Sử dụng vật liệu biến tính từ mùn cưa áp dụng cho quá trình oxi hoá nâng cao loại bỏ phẩm màu

LỜI CẢM ƠN
Khóa luận tốt nghiệp này đƣợc thực hiện tại Trung tâm Phân tích mơi
trƣờng trƣờng Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam.
Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến thầy TS.Vũ Huy Định và
thầy ThS.Đặng Thế Anh đã định hƣớng, hƣớng dẫn tận tình, theo sát và giúp đỡ
tôi từ những ngày đầu thực hiện đề tài. Thầy đã luôn tạo điều kiện thuận lợi, đƣa
ra những góp ý, những lời nhận xét khoa học và thực tế để giúp tơi hồn thành
khóa luận tốt nghiệp đúng thời hạn.
Tôi cũng xin gửi lời cám ơn chân thành đến tồn thể thầy cơ đã tận tình
giảng dạy tôi trong suốt những năm tháng ngồi trên giảng đƣờng đã nhiệt tình
giúp đỡ, chỉ dạy và tạo mọi điều kiện để tơi hồn thành khóa luận.
Đặc biệt, tơi xin chân thành gửi lời cảm ơn tới thầy cô trong khoa Quản lý
tài nguyên Rừng & Môi trƣờng và các thầy cơ trong trung tâm thí nghiệm.
Trong q trình thực hiện đề tài và báo cáo khóa luận khó tránh khỏi
những thiếu sót vì vốn kiến thức, kinh nghiệm bản thân cịn hạn chế. Vì vậy tơi
xin ghi nhận những ý kiến đóng góp, những nhận xét quý báu của các thầy cơ và
bạn bè để khóa luận ngày càng đƣợc hồn thiện hơn.
Một lần nữa tơi xin chân thành cám ơn!
Hà Nội, tháng 5 năm 2018

Ngọ Thị Hƣơng Ly


MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ....................................... 3
1.1. Thuốc nhuộm.................................................................................................. 3
1.1.1. Khái niệm .............................................................................................. 3
1.1.2. Phân loại Thuốc nhuộm[12] ................................................................. 3
1.1.3. Một số loại phẩm màu tiêu biểu[1] ....................................................... 5

1.2. Nƣớc thải trong công nghiệp dệt nhuộm........................................................ 6
1.2.1. Nguồn phát sinh và đặc tính nƣớc thải trong cơng nghiệp dệt nhuộm . 6
1.2.2. Tác hại của ô nhiễm nƣớc do nƣớc thải dệt nhuộm .............................. 8
1.3. Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải dệt nhuộm ................................................ 9
1.3.1. Phƣơng pháp hóa lý[6]........................................................................ 10
1.3.2. Phƣơng pháp lọc[1] ............................................................................. 12
1.3.3. Các phƣơng pháp sinh học[1] ............................................................. 13
1.3.4. Các phƣơng pháp điện hóa[1] ............................................................. 14
1.3.5. Phƣơng pháp hóa học.......................................................................... 14
1.4. Tổng quan về vật liệu nghiên cứu : Mùn cƣa............................................... 19
1.4.1. Nguồn gốc ........................................................................................... 19
1.4.2. Đặc tính của Mùn cƣa ......................................................................... 20
1.4.3. Ứng dụng của Mùn cƣa[10] ................................................................ 21
1.5. Ứng dụng kĩ thuật Fenton xử lý màu nƣớc thải dệt nhuộm. ........................ 25
CHƢƠNG 2: MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU .................................................................................................... 32
2.1. Mục tiêu nghiên cứu ..................................................................................... 32
2.1.1. Mục tiêu tổng quát .............................................................................. 32
2.1.2. Mục tiêu cụ thể.................................................................................... 32
2.2. Nội dung nghiên cứu .................................................................................... 32
2.3. Đối tƣợng – phạm vi nghiên cứu ................................................................. 32
2.4. Hóa chất, thiết bị dụng cụ ............................................................................ 35
2.4.1. Hóa chất ............................................................................................. 35
2.4.2. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm ........................................................... 35


2.5. Các phƣơng pháp phân tích .......................................................................... 36
2.5.1. Phƣơng pháp biến tính Mùn cƣa ......................................................... 36
2.5.2. Khảo sát hoạt tính của xúc tác ............................................................ 37
2.5.3. Phƣơng pháp sử dụng kính hiển vi điện tử quét (SEM) ..................... 37

2.5.4. Phƣơng pháp phổ tán xạ năng lƣợng tia X (EDX) ............................. 37
2.5.5. Phƣơng pháp UV- vis xác định nồng độ phẩm màu ........................... 38
2.5.6. Phƣơng pháp tính hiệu suất................................................................. 39
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................... 40
3.1. Xác định bƣớc sóng hấp thụ đặc trƣng và xây dựng đƣờng chuẩn của dung
dịch phẩm nhuộm ................................................................................................ 40
3.1.1. Xác định bƣớc sóng hấp thụ đặc trƣng và dựng đƣờng chuẩn của RY
160 ................................................................................................................. 40
3.1.2. Xác định đƣờng chuẩn nồng độ của các dung dịch phẩm màu .......... 41
3.2. Nghiên cứu biến tính mùn cƣa thành vật liệu xúc tác .................................. 45
3.2.1. Ảnh hƣởng của lƣợng muối Fe(II) đƣa vào biến tính mùn cƣa .......... 45
3.2.2: Ảnh hƣởng của nhiệt độ nungMùn cƣa .............................................. 47
3.2.3: Ảnh hƣởng của thời gian nung mùn cƣa ............................................. 47
3.3. Đặc tính của mùn cƣa biến tính.................................................................... 48
3.3.1. Hình thái bề mặt .................................................................................. 49
3.3.2. Thành phần của Mùn cƣa.................................................................... 50
3.4. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian đến quá trình Oxy hóa nâng cao sử dụng
vật liệu biến tính. ................................................................................................. 52
3.5. Khảo sát khả năng tái sử dụng của hệ xúc tác. ............................................ 53
3.6. Khảo sát khả năng áp dụng k thuật fenton Mùn cƣa biến tính xử lý phẩm
màu Direct Red 239, Direct Blue 199, Direct Red 224. ..................................... 54
KẾT LUẬN - TỒN TẠI - KIẾN NGHỊ .............................................................. 56
KẾT LUẬN ......................................................................................................... 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 58
PHỤ LỤC ............................................................................................................ 60


DANH MỤC CÁC BẢNG
ảng 1. 2. Điện thế oxi hóa của một số tác nhân oxi hóa mạnhtrong mơi trƣờng
lỏng. ..................................................................................................................... 16

ảng 1.3. Các q trình oxi hóa nâng cao không nhờ tác nhân ánh sáng........... 17
ảng 1.4. Các quá trình oxi hóa nâng cao nhờ tác nhân ánh sáng ...................... 18
Bảng 2.1. Các hóa chất cơ bản đƣợc sử dụng để tiến hành thí nghiệm .............. 35
Bảng 2.2. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm ........................................................... 36
Bảng 3.1. Hàm lƣợng muối sắt (II) sunfat đƣợc sử dụng để biến tính Mùn cƣa 46
Bảng 3.2. Thành phần các nguyên tố trong Mùn cƣa ......................................... 51
Bảng 3.3. Kết quả đo Abs theo thời gian của mẫu xúc tác xử lý phẩm màu
RY160. ................................................................................................................ 52
Bảng 3.3: Điều kiện thí nghiệm và hiệu suất xử lý phẩm màu RY 160. ............ 53
Bảng 3.4. Kết quả sau khi tái sử dụng vật liệu biến tính. ................................... 53
3.5. Khảo sát khả năng áp dụng k thuật fenton Mùn cƣa biến tính xử lý phẩm
màu Direct Red 239, Direct Blue 199, Direct Red 224. ..................................... 54


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Sơ dồ ngun lý cơng nghệ dệt nhuộm ................................................. 7
Hình 1.2. Các quá trình hình thành gốc hydroxyl ............................................... 17
Hình 1.3. Mùn cƣa............................................................................................... 20
Hình 1.4. Lót nền sinh học từ mùn cƣa ............................................................... 22
Hình 1.4. Mùn cƣa dùng để trồng nấm ............................................................... 23
Hình 1.5. Viên ném mùn cƣa .............................................................................. 24
Hình 1.6. Gạch đƣợc chế tạo từ Mùn Cƣa .......................................................... 25
Hình 2.1. Cơng thức cấu tạo RY160 ................................................................... 33
Hình 2.2. Cơng thức cấu tạo DB 199 .................................................................. 33
Hình 2.3. Cơng thức cấu tạo DR 239 .................................................................. 34
Hình 2.4. Cơng thức cấu tạo DR 224 .................................................................. 34
Hình 2.5. Cơng thức cấu tạo AR 23. ................................................................... 35
Hình 3.1: Phổ UV-vis của RY 160...................................................................... 40
Hình 3.2. Tƣơng quan giữa độ hấp thụ quang và nồng độ phẩm RY 160 tại bƣớc
sóng 422 nm. ....................................................................................................... 41

Hình 3.3. Đƣờng chuẩn của phẩm màu đỏ cánh sen (DR 239) .......................... 42
Hình 3.4. Đƣờng chuẩn của phẩm màu xanh da trời(DB 199) ........................... 43
Hình 3.5. Đƣờng chuẩn của phẩm màu cờ đỏ (DR224) ..................................... 44
Hình 3.6. Đƣờng chuẩn của phẩm màu Acid Red (AR23) ................................. 45
Hình 3.7. Ảnh hƣởng của lƣợng Fe(II) đƣa vào biến tính Mùn cƣa. ................. 46
Hình 3.8. Ảnh hƣởng của nhiệt độ nung tới biến tính Mùn cƣa ......................... 47
Hình 3.9. Ảnh hƣởng của thời gian nung tới biến tính Mùn cƣa. ...................... 48
Hình 3.10. Hình thái bề mặt(SEM) Mùn cƣa sau khi biến tínhở độ phóng 200 lần
............................................................................................................................. 49
Hình 3.11. Hình thái bề mặt(SEM) Mùn cƣa sau khi biến tínhở độ phóng 500 lần
............................................................................................................................. 49
Hình 3.12. Hình thái bề mặt(SEM) Mùn cƣa sau khi biến tínhở độ phóng 1000
lần ........................................................................................................................ 50
Hình 3.13. Phổ EDX của bùn sau biến tính (b)................................................... 51
Hình 3.14. Ảnh hƣởng của thời gian tới hiệu suất xử lý phẩm màu RY160 của
vật liệu biến tính .................................................................................................. 52
Hình 3.15. Hiệu suất xử lý ban đầu và sau khi tái sử dụng vật liệu biến tính xử
lý phẩm màu RY 160. ......................................................................................... 54


DANH MỤC VIẾT TẮT
RY 160
DB 199
DR 239
DR 224
AR 23
SEM
UV - vis
EDX

Reactive Yellow 160: Phẩm màu vàng 160
Direct Blue 199: Phẩm màu xnah 199
Direct Red 239: Phẩm màu đỏ cờ 239
Direct Red 224: Phẩm màu đỏ sen 224
Acid Red 23: Phẩm màu đỏ vang 23
Scanning electron microscope: Kính hiển vi điện tử quét.
Ultraviolet – visible spectroscopy: Phổ tử ngoại khả biến
Energy-dispersive X-ray spectroscopy: Phổ tán xạ năng
lƣợng tia X


TĨM TẮT NỘI DUNG KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
1. Tên khóa luận tốt nghiệp
SỬ DỤNG VẬT LIỆU BIẾN TÍNH TỪ MÙN CƢA, ÁP DỤNG CHO Q
TRÌNH OXI HĨA NÂNG CAO LOẠI BỎ PHẨM MÀU
2. Giáo viên hƣớng dẫn: TS.Vũ Huy Định
Ths. Đặng Thế Anh
3. Sinh viên thực hiện: Ngọ Thị Hương Ly-K59B-KHMT
4. Mục tiêu nghiên cứu
4.1. Mục tiêu tổng quát
- Tìm kiếm và sử dụng các vật liệu làm xúc tác dị thể cho q trình oxi
hóa nâng cao xử lý các chất hữu cơ khó phân hủy trong nƣớc thải cơng nghiệp.
4.2. Mục tiêu cụ thể
- Biến tính Mùn cƣa thành vật liệu có tính xúc tác.
- Xác định thành phần. đặc điểm hình thái của vật liệu.
- Sử dụng xúc tác cho phản ứng Fenton dị thể xử lý loại bỏ phẩm màu RY
160.
- Áp dụng phƣơng pháp Fentom dị thể sử dụng xúc tác mùn cƣa cho các
phẩm màu thông dụng: AR23, DR239, DR224 và DB199.
5. Đối tƣợng – phạm vi nghiên cứu

- Mùn cƣa
- Các phẩm màu hữu cơ: RY 160, DB 199, DR 239, DR 224 VÀ AR 23
6. Nội dung ngiên cứu
- Nghiên cứu biến tính mùn cƣa trong các điều kiện sau: cho thêm hàm
lƣợng muối Fe(II) lần lƣợt là 0,5g ,1,0g và 1,5g ở các nhiệt độ 3000C, 4000C và
5000C trong vòng 1h, 2h và 3h.
- Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng tới q trình chọn vật liệu biến tính tối ƣu:
lƣợng muối Fe(II), thời gian nung và nhiệt độ nung.
- Khảo sát yếu tố thời gian và khả năng tái sử dụng của vật liệu biến tính
trong xử lý phẩm màu RY 160.


- Nghiên cứu áp dụng quá trình Fenton/vật liệu biến tính cho một số hợp
chất hữu cơ mẫu.
7. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Phƣơng pháp biến tính Mùn cƣa
+ Cân phân tích 10 g mùn cƣa thơ và a (g) FeSO4 đƣa vào cốc thủy tinh
50ml, thêm 20 mL nƣớc cất.
+ Khuấy hỗn hợp vừa chuẩn bị với tốc độ khuấy 120 vịng/phút trong
vịng 1 giờ sau đó để lắng trong vòng 2h, sau 2h lắng chắt bỏ nƣớc giữ lại hỗn
hợp.
+ Để hỗn vào tủ sấy ở nhiệt độ 800Cđể cơ cạn nƣớc hồn tồn.
+ Phần rắn sau khi đã cô cạn lấy 5g đem nung ở t (oC) trong thời gian t
giờ.
+ Để nguội, thu đƣợc xúc tác mùn cƣa biến tính muối Fe(II).
- Phƣơng pháp xác định đặc điểm bề mặt vậy liệu (SEM).
- Phƣơng pháp UV-vis xác định nồng độ phẩm màu.
- Phƣơng pháp khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình Fenton/ vật
liệu biến tính.
- Phƣơng pháp xử lý số liệu.

LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay, để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng và phong phú của con ngƣời,
các ngành công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ phát triển không ngừng dẫn tới sự
ô nhiễm môi trƣờng ở mức báo động, đặc biệt là môi trƣờng nƣớc bởi các kim
loại nặng (Hg, Pb, Cd, Fe, A s...), thuốc nhuộm hữu cơ, thuốc bảo vệ thực vật và
thuốc trừ sâu . Điều này gây ảnh hƣởng trực tiếp đến sức khỏe con ngƣời khơng
chỉ ở thế hệ hiện tại mà cịn ở các thế hệ tƣơng lai.
Công nhiệp dệt nhuộm ra đời và phát triển không ngừng nhằm đáp ứng nhu
cầu may mặc ngày càng đa dạng của con ngƣời. Dệt may là một trong những
ngành sản xuất quan trọng trong chiến lƣợc phát triển kinh tế xã hội của Việt
Nam. Công nghiệp dệt may góp phần tăng tỷ trọng xuất khẩu, giải quyết công ăn
việc làm cho một lƣợng lớn lao động hiện nay. Tuy nhiên, cùng với lợi ích kinh
tế, một vấn đề đang đƣợc quan tâm, đó là tình trạng ô nhiễm môi trƣờng do
nƣớc thải dệt nhuộm từ các nhà máy và các cơ sở sản xuất nhỏ lẻ gây ra. Màu
của nƣớc thải dệt nhuộm thƣờng cƣờng độ lớn, nhiều màu sắc khác nhau. Do đó,
khi đƣợc thải vào môi trƣờng, nƣớc thải ảnh hƣởng xấu tới m quan môi trƣờng,
gây ảnh hƣởng xấu tới môi trƣờng đất, môi trƣờng nƣớc và tới sức khỏe con
ngƣời. Phẩm nhuộn là các hợp chất hữu cơ có khối lƣợng phân tử khá lớn, chứa
các vịng thêm và có màu. Chúng rất đa dạng về màu sắc , chủng loại và có khả
năng nhuộm màu, nghĩa là bắt màu hay gắn màu vào các cho các vật liệu khác.
Chúng đƣợc sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp dệt nhuộm. Để nhuộm
vải, ngƣời ta thƣờng sử dụng phẩm màu tổng hợp và các chất phụ trợ để tạo nên
sự bền màu.Phần thuốc dƣ không gắn vào vải sẽ đi vào nƣớc thải. Điều này là
một trong những nguyên nhân khiến cho nƣớc thải dệt nhuộm có màu.
Hiện nay có rất nhiều phƣơng pháp xử lý nƣớc thải dệt nhuộm đƣợc áp
dụng: phƣơng pháp hấp thụ, phƣơng pháp cơ học, phƣơng pháp sinh học,
phƣơng pháp oxi hóa nâng cao. ....Trong đó phƣơng pháp oxi hóa nâng cao
mệnh danh là phƣơng pháp xử lý nƣớc thải của thế kỉ 21, nhờ vào ƣu thế nổi bật

1


trong việc loại bỏ chất hữu cơ đặc biệt nhƣng chất hữa cơ khó phân hủy sinh
học.
Hiện nay có rất nhiều vật liệu có thể biến tính tạo thành vật liệu biến tính
áp dụng cho q trình oxi hóa nhƣ mùn cƣa, vỏ trấu, vỏ lạc, lõi ngơ, rơm, bã
mía...... Mùn cƣa ( phụ phẩm của ngành công nghiệp gỗ đƣợc) có trên thị trƣờng
rất dễ kiếm, giá thành rẻ , đƣợc đánh giá là tiềm năng trong việc sử dụng để biến
tính tạo thành vật liệu biến tính áp dụng cho q trình oxi hóa xử lý nƣớc thải
dệt nhuộm.
Nhận thấy tính cấp thiết của việc xử lý nƣớc thải dệt nhuộm nên đề tài “
Sử dụng vật liệu biến tính từ mùn cưa, áp dụng cho q trình oxi hóa nâng
cao loại bỏ phẩm màu” đƣợc thực hiện.

2


CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Thuốc nhuộm
1.1.1. Khái niệm
Phẩm màu nhuộm (thuốc nhuộm) là tên chỉ chung những hợp chất hữu
cơ có màu (gốc thiên nhiên và tổng hợp) rất đa dạng về màu sắc và chủng loại,
chúng có khả năng nhuộm màu, nghĩa là bắt màu hay gắn màu trực tiếp cho các
vật liệu khác.
1.1.2. Phân loại Thuốc nhuộm[12]
a. Phân loại theo cấu tạo hóa học
- Thuốc nhuộm Nito : Phân tử thuốc nhuộm có 2 hoặc nhiều nhân đơn (
benzen , naphatalen ) ít nhất là một nhóm nitro (NO2) và một nhóm cho điện tử

( NH2 , OH)
- Thuốc nhuộm Azo : Là thuốc nhuộm quan trọng và có lịch sử phát triển
lâu đời nhất ,chiếm khoảng 50% tổng sản phẩm lƣợng thuốc nhuộm . Trong
phân tử chứa một hoặc nhiều nhóm Azo
- Thuốc nhuộm Antraquinon : Trong phân tử có một hoặc nhiều nhóm
Antraquinon hoặc dẫn xuất gốc của nó
- Thuốc nhuộm Indigoit : Loại thuốc nhuộm này trƣớc kia có nguồn gốc
từ thực vật màu xanh sẫm trích từ lá cây chàm.
- Thuốc nhuộm lƣƣ huỳnh: là những gốc thuốc nhuộm có chứa nhiều
nguyên tử lƣu huỳnh
- Thuốc nhuộm Arylmetan: là những dẫn xuất của mêtan, trong đó nguyên
tử cacbon trung tâm sẽ tham gia vào mạch liên kết của hệ thống mang màu
- Thuốc nhuộm hồn ngun đa vịng: trong phân tử có hệ mang màu là
các hợp chất đa tụ giữa antraquinon với các vòng dị thể khác tạo nên mạch đa
vòng.
b.Phân loại theo lớp k thuật

3


- Thuốc 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 cộng hóa trị
với vật liệu nói chung nhờ vậy nên độ bền màu cao.
Các loại thuốc nhuộm thuộc nhóm này có cơng thức cấu tạo tổng quát là:
S-R-T-X
Trong đó:
S: là nhóm làm cho thuốc nhuộm có tính tan.
R: là phần mang màu, thƣờng là các hợp chất Azo(-N=N), antraquynon,
axit chứa kim loại hoặc ftaloxiamin.
T: là gốc mang nhóm phản ứng.

X: là nguyên tử hay nhóm phản ứng.
Loại thuốc nhuộm này khi thải vào mơi trƣờng có khả năng tạo thành các
amin thơm đƣợc xem là tác nhân gây ung thƣ.
- Thuốc nhuộm axít: thuốc nhuộm này có những đặc điểm chung là hịa
tan trong nƣớc thƣờng dùng để nhuộm lơng thú hoặc nhuộm da.
Theo cấu tạo hóa học, đa số loại thuốc nhuộm này thuộc về nhóm azo,
một số tạo phức với kim loại. Cơng thức tổng qt có thể viết dƣới dạng:
Ar-SO3Na
Trong đó: Ar-SO3: là ion mang màu.
- Thuốc nhuộm trực tiếp: là loại thuốc nhuộm tự bắt màu, chúng là những
hợp chất màu tự hịa tan trong nƣớc và có khả năng tự bắt màu với các vật liệu
một cách trực tiếp nhờ các lực hấp thụ trong môi trƣờng trung tính hoặc kiềm.
Hầu hết chúng thuộc nhóm azo, một số ít là dẫn xuất của dioxazin và
ftaloxianin, nhƣng dạng tổng quát chung đƣợc biểu diễn:
Ar-SO3Na
Với Ar là gốc hữu cơ mang màu của thuốc nhuộm.
- Thuốc nhuộm hoàn nguyên: là những hợp chất màu hữu cơ khơng hịa
tan trong nƣớc, tuy có cấu tạo hóa học và màu sắc khác nhau nhƣng chúng có
chung một tính chất.
4


Tất cả đều chứa các nhóm ceton trong phân tử và có dạng tổng quát là:
- Thuốc nhuộm phân tán: là những hợp chất màu không tan trong nƣớc
do trong phân tử khơng chứa nhóm tạo tính tan –SO3Na, -COONa, có kích
thƣớc phân tử nhỏ, khối lƣợng phân tử khơng lớn, cấu tạo khơng phức tạp.
Phân tử chứa các nhóm –NH2, -HR2, -OH, -OR (R có thể là gốc alkyl,
aryl, alkyl hydroxyl).
1.1.3. Một số loại phẩm màu tiêu biểu[1]
- Phẩm nhuộm Acridin: Dẫn xuất của acridin hoặc 9 – phenylacridin, có

những nhóm thế khác nhau (OH,NH2,SH, vvv…) ở vị trí 3 và 6. Phẩm nhuộm
acridin thuộc loại phẩm nhuộm arymetan có màu vàng và da cam. Dùng để
nhuộm da, giấy, gỗ, vvv….
- Phẩm nhuộm Azo: Phẩm nhuộm tổng hợp mà trong phân tử có chƣa một
hoặc vài nhóm mang màu azo (-N = N-) liên kết các gốc thơm. Phẩm nhuộm azo
là những chất rắn, chỉ hào tan trong nƣớc khi phân tử có chƣa các nhóm SO3H,
COOH hoặc R4N+. Nhiều phẩm màu azo (đặc biệt khi khơng có nhóm SO3H và
có nhóm NO2) là chất cháy và dƣới dạng tổng hợp với bụi khơng khí dễ nổ nguy
hiểm.
- Phẩm nhuộm hoàn nguyên: Gồm các ơhaarm màu indigo, một số dẫn
xuất của antraquinon và đồng đẳng, một vài phẩm nhuộm lƣu huỳnh. Loại phẩm
này không tan trong nƣớc nên khi sử dụng phải khử với natri hidrosunfit trong
môi trƣờng kiềm mạnh nhằm chuyển thành dạng hòa tan gọi là dẫn xuất loco
bám rất chắc vào sợi xenlulozo. Khi nhuộm, sợi đƣợc tẩm ƣớt dung dịch loco,
sau đó phẩm màu đƣợc tái sinh do loco bị oxi hóa. Thƣờng loco dễ bị oxi hóa
khi phơi ngồi khơng khí hoặc dùng các chất oxi hóa nhƣ H2O2, kali dicromat,
kali,..vv. Phẩm có rất nhiều màu khác nhau, rất bền với ánh sáng, thời tiết và
giặt giũ.
- Phẩm nhuộn Nitro: Phẩm nhuộm hữu cơ thuộc dãy benzen và naphatalen
có chứa ít nhất một nhóm nitro cùng với nhóm hidroxi - OH, inino = NH, sunfo
– SO3 hoặc các nhóm khác.
5


1.2. Nƣớc thải trong công nghiệp dệt nhuộm
1.2.1. Nguồn phát sinh và đặc tính nước thải trong cơng nghiệp dệt nhuộm
Ở nƣớc ta, ngành công nghiệp dệt may đang chiếm một vai trị và vị trí
quan trọng trong nền kinh tế. Nó khơng chỉ thõa mãn nhu cầu may mặc của xã
hội và đẩy mạnh xuất khẩu, mà cịn góp phần giải quyết việc làm cho hàng triệu
ngƣời và giải quyết công tác xã hội, thực hiện đúng chủ trƣơng của Đảng và Nhà

nƣớc ta.
Hơn nữa đặc điểm của ngành dệt may là cần nhiều lao động, nên trƣớc
đây thƣờng phân bố ở điểm đông dân cƣ. Ở Việt Nam, ngành dệt may phân bố
và phát triển trên toàn lãnh thổ, nhƣng tập trung cao độ ở các thành phố lớn nhƣ:
Hà Nội, TP Hồ Chia Minh, Đà Nẵng, Huế….
Ngành dệt may là một trong những ngành có lịch sử phát triển lâu đời
nhất ở nƣớc ta, chính vì vậy công nghệ và trang thiết bị rất đa dạng. ên cạnh
những trang thiết bị tiên tiến thì cịn tồn tại nhiều thiết bị lạc hậu, có cả những
thiết bị đƣợc sản xuất vào những năm 1930-1940.
Do đặc điểm của ngành là khâu Nhuộm sử dụng lƣợng lớn và lƣợng nƣớc
thải chứa thuốc nhuộm lớn nên càng làm tăng thêm phần bức bách sự ô nhiễm
môi trƣờng, ảnh hƣởng đến m quan và sức khỏe cộng đồng.
Qua sơ đồ nguyên lý công nghệ dệt nhuộm ta thấy lƣợng nƣớc thải phát
sinh trong công nghệ dệt nhuộm từ các ông đoạn : hồ, sợi, rũ hồ, nấu tẩy và hồn
tất, trong đó lƣợng nƣớc phát sinh nhiều nhất chủ yếu ở giai đoạn giặt sau mỗi
công đoạn.
Phát thải từ công nghệ dệt dƣới dạng thải lỏng , phế thải vải ƣớt, xơ từ các
quá trình nhuộm, chất thải rắn từ các quá trình sấy, chất thải ngy hại và khí thải.
Dịng thải lỏng chứa nhiều chất khắc nhau nhƣ : thuốc nhuộm và hóa chất, các
chất làm đều màu và các chất phân tán , các kiềm, các muối, các axit sau chỉ ra
các đặc tính sau dịng thải từ các hoạt động trong sản xuất ngành dệt may.[11]

6


Hình 1.1. Sơ dồ ngun lý cơng nghệ dệt nhuộm

7

Bảng 1.1: Các chất gây ơ nhiễm và đặc tính của nguồn thải
Cơng đoạn

Chất ơ nhiễm trong nƣớc thải

Đặc tính của nƣớc
thải

Hồ sợi, giũ Tinh bột, glucozo,carboxy,metyl BOD cao(34-50% tổng
xelulozo,polyvinyl alcol, nhựa,chất sản lƣợng OD).

khô

béo và sáp.
Nấu, Tẩy

NaOH, chất sáp và dầu mỡ,tro, Độ kiềm cao, màu tối,
soda,silicat natri và tro sợi vụn

OD cao(30% tổng sản
lƣợng OD)

Tẩy trắng

Làm bông

Hipoclorit, hợp chất chứa clo, Độ kiềm cao, chiếm 5%
NaOH, AOX, axit……

BOD

NaOH, tạp chất

Độ kiềm cao,

OD

thấp
( dƣới 1% tổng OD)
Nhuộm

Các loại thuốc nhuộm, axitaxetic và Độ màu rất cao,
các muối kim loại…

OD

khá cao
(chiếm 6% tổng OD)

Chất màu, dầu mỡ, tinh bột, đất sét, Độ màu rất cao,

In
Hoàn thiện

muối kim loại , axit

cao và dầu mỡ

Vệt tinh bột, mỡ động vật, muối.

Kiềm nhẹ,

OD

OD thấp,

lƣợng nhỏ
Hàm lƣợng của từng chất ô nhiễm trong từng loại hình cơng nghiệp khác
nhau , các loại sản phẩm cũng không giống nhau, thành phần nƣớc thải rất đa
dạng. Các chất thải đó gây ảnh hƣởng trực tiếp đến nguồn tiếp nhận.
1.2.2. Tác hại của ô nhiễm nước do nước thải dệt nhuộm
Các thuốc nhuộm hữu cơ nói chung đƣợc xếp loại từ ít độc đến khơng độc
đối với con ngƣời (đƣợc đặc trƣng bằng chỉ số LD50). Các kiểm tra về tính kích
thích da, mắt cho thấy đa số thuốc nhuộm khơng gây kích thích với vật thử
nghiệm (thỏ) ngoại trừ một số cho kích thích nhẹ. [7]
8


Tác hại gây ung thƣ và nghi ngờ gây ung thƣ:Các thuốc nhuộm azo đƣợc
sử dụng nhiều nhất trong ngành dệt, tuy nhiên chỉ có một số màu azo,chủ yếu là
thuốc nhuộm benzidin, có tác hại gây ung thƣ. Các nhà sản xuất châu Âu đã
ngừng sản xuất loại này, nhƣng trên thực tế chúng vẫn đƣợc tìm thấy trên thị
trƣờng do giá thành rẻ và hiệu quả nhuộm màu cao.[7]
Mức độ độc hại với cá và các loài thủy sinh:Các thử nghiệm trên cá của
hơn 3000 thuốc nhuộm đƣợc sử dụng thông thƣờng cho thấy thuốc nhuộm nằm
trong tất cả các nhóm từ khơng độc, độc vừa, độc, rất độc đến cực độc. Trong đó
có khoảng 37% thuốc nhuộm gây độc vừa đến độc cho cá và thủy sinh,chỉ 2%
thuốc nhuộm ở mức độ rất độc và cực độc cho cá và thủy sinh.
Khi đi vào nguồn nƣớc nhận nhƣ sông,hồ, …với một nồng độ rất nhỏ
thuốc nhuộm đã cho cảm nhận về màu sắc. Thuốc nhuộm hoạt tính sử dụng càng

nhiều thì màu nƣớc thải càng đậm. Màu đậm của nƣớc thải cản trở sự hấp thụ
oxy và ánh sáng mặt trời, gây bất lợi cho sự hô hấp, sinh trƣởng của các lồi
thủy sinh vật. Nó tác động xấu đến khả năng phân giải của vi sinh đối với các
chất hữu cơ trong nƣớc thải. Các nghiên cứu cho thấy khả năng phân giải trực
tiếp thuốc nhuộm hoạt tính bằng vi sinh rất thấp. Ở Việt Nam, qua số liệu điều
tra tại các công ty dệt may lớn 12 đều cho thấy màu nƣớc thải dệt nhuộm chủ
yếu do thuốc nhuộm hoạt tính và một phần do các loại thuốc nhuộm khơng tận
trích hết khác gây ra.
1.3. Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải dệt nhuộm
Phƣơng pháp vi sinh là phƣơng pháp kinh tế và sinh thái nhất, là phƣơng
pháp đầu tiên đƣợc nghĩ đến trong xử lý nƣớc thải. Nhƣng với những đặc điểm
của nƣớc thải dệt nhuộm, nhất là nƣớc thải chƣa thuốc nhuộm hoạt tính thì một
mình phƣơng pháp vi sinh khơng thể giải quyết đƣợc vấn đề này. Ngƣời ta nghĩ
đến việc phải tiến hành xử lý các chất màu (thuốc nhuộm) khó hoặc không phân
giải sinh học trong nƣớc thải dệt nhuộm bằng phƣơng pháp hóa lý, hóa học rồi
mới xử lý hồn tịan bằng phƣơng pháp vi sinh . Đối với thuốc nhuộm hoạt tính,
hiện nay trên thế giới hay tại Việt Nam vẫn chƣa có một phƣơng pháp tiền xử lý
9


nào thực sự hiệu quả và kinh tế vì đặc tính tan, bền và đa chủng loại của nó.
Phƣơng pháp oxi hóa, đặc biệt là phƣơng pháp oxi hóa nâng cao, tỏ ra tiềm năng
trong giải quyết vấn đề này.
1.3.1. Phương pháp hóa lý[6]
Các phƣơng pháp hóa lý đơn thuần có đặc điểm chung là chuyển chất ơ
nhiễm ( chất màu) từ pha này sang pha khác mà không làm biến đổi bản chất,
cấu trúc màu. Do đó, trong xử lý chất màu thì phƣơng pháp hóa lý có nhƣợc
điểm chung là không xử lý triệt để chất màu để chuyển chúng thành chất không
ô nhiễm hoặc các chất dễ phân hủy sinh học hơn.
a. Phương pháp keo tụ

Hiện tƣợng keo tụ là hiện tƣợng các hạt keo cùng có thể hút nhau tạo
thành những tập hợp hạt có kích thƣớc và khối lƣợng đủ lớn để có thể lắng
xuống do trọng lực trong một thời gian đủ ngắn.
Phƣơng pháp keo tụ để xử lý chất thải dệt nhuộm là phƣơng pháp tách
loại chất màu gây ô nhiễm ra khỏi nƣớc dựa trên hiện tƣợng keo tụ.
Về nguyên tắc, do có độ phân tán lớn, diện tích bề mặt riêng lớn nên các
hạt keo có xu hƣớng hút nhau nhờ các lực bề mặt. Song do các hạt keo có cùng
loại điện tích cùng dấu đặc trƣng bằng thế zêta nên các hạt keo luôn đẩy nhau
bởi lực đẩy tĩnh điện, ngăn chúng hút nhau tạo hạt lớn hơn và lắng xuống. Nhƣ
vậy thế zêta càng lớn hệ keo càng bền (khó kết tủa) , thế zêta càng nhỏ hạt keo
càng dễ bị keo tụ, trong trƣờng hợp lý tƣởng khi zêta bằng 0 thì hạt khơng tích
điện và dễ dàng hút nhau bởi lực bề mặt tạo lực lớn hơn có thể lắng đƣợc . Đó
là cơ sở của phƣơng pháp keo tụ
b. Phương pháp hấp phụ
Hấp phụ là sự tích lũy trên bề mặt phân cách pha. Chất có bề mặt trên đó
xảy ra sự hấp phụ đƣợc gọi là chất hấp phụ, chất đƣợc tích lũy trên bề mặt là
chất bị hấp phụ.
Dựa trên bản chất lực hấp phụ có thể phân loại hấp phụ vật lý và hấp phụ
hóa học, trong đó, hấp hụ vật lý đƣợc gây ra bởi lực VanderWaals còn hấp phụ
10


hóa học gây ra bởi lực liên kết hóa học. Do bản chất lực hấp phụ nên hấp phụ
háo học khơng vƣợt qua đơn lớp phân tử cịn hấp phụ vật lý có thể có hiện tƣợng
đa lớp ( pha rắn-khí). Hai loại hấp phụ này khác nhau về nhiệt hấp phụ, tốc độ
hấp phụ, và đáng chú ý là tính đặc thù , có nghĩa là hấp phụ vật lý ít phụ thuộc
bản chất bề mặt trong khi đó để xẩy ra hấp phụ hóa học nhất thiết phải cần có ái
lực giữa bề mặt và chất bị hấp phụ.
Về các yếu tố bị ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ thì nói chung chất có bề
mặt riêng càng lớn thì khả năng hấp phụ càng cao. Tuy nhiên, diện tích bề mặt

riêng mới nói lên tiềm năng hấp phụ, nó là điều kiện cần nhƣng chƣa đủ. Để sự
hấp phụ xảy ra tốt, nhất là hấp phụ hóa học, thì cịn phải xem xét yếu tố tƣơng
thích về kích cỡ chất bị hấp thụ và kích thƣớc mao quản chất bị hấp phụ. Ví dụ
nhƣ các chất hấp phụ có đọ xốp lớn, kích cỡ ,mao quản nhỏ, diện tích bề mặt
riêng lớn vẫn hấp phụ khơng hiệu quả đối với các chất màu hữu cơ cồng kềnh.
Chất phân cực dễ hấp phụ lên bề mặt phân cực, chất không phân cực ƣu tiên hấp
phụ lên bề mặt khơng phân cực.
Hấp phụ có thể biễu diễn dưới dạng một cân bằng :
Chất bị hấp phụ+ bề mặt

chất bị hấp phụ liên kết với bề mặt

Để biễu diễn lƣợng chất bị hấp phụ trên một đơn vị chất hấp phụ (khối
lƣợng, bề mặt), ngƣời ta dùng đại lƣợng hấp phụ kí hiệu a (T hoặc a) . Đại lƣợng
hấp phụ là một hàm của nhiệt độ, nồng độ và áp suất: a=a (T,C) hoặc a=a (T,P),
khi cố định nhiệt độ trong phƣơng trình trên ta đƣợc đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt.
Để mô tả sự hấp phụ ở trạng thái cân bằng ngƣời ta thƣờng dùng các
phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ, khi đó, đại lƣợng hấp phụ cân bằng phụ thuốc
vào nồng độ chất bị hấp phụ ( pha lỏng) hay áp suất riêng của phần bị hấp phụ
(pha khí) khi cân bằng. Có nhiều phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ đƣợc thiết lập
hấp phụ cho những trƣờng hợp khác nhau ( đơn lớp, đa lớp, hấp phụ vật lý, hấp
phụ hóa học, hấp phụ trên bề mặt phân cách pha rắn-lỏng-khí…), nhƣng đối với
hấp phụ trên bề mặt phân cách pha rắn- lỏng thì quan trọng nhất là phƣơng tình
hấp phụ đẳng nhiệt Langmuri và phƣơng trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich:
11


Phương trình Freundlich:
a=kCl/n , n>1
trong đó:

a: địa lƣợng hấp phụ cân bằng (g chất bị hấp phụ g chất hấp phụ)
amax: đại lƣợng hấp phụ cực đại (g chất bị hấp phụ khi nó che phủ tồn bộ bề
mặt chất hấp phụ)
C: nồng độ chất bị hấp phụ trong dung dịch (g L, mol L)
k: hằng số cân bằng : hấp phụ

giải hấp

Các chất hấp phụ sử dụng trong xử lý nước thải dệt nhuộm:
- Cacbon hoạt tính: chất hấp phụ phổ biến trong xử lý nƣớc thải chứa thuốc
nhuộm, đặc biệt là hấp phụ thuốc nhuộm ở giai đoạn xử lý triệt để sau keo tụ.
Nó khơng đƣợc dùng đơn lẻ do giá thành cao và hiệu suất thấp trong loại bỏ các
phân tử màu lớn và đòi hỏi thời gian tiếp xúc. Khi hấp phụ bão hòa, than hoạt
tính đƣợc tái sinh, lƣợng tổn thất cỡ 10%- 15%.
- Các chất hấp phụ vô cơ khác: đất sét, than bùn, silic oxit, một số
khoáng.....cũng đƣợc dùng làm chất hấp phụ thuốc nhuộm khá hiệu quả với giá
thành rẻ hơn than hoạt tính.
- Các chất hấp phụ do một số cơng ty và tổ chức chế tạo có khả năng hấp
phụ tốt các thuốc nhuộm tan , kể cả thuốc nhuộm hoạt tính. Điển hình nhƣ chất
hấp phụ Acrasob D, Macrasob, Cucurbiturial.
- Sinh khối: đƣợc sử dụng để khử màu nƣớc thải dệt nhuộm bằng cơ chế
hấp phụ và trao đổi ion.
1.3.2. Phương pháp lọc[1]
Các k thuật lọc thông thƣờng là quá trình tách chất rắn ra khỏi nƣớc khi
cho nƣớc đi qua vật liệu lọc có thể giữ cặn và cho nƣớc đi qua. Các k thuật lọc
thông thƣờng khơng xử lý đƣợc các tạp chất tan nói chung và thuốc nhuộm nói
riêng.
Các k thuật lọc màng, có thể tách đƣợc thuốc nhuộm tan ra khỏi nƣớc
thải dệt nhuộm gồm có vi lọc, siêu lọc, thẩm thấu ngƣợc. . . Điểm khác biệt giữa
12

ba k thuật trên là kích thƣớc hạt mà chúng có thể lọc đƣợc. Q trình vi lọc có
đƣờng kính l mng t 0, 1 ữ 10 àm, siờu lc có kích thƣớc lỗ màng trong
khoảng 2÷100nm, cịn trong thẩm thấu ngƣợc lỗ màng có kích thức từ 0, 5 ÷2
nm. Siêu lọc có thể lọc đƣợc các phần tử ở kích cỡ nano, với các hiệu ứng hấp
phụ, tạo màng thứ cấp, siêu lọc cho phép lọc các phân tử. Trong phƣơng pháp
thẩm thấu ngƣợc, màng chỉ cho phép nƣớc đi qua trong khi muối, axit và các
phân tử hữu cơ không đi qua do đặt vào dung dịch nƣớc thải cần xử lý một áp
suất lớn hơn áp suất thẩm thấu của dung dịch đó. Trong các k thuật màng thì k
thuật siêu lọc có thể loại bỏ các chất tan với khối lƣợng phân tử lớn cỡ 1000 ÷
100. 000 g mol. Tuy nhiên nó khơng lọc đƣợc các loại thuốc nhuộm tan và có
phân tử lƣợng thấp, kích thƣớc nhỏ. Việc loại bỏ các loại thuốc nhuộm này đƣợc
thực hiện bằng phƣơng pháp lọc nano và thẩm thấu ngƣợc. Lọc nano đã đƣợc
chứng minh là có thể tách thuốc nhuộm hoạt tính có khối lƣợng phân tử khoảng
400 g mol ra khỏi nƣớc thải .
Tuy với những ƣu điểm trên nhƣng giá thành của màng, thiết bị lọc cao và
năng suất giảm dần do thuốc nhuộm lắng xuống làm bẩn màng lọc.
1.3.3. Các phương pháp sinh học[1]
Cơ sở của phƣơng pháp sinh học là sử dụng các vi sinh vật để phân hủy
các hợp chất hữu cơ trong nƣớc thải. Phƣơng pháp sinh học đạt hiệu quả cao
trong xử lý nƣớc thải chứa các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học với pH, nhiệt
độ, chủng vi sinh thích hợp và khơng chứa các chất độc làm ức chế vi sinh. Tuy
nhiên nƣớc thải xƣởng nhuộm chứa thuốc nhuộm rất bền vi sinh hầu nhƣ không
bị phân hủy sinh học. Vì vậy để xử lý nƣớc thải dệt nhuộm cần qua hai
bƣớc:Tiền xử lý chất hữu cơ khó phân giải sinh học chuyển chúng thành những
chất có thể phân hủy sinh học, tiếp theo là dùng phƣơng pháp vi sinh.
Xử lý sinh học có thể là xử lý vi sinh hiếu khí hoặc yếm khí tùy thuộc vào
sự có mặt hay khơng có mặt oxi. Q trình yếm khí xảy ra sự khử cịn q trình
hiếu khí xảy ra sự oxi hóa các chất hữu cơ. Q trình yếm khí có thể chạy với tải

lƣợng hữu cơ lớn, loại bỏ một lƣợng lớn các chất hữu cơ đồng thời tạo ra khí
13


sinh học, tiêu tốn ít năng lƣợng. Lƣợng bùn thải của q trình yếm khí rất thấp.
Tuy nhiên, hiệu quả khử màu của q trình này khơng cao (đối với thuốc nhuộm
axit là 80 – 90 %, thuốc nhuộm trực tiếp là 81 %). Ngƣợc lại, q trình hiếu khí
có hiệu suất cao trên 85 % nhƣng nó lại tiêu tốn năng lƣợng cho sục khí và tạo
lƣợng bùn thải lớn.
1.3.4. Các phương pháp điện hóa[1]
Phƣơng pháp này dựa trên cơ sở q trình oxi hóa khử xảy ra trên các
điện cực. Ở anot, nƣớc và các ion clorua bị oxi hóa dẫn đến sự hình thành O2,
O3, Cl2 và các gốc là tác nhân oxi hóa các chất hữu cơ trong dung dịch. Q
trình khử điện hóa các hợp chất hữu cơ nhƣ thuốc nhuộm, ở catot, kết hợp với
phản ứng oxi hóa điện hóa và q trình tuyển nổi, keo tụ điện hóa dẫn đến hiệu
suất xử lý màu và khống hóa cao. Phƣơng pháp điện hóa với điện cực nhôm
hoặc sắt là công nghệ xử lý hiệu quả độ màu, COD, OD, TOC, kim loại nặng,
chất rắn lơ lửng. Nghiên cứu cho thấy hiệu suất xử lý các loại nƣớc thải từ
xƣởng nhuộm chứa nhiều loại thuốc nhuộm khác nhau có khả năng đạt tới 90%.
Đây là phƣơng pháp đƣợc chứng minh hiệu quả đối với việc xử lý độ màu,
COD, OD, TOC, kim loại nặng, chất rắn lơ lửng của nƣớc thải dệt nhuộm. Tuy
nhiên phƣơng pháp điện hóa có giá thành cao do tiêu tốn năng lƣợng và kim loại
làm điện cực.
1.3.5. Phương pháp hóa học
a. Khử hóa học
- Đƣợc ứng dụng trong trƣờng hợp nƣớc thải chứa các chất dễ bị khử.
Phƣơng pháp khử hóa học hiệu quả với các thuốc nhuộm azo nhờ phân giải liên
kết azo tạo thành các amin thơm không màu có khản năng phân giải vi sinh hiếu
khí tốt hơn thuốc nhuộm gốc.
- Khử hóa học trên cơ sở Natri bohidrid, xúc tác isunfit áp dụng với thuốc

nhuộm tan trong nƣớc nhƣ thuốc nhuộm trực tiếp, axit, hoạt tính chứa các nhóm
azo hoặc các nhóm khử đƣợc và thuốc nhuộm phức đồng. Quy trình này có thể
khử màu trên 90% với các loại thuốc nhuộm kể trên . [1][9]
14


b. Oxi hóa hóa học
 Oxi hóa bằng tác nhân thông thƣờng
Cơ sở của phƣơng pháp này là dùng các chất oxi hóa mạnh để phá vỡ một
phần hay tồn bộ phân tử thuốc nhuộm chuyển thành dạng đơn giản khác. Các
chất oxi hóa thƣờng dùng gồm O3, H2O2, Cl2. . .
Ozon là chất oxi hóa mạnh, đƣợc dùng để phá hủy các hợp chất hữu cơ
đặc biệt là các hợp chất màu azo có mặt trong nƣớc thải dệt nhuộm. Ƣu điểm
của nó là dễ tan trong nƣớc, tốc độ phản ứng nhanh, xử lý triệt để, không tạo bùn
cặn, cải thiện phân giải vi sinh, giảm chỉ số COD của nƣớc. Ozon có thể sử dụng
đơn lẻ hay kết hợp với hydroperoxit, tia tử ngoại, siêu âm, hấp phụ than hoạt
tính để phá huỷ nhiều thuốc nhuộm. Jamshid ehin và cộng sự đã nghiên cứu
xử lý phẩm nhuộm Acid

rown 214, một thuốc nhuộm triazo điển hình bằng

ozon thu đƣợc kết quả loại bỏ màu hoàn toàn trong 30 phút, hay một nghiên cứu
khác của Yongjun Shen và cộng sự đã cho thấy hiệu quả cao khi xử lý phẩm
màu Reactive Red X-3 bằng ozon và ozon kết hợp sóng siêu âm, 99, 2% phẩm
nhuộm đƣợc phân hủy trong vịng 6 phút. [1]
Hydroperoxit cũng là một chất oxi hóa mạnh, có khả năng oxi hóa nhiều
hợp chất hữu cơ và vơ cơ. Tuy nhiên nếu phản ứng oxi hóa chỉ bằng
hydroperoxit khơng đủ hiệu quả để oxi hóa các chất màu có nồng độ lớn. Sự kết
hợp giữa H2O2 và FeSO4 tạo nên hiệu ứng Fenton, cho phép khoáng hóa rất
nhiều hợp chất hữu cơ và nhiều loại thuốc nhuộm khác nhau (hoạt tính, trực tiếp,

bazơ, axit và phân tán), làm giảm chỉ số COD của nƣớc.[4]
Các chất chứa clo hoạt tính (NaClO, Cl2, …) có thể xử lý nhiều thuốc
nhuộm khác nhau tƣơng đối hiệu quả, tuy nhiên nó cũng có các hạn chế nhất
định. Các nghiên cứu của Qianyuan Wu và cộng sự cho thấy khả năng loại bỏ
phẩm màu Reactive Red 2 với hiệu suất và tốc độ lớn bằng clo đồng thời chiếu
tia UV. Tuy nhiên, các nghiên cứu của Hamada và cộng sự đã chỉ ra rằng việc
xử lý các chất màu họ azo có thể đƣợc oxi hóa nhờ Natri hypoclorơ (NaClO),

15


nhƣng sau khi phá hủy các hợp chất hữu cơ, các halogen dễ dàng hình thành các
trihalogenmetan và gây ơ nhiễm mơi trƣờng thứ cấp.[1]
 Oxi hóa nâng cao
Q trình oxi hóa nâng cao là những q trình phân hủy dựa vào gốc tự
do hoạt động hydroxyl OH• đƣợc tạo ra trong mơi trƣờng lỏng ngay trong q
trình xử lý. Các gốc hydroxyl rất hoạt hóa và là tác nhân oxi hóa gần nhƣ mạnh
nhất từ trƣớc đến nay (Eo = +2, 8V), chỉ đứng sau flo (Eo = +2, 87 V). Điện thế
oxi hóa của các chất sử dụng phổ biến trong môi trƣờng lỏng đƣợc giới thiệu
trên bảng 1.3.[1]
Bảng . 2. Điện thế oxi hóa của một số tác nhân oxi hóa mạnhtrong mơi
trường lỏng.
Tác nhân oxi hóa
Điện thế oxi hóa (V)
F2

+ 2, 87

OH•

+ 2, 80

O3

+ 2, 07

H2O2

+ 1, 77

ClO2

+ 1, 50

Cl2

+ 1, 36

O2

+ 1, 23

Đặc điểm nổi trội của phƣơng pháp oxi hóa nâng cao là các gốc hydroxyl
tạo ra có khả năng phản ứng nhanh và không chọn lọc với hầu hết các hợp chất
hữu cơ (hằng số tốc độ phản ứng trong khoảng 10 7 và 1010 mol-1. l. s-1). Đặc tính
oxi hóa khơng chọn lọc này vô cùng quan trọng, cho phép mở rộng phạm vi áp
dụng của phƣơng pháp với các nƣớc thải không đồng nhất, chứa các hợp chất ô
nhiễm khác nhau. Khả năng hoạt hóa nhanh phù hợp với thời gian sống ngắn và
nồng độ tức thời thấp của các gốc tự do hydroxyl. Đặc biệt, phản ứng của gốc
hydroxyl với các anken và các hợp chất thơm rất nhanh, hằng số tốc độ phản

ứng trong khoảng 108-1010 mol-1. l. s-1, do đó các gốc hydroxyl này cho phép
khống hóa các chất hữu cơ ơ nhiễm, khó phân hủy sinh học trong thời gian từ
16


vài phút đến vài giờ. Các gốc hydroxyl có thể đƣợc hình thành bằng các phƣơng
pháp khác nhau nhƣ đƣợc mơ tả trên hình 1.1. [2][5]

ình .2. Các q trình hình thành gốc hydroxyl
- Phân loại oxi hóa nâng cao[12]
Theo cơ quan bảo vệ môi trƣờng M (USEPA), dựa theo đặc tính của q
trình có hay khơng có sử dụng nguồn năng lƣợng bức xạ tử ngoại UV mà có thể
phân loại các q trình oxi hóa nâng cao thành hai nhóm:
 Các quá tr nh oxi hóa nâng cao khơng nh tác nhân ánh sáng
Các q trình oxi hóa nâng cao không nhờ tác nhân ánh sáng là các q trình
khơng nhờ năng lƣợng bức xạ tia cực tím UV trong quá trình phản ứng và chúng
đƣợc liệt kê ở bảng1.3.
Bảng 1.3. Các q trình o i hóa n ng cao h ng nhờ tác nh n ánh sáng
TT Tác
nh n Phản ứng đặc trƣng
Tên quá
phản ứng
1

H2O2 và Fe2+

tr nh
H2O2 + Fe2+  Fe3+ + OH- + *HO
17

Fenton