LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô
của trƣờng Đại học Lâm Nghiệp, khoa Quản lý tài nguyên rừng và Môi trƣờng, đặc
biệt là các thầy cô Trung tâm phân tích mơi trƣờng của trƣờng đã tạo điều kiện cho
em thực hiện khóa luận này.
Em cũng xin chân thành cám ơn TS. Vũ Huy Định và Ths. Đặng Thế Anh
đã nhiệt tình hƣớng dẫn em hồn thành tốt bài khóa luận. Trong q trình học
tập và hồn thành khóa luận, cũng nhƣ là trong q trình làm bài báo cáo khóa
luận, khó tránh khỏi sai sót.
Em rất mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp thầy, cơ để bài khóa luận của em
đƣợc hồn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 18 tháng 5 năm 2017
Sinh viên thực hiện

Vũ Thùy Dƣơng


TĨM TẮT NỘI DUNG KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
1. Tên khóa luận tốt nghiệp:
“SỬ DỤNG BÙN ĐỎ BIẾN TÍNH VÀ TIA UV LÀM XÚC TÁC CHO
QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY PHẨM MÀU HỮU CƠ”
2. Giáo viên hƣớng dẫn: TS. Vũ Huy Định
Ths. Đặng Thế Anh
3. Sinh viên thực hiện: Vũ Thùy Dƣơng
4. Mục tiêu nghiên cứu
- Mục tiêu tổng quan: Góp phần tìm kiếm vật liệu có khả năng xúc tác cho
q trình oxi hóa nâng cao xử lý nƣớc thải chứa các hợp chất hữu cơ khó phân hủy.
- Mục tiêu cụ thể:
+ Biến tính bùn đỏ thành sản phẩm có khả năng xúc tác.
+ Tìm ra điều kiện thích hợp áp dụng q trình Fenton sử dụng bùn đỏ

biến tính để xử lý các phẩm màu.
+ Áp dụng các điều kiện của q trình Fenton và bùn đỏ biến tính xử lý
nƣớc thải dệt nhuộm.
5. Đối tƣợng nghiên cứu
- Bùn đỏ: Sản phẩm thải của q trình sản xuất nhơm tại nhà máy
Aluminum Tân Rai – Bảo Lâm – Lâm Đồng.
- Phẩm màu: Đƣợc cung cấp bởi công ty TNHH Thƣơng Mại Tân Hồng
Phát – số 92 Cửa Bắc, Quán Thánh, Ba Đình, Hà Nội.
6. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu biến tính bùn đỏ thành vật liệu có khả năng xúc tác.
- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến q trình Fenton và bùn đỏ biến
tính nhƣ: pH, H2O2, xúc tác, thời gian tia UV, ion cản,…..
- Nghiên cứu áp dụng điều kiện của quá trình Fenton và bùn đỏ biến tính
cho dung dịch mẫu phẩm và mẫu nƣớc thải.
7. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Phƣơng pháp biến tính bùn đỏ
- Phƣơng pháp xác định đặc điểm bề mặt vật liệu (SEM)


- Phƣơng pháp theo dõi nồng độ các chất màu (trắc quang UV – vis)
- Phƣơng pháp xác định nhu cầu oxi hóa học (COD)
- Phƣơng pháp khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình Fenton và bùn
đỏ biến tính
8. Những kết quả đạt đƣợc
Từ q trình nghiên cứu, khóa luận đã đạt đƣợc những kết quả sau:
- Đƣa ra đƣợc quy trình biến tính bùn đỏ: Bùn đỏ sau khi đƣợc biến tính
thành vật liệu có hoạt tính xúc tác cao. Điều kiện phù hợp để biến tính bùn đỏ
thành hệ xúc tác xúc tác là: 0,75g Fe2(SO4)3/5g bùn đỏ, nung ở nhiệt độ 500oC
trong 3 giờ.
- Đặc trƣng vật liệu, tính chất bề mặt của bùn đỏ trƣớc và sau xúc tác đƣợc

xác định bằng phƣơng pháp SEM. Kết quả cho thấy bề mặt bùn đỏ sau biến tính
có cấu trúc đặc khít hơn, ngồi ra trên bề mặt cấu trúc bùn đỏ có các khoảng
trống lớn do sự hòa tan tạo điều kiện cho các tiểu phân sắt (III) oxit bám trên bề
mặt bùn đỏ hình thành trung tâm xúc tác của hệ xúc tác.
- Tìm đƣợc điều kiện tiến hành kỹ thuật Fenton sử dụng bùn đỏ kết hợp
với tia UV, xử lý phẩm màu, nƣớc thải dệt nhuộm: Các yếu tố ảnh hƣởng đến
hiệu suất khi áp dụng kỹ thuật Fenton dị thể dùng hệ xúc tác bùn đỏ cho đối
tƣợng phẩm màu RY160, DB199, DR 239, DR 224, AR 23 ở nồng độ 50 ppm
đã đƣợc nghiên cứu. Điều kiện thích hợp: lƣợng bùn đỏ xúc tác 0,5 g/l; thể tích
H2O2 30% 0,05 ml; pH 2; tốc độ khuấy 120 vòng/phút. Hệ xúc tác có khả năng
tái sử dụng nhiều lần, tuy nhiên hiệu suất xử lý phẩm màu có xu hƣớng giảm khi
tái sử dụng.
- Đánh giá đƣợc khả năng áp dụng kỹ thuật Fenton xử lý bùn đỏ biến tính
và tia UV cho đối tƣợng nƣớc thải dệt nhuộm, phẩm màu, kết quả xử lý COD
của các mẫu phẩm cho hiệu suất xử lý cao. So sánh với QCVN
13:2015/BTNMT, kết quả sau khi xử lý COD của các mẫu đều nằm trong giới
hạn cho phép của quy chuẩn. Còn COD của mẫu nƣớc thải có hiệu suất xử lý
cũng tƣơng đối cao, tuy nhiên COD chƣa đạt quy chuẩn cho phép.


MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1
Chƣơng 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .......................................... 2
1.1. Sơ lƣợc về phẩm nhuộm................................................................................ 2
1.2. Ảnh hƣởng của nƣớc thải dệt nhuộm ............................................................ 6
1.3. Tổng quan về vật liệu nghiên cứu ................................................................. 7

1.3.1. Nguồn phát sinh ......................................................................................... 7
1.3.2. Đặc tính bùn đỏ .......................................................................................... 8
1.3.3. Các hƣớng xử lý môi trƣờng sử dụng bùn đỏ ............................................ 9
1.4. Các công thức của phẩm màu ..................................................................... 13
1.5. Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải ............................................................... 15
1.5.1. Phƣơng pháp hấp phụ ............................................................................... 15
1.5.2. Phƣơng pháp oxi hóa nâng cao ................................................................ 16
1.6. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình Fenton ............................................... 18
1.7. Phản ứng Fenton kết hợp với tia UV .......................................................... 19
1.7.1. Tia UV ...................................................................................................... 19
1.7.2. Phản ứng Fenton kết hợp với tia UV ....................................................... 20
1.8. Các nghiên cứu liên quan đến đề tài ........................................................... 21
Chƣơng 2. MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU ................................................................................................... 23
2.1. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................... 23
2.2. Đối tƣợng nghiên cứu.................................................................................. 23
2.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................... 23
2.4. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ....................................................................... 23
2.4.1. Hóa chất.................................................................................................... 23


2.4.2. Thiết bị ..................................................................................................... 25
2.4.3. Dụng cụ .................................................................................................... 25
2.5. Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................. 26
2.5.1. Phƣơng pháp biến tính vật liệu ................................................................ 26
2.5.2. Phƣơng pháp xác định đặc điểm bề mặt vật liệu (SEM) ......................... 26
2.5.3. Phƣơng pháp theo dõi nồng độ các chất màu (trắc quang UV – vis) ...... 26
2.5.4. Phƣơng pháp xác định nhu cầu oxi hóa học COD ................................... 28
2.5.5. Phƣơng pháp khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến q trình Fenton bùn đỏ
biến tính và tia UV ............................................................................................. 30

Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 32
3.1. Nghiên cứu biến tính bùn đỏ ....................................................................... 32
3.1.1. Điều kiện biến tính ................................................................................... 32
3.1.2. Đặc điểm bề mặt của bùn đỏ biến tính ..................................................... 32
3.2. Xác định bƣớc sóng hấp thụ đặc trƣng và xây dựng đƣờng chuẩn ............. 34
3.3. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến q trình Fenton bùn đỏ biến tính .. 38
3.3.1. Ảnh hƣởng của hydropeoxit ..................................................................... 39
3.3.2. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng xúc tác .......................................................... 40
3.3.3. Ảnh hƣởng của pH ................................................................................... 41
3.3.4. Ảnh hƣởng của thay đổi thời gian tia UV ................................................ 42
3.3.5. Ảnh hƣởng của ion cản ............................................................................ 42
3.3.6. Tái sử dụng xúc tác Red Mud-Fe(III) ...................................................... 46
3.3.7. Hiệu suất xử lý các phẩm màu thông dụng .............................................. 47
3.4. Khảo sát khả năng áp dụng điều kiện của quá trình Fenton bùn đỏ biến tính
cho dung dịch mẫu phẩm và mẫu nƣớc thải....................................................... 47
3.4.1. Hiệu suất xử lý COD của mẫu phẩm ...................................................... 47
3.4.2. Hiệu suất xử lý COD nƣớc thải dệt nhuộm của làng nghề Vạn Phúc...... 49
KẾT LUẬN ........................................................................................................ 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1. Danh mục các hóa chất cần thiết cho nghiên cứu .......................................24
Bảng 2.2. Danh mục các thiết bị cần thiết cho nghiên cứu ..........................................25
Bảng 2.3. Danh mục các dụng cụ cần thiết cho nghiên cứu ........................................25
Bảng 3.1. Bƣớc sóng hấp thụ cực đại của các phẩm màu ...........................................34
Bảng 3.2. Đƣờng chuẩn nồng độ và độ hấp thụ quang của các phẩm màu ...............35
Bảng 3.3. Hiệu suất xử lý COD của mẫu phẩm ...........................................................48

Bảng 3.4. Kết quả đo COD của mẫu nƣớc thải ............................................................49


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Bùn đỏ ở Lâm Đồng (nguồn: lamdongtv.vn) ....................................... 8
Hình 2.1. Bùn đỏ sử dụng tia UV và máy khuấy ............................................... 31
Hình 3.1. Bùn đỏ biến tính ................................................................................. 32
Hình 3.2. Ảnh SEM của bùn đỏ sau biến tính với các kích thƣớc khác nhau 33
Hình 3.3. Phổ UV – vis của các phẩm màu : RY 160, DB 199, DR 239, DR 224,
AR 23 ................................................................................................................. 35
Hình 3.4. Tƣơng quan giữa độ hấp thụ quang và nồng độ của các phẩm: RY 160,
DB 199, DR 239, DR 224, AR 23 ...................................................................... 38
Hình 3.5. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng xúc tác tới hiệu quả xử lý ....................... 39
Hình 3.6. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng xúc tác tới hiệu quả xử lý ....................... 40
Hình 3.7. Ảnh hƣởng của pH tới hiệu quả xử lý ................................................ 41
Hình 3.8. Ảnh hƣởng của thay đổi thời gian tia UV tới hiệu quả xử lý ............ 42
Hình 3.9. Ảnh hƣởng của ion clorua tới hiệu quả xử lý .................................... 43
Hình 3.10. Ảnh hƣởng của ion sunfat tới hiệu quả xử lý................................... 44
Hình 3.11. Ảnh hƣởng của ion nitrat tới hiệu quả xử lý .................................... 45
Hình 3.12. Hiệu suất xử lý phẩm màu khi tái sử dụng bùn đỏ qua 2 lần xử lý . 46
Hình 3.13. Hiệu suất xử lý các màu thơng dụng ................................................ 47
Hình 3.14. Biểu đồ thể hiện nồng độ COD trƣớc và sau xử lý, hiệu suất xử lý
COD của mẫu phẩm ........................................................................................... 48


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

AR 23

Acid red 23: Thuốc nhuộm màu đỏ vang


COD

Chemical oxygen demand: Nhu cầu oxy hóa học

DB 199 Direct Blue 199: Thuốc nhuộm màu xanh
DR 224 Direct Red 224: Thuốc nhuộm màu đỏ sen
DR 239 Direct Red 239: Thuốc nhuộm màu đỏ cờ
EDX

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

RM

Red mud: bùn đỏ

RY 160 Reactive Yellow 160: Phẩm màu vàng 160
SEM

Scanning electron microscope: Kính hiển vi điện tử quét

UV-vis

Ultraviolet-visible spectroscopy : Phổ tử ngoại khả kiến


MỞ ĐẦU
Hiện nay, trƣớc sự phát triển ngày càng lớn mạnh của đất nƣớc về kinh tế
và xã hội, đặc biệt là sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp đã ảnh
hƣởng rất lớn đến môi trƣờng sống của con ngƣời, kèm theo đó là nhu cầu đời

sống của ngƣời dân càng nâng cao. Trong đó, ngành cơng nghiệp dệt nhuộm có
những bƣớc phát triển mạnh mẽ, tạo ra nhiều sản phẩm đa dạng có chất lƣợng
cao, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trƣờng. Trong nền kinh tế quốc
dân, ngành dệt nhuộm chiếm một vị trí khá quan trọng vì đây là một trong
những ngành cơng nghiệp khơng chỉ góp phần việc giải quyết vấn đề cơng ăn
việc làm trong xã hội mà cịn thúc đẩy tăng trƣởng nhanh kim ngạch xuất khẩu
cho đất nƣớc. Tuy vậy, ô nhiễm môi trƣờng do nƣớc thải ngành dệt nhuộm là
một thực tế cần có giải pháp xử lý và là nhiệm vụ rất cần thiết [1], [2].
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 hoá [4]... Mỗi phƣơng pháp đều có những ƣu điểm và hạn chế
nhất định về mặt kỹ thuật cũng nhƣ mức độ phù hợp với điều kiện kinh tế của
từng quốc gia. Trong đó, việc xử lý các hợp chất hữu cơ độc hại bằng phƣơng
pháp hấp phụ kết hợp và oxi hóa nâng cao với hiệu ứng Fenton là một trong
những hƣớng nghiên cứu mới đã và đang đƣợc nhiều nhà khoa học trong và ngồi
nƣớc quan tâm nghiên cứu [3].
Việc tìm ra vật liệu có khả năng xúc tác cho q trình oxi hóa nâng cao vẫn
đang đƣợc quan tâm, nhằm tìm ra vật liệu có hoạt tính xúc tác cao, rẻ tiền dễ
kiếm, ít ảnh hƣởng đến mơi trƣờng. Tơi lựa chọn đề tài “Sử dụng bùn đỏ biến
tính và tia UV làm xúc tác cho quá trình phân hủy phẩm màu hữu cơ” tập
trung nghiên cứu biến tính bùn đỏ thành vật liệu xúc tác, có thể áp dụng xử lý
phẩm màu có trong nƣớc thải dệt nhuộm bằng phƣơng pháp Fenton dị thể sử dụng
xúc tác bùn đỏ và tia UV.

1


Chƣơng 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Sơ lƣợc về phẩm nhuộm

Phẩm nhuộm (thƣờng gọi: thuốc nhuộm), những hợp chất hữu cơ có màu,
có khả năng nhuộm màu các vật liệu nhƣ vải, giấy, nhựa, da. Ngồi những nhóm
mang màu (quinon, azo, nitro), phẩm nhuộm cịn chứa các nhóm trợ màu nhƣ
OH, NH2... có tác dụng làm tăng màu và tăng tính bám của phẩm vào sợi [6].
Có hai cách để phân loại thuốc nhuộm:
 Phân loại thuốc nhuộm theo cấu trúc hóa học [6]:
 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 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
2


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…
 Phân loại theo đặc tính áp dụng [6], [13], [9]:
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 (bông, 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 hồn ngun, bao gồm:
- Thuốc nhuộm hồn ngun khơng tan: là hợp chất màu hữu cơ
không tan trong nƣớc, chứa nhóm xeton trong phân tử và có dạng tổng
quát: R=C=O.
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.
- 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 mơi trƣờng axit và bị oxi hóa về dạng khơng tan ban đầu.
3


Khoảng 80% thuốc nhuộm hồn ngun 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 (D-S-) qua q 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 quát: 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 hịa 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, cịn 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 khơng 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 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 môi

4


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.
Dạng tổng quát của thuốc nhuộm hoạt tính: S – R – T – Y, trong đó :
- S : nhóm cho thuốc nhuộm độ hịa tan cần thiết (-SO3Na, -COONa,
-SO2CH3)
- R : nhóm mang màu của thuốc nhuộm
- Y : nhóm nguyên tử phản ứng, trong điều kiện nhuộm nó tách khỏi
phân tử thuốc nhuộm, tạo khả năng cho thuốc nhuộm phản ứng với xơ (-Cl, SO2, -SO3H, -CH=CH2,...)
- T : nhóm mang nguyên tử hay nhóm nguyên tử phản ứng, thực hiện
liên kết giữa thuốc nhuộm và xơ.
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 bơng
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 không
chỉ tham gia vào phản ứng với vật liệu mà cịn bị thủy phân.
Ví dụ:

Thuốc nhuộm sunfatoetylsunfon

Thuốc nhuộm Vinylsunfon
(dạng hoạt hóa của thuốc nhuộm gốc)
5


Xơ đƣợc nhuộm (X là O-Xenlullo)


Thuốc nhuộm Vinylsunfon

Thuốc nhuộm thủy phân (X là OH)
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 [2].
1.2. Ảnh hưởng của nước thải dệt nhuộm
Nguồn nƣớc thải phát sinh trong công nghiệp dệt nhuộm từ các công đoạn
hồ sợi, giũ 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 là từ các cơng đoạn nhuộm và hồn tất sản phẩm. Ngƣời ta có
thể tính sơ lƣợc nhu cầu sử dụng nƣớc cho 1 mét vải nằm trong phạm vi từ 1265 lít và thải ra 10 - 40 lít nƣớc. Vấn đề ô nhiễm chủ yếu trong ngành công
nghiệp dệt nhuộm là sự ô nhiễm nguồn nƣớc [6].
Các loại phẩm nhuộm tổng hợp có chứa các hợp chất azo 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 cơng 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

6


sản phẩm của chúng gây ra ô nhiễm nguồn nƣớc ảnh hƣởng tới sức khỏe của con

ngƣời và môi trƣờng sống.
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 oxy và ánh sáng mặt trời 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 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 mơi trƣờng [11], [12].
1.3. Tổng quan về vật liệu nghiên cứu
1.3.1. Nguồn phát sinh
Bùn đỏ là tên gọi một sản phẩm chất thải của công nghệ Bayer, phƣơng
pháp chủ yếu đƣợc áp dụng trong quá trình tinh luyện bauxite để sản xuất nhơm.
Nó bao gồm một hỗn hợp các tạp chất rắn và kim loại và là một trong những vấn
đề về chất thải quan trọng nhất của ngành luyện nhôm. Màu đỏ là do sắt bị oxy
hố, có thể chiếm đến 60% khối lƣợng của bùn đỏ.
Bùn đỏ không thể dễ dàng xử lý. Ở hầu hết các quốc gia, bùn đỏ đƣợc thải
ra, nó đƣợc bơm vào ao bùn đỏ. Những "ao" chỉ đơn giản là khu vực đầy bùn đỏ,
nó chiếm diện tích đất chứa lớn và khu vực đất này không thể dùng cho xây
dựng hay làm trang trại kể cả khi nó đã khơ [10].
Cụ thể, bùn có màu đỏ là do có sự hiện diện của sắt bị ơxy hóa (có thể
chiếm đến 60% khối lƣợng của bùn đỏ). Ngoài sắt, các thành phần chủ yếu khác
của bùn đỏ gồm có cát, nhơm... và một loại ơ-xít titan có tên gọi anatase. Nó cũng
bao gồm cả các loại khống sản phóng xạ, ví dụ nhƣ uranium hoặc thorium.
Dựa vào nguồn gốc, chất lƣợng và thành phần của bơ-xít, lƣợng bùn đỏ
cịn sót lại sau qui trình nung chảy này sẽ khác nhau. Với mỗi tấn ơ-xít nhôm

7



đƣợc tạo thành (ơ xít nhơm sau đó sẽ đƣợc điện phân để tạo thành nhơm ngun
chất), sẽ có từ khoảng 1/3 tới 2 tấn bùn đỏ.
Ngoài ra, độ pH của bùn đỏ cũng rất lớn, do dung dịch natri hyđrơ-xít
dùng để nung chảy là rất đậm đặc. Bùn đỏ đủ độc hại để giết chết động vật và
thực vật, và thậm chí có thể gây bỏng, làm tổn thƣơng đƣờng hơ hấp.
Có thể nói sự nguy hiểm của bùn đỏ đối với sản xuất nhơm cũng tƣơng tự
nhƣ phóng xạ đối với nhà máy điện hạt nhân. Để nhà máy điện hạt nhân vận
hành an tồn thì phải che chắn thế nào để phóng xạ khơng thể lọt đƣợc ra ngoài
và xử lý rác thải hạt nhân cho thật an tồn đối với mơi trƣờng. Đối với q trình
sản xuất nhôm cũng vậy, phải làm sao để bùn đỏ khơng tràn ra ngồi hồ chứa.
Ngun lý là nhƣ vậy, rất đơn giản nhƣng bằng công nghệ nào, vật liệu nào để
làm đƣợc điều đó mới là quan trọng [1].

Hình 1.1. Bùn đỏ ở Lâm Đồng (nguồn: lamdongtv.vn)
1.3.2. Đặc tính bùn đỏ
Trong thành phần bùn đỏ có chứa các oxi và hidroxit các nguyên tố Al,
Fe, Si, Ti... với tỉ lệ khá lớn, ngồi ra cịn có các ion kim loại nặng độc hại nhƣ:
Mn, Cd, Cu, Cr.... Bản chất kiềm và thành phần kim loại nặng độc hại của bùn
đỏ tác động xấu đến môi trƣờng và sức khỏe con ngƣời.

8


Về khoáng học, bùn đỏ chứa những thành phần gần nhƣ bơ xít nhƣ
anatase, boehmite, canxite, gibsite, hematite, goethite, calcium ferrite, kaolinite
và một số các khoáng khác sinh ra từ q trình thủy luyện, đƣợc chia làm 3
nhóm :
-


“NAS” : 3(Na2O Al2O3 2SiO2)Na2X
Trong đó X là : CO22- 2OH-, SO42-, 2Cl-.

-

“CAS-CFS”: 3CaO(Fe2O3)x (Al2O3)1-x kSiO2 (6-2k)H2O

-

“NT-CT”: Na2Ti3O7. 3H2O, kassite, perovskite, portlandite.
Có 3 kỹ thuật phân tích thƣờng đƣợc dùng trong nghiên cứu bùn đỏ: Phân

tích nhiệt vi sai (DTA), nhiễu xạ quang phổ hồng ngoại (IR) và nhiễu xạ tia X
(X-ray).
Ngoài những tác hại cho môi trƣờng nhƣ đã đề cập ở trên, một vấn đề
khác cần quan tâm là mức độ phóng xạ của bùn đỏ. Bơ xít ở Jamaica thì bùn đỏ
có chứa lƣợng U238 và Th232 đáng kể hơn so với những nơi khác tìm thấy. Khi
đƣợc sử dụng trong xây dựng, mối quan tâm là nguy cơ nhiễm bức xạ ở các tòa
nhà. Sử dụng bùn đỏ ở Jamaica để xây dựng tƣờng trong nhà có thể bị ảnh
hƣởng của tia gamma, trên ngƣỡng cho phép ≤ 0,72 mSv/năm [4].
1.3.3. Các hướng xử lý môi trường sử dụng bùn đỏ
Bùn đỏ là một vấn đề khá nan giải vì nó chiếm diện tích đất và khơng thể
xây dựng hoặc ni trồng gì trên đó ngay cả khi bùn khô.
Với khả năng sử dụng rất hạn chế (sản xuất gạch và bê tông), bùn đỏ là
một chất thải gần nhƣ vơ dụng. Mặc dù chúng có nhiều thành phần nhƣ sắt, titan
và nhơm (cịn sót lại), con ngƣời vẫn chƣa tìm ra một biện pháp hiệu quả về mặt
kinh tế để chiết xuất các chất này.
Phần lớn các lò luyện thƣờng thu thập bùn đỏ để trong các hồ lớn để nƣớc
bên trong có thể bốc hơi. Khi bùn đỏ đã khơ hồn tồn (một q trình có thể mất

nhiều năm), ngƣời ta sẽ đem chôn hoặc trộn bùn đỏ với đất.
Bùn đỏ là một vấn đề đau đầu với nhiều quốc gia vì nó chiếm diện tích đất
và khơng thể xây dựng hoặc ni trồng gì ngay cả khi bùn khô. Do là chất thải
9


của q trình Bayer, bùn đỏ có độ pH (độ axit hay độ chua) cơ bản rất cao, từ
10-13. Một số phƣơng pháp đã đƣợc sử dụng để giảm kiềm pH xuống mức có
thể chấp nhận đƣợc để giảm tác động đến mơi trƣờng. Hiện các nhà nghiên cứu
đang tìm cách để sử dụng bùn đỏ nhƣng việc làm khô bùn đòi hỏi rất nhiều năng
lƣợng (nhiệt ẩn làm bay hơi nƣớc) – có nghĩa là rất tốn kém nếu sử dụng nhiên
liệu hóa thạch để sấy bùn [1].
Bùn đỏ làm phân bón tạo kiềm trên đất cát nhờ khả năng của bùn đỏ có độ
pH cao và khả năng trung hòa axit lớn. Các nghiên cứu so sánh hiệu ứng tạo
kiềm của bùn đỏ với phân bón tạo kiềm truyền thống là đá vôi (CaCO3) và
NaOH. Kết quả cho thấy bùn đỏ chƣa có khả năng cạnh tranh với CaCO3 để có
thể sử dụng làm chất tạo kiềm.
Bùn đỏ sử dụng làm vật liệu xây dựng, chủ yếu trong san lấp mặt bằng,
đƣờng giao thông, sản xuất xi măng, phụ gia xi măng, phụ gia màu cho men
gốm sứ, gạch không nung...
Gần đây, một hƣớng mới cho nghiên cứu sử dụng bùn đỏ là nghiên cứu
thu hồi Fe, Al, Si có trong bùn. Hoặc sử dụng tính chất của bùn đỏ về bề mặt,
thành phần kim loại để sử dụng làm chất hấp phụ các khí độc và hấp phụ kim
loại nặng, làm xúc tác cho các phản ứng sản xuất công nghiệp.
Đề tài tập trung nghiên cứu dựa vào hàm lƣợng oxit sắt cao của bùn đỏ,
có thể chiếm tới 65% về khối lƣợng để sử dụng làm nền hấp thụ muối sắt làm
xúc tác cho phản ứng Fenton xử lý phẩm màu hữu cơ khó phân hủy [10].
1.3.4. Những ứng dụng bùn đỏ trong công nghiệp xây dựng
- Sản xuất gạch
Sử dụng bùn đỏ để sản xuất gạch là một phƣơng pháp đơn giản và kinh tế.

Có hai quy trình cơ bản: đầu tiên bùn đỏ đƣợc ép tạo hình và nung ở nhiệt độ
cao. Quy trình thứ hai là trộn bùn đỏ với chất kết dính làm đóng rắn trong mơi
trƣờng nƣớc hoặc nung ở nhiệt độ thấp.
Nếu gạch làm từ bùn đỏ trộn với một lƣợng đất sét và tro bay, đƣợc đúc
ép, sau đem nung ở nhiệt độ 1000 – 11000C thì có độ kháng nén khá cao từ 40 –
10


70 Mpa. Do đặc trƣng về màu (đỏ) và tỷ trọng (nhẹ) của những viên gạch này
nên rất thích hợp cho xây dựng những nhà cao tầng.
Nếu trộn 5 – 8% vôi vào bùn đỏ rồi đúc ép thành gạch ở lực ép 40 kg/cm2,
cƣờng độ kháng nén sau 28 ngày đạt 4,75 – 4,22 Mpa. Những viên gạch kiểu
này giá thành rẻ, đáp ứng với nhu cầu xây dựng chi phí thấp.
Trộn 45 phần bùn đỏ, 10 phần vơi, 5 phần xi măng, 40 phần đá mi để làm
gạch tự chèn. Sản phẩm đạt độ kháng nén cao nhất 26,32 Mpa [4].
- Làm chất độn trong sản xuất xi măng
Có 2 hƣớng sử dụng bùn đỏ vào sản xuất xi măng: Hoặc trộn bùn đỏ vào
xi măng portland thông thƣờng nhƣ nguồn nguyên liệu oxit sắt và nhôm; hoặc
pha trộn trong xi măng đặc biệt. Việc sử dụng bùn đỏ để làm phụ gia cho xi
măng nhƣ nguồn cung cấp Fe2O3, nhƣng cũng phần nào hạn chế do những vi cấu
trúc của clinker.
Trong một số trƣờng hợp bùn đỏ cũng đƣợc đề xuất làm nguyên liệu thô
cho sản xuất xi măng ferrari. Trộn bùn đỏ và silica theo tỷ lệ 1:1 với vôi, nung 3
lần ở nhiệt độ 1450oC để đƣợc xi măng Ferrari (Phần trăm các thành phần:
Al2O3 = 4,41%, SiO2= 21,40%, Fe2O3= 5,59% và CaO= 66,12%). Cƣờng độ
kháng nén sau 3; 7; 14; và 28 ngày lần lƣợt là 7,4; 13; 15; và 29 Mpa.
- Sử dụng bùn đỏ như là một dạng vật liệu có tính puzoland
Trong bùn đỏ có chứa những thành phần mà khi kết hợp với vôi sẽ sinh ra
calcium aluminate hydrate (CAH). Phản ứng của oxit nhôm từ bùn đỏ với
CaSO4 sẽ làm tăng độ cứng trong những điều kiện nhất định. Ví dụ : hỗn hợp

70% bùn đỏ và 30% CaO cho một sản phẩm có độ nén là 7Mpa. Sản phẩm
hydrat hóa hình thành sau 4 ngày bao gồm Ca(OH) 2, C4AH13 và C4AH11. Nếu
thêm 10% thạch cao, độ nén sau 7 ngày là 15Mpa, sau đó cƣờng độ nén sẽ tăng
lên đáng kể.
Giải pháp hữu hiệu là hỗn hợp tro bay, xi măng portland và bùn đỏ theo tỷ
lệ tƣơng ứng 25:25:50 làm tăng độ cứng lên 27Mpa trong 7 ngày.

11


- Sử dụng bùn đỏ như một chất tạo màu cho bê tông
Màu đỏ của bùn đƣợc tạo nên do có chứa oxit sắt và oxit titan. Sử dụng
bùn đỏ nhƣ chất tạo màu cho gạch, hay để chế tạo những hiệu ứng kiến trúc đặc
biệt. Nhiều quy trình chế biến làm nổi bật hoặc thay đổi màu cơ bản của bùn đỏ
dựa trên sự thay đổi hóa học bằng cách kiểm sốt độ pH hay pha trộn với các
ơxyt khác. Ví dụ: Khi trộn với axit yếu và khuấy đều sẽ hòa tan khoảng 40 %,
pH đƣợc điều chỉnh bằng nồng độ của Ca(OH)2. Sản phẩm thu đƣợc đem lọc và
sấy khơ thành bột màu nâu đỏ. Nó đƣợc sử dụng nhƣ một chất tạo màu để sản
xuất những sản phẩm xây dựng khác [4] .
Bùn đỏ chứa 30% nƣớc đƣợc trộn với 20% oxit sắt vàng. Trộn hỗn hợp
này vào xi măng khoảng 3 – 10% để tạo màu cho bê tông hoặc gạch.
- Sử dụng bùn đỏ như chất độn cho bê tông và những ứng dụng khác
Sử dụng bùn đỏ để thay thế 30% cát thạch anh làm cốt liệu trong bê tơng.
Sản phẩm có độ ổn định tốt hơn bê tông tiêu chuẩn trong những điều kiện xác định.
Bùn đỏ có thể liên kết với một tác nhân giảm nƣớc (phụ gia siêu dẻo), khi
kết hợp với tro bay sẽ làm tăng cƣờng độ kháng nén cho bê tơng.
Ngồi những ứng dụng kể trên, bùn đỏ hoặc vữa bùn đỏ có thể đƣợc ứng
dụng để sản xuất những cốt liệu nhẹ dùng để sản xuất bê tông nhẹ.
Từ những khả năng ứng dụng chất thải bùn đỏ nói trên, nhìn chung phần
nào giải quyết đƣợc vấn đề bức xúc: giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng, xử lý chất

thải rắn, nhƣng không triệt để do bởi những lý do sau:
+ Xử lý pH của bùn đỏ đến mức sử dụng đƣợc thì tốn kém, chi phí giá
thành cao, không kinh tế;
+ Lƣợng thải bùn đỏ quá nhiều không thể sử dụng hết nếu chỉ đơn thuần
sản xuất 1 sản phẩm duy nhất phục vụ xây dựng (gạch, bê tơng, bột màu…).
+ Một số các quy trình đòi hỏi phải qua nung ở nhiệt độ cao, đầu tƣ tốn
kém, nhƣng lại gây ơ nhiễm (vì q trình đốt sẽ thải khí CO2).

12


Để cải thiện những hạn chế trên, qua thực tế thử nghiệm, tác giả đề nghị
một quy trình nửa khép kín cho mục đích xử lý bùn đỏ với chi phí thấp nhất và
hạn chế tối đa tác động ơ nhiễm mơi trƣờng. Đó là cơng nghệ geopolymer [4].
1.4. Các công thức của phẩm màu
Reactive Yellow 160
Công thức cấu tạo:

Công thức phân tử: C25H22ClN9Na2O12S3
Khối lƣợng phân tử: 818,13
Direct Blue 199
Công thức cấu tạo:

Công thức phân tử: _
Khối lƣợng phân tử: _

13


Direct Red 239

Công thức cấu tạo:

Công thức phân tử: C31H19ClN7Na5O19S6
Khối lƣợng phân tử: 1136,32
Direct Red 224
Công thức cấu tạo:

Công thức phân tử: C41H34N10Na4O18S4
Khối lƣợng phân tử: 1174,99

14


Acid red 23
Công thức cấu tạo:

Công thức phân tử: C18H13N3Na2O8S2
Khối lƣợng phân tử: 509,42
1.5. Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải
1.5.1. Phương pháp hấp phụ
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
không 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.
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 quá trình hấp phụ.
+ Di chuyển chất ô 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 mơi clo hố, dẫn xuất phenol và hydroxyl…
Ứng dụng của phƣơng pháp hấp phụ bằng vật liệu:

15


+ 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.
1.5.2. Phương pháp oxi hóa nâng cao
Để làm sạch nƣớc thải có thể dùng các chất oxy hóa nhƣ clo ở dạng khí và
hóa lỏng, clodioxit, canxiclorat, natri hypoclorit, kali pemanganat, kali bicromat,
oxy khơng khí, ozon...
Trong q trình oxy hóa, các chất độc hại trong nƣớc thải đƣợc chuyển
thành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nƣớc thải. Quá trình này tiêu tốn một
lƣợng lớn tác nhân hóa học, do đó q trình oxy hóa học chỉ đƣợc dùng trong
những trƣờng hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nƣớc thải không thể tách
bằng những phƣơng pháp khác [2].
- Oxy hóa bằng clo:
Clo và các chất có chứa clo hoạt tính là chất oxy hóa thơng dụng nhất.
Ngƣời ta sử dụng chúng để tách H2S, hydrosunfit, các hợp chất chứa
metylsunfit, phenol, xyanua ra khỏi nƣớc thải.
Khi clo tác dụng với nƣớc thải xảy ra phản ứng
Cl2 + H2O  HClO + HCl
HClO  H+ + ClOTổng clo, HClO và ClO- đƣợc gọi là clo tự do hay clo hoạt tính.
Các nguồn cung cấp clo hoạt tính cịn có hypoclorit, clorat, dioxyt clo…

Lƣợng clo hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nƣớc thải là: 10 g/m3
đối với nƣớc thải sau xử lý cơ học, 5 g/m3 sau xử lý sinh học hoàn toàn.
- Phương pháp ozon hóa:
Ozon tác động mạnh mẽ với các chất khống và chất hữu cơ, oxy hóa
bằng ozo cho phép đồng thời khử màu, khử mùi, tiệt trùng của nƣớc. Sau q
trình ozon hóa số lƣợng vi khuẩn bị tiêu diệt đến hơn 99%, ozon cịn oxy hóa
các hợp chất nito, photpho...
16


Trong xử lý nƣớc thải, nó đƣợc đặt tên là oxy hóa nâng cao (AOPsAdvanced Oxidation Processes). Giải pháp này địi hỏi tạo ra một chất trung
gian có hoạt tính cao, có khả năng oxy hóa hiệu quả các chất hữu cơ khó phân
hủy sinh học, trong xứ lý nƣớc thải đó là các gốc hydroxyl tự do (OH•). Trong
việc áp dụng giải pháp này (AOPs), quá trình Fenton và các quá trình kiểu
Fenton (Fenton – like processes) đƣợc cho là giải pháp có hiệu quả cao và tính
ứng dụng lớn trong xử lý các phẩm mẫu hữu cơ bền, khó phân hủy bằng phƣơng
pháp khác. Cơng trình nghiên cứu này đƣợc J.H. Fenton công bố vào năm 1894
trong tạp chí hội hóa học ở Mỹ. Q trình này dùng tác nhân là tổ hợp H 2O2 và
muối sắt Fe2+ làm tác nhân oxy hóa, thực tế đã chứng minh hiệu quả xử lý và
kinh tế của phƣơng pháp này khá cao. Nhƣợc điểm của của nó là phải duy trì
đƣợc mơi trƣờng pH thấp, tốn hóa chất, sản phẩm sau khi xử lý có thể bị khống
hóa hồn tồn, khơng tận dụng đƣợc ngun liệu cho q trình xử lý sinh hóa
tiếp theo. Vì vậy, trong các trƣờng hợp chỉ nên áp dụng quá trình Fenton để
phân hủy từng phần, chuyển các chất khó phân hủy sinh học thành có khả năng
phân hủy sinh học rồi tiếp tục dùng các quá trình xử lý sinh học tiếp sau [2].
Sử dụng phản ứng oxy hóa để phá hủy các chất độc hại là một phƣơng
pháp xử lý ơ nhiễm có hiệu quả. Từ đầu những năm 70 ngƣời ta đã đƣa ra một
quy trình áp dụng nguyên tắc phản ứng Fenton để xử lý ơ nhiễm nƣớc thải mà
theo đó hyđro peroxyt phản ứng với sắt (II) sunfat sẽ tạo ra gốc tự do hyđroxyl
có khả năng phá hủy các chất hữu cơ. Trong một số trƣờng hợp nếu phản ứng

xảy ra hoàn toàn, một số chất hữu cơ sẽ chuyển hóa thành CO2 và nƣớc. Hiện
nay các quy định bảo vệ môi trƣờng càng trở nên khắt khe hơn vì vậy phƣơng
pháp Fenton lại càng đƣợc chú trọng.
Dùng cho phản ứng Fenton cần có xúc tác và chất oxy hóa. Chất xúc tác
có thể là muối sắt hai hoặc sắt ba cịn chất oxy hóa là hyđro peroxit. Phản ứng
tạo ra gốc tự do hyđroxyl diễn ra nhƣ sau [7]:

17