LỜI CẢM ƠN

Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin cảm ơn cô giáo - Tiến Sĩ Hồ Phương
Hiền, giảng viên tổ bộ môn Công nghệ - Môi trường - Khoa Hóa học - trường Đại
học Sư phạm Hà Nội đã định hướng và giúp đỡ em trong suốt quá trình làm khóa
luận.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo tổ bộ môn Công nghệ - Môi
trường cũng như các thầy cô giáo khác của khoa Hóa học- trường Đại học Sư phạm
Hà Nội đã truyền dạy những kiến thức cần thiết cho em trong suốt quá trình học,
đồng thời và tạo điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành khóa luận này .
Trong phạm vi hạn chế của một khóa luận tốt nghiệp, những kết quả thu được
là rất ít và quá trình làm việc khó tránh khỏi những thiếu sót em rất mong nhận
được những ý kiến đóng góp quý báu từ thầy cô và các bạn để bài luận văn này
được hoàn chỉnh hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, ngày 3 tháng 5 năm 2016
Sinh viên

Nguyễn Thị Hồng Nguyệt


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 1
1. Sự cần thiết của đề tài..................................................................................... 1
2. Nhiệm vụ nghiên cứu ...................................................................................... 2
Chương I: TỔNG QUAN ........................................................................................... 3
I.1 Tổng quan về nước thải dệt nhuộm ............................................................... 3
I.1.1.Quy trình công nghệ dệt nhuộm ................................................................ 3
I.1.1.1.Quy trình kéo sợi, dệt vải ...................................................................... 3
I.1.1.2. Quy trình xử lí vải................................................................................. 3
I.1.1.3.Quy trình nhuộm và hoàn tất vải ........................................................... 3

I.1.2. Các loại thuốc nhuộm trong sản xuất dệt nhuộm ................................... 4
I.1.2.1.Sơ lược về thuốc nhuộm ........................................................................ 4
I.1.2.2 .Các loại thuốc nhuộm trong sản xuất dệt nhuộm ................................ 4
I.1.3. Ảnh hưởng của nước thải dệt nhuộm đến môi trường ........................... 9
I.1.3.1. Các chất gây ô nhiễm chính trong nước thải dệt nhuộm ..................... 9
I.1.3.2.Ảnh hưởng của nước thải dệt nhuộm đến môi trường ........................ 11
I.2. Các phương pháp hóa học xử lí nước thải dệt nhuộm.............................. 13
I.2.1.Phương pháp hấp phụ ............................................................................... 13
I.2.2.Phương pháp keo tụ tạo bông.................................................................... 13
I.2.3.Phương pháp tuyển nổi.............................................................................. 14
I.2.4.Phương pháp oxi hóa nâng cao ................................................................. 14
I.2.5. Phương pháp sinh học .............................................................................. 15
I.3. Quy trình xử lí nước thải dệt nhuôm bằngsắt kim loại và muối kali
pesunfat ................................................................................................................ 16
I.3.1.Sơ lược về tính chất của sắt kim loại và muối pesunfat ............................ 16
I.4. Sử dụng phương pháp trắc quang trong định lượng hóa học.................. 20
I.4.1.Phương pháp so sánh ................................................................................ 20
I.4.2.Phương pháp thêm chuẩn .......................................................................... 20
I.4.3. Phương pháp đường chuẩn ...................................................................... 21


Chương 2: THỰC NGHIỆM .................................................................................... 22
II.1. Quy trình thực nghiệm ............................................................................... 22
II.2. Hóa chất và dụng cụ ................................................................................... 22
II.2.1. Hóa chất ................................................................................................. 22
II.2.2.Dụng cụ ................................................................................................... 23
II.3.1. Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng COD ............................. 23
II.3.1.1. Nguyên tắc xác định .......................................................................... 23
II.3.1.2.Chuẩn bị các dung dịch thuốc thử ..................................................... 24
II.3.1.3. Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng COD .......................... 24

II.3.1.4. Xác định COD ở mẫu nước thải dệt nhuộm: .................................... 24
II.3.2.Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng metyl da cam ở pH=3 ... 25
II.3.3.Xây đường chuẩn xác định hàm lượng metyl DC ở pH= 5.3 ............... 25
II.4. Khảo sát các điều kiện tối ưu của quá trình xử lí metyl DC bằng sắt kim
loại kết hợp với muối kali pesunfat ................................................................... 26
II.4.1.Khảo sát hàm lượng sắt .......................................................................... 26
II.4.2.Khảo sát nồng độ kali pesunfat .............................................................. 27
II.4.3.Khảo sát pH ............................................................................................. 28
II.4.4.Khảo sát thời gian ................................................................................... 28
II.4.5. Khảo sát ảnh hưởng của khuấy trộn .................................................... 28
II.5. Áp dụng quy trình xử lí bằng sắt kim loại kết hợp pesunfat để xử lí mẫu
nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc- Hà Đông- Hà Nội................................. 28
II.5.1. Mô tả mẫu .............................................................................................. 29
II.5.2.Xử lí mẫu ................................................................................................. 29
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................... 31
III.1 Xây dựng đường chuẩn xác định COD .................................................... 31
III.2. Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng metyl DC ........................ 32
III.2.1.Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng metyl DC ở pH=3........ 32
III.2.1.1. Khảo sát bước sónghấp thụ tối ưu của dung dịch metyl DC tại
pH=3 ............................................................................................................... 32


III.2.1.2. Đường chuẩn xác định hàm lượng metyl DC ở pH=3 .................... 32
III.2.2. Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng metyl DC ở pH=5,3.... 34
III.2.2.1. Khảo sát bước sóng hấp thụ tối ưu của dung dịch metyl DC tại
pH=5,3 ............................................................................................................ 34
III.2.2.2. Đường chuẩn xác định hàm lượng metyl DC ở pH=5,3 ................. 34
III.3 Kết quả khảo sát các điều kiện tối ưu của quá trình xử lí metyl DC
bằng sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat ............................................ 35
III.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng sắt ............................................. 35

III.3.2.Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ kali pesunfat .................................. 38
III.3.3.Khảo sát pH ........................................................................................... 40
III.3.4. Khảo sát thời gian phản ứng ............................................................... 42
III.3.5. Khảo sát sảnh hưởng của khuấy trộn ................................................. 44
III.4. Tổng hợp các điều kiện thực nghiệm tối ưu của quá trình xử lí metyl
DC bằng sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat K2S2O8 ........................ 46
III.5. Áp dụng quy trình xử lí bằng hệ sắt kim loại và muối pesunfat để xử lí
mẫu nước thải dệt nhuộm của làng Vạn Phúc- Hà Đông- Hà Nội. ................ 46
KẾT LUẬN .............................................................................................................. 48
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 49


DANH MỤC HÌNH
Hình III.1: Đường chuẩn xác định hàm lượng COD .............................................. 31
Hình III.2: Phổ hấp thụ UV-Vis của dung dịch metyl DC 8mg/l, pH=3 ............... 32
Hình III.3: Đường chuẩn xác định hàm lượng metyl DC ở pH=3 ......................... 33
Hình III.4: Phổ hấp thụ UV-Vis của dung dịch metyl DC 8mg/l, pH=5,3. ........... 34
Hình III.5: Đường chuẩn xác định hàm lượng metyl DC ở pH=5,3 ...................... 35
Hình III.6: Ảnh hưởng của hàm lượng sắt đến quá trình xử lí dung dịch metyl DC
.................................................................................................................................. 37
Hình III.7: Ảnh hưởng của nồng độ K2S2O8 đến quá trình xử lí dung dịch metyl DC 39
Hình III.8: Ảnh hưởng của pH tới quá trình xử lí metyl DC bằng sắt kim loại kết
hợp với muối kali pesunfat ....................................................................................... 41
Hình III.9: Khảo sát theo thời gian quá trình xử lí metyl DC ................................ 43
Hình III.10: Khảo sát sự ảnh hưởng của sự khuấy trộn đến quá trình xử lí metyl
bằng sắt kim loại kết hợp với kali pesunfat. ............................................................ 45


DANH MỤC CÁC BẢNG


Bảng I. 1: Cách lựa chọn sử dụng thuốc nhuộm phù hợp với nguyên liệu vải sợi ... 9
Bảng I. 2: Lượng nước thải tính cho một đơn vị sản phẩm của một số mặt hàng .. 10
Bảng I. 3: Các chất gây ô nhiễm và đặc tính nước thải của ngành dệt nhuộm ....... 10
Bảng I. 4: Ảnh hưởng của các chất gây ô nhiễm trong nước thải ngành dệt nhuộm
đến môi sinh ............................................................................................................. 12
Bảng II. 1: Bảng thể tích các dung dịch để xây dựng dường chuẩn COD.............. 24
Bảng II. 2: Các thể tích ddo cần lấy đểchuẩn bị dd1÷ dd6........................................ 25
Bảng II. 3: Các thể tích ddo* cần lấy để chuẩn bị dd1÷ dd6 ..................................... 26
Bảng II. 4: Bảng thể tích và khối lượng các chất cần lấy để khảo sát hàm lượng sắt
.................................................................................................................................. 26
Bảng II. 5: Bảng thể tích và khối lượng các chất cần lấy ....................................... 27
Bảng II. 6: Thể tích các dung dịch thuốc thử và nước thảicho quá trình xử lí nước
thải bằng sắt kim loại và muối kali pesunfat ............................................................ 29
Bảng III. 1: Các giá trị COD với giá trị mật độ quang tương ứng ......................... 31
Bảng III. 2: Nồng độ metyl da cam với các giá trị mật độ quang tương ứng, pH=3
.................................................................................................................................. 33
Bảng III. 3: Nồng độ metyl da cam với các giá trị mật độ quang tương ứng,
pH=5,3 ...................................................................................................................... 34
Bảng III. 4: Mật độ quang của dung dịch sau các khoảng thời gian xử lí .............. 36
Bảng III. 5: Nồng độ metyl DC còn lại sau các khoảng thời gian xử lí với hàm
lượng Fe khác nhau .................................................................................................. 36
Bảng III. 6: Mật độ quang của dung dịch sau các khoảng thời gian xử lí với nồng
độ K2S2O8 khác nhau ................................................................................................ 38
Bảng III. 7: Nồng độ metyl DC còn lại sau các khoảng thời gian xử lí ................. 38
Bảng III. 8: Giá trịmật độ quang và nồng độ metyl DC còn lại sau các khoảng
thời gian xử lí ở pH=3 .............................................................................................. 40
Bảng III. 9: Giá trị mật độ quang và nồng độ metyl DC còn lại sau các khoảng thời
gian xử lí ở pH=7 ..................................................................................................... 40
Bảng III. 10: Bảng kết đo quang và nồng độ MD qua các thời gian ở pH=10....... 41
1



Bảng III. 11: Khảo sát sự giảm nồng độ metyl da cam theo thời gian xử lí bằng
sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat, pH=3 .................................................. 43
Bảng III. 12: So sánh giá trị mật độ quang thu được của hai quá trình xử lí có
khuấy trộn và không khấy trộn................................................................................. 44
Bảng III. 13: So sánh nồng độ metyl DC còn lại của hai quá trình xử lí có khuấy
trộn và không khấy trộn ........................................................................................... 45
Bảng III. 14: Mật độ quang và giá trị COD của mẫu nước thải dệt nhuộm
trước và sau khi xử lí ................................................................................................ 47

2


MỞ ĐẦU
1. Sự cần thiết của đề tài
Ở nước ta hiện nay ngành công nghiệp may mặc và dệt nhuộm đi đầu trong
phát triển kinh tế, tạo điều kiện công ăn việc làm cho công nhân lao động, thúc đẩy
GDP tăng. Song cùng với sự phát triển ấy là các phát sinh trong quá trình sản xuất
mà tiêu biểu đến là nước thải. Ngành dệt nhuộm sử dụng một lượng nước lớn để
sản xuất và đồng thời thải ra một lượng nước thải đáng kể cho môi trường.
Nước thải ngành dệt nhuộm là một trong những loại nước thải ô nhiễm nặng,
hàm lượng các chất hữu cơ cao, khó phân hủy, pH dao động từ 9÷12 do thành
phần các chất tẩy rửa. Trong quá trình sản xuất có rất nhiều hóa chất độc hại được
sử dụng để sản xuất tạo màu như là phẩm nhuộm, chất hoạt động bề mặt, chất điện
ly, chất tạo môi trường, tinh bột, men, chất ôxy hoá….Các chất này thường có chứa
các ion kim loại hòa tan, hay kim loại nặng rất khó phân hủy trong môi trường, có
thể gây ô nhiễm môi trường trầm trọng trong thời gian dài. Nếu chưa được xử lý và
xử lý chưa đạt QCVN mà thải ra ngoài thì các hóa chất này có thể giết chết vi sinh
vật xung quanh, làm chết cá và các loại động vật sống dưới nước, các chất độc này

còn có thể thấm vào đất, tồn tại lâu dài và ảnh hưởng tới nguồn nước ngầm và bên
cạnh đó còn ảnh hưởng đến đời sống của con người. Ngoài ra, nước thải dệt
nhuộm thường có độ màu rất lớn, thay đổi thường xuyên tùy loại thuốc nhuộm nên
cần phải được xử lý triệt để trước khi thải ra, tránh gây ô nhiễm môi trường.
Hiện nay, có rất nhiều phương pháp được ứng dụng để xử lí các hợp chất hữu
cơ độc hại có trong nước thải dệt nhuộm. Một trong những phương pháp được các
nhà khoa học rất quan tâm là phương pháp oxi hóa nâng cao. Lúc này, trong hệ
phản ứng không chỉ có quá trình khử các hợp chất hữu cơ mà còn xảy ra quá trình
oxi hóa nâng cao nhờ quá trinh sinh ra gốc tự do OH*, SO4*-. Ưu điểm rất lớn của
phương pháp này là khả năng phân hủy cao, dễ áp dụng, công nghê đơn giản và giá
thành thấp. Do đó, chúng tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu quá trình oxi hóa metyl
1


da cam bằng sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat và ứng dụng xử lí nước
thải dệt nhuộm’’.
2. Nhiệm vụ nghiên cứu
Trong khóa luận này, chúng tôi thực hiện các nhiệm vụ sau:
- Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng COD bằng phương pháp đo
quang.
- Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng metyl da cam bằng phương pháp
đo quang.
- Xác định các điều kiện tối ưu của quá trình xử lí metyl da cam trong nước
bằng kim loại sắt kết hợp với muối kali pesunfat.
- Sử dụng sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat để xử lí nước thải dệt
nhuộm của làng Vạn Phúc-Hà Đông- Hà Nội. Đánh giá hàm lượng COD của nước
thải dệt nhuộm trước và sau xử lí.

2



Chương I: TỔNG QUAN

I.1 Tổng quan về nước thải dệt nhuộm
I.1.1.Quy trình công nghệ dệt nhuộm
Thông thường, công nghệ dệt nhuộm gồm 3 quá trình cơ bản: kéo sợi-dệt vải,
xử lí (nấu tẩy), nhuộm và hoàn thiện vải [6].
I.1.1.1.Quy trình kéo sợi, dệt vải
a) Chuẩn bị nguyên liệu:
- Làm sạch nguyên liệu
- Chải: các sợi bông được chải song song thành các sợi thô
- Kéo sợi, đánh bong, mắc sợi.
- Hồ sợi dọc
b) Dệt vải: kết hợp sợi ngang với sợi dọc đã mắc thành hình tấm vải mộc.
I.1.1.2. Quy trình xử lí vải
- Giũ hồ
- Nấu vải
- Làm bong vải
- Tẩy trắng
I.1.1.3.Quy trình nhuộm và hoàn tất vải
Quá trình nhuộm được thực hiện để phân bố đều ánh sắc trên mặt vải, trong đó
xảy ra sự khuếch tán của phân tử thuốc nhuộm vào bên trong sợi vải để tạo cho vải
màu sắc mong muốn. Mục tiêu của quá trình nhuộm là làm cho các phân tử thuốc
nhuộm gắn chặt vào vải, thường sử dụng các loại thuốc nhuộm tổng hợp cùng với
các hóa chất trợ nhuộm để tạo sự gắn màu của vải. Phần thuốc nhuộm dư không
gắn vào vải, đi vào nước thải và chúng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công nghệ
nhuộm, loại vải cần nhuộm, độ màu yêu cầu.
Một số các phương pháp đưa thuốc nhuộm vào trong hoặc lên trên sợi vải như sau:
3



- Nhuộm tận trích: khuếch tán thuốc nhuộm đã hòa tan vào sợi vải.
- Nhuộm pigment: phủ thuốc nhuộm không hòa tan lên bề mặt sợi vải.
- Nhuộm khối và nhuộm gel: thuốc nhuộm được thâm nhập trong quá trình sản
xuất sợi.
In hoa là tạo ra các văn hoa có một hoặc nhiều màu trên nền vải. Công đoạn
này được thực hiện bằng cách dùng hồ in có chứa thuốc nhuộm hoặc chất màu và
các chất trợ khác. Công đoạn này có thể sinh ra một lượng nước thải lớn có màu
với nồng độ BOD cao [9].
Sau nhuộm và in, vải sẽ được giặt lạnh nhiều lần. Phần thuốc nhuộm không
gắn vào vải sẽ đi vào nước thải. Văng khổ, hoàn tất vải với mục đích hoàn thiện
kích thước vải, chống nhàu và ổn định nhiệt, trong đó sử dụng một số hóa chất
chống màu, chất làm mềm và hóa chất metylic, axit axetic, formanđehit.
I.1.2. Các loại thuốc nhuộm trong sản xuất dệt nhuộm
I.1.2.1.Sơ lược về thuốc nhuộm
Thuốc nhuộm là tên chỉ chung những hợp chất hữu cơ có màu (gốc thiên
nhiên và gốc tổng hợp), rất đa dạng về màu sắc và chủng loại, có khả năng nhuộm
màu, nghĩa là bắt màu hay gắn trực tiếp cho các vật liệu khác.
Thuốc nhuộm được dùng chủ yếu để nhuộm vật liệu từ xơ thiên nhiên (bông,
len, lanh,..) tơ nhân tạo (visco, axetat,…) và xơ tổng hợp (polyacryloniton,
polyvinylic, polyefin). Ngoài ra chúng còn được dùng để chế tạo nhuộm cao su
chất dẻo, chất béo, sáp xà phòng, để chế tạo mực in trong công nghiệp ấn loát, văn
phòng phẩm, vật liệu làm ảnh màu, dùng làm chất tăng và giảm độ nhạy với ánh
sáng.
I.1.2.2 .Các loại thuốc nhuộm trong sản xuất dệt nhuộm
a) Thuốc nhuộm thiên nhiên
Phần lớn thuốc nhuộm màu chàm tự nhiên thu được từ các loài trong chi
Chàm (Indigofera). Một số loài thực vật, như tùng lam (Isatis tinctoria), từng là
nguồn cung cấp thuốc nhuộm có nguồn gốc từ khu vực nhiệt đới. Trong các khu
vực có khí hậu ôn đới thuốc màu chàm từ các loài trong chi Indigofera thì sản

4


lượng thuốc nhuộm là cao hơn. Loài chàm có giá trị thương mại cũng có thể thu
được từ tùng lam (Isatis tinctoria) và nghể chàm (Polygonum tinctorum), mặc dù
chủ yếu tại châu Á là cây chàm (Indigofera tinctoria). Tại Trung Mỹ và Nam Mỹ
thì hai loài Indigofera sufruticosa (chàm anil) và Indigofera arrecta (chàm Natal) là
quan trọng nhất [6].
Có một thực tế là rất ít chất nhuộm tự nhiên được sử dụng để nhuộm các loại vải
hiện nay kể cả tơ tằm.Thuốc nhuộm thiên nhiên nói chung có độ bền màu thấp,
nhất là với ánh sáng, cường lực màu nhỏ do phần tử mang màu kém bền. Hơn nữa,
hiệu suất khai thác từ thực vật rất thấp, phải dùng nhiều tấn nguyên liệu mới thu
được 1 kg thuốc nhuộm nên giá thành rất cao [6]. Hiện nay, hầu hết thuốc nhuộm
thiên nhiên đã bị thay thế bằng thuốc nhuộm tổng hợp, số còn lại dùng để nhuộm
thực phẩm hoặc nhuộm vải cho các dân tộc ít người theo phong tục cổ truyền.
b) Thuốc nhuộm tổng hợp
Đến nay, việc nghiên cứu thuốc nhuộm đã đạt đến đỉnh cao cả về mặt khoa
học và công nghệ. Các loại thuốc nhuộm hiện nay có một ưu điểm lớn là: màu sắc
đẹp và đa dạng, độ bền rất cao, dễ sản xuất hàng loạt, chi phí thấp.
Các loại thuốc nhuộm hiện nay chủ yếu được sản xuất từ dầu mỏ. Mỗi phân tử
thuốc nhuộm được xác định bởi 2 thành phần: chromophores (tạo nên hiệu ứng
màu) và auxochromophores (quyết định đặc tính của thuốc nhuộm) [6].
Thuốc nhuộm được phân loại theo các cách như sau [6]
 Theo nguồn gốc xơ- sợi đem sử dụng
- Thuốc nhuộm dùng cho xơ- sợi gốc thực vật như cotton, liren, visco,…
- Thuốc nhuộm dành cho xơ- sợi gốc động vật như len, tơ tằm.
- Thuốc nhuộm dành cho xơ- sợi tổng hợp.
 Theo cấu tạo hóa học
Đây là cách phân loại dựa trên cấu tạo của nhóm mang màu, theo đó thuốc
nhuộm được phân thành 20-30 họ thuốc nhuộm khác nhau. Các họ chính là:

- Thuốc nhuộm azo: nhóm mang màu là nhóm azo (-N=N-), phân tử thuốc
nhuộm có một (monoazo) hay nhiều nhóm azo (điazo, triazo, polyazo). Đây là họ
5


thuốc nhuộm quan trọng nhất và có số lượng lớn nhất, chiếm khoảng 60-70% số
lượng các thuốc nhuộm tổng hợp, chiếm 2/3 các màu hữu cơ trong Color Index.
- Thuốc nhuộm antraquinon: trong phân tử thuốc nhuộm chứa một hay nhiều
nhóm antraquinon hoặc các dẫn xuất của nó:

Họ thuốc nhuộm này chiếm đến 15% số lượng thuốc nhuộm tổng hợp.
- Thuốc nhuộm triaryl metan: triaryl metan là dẫn xuất của metan mà trong đó
nguyên tử C trung tâm sẽ tham gia liên kết vào mạch liên kết của hệ mang màu:

điaryl metan

triaryl metan

Họ thuốc nhuộm này phổ biến thứ 3, chiếm 3% tổng số lượng thuốc nhuộm.
- Thuốc nhuộm phtaloxianin: hệ mang màu trong phân tử của chúng là hệ liên
hợp khép kín. Đặc điểm chung của họ thuốc nhuộm này là những nguyên tử H
trong nhóm imin dễ dàng bị thay thế bởi ion kim loại còn các nguyên tử N khác thì
tham gia tạo phức với kim loại làm màu sắc của thuốc nhuộm thay đổi. Họ thuốc
nhuộm này có độ bền màu với ánh sáng rất cao, chiếm khoảng 2% tổng số lượng
thuốc nhuộm.
Ngoài ra, còn các họ thuốc nhuộm khác ít phổ biến, ít có quan trọng hơn như:
thuốc nhuộm nitrozo, nitro, polymetyl, arylamin, azometyn, thuốc nhuộm lưu
huỳnh…
 Phân loại dựa trên đặc tính kĩ thuật
Đây là cách phân loại các loại thuốc nhuộm thương mại đã được thống nhất

trên toàn cầu và liệt kê trong bộ đại từ điển về thuốc nhuộm Color Index, trong đó
mỗi thuốc nhuộm được chỉ dẫn về cấu tạo hóa học, đặc điểm về màu sắc và phạm
6


vi sử dụng. Theo đặc tính áp dụng, người ta quan tâm nhiều nhất đến thuốc nhuộm
sử dụng cho xơ sợi xenlulo (bông, visco...), đó là các thuốc nhuộm hoàn nguyên,
lưu hóa, hoạt tính và trực tiếp. Sau đó là các thuốc nhuộm cho xơ sợi tổng hợp, len,
tơ tằm như: thuốc nhuộm phân tán, thuốc nhuộm bazơ (cation), thuốc nhuộm axit.
- Thuốc nhuộm hoàn nguyên
+ Thuốc nhuộm hoàn nguyên không tan: là hợp chất màu hữu cơ không tan
trong nước, chứa nhóm xeton trong phân tử và có dạng tổng quát: R=C=O. Trong
quá trình nhuộm xảy ra sự biến đổi từ dạng layco axit không tan trong nước nhưng
tan trong kiềm tạo thành layco bazơ:

Hợp chất này bắt màu mạnh vào xơ, sau đó khi rửa sạch kiềm thì nó lại trở về
dạng layco axit và bị oxi không khí oxi hóa về dạng nguyên thủy.
+ Thuốc nhuộm hoàn nguyên tan: là muối este sunfonat của hợp chất layco axit
của thuốc nhuộm hoàn nguyên không tan, R≡C-O-SO3Na. Nó dễ bị thủy phân trong
môi trường axit và bị oxi hóa về dạng không tan ban đầu.
Khoảng 80% thuốc nhuộm hoàn nguyên thuộc nhóm antraquinon.
- Thuốc nhuộm lưu hóa: chứa nhóm đisunfua đặc trưng (D-S-S-D, D- nhóm
mang màu thuốc nhuộm) có thể chuyển về dạng tan (layco: D-S-) qua quá trình
khử. Giống như thuốc nhuộm hoàn nguyên, thuốc nhuộm lưu hóa dùng để nhuộm
vật liệu xenlulo qua 3 giai đoạn: hòa tan, hấp phụ vào xơ sợi và oxi hóa trở lại.
- Thuốc nhuộm trực tiếp: đây là loại thuốc nhuộm anion có khả năng bắt màu
trực tiếp vào xơ sợi xenlulo và dạng tổng quát: Ar-SO3Na. Khi hòa tan trong nước,
nó phân ly cho về dạng anion thuốc nhuộm và bắt màu vào sợi. Trong mỗi màu
thuốc nhuộm trực tiếp có ít nhất 70% cấu trúc azo, còn tính trong tổng số thuốc
nhuộm trực tiếp thì có đến 92% thuộc lớp azo.

- Thuốc nhuộm phân tán: đây là loại thuốc nhuộm này có khả năng hòa tan rất
thấp trong nước (có thể hòa tan nhất định trong dung dịch chất hoạt động bề mặt).
Thuốc nhuộm phân tán dùng để nhuộm các loại xơ sợi tổng hợp kị nước. Xét về
7


mặt hóa học có đến 59% thuốc nhuộm phân tán thuộc cấu trúc azo, 32% thuộc cấu
trúc antraquinon, còn lại thuộc các lớp hóa học khác.
- Thuốc nhuộm bazơ – cation:
Các thuốc nhuộm bazơ trước đây dùng để nhuộm tơ tằm, là các muối clorua,
oxalat hoặc muối kép của bazơ hữu cơ. Chúng dễ tan trong nước cho cation mang
màu. Các thuốc nhuộm bazơ biến tính - phân tử được đặc trưng bởi một điện tích
dương không định vị - gọi là thuốc nhuộm cation, dùng để nhuộm xơ acrylic. Trong
các màu thuốc nhuộm bazơ, các lớp hóa học được phân bố: azo (43%), metin
(17%), triazylmetan (11%), arcrydin (7%), antraquinon (5%) và các loại khác.
- Thuốc nhuộm axit: là muối của axit mạnh và bazơ mạnh nên chúng tan trong
nước phân ly thành ion: Ar-SO3Na → Ar-SO3- + Na+, anion mang màu thuốc
nhuộm tạo liên kết ion với tâm tích điện dương của vật liệu. Thuốc nhuộm axit có
khả năng tự nhuộm màu xơ sợi protein (len, tơ tằm, polyamit) trong môi trường
axit. Xét về cấu tạo hóa học có 79% thuốc nhuộm axit azo, 10% là antraquinon, 5%
triarylmetan và 6% các lớp hóa học khác.
- Thuốc nhuộm hoạt tính: là thuốc nhuộm anion tan, có khả năng phản ứng với
xơ sợi trong những điều kiện áp dụng tạo thành liên kết cộng hóa trị với xơ sợi.
Trong cấu tạo của thuốc nhuộm hoạt tính có một hay nhiều nhóm hoạt tính khác
nhau, quan trọng nhất là các nhóm: vinylsunfon, halotriazin và halopirimidin. Đây
là loại thuốc nhuộm duy nhất có liên kết cộng hóa trị với xơ sợi tạo độ bền màu giặt
và độ bền màu ướt rất cao nên thuốc nhuộm hoạt tính là một trong những thuốc
nhuộm được phát triển mạnh mẽ nhất trong thời gian qua đồng thời là lớp thuốc
nhuộm quan trọng nhất để nhuộm vải sợi bông và thành phần bông trong vải sợi pha.
Tuy nhiên, thuốc nhuộm hoạt tính có nhược điểm là: trong điều kiện nhuộm,

khi tiếp xúc với vật liệu nhuộm (xơ sợi), thuốc nhuộm hoạt tính không chỉ tham gia
vào phản ứng với vật liệu mà còn bị thủy phân. Do tham gia vào phản ứng thủy
phân nên phản ứng giữa thuốc nhuộm và xơ sợi không đạt hiệu suất 100%. Để đạt
độ bền màu giặt và độ bền màu tối ưu, hàng nhuộm được giặt hoàn toàn để loại bỏ
phần thuốc nhuộm dư và phần thuốc nhuộm thủy phân. Vì thế, mức độ tổn thất đối
với thuốc nhuộm hoạt tính cỡ 10÷50%, lớn nhất trong các loại thuốc nhuộm. Hơn
8


nữa, màu thuốc nhuộm thủy phân giống màu thuốc nhuộm gốc nên nó gây ra vấn
đề màu nước thải và ô nhiễm nước thải.
- Thuốc nhuộm pigment:
Là thuốc nhuộm có gốc nhuộm nhóm azoic, hoàn nguyên đa vòng… và có cả
bột màu vô cơ. Chúng không tan trong nước (do trong phân tử không chứa các
nhóm có tính tan hoặc nhóm tan đã chuyển về dạng muối barium, calcium không
tan trong nước), không có ái lực với xơ sợi (không thể tự nhuộm), dùng để nhuộm
và in hoa cho tất cả các loại xơ. Để gắn thuốc nhuộm lên xơ, người ta phải dùng
chất gắn màu gọi là fixer, hoặc binder.
Bảng I. 1: Cách lựa chọn sử dụng thuốc nhuộm phù hợp với nguyên liệu vải sợi
STT

Loại nguyên liệu

1

Xơ – sợi gốc cellulose

2

Xơ – sợi gốc protein


Acid, phức kim loại, hoạt tính

Xơ – sợi cellulose tái sinh

Azoic, trực tiếp, hoạt tính, lưu hóa, hoàn

(rayon, viscose rayon…)

nguyên.

3
4

Loại thuốc nhuộm sử dụng
Azoic, trực tiếp, hoạt tính, lưu hóa, hoàn
nguyên, acid

Xơ – sợi ester cellulose

Azoic, phân tán, hoàn nguyên.

(acetate, triacetate…)

5

Xơ – sợi polyacrylic, CD

6


Xơ – sợi nylon

7

Xơ – sợi polyester

Cationic, phân tán
Acid, azoic, phức kim loại, hoạt tính, hoàn
nguyên, phân tán.
Phân tán

I.1.3. Ảnh hưởng của nước thải dệt nhuộm đến môi trường
I.1.3.1. Các chất gây ô nhiễm chính trong nước thải dệt nhuộm
Hầu hết các khâu trong quy trình công nghệ dệt nhuộm đều phát sinh ra nước
thải. Đặc trưng cơ bản nhất của nước thải công nghiệp dệt nhuộm là sự dao động
rất lớn cả về lưu lượng, tải lượng ô nhiễm. Nó thay đổi theo mùa, theo mặt hàng và
chất lượng sản phẩm. Các chất thải đổ vào nước bao gồm nước thải từ quy trình sản
9


xuất, nước rửa và nước làm lạnh. Trong quá trình sản xuất, lượng nước thải ra 12300 m3/tấn vải, chủ yếu từ công đoạn nhuộm và nấu tẩy.
Bảng I. 2: Lượng nước thải tính cho một đơn vị sản phẩm của một số mặt hàng
STT

Đơn vị (m3/tấn vải)

Sản phẩm

1


Hàng len nhuộm, dệt thoi

100 ÷ 250

2

Hàng vải bông, nhuộm, dệt thoi

80 ÷ 240

3

Hàng vải bông nhuộm, dệt kim

70 ÷ 180

4

Hàng vải bông in hoa, dệt thoi

65 ÷ 280

5

Chăn len màu từ sợi polyacrylonitrit

40 ÷ 140

Nước thải từ các xí nghiệp dệt nhuộm rất phức tạp, nó bao gồm cả chất hữu
cơ, chất màu và các chất độc hại cho môi trường. Các chất gây ô nhiễm chính cho

môi trường bao gồm:
- Tạp chất tách ra từ xơ sợi, các chất dầu mỡ, các hợp chất chứa nitơ, các chất
bẩn dính vào sợi (trung bình là 6% tổng khối lượng xơ sợi).
- Các chất dùng trong quá trình công nghệ: hồ tinh bột, tinh bột biến tính,
dextrin, agnat, các loại axit, xút, NaOCl, H2O2, sođa, sunfit,…các loai thuốc
nhuộm, chất phụ trợ, chất màu, chất cầm màu, hóa chất tẩy giặt. Lượng hóa chất sử
dụng đối với từng loại vải, từng loại màu là rất khác nhau và phần dư thừa đi vào
nước thải tương ứng.
- Đối với mặt hàng len từ lông cừu, nguyên liệu là len thô mang rất nhiều tạp
chất (250-600 kg/tấn) bao gồm 20-25% mỡ (axit béo và sản phẩm cất mỡ, lông
cừu), 10-15% đất và cát, 40-60% muối hữu cơ và các sản phẩm cất mỡ, lông cừu.
Bảng I. 3: Các chất gây ô nhiễm và đặc tính nước thải của ngành dệt nhuộm
Công đoạn

Chất gây ô nhiễm nước thải

Đặc tính của nước thải

Hồ sợi,

Tinh bột, glucôzơ, cacboxymethyl BOD cao, chiếm 34-50% tổng

giũ hồ

xenlulôzơ, polyvinyl alcol, nhựa, lượng BOD
chất béo vào sáp
10


Nấu, tẩy


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

Tẩy trắng

Làm bong

(30% tổng lượng BOD)

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

BOD

NaOH, tạp chất

Độ kiềm cao, BOD thấp, dưới
1% tổng lượng BOD

Nhuộm

Các loại thuốc nhuộm, axit axetic Độ màu rất cao, BOD khoảng
6% tổng lượng BOD, TS cao

và các muối kim loại
In

Hoàn thiện


Chất màu, tinh bột, dầu, đất sét, Độ màu cao, BOD cao và dầu
muối kim loại, axit

mỡ

Vết tinh bột, mỡ động vật, muối

Kiềm nhẹ, BOD thấp, lượng nhỏ

I.1.3.2.Ảnh hưởng của nước thải dệt nhuộm đến môi trường
- Thuốc nhuộm azo chiếm khoảng 60-70% số lượng các thuốc nhuộm tổng hợp
được giới thương mại ưa chuộng vì chúng dễ mua, dễ bảo quản, đặc biệt là giá
thành rẻ, độ ăn màu cao, quá trình nhuộm ngắn và dễ dàng. Chúng gây nên ảnh
hưởng đến con người trong quá trình nhuộm cũng như tiếp xúc với dòng thải của
chúng. Hơi bốc lên từ dung dịch nhuộm có thể gây ngộ độc cho người, làm đau
đầu, buồn nôn [5]. Khi thuốc nhuộm tiếp xúc trực tiếp lên da, chúng có thể gây rát.
Nếu thâm nhập vào cơ thể, thuốc nhuộm azo gây tổn thương các cơ quan nôi tạng
và gây ung thư. Đối với trẻ em, liều lượng gây độc nhỏ hơn và ảnh hưởng mạnh
hơn. Khi bị nhiễm độc, trẻ thường có cảm giác buồn ngủ, đau đầu, chóng mặt, buồn
nôn, thiếu tập trung. Với liều lượng lớn, trẻ có thể mất cảm giác ngon miệng, yếu tứ
chi, thậm chí gây tử vong. Trong quá trình nhuộm, phần azo tách ra và tạo thành
amin thâm nhập vào các chất hữu cơ gây độc tính. Một vài loại amin có chứa các
kim loại nặng gắn trên nó như Zn, Cu, Cd được sử dụng như các chất tạo màu cho
nhuộm vải. Các kim loại nặng khi xâm nhập vào cơ thể sẽ được giữ lại trong đó
gây ảnh hưởng lâu dài. Các amin kim loại nặng sẽ bám vào sợi vải mà không bị
11


mất đi trong quá trình giặt. Ở đó, chúng có cơ hội thâm nhập vào cơ thể qua nhiều
con đường khác nhau như hô hấp, tiêu hóa. Mức độ độc hại với cá và các loài thủy

sinh: các thử nghiệm trên cá của hơn 3000 thuốc nhuộm được sử dụng thông
thường cho thấy thuốc nhuộm nằm trong tất cả các nhóm từ không 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 [6]. Khi đi vào nguồn nước nhận như 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 nước thải càng đậm. Màu đậm của nước thải cản trở sự hấp thụ
oxy và ánh sáng mặt trời, gây bất lợi cho sự hô hấp, sinh trưởng của các loài thủy
sinh vật. Nó tác động xấu đến khả năng phân giải của vi sinh đối với các chất hữu
cơ trong nước thải.
- Ảnh hưởng của các chất gây ô nhiễm trong nước thải ngành dệt nhuộm có thể
tóm tắt như sau:
Bảng I. 4: Ảnh hưởng của các chất gây ô nhiễm trong nước thải ngành dệt nhuộm
đến môi sinh
STT
1

Chất gây ô nhiễm
Chất hữu cơ,chất khó phân hủy

Tác hại
Hàm lượng, tạo môi trường yếm khí và
sinh mùi hôi.

2

Các chất tẩy rửa

Làm pH nước thải tăng cao, pH 9÷12
gây ăn mòn cống rãnh, thiết bị, ảnh

hưởng đến sinh vật thủy sinh.

3

Kim loại nặng, màu nhuộm, chất Ảnh hưởng nghiêm trọng đến thủy sinh
tạo môi trường chất điện li

vật ở nguồn tiếp nhận, ngoài ra các hóa
chất này còn có thể xâm nhập vào môi
trường đất, tích lũy và tồn tại lâu dài.

4

Muối trung tính

Làm tăng hàm lượng tổng chất rắn, gây
tác hại đối với đời sống thủy sinh do làm
tăng áp suất thẩm thấu, ảnh hưởng đến
12


quá trình trao đổi của tế bào.
5

Hồ tinh bột biến tính

Làm tăng BOD, COD của nguồn nước,
gây tác hại với đời sống thủy sinh do
làm giảm oxi hòa tan trong nước.


6

Độ màu

Gây mất cảnh quan, bên cạnh đó còn tác
động đến quá trình quang hợp và hô hấp
của sinh vật do quá trình khuếch tán ánh
sáng và hòa tan oxi bị cản trở

I.2. Các phương pháp hóa học xử lí nước thải dệt nhuộm
I.2.1.Phương pháp hấp phụ [3]
Hiện nay, phương pháp hấp phụ là một trong những phương pháp được sử
dụng rộng rãi nhất trong công nghệ xử lí các chất độc hại, bền vững trong môi
trường và trong nước thải công nghiệp, đặc biệt là loại nước thải có màu. Phương
pháp này cho phép xử lí nước thải chứa nhiều loại chất bẩn khác nhau, kể cả khi
nồng độ chất bẩn trong nước rất thấp, mà các phương pháp khác khó có thể xử lí
được. Ngoài ra, phương pháp hấp phụ có thể dùng để xử lí triệt để nước thải sau khi
nguồn này đã được xử lí bằng các phương pháp khác.
Nguyên tắc cơ bản của phương pháp hấp phụ là dựa trên khả năng hấp phụ các
chất bẩn có trong nguồn nước thải của vật liệu hấp phụ. Nước thải sau khi cho qua
vật liệu hấp phụ sẽ được kiểm tra chỉ tiêu trước khi cho thải ra môi trường.
Các vật liệu hấp phụ thường dùng như than hoạt tính, zeolit, vật liệu nano,
trong đó than hoạt tính là vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất. Phương pháp hấp
phụ thường kết hợp với các phương pháp khác để xử lí sản phẩm sau hấp phụ.
I.2.2.Phương pháp keo tụ tạo bông
Phương pháp keo tụ tạo bông là một phương pháp được sử dụng rộng rãi trong
việc xử lí nước thải nói chung và nước thải công nghệ dệt nhuộm nói riêng.

13



Hiện tượng keo tụ là hiện tượng các hạt keo cùng loại có thể hút nhau tạo
thành những tập hợp hạt có kích thước và khối lượng đủ lớn để có thể lắng xuống
do trọng lực trong một thời gian đủ ngắn.
Quá trình này được áp dụng để khử màu, giảm độ đục, cặn lơ lửng và vi sinh
vật. Khi cho chất keo tụ vào nước thô chứa cặn lắng chậm (hoặc không lắng được),
các hạt mịn kết hợp với nhau tạo thành các bông cặn, các bông cặn này có thể tích
tụ lớn hơn và nặng, tự tách ra khỏi nước bằng phương pháp lắng trọng lực.
Các chất keo tụ thường dùng là phèn nhôm: Al2(SO4)3.nH2O (n=14÷18)hoặc
muối sắt FeCl3.nH2O. Phèn nhôm là chất keo tụ phổ biến nhất tại Việt Nam, nhưng
muối sắt lại là chất phổ biến ở các nước công nghiệp do khoảng pH keo tụ tối ưu
rộng (5÷9), bông cặn nặng, bền hơn và dư lượng sắt trong nước thấp hơn so với
dùng phèn nhôm [6]. Trong quá trình keo tụ, người ta còn sử dụng các chất trợ keo
tụ như sét, polymer, silicat hoạt tính để tăng tính chất lắng nhanh và đặc chắc, do
đó, sẽ hình thành bông lắng nhanh hơn và đặc hơn.
I.2.3.Phương pháp tuyển nổi
Mục đích: tách các tạp chất ở dạng hạt rắn (cặn lơ lửng) hoặc lỏng phân tán
không tan (dầu mỡ), tự lắng kém ra khỏi pha lỏng, tách các hạt có tỷ trọng nhỏ hơn
tỷ trọng chất lỏng chứa nó, tách các chất hòa tan như chất hoạt động bề mặt. Trong
xử lí nước thải dệt nhuộm, phương pháp này giúp loại bỏ các chất vô cơ và hữu cơ
không tan trong nước thải
Phương pháp tuyển nổi có ưu điểm là: hoạt động liên tục, phạm vi ứng dụng
rộng rãi, chi phí đầu tư và ứng dụng vận hành không lớn, thiết bị đơn giản, vận tốc
nổi lớn hơn vận tốc lắng, có thể thu cặn, tạp chất. Tuyển nổi kèm theo sự thổi khí,
làm giảm nồng độ chất hoạt động bề mặt và các chất dễ bị oxi hóa.
I.2.4.Phương pháp oxi hóa nâng cao
Thành phần các chất gây ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm nói chung đáng
chú ý nhất là những hợp chất hữu cơ khó hoặc không thể bị phân hủy sinh học,
những hợp chất độc hại và nguy hiểm vì những hợp chất này gây ô nhiễm môi
trường trầm trọng, tính độc hại cao và khó xử lý loại bỏ một cách triệt để bằng các

14


phương pháp sinh học hoặc các phương pháp hóa lý thông thường. Trong lĩnh vực
này, các quá trình oxy hóa nâng cao (Advanced Oxidation Processes-AOPs) có thể
phân hủy hoàn toàn các hợp chất hữu có khó phân hủy sinh học thành các hợp chất
đơn giản là CO2, H2O, nghĩa là vô cơ hóa hoàn toàn các hợp chất hữu cơ.
Các quá trình oxi hóa nâng cao là những quá trình phân hủy oxi hóa dựa vào
gốc tự do hoạt động hydroxyl OH* được tạo ra ngay trong quá trình xử lý.
Gốc hydroxyl OH* là một tác nhân oxi hóa mạnh trong số các tác nhân oxi
hóa được biết từ trước đến nay. Thế oxi hóa của gốc hydroxyl OH* là 2,8V, cao
nhất trong số các tác nhân oxi hóa thường gặp.
Theo cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (US-EPA), dựa theo đặc tính của quá
trình có hay không có sử dụng nguồn năng lượng bức xạ tử ngoại UV mà có thể
phân loại các quá trình oxi hóa nâng cao thành hai nhóm:
- Các quá trình oxi hóa nâng cao không nhờ tác nhân ánh sáng là các quá trình
không nhờ năng lượng bức xạ tia cực tím UV trong quá trình phản ứng.
- Các quá trình oxi hóa nâng cao nhờ tác nhân ánh sáng: là các quá trình nhờ
năng lượng bức xạ tia cực tím UV trong quá trình phản ứng.
Ôxi hóa bằng hóa chất có ưu điểm là thời gian phản ứng rất nhanh, trong phần
lớn các trường hợp thì hiệu quả là tức thì. Quá trình ôxi hóa có thể chỉ thực hiện
được bán phần, phá hủy phân tử màu làm mất màu nhưng lại dẫn tới sự hình thành
các sản phẩm trung gian phân tử khối nhỏ như các anđehit, carboxylat, sulfat và
nitơ. Quá trình ôxi hóa rất phụ thuộc vào pH và sự có mặt của xúc tác phù hợp.
I.2.5. Phương pháp sinh học
Là phương pháp dùng vi sinh, chủ yếu là vi khuẩn để phân hủy sinh hóa các
hợp chất hữu cơ, biến các hợp chất có khả năng thối rữa thành các chất ổn định với
sản phẩm cuối cùng là cacbonic, nước và các chất vô cơ khác.
Phương pháp sinh học có thể chia là 2 loại đó là xử lí yếm khí và xử lí hiếu
khí trên cơ sở là có oxi hòa tan và không có oxi hòa tan.

Phương pháp hiếu khí: là phương pháp xử lí nước thải có sử dụng các vi sinh
vật hiếu khí. Cần duy trì nhiệt độ trong khoảng 20÷40oC và cung cấp oxi liên tục
15


cho hoạt động của sinh vật
Phương pháp yếm khí: là phương pháp dùng vi sinh vật yếm khí để xử lí nước
thải. Dùng cho nước thải có nồng độ lớn, giàu các giàu các hạt lơ lửng, chứa
các chất cần thời gian phân hủy lâu dài 30 ÷ 60 ngày, nhiệt độ duy trì 30 ÷ 35oC
với vi sinh vật ưa ấm, từ 50 ÷ 55oC với vi sinh vật ưa nhiệt và không sử dụng
oxy tự do.
Quá trình yếm khí có thể chạy với tải lượng hữu cơ lớn, loại bỏ một lượng lớn
các chất hữu cơ đồng thời tạo ra khí sinh học, tiêu tốn ít năng lượng. Lượng bùn
thải của quá trình yếm khí rất thấp. Tuy nhiên, hiệu quả khử màu của quá trình này
không cao (đối với thuốc nhuộm axit là 80 – 90%, thuốc nhuộm trực tiếp là 81%).
Ngược lại, quá trình hiếu khí có hiệu suất cao trên 85% nhưng nó lại tiêu tốn năng
lượng cho sục khí và tạo lượng bùn thải lớn [7].
Có thể sử dụng quá trình vi sinh yếm khí để khử màu thuốc nhuộm azo và các
thuốc nhuộm tan khác để tạo thành amin tương ứng. Song các amin tạo ra có tính
độc lớn hơn thuốc nhuộm ban đầu tức là có mức độ ô nhiễm cao hơn.
Người ta có thể sử dụng kết hợp hai quá trình trên: yếm khí làm giảm độ màu
và xử lý hữu cơ nồng độ cao, tiếp theo là hiếu khí để oxy hóa các amin sinh ra bởi
các quá trình trước.
Ngoài ra, người ta có thể khử màu thuốc nhuộm bằng việc sử dụng các vi
khuẩn, nấm, tảo và nấm men. Cơ chế của quá trình này thường đi từ hấp phụ thuốc
nhuộm lên sinh khối tế bào rồi phân giải chất màu bằng hệ enzym.
Quá trình xử lý sinh học có khả năng làm giảm BOD, COD, TS. . . những chất
có khả năng phân huỷ sinh học nhưng nó là phương pháp ít hiệu quả để khử màu
do đó phải tiến hành khử màu trước khi dưa vào xử lý sinh học. Mặt khác để xử lý
sinh học được thì nước thải phải đáp ứng các điều kiện tối thiểu về pH, tỉ lệ

BOD5/COD, tỉ lệ C:N:P, không có các tác nhân gây ức chế hoạt động của vi sinh
vật.
I.3. Quy trình xử lí nước thải dệt nhuộm bằngsắt kim loại và muối kali
pesunfat
I.3.1.Sơ lược về tính chất của sắt kim loại và muối pesunfat
16


a) Sơ lược về tính chất của kim loại sắt và vai trò của sắt trong xử lí môi trường
Sắt là kim loại được sử dụng nhiều nhất, chiếm khoảng 95% tổng khối lượng
kim loại sản xuất trên toàn thế giới. Nó là một kim loại rẻ tiền và hiệu quả.
Ở điều kiện thường, sắt có tính khử trung bình.
𝐸 0 𝐹𝑒 2+/𝐹𝑒 = -0.440V
𝐸 0 𝐹𝑒 3+/𝐹𝑒 = - 0.0363V
Vai trò của Fe (0) trong quá trình loại bỏ, xử lý các hợp chất hữu cơ bền gây ô
nhiễm môi trường được thể hiện như sau:
- Vai trò là chất hấp phụ [3]: Sắt kim loại trong dung dịch dưới tác dụng của
oxi không khí và nước hoặc dưới tác dụng của dòng điện (dòng anot), sắt kim loại
hòa tan tạo thành Fe2+ và Fe3+. Tồn tại chủ yếu dưới dạng hợp chất Fe(OH)2,
Fe(OH)3, FeOOH. Đây là các chất có bề mặt xốp có tính hấp phụ cao, có thể hấp
phụ tối đa các hợp chất hữu cơ trong dung dịch. Chính vì vậy, việc dùng sắt để xử
lý môi trường đạt hiệu suất cao.
- Vai trò là chất khử [3]:Sắt kim loại là chất khử trung bình nên các chất hữu cơ
có tính oxi hóa cũng phản ứng với Fe. Điển hình là các chất hữu cơ chứa các nhóm
NO2- (các hợp chất nitro thơm), các hợp chất hữu cơ chứa clo sẽ phản ứng với sắt
giải phóng ra ion Cl-làm giảm tính độc hại của các hợp chất này. Phản ứng diễn ra
như sau:
Fe + RCl + H+ → Fe2+ + RH + ClTrong dung dịch yếm khí (không có mặt O2) chỉ có nước, các tác nhân nhận
electron có thể là H+ và H2O, chúng bị khử tạo ra OH– và H2. Quá trình tổng thể và
ăn mòn sắt trong hệ Fe – H2O được biểu diễn như sau:

Fe + 2H+→ Fe2++ H2
Fe + 2H2O → Fe2+ + H2 + 2OH–
Trong trường hợp môi trường nước có oxi hòa tan, oxi sẽ dễ dàng nhận
electron theo phương trình:
2Fe + O2+ 2H2O →2Fe2++ 4OH–

17


Phản ứng của các chất oxi hóa dạng hữu cơ này với sắt kim loại được chứng
minh bằng sự khử clo hoặc chuyển nhóm –NO2 sang nhóm –NH2. Các phản ứng
tổng quát được mô tả như sau:
Fe + RX + H+ → Fe2+ + RH + X–
Fe + RNO2 + 4H+ → Fe2+ + RNH2 + 2H2O
Các hợp chất hữu cơ này sau khi bị khử bởi sắt kim loại, tính độc hại sẽ giảm
và sau đó có thể loại bỏ ra khỏi môi trường bằng nhiều phương pháp khác nhau như
phương pháp sinh học, hấp phụ.
b) Sơ lược về muối pesunfat
Trong điều kiện khô ráo, kali pesunfat là một chất bền, không bị phân hủy ở
điều kiện thường và dễ bảo quản. Khi đun nóng, kali pesunfat giải phóng oxi và tạo
ra K2S2O7.
Trong môi trường nước hoặc axit, nó bị thủy phân chậm ở nhiệt độ thường và
nhanh khi đun nóng S2O82-+ 2H2O→2HSO4- + H2O2. Khi có chất xúc tác thích hợp
H2O2 có thể chuyển thành gốc hiđroxyl là một gốc tự do có khả năng oxi hóa mạnh
ứng dụng trong xử lí chất hữu cơ gây ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, các phản ứng
oxi hóa bằng pesunfat thường chậm ở nhiệt độ thường. Khi có các chất xúc tác như
Fe2+, Ag+, Co2+thì tốc độ phản ứng tăng lên nhanh chóng. Khi đó ion S2O82- bị hoạt
hóa nhanh chóng thành gốc sunfat tự do (SO4*-) và supeoxit bằng phản ứng kết hợp
sau:
2S2O82-+ H2O →3SO42-+ SO4*-+ O2*-+ 4H+

Hơn nữa, trong môi trường kiềm mạnh, gốc tự do sunfat còn phản ứng được
với nhóm hiđroxyl OH- thành gốc OH*- và anion sunfat
SO4*-+ OH- → SO42- + OH*Như vậy, hệ sunfat trong môi trường kiềm, anion sunfat sẽ được hoạt hóa
thành các gốc tự do có khả năng oxi hóa mạnh, có thể phân hủy các chất hữu cơ
gây ô nhiễm môi trường.
I.3.2.Cơ chế của phản ứngsắt kim loại với pesunfat
Gần đây có một số nghiên cứu giữa Fe kết hợp với chất oxi hóa như KMnO4
hoặc hệ Fenton, nhằm tạo ra những gốc tự do có khả năng hoạt hóa rất mạnh như
18