Xử lý phẩm mầu bằng kỹ thuật fenton sử dụng vật liệu biến tính từ đá ong

Trong

Em xin

S.
.

C

Trung tâm

E

chân thành c

các th

x
ng

nói chung, các th
y dỗ cho em ki n thức v
ở lý thuy t vững vàng và t

u ki n giúp

em trong su t quá trình h c t p.
Cu i cùng, em xin chân thành c

u

ộng viên em trong su t quá trình h c t p và hồn

ki
thành khố lu n t t nghi p.
E

x

i


................................................................................................................. iv
................................................................................................................................v
......................................................................................................................... vi
..........................................................................................................................................1
..........................................................................................2
ộ

1.1

............................................................................................2

1.2

ộ

1.3

x

...................................................................................................5
ữ
x

1.3.1

..........................................................................11
.......................................................................................................11

1.3.2

............................................................................................................13

1.3.3

............................................................................................................14

1.3.4

............................................................................................................. 14

1.4

........................................................................................................................20

1.4.1

.....................................................................................................................................20
ểm chính c

1.4.2 Nhữ
1.4.3

..................................................................................................21

.......................................................................................................................................23
-

2.1
2.2

–

-

..............25

...........................................................................................................................25
ộ

ứ .......................................................................................................................25

2.3

ứ ........................................................................................................25

2.4

ứ .................................................................................................................27

2.4.1

.......................................................................................................27

2.4.2

x

2.4.3

x

2.4.4

ộ

...................................................................................27
....................................................................................28

u su t x lý ph m màu ........................................................................29
........................................................................................30

3.1 Xây d

ng chu n n

3.1.1

ộ

........................................................................30

................................................................................................................30
x

3.1.2

)..................................................................................................31

3.1.3

..................................................................................................32

3.1.4

............................................................................................................33

3.1.5

.......................................................................................................... 33
ộ

3.2
3.2.1

ở

.................................................................................................34
.....................................................................................................34

ii


3.2.2

ở

3.2.3

ở

3.3

ộ

.......................................................................................................35
......................................................................................................36

....................................................................................................................37
x

3.4

ộ

ộ

.............39

-TỒN TẠI VÀ KI N NGHỊ ..............................................................................................40

........................................................................................................................1

iii


T

COD

Chemical oxigen demand
Nhu c u oxi hóa h c

EDX

Engery dispersive X-ray spectroscopy
Ph tán x

RY 160

ă

ng tia X

Reactive Yellow 160
Ph m màu Reactive Yellow 160

SEM

Scanning electron microscope
Kính hiể

DR 239

n t quét

Direct Red 239
Phẩm màu đỏ cánh sen

DB 199

Direct Blue 199
Phẩm màu xanh da trời

DR 224

Direct Red 224
Phẩm màu đỏ cờ

AR 23

Acid red 23
ẩm màu đỏ

AOPs

n

Advanced Oxidation Processes
n n

iv

o


ộ
ộ

ộ ................................ 5
ộ

...................... 6

n th oxi hóa kh c a một s tác nhân oxi hóa m nh trong mơi
ng l ng .......................................................................................................... 16
............................................................................. 26
................................ 38

v


c hydroxyl ............................................... 17
........................................................ 30
x

................................. 31
................................. 32

(DR 239) ..................................................... 33
................................................... 34

ể

ể

x

ể

ể

x

ộ

... 35

....................................................................................................... 36
ể

ể

x
........................................................................ 37

E
ể

.................................................... 38
ể

x
.................................................................................. 39

vi


ột trong những ngành công nghi p phát triển

t nhuộ
m nh do nh

cs

c. Nh

u ki n kinh

ở c a, d t nhuộm trở thành ngành công nghi p chi

t th

ể cho ngân sách nhà

trí quan tr ng trong n n kinh t qu
ă

c và là ngu n gi i quy
Bên c

ộng.

c làm cho nhi

t nhuộm là lo i hình cơng nghi

ph m và có s

i l n v nguyên li

thi t b

c s d ng thuộc lo
m tỷ l l n. Do v

cv

ng v ch ng lo i s n

c bi t là thu c nhuộm. Song
ỹ l c h u, s

ng máy th công
ở

ng ch t th i t o ra l n và gây

n

u t t y u.
ă

Trong nhữ

công nghi p d t nhuộ

chuyển bi n khá rõ r t

s

i c a hàng lo t xí nghi p d t nhuộm có v n
ỹ

ng v máy móc thi t b , công ngh trong s n

xu t, ứng d ng công ngh x

c th i tiên ti n k t h p vi sinh x

d t nhuộm,... Xét v khía c

x
cv

ơ nhiễ

c s ti m n kh

v

ă

nv n

ng các xí nghi p d t

n nay thì ngành cơng nghi p d t nhuộm

ă

ộ

S
ng, và v i s

ă

nhuộ

c th i

ng, các xí nghi p m i này tuy có kh

h n ch gây ơ nhiễ
i quy

có những

ễ
ă

ng s ng r t cao.

ễ

ở

ể
x
x

ể

ở

.

1

ă


Ổ
1.1
c th i d t nhuộm
ộ

c
ộ

ở

ữ

ộ , sẽ khác nhau khi s d ng các lo i nguyên
ẽ th i ra ch t b n t nhiên c a

li u khác nhau. Chẳng h
s

ộ

c th

ộ ki m, BOD và ch

ng (SS) cao. Ở lo i

nguyên li u s i t ng h p, ngu n gây ơ nhiễm chính là hóa h c do các lo i hóa ch t
s d

n t y và nhuộm. Các ch t ô nhiễm ch y

th i d t nhuộm là các ch t hữ
m t, các h p ch t halogen hữ
ộ cao và pH c

r n, nhi

ộng b

y, thu c nhuộm, ch t ho
ă

mu
c th

ng ch t

ng ki m l

nhuộm là thành ph n khó x lý nh
nhuộ

c

c

c bi t là thu c nhuộm azo - lo i thu c

c s d ng ph bi n nh t hi n nay, chi m t i 60 - 70 % th ph n.[1]
Hóa ch t s d ng: h tinh bột, H2SO4, CH3COOH, NaOH, NaOCl, H2O2,

Na2CO3, Na2SO3

Các lo i thu c nhuộm, các ch

t ng m, ch t c m màu,

ch t t y gi t.
Thành ph

c th i ph thuộ

c tính c a v t li u nhuộm, b n ch t

c a thu c nhuộm, các ch t ph tr và các hóa ch
th i bao g m t

c s d ng. Ngu

n chu n b s i, chu n b v i, nhuộm và hoàn t t.
ă

c th i d t nhuộm nhìn chung r t phức t
lo i hóa ch
t
trình s n xu
và n u t

c

h m nhuộm, ch t ho
ng, tinh bột men,ch

ộng b m t, ch

x

n ly, ch t

d ng. Trong quá

c th i ra 12-300 m3/t n v i, ch y u t

c th i d t nhuộm ô nhiễm n ng tr

2

ng s

n nhuộm
ộ màu,


pH, ch

ộ

t quá tiêu chu n cho phép x vào

c bi

ng là ngu n sinh

ng, BOD, COD, nhi

ngu n ti p nh n.
Các lo i thu c nhuộ
ra các kim lo i, mu

c th i. Các ch t h v i v
ộng b m

COD cao và các ch t ho

thuỷ sinh c

ộc cho

c th i d t nhuộm.
ò

D t nhuộm là một trong nhữ
ể

ch t. Các k t qu


c th

i s d ng nhi
n 300 m3

c cho 1 t n hàng d t)

n d t nhuộm và n u t y.

c th i chứa hỗn h p phức t p các hố ch
ộng b m t, ch

ho

c và hóa

c th i cho th y:

ng l n (kho

ch y u t


ng BOD,

a (ph m nhuộm, ch t

n ly, ch t ng m, ch t t o môi tr

ng, men, ch t oxy

i d ng các ion, các kim lo i n ng và các t p ch t tách ra t x
c th i t y gi

ộng t

ng ch t hữ
c th i khá l n ở

(COD có thể lên t i 1000 - 3000 mg/l). Ðộ màu c
nhữ
l

nt
t giá tr

i:

u và có thể lên t i 10.000 Ptc th i nhuộ

(hi u qu h p th thu c nhuộm c a v i ch

ng c

ng không

ng

t 60 - 70%, 30 - 40% các ph m

nhuộm th a ở d ng nguyên thuỷ ho c b phân huỷ ở một d
ộm ur

n 50.000 Pt-

it

18.000 mg/l. Các ph m nhuộm ho

n

ng th i tr c ti p ra
t hữ

ộ

c th i d t nhuộm ph thuộc r t l n vào lo

ng

ng ph m nhuộm th a l n d

ă

màu.
 Mứ

ộ ô nhiễm c

hoá ch t s d ng, vào k t c u m t hàng s n xu t (t y tr ng, nhuộm, in hoa...), vào
tỷ l s d ng s i t ng h p, vào lo i hình cơng ngh s n xu
hay bán liên t c

c tính máy móc thi t b s d ng...
3

n, liên t c


ứ

ộ

Các thu c nhuộm hữ

ộ
ộ

c x p lo i t

ộ

i

ằng ch s LD50). Các kiểm tra v tính kích thích

v
da, m t cho th

thu c nhuộm khơng gây kích thích v i v t th nghi m (th )

ngo i tr một s cho kích thích nhẹ.
Tác h

c nhuộ

z

cs

d ng nhi u nh t trong ngành d t, tuy nhiên ch có một s màu azo, ch y u là thu c
nhuộm benzidin, có tác h

Â

ng s n

c tìm th y trên th

ng do giá

n xu

xu t lo

c t chúng v

thành rẻ và hi u qu nhuộm màu cao.[6]
Mứ

ộ ộc h i v i cá và các loài th y sinh: Các th nghi m trên cá c

3000 thu c nhuộ

cs d

c các nhóm t

ộ

37% thu c nhuộ

ộc v

mứ

ộr

ộc và c

ng cho th y thu c nhuộm nằm trong t t
ộc v

ộc, r

ộ

nc

ộ

ng

ộc cho cá và th y sinh, ch 2% thu c nhuộm ở

ộc cho cá và th y sinh.
c nh

i một n

ộ r t nh thu c nhuộm

m nh n v màu s c. Thu c nhuộm ho t tính s d ng càng nhi u thì màu
c th

mc

c th i c n trở s h p th oxy và ánh sáng

m t tr i, gây b t l i cho s hơ h

ởng c a các lồi th y sinh v t. Nó tác

ộng x

n kh

ă

ic

th i. Các nghiên cứu cho th y kh

i v i các ch t hữ
ă

i tr c ti p thu c nhuộm ho t tính

bằng vi sinh r t th p. Ở Vi t Nam, qua s li
u cho th

c

u tra t i các công ty d t may l n

c th i d t nhuộm ch y u do thu c nhuộm ho t tính và

một ph n do các lo i thu c nhuộm khơng t n trích h t khác gây ra.[6]

4


1M
u

n

pH
ộ

n đ

-

8,5 – 9,5

0

34 - 58

C

ộ

Pt-Co

350 - 3720

COD

mg/l

360 - 2350

BOD5

mg/l

200 - 1450
(

u n

n

r n

n

1.2
Ch t t

c s d ng trong cơng nghi p d t có thể

c chia

ị

c) và bột màu (các ch t khơng hịa tan).

Thứ hai, các ch t t o màu có thể

c t chức theo các công ngh ứng d ng chúng

thành thu c nhuộm (các ch

- thu c nhuộm ho t tính, thu c nhuộm phân tán, thu c nhuộm hoàn nguyên, thu c
x

nhuộm c m màu, thu c nhuộ

z

c nhuộm tr c ti p, thu c nhuộm

phức h p kim lo i và các bột màu.
Cu i cùng, thu c nhuộm có thể
z

chúng

ỳnh, triphenylmethane, indigoid, phthalocyanine,
c theo cách mà chúng ho

H u h t các ch t t
ị

nhuộ

hi

ộng trong q trình nhuộm.

c s d ng trong công nghi p d t là những thu c
rõ ràng trong các ch t này là thu c nhuộm azo (70-80%).

H u h t các bột màu trên th
G

c phân lo i theo thành ph n hóa h c c a

ng là bột màu azo, ti p theo là các phthalocyanine.

t c các lo i thu c nhuộ

c mô t trong tài li

c s d ng trong ngành công nghi p d t và không thể dễ

thay th , bởi vì mỗi lo i thu c nhuộ

ng d n này
c

u có những l i ích c thể c a nó khi so v i

những lo i thu c nhuộm khác. Ví d , khi nhuộm cellulose, thu c nhuộm tr c ti p

và ho

c s d ng. Thu c nhuộm ho t tính t

và hi u su t c a nó là tuy t v i.
5


Tuy nhiên, thu c nhuộm tr c ti
ộ b n màu c a nó th

(m

ể nhuộm cellulose

cs d

i thu c nhuộm ho t tính), bởi

vì thu c nhuộm tr c ti p s d ng trong qui trình dễ nh t này có chi phí th p.
Các lo i thu c nhuộm khác nhau áp d ng cho các lo i v i khác nhau.
2M
CO

WO

LI

SI

CV

CA

PA

PES

PAC

Bơng

Len

Lanh

Sisal

Vitcơ

Cellulo

Polyam

Polyest

Polyacr

se

ide

er

ylo

acetate
Axit

x

nitrile

x

x

x

(anion)
x

x

(chrome)
x
(cation)
ứ

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

ộ
x

x

x

ngun
x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

ỳ

z
ị
x

x

x

x

x

(T.S Dieter Sedlak, 2011)
Thuốc nhu m b z

o c cation
z

Thu c nhuộ
iv

cs d

x

ộb nm
6

ể

c màu s
x


z

là tuy t v i. Tuy nhiên, khi áp d ng cho cellulose, thu c nhuộ
z

màu kém v i ánh sáng và s c xát.Thu c nhuộ

ể

ộb n

c hòa tan trong

i k t qu t

c hòa tan

ộn v

ể tránh s k t h p c a các phân t

thu c nhuộm.
Thuốc nhu m acid ho c anion
Thu c nhuộm acid (ho

c s

ộ b n màu v i ánh sáng và gi t

c hi u ch
thì t

é

ể nhuộm s i protein,

d

n r t t t, tùy thuộc vào c u trúc hóa h c c a thu c nhuộm. Thu c

nhuộm acid có thể dễ dàng ị
ị

c. Dung d ch thu c nhuộm mà trong

ộ pH mang tính acid.

Thuốc nhu m cầm màu
Thu c nhuộm c m màu có thể

c phân lo

c nhuộ

do công ngh s d ng chúng, chúng là một lo i thu c nhuộ

ộc l p. Các phân t

thu c nhuộm này không chứa crom, tuy nhiên crom có m t trong mu
ể g n k t thu c nhuộm vào các s i v i. Các mu

d

cs

c s d ng trong

quá trình này là: potassium dichromate, potassium chromate và sodium dichromate.
Thu c nhuộm c
Một mu

ể nhuộm s i protein và polyamide.

cs d

c pha trộn vào dung d ch nhuộ

ộ b n màu v i ánh sáng và gi t là tuy t v i.

s

ể g n k t thu c nhuộm vào
ộ

ng liên quan

n crom ph thuộc vào tr ng thái oxy hóa c a nó. Ở d ng hóa tr sáu c a nó, crom
ộc h i cao g

n 1.000 l n so v i h u h t các h p ch t hóa tr ba

thơng d ng nh t. Crom III thể hi

ộc tính c p th p, trong khi crom VI r
ở ộng v t. Do hi u qu

c chứ

ộc h i
c tính

c s d ng h t tuy t v i c a dung d ch nhuộm, thu c nhuộm có chứa crom có
nhữ

ộ
Crom VI ch

i nh

c th i.
ă

cs d

ể thay th

ột ch t c m

màu cho vi c nhuộm len. Trong quá trình nhuộm, crom VI b kh bởi crom III n u
7


c kiểm soát. N u nhà máy nhuộm kiể

ng thu c nhuộm

ộ pH chính xác khi s d ng các thu c nhuộm c m màu, chúng có thể
ứ

các tiêu chu n lu t pháp nghiêm ng t c
t

iv

ứng

c th i là 0,5 ppm c a

c th i.

Thuốc nhu m phức hợp kim loại
Thu c nhuộm phức h p kim lo

c t o thành t một nguyên t kim lo i

liên k t v i một ho c nhi u phân t thu c nhuộm. Những lo i thu c nhuộm này

ng

c s d ng trên các s i protein và polyamide. Thu c nhuộm phức h p

kim lo i 1:1 (ch

nh một phân t thu c nhuộm liên k t v i 1 nguyên t kim lo i)

c s d ng trong các dung d ch có tính axit m nh. Thu c nhuộm phức h p kim
lo i 1:2 (ch

nh 2 phân t thu c nhuộm liên k t v i nguyên t kim lo

c áp

d ng trong dung d ch trung tính ho c có tính acid y u (pH 5-6,5).
Thu c nhuộm phức h p kim lo

d ng crom III cho nguyên t kim

lo i. Tác ộ

n crom ph thuộc vào tr ng thái oxy hóa c a
ộc tính c p th p, trong khi crom VI r

nó. Crom III thể hi

ở ộng v t. Do hi u qu

chứ

ộc h

c

c tính s d ng h t
ộng môi

tuy t v i c a dung d ch nhuộm, thu c nhuộm có chứa crom có nhữ
i nh
thu c nhuộ

c th i. N u nhà máy nhuộm kiể

ộ pH chính xác khi s d ng các thu c nhuộm phức h p kim lo i,

chúng th m chí có thể
v

ng

ứng các tiêu chu n lu t pháp nghiêm ng t c

c th i là 0,5 ppm c a t

ứ

i

c th i.

Thuốc nhu m trực tiếp
Thu c nhuộm tr c ti p ch

y

c s

d

ể nhuộm các ch t n n

c nhuộm anion, thu c nhuộm tr c ti
ộ b n màu gi

é

ộ b n v i ánh sáng thì t
ể nhuộm s

Thu c nhuộm tr c ti
s pha trộn). Thu c nhuộ

c tính acid.
é

n tuy t v i.
c bi t là trong

c s d ng tr c ti p trên s i cellulose tr c ti p mà

không c n tr ch t c m màu.
8


Thuốc nhu m hoàn nguyên
Thu c nhuộ

c s d ng ch y u cho những s i cellulose.
c s d ng trên các s i protein và polyamide.

Thuốc nhu m lưu uỳnh
ỳnh bao g m c u trúc amino và phenolic g n k t v i các

Thu c nhuộ
h p ch

ỳnh, và có tr

có chứ

ỳnh trong các phân t c

ng phân t cao. Nhi u lo i thu c nhuộm khác
các lo i thu c nhuộm
c bởi sodium sulfide trong mộ

ng

ki m thuộc lo i này. Thành ph n xhính xác c a chúng khơng ph

bi t bở

ỳnh

c t o thành t các ch t phức t p. Thu c nhuộ
x

cs d

c bi

l is

x
p và cung c

ộb

gi

c

ột

i v i ánh sáng có các mứ

é

ộ b n màu khi

n tuy t v i.

Thuốc nhu m naphtol
z

Thu c nhuộm naphtol thu c nhuộ
h p ch t trên b

x (ch y

thu c nhuộm hi
z

ò

c t ng h p t hai

x

c g i là

c x lý bằng các thành ph

z

do và mu i diazonium) và các thành ph n ghép (ch y

beta-naphtol), mà chúng ph n ứ

c g i là các

c chi t xu t t

ể t o ra azo chromophore (ph n này c a các

phân t ch u trách nhi m v màu s c c a nó).
ị

Thu c nhuộ

ộ b n khi gi t là

ộ b n c xát thì kém bởi vì những thu c nhuộ

t t. M

trúc bột màu trên s
sáng có thể

ộb

t các giá tr cao và s

c. Thu c nhuộ

c s d ng ch y

ộ

nhuộ

n 80% thu c nhuộm
z

ể

c các

c bi t c a thu c nhuộm phân tán/hi n

hình – thu c nhuộm diazo phân tán –
%

ể l i một c u

cs d

ể nhuộm polyester. Kho ng

c s d ng hi n nay thuộc v các nhóm thu c

u ki n kh , các thu c nhuộm này có thể s n xu t các
9


amine, một s

M c dù một s

m bán thu c

nhuộm d t may có thể t

i thu c nhuộm

ă

azo có ti

n cịn có sẵn trên th

ng

th gi i.
Thuốc nhu m hoạt tính
Thu c nhuộm ho t tính t n d ng một chromophore g n v i một nhóm th có
kh

ă

n ứng tr c ti p v i ch t n n c a x

c s d ng

ch y u là các phân t azoic, anthraquinonic ho c phức h p kim lo i. Màu ng c
lam và màu xanh h

ng là các phức h
x

phthalocyanine. Thu c nhuộm ho

ph n l n thu c nhuộm

tr c ti p, azoic và hồn ngun trong vi c nhuộ
x

thích h

x

ột s lo

c nhuộm ho t tính t o nên các liên

k t hóa h c cộng hóa tr v i ch x

c tính b n màu tuy t v i.

Các phân t thu c nhuộm bao g
thể

ng ho c nickel c a các

n - mộ

n ho t tính có thể là b t kỳ trong s các lo i phân t

n ho t tính và
c s d ng

ph bi n nh t là phân t ho t tính vinylsulfone. Các lo i thu c nhuộm ho t tính hai
chứ

ă

c tính ho

n các thơng s

x lý khác nhau. Những thu c nhuộm này g m có hai nhóm ho t tính khác nhau (một
lo

ng là một vinyl sulfone). Các giá tr c

d ng thu c nhuộm ho t tính hai chứ

ă

n 90% khi s

ă

Thu c nhuộm ho t tính dễ ị

ộ

b n màu t t (ngo i tr vi c b clo t n cơng), do liên k t hóa h c m nh mẽ. Màu
ể
theo tr n

c. Thu c nhuộm ho t tính có thể chứa các tỷ l cao (tính

ng) c

hình thành một liên k t cộng hóa tr v

ng r i kh i phân t
x

d ch nhuộm ho c trong dung d ch r a.
Thuốc nhu m phân tán
10

i cùng trở thành mu i trong dung


Thu c nhuộm phân tán bao g m các h p ch t hữ
ể

c v i s tr giúp c a các tr ch t riêng bi t. Thu c

nhuộ

x

cs d
x

c nhuộ

c s d ng.

Thu c nhuộm phân tán có thể
nhau:

ng d
ộ

nhi

ộ
ộ b n màu khi gi t ph thuộc vào

b n v i ánh sáng nói chung là khá t
c u trúc c

c

x

c áp d

khác

c hỗ tr bởi các ch t mang ở các

c tr c ti

i 100°C ứng d ng tr c ti p trên 100°C ứng d ng bằng cách làm hòa
x ở các nhi

tan thu c nhuộ

ộ cao (ví d , qui trình gia nhi t khô).

1.3
1.3.1
ư n p p

1.3.1.1

pp
ể phân h y các ch t hữ

p ph

khó phân h y sinh h c. Trong cơng ngh x
ể kh

c

c th i d t nhuộ

ng dùng

c th i d t nhuộm hòa tan và thu c nhuộm ho t tính.

ở c a q trình là s h p ph ch t tan lên b m t ch t r n (ch t h p ph ),
ể tái sinh ch t h p ph . Các ch t h p ph

ih
than ho

c s d ng là

t sét, magie cacbonat. Trong s

t tính h p

ph hi u qu nh t là do có b m t riêng l n 400 - 1500 m2

i ta còn

x

dùng xenlulo bi

ể h p ph thu c nhuộm axit và thu c
õ

nhuộm cation. Các v t li
C

c th nghi m kh

ă

p ph thu c nhuộm.

háp này có nhi

ể

ằm trong chính b n ch t c a nó
ị

là chuyển ch t màu t

i th i gian ti p xúc, t o một

ể ch t ô nhiễ

ng th i sau h p ph , không x lý tri
rộng rãi trong x lý thu c nhuộm.[5]

11

c s d ng


ư n p p

1.3.1.2
Hi

o

ng keo t là hi

ng các h t keo cùng lo i có thể hút nhau t o

thành những t p h p h

c và kh

do tr ng l c trong một th

ể có thể l ng xu ng

ng n. Phèn nhơm Al2(SO4)3.nH2O (n=14÷18),
= ÷

mu i s t Fe2(SO4)3.nH2O ho c FeCl3. nH2
c

l

ể

c coi là những ch t keo t

t keo t ph bi n nh t t i Vi t Nam, trong khi
i s t l i là ch t keo t ph bi n ở
ộ

pH keo t t
c th

c công nghi p phát triển do kho ng

÷

n n ng, b

ng s t trong

i dùng phèn nhơm (pH keo t 5, 5 ÷ 7). Polime nhơm (PAC):

Khi hòa tan PAC t o các h t polime Al13 (th c ch t là Al13O4(OH)247+
t trộ

+

ă

n tích

c l n gây keo t m nh, bông c n l n và th y phân ch m
ng c a chúng lên các h t keo c n x lý.
c s d ng rộng rãi trong x

c th i d t nhuộm

chứa các thu c nhuộm phân tán v
kinh th tuy nhiên nó khơng x

thi v m t
c t t c các lo i thu c nhuộm:

 Thu c nhuộm axit, thu c nhuộm tr c ti p, thu c nhuộm hồn ngun keo t

t

t l ng dễ dàng, bơng c n ch

ng th p.

 Thu c nhuộm ho t tính r t khó x lý bằng các tác nhân keo t
ị

ng

c nghiên cứu.
Bên c

o ra mộ

khơng làm gi m t ng ch t r
1.3.1.3

ư n p

Các kỹ thu t l

ò

ă

c.[5]

pl

ng là quá trình tách ch t r n ra kh

c khi cho

ỹ thu t l c thông

t li u l c có thể giữ c
ng khơng x

ng bùn th i l n và

c các t p ch t tan nói chung và thu c nhuộm nói riêng.

Các kỹ thu t l c màng, có thể

c thu c nhuộm tan ra kh

nhuộm g m có vi l c, siêu l c, th m th

c..

c h t mà chúng có thể l

ểm khác bi t giữa ba kỹ thu t

c. Quá trình vi l
12

c th i d t

ng kính lỗ


mng t 0, 1 ữ 10 àm, siờu l
trong th m th

c lỗ màng trong kho ng 2÷100nm, cịn

c lỗ màng có kích thức t 0, 5 ÷2 nm. Siêu l c có thể l

c

các ph n t ở kích c nano, v i các hi u ứng h p ph , t o màng thứ c p, siêu l c
cho phép l c các phân t . Trong

m th

c, màng ch cho phép

i, axit và các phân t hữ
dung d

c th i c n x lý một áp su t l

t vào
t th m th u c a dung d ch

ỹ thu t màng thì kỹ thu t siêu l c có thể lo i b các ch t tan v i
kh

ng phân t l n c 1000 ÷ 100. 000 g/mol. Tuy nhiên nó khơng l

các lo i thu c nhuộm tan và có phân t
các lo i thu c nhuộ
c. L

ng th

c nh . Vi c lo i b

c th c hi n bằ

c nano và th m th u

c chứng minh là có thể tách thu c nhuộm ho t tính có kh i

ng phân t kho ng 400 g/mol ra kh
Tuy v i nhữ
ă

c

c th i.

ể

a màng, thi t b l c cao và

t gi m d n do thu c nhuộm l ng xu ng làm b n màng l c.[5]

1.3.2
ởc
h p ch t hữ

c là s d ng các vi sinh v
c th

c th i chứa các ch t hữ

t hi u qu cao trong x
ễ phân h y sinh h c v i pH, nhi

sinh thích h p và khơng chứa các ch
ểx

ộ, ch ng vi

ộc làm ức ch

x ởng nhuộm chứa thu c nhuộm r t b n vi sinh h
h c. Vì v

ể phân h y các

c th i d t nhuộm c

c th i
phân h y sinh
c: Ti n x lý ch t hữ

khó phân gi i sinh h c chuyển chúng thành những ch t có thể phân h y sinh h c,
ti
X lý sinh h c có thể là x lý vi sinh hi u khí ho c y m khí tùy thuộc vào s
có m t hay khơng có m t oxi. Q trình y m khí x y ra s kh cịn q trình hi u
khí x y ra s oxi hóa các ch t hữ
hữ
tiêu t

n, lo i b mộ
ă

m khí có thể ch y v i t

ng l n các ch t hữ

ng

ng th i t o ra khí sinh h c,

ng bùn th i c a q trình y m khí r t th p. Tuy nhiên,
13


i v i thu c nhuộm axit là 80 –

hi u qu kh màu c
%

90 %, thu c nhuộm tr c ti
cao trên 85 %

c l i, quá trình hi u khí có hi u su t
ă

i tiêu t

ng cho s c khí và t

ng bùn th i

l n.[9]
1.3.3
ở quá trình oxi hóa/ kh x
c c. Ở

c và các ion clorua b oxi hóa d

n s hình thành O2, O3, Cl2 và

các g c là tác nhân oxi hóa các ch t hữ

ch. Q trình kh

n hóa và q trình tuyển n i, keo t

n hóa d

n hóa v

thu c nhuộm khác nhau có kh

ă

%

tt

c th i d t nhuộ
ă

ng. Nghiên

c chứng

ộ màu, COD, BOD, TOC, kim lo i n ng, ch t

i v i vi c x

ng c

cao do tiêu t

n c c nhôm ho c s t là công ngh
c th i t x ởng nhuộm chứa nhi u lo i

cứu cho th y hi u su t x lý các lo

r

n hi u su t x lý màu và

ộ màu, COD, BOD, TOC, kim lo i n ng, ch t r

minh hi u qu

n

c nhuộm, ở catot, k t h p v i ph n ứng oxi hóa

hóa các h p ch t hữ

x lý hi u qu

n

n hóa có giá thành

ng và kim lo

n c c.[5]

1.3.4
1.3.4.1
c ứng d

ng h

c th i chứa các ch t dễ b kh

pháp kh hóa h c hi u qu v i các thu c nhuộm azo nh phân gi i liên k t azo t o

ă

i vi sinh hi u khí t

thu c nhuộm g c.
Kh hóa h

ở natri bohidrid, xúc tác bisunfit áp d ng v i thu c nhuộm
c nhuộm tr c ti p, axit, ho t tính chứa các nhóm azo ho c

các nhóm kh

c và thu c nhuộm phứ

90% v i các lo i thu c nhuộm kể trên.[7]
14

ng. Quy trình này có thể kh màu trên


1.3.4.2


b n

n n

n

ườn

ởc

ể phá v một ph n

t oxi hóa m

hay toàn bộ phân t thu c nhuộm chuyển thành d

n khác. Các ch t oxi

ng dùng g m O3, H2O2, Cl2...
ể phá h y các h p ch t hữ

Ozon là ch t oxi hóa m
các h p ch t màu azo có m

ểm c a nó là dễ tan

c th i d t nhuộ

ộ ph n ứng nhanh, x lý tri

c, t

c bi t là

ể, không t o bùn c n, c i thi n

c. Ozon có thể s d

ẻ hay k t

h p v i hydroperoxit, tia t ngo i, siêu âm, h p ph than ho

ể phá huỷ

phân gi i vi sinh, gi m ch s COD c

ứu x lý ph m nhuộm

nhi u thu c nhuộm. Jamshid Behin và cộng s
z

Acid Brown 214, một thu c nhuộ

ển hình bằ

z

c k t qu

lo i b màu hoàn toàn trong 30 phút, hay một nghiên cứu khác c a Yongjun Shen
và cộng s [ ]

y hi u qu cao khi x lý ph m màu Reactive Red X-3B

bằng ozon và ozon k t h p sóng siêu âm, 99, 2% ph m nhuộ

c phân h y

trong vòng 6 phút.
x

ột ch t oxi hóa m nh, có kh

ă

x

uh p

u ph n ứng oxi hóa ch bằng hydroperoxit

ch t hữ
hi u qu

ể oxi hóa các ch t màu có n

ộ l n. S k t h p giữa H2O2

và FeSO4 t o nên hi u ứng Fenton,[4] cho phép khống hóa r t nhi u h p ch t hữu
u lo i thu c nhuộm khác nhau (ho t tính, tr c ti
tán), làm gi m ch s COD c

z

x

c.

ể x lý nhi u thu c nhuộm

Các ch t chứa clo ho t tính (NaClO, Cl2,
i hi u qu

n ch nh

nghiên cứu c a Qianyuan Wu và cộng s cho th y kh

ă

nh. Các

i b ph m màu

ộ l n bằ

ng th i chi u tia UV. Tuy

nhiên, các nghiên cứu c a Hamada và cộng s

ra rằng vi c x lý các ch t

Reactive Red 2 v i hi u su t và t

màu h azo có thể

c oxi hóa nh
15

ễ dàng hình thành các trihalogenmetan và

h y các h p ch t hữ
gây ô nhiễ

ng thứ c p.



n ến

Quá trình oxi hóa tiên ti n là những q trình phân h y d a vào g c t do ho t
ộ

x

•

ct

ng l ng ngay trong q trình x lý.

Các g c hydroxyl r t ho t hóa và là tác nhân oxi hóa g
n nay (Eo = +2, 8V), ch

ứng sau flo (Eo = +

ch t s d ng ph bi
3

ng l

nh nh t t

c

n th oxi hóa c a các
c gi i thi u trên b ng 1.3.

n th oxi hóa kh c a m t s tác nhân oxi hóa m nh trong mơi
r

ng lỏng
kh (V)

F2

+ 2, 87

O •

+ 2, 80

O3

+ 2, 07

H2O2

+ 1, 77

ClO2

+ 1, 50

Cl2

+ 1, 36

O2

+ 1, 23

ểm n i trội c
ra có kh

ă

x

n là các g c hydroxyl t o

n ứng nhanh và không ch n l c v i h u h t các h p ch t hữ
ộ ph n ứng trong kho ng 107 và 1010 mol-1. l. s-1).

(hằng s t

c tính oxi hóa

khơng ch n l c này vơ cùng quan tr ng, cho phép mở rộng ph m vi áp d ng c a
c th
nhau. Kh

ă

ng nh t, chứa các h p ch t ơ nhiễm khác

t hóa nhanh phù h p v i th i gian s ng ng n và n

th i th p c a các g c t

x

ộ tức

c bi t, ph n ứng c a g c hydroxyl v i các
16


anken và các h p ch

t nhanh, hằng s t

1010 mol-1. l.s-1

ộ ph n ứng trong kho ng 108-

c hydroxyl này cho phép khống hóa các ch t hữ

nhiễm, khó phân h y sinh h c trong th i gian t
hydroxyl có thể

n vài gi . Các g c

c hình thành bằ

c mơ t

trên hình 1.1.[5]

1 Các q trình hình thành g c hydroxyl
Hi u qu c a quá trình x lý các ch t ô nhiễm ph thuộc vào r t nhi u thông
s

ộ

thành ph n c
thể b

x

ộ ánh sáng U, pH, nhi

ộ

C

ng c n x lý. Ngoài ra, hi u qu c a q trình oxi hóa có
ởng do s tiêu th g c hydroxyl c a các h p ch

ộ ph n ứng giữa g c hydroxyl v i cacbonat

có m

ng. Hằng s t

và bicacbonat l

t là 1,5.107 và 4,2.108 mol-1. l.s-1.

Các q trình oxi hóa tiên ti

c hữ

c phân lo i d a vào tr

ho c d thể) ho c d

og

x

ng thể
c,

Nhìn chung các ph n ứng c a các q trình oxi hóa tiên
ti

nhau, tuy nhiên hi u qu x lý và hi u qu kinh t c a quá trình ph

17


•

thuộ

u ki n v n hành c a h

th ng.
 M t số q trình oxi hóa tiên tiến
Q trình ozon hóa
z

ă

c phát hi

ởi C.F.Schombein. Ozon có kh

oxi hóa các h p ch t hữ
không

c dùng trong x

nh, dễ phân h y nên ozon c n ph
z

c n cung c p mộ

ă

ng 34 kcal cho phép t o ra 1 mol ozon.
n plasma nguội. Ph n ứng

c mơ t
O2 +

•-

→

O2 + O• →
Ozon có thể

+ O••3

c s n xu t t oxi nguyên ch t ho

hi u su t th

ng hai l

i nhanh, ở nhi

i

c, ozon không b n và b phân h y

ộ dung d ch 20oC, th i gian bán h y c a ozon kho ng 20

- 30 phút. Ph n ứng phân h
s

c mô t

Δ =

3

o ozon ph bi n nh t bằ
có thể

c. Do tính

c t o ra t i chỗ, tức th i ngay

c khi s d ng. Ph n ứng t
3O2 →

ă

z

c Peleg và cộng

xu
O3 + H2O → O2 + 2OH•
Chi phí x lý các thu c nhuộm khó phân h y r t khác nhau, tùy thuộc vào

thành ph n c
x

c th i, các lo i thu c nhuộ

c s d ng. M c dù kh

n ch chính c a vi c áp d ng h th
n hành s d

ă

n và chi phí b

các s n ph m ph t o ra có thể gây ơ nhiễm thứ c p.
cịn b h n ch

ộ hòa tan r t th p c

20°C) và q trình chuyể

z

i ch m.
18

ă
u

ng r t l n, ngồi ra
ữa, q trình ozơn hóa
c (kho ng 10-4 mol/l ở


Quá trình peroxon (O3/H2O2)
Nhi u nghiên cứu cho th y s phân h
ă

z

c t o ra g c hydroxyl

ng khi có m t hydro peoxit H2O2, do có ph n ứng
O3 + H2O2 → O2 + OH• + HO2•

c th ; ă

u nhóm nghiên cứ

ể áp d ng h

x

ể x lý

n M nh Trí và cộng s

d ng h

x

ể x lý

c th i s n xu t bột gỗ t cây keo lai v i hi u su t x lý 98 – 99 %; g
nhóm nghiên cứu Nguyễn Ng c Lân và cộng s nghi m x

c th i d t nhuộm khu công nghi p d t may Ph N i (H
x

s d

x

ộ

t 90 –

x

t hi u qu x lý cao, h
z

i h c Bách khoa Hà Nộ
%

t 39 – 80 %.

p ph i các h n ch

ộ hòa tan th p c a O3

c, tiêu th nhi u hóa ch t, ph thuộc

ộ và các ph n ứng ph tiêu th g c hydroxyl c a các ion có trong

vào pH, nhi
c.
ư n p po

F n on

Trong x

c th

t tên là oxi hóa nâng cao (AOPs- Advanced
ị

Oxidation Processes). Gi
cao, có kh

ă

x

c th

i t o ra một ch t trung gian có ho t tính

u qu các ch t hữ

y sinh h c, trong x

c hydroxyl t do (*OH). Trong vi c áp d ng gi i pháp này

(AOPs), quá trình Fenton và các quá trình kiểu Fenton (Fenton – like processes)
c cho là gi i pháp hi u qu cao. Cơng trình nghiên cứ
cơng b

ă

c J. H. Fenton
ứng

p chí Fe2+ làm tác nhân oxi hóa, th c t

ểm c a nó

minh hi u qu x lý và kinh t c
là, vi c oxi hóa có thể d n t i khống hóa hồn các ch t hữ

2,

H2O,

y ph i s d ng nhi u hóa ch t sau x lý làm cho chi phí x
lý cao. Vì v y, chuyển các ch t khó phân h y sinh h c thành có kh
sinh h c r i ti p t c dùng các quá trình x lý sinh h c ti p sau.
19

ă

y