ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM
KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG VÀ MƠI TRƢỜNG

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANO BiFeO3 TRÊN NỀN
THAN HOẠT TÍNH ĐỂ XỬ LÝ PHẨM MÀU HỮU CƠ TRONG NƢỚC

NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG
MÃ SỐ: 306

Giáo viên hƣớng dẫn : Ths. Lê Khánh Toàn
Ths. Đặng Thế Anh
Sinh viên thực hiện : Lê Thị Tƣơi
Mã sinh viên

: 1453060696

Lớp

: K59B - KHMT

Khóa học

: 2014- 2018

Hà Nội, 2018


LỜI CẢM ƠN
Trƣớc hết, em xin chân thành cảm ơn ThS. Lê Khánh Toàn và ThS.Đặng
Thế Anh, những ngƣời thầy đã tận tình hƣớng dẫn và truyền đạt kiến thức, kinh

nghiệm trong suốt thời gian em thực hiện và hoàn thành Khóa luận.
Em xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ và các Thầy, Cơ giáo trung
tâm phân tích môi trƣờng và ứng dụng công nghệ địa không gian, trƣờng Đại
học Lâm Nghiệp Việt Nam đã tạo điều kiện, giúp đỡ em về kiến thức và hỗ trợ
thiết bị thực nghiệm có liên quan tới Khóa luận.
Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới gia đình, đồng nghiệp
và bạn bè đã ln động viên, chia sẻ và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập
và nghiên cứu.
Tác giả khóa luận

Lê Thị Tƣơi

i


TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
1. Tên đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano BiFeO3 trên nền than hoạt
tính để xử lí phẩm màu hữu cơ có trong nước”.
2. Sinh viên thực hiện: Lê Thị Tƣơi
3. Giáo viên hƣớng dẫn: Ths. Lê Khánh Toàn, Th.s Đặng Thế Anh
4. Mục tiêu nghiên cứu:
Mục tiêu tổng quát:
- Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano BiFeO3 trên nền than hoạt tính để xử
lí phẩm màu hữu cơ có trong nƣớc
Mục tiêu cụ thể:
- Nghiên cứu đƣợc thành phần và cấu trúc của vật liệu
- Đánh giá khả năng xử lí của vật liệu
- Đánh giá khả năng ứng dụng thực tế của vật liệu nano BiFeO3 trên nền
than hoạt tính
5. Nội dung thực hiện:

- Tổng hợp vật liệu nano BiFeO3 và phân tán trên nền than hoạt tính bằng
phƣơng pháp đồng kết tủa
- Khảo sát thành phần và cấu trúc của vật liệu bằng phổ EDX và ảnh SEM
- Khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu phẩm màu RY160 trong các điều
kiện hấp phụ khác nhau: nhiệt độ, lƣợng vật liệu, thời gian, pH.
- Khảo sát khả năng tái sử dụng của vật liệu
6. Những kết quả đạt đƣợc:
Qua nghiên cứu đề tài đạt đƣợc những kết quả sau:
- Đã tổng hợp đƣợc vật liệu BiFeO3 trên nền than hoạt tính có kích thƣớc
nano, khả năng hấp phụ cao bằng phƣơng pháp đồng kết tủa
- Điều kiện pH tối ƣu nhất cho quá trình hấp phụ là pH=7
- Ion vô cơ Cl- làm tăng hiệu quả xử lý của vật liệu
ii


- Nhiệt độ thích hợp cho q trình hấp phụ là 30oC
- Ánh sáng không ảnh hƣởng quá nhiều tới hiệu quả xử lý của vật liệu
- Điều kiện phù hợp để tiến hành: khối lƣợng vật liệu là 1,5g/l, pH =7;
nhiệt độ 30oC đối với mẫu phẩm màu Reactive Yellow 160 có nồng độ 50mg/l.
Các kết quả thu đƣợc mở ra triển vọng áp dụng công nghệ tổng hợp vật
liệu nano để xử lý phẩm màu hữa cơ khó phân hủy trong nƣớc

iii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ i
MỤC LỤC ............................................................................................................ iv
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ..................................................................... vi
DANH MỤC BẢNG ........................................................................................... vii

DANH MỤC HÌNH ........................................................................................... viii
MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ...................................... 3
1.1. Tổng quan về ngành dệt nhuộm ..................................................................... 3
1.1.1. Thuốc nhuộm............................................................................................... 3
1.1.2. Nƣớc thải dệt nhuộm ................................................................................... 5
1.2. Tổng quan các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải dệt nhuộm............................... 8
1.2.1. Phƣơng pháp hóa học .................................................................................. 8
1.2.2. Phƣơng pháp sinh học ............................................................................... 11
1.2.3. Các phƣơng pháp hóa lý ............................................................................ 12
1.3. Tổng quan vật liệu nano ............................................................................... 16
1.3.1. Sơ lƣợc về vật liệu nano ............................................................................ 16
1.3.2. Một số phƣơng pháp tổng hợp vật liệu nano ............................................ 17
CHƢƠNG 2 : THỰC NGHIỆM ......................................................................... 19
2.1. Mục tiêu nghiên cứu ..................................................................................... 19
2.2. Đối tƣợng nghiên cứu................................................................................... 19
2.2.1. Vật liệu BiFeO3 trên nền than hoạt tính .................................................... 19
2.2.2. Phẩm màu .................................................................................................. 19
2.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................... 20
2.4. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ........................................................................ 20
2.4.1. Hóa chất..................................................................................................... 20
2.4.2. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm ................................................................. 20
2.5. Quy trình thực nghiệm ................................................................................. 22
iv


2.5.1. Tổng hợp vật liệu ...................................................................................... 22
2.5.2. Khảo sát khả năng xử lý phẩm màu của vật liệu ...................................... 23
2.5.3. Tái sử dụng vật liệu ................................................................................... 25
2.6 Các phƣơng pháp phân tích ........................................................................... 25

2.6.1. Phƣơng pháp xác định nồng độ RY 160 trong mẫu .................................. 25
2.6.2. Phƣơng pháp phổ tán xạ năng lƣợng tia X (EDX) .................................... 27
2.6.3. Phƣơng pháp sử dụng kính hiển vi điện tử quét (SEM) ........................... 27
2.7. Phƣơng pháp tính tốn ................................................................................. 28
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................... 29
3.1. Xác định bƣớc sóng hấp thụ đặc trƣng của dung dịch phẩm nhuộm RY 160 ..... 29
3.2. Xây dựng đƣờng chuẩn nồng độ của dung dịch phẩm nhuộm .................... 29
3.3. Xác định đặc tính của vật liệu ...................................................................... 30
3.3.1. Hình thái bề mặt ........................................................................................ 30
3.4.1. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng vật liệu .......................................................... 32
3.4.2. Ảnh hƣởng của thời gian ........................................................................... 33
3.4.4. Ảnh hƣởng của pH .................................................................................... 34
3.4.5. Ảnh hƣởng của nhiệt độ ............................................................................ 35
3.4.6. Ảnh hƣởng của hydropeoxit ...................................................................... 36
3.4.7. Ảnh hƣởng của ion vô cơ .......................................................................... 37
3.5. Tái sử dụng ................................................................................................... 38
KẾT LUẬN - TỒN TẠI - KIẾN NGHỊ .............................................................. 40
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

v


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

EDX:

Engery dispersive X-ray spectroscopy
Phổ tán xạ năng lƣợng tia X


H:
RY 160:

Hiệu suất phân hủy
Reactive Yellow 160
Phẩm màu Reactive Yellow 160

SEM:

Scanning electron microscope
Kính hiển vi điện tử quét

UV-vis :

Ultraviolet-visible spectroscopy
Phổ tử ngoại khả kiến

vi


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Khả năng oxy hóa của một số tác nhân oxy hóa ................................. 10
Bảng 3. 1 Thành phần các nguyên tố trong nano BiFeO3 trên nền than hoạt tính
............................................................................................................................. 31

vii


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Quy trình tổng hợp BiFeO3 trên nền than hoạt tính ............................ 22

Hình 2.2. Quy trình khảo sát khả năng xử lý phẩm màu của BiFeO3 trên nền than
hoạt tính ............................................................................................................... 24
Hình 3.1. Tƣơng quan giữa độ hấp thụ quang và nồng độ phẩm RY 160 tại bƣớc
sóng 422nm. ........................................................................................................ 29
Hình 3.2. Ảnh SEM của vật liệu nano BiFeO3 trên nền than hoạt tính .............. 30
Hình 3.3. Phổ EDX của nano BiFeO3 trên nền than hoạt tính ............................ 31
Hình 3.4. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng vật liệu tới hiệu suất xử lý....................... 32
Hình 3.5. Ảnh hƣởng của thời gian khuấy tới hiệu suất xử lý ............................ 33
Hình 3.6. Ảnh hƣởng của nồng độ phẩm màu tới hiệu quả xử lý ...................... 34
Hình 3.7. Ảnh hƣởng của pH tới hiệu suất xử lý ............................................... 35
Hình 3.8. Ảnh hƣởng của nhiệt độ tới hiệu suất xử lý ........................................ 36
Hình 3.9. Ảnh hƣởng của H2O2 tới hiệu suất xử lý ............................................. 37
Hình 3.10. Ảnh hƣởng của ion vơ cơ tới hiệu suất xử lý .................................... 38
Hình 3.11. Tái sử dụng vật liệu ........................................................................... 39

viii


MỞ ĐẦU
Cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa góp phần nâng cao cuộc sống vật chất
tinh thần của con ngƣời nhƣng cũng tác động đến tồn bộ mơi trƣờng tự nhiên
của hành tinh chúng ta. Việc phát triển quá nhanh sẽ dẫn đến hệ lụy là cạn kiệt
các nguồn tài nguyên, giảm sút chất lƣợng môi trƣờng sống và ảnh hƣởng đến
cuộc sống, sức khỏe con ngƣời và cả hệ sinh thái. Môi trƣờng chất lƣợng nƣớc
đƣợc xem là nguồn sống đang bị tác đông mạnh mẽ do sự phát triển kinh tế
không bền vững, đặc biệt do các chất độc hại do nền cơng nghiệp tạo ra.
Điển hình nhƣ các ngành cơng nghiệp cao su, hóa chất, cơng nghiệp thực
phẩm, thuốc bảo vệ thực vật, y dƣợc, luyện kim, xi mạ, giấy, đặc biệt là ngành
dệt nhuộm đang phát triển mạnh mẽ và chiếm kim ngạch xuất khẩu lớn của Việt
Nam. Ngành dệt nhuộm đã phát triển từ rất lâu trên thế giới nhƣng nó chỉ mới

hình thành và phát triển hơn 100 năm nay ở nƣớc ta. Ngành dệt may thu hút
nhiều lao động góp phần giải quyết việc làm và phù hợp với những nƣớc đang
phát triển không có nền cơng nghiệp nặng phát triển mạnh nhƣ nƣớc ta. Hầu hết
các nhà máy xí nghiệp dệt nhuộm ở nƣớc ta đã có hệ thống xử lý nƣớc thải tuy
nhiên nƣớc thải sau khi xử lý thì độ màu vẫn chƣa đạt QCVN 13: 2008/BTNMT
loại A dƣới 50 Pt-Co đối với nhà máy xây dựng cũ và dƣới 20 Pt-Co đối với nhà
máy mới. Nguyên nhân do trong thành phần thuốc nhuộm chứa một số hợp chất
hữu cơ bền khó phân hủy sinh học POPs nên hiệu quả xử lý khơng triệt để.
Nghiên cứu, xử lý nƣớc thải có chứa phầm nhuộm hữu cơ khó phân hủy
là một vấn đề rất quan trọng nhằm loại bỏ hết các chất này trƣớc khi xả ra môi
trƣờng, bảo vệ con ngƣời và môi trƣờng sinh thái. Trong những năm gần đây, đã
có nhiều cơng trình nghiên cứu và sử dụng các phƣơng pháp khác nhau nhằm xử
lý các hợp chất hữu cơ độc hại trong nƣớc thải nhƣ: phƣơng pháp vật lý, phƣơng
pháp sinh học, phƣơng pháp hoá học, phƣơng pháp điện hố...
Hấp phụ là một trong những phƣơng pháp hóa lý phổ biến và hiệu quả
để khử màu nhuộm. Nhiều loại chất hấp phụ khác nhau đƣợc biết đến trong ứng

1


dụng này nhƣ than hoạt tính, zeolit, tro than, chitin và chitosan, v.v. Một trong
số chất hấp phụ đƣợc dùng nhiều nhất là than hoạt tính bởi nó có dung lƣợng
hấp phụ chất hữu cơ cao.
ật thể ở kích thƣớc nano có những tính chất khơng thể tin đƣợc.các kim
loại đƣợc xem nhƣ trơ nhất trong các kim loại lại có những tính chất khơng thể
ngh đến, đặc biệt khi phân bố trên các chất mang là oxit kim loại Khi đạt đến
kích cỡ nano,các kim loại chuyển tiếp có khả năng hoạt động rất mạnh. Những
hoạt tính ở kích cỡ thông thƣờng kim loại không thể hiện, nhƣ khả năng diệt
khuẩn, xúc tác ở nhiệt độ thƣờng.
Từ quan điểm này chúng ta hƣớng tới đề tài “nghiên cứu tổng hợp vật

liệu nano BiFeO3 trên nền than hoạt tính để xử lý phẩm màu hữu cơ trong
nƣớc thải dệt nhuộm.”

2


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về ngành dệt nhuộm
1.1.1. Thuốc nhuộm
Thuốc nhuộm là những chất hữu cơ có màu, hấp thụ mạnh một phần nhất
định của quang phổ ánh sáng nhìn thấy và có khả năng gắn kết vào vật liệu dệt
trong những điều kiện quy định (tính gắn màu).
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 và tính chất khơng bị phân hủy. Màu sắc của
thuốc nhuộm có đƣợc là do cấu trúc hóa học: 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 không cố định nhƣ: >C =
C C = N -, -N = N -, -NO2 …
Nhóm trợ màu là những nhóm thế cho hoặc nhận điện tử nhƣ: -NH2,
-COOH, - SO3H, -OH…đóng vai trị tăng cƣờng màu của nhóm mang màu bằng
cách dịch chuyển năng lƣợng của hệ điện tử.


Khái quát về một số loại thuốc nhuộm

Thuốc nhuộm rất đa dạng về thành phần hóa học, màu sắc, phạm vi sử
dụng. Có 2 cách phân biệt thuốc nhuộm cơ bản:
- Theo cấu tạo hóa học: Thuốc nhuộm azo, thuốc nhuộm antraquinon,
thuốc nhuộm polymetyn, thuốc nhuộm inđigoit, thuốc nhuộm lƣu huỳnh, thuốc

nhuộm arylmetan.
- Theo cách thức sử dụng: thuốc nhuộm axit, thuốc nhuộm hoạt tính,
thuốc nhuộm bazơ – cation.
Để hiểu rõ hơn về thuốc nhuộm chúng tơi xin trình một vài loại thuốc
nhuộm cơ bản:


Thuốc nhuộm azo: trong phân tử thuốc nhuộm này có một hoặc

nhiều nhóm azo (-N=N-).Và phân tử thuốc nhuộm có một nhóm azo là
monaazo, có hai nhóm azo là diazo và có nhiều nhóm azo là tri và polyazo.
3


Thuốc nhuộm azo đƣợc sản xuất nhiều, chiếm 50% tổng sản lƣợng thuộc
nhuộm.


Thuốc nhuộm trực tiếp: Là loại thuốc nhuộm anion có dạng tổng

qt Ar – SO3Na. Khi hồ tan trong nƣớc nó phân ly cho về dạng anion thuốc
nhuộm và bắt màu vào sợi trực tiếp nhờ các lực hấp phụ trong mơi trƣờng trung
tính hoặc mơi trƣờng kiềm. Trong tổng số thuốc nhuộm trực tiếp thì có 92%
thuốc nhuộm azo. Thuốc nhuộm phân ly: Ar-SO3Na


Ar-SO3- + Na+ (1.1)

Thuốc nhuộm bazơ cation: Các thuốc nhuộm bazơ dễ nhuộm tơ


tằm, bông cầm màu bằng tananh. Là các muối clorua, oxalat hoặc muối kép của
bazơ hữu cơ chúng dễ tan trong nƣớc, khi hòa tan phân ly thành cation là các ion
mang màu, cịn anion là các ion khơng mang màu. Trong các màu 7 thuốc
nhuộm bazơ, các lớp hoá học đƣợc phân bố: azo (43%), metin (17%),
triazylmetan (11%), arycydin (7%), antriquinon (5%) và các loại khác.


Thuốc nhuộm axit: là muối của axit mạnh và bazơ mạnh nên khi

hòa tan vào nƣớc thì phân ly thành các ion:
Ar-SO3Na


Ar-SO3 - + Na+

Các ion mang màu của thuốc nhuộm tích điện âm (Ar-SO3-) sẽ hấp

phụ vào các tâm tích điện dƣơng của vật liệu. Thuốc nhuộm axit có khả năng tự
nhuộm màu xơ sợi protein (len, tơ tằm, polyamit) trong môi trƣờng axit. Xét về
cấu tạo hóa học có tới 79% là thuốc nhuộm azo, 10% antraquimon, 5% là
triarylmetan và 6% là các loại khác.
Chúng tôi giới thiệu về những loại thuốc nhuộm sử dụng trong bài báo
cáo:


Methylen Xanh

Công thức phân tử: C16H18N3ClS (M= 373,9g/mol)
Methylen xanh là chất đƣợc ứng dụng trong nhiều l nh vực khác nhau,
nhất là trong sinh học và hóa học. Tinh thể methylen xanh có màu xanh lá cây

thẫm có ánh đồng đỏ hoặc bột nhỏ màu xanh lá cây thẫm. Khó tan trong nƣớc
lạnh và rƣợu etylic, khi đun nóng thì tan dễ hơn. Ở nhiệt độ phịng, nó tồn tại ở
4


dạng rắn khơng mùi, màu xanh đen, khi hịa tan vào nƣớc hình thành dung dịch
màu xanh lam, methylen xanh hấp thụ cực đại ở bƣớc sóng 660nm. Methylen
xanh là một phẩm nhuộm mang màu trong đó cƣờng độ màu tỷ lệ với nồng độ
của chất này trong dung dịch. Trong nghiên cứu này, methylen xanh đƣợc chọn
nhƣ một hợp chất gây ô nhiễm nguồn nƣớc để khảo sát khả năng quang hóa xúc
tác chính.


Congo đỏ

Cơng thức phân tử: C32H22N6Na2O6S2 (M= 696,6g/mol)
Congo đỏ là thuốc nhuộm diazo. Congo đỏ tan trong nƣớc và tốt hơn
trong các dung môi hữu cơ nhƣ ethanol… Thay đổi màu sắc theo pH, ở pH dƣới
3 dung dịch congo đỏ có màu xanh và ở pH trên 5.2 dung dịch có màu đỏ. Bƣớc
sóng hấp thu cực đại là 498nm.


Orange cam

Công thức phân tử: C16H10N2Na2O7S2 (M=452,3g/mol) Orange cam là
thuốc nhuộm monoazo đƣợc sử dụng nhuộm vật liệu sinh học, giấy, gỗ… Bƣớc
sóng hấp thu cực đại là 482nm.
1.1.2. Nƣớc thải dệt nhuộm
1.1.2.1. Nguồn phát sinh nước thải dệt nhuộm
Các chất ơ nhiễm chủ yếu có trong nƣớc thải dệt nhuộm là 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 của nƣớc thải cao do lƣợng kiềm
lớn.
Trong đó, thuốc nhuộm là thành phần khó xử lý nhất, chứa các hợp chất
hữu cơ khó phân hủy. Thuốc nhuộm là những chất hữu cơ có màu, hấp thụ mạnh
một phần nhất định của quang phổ ánh sáng nhìn thấy và có khả năng gắn kết
vào vật liệu dệt trong những điều kiện nhất định (tính gắn màu).
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
5


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=CC=N- , >C=O, -N=N-... Nhóm trợ màu là những nhóm
thế cho hoặc nhận điện tử, nhƣ - SO¬H, -COOH, -OH, NH2..., đóng vai trị tăng
cƣờng màu của nhóm mang màu bằng cách dịch chuyển năng lƣợng của hệ điện
tử. [3,7]
Thơng thƣờng, các chất màu có trong thuốc nhuộm khơng bám dính hết
vào sợi vải trong q trình nhuộm mà còn 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 ô nhiễm lớn.
1.1.2.2. Thành phần, đặc điểm nước thải dệt nhuộm
Nƣớc thải dệt nhuộm là sự tổng hợp nƣớc thải phát sinh từ tất cả các
công đoạn hồ sợi, nấu tẩy, tẩy trắng, làm bóng sợi, nhuộm in và hồn tất. Theo

phân tích của các chun gia, trung bình, một nhà máy dệt nhuộm sử dụng một
lƣợng nƣớc đáng kể, trong đó, lƣợng nƣớc đƣợc sử dụng trong các công đoạn
sản xuất chiếm 72,3%, chủ yếu là trong cơng đoạn nhuộm và hồn tất sản phẩm.
Xét hai yếu tố là lƣợng nƣớc thải và thành phần các chất ô nhiễm trong nƣớc
thải, ngành dệt nhuộm đƣợc đánh giá là ô nhiễm nhất trong số các ngành cơng
nghiệp . Các chất ơ nhiễm chủ yếu có trong nƣớc thải dệt nhuộm là các hợp chất
hữu cơ khó phân hủy, thuốc nhuộm, các chất hoạt động bề mặt, các hợp chất
halogen hữu cơ (AOXAdsorbable Organohalogens), muối trung tính làm tăng
tổng hàm lƣợng chất rắn, nhiệt độ cao (thấp nhất là 40°C) và pH của nƣớc thải
cao từ 9 đến 12, do lƣợng kiềm trong nƣớc thải lớn. Trong số các chất ơ nhiễm
có trong nƣớc thải dệt nhuộm, thuốc nhuộm là thành phần khó xử lý nhất, đặc

6


biệt là thuốc nhuộm azo không tan – loại thuốc nhuộm đƣợc sử dụng phổ biến
nhất hiện nay, chiếm 60-70% thị phần.[4]
Thơng thƣờng, các chất màu có trong thuốc nhuộm khơng bám dính hết
vào sợi vải trong q trình nhuộm mà bao giờ cũng còn lại một lƣợng dƣ nhất
định tồn tại trong nƣớc thải. Lƣợng thuốc nhuộm dƣ sau cơng 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 ô
nhiễm lớn.
1.1.2.3. Ảnh hưởng của nước 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 không 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 . Tác hại gây ung thƣ và nghi
ngờ gây ung thƣ: khơng có loại thuốc nhuộm nào nằm trong nhóm gây ung thƣ
cho ngƣời. 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 9 này, nhƣng trên
thực tế chúng vẫn đƣợc tìm thấy trên thị trƣờng do giá thành rẻ và hiệu quả
nhuộm màu cao. Khi đi vào nguồn nƣớc tự nhiên nhƣ sông, hồ… với một lƣợng
rất nhỏ của thuốc nhuộm đã cho cảm giác về màu sắc. Màu đậm của nƣớc thải
cản trở sự hấp thụ oxi và ánh sáng mặt trời, cản trở q trình quang hợp, do đó
làm giảm thiểu lƣợng oxi hòa tan trong nƣớc, gây tác hại cho sự hơ hấp, sinh
trƣởng của các lồi thủy sinh, làm tác động xấu đến khả năng phân giải của vi
7


sinh đối với các chất hữu cơ trong nƣớc thải. Đối với cá và các loài thủy sinh,
các kết quả thử nghiệm trên cá của hơn 3000 loại thuốc nhuộm nằm trong tất cả
các nhóm từ khơng độc, độc vừa, rất độc đến cực độc cho thấy có khoảng 37 %
loại thuốc nhuộm gây độc cho cá và thủy sinh, khoảng 2 % thuộc loại rất độc và
cực độc, các nghiên cứu cho thấy khả năng phân giải trực tiếp thuốc nhuộm hoạt
tính bằng vi sinh rất thấp do đó thời gian tồn lƣu dài trong môi trƣờng.[1,3,4,6]
1.2. Tổng quan các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải dệt nhuộm
1.2.1. Phƣơng pháp hóa học
1.2.1.1. 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.
1.2.1.2. Oxi hóa


Oxi hóa bằng tác nhân thơng thƣờng

Cơ sở của phƣơng pháp này là dùng các chất oxi hóa mạnh để phá vỡ
một phần hay toàn 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
8


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. 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 ơ nhiễm
mơi trƣờng thứ cấp.


Oxi hóa tiên tiến

Q trình oxi hóa tiên tiến là những q trình phân hủy dựa vào gốc tự
do hoạt động hydroxyl OH• đƣợc tạo ra trong mơi trƣờng lỏng ngay trong q
trình xử lý. Các gốc hydroxyl rất hoạt hóa và là tác nhân oxi hóa gần nhƣ mạnh
nhất từ trƣớc đến nay (Eo = +2,8V), chỉ đứng sau flo (Eo = +2,87 V).

9


Bảng 1.1 Khả năng oxy hóa của một số tác nhân oxy hóa
STT

Tác nhân oxy hóa

Thế oxy hóa

1


Gốc Hydroxyl

2,80

2

Ozone

2,07

3

Hydrogen peroxide

1,78

4

Permanganate

1,68

5

Acid hydrobromic

1,59

6


Chlor dioxide

1,57

7

Acid hypochloride

1,49

8

Acid hypoiodide

1,45

9

Chlor

1,36

10

Brom

1,09

11


Iod

0,54

Đặc điểm nổi trội của phƣơng pháp oxi hóa tiên tiến là các gốc hydroxyl
tạo ra có khả năng phản ứng nhanh và không chọn lọc với hầu hết các hợp chất
hữu cơ (hằng số tốc độ phản ứng trong khoảng 107 và 1010 mol-1 .l.s-1 ). Đặc
tính oxi hóa khơng chọn lọc này vơ cùng quan trọng, cho phép mở rộng phạm vi
áp dụng của phƣơng pháp với các nƣớc thải không đồng nhất, chứa các hợp chất
ơ nhiễm khác nhau. Khả năng hoạt hóa nhanh phù hợp với thời gian sống ngắn
và nồng độ tức thời thấp của các gốc tự do hydroxyl. Đặc biệt, phản ứng của gốc
hydroxyl với các anken và các hợp chất thơm rất nhanh, hằng số tốc độ phản
ứng trong khoảng 108-1010 mol-1 .l.s-1 , do đó các gốc hydroxyl này cho phép
khống hóa các chất hữu cơ ơ nhiễm, khó phân hủy sinh học trong thời gian từ
vài phút đến vài giờ. Các gốc hydroxyl có thể đƣợc hình thành bằng các phƣơng
pháp khác nhau.[2]
Hiệu quả của quá trình xử lý các chất ô nhiễm phụ thuộc vào rất nhiều
thơng số nhƣ nồng độ tác nhân oxi hóa, cƣờng độ ánh sáng UV, pH, nhiệt độ…
cũng nhƣ thành phần của mơi trƣờng cần xử lý. Ngồi ra, hiệu quả của quá trình
10


oxi hóa có thể bị ảnh hƣởng do sự tiêu thụ gốc hydroxyl của các hợp chất vô cơ
hoặc hữu cơ có mặt trong mơi trƣờng. Hằng số tốc độ phản ứng giữa gốc
hydroxyl với cacbonat và bicacbonat lần lƣợt là 1,5.107 và 4,2.108 mol-1 .l.s-1.
Các q trình oxi hóa tiên tiến đƣợc phân loại dựa vào trạng thái pha (đồng thể
hoặc dị thể) hoặc dựa vào phƣơng pháp tạo gốc hydroxyl (phƣơng pháp hóa học,
quang hóa, điện hóa…). Nhìn chung các phản ứng của các q trình oxi hóa tiên
tiến tƣơng tự nhau, tuy nhiên hiệu quả xử lý và hiệu quả kinh tế của quá trình
phụ thuộc vào phƣơng pháp hình thành gốc OH• và các điều kiện vận hành của

hệ thống.
1.2.1.3. 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 quá 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 nhơm hoặc
sắt là cơng 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, 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.[2]
1.2.2. Phƣơng 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 khơng chứa các chất độc làm ức chế vi sinh. Tuy
nhiên nƣớc thải xƣởng nhuộm chứa thuốc nhuộm rất bền vi sinh hầu nhƣ không
11


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
1.2.3. Các phƣơng pháp hóa lý
1.2.3.1. 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 cơng nghệ xử lý nƣớc thải dệt nhuộm, thƣờng dùng
chúng để khử màu nƣớc thải dệt nhuộm hòa tan và thuốc nhuộm hoạt tính. Cơ sở
của q 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. Ngoài 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 lõi ngơ, mạt cƣa, thân cây mía, trấu,… cũng
đƣợc thử nghiệm khả năng hấp phụ thuốc nhuộm.
Phƣơng pháp hấp phụ đƣợc dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nƣớc thải
khỏi các chất hữu cơ hoà tan sau khi xử lý sinh học cũng nhƣ xử lý cục bộ khi
trong nƣớc thải có chứa một hàm lƣợng rất nhỏ các chất đó. Những chất này
khơng phân huỷ bằng con đƣờng sinh học và thƣờng có độc tính cao. Nếu các
chất cần khử bị hấp phụ tốt và khi chi phí riêng lƣợng chất hấp phụ khơng lớn
thì việc áp dụng phƣơng pháp này là hợp lý hơn cả.
12


Trong trƣờng hợp tổng quát, quá trình hấp phụ gồm 3 giai đoạn:
• Di chuyển các chất cần hấp phụ từ nƣớc thải tới bề mặt hạt hấp phụ.
• Thực hiện q trình hấp phụ;
• Di chuyển chất ơ nhiễm vào bên trong hạt hấp phụ (vùng khuếch tán

trong). Ngƣời ta thƣờng dùng than hoạt tính, các chất tổng hợp hoặc một số chất
thải của sản xuất nhƣ xỉ tro, xỉ, mạt sắt và các chất hấp phụ bằng khoáng sản
nhƣ đất sét, silicagen…Để loại những chất ô nhiễm nhƣ: chất hoạt động bề mặt,
chất màu tổng hợp, dung môi clo hoá, dẫn xuất phenol và hydroxyl…


Các yếu tố ảnh hƣởng đến hấp phụ

Các yếu tố quan trọng nhất ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ là:
- Diện tích bề mặt của vật liệu hấp phụ: diện tích lớn bao hàm một khả
năng hấp phụ cao hơn.
- Kích thƣớc hạt của vật liệu hấp phụ: kích thƣớc hạt nhỏ hơn làm giảm
sự khuếch tán nội bộ và truyền khối hạn chế để sự xâm nhập của các chất bị hấp
phụ bên trong vật liệu hấp phụ (ví dụ, trạng thái cân bằng đƣợc dễ dàng đạt đƣợc
và khả năng hấp phụ gần nhƣ đầy đủ có thể đạt đƣợc). Ngồi ra bột vật liệu hấp
phụ phải đƣợc tuân thủ bằng cách loại bỏ.
- Thời gian tiếp xúc và thời gian lƣu: thời gian càng lâu hiệu quả càng
cao tuy nhiên các thiết bị sẽ lớn hơn.
- Độ tan của chất tan ( chất bị hấp phụ) trong chất lỏng (nƣớc thải):chất ít
tan trong nƣớc sẽ đƣợc dễ dàng tách ra khỏi nƣớc hơn so với các chất có khả
năng hịa tan cao. Ngồi ra, các chất khơng phân cực sẽ đƣợc loại bỏ dễ dàng
hơn chất phân cực kể từ sau có ái lực lớn hơn cho nƣớc.
- Tính chất hóa học của chất bị hấp phụ:
+ Các chất kị nƣớc sẽ hấp phụ tốt hơn sơ với những chất ƣa nƣớc, các
chất không phân ly bị hấp phụ nhƣ nhau với bất kỳ giá trị nào của pH trong mơi
trƣờng.
+ Nói chung đa số các chất bẩn khi hấp phụ có thể xác định đƣợc giá trị
pH tối ƣu.
13



+ Nếu không tạo đƣợc điều kiện tối ƣu cho từng loại chất hữu cơ phân
ly trong nƣớc thì sẽ tốn nhiều lƣợng vật liệu hấp phụ mà hiệu quả sẽ không đạt
đƣợc nhƣ mong muốn.
- Mối quan hệ của các chất tan trong vật liệu hấp phụ (carbon):bề mặt
của than hoạt tính chỉ là hơi phân cực. Do đó các chất không phân cực sẽ dễ
dàng chọn carbon hơn so với những chất phân cực (nƣớc phân cực).
- Số lƣợng của các nguyên tử carbon: đối lƣợng lớn các nguyên tử
cacbon liên kết với độ phân cực thấp và đó một tiềm năng lớn để đƣợc hấp phụ
(ví dụ, mức độ hấp thụ tăng trong chuỗi formic, axit propionic acetic-butyric).
- Kích thƣớc của các phân tử liên quan đến kích thƣớc của các lỗ
rỗng:các phân tử lớn có thể quá lớn để vào lỗ rỗng. Điều này có thể làm khả
năng giảm hấp phụ
- Mức độ ion hóa của phân tử chất bị hấp phụ: các phân tử bị ion hóa
đƣợc hấp thụ ở một mức độ nhỏ hơn so với các phân tử trung tính.
- pH: mức độ ion hóa bị ảnh hƣởng bởi pH (các hợp chất có tính axit là
loại bỏ tốt hơn ở pH thấp hơn).
- Đối với tích hợp hấp phụ và q trình lọc: than hoạt tính chỉ có tác
dụng với một lƣợng nƣớc nhất định. Sau khi lọc đƣợc mộtkhối lƣợng nƣớc theo
chỉ định của nhà sản xuất (chỉ những hãng uy tín mới chỉ định theo tiêu chí này),
than sẽ khơng cịn khả năng hấp thụ nữa.[2,5]
Ứng dụng của q trình hấp phụ
• Tách các chất hữu cơ nhƣ phenol, alkylbenzen-sulphonic acid, thuốc
nhuộm, các hợp chất thơm từ nƣớc thải bằng than hoạt tính;
• Có thể dùng than hoạt tính khử thuỷ ngân;
• Có thể dùng để tách các chất nhuộm khó phân huỷ;
1.2.3.2. 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 nhôm Al2(SO4)3.nH2O

14


(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 nhơm (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, bơng cặn lớn và thủy phân chậm nên tăng tác dụng củ a 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; 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 khơng làm giảm tổng chất rắn hịa tan nên gây khó khăn cho tuần
hồn nƣớc.
1.2.3.3. Phương pháp vật lý ( 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 có
đƣờng kớnh l mng t 0,1 ữ 10 àm, siờu lc có kích thƣớc lỗ màng trong
khoảng 2 ÷ 100nm, cịn trong thẩm thấu ngƣợc lỗ màng có kích thức từ 0,5 ÷ 2

nm. Siêu lọc có thể lọc đƣợc các phần tử ở kích cỡ nano, cùng với các hiệu ứng
hấp phụ, tạo màng thứ cấp, siêu lọc cho phép lọc các phân tử. Trong phƣơng
15


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.
1.3. Tổng quan vật liệu nano
1.3.1. Sơ lƣợc về vật liệu nano
ật thể ở kích thƣớc nano có những tính chất không thể tin đƣợc.các kim
loại đƣợc xem nhƣ trơ nhất trong các kim loại lại có những tính chất khơng thể
ngh đến, đặc biệt khi phân bố trên các chất mang là oxit kim loại Khi đạt đến
kích cỡ nano,các kim loại chuyển tiếp có khả năng hoạt động rất mạnh. Những
hoạt tính ở kích cỡ thơng thƣờng kim loại không thể hiện, nhƣ khả năng diệt
khuẩn, xúc tác ở nhiệt độ thƣờng hay nhiệt độ âm.
ật liệu nano lai cơ kim không chỉ đại diện cho sự thay thế đầy sáng tạo
trong thiết kế vật liệu và các hợp chất mới trong nghiên cứu hàn lâm mà còn cho
phép triển khai một cuộc cách mạng ứng dụng công nghiệp. Ngày nay, hầu hết
các vật liệu lai đang có mặt trong thị trƣờng là đƣợc tổng hợp và xử lý dựa trên
kỹ thuật của hóa học trong thập niên 80 của thế kỷ 20.
Các quá trình bao gồm :

a) Đồng trùng hợp các silan hữu cơ, đại phân tử monomer, alkoxide kim
loại
b) Áo bọc các chất hữu cơ bằng các silica hoặc alkoxie kim loại có xuất
xứ từ q trình sol-gel
16