cũng nhƣ bản chất hóa học, các hạt
cặn lơ lửng đều mang điện tích âm hoặc dƣơng. Ví dụ, các hạt rắn có nguồn gốc silic,
các hợp chất hữu cơ đều có điện tích âm, ngƣợc lại các hydroxit sắt và nhơm mang
điện tích dƣơng. Khi thế cân bằng điện động của nƣớc bị phá vỡ, các thành phần mang
điện tích sẽ kết hợp hoặc dính kết với nhau bằng lực liên kết phân tử và điện từ, tạo
thành một tổ hợp các phân tử, nguyên tử hoặc các ion tự do. Các tổ hợp trên đƣợc gọi
là các hạt “bông keo” (flocs). Theo thành phần cấu tạo ngƣời ta chia chúng thành hai
loại keo: keo kỵ nƣớc (hydropholic) là loại chống lại các phân tử nƣớc và keo háo
nƣớc (hydrophilic) là loại hấp thụ các phân tử nƣớc nhƣ vi khuẩn, vi rút,... trong đó
keo kỵ nƣớc đóng vai trị chủ yếu trong cơng nghệ xử lý nƣớc và nƣớc thải.
Cơ chế của q trình đơng tụ hồn tồn có thể giải thích đơn giản bằng mơ hình
hai lớp, nhƣ minh họa trên Hình 1.3.

Hình 1.3. Mối quan hệ điện tích ở bề mặt của hạt keo

13

Những hạt rắn lơ lửng mang diện tích âm trong nƣớc sẽ hút các ion trái dấu. Một
số các ion trái dấu đó bị hút chặt vào hạt rắn đến mức chúng chuyển động cùng hạt
rắn, do đó tạo thành một mặt trƣợt. Xung quanh lớp ion trái dấu bên trong này là lớp
ion bên ngoài mà hầu hết là các ion trái dấu, nhƣng chúng bị hút bám vào một cách
lỏng lẻo và có thể dễ dàng bị trƣợt ra. Khi các hạt rắn mang điện tích âm chuyển động
qua chất lỏng thì điện tích âm đó bị giảm bởi các ion mang điện tích dƣơng ở lớp bên
trong. Hiệu số điện năng giữa các lớp cố định và lớp chuyển động gọi là thế zeta ()
hay thế điện động. Khác với thế nhiệt động E (là hiệu số điện thế giữa bề mặt hạt và
chất lỏng). Thế zeta phụ thuộc vào E và chiều dày hai lớp, giá trị của nó sẽ xác định
lực tĩnh điện đẩy của các hạt là lực cản trở việc dính kết giữa các hạt rắn với nhau.
Nếu nhƣ điện tích âm thực là điện tích đẩy nhƣ ở Hình 1.4 và thêm vào đó tất cả
các hạt cịn có lực hút tĩnh điện - lực Van der Waals - do cấu trúc phân tử của các hạt.
Tổng của hai loại điện tích này là điện tích đẩy thực hay là một hàng rào năng lƣợng
cản trở các hạt rắn liên kết với nhau. Nhƣ vậy mục tiêu của đông tụ là giảm thế zeta tức là giảm chiều cao hàng rào năng lƣợng này tới giá trị tới hạn, sao cho các hạt rắn
không đẩy lẫn nhau bằng cách thêm các ion có điện tích dƣơng. Nhƣ vậy trong đơng tụ
diễn ra quá trình phá vỡ ổn định trạng thái keo của các hạt nhờ trung hịa điện tích.
Hiệu quả đơng tụ phụ thuộc vào hóa trị của ion, chất đơng tụ mang điện tích trái dấu
với điện tích của hạt. Hóa trị của ion càng lớn thì hiệu quả đơng tụ càng cao.
Q trình thủy phân các chất đơng tụ và tạo thành các bông keo xảy ra theo các
giai đoạn sau:
+ HOH  Me(OH)2+ +

H+

Me(OH)2+ + HOH  Me(OH)+ +

H+

Me(OH)+ + HOH  Me(OH)3 +

H+

Me3+

Me3+

+ HOH  Me(OH)3 + 3H+

Hình 1.4. Giảm điện tích thực trên hạt rắn bằng thêm các ion trái dấu hóa trị 3
Việc chọn loại hóa chất, liều lƣợng tối ƣu của chúng, thứ tự cho vào nƣớc, lƣợng
cặn tạo thành,... phải đƣợc tiến hành bằng thực nghiệm. Để phản ứng diễn ra hoàn toàn
và tiết kiệm phải khuấy trộn đều hóa chất với nƣớc thải.


14

1.2.1.2. Các phương pháp keo tụ [15]
 Một trong các phƣơng pháp keo tụ hệ keo là làm giảm thế Zeta của hạt bằng
cách tăng nồng độ của chất điện phân trong nƣớc.
- Khi nồng độ của ion đối tăng lên, càng nhiều ion chuyển từ lớp khuếch tán vào
lớp điện tích kép, kết quả là làm giảm điện thế  của lớp điện tích kép và chiều dày của
lớp khuếch tán giảm. Khả năng làm giảm điện thế  của các hạt keo bằng các ion đối
tăng nhanh khi tăng hóa trị của các ion này.
- Khi keo tụ hệ keo bằng cách cho vào nƣớc chất điện phân, điện thế  của các
hạt keo giảm dần có khi đến không. Nhƣng nếu tăng nồng độ của chất điện phân trong
dung dịch quá mức cần thiết có thể gây ra q trình tích điện lại đối với hạt keo, khi đó
điện tích của hạt keo đổi dấu và thế năng  của hạt lại tăng lên. Từ đó ta thấy rằng nếu

cho phèn vào nƣớc nhiều hơn liều lƣợng cần thiết sẽ làm cản trở quá trình keo tụ.
 Có thể keo tụ hệ keo bằng cách đƣa vào dung dịch một hệ keo mới, tích điện
ngƣợc dấu với hệ keo muốn keo tụ, lúc đó trong dung dịch xảy ra sự trung hòa lẫn
nhau của các hạt keo tích điện trái dấu.
- Khi thực hiện q trình keo tụ theo phƣơng pháp này phải đảm bảo chính xác
sự cân bằng tổng diện tích của hệ keo mới đƣa vào dung dịch và tổng điện tích của hệ
keo muốn keo tụ.
1.2.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ [13]
- pH
- Nhiệt độ
- Bản chất của hệ keo
- Sự có mặt của các ion khác trong nƣớc
- Thành phần của các chất hữu cơ có chứa trong nƣớc
1.2.2. Phƣơn pháp hấp phụ [12]
Phƣơng pháp hấp phụ đƣợc dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nƣớc thải khỏi các
chất hữu cơ hòa tan sau khi xử lý sinh học cũng nhƣ xử lý cục bộ khi trong nƣớc thải
có chứa một hàm lƣợng rất nhỏ các chất đó. Những chất này khơng phân hủy bằng con
đƣờng sinh học và thƣờng có độc tính cao.
Phƣơng pháp này đƣợc dùng để khử màu nƣớc thải chứa thuốc nhuộm hòa tan và
thuốc nhuộm hoạt tính.
1.2.2.1. Cơ sở của q trình hấp phụ
Hấp phụ là q trình hút khí (hơi) hoặc lỏng trên bề mặt vật liệu xốp nhờ các lực
bề mặt. Các vật liệu xốp đƣợc gọi là chất hấp phụ, chất khí (hơi) hoặc một chất tan nào
đó trong dung dịch có khả năng đƣợc làm giàu trên bề mặt chất hấp phụ gọi là chất bị
hấp phụ. Còn chất bị hấp phụ khi đã đƣợc “gắn” và bề mặt vật liệu xốp gọi là chất đã
bị hấp phụ.
Hấp phụ cũng đƣợc dùng rộng rãi để tách các chất tan (chất điện li và chất không
điện li) khỏi dung dịch.
Hấp phụ xảy ra do lực hút tồn tại ở trên và gần sát bề mặt trong các mao quản
(lực Van der Waals, lực hóa trị). Mạnh nhất là các lực hóa trị, gây nên hấp phụ hóa học

15

tạo ra các hợp chất khá bền trên bề mặt, khó nhả gọi là hấp phụ hóa học. Lực hấp phụ
do lực hút phân tử Van der Waals tác dụng trong khoảng không gian gần sát bề mặt
gọi là hấp phụ vật lý. Một hiện tƣợng thƣờng xảy ra trong hấp phụ là từ pha khí ngƣng
tụ thành chất lỏng trong các mao quản nhỏ, nó xảy ra dƣới tác dụng của lực mao quản.
Mỗi phân tử khi đã bị hấp phụ (dù ở pha khí hay pha lỏng) đều giảm độ tự do,
nên hấp phụ luôn kèm theo sự tỏa nhiệt mạnh. Nếu hấp phụ một chất khí có nhiệt tỏa
ra cỡ bằng nhiệt ngƣng tụ (< 10 kcal/mol) gọi là hấp phụ vật lý. Ở trạng thái có mức
năng lƣợng nhƣ vậy thì sự biến đổi về cấu trúc điện tử của chất bị hấp phụ và chất hấp
phụ là không đáng kể. Do vậy hấp phụ vật lý là một q trình thuận nghịch. Cịn đối
với các hệ xảy ra hiện tƣợng hấp phụ hóa học thì cấu trúc electron của các chất tham
gia quá trình cớ sự biến đổi sâu sắc, thậm chí dẫn đến các liên kết hóa học. Khi đó
năng lƣợng tỏa ra của hệ cao hơn nhiều có thể lên đến 100 đến 200 kcal/mol, ứng với
mức năng lƣợng của các phản ứng hóa học. Do vậy, hấp phụ hóa học xảy ra mạnh và
bất thuận nghịch.
Quá trình chuyển chất trong hấp phụ đƣợc xem nhƣ gồm ba giai đoạn:
1. Giai đoạn khuếch tán chất bị hấp thụ từ môi trƣờng (lỏng) đến bề mặt hạt chất
hấp phụ. Giai đoạn này phụ thuộc vào tính chất vật lí và thủy động lực của môi trƣờng.
2. Các chất bị hấp phụ khuếch tán theo các mao quản đến bề mặt chất hấp phụ.
3. Giai đoạn cuối cùng là tƣơng tác hấp phụ
Hai giai đoạn sau phụ thuộc vào các tính chất và cấu trúc chất hấp phụ
1.2.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ
- pH.
- Nhiệt độ: tỉ lệ nghịch với độ hấp phụ.
- Tính chất của chất bị hấp phụ: khả năng hịa tan, kích thƣớc phân tử.
- Tính chất của chất hấp phụ: kích thƣớc hạt (dạng bột, dạng hạt), diện tích bề
mặt, độ rỗng.

- Khả năng khuấy trộn, tiếp xúc.
1.2.3. Phƣơn pháp oxy hóa - khử
Các phản ứng oxy hóa - khử thƣờng đƣợc ứng dụng để xử lý nƣớc thải của
một số ngành công nghiệp bị nhiễm bẩn bởi các chất vô cơ và hữu cơ độc hại. Nhờ các
q trình oxy hóa - khử mà các chất bẩn độc hại hoặc các chất bẩn gây màu bị biến đổi
thành các chất khơng độc hại, khơng có màu hoặc giảm độ màu ở dạng cặn lắng hoặc
dạng khí dễ bay hơi. Các chất oxy hóa thƣờng dùng là: nƣớc Javel (NaOCl),
permanganat kali (KMnO4), natri-metabisulfite (NaHSO3), canxi hypochloride
Ca(ClO2), hydrogen peroxyde (H2O2), oxy nguyên tử, ozon, chlorine Cl2,... Phản ứng
oxy hóa có thể đƣợc ứng dụng để xử lý nƣớc thải công nghiệp dệt nhuộm, bột giấy để
khử độ màu và các chất độc hại khác có trong thành phần nƣớc thải. [5]
1.2.3.1. Cơ sở lý thuyết
Để làm sạch nƣớc thải ngƣời ta có thể sử dụng các chất oxy hóa nhƣ clo dạng khí
và hóa lỏng, dioxyt clo, clorat canxi, peoxyt hydro (H2O2), oxy của khơng khí, ozon,...