LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành khóa luận tốt nghiệp, trƣớc hết em xin chân thành cảm ơn
các thầy cô giáo trong khoa QLTNR&MT, các thầy cô tại Trung Tâm phân tích
mơi trƣờng Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp, đã tạo điều kiện và giúp đỡ để em có
thể thực hiện tốt đề tài khóa luận. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến
TS.Vũ Huy Định và ThS. Đặng Thế Anh, ngƣời đã định hƣớng, khuyến khích,
chỉ dẫn và giúp đỡ em xun suốt q trình làm khóa luận tốt nghiệp.
Trong q trình thực hiện đề tài, ngồi sự giúp đỡ của giáo viên và nỗ lực
của bản thân, em cịn nhận đƣợc sự giúp đỡ nhiệt tình của bạn bè và ngƣời thân
trong gia đình. Mặc dù đã rất cố gắng nhƣng do thời gian có hạn và bản thân cịn
nhiều hạn chế về mặt chun mơn và thực tế nên khơng tránh khỏi những thiếu
sót. Kính mong nhận đƣợc sự góp ý của các thầy cơ giáo và bạn bè để đề tài
đƣợc hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, ngày 11 tháng 05 năm 2018
Sinh viên thực hiện

Vi Văn Danh


MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG ........................................................................................... iii
DANH MỤC HÌNH VẼ ...................................................................................... iv
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .............................................................................. v
ĐẶT VẤN ĐỀ ..................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU.................................................... 3
1.1. Ảnh hƣởng của chất lƣợng nƣớc đến môi trƣờng sống ............................... 3
1.2. Nƣớc thải dệt nhuộm .................................................................................... 4
1.3. Thành phần và đặc tính của nƣớc thải dệt nhuộm ....................................... 6
1.3.1 Đặc tính của nƣớc thải dệt nhuộm ............................................................. 6
1.3.2 Thành phần của nƣớc thải dệt nhuộm ........................................................ 7

1.4. Tác hại của nƣớc thải dệt nhuộm ................................................................. 9
1.5. Các loại thuốc nhuộm thƣờng dùng ở Việt Nam ......................................... 10
1.6. Phƣơng pháp xử lý hợp chất azo trong nƣớc thải dệt nhuộm ...................... 14
1.6.1. Các phƣơng pháp hóa lý............................................................................ 14
1.6.2. Các phƣơng pháp sinh học ........................................................................ 17
1.6.3. Các phƣơng pháp điện hóa ........................................................................ 17
1.6.4. Các phƣơng pháp hóa học ......................................................................... 18
1.7. Nguồn gốc phái sinh vỏ trấu ........................................................................ 23
1.7.1 Đặc điểm của vỏ trấu.................................................................................. 24
1.7.2 Ứng dụng của vỏ trấu. ................................................................................ 25
CHƢƠNG 2 : NỘI DUNG – PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................... 30
2.1. Mục tiêu nghiên cứu ..................................................................................... 30
2.1.1.Mục tiêu tổng quan..................................................................................... 30
2.1.2. Mục tiêu cụ thể .......................................................................................... 30
2.2. Nội dung nghiên cứu .................................................................................... 30
2.3. Đối tƣợng nghiên cứu................................................................................... 30
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu .............................................................................. 32

i


2.4.1.Phƣơng pháp biến tính than trấu ................................................................ 32
2.4.2. Nghiên cứu sử dụng than vỏ trấu cho quy trình phân hủy phẩm màu hữu
cơ ......................................................................................................................... 33
2.4.3.Phƣơng pháp sử dụng kính hiển vi điện tử quét SEM ............................... 33
2.4.4.Phƣơng pháp xử lý số liệu.......................................................................... 33
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................... 35
3.1. Kết quả than trấu sau biến tính ..................................................................... 35
3.2. Xây dựng đƣờng chuẩn của dung dịch phẩm nhuộm .................................. 38
3.3. Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng tới hoạt tính xúc tác xử lý phẩm màu RY 160

của than trấu biến tính ......................................................................................... 41
3.4. Khảo sát khả năng sử dụng than vỏ trấu biến tính cho q trình oxi hóa
nâng cao xử lý phẩm màu khác ........................................................................... 44
3.5 Khả năng tái sử dụng của xúc tác................................................................. 45
KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ........................................................... 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 49
PHỤ LỤC ............................................................................................................ 51

ii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. 1: Đặc tính nƣớc thải của một số cơ sở dệt nhuộm ở Hà Nội................ 7
Bảng 1. 2: Các chất ơ nhiễm và đặc tính của nghành dệt nhuộm ....................... 9
Bảng 1. 3: Điện thế oxi hóa của một số tác nhân oxi hóa mạnh trong môi trƣờng
lỏng. ..................................................................................................................... 19
Bảng 2. 1: Tên gọi và công thức cấu tạo của các phẩm màu .............................. 31
Bảng 3. 1: Bảng các thành phần nguyên tố có trong than trấu sau biến tính ...... 37
Bảng 3. 2: Phƣơng trình đƣờng chuẩn của các phẩm màu ................................. 41

iii


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1. 1: Các q trình hình thành gốc hydroxyl .............................................. 20
Hình 2. 1: Quy trình tạo vật liệu xúc tác từ than trấu ......................................... 32
Hình 3.1: Ảnh SEM của mẫu than trấu sau biến tính ......................................... 36
Hình 3. 2: Phổ EDX của mẫu than trấu sau biến tính ......................................... 37
Hình 3. 3: Tƣơng quan giữa độ hấp thụ quang và nồng độ phẩm RY 160 ......... 38
Hình 3. 4: Đƣờng chuẩn phẩm màu DR 239 ...................................................... 39

Hình 3. 5: Đƣờng chuẩn phẩm màu DB 119 ...................................................... 39
Hình 3. 6: Đƣờng chuẩn phẩm màu DR 224 ...................................................... 40
Hình 3. 7: Đƣờng chuẩn phẩm màu AR 23 ........................................................ 40
Hình 3. 8: Ảnh hƣởng của hàm lƣợng xúc tác tới hiệu suất xử lý ...................... 42
Hình 3. 9: Ảnh hƣởng của nhiệt độ nung tới hiệu suất xử lý .............................. 43
Hình 3. 10: Ảnh hƣởng của thời gian nung tới hiệu suất xử lý .......................... 44
Hình 3. 11: Áp dụng kỹ thuật với các phẩm màu khác ....................................... 45
Hình 3. 12: Khả năng tái sử dụng của vật liệu than biến tính ............................. 46

iv


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Ký hiệu

Tên tiếng anh

Tên tiếng việt

EDX

Engery dispersive X-ray
spectroscopy

Phổ tán xạ năng lƣợng
tia X

SEM


Scanning electron

Kính hiển vi điện tử quét

microscope
RY 160

Reactive Yellow 160

Màu vàng

DB 199

Direct Blue 199

Màu xanh da trời

DR 239

Direct Red 239

Màu đỏ sen

DR 224

Direct Red 224

Phẩm màu đỏ cờ

AR 23


C.I. Acid Red 23

Màu đỏ vang

v


ĐẶT VẤN ĐỀ
Cơng cuộc cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nƣớc đã, đang và sẽ tiếp tục
đem đến những sự đổi thay kỳ diệu trong chất lƣợng đời sống của con ngƣời.
Tuy nhiên, cùng với đó tình trạng ơ nhiễm môi trƣờng trong sản xuất công
nghiệp đang là một vấn đề đáng báo động, làm ảnh hƣởng nghiêm trọng tới môi
trƣờng sinh thái, đời sống sinh hoạt của con ngƣời. Một trong những nguồn thải
đáng chú ý nhất là nƣớc thải nghành dệt nhuộm, nhất là nƣớc thải dệt nhuộm
chứa thuốc nhuộm hoạt tính. Đó là một nguồn thải chứa chất hữu cơ khó phân
hủy sinh học phổ biến hiện nay.
Với dây chuyền công nghệ phức tạp, bao gồm nhiều công đoạn sản xuất
khác nhau nên nƣớc thải sau sản xuất dệt nhuộm chứa nhiều loại hợp chất hữu
cơ độc hại, đặc biệt các công đoạn tẩy trắng và nhuộm màu. Việc tẩy, nhuộm
vải bằng thuốc nhuộm khác nhau nhƣ thuốc nhuộm hoạt tính, thuốc nhuộm trực
tiếp, thuốc nhuộm hoàn nguyên, thuốc nhuộm phân tán khiến cho lƣợng nƣớc
thải chứa nhiều chất ô nhiễm khác nhau (chất tạo màu, chất bền màu. Bên cạnh
những lợi ích của chất tạo màu họ azo trong cơng nghiệp dệt nhuộm, thì tác hại
của nó khơng nhỏ khi đƣợc thải vào mơi trƣờng. Gần đây các nhà nghiên cứu đã
phát hiện ra tính độc hại và nguy hiểm của hợp chất họ azo đối với môi trƣờng
sinh thái và con ngƣời đặc biệt là loại thuốc nhuộm này có khả năng gây ung
thƣ cho ngƣời sử dụng sản phẩm.
Việt Nam là một quốc gia truyền thống về lúa nƣớc nên phế phẩm nông
nghiệp hàng năm thải ra môi trƣờng rất nhiều, sản phẩm thu đƣợc từ cây lúa là

thóc. Sau khi xát bỏ lớp vỏ ngồi thu đƣợc sản phẩm chính là gạo và các phụ
phẩm là cám và trấu. Vỏ trấu có rất nhiều tại Đồng bằng sông Cửu Long và
Đồng bằng sông Hồng, 2 vùng trồng lúa lớn nhất cả nƣớc. Chúng thƣờng không
đƣợc sử dụng hết nên phải đem đốt hoặc đổ xuống sông suối để tiêu hủy. Theo
khảo sát, lƣợng vỏ trấu thải ra tại Đồng bằng sông Cửu Long khoảng hơn 3 triệu
tấn/năm, nhƣng chỉ khoảng 10% trong số đó đƣợc sử dụng. Hiện nay phƣơng
1


pháp sử dụng vỏ trấu biến tính cho q trình oxi hóa nâng cao loại bỏ phẩm màu
đang là hƣớng đi triển vọng vì tận dụng đƣợc phế phẩm nơng nghiệp,giảm thiểu
đƣợc chi phí vật liệu.

2


CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
1.1. Ảnh hƣởng của chất lƣợng nƣớc đến môi trƣờng sống
Nƣớc khởi nguồn cho mọi sự sống, nƣớc là một trong trong những nhu
cầu khơng thể thiếu với bất kì lồi sinh vật nào kể cả con ngƣời. Chất lƣợng môi
trƣờng nƣớc ảnh hƣởng trực tiếp lên sức khỏe cũng nhƣ sự sống của các lồi.
Hiện nay nhu cầu sống đó đang dần bị đe dọa nghiêm trọng. Bên cạnh lƣợng
nƣớc bị thâm hụt do sử dụng nƣớc bừa bãi và không đúng mục đích là chất
lƣợng nƣớc đang suy giảm trầm trọng, mà nguyên nhân chính là do ý thức của
chính mỗi con ngƣời chúng ta. Hằng ngày một lƣợng lớn nƣớc thải đƣợc xả trực
tiếp hoặc gián tiếp ra ngồi mơi trƣờng mà chƣa qua xử lý gây ô nhiễm nghiêm
trọng nguồn nƣớc. Hậu quả trƣớc tiên là gây mất cân bằng sinh thái, một số loài
sinh vật bị tuyệt chủng do khơng thích nghi với nguồn nƣớc bị ơ nhiễm. Tiếp
đến là ảnh hƣởng đến con ngƣời chúng ta. Nƣớc bị ơ nhiễm gây các bệnh: da
liễu, đƣờng ruột…Chính vì vậy ô nhiễm nguồn nƣớc đang dần hủy hoại môi

trƣờng sống của con ngƣời và sinh vật.
Thực trạng ô nhiễm môi trƣờng làng nghề do nƣớc thải dệt nhuộm gây ra
đang là vấn đề khiến nhà nƣớc và các làng nghề dệt nhuộm đau đầu bởi tác hại
nƣớc thải dệt nhuộm làng nghề đến sức khỏe con ngƣời cũng nhƣ kinh tế - xã
hội là rất lớn. Vì đặc trƣng của ngành dệt nhuộm là sử dụng rất nhiều nƣớc, hóa
chất cũng nhƣ thuốc nhuộm nên thành phần các chất ô nhiễm trong nƣớc thải
dệt nhuộm cũng đa dạng và rất khó xử lý. Các tạp chất tự nhiên đƣợc tách ra từ
sợi vải, chất bẩn, dầu, sáp, hợp chất chứa nitơ, pectin (trong quá trình nấu tẩy),
chuội tơ và các hóa chất (sử dụng trong quy trình xử lý vải nhƣ hồ tinh bột,
NaOH, H2SO4, HCl, Na2CO3,) các loại thuốc nhuộm, chất tẩy giặt. Khoảng 10 30% lƣợng thuốc nhuộm và hóa chất sử dụng bị thải ra ngồi cùng với nƣớc
thải. [11]
Hậu quả chung của tình trạng ơ nhiễm nƣớc là tỉ lệ ngƣời mắc các bệnh
cấp và mạn tính liên quan đến ơ nhiễm nƣớc nhƣ viêm màng kết, tiêu chảy, ung
thƣ… ngày càng tăng. Ngƣời dân sinh sống quanh khu vực ô nhiễm ngày càng
3


mắc nhiều loại bệnh tình nghi là do dùng nƣớc bẩn trong mọi sinh hoạt. Ngồi
ra ơ nhiễm nguồn nƣớc còn gây tổn thất lớn cho các ngành sản xuất kinh doanh,
các hộ nuôi trồng thủy sản.
Các nghiên cứu khoa học cũng cho thấy, khi sử dụng nƣớc nhiễm asen để
ăn uống, con ngƣời có thể mắc bệnh ung thƣ trong đó thƣờng gặp là ung thƣ da.
Ngồi ra, asen cịn gây nhiễm độc hệ thống tuần hồn khi uống phải nguồn nƣớc
có hàm lƣợng asen 0,1mg/l. Vì vậy, cần phải xử lý nƣớc nhiễm asen trƣớc khi
dùng cho sinh hoạt và ăn uống. Ngƣời nhiễm chì lâu ngày có thể mắc bệnh thận,
thần kinh, nhiễm amoni, nitrat, nitrit gây mắc bệnh xanh da, thiếu máu, có thể
gây ung thƣ. Metyl tert-butyl ete (MTBE) là chất phụ gia phổ biến trong khai
thác dầu lửa có khả năng gây ung thƣ rất cao. Nhiễm natri gây bệnh cao huyết
áp, bệnh tim mạch, lƣu huỳnh gây bệnh về đƣờng tiêu hoá. Kali, cadimi gây
bệnh thoái hoá cột sống, đau lƣng. Hợp chất hữu cơ, thuốc trừ sâu, thuốc diệt

côn trùng, diệt cỏ, thuốc kích thích tăng trƣởng, thuốc bảo quản thực phẩm, phốt
pho… gây ngộ độc, viêm gan, nôn mửa. Tiếp xúc lâu dài sẽ gây ung thƣ nghiêm
trọng các cơ quan nội tạng. Chất tẩy trắng Xenon peroxide, sodium percarbonate
gây viêm đƣờng hô hấp, oxalate kết hợp với calcium tạo ra calcium oxalate gây
đau thận, sỏi mật. Vi khuẩn, ký sinh trùng các loại là nguyên nhân gây các bệnh
đƣờng tiêu hóa, nhiễm giun, sán. Kim loại nặng các loại: Titan, Sắt, chì, cadimi,
asen, thuỷ ngân, kẽm gây đau thần kinh, thận, hệ bài tiết, viêm xƣơng, thiếu
máu.[11]
1.2. Nƣớc thải dệt nhuộm
Nƣớc thải dệt nhuộm là chất hữu cơ khó phân hủy sinh học hợp chất đa
vòng hoặc mạch dài, chứa các liên kết bền vững, vi sinh vật khó phá vỡ và đồng
hóa trong q trình phân hủy, chuyển hóa. Chúng bền vững trong mơi trƣờng,
có khả năng phát tán rộng, tích lũy sinh học trong các hệ sinh thái trên cạn và
dƣới nƣớc, gây nguy hại nghiêm trọng cho môi trƣờng, sinh thái, nhiều loại thủy
sinh và con ngƣời.

4


Việt Nam là quốc gia đang trong thời kỳ đẩy mạnh cơng nghiệp hóa, hiện
đại hóa đất nƣớc với sự mở rộng sản xuất và phát triển nhanh chóng của các
ngành cơng nghiệp. Bên cạnh những lợi ích to lớn mà sản xuất công nghiệp
mang lại, không thể phủ nhận những ảnh hƣởng xấu tới môi trƣờng do chất thải
công nghiệp gây ra. Với đặc tính tồn tại lâu trong môi trƣờng, không bị vi sinh
phân hủy, chất hữu cơ khó phân hủy sinh học trong chất thải cơng nghiệp là một
mối nguy hại lớn.
Theo Niên giám Thống kê Việt Nam, dệt may đã vƣợt khai thác và xuất
khẩu dầu, vƣơn lên thành ngành có kim ngạch xuất cao nhất, đem lại nguồn thu
lớn cho ngân sách quốc gia. Tuy nhiên, do đặc thù của một ngành sản xuất phức
tạp, sử dụng nhiều ngun, nhiên liệu, hóa chất, nên ơ nhiễm mơi trƣờng nói

chung, ơ nhiễm nƣớc thải bởi nhiều thành phần trong đó đáng quan tâm hàng
đầu là các loại phẩm nhuộm khó phân hủy sinh học (nhiều nhóm có tiềm năng
gây ung thƣ cao trên động vật và con ngƣời) là điều không thể tránh khỏi. Việc
nghiên cứu, phát triển và hoàn thiện các kỹ thuật phù hợp để xử lý các nguồn
thải dệt nhuộm vì thế có ý nghĩa an sinh xã hội rất cao. Vấn đề này, từ lâu đã trở
thành bài tốn mơi trƣờng nóng bỏng ở Việt Nam và kéo dài cho tới ngày nay.
Nguồn nƣớc thải phát sinh trong công nghiệp dệt nhuộm từ các công đoạn
hồ sợi, giữ hồ, nấu tẩy, nhuộm và hồn tất. Trong đó lƣợng nƣớc thải chủ yếu do
q trình giặt sau mỗi cơng đoạn. Nhu cầu sử dụng nƣớc trong nhà máy dệt
nhuộm rất lớn và thay đổi tùy theo mặt hàng khác nhau. Theo phân tích của các
chuyên gia, lƣợng nƣớc đƣợc sử dụng trong các công đoạn sản xuất chiếm
72,3%, chủ yếu từ các công đoạn nhuộm và hồn tất sản phẩm. Ngƣời ta có thể
tính sơ lƣợc nhu cầu sử dụng nƣớc nƣớc cho 1 mét vải nằm trong phạm vi từ 12
– 65 lít và thải ra 10 – 40 lít nƣớc. Vấn đề chủ yếu trong nghành công nghiệp
dệt nhuộm là sự ô nhiễm nguồn nƣớc.
Các chất ô nhiễm chủ yếu có trong nƣớc thải dệt nhuộm là các chất hữu
cơ khó phân hủy, thuốc nhuộm, chất hoạt động bề mặt, các hợp chất halogen
hữu cơ, muối trung tính làm tăng tổng hàm lƣợng chất rắn, nhiệt độ cao và pH
5


của nƣớc thải cao do lƣợng kiềm lớn. Trong đó, thuốc nhuộm là thành phần khó
xử lý nhất, đặc biệt là thuốc nhuộm azo - loại thuốc nhuộm đƣợc sử dụng phổ
biến nhất hiện nay, chiếm tới 60 - 70 % thị phần. Thơng thƣờng, các chất màu
có trong thuốc nhuộm khơng bám dính hết vào sợi vải trong q trình nhuộm
mà cịn lại một lƣợng dƣ nhất định tồn tại trong nƣớc thải. Lƣợng thuốc nhuộm
dƣ sau công đoạn nhuộm có thể lên đến 50 % tổng lƣợng thuốc nhuộm đƣợc sử
dụng ban đầu. Đây chính là nguyên nhân làm cho nƣớc thải dệt nhuộm có độ
màu cao và nồng độ chất ơ nhiễm lớn.[4],[6],[7]
Thuốc nhuộm có thể có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp. Hiện

nay, con ngƣời hầu nhƣ chỉ sử dụng thuốc nhuộm tổng hợp. Đặc điểm nổi bật
của các loại thuốc nhuộm là độ bền màu - tính chất khơng bị phân hủy bởi
những điều kiện, tác động khác nhau của môi trƣờng, đây vừa là yêu cầu với
thuốc nhuộm, vừa là thị hiếu của ngƣời tiêu dùng, nhƣng cũng là vấn đề với xử
lý nƣớc thải dệt nhuộm. Màu sắc của thuốc nhuộm có đƣợc là do cấu trúc hóa
học của nó: Một cách chung nhất, cấu trúc thuốc nhuộm bao gồm nhóm mang
màu và nhóm trợ màu. Nhóm mang màu là những nhóm chứa các nối đôi liên
hợp với hệ điện tử π linh động nhƣ >C=C<, >C=N-, >C=O, -N=N-. . . Nhóm trợ
màu là những nhóm thế cho hoặc nhận điện tử nhƣ: -COOH, -OH, NH2. . . ,
đóng vai trị tăng cƣờng màu của nhóm mang màu bằng cách dịch chuyển năng
lƣợng của hệ điện tử.[10]
1.3. Thành phần và đặc tính của nƣớc thải dệt nhuộm
1.3.1 Đặc tính của nước thải dệt nhuộm
Dệt nhuộm là ngành từ lâu đã có mặt ở nƣớc ta và hiện nay nó đang phát
triển mạnh trên quy mô của một ngành công nghiệp chủ chốt trong nền kinh tế.
Quy trình hoạt động của ngành dệt nhuộm gồm một số cơng đoạn chính nhe kéo
sợi, dệt vải, giũ hồ, nấu, giặt, tẩy, nhuộm màu…và thông thƣờng sau mỗi giai
đoạn đều thải ra một lƣợng nƣớc thải khá lớn, khoảng 25 -150 m3/tấn vải. Số
lƣợng mặt hàng ngày càng lớn, quy trình sản xuất ngày càng nhiều công đoạn,

6


do đó lƣợng nƣớc thải cũng nhanh chóng tăng theo, ngồi ra thành phần hóa
chất sử dụng cũng phức tạp hơn làm tăng tải lƣợng ô nhiễm của nƣớc thải.
Một số đặc điểm của nƣớc thải ngành dệt nhuộm:
-

Hàm lƣợng chất ơ nhiễm hữu cơ khó phân hủy cao. Các chất tẩy


rửa, xút khiến pH nƣớc thải tăng cao, dao động từ 9-12 gây ăn mòn thiết bị,
cống rãnh, tác động mạnh mẽ đến thủy sinh vật,…
-

Một lƣợng nhỏ hóa chất độc hại chứa kim loại năng, màu nhuộm,

chất tạo môi trƣờng, chất điện ly… ảnh hƣởng nghiêm trọng đến thủy sinh vật ở
nguồn tiếp nhận, ngoài ra các loại hóa chất này cịn có thể xâm nhập vào mơi
trƣờng đất tích lũy và tồn tại lâu dài.
-

Một đặc trƣng quan trọng của nƣớc thải dệt nhuộm đó là độ màu rất

cao do lƣợng dƣ màu nhuộm bị rửa trôi, khi thải ra nguồn tiếp nhận sẽ gây mất
cảnh quan, bên cạnh đó cịn tác động đến q trình quang hợp và hơ hấp của
sinh vật do q trình khuếch tán ánh sáng và hòa tan oxy bị cản trở.[12]
Đặc tính của nƣớc thải dệt nhuộm nói chung và nƣớc thải dệt nhuộm làng
nghề Vạn Phúc nói riêng đều chứa loại hợp chất tạo màu hữu cơ, do đó có các
chỉ số pH, độ màu, BOD, COD là rất cao.
Bảng 1.1: Đặc tính nước thải của một số cơ sở dệt nhuộm ở Hà Nội
Tên nhà máy

Độ PH

Độ màu

COD(mg/l)

BOD(mg/l)


Dệt Hà Nội

9-10

250-500

230-500

90-120

Dệt kim
Thăng Long

8-12

168

440-500

132

Dệt nhuộm
Vạn Phúc

8-11

750

380-890


120

1.3.2 Thành phần của nước thải dệt nhuộm
Nƣớc thải dệt nhuộm sẽ khác nhau khi sử dụng các loại nguyên liệu khác
nhau.Chẳng hạn nhƣ len và cotton thô sẽ thải ra chất bẩn tự nhiên của sợi. Nƣớc
thải này có độ màu, độ kiềm, BOD và chất lơ lửng (SS) cao. Ở loại nguyên liệu
7


sợi tổng hợp, nguồn gây ơ nhiễm chính là hóa học do các loại hóa chất sử dụng
trong giai đoạn tẩy và nhuộm.
Hóa chất sử dụng : hồ tinh bột , H2SO4, CH3COOH, NaOH, NaOCl,
H2O2, Na2CO3, Na2SO3 …các loại thuốc nhuộm , các chất trơ, chất ngấm, chất
cầm màu, chất tẩy giặt.
Thành phần nƣớc thải phụ thuộc vào : đặc tính của vật liệu nhuộm , bản
chất của thuốc nhuộm, các chất phụ trợ và các hóa chất khác đƣợc sử dụng .
Nguồn nƣớc thải bao gồm từ các công đoạn chuẩn bị sợi, chuẩn bị vải, nhuộm
và hoàn tất
Nƣớc thải dệt nhuộm nhìn chung rất phức tạp và đa dạng, đã có hàng
trăm loại hóa chất đặc trƣng nhƣ phẩm nhuộm, chất hoạt động bề mặt, chất điện
ly, chất tạo mơi trƣờng, tinh bột men,chất oxy hóa…đƣợc đƣa vào sử dụng.
Trong quá trình sản xuất, lƣợng nƣớc thải ra 12-300 m3/tấn vải, chủ yếu từ công
đoạn nhuộm và nấu tẩy. Nƣớc thải dệt nhuộm ô nhiễm nặng trong môi trƣờng
sống nhƣ độ màu, pH, chất lơ lửng, BOD, COD, nhiệt độ đều vƣợt quá tiêu
chuẩn cho phép xả vào nguồn tiếp nhận .
Các loại thuốc nhuộm đƣợc đặc biệt quan tâm vì chúng thƣờng là nguồn
sinh ra các kim loại, muối và màu trong nƣớc thải. Các chất hồ vải với lƣợng
BOD, COD cao và các chất hoạt động bề mặt là nguyên nhân chính gây ra tính
độc cho thuỷ sinh của nƣớc thải dệt nhuộm.


8


Bảng 1.2: Các chất ơ nhiễm và đặc tính của nghành dệt nhuộm
Cơng đoạn
Hồ sợi, rũ hồ
Nấu tẩy
Tẩy trắng

Làm bóng

Chất ô nhiễm trong
nƣớc thải
Tinh bột, glucozo,
polyvinyl, alcol,
nhựa
NaOH, chất sáp,
soda, silicat và sợi
vải vụn
Hypoclorit, các hợp
chất chƣa Clo, axit,
tạp chất
NaOH, tạp chất

Nhuộm

Các loại thuốc
nhuộm, axit axetic,
các muối kim loại


In

Chất màu, tinh bột,
dầu muối, kim loại,
axit
Vết tinh bột, mỡ
động vật, axit

Hoàn tất

Đặc tính của
nƣớc thải
BOD cao (34 –
50 tổng lƣợng
BOD)
Độ kiềm cao
màu tối, BOD
cao
Độ kiềm cao,
chiếm 5% BOD
tổng
Độ kiềm cao,
BOD thấp( dƣới
1% BOD tổng)
Độ màu rất cao
BOD khá cao
(6% BOD tổng),
SS cao
Độ màu cao,
BOD cao

Kiềm nhẹ, BOD
thấp

1.4. Tác hại của nƣớc thải dệt nhuộm
Các loại phẩm nhuộm tổng hợp đã có từ lâu đời và ngày càng đƣợc sử
dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp dệt may, giấy, cao su, nhựa, da, mỹ
phẩm, dƣợc phẩm và các ngành công nghiệp thực phẩm do có đặc điểm là dễ sử
dụng, giá thành rẻ, ổn định và đa dạng về màu sắc so với màu sắc tự nhiên. Tuy
nhiên việc sử dụng rộng rãi thuốc nhuộm và các sản phẩm của chúng gây ra ô
nhiễm nguồn nƣớc ảnh hƣởng tới sức khỏe của con ngƣời và môi trƣờng sống.
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.

9


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.
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.
1.5. Các loại thuốc nhuộm thƣờng dùng ở Việt Nam
Thuốc nhuộm đƣợc sử dụng chủ yếu ở Việt Nam trƣớc đây là các hợp
chất mang màu dạng hữu cơ hoặc dạng phức của các kim loại nhƣ Cu, Co, Ni,
Cr…Tuy nhiên, hiện nay dạng phức kim loại khơng cịn sử dụng nhiều do nƣớc
thải sau khi nhuộm chứa hàm lƣợng lớn các kim loại nặng gây ô nhiễm môi
trƣờng nghiêm trọng. Ở nƣớc ta hiện nay, thuốc nhuộm thƣơng phẩm vẫn chƣa
đƣợc sản xuất, tất cả các loại thuốc nhuộm đều phải nhập của các hãng sản xuất
thuốc nhuộm trên thế giới. Thuốc nhuộm dạng hữu cơ mang màu hiện rất phổ

10


biến trên thị trƣờng. Tuỳ theo cấu tạo, tính chất và phạm vi sử dụng của chúng
mà ngƣời ta chia thuốc nhuộm thành các nhóm khác nhau.
Có hai cách cơ bản để phân loại thuốc nhuộm:
-

Phân loại thuốc nhuộm theo cấu trúc hóa học :

Đây là cách phân loại dựa trên cơ sở là cấu tạo của nhóm mang màu, các
họ chính theo số lƣợng thuốc nhuộm đƣợc tổng hợp là:



Thuốc nhuộm azo: nhóm mang màu là nhóm azo (-N=N-), phân tử

thuốc nhuộm có một (monoazo) hay nhiều nhóm azo (diazo, triazo, polyazo).
Đây là họ thuốc nhuộm quan trọng nhất và có số lƣợng lớn nhất, chiếm khoảng
60-70 % số lƣợng các thuốc nhuộm tổng hợp, chiếm 2/3 các phẩm 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 lƣợng 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:
diaryl metan

triaryl metan

11


Họ thuốc nhuộm này phổ biến thứ 3, chiếm 3% tổng số lƣợng 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 cịn các
ngun 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 lƣợng thuốc nhuộm.
Ngồi ra, cịn các họ thuốc nhuộm khác ít phổ biến, ít có quan trọng hơn
nhƣ: thuốc nhuộm nitrozo, nitro, polymetyl, arylamin, azometyn, thuốc nhuộm
lƣu huỳnh…[13]
-

Phân loại theo đặc tính áp dụng :

Đây là cách phân loại các loại thuốc nhuộm thƣơng mại đã đƣợc thống
nhất trên toàn cầu và liệt kê trong bộ đại từ điển về thuốc nhuộm: Color Index
(CI), trong đó mỗi thuốc nhuộm đƣợc chỉ dẫn về cấu tạo hóa học, đặc điểm về
màu sắc và phạm vi sử dụng. Theo đặc tính áp dụng, ngƣời ta quan tâm nhiều
nhất đến thuốc nhuộm sử dụng cho xơ sợi xenlullo (bơng, visco...), đó là các
thuốc nhuộm hồn ngun, lƣu hóa, hoạt tính và trực tiếp. Sau đó là các thuốc
nhuộm cho xơ sợi tổng hợp, len, tơ tằm nhƣ: thuốc nhuộm phân tán, thuốc
nhuộm bazơ (cation), thuốc nhuộm axit.


Thuốc nhuộm hoàn nguyên, bao gồm:



Thuốc nhuộm hồn ngun khơng tan: là hợp chất màu hữu cơ


khơng tan trong nƣớc, chứa nhóm xeton trong phân tử và có dạng tổng qt:
R=C=O. Trong q trình nhuộm xảy ra sự biến đổi từ dạng layco axit không tan
trong nƣớc nhƣng 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
khơng khí oxi hóa về dạng ngun thủy.

12




Thuốc nhuộm hoàn nguyên tan: là muối este sunfonat của hợp chất

layco axit của thuốc nhuộm hồn ngun khơng tan, R≡C-O-SO3Na. Nó dễ bị
thủy phân trong
Khoảng 80% thuốc nhuộm hồn nguyên thuộc nhóm antraquinon.
 Thuốc nhuộm lƣu hóa: chứa nhóm disunfua đặc trƣng (D-S-S-D, Dnhóm mang màu thuốc nhuộm) có thể chuyển về dạng tan (layco: D-S-) qua quá
trình khử. Giống nhƣ thuốc nhuộm hồn ngun, thuốc nhuộm lƣu hóa dùng để
nhuộm vật liệu xenllulo 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 xenllulo và dạng tổng qt: Ar-SO3Na. Khi hịa tan
trong nƣớc, 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, cịn 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

hịa tan rất thấp trong nƣớc (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 nƣớc. Xét về 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 trƣớc đây

dùng để nhuộm tơ tằm, ca bông cầm màu bằng tananh, là các muối clorua,
oxalat hoặc muối kép của bazơ hữu cơ. Chúng dễ tan trong nƣớc cho cation
mang màu. Các thuốc nhuộm bazơ biến tính - phân tử đƣợc đặc trƣng bởi một
điện tích dƣơng không định vị - gọi là thuốc nhuộm cation, dùng để nhuộm xơ
acrylic. Trong các màu thuốc nhuộm bazơ, các lớp hóa học đƣợc 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 nƣớc phân ly thành ion: Ar-SO3Na → Ar-SO3- + Na+, anion mang
13


màu thuốc nhuộm tạo liên kết ion với tâm tích điện dƣơng của vật liệu. Thuốc
nhuộm axit có khả năng tự nhuộm màu xơ sợi protein (len, tơ tằm, polyamit)
trong mơi trƣờng 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. Là loại thuốc nhuộm duy nhất có liên kết cộng hóa trị với xơ sợi
tạo độ bền màu giặt và độ bền màu ƣớt rất cao nên thuốc nhuộm hoạt tính là một
trong những thuốc nhuộm đƣợc 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 nhƣợc điểm
là: trong điều kiện nhuộm, khi tiếp xúc với vật liệu nhuộm (xơ sợi), thuốc
nhuộm hoạt tính khơng 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 ƣu,
hàng nhuộm đƣợc giặt hoàn toàn để loại bỏ phần thuốc nhuộm dƣ 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 và màu thuốc nhuộm thủy phân
giống màu thuốc nhuộm gốc nên nó gây ra vấn đề màu nƣớc thải và ô nhiễm
nƣớc thải.[13]
1.6. Phƣơng pháp xử lý hợp chất azo trong nƣớc thải dệt nhuộm
1.6.1. Các phương pháp hóa lý
a)

Phương pháp hấp phụ

Phƣơng pháp hấp phụ đƣợc dùng để phân hủy các chất hữu cơ khơng
hoặc khó phân hủy sinh học. Trong công nghệ xử lý nƣớc thải dệt nhuộm,
thƣờng dùng chúng để khử màu nƣớc thải dệt nhuộm hòa tan và thuốc nhuộm
hoạt tính.
14



Cơ sở của quá trình là sự hấp phụ chất tan lên bề mặt chất rắn (chất hấp
phụ), sau đó giải hấp để tái sinh chất hấp phụ. Các chất hấp phụ thƣờng đƣợc sử
dụng là than hoạt tính, than nâu, đất sét, magie cacbonat. Trong số đó, than hoạt
tính hấp phụ hiệu quả nhất là do có bề mặt riêng lớn 400 - 1500 m2/g. Ngồi ra
ngƣời ta cịn dùng xenlulo biến tính và lignoxenlulo để hấp phụ thuốc nhuộm
axit và thuốc nhuộm cation. Các vật liệu thiên nhiên nhƣ mạt cƣa, thân cây mía,
trấu, … cũng đƣợc thử nghiệm khả năng hấp phụ thuốc nhuộm.
Phƣơng pháp này có nhiều ƣu điểm nhƣng nằm trong chính bản chất của
nó là chuyển chất màu từ pha này sang pha khác và đòi hỏi thời gian tiếp xúc,
tạo một lƣợng thải sau hấp phụ, không xử lý triệt để chất ô nhiễm nên không
đƣợc sử dụng rộng rãi trong xử lý thuốc nhuộm.
b)

Phương pháp keo tụ

Hiện tƣợng keo tụ là hiện tƣợng các hạt keo cùng loại 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.
Phèn nhơm Al2(SO4)3. nH2O (n=14÷18), muối sắt Fe2(SO4)3. nH2O hoặc
FeCl3. nH2O (n=1÷6) đƣợc coi là những chất keo tụ cổ điển, trong đó phèn
nhơm là chất keo tụ phổ biến nhất tại Việt Nam, trong khi đó muối sắt lại là chất
keo tụ phổ biến ở các nƣớc công nghiệp phát triển do khoảng pH keo tụ tối ƣu
rộng hơn (5 ÷ 9), bơng cặn nặng, bền hơn và dƣ lƣợng sắt trong nƣớc thấp hơn
so với dùng phèn nhôm (pH keo tụ 5, 5 ÷ 7). Polime nhơm (PAC): Khi hịa tan
PAC tạo các hạt polime Al13 (thực chất là Al13O4(OH)247+) có điện tích vƣợt trội
(7+) và kích thƣớc lớn gây keo tụ mạnh, bông cặn lớn và thủy phân chậm nên
tăng tác dụng của chúng lên các hạt keo cần xử lý.
Phƣơng pháp keo tụ đƣợc sử dụng rộng rãi trong xử lý nƣớc thải dệt
nhuộm chứa các thuốc nhuộm phân tán và không tan. Đây là phƣơng pháp khả

thi về mặt kinh thế tuy nhiên nó khơng xử lý đƣợc tất cả các loại thuốc nhuộm:
-Thuốc nhuộm axit, thuốc nhuộm trực tiếp, thuốc nhuộm hồn ngun
keo tụ tốt nhƣng khơng kết lắng dễ dàng, bông cặn chất lƣợng thấp.
15


-Thuốc nhuộm hoạt tính rất khó xử lý bằng các tác nhân keo tụ thơng
thƣờng và cịn ít đƣợc nghiên cứu.
Bên cạnh đó phƣơng pháp keo tụ cũng tạo ra một lƣợng bùn thải lớn và
không làm giảm tổng chất rắn hịa tan nên gây khó khăn cho tuần hồn nƣớc.
c)

Phương pháp lọc

Các kỹ 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 kỹ thuật lọc
thông thƣờng không xử lý đƣợc các tạp chất tan nói chung và thuốc nhuộm nói
riêng.
Các kỹ 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
ba kỹ thuật trên là kích thƣớc hạt mà chúng có thể lọc đƣợc. Q trình vi lọc cú
ng kớnh l mng t 0, 1 ữ 10 àm, siêu lọc 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 kỹ thuật màng thì
kỹ 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

16


1.6.2. Các phương pháp sinh học
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 không chứa các chất độc làm ức chế vi sinh. Tuy
nhiên nƣớc thải xƣởng nhuộm chứa thuốc nhuộm rất bền vi sinh hầu nhƣ khơng
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
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.
1.6.3. Các phương pháp điện hóa
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, BOD, 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,
17


COD, BOD, 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.
1.6.4. Các 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 khơng 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 bisunfit 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.
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 Behin và cộng sự đã nghiên
cứu xử lý phẩm nhuộm Acid Brown 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-3B bằng ozon và ozon kết hợp sóng siêu âm, 99,
2% phẩm nhuộm đƣợc phân hủy trong vòng 6 phút.
18


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 khống 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.
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),
nhƣng sau khi phá hủy các hợp chất hữu cơ, các halogen dễ dàng hình thành các
trihalogenmetan và gây ô nhiễm môi trƣờng thứ cấp.


Oxi hóa tiên tiến

Q trình oxi hóa tiên tiến là những quá 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: Điện thế oxi hóa của một số tác nhân oxi hóa mạnh trong mơi trường
lỏng.
Tác nhân oxi hóa

Thế oxi hóa khử (V)

F2

+ 2, 87

OH•

+ 2, 80


O3

+ 2, 07

H2O2

+ 1, 77

19