Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu khả năng keo tụ của Sắt Sunfate kết hợp với Canxi hydroxit để loại bỏ màu nước thải dệt nhuộm hoạt tính

Luận Văn Group hỗ trợ viết luận văn thạc sĩ,chuyên đề,khóa luận tốt nghiệp, báo cáo thực
tập, Assignment, Essay
Zalo/Sdt 0967 538 624/ 0886 091 915 Website:lamluanvan.net
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM
---------------------------
PHAN KIÊM HÀO
ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ CỦA SẮT SUNFATE
(FeSO4.7H2O) KẾT HỢP VỚI VỚI CANXI HYDROXIT
(Ca(OH)2) ĐỂ LOẠI BỎ MÀU NƯỚC THẢI NHUỘM HOẠT
TÍNH
LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành :
Kỹ Thuật Môi Trường Mã số ngành :
60520320

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 10 năm 2017

i
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
---------------------------
PHAN KIÊM HÀO
ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ CỦA SẮT SUNFATE
(FeSO4.7H2O) KẾT HỢP VỚI CANXI HYDROXIT(Ca(OH)2)
ĐỂ LOẠI BỎ MÀU NƯỚC THẢI NHUỘM HOẠT TÍNH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành : Kỹ Thuật Môi Trường
Mã số ngành: 60520320
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TSKH LÊ HUY BÁ

Luận Văn Group hỗ trợ viết luận văn thạc sĩ,chuyên đề,khóa luận tốt nghiệp, báo cáo thực tập,
Assignment, Essay
ii
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
Cán bộ hướng dẫn khoa học : GS.TSKH LÊ HUY BÁ
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại Học Công Nghệ TP. HCM
ngày 8 tháng 10 năm 2017
Thành phần hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
TT Họ và tên Chức danh hội Cơ quan công tác
đồng
1 GS.TSKH. Nguyễn Trọng Cẩn Chủ tịch ĐH Công nghiệp Tp.HCM
2 PGS.TS Huỳnh Phú Phản biện 1 ĐH Công nghiệp Tp.HCM
3 TS. Nguyễn Xuân Trường Phản biện 2 ĐH CN thực phẩm Tp.HCM
4 PGS.TS Phạm Hồng Nhật Ủy viên Viện Nhiệt đới-Môi trường
5 TS. Nguyễn Thị Hai Ủy viên, Thư ký ĐH Công nghiệp Tp.HCM
Xác nhận của chủ tịch hội đồng đánh giá luận sau khi luận văn đã
được sửa chữa (nếu có).

Assignment, Essay
Chủ tịch hội đồng đánh giá luận văn

Assignment, Essay
iii
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP. HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
PHÒNG QLKH – ĐTSĐH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
TP. HCM, ngày 30 tháng 08 năm 2017
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Phan Kiêm Hào Giới tính: Nam
Ngày, tháng, năm sinh: 28/06/1974 Nơi sinh: Hà Tĩnh
Chuyên ngành: Kỹ Thuật Môi Trường MSHV: 1641810001
I- Tên đề tài:
Ứng dụng phương pháp keo tụ của sắt Sunfate (FeSO4.7H2O) kết hợp với
canxi hydroxit (Ca(OH)2) để lọai bỏ màu nước thải nhuộm hoạt tính.
II- Nhiệm vụ và nội dung:
- Tổng hợp các số liệu, biên hội và kế thừa các nghiên cứu , tài liệu liên quan
- Thu thập dữ liệu, phân tích để tìm được các giá trị tối ưu trong quá trình xử lý
độ màu nước thải dệt nhuộm bằng Sắt Sunfate kết hợp Canxi hydroxit (như nồng
độ Sắt Sunfate, nồng độ canxi hydroxit, pH, nhiệt độ, thời gian phản ứng, thời
gian lắng…tối ưu nhất). Canxi hydroxit (Ca(OH)2) và Sắt Sulfate (FeSO4.7H2O)
- Đánh giá khả năng xử lý độ màu của sắt sulfate với Canxi hydroxit để biết được
khả năng áp dụng cho các công trình thực tế thông qua chi phí kinh tế và hiệu
suất xử lý độ màu của phương pháp này. Hiểu rõ bản chất và giải thích những kết
quả của thí nghiệm
- So sánh khả năng xử lý độ màu của sắt sulfate kết hợp với Canxi hydroxit với
các phương pháp khác (PAC, FeSO4.7H2O, Ca(OH)2) để chứng minh được
phương pháp kết hợp Sắt Sunfate với Canxi hydroxit có ưu điểm hơn so với các
phương pháp khác đang được áp dụng hiện nay.
III- Ngày giao nhiệm vụ: 10/08/2016
IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 30/8/2017
V- Cán bộ hướng dẫn: GS.TSKH LÊ HUY BÁ

Assignment, Essay
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

iv
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ
công trình nào khác.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã
được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc.
Học viên thực hiện Luận văn
Phan Kiêm Hào

Assignment, Essay
v
LỜI CẢM ƠN
Trong khoảng thời gian học tập tại Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp.
HCM, cùng với sự giúp đỡ rất nhiều từ thầy cô, gia đình, bạn bè. Đặc biệt trong
khoảng thời gian làm luận văn thạc sĩ, cũng chính nhờ sự ủng hộ, giúp đỡ đó mà tôi
có thêm động lực để phấn đấu thực hiện và rèn luyện trong thời gian qua.
Tôi xin gửi lời cám ơn chân thành đến tất cả thầy cô khoa Môi trường- Trường
Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp. HCM. Xin gửi lời cám ơn đến thầy GS.TSKH Lê
Huy Bá, người thầy đã hướng dẫn và truyền đạt những kiến thức quý báu và giúp
em hoàn thành khóa luận này.
Chân thành cảm ơn đến tất cả các bạn lớp 15SMT11 những người có cùng
niềm đam mê nghiên cứu và nhiệt huyết sáng tạo các kĩ thuật bảo vệ môi trường,
các bạn đã luôn giúp đỡ những lúc tôi khó khăn nhất, là động lực chấp cánh cho tôi
học tập.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến gia đình tôi, vừa là ch dựa
vững chắc vừa là nguồn động viên lớn nhất để tôi có đủ nghị lực vượt qua những
thử thách để hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình.
Trong thời gian thực hiện nghiên cứu này, cùng sự cố gắng nhưng không thể
tránh khỏi nhiều thiếu sót, rất mong nhận được sự góp ý và sửa chữa của thầy cô và
các bạn về bài luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn!
Tp.HCM ngày 30 tháng 08 năm
2017
Học viên thực hiện

Assignment, Essay
Phan Kiêm Hào

vi
TÓM TẮT
Mục tiêu nghiên cứu sử dụng hóa chất FeSO4.7H2O kết hợp với Ca(OH)2 để
loại bỏ màu nước thải dệt nhuộm hoạt tính. Hóa chất sử dụng trong thí nghiệm là
FeSO4.7H2O kết hợp với Ca(OH)2 và hóa chất đối chứng ( PAC, phèn sắt, vôi )
Nghiên cứu sử dụng thiết bị Jartest 6 becker để khảo sát 5 yếu tố: pH, nồng độ màu
nhuộm, nồng độ phèn và vôi, tốc độ và thời gian khuấy trộn.
Màu hoạt tính sử dụng làm nước thải giả định trong nghiên cứu là phẩm
nhuộm hoạt tính Sunzol Black B 150% và Sunfix Red S3B 100%. Hóa chất keo tụ là
FeSO4.7H2O kết hợp Ca(OH)2 sử dụng trong quá trình thí nghiệm với liều lượng
tối ưu FeSO4: 800mg/L và Ca(OH)2 : 600 mg/L tại pH 11.6.
Các hóa chất thí nghiệm đối chứng như PAC, phèn sắt, vôi có khả năng xử lý
màu nhuộm hoạt tính khá tốt (80-90%) ở độ màu dưới 1000 Pt-Co. Tuy nhiên độ
màu trên 1000 Pt-Co thì các hóa chất nói trên khử màu kém dần đi .
Hiệu quả xử lý màu nước thải giả định SRS, SBB,SBB/SRS bằng
FeSO4.7H2O kết hợp với Ca(OH)2 lần lượt 94.2, 92.2, 93.3% và hiệu quả xử lý
COD lần lượt là 69.2, 71.2, 71.1%. Kết quả thí nghiệm cho thấy hiệu quả xử lý độ
màu ảnh hưởng nhiều nhất bởi các giá trị như độ pH, nồng độ màu và nồng độ chất
keo tụ. Tại giá trị pH < 7 cấu trúc màu hoạt tính ở dạng Vinyl sulfone rất khó khử
màu. Ở giá trị pH > 10 cấu trúc phẩm nhuộm chủ yếu ở dạng hydroxyethyl sulfone,
liên kết π electron của màu nhuộm dễ dàng tạo liên kết với các nhóm hydroxy phèn
sắt và Vôi để loại bỏ màu.
Hóa chất keo tụ là FeSO4.7H2O kết hợp Ca(OH)2 thích hợp xử lý nước thải
dệt nhuộm có độ màu cao 1000 -5000 Pt-Co , hiệu suất xử lý ổn định. Tuy nhiên
hóa chất FeSO4 kết hợp Ca(OH)2 xử lý màu COD chưa triệt để.

vii
ABSTRACT
Research objective is to apply common chemicals with low cost to remove
color, COD in dyeing wastewater such as FeSO4. 7H2O combined with Ca(OH)2.
The research is carried out to compare and consider efficiency of removing color
and COD of the above chemicals, used in Jartest equipment with 5 factors: pH, the
inital dye concentration, coagulation concentration, agitation speed and mixing
time.
Active colors used as putative wastewater in the research were those of
reactive dyes. Chemical coagulant FeSO4.7H2O combined with Ca(OH)2 with
optimal dose of FeSO4: 800mg / L and Ca(OH)2: 600mg/ L at pH 11.6. Efficiency
of wastewater treatment with dyes - SRS, SBB, SBB / SRS was 94.2, 92.2, 93.3%,
Processing effect COD treatment efficiency was 69.2, 71.2, 71.1%, respectively.
The control laboratory chemicals such as PAC, iron alum, lime capable
handling reactive dye pretty good (80-90%). At color below 1000 PT Co. However,
with the color above 1000 Pt-Co, the above-mentioned chemical degradation
deteriorates.
The results of the experiment showed that color treatment efficiency was
the most influenced by pH value, the initial dye concentration and coagulation
concentration. At pH value < 7, color structure in form of non-coagulative Vinyl
sulfone with chemical coagulant. At pH value > 10, the structure of dyes is in form
hydroxyethyl sulfone, π bond electrons of the dye were easy to bind to
hydroxylation group of coagulant.
Chemical coagulant FeSO4 combined with Ca(OH)2 suitable with dyeing
wastewater with high color (1000-5000 Pt-Co), Stable processing performance.
However, FeSO4 chemical combined of Ca (OH) 2 processor performance COD
was not absolute.

viii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................. iv
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ v
TÓM TẮT ............................................................................................................. vi
ABSTRACT ......................................................................................................... vii
MỤC LỤC ...........................................................................................................viii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT.................................................................. xi
DANH MỤC HÌNH ẢNH .................................................................................. xiv
MỞ ĐẦU................................................................................................................. 1
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI................................................................................. 1
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU .......................................................................... 2
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU............................................... 2
4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ............................ 3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN.............................................................................................4
1.1 Công nghệ dệt và đặc tính nước thải ........................................................... 4
1.1.1 Quy trình chung về công nghệ ngành dệt nhuộm ................................ 4
1.1.2 Nước thải dệt nhuộm tác động đến môi trường ................................... 8
1.2 Các loại thuốc nhuộm và đặc tính của thuốc nhuộm hoạt tính.................... 9
1.2.1 Phân loại các thuốc nhuộm hoạt tính................................................... 9
1.2.2 Tính chất của thuốc nhuộm hoạt tính..................................................10
1.3 Các phương pháp nước thải dệt nhuộm hoạt tính.......................................15
1.3.1 Các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm trong và ngoài nước....15
1.3.2 Nhận xét về các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm .................28
1.3.3 Phương pháp keo tụ sử dụng Sắt Sunfate kết hợp Canxi hydroxit
được chọn làm nghiên cứu...........................................................................29
CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU...........................31
2.1. Đối tượng nghiên cứu ..............................................................................31

2.2 Phương pháp nghiên cứu .........................................................................35

ix
2.2.1 Hóa chất, dụng cụ thí nghiệm và thiết bị nghiên cứu....................35
2.2.2 Phương pháp phân tích ....................................................................38
2.2.3 Phương pháp xử lý số liệu ................................................................38
2.2.3.1 Phương pháp hồi quy tuyến tính............................................. 38
2.2.3.2 Phương pháp thống kê toán học.............................................. 38
2.3 Tính toán hiệu suất xử lý COD, độ màu.................................................39
2.3.1 Khảo sát quá trình keo tụ của PAC.....................................................40
2.3.2 Khảo sát quá trình keo tụ nước thải bằng các hóa chất keo tụ khác: . 43
3.1 Khảo sát kết quả xử lý mẫu nước thải giả định của PAC...........................47
3.1.1. Xác định độ pH tối ưu .....................................................................47
3.1.2 Xác định tốc độ khuấy tối ưu..............................................................50
3.1.3 Xác định thời gian khuấy tối ưu..........................................................51
3.1.4 Xác định nồng độ PAC tối ưu ..........................................................52
3.1.5 Xác định hiệu quả xử lý theo độ màu..............................................53
3.2 Khảo sát kết quả xử lý mẫu nước thải giả định của Phèn Sắt..............55
3.2.1 Xác định pH tối ưu............................................................................55
3.2.2 Khảo sát tốc độ khuấy tối ưu ...........................................................57
3.2.3. Khảo sát thời gian khuấy tối ưu tiến hành với sắt .............................58
3.2.4. Khảo sát nồng độ sắt tối ưu.............................................................59
3.2.5. Khảo sát hiệu quả xử lý theo nồng độ màu ...................................60
3.3. Khảo sát kết quả xử lý mẫu nước thải giả định của Vôi............................61
3.3.1 Khảo sát pH tối ưu ..............................................................................61
3.3.2 Khảo sát thời gian khuấy tối ưu ......................................................63
3.3.3 Khảo sát hiệu quả xử lý theo nồng độ màu.........................................64
3.4 Xác định các yếu tố thích hợp cho quá trình xử lý màu với chất keo tụ
phèn sắt kết hợp với vôi .................................................................................65
3.4.1 Xác định lượng vôi tối ưu.................................................................65

3.4.2 Xác định pH tối ưu............................................................................66
3.4.3 Khảo sát tốc độ khuấy tối ưu ...........................................................68

x
3.4.4 Khảo sát thời gian khuấy tối ưu ......................................................69
3.4.5 Khảo sát nồng độ phèn sắt tối ưu ....................................................70
3.4.6 Khảo sát hiệu quả xử lý theo nồng độ màu ....................................71
KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ ....................................................................................73
1. KỂT LUẬN.................................................................................................73
TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................75

xi
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BOD Nhu cầu oxy sinh học
COD Nhu cầu oxy hóa học
QCVN Quy chuẩn Việt Nam
PAC Polyaluminium Chloride
TNHT Thuốc nhuộm hoạt tính
AOX Hợp chất halogen hữu cơ dễ hấp phụ
SBB Màu nhuộm hoạt tính Sunzol Black B 150%
SRS Màu nhuộm hoạt tính Sunfix Red S3B 100%
SBB/SRS Màu nhuộm hoạt tính Sunzol Black B / Sunfix Red S3B
Phèn sắt Sắt Sulfate (FeSO4.7H2O)
Vôi Caxi hydroxit (Ca(OH)2
VSV Vi sinh vật

xii
DANH MỤC BẢNG BIỂU – ĐỒ THỊ
Bảng 1.1. Đặc tính nước thải nhuộm . ................................................................................7
Bảng 1.2 Các loại thuốc nhuộm hoạt tính phổ biến trên thế giới và Việt Nam................14
Bảng 1. 3. Điện thế oxy hóa của một số tác nhân oxy hóa mạnh trong môi trường lỏng 23
Bảng 2. 1. Các phương pháp phân tích sử dụng trong nghiên cứu...................................38
Bảng 2.2. Các bước tiến hành khảo sát với FeSO4.7H2O, Ca(OH)2................................43
Bảng 3. 1. Điều kiện lúc đầu khảo sát pH.........................................................................47
Bảng 3. 2. Điều kiện khảo sát tốc độ khuấy với PAC.......................................................50
Bảng 3. 3. Điều kiện khảo sát thời gian khuấy với PAC ..................................................51
Bảng 3.4. Điều kiện ban đầu khảo sát nồng độ PAC........................................................52
Bảng 3.5. Điều kiện ban đầu khảo sát nồng độ màu của PAC .........................................54
Bảng 3.6 Điều kiện thực hiện xác định pH tối ưu của phèn sắt........................................55
Bảng 3.7 Điều kiện thực hiện xác định tốc độ khuấy tối ưu của phèn sắt........................57
Bảng 3.8 Điều kiện ban đầu tiến hành khảo sát thời gian khuấy......................................58
Bảng 3.9 Điều kiện ban đầu khảo sát nồng độ phèn sắt ...................................................59
Bảng 3.9 Điều kiện ban đầu khảo sát hiệu quả xử lý theo độ màu...................................60
Bảng 3.10 Điều kiện thực hiện xác định pH tối ưu của Vôi.............................................61
Bảng 3.11 Điều kiện thực hiện xác định tốc độ khuấy tối ưu của Vôi .............................62
Bảng 3.12 Điều kiện ban đầu tiến hành khảo sát thời gian khuấy....................................63
Bảng 3.13 Điều kiện ban đầu khảo sát hiệu quả xử lý theo độ màu.................................64
Bảng 3.14 Điều kiện khảo sát ban đầu liều lượng vôi châm vào......................................65
Bảng 3.15 Điều kiện khảo sát ban đầu khảo sát pH..........................................................66
Bảng 3.16 Điều kiện khảo sát ban đầu khảo sát tốc độ khuấy..........................................68
Bảng 3.17 Điều kiện khảo sát ban đầu khảo sát thời gian khuấy .....................................69
Bảng 3.37 Điều kiện khảo sát ban đầu khảo sát nồng độ phèn sắt ...................................70
Bảng 3.18 Điều kiện ban đầu khảo sát độ màu của phèn sắt/vôi......................................71
Đồ Thị 2.1 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc độ hấp thu và độ màu vào hàm lượng màu của
màu Sunzol Black B 150% ở bước sóng 600nm ..............................................................34

xiii
Đồ Thị 2.2 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc độ hấp thu và độ màu vào hàm lượng màu của
màu Sunfix Red S3B 100%ở bước sóng 541nm ..............................................................34
Đồ thị 2.3. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc độ hấp thu và độ màu vào hàm lượng màu của
màu Sunfix Red S3B 100% và màu Sunzol Black B 150% ở bước sóng 580nm ............35

xiv
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý công nghệ dệt nhuộm và các nguồn nước thải.........................4
Hình 1. 2. Cấu tạo của hạt keo..........................................................................................16
Hình 1. 3. Các quá trình hình thành các gốc hydroxyl .....................................................24
Hình 1.4 Phân rã yếm khí nhóm azo của màu nhuộm ......................................................27
Hình 2.1 : Sơ đồ nghiên cứu .............................................................................................31
Hình 2.2. Quy trình pha nước thải nhuộm giả lập ............................................................33
Hình 2.3. Đặc tính lý học của các màu dùng trong thí nghiệm .......................................33
Hình 2. 4. Mô hình Jartest.................................................................................................36
Hình 2.5. Máy quang phổ UV-Vis....................................................................................37
Hình 2. 6. Máy đun hoàn lưu COD reactor.......................................................................37
Hình 2. 7. Máy đo pH do hãng Mettler Toledo (Thụy Sĩ)................................................38
Hình 3.1. Biểu đồ ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý COD, màu của PAC ..............48
Hình 3.2. Cấu trúc màu nhuộm nghiên cứu tại các pH 3,7,10..........................................49
Hình 3. 3. Ảnh hưởng tốc độ khuấy lện hiệu suất xử lý của PAC....................................50
Hình 3.4. Ảnh hưởng của thời gian khuấy lên hiệu quả xử lý của PAC...........................51
Hình 3.5. Ảnh hưởng nồng độ PAC đến hiệu suất xử lý ..................................................53
Hình 3. 6. Ảnh hưởng của nồng độ màu đến hiệu suất khử màu của PAC ......................54
Hình 3.7. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý của phèn sắt........................................55
Hình 3.8. Sắt (II) tồn tại ở trong nước thải có độ pH khác nhau ......................................56
Hình 3. 9. Hiệu suất của tốc độ khuấy..............................................................................57
Hình 3.10. Hiệu suất xử lý COD, màu khảo sát với thời gian khuấy ...............................58
Hình 3. 11. Ảnh hưởng của nồng độ Phèn sắt lên hiệu quả quá trình keo tụ....................59
Hình 3. 12. Ảnh hưởng của độ màu lên hiệu quả xử lý bằng phèn sắt .............................60
Hình 3.13. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý của Vôi.............................................61
Hình 3.14 Ảnh hưởng của tốc độ khuấy...........................................................................62
Hình 3.15. Ảnh hưởng của thời gian khuấy lên hiểu quả xử lý bằng Vôi ........................63
Hình 3. 16. Ảnh hưởng của độ màu lên hiệu quả xử lý bằng vôi .....................................64
Hình 3. 17. Ảnh hưởng của vôi lên quá trình keo tụ.........................................................66

Hình 3. 18. Ảnh hưởng của pH lên quá trình keo tụ phèn sắt/vôi ....................................67

xv
Hình 3.19. Cấu trúc màu nhuộm nghiên cứu tại các pH 3,7,10 ....................................... 68
Hình 3.20. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy lên quá trình keo tụ phèn sắt/vôi ...................... 69
Hình 3.21 Ảnh hưởng của thời gian khuấy lên quá trình keo tụ phèn sắt/vôi .................. 70
Hình 3. 22 Ảnh hưởng của nồng độ phèn sắt lên quá trình keo tụ phèn sắt/vôi. .............. 71
Hình 3. 23 Hiệu quả xử lý của phèn sắt/vôi với các độ màu khác nhau ........................... 72

1
MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Qua quá trình tìm hiểu tài liệu trên thế giới và thực tế, tác giả nhận thấy việc
sử dụng Sắt Sunfate kết hợp với Canxi hydroxit để xử lý màu nước thải dệt nhuộm,
mang lại hiệu quả xử lý cao, giá thành rẻ, dễ sử dụng, thuận tiện cho các công trình
xử lý nước thải. Cụ thể cho một số nhà máy đã áp dụng như Công ty TNHH Dệt
Triệu Tài, Công ty Quốc Tế Radian, Công ty CP Dệt May Liên Phương, Công ty
TNHH Phú Thuận Hưng, Công ty TNHH Esquel,…sử dụng Sắt Sunfate kết hợp
Canxi dihydroxit để khử màu trong nước thải dệt nhuộm đều mang lại hiệu quả xử
lý độ màu khá cao, tuy nhiên hiệu suất xử lý không ổn định bởi các giá trị pH, độ
màu, liều lượng hóa chất chưa tối ưu hóa bởi các nồng độ ô nhiễm nước thải liên tục
thay đổi.
Ngành dệt nhuộm sử dụng một lượng lớn phẩm nhuộm để nhuộm vải. Trong
đó, thuốc nhuộm hoạt tính được sử dụng khá phổ biến bởi chúng có màu sắc tươi
tắn, đẹp và có độ bền màu cao. Ngày nay, lượng thuốc nhuộm hoạt tính sử dụng
trong ngành dệt may chiếm khoảng 50% tổng lượng thuốc nhuộm được sử dụng trên
thị trường vì chúng được sử dụng để nhuộm sợi cotton là loại vật liệu chiếm khoảng
một nửa lượng sợi tiêu thụ trên thế giới [33]. Khi nhuộm xơ xenlulo bằng phẩm
nhuộm hoạt tính, quá trình sự gắn màu đi cùng với thủy phân thuốc nhuộm nên
không sử dụng hết lượng thuốc nhuộm. Độ mất mát đối với thuốc nhuộm hoạt tính
khoảng 10÷50%, lớn nhất trong các loại thuốc nhuộm [34]. Phần lớn thuốc nhuộm
hoạt tính đựợc tổng hợp từ các hợp chất hữu cơ có phân tử lượng khá lớn, chứa
nhiều vòng thơm (đơn vòng, đa vòng, dị vòng), nhiều nhóm chức khác nhau nên ở
dạng thông thường và dạng bị thủy phân đều không dễ dàng phân hủy được bằng
phương pháp sinh học. Do đó, tách TNHT ra khỏi dòng thải đã trở thành một thách
thức đối với ngành công nghệ xử lý nước thải và là vấn đề quan trọng trong bảo vệ

môi trường [34]. Đây chính là nguyên nhân làm cho nước thải dệt nhuộm có độ màu
cao, nồng độ chất ô nhiễm lớn.

2
Với mục tiêu tìm ra các giá trị tối ưu để áp dụng tốt hơn cho quá trình xử lý độ
màu nước thải dệt nhuộm, vừa mang lại hiệu quả kinh tế, vừa có hiệu suất xử lý cao
khi áp dụng thực tế, tác giả đã mạnh dạn thực hiện đề tài “Nghiên cứu khả năng keo
tụ của Sắt Sunfate kết hợp với Canxi hydroxit để loại bỏ màu nước thải dệt nhuộm
hoạt tính”.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Mục tiêu tổng quát: Ứng dụng phương pháp keo tụ của Sắt Sulfate kết hợp
với Canxi hydroxit để loại bỏ màu nhuộm hoạt tính
Mục tiêu cụ thể:
 Tìm được các giá trị tối ưu trong quá trình xử lý độ màu, COD nước thải dệt
nhuộm bằng Sắt Sunfate kết hợp Canxi hydroxit (nồng độ Sắt Sunfate, nồng độ
 Đánh giá khả năng xử lý độ màu của Sắt Sulfate với Canxi hydroxit để biết
được khả năng áp dụng cho các công trình thực tế thông qua chi phí kinh tế và hiệu
suất xử lý độ màu của phương pháp này.

 So sánh khả năng xử lý độ màu của sắt sulfate kết hợp với Canxi hydroxit
với các phương pháp khác để chứng minh được phương pháp kết hợp Sắt Sunfate
với Canxi hydroxit có ưu điểm hơn so với các phương pháp khác đang được áp
dụng hiện nay.
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu
Khảo sát trên mẫu nước thải pha giả lập: được thực hiện trên các mẫu nước
thải màu nhuộm hoạt tính giả định là hóa chất Sunfix Red S3B 100% (SRS) của
hãng Oh-Young và hóa chất Sunzol Black B 150% (SBB) được sản xuất bởi Hàn
Quốc.
Phạm vi nghiên cứu đề tài

Đề tài được nghiên cứu tại Trường ĐH Kỹ Thuật Công Nghệ Thành Phố Hồ
Chí Minh.

3
4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Ý nghĩa thực tế
- Thông qua kết quả nghiên cứu được và tìm giá trị tối ưu khi áp dụng phương
pháp này để xử lý màu nước thải dệt nhuộm sao cho phù hợp với các điều kiện
thực tế về chất lượng nước thải cũng như tiết kiệm chi phí đầu tư.
- Làm cơ sở để mở rộng phạm vi, đối tượng cũng như nghiên cứu sâu hơn về xử
lý nước thải bằng phương pháp này.
Ý nghĩa khoa học
- Tối ưu hóa được các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý độ màu nước thải
dệt nhuộm bằng phương pháp Sắt Sunfate kết hợp Canxi hydroxit xử lý màu
nước thải dệt nhuộm.
- Đánh giá được khả năng xử lý độ màu nước thải dệt nhuộm bằng Sắt Sunfate
kết hợp với Canxi hydroxit.

4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Công nghệ dệt và đặc tính nước thải
1.1.1 Quy trình chung về công nghệ ngành dệt nhuộm
Nguyên liệu đầu Kéo sợi, chải, ghép, đánh ống
Nước, tinh bột , phụ gia Hồ sợi
Hơi nước
Dệt vải
Enzym
Giũ hồ
NaOH
NaOH, hóa chất
Nấu
Hơi nước
H2SO4 , H2O
Xử lý axit, giặt
Chất tẩy giặt
H2O2, NaOCl, Tẩy trắng
Hóa chất
H2SO4, H2O2, chất Giặt
tẩy giặt
NaOH, hóa chất Làm bóng
Dung dịch nhuộm Nhuộm, in hoa
H2SO4, H2O2
Giặt
Chất tẩy giặt
Hơi nước, hồ, Hoàn tất, văng khổ
Hóa chất
Sản phẩm

Nước thải chứa hồ tinh bột, hóa chất
Nước thải chứa hồ, tinh bột bị thủy phân, NaOH
Nước thải
Nước thải
Nước thải
Nước thải
Nước thải
Dịch nhuộm thải
Nước thải
Nước thải
Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý công nghệ dệt nhuộm và các nguồn nước thải

5
Dệt nhuộm là ngành công nghiệp bao gồm nhiều công đoạn sản xuất. Tùy
thuộc vào dây chuyền công nghệ và sản phẩm của các cơ sở sản xuất mà quy trình
công nghệ được áp dụng cho phù hợp. Thông thường công nghệ dệt nhuộm gồm 3
quá trình cơ bản: Kéo sợi, dệt vải – xử lý hóa học (nấu, tẩy), nhuộm – hoàn thiện
vải. Dây chuyền công nghệ sản xuất chung của ngành dệt nhuộm được áp dụng như
trong hình 1.1.
Nhập nguyên liệu: Nguyên liệu được nhập dưới các điều kiện bông thô chứa
các sợi bông có kích thước khác nhau cùng các tạp chất tự nhiên như bụi đất, hạt cỏ
rác. Ngoài ra còn sử dụng các nguyên liệu như lông thú, đay gai, tơ tằm để sản xuất
các mặt hàng.
Làm sạch: Nguyên liệu bông thô được đánh tung, làm sạch và trộn đều bông
thô để thu nguyên liệu sạch và đồng đều. Sau quá trình làm sạch, bông thu được
dưới dạng các tấm bông phẳng đều.
Chải: Các sợi bông được chải song song và tạo thành các sợi thô xoắn trên
máy chải.
Kéo sợi: Kéo sợi để giảm kích thước và tăng độ bền sợi.
Hồ sợi: Đối với sợi bông sử dụng hồ tinh bột và tinh bột biến tính, đối với sợi
nhân tạo sử dụng PVA (Polyvinylancol), polycrylat. Mục đích của quá trình này là
tạo màng hồ bao quanh sợi, tăng độ bền, độ bôi trơn và độ bông của sợi để tiến
hành dệt.
Dệt vải: Kết hợp các sợi ngang và sợi dọc để hình thành các tấm vải.
Giũ hồ: Sử dụng dung dịch xút hoặc enzyme amilaza để tách các phần hồ còn
lại trên tấm vải.
Nấu vải: Là quà trình nấu vải ở áp suất, nhiệt độ cao (2 – 3at, 120 – 130O
C)
trong h n hợp dung dịch gồm NaOH, Na2CO3, chất phụ trợ để tách phần hồ còn
bám lại trên sợi và các tạp chất thiên nhiên trong sợi (như pectin, hợp chất chứa
Nitơ, acid hữa cơ, dầu, sáp… ) đồng thời làm tăng độ mao dẫn, độ ngấm của vải và

tăng khả năng bắt màu thuốc nhuộm của vải. Vì vậy, nước thải từ quá trình nấu có
độ kiềm cao, chứa dầu mỡ và chất tẩy rửa và một lượng lớn hồ tinh bột.

6
Tẩy trắng: Mục đích là làm cho vải mất màu tự nhiên, sạch vết dầu, mỡ, làm
cho vải có độ trắng theo yêu cầu đặt ra. Chất tẩy trắng thường dùng là nước Javen
(natri hypoclorit NaClO, natriclorit NaClO2), dung dịch clo, hydropeoxit H2O2
cùng các hoá chất phụ trợ khác để tạo môi trường.
Nếu sử dụng H2O2 tuy giá thành sản phẩm cao hơn nhưng không ảnh hưởng
đến môi trường sinh thái. Nước thải chủ yếu chứa kiềm dư và các chất hoạt động bề
mặt.
Nếu sử dụng các chất tẩy chứa Clo: giá thành thấp hơn nhưng tạo ra hàm
lượng AOX (hợp chất halogen hữu cơ dễ hấp phụ) trong nước thải. Các chất này
khả năng gây ung thư và ảnh hưởng đến môi trường sinh thái.
Làm bóng vải
Mục đích là làm sợi vải trương nở, tăng khả năng thấm nước, tăng khả năng
bắt màu thuốc nhuộm, sợi bóng hơn. Thông thường sử dụng dung dịch NaOH có
nồng độ từ 280 – 300 g/l ở nhiệt độ thấp để làm bóng sợi vải (vải nhân tạo không
cần làm bóng). Quá trình này tạo ra những sản phẩm có độ bóng cao. Thường áp
dụng đối với loại vải cotton hoặc vải lụa tơ tằm. Quá trình ngâm kiềm sử dụng
lượng lớn NaOH, độ kiềm của nước thải có giá trị pH lên tới khoảng 14, do vậy
nước thải cần phải được trung hòa trước khi thải ra môi trường tiếp nhận.
Nhuộm vải
Đây là quá trình chính và phức tạp, sử dụng nhiều loại thuốc nhuộm và hóa
chất để tạo màu sắc khác nhau cho vải. Sợi vải được sử dụng, các dung dịch phụ gia
hữu cơ để tăng khả năng gắn màu. Thuốc nhuộm có nhiều loại như: trực tiếp, hoàn
nguyên, lưu huỳnh, hoạt tính… tồn tại ở dạng tan hay phân tán trong dung dịch. Tỉ
lệ màu của thuốc nhuộm gắn vào sợi từ 50-98%, phần còn lại đi vào trong nước
thải. Phần hóa chất và thuốc nhuộm không gắn vào vải sẽ đi vào nước thải gây ra độ
màu và tải lượng COD cao của nước thải dệt nhuộm

Hầu hết các loại thuốc nhuộm đều là dạng anionic và các loại sợi bông cũng là
dạng anionic. Vì vậy, để cho thuốc nhuộm bắt màu vào sợi vải cần phải sử dụng đến
một lượng muối lớn (NaCl, Na2SO4), các chất cầm màu syntephix, tinofix… Dư

7
lượng của các chất này đều được đổ vào nước thải gây ô nhiễm trầm trọng nước thải
dệt nhuộm. Loại thuốc nhuộm sử dụng phụ thuộc vào loại vải, sợi vải và đặc tính
cần có của sản phẩm như: độ bền màu, độ bền của ánh sáng, bền nhiệt … Quá trình
này cũng sử dụng chất phân tán, sunfua, indanthren và napton theo yêu cầu sản
phẩm và nguyên liệu vải. Do vậy nước thải có thành phần các chất với nồng độ dao
động và có độ màu cao . Ngoài ra tính đa dạng của thuốc nhuộm nên các loại chất
thải này thường rất khó nhận biết.
Giặt
Sau m i quá trình nấu, tẩy, làm bóng, nhuộm có quá trình giặt nhiều lần nhằm
tách các tạp chất, chất bẩn còn bám trên vải.
Hoàn thiện sản phẩm
Quá trình hoàn thiện là quá trình được thực hiện một số yêu cầu bổ sung như
làm mềm vải, chống thấm cho vải, chống vi khuẩn, chống côn trùng, chống cháy,
tăng độ bền… Do vậy, một vài loại hóa chất và chất tổng hợp đã được sử dụng như
silicon, acrylic, urethan và florin. Hầu hết các loại hóa chất này là các chất khó phân
hủy, đặc biệt khi chúng phản ứng với những hợp chất khác có mặt trong nước thải.
Nguồn phát sinh nước thải dệt nhuộm
Bảng 1.1. Đặc tính nước thải nhuộm [5].

Nguồn nước thải phát sinh trong công nghiệp dệt nhuộm từ các công đoạn hồ
sợi, giũ hồ, nấu, tẩy, nhuộm và hoàn tất. Trong đó lượng nước thải chủ yếu do quá

8
trình giặt sau m i công đoạn. Nhu cầu sử dụng nước trong nhà máy dệt nhuộm rất
lớn và thay đổi tùy theo mặt hàng khác nhau. Theo phân tích của các chuyên gia,
lượng nước được sử dụng trong các công đoạn sản xuất chiếm 72,3 %, chủ yếu là từ
các công đoạn nhuộm và hoàn tất sản phẩm. Người ta có thể tính sơ lược nhu cầu sử
dụng nước cho 1 mét vải nằm trong phạm vi từ 12-65 lít và thải ra 10-40 lít nước.
Vấn đề ô nhiễm chủ yếu trong ngành công nghiệp dệt nhuộm là sự ô nhiễm nguồn
nước. Xét hai yếu tố là lượng nước thải và thành phần các chất ô nhiễm trong nước
thải thì ngành dệt nhuộm được đánh giá là ô nhiễm nhất trong số các ngành công
nghiệp [5]
1.1.2 Nước thải dệt nhuộm tác động đến môi trường
Trong những năm gần đây phát triển kinh tế gắn với bảo vệ môi trường là chủ
đề tập trung sự quan tâm của người dân Việt Nam. Một trong những vấn đề đặt ra
cho các nước đang phát triển trong đó có Việt Nam là cải thiện môi trường ô nhiễm
từ các chất thải do nền công nghiệp tạo ra. Điển hình như các ngành công nghiệp
cao su, hóa chất, công nghiệp thực phẩm, thuốc bảo vệ thực vật, y dược, luyện kim,
xi mạ, giấy, đặc biệt là ngành dệt nhuộm đang phát triển mạnh mẽ và chiếm kim
ngạch xuất khẩu của Việt Nam. Ngành dệt nhuộm đã phát triển từ rất lâu trên thế
giới nhưng nó chỉ mới hình thành và phát triển hơn 100 năm nay ở nước ta. Dệt may
thu hút nhiều lao động góp phần giải quyết việc làm và phù hợp với những nước
đang phát triển không có nền công nghiệp nặng phát triển mạnh như nước ta. Tuy
nhiên, hầu hết các nhà máy xí nghiệp dệt nhuộm ở ta đều chưa xử lý nước thải triệt
để và lượng nước thải đó có xu hướng thải trực tiếp ra sông, suối, ao, hồ.
Hiện nay, lượng thuốc nhuộm hoạt tính sử dụng trong ngành dệt nhuộm chiếm
khoảng 50 % tổng lượng thuốc nhuộm được sử dụng trên thị trường vì chúng được
sử dụng để nhuộm sợi cotton là loại vật liệu chiếm khoảng một nửa lượng sợi tiêu
thụ trên thế giới [33]. Tuy nhiên, một nhược điểm ứng dụng đã được thừa nhận khi
nhuộm xơ xenlulo bằng thuốc nhuộm hoạt tính là quá trình thủy phân thuốc nhuộm

đi cùng với sự gắn màu nên không sử dụng hết lượng thuốc nhuộm. Mức độ tổn thất
đối với thuốc nhuộm hoạt tính khoảng 10÷50%, lớn nhất trong các loại thuốc

9
nhuộm [34]. Đây chính là nguyên nhân làm cho nước thải dệt nhuộm có độ màu
cao, nồng độ chất ô nhiễm lớn. Phần lớn thuốc nhuộm hoạt tính đựợc tổng hợp từ
các hợp chất hữu cơ có phân tử lượng khá lớn, chứa nhiều vòng thơm (đơn vòng, đa
vòng, dị vòng), nhiều nhóm chức khác nhau nên ở dạng thông thường và dạng bị
thủy phân đều không dễ dàng phân hủy được bằng phương pháp sinh học.
Nước thải dệt nhuộm chứa nhiều tạp chất xơ sợi, các chất lơ lửng hữu cơ, COD
và độ màu cao, chủ yếu gây ra bởi các chất tạo màu tổng hợp, tinh bột, hóa chất vô
cơ như xút, axit. Tuy nhiên, do đặc thù của một ngành sản xuất phức tạp, sử dụng
nhiều hóa chất nên nước thải dệt nhuộm chứa một phần lớn chất độc hại và các chất
hữu cơ, mà hiện nay hầu hết các nhà máy chưa xử lý hoặc xử lý chưa triệt để rồi
thải ra môi trường làm ảnh hưởng đến hệ sinh thái, sức khỏe của con người và đời
sống của sinh vật [4].
Lượng nước thải ra từ quá trình dệt nhuộm bình quân khoảng từ 50 m3
/tấn vải
đến 300 m3
/tấn vải. Trong đó, nước thải từ các công đoạn dệt nhuộm và nấu tẩy là
các nguồn nước thải chính cần xử lý [4].
1.2 Các loại thuốc nhuộm và đặc tính của thuốc nhuộm hoạt tính
1.2.1 Phân loại các thuốc nhuộm hoạt tính
Phân loại bằng chỉ số màu: Việc phân loại bằng chỉ số màu được thực hiện
đầu tiên bởi Hiệp hội những người sản xuất thuốc nhuộm và màu vào năm 1921,
trong đó giới thiệu hơn 1.200 loại thuốc nhuộm hữu cơ tổng hợp và một số thuốc
nhuộm thiên nhiên cùng pigment. Trong phiên bản thứ ba của chỉ số màu xuất bản
năm 1971 đã liệt kê được 7.900 tên xuất xứ và 36.000 tên màu thương mại [5].
Phân loại thuốc nhuộm theo cấu trúc hoá học: Đây là cách phân loại dựa
trên cấu tạo của nhóm mang màu, theo đó thuốc nhuộm được phân thành 20-30 họ
thuốc nhuộm khác nhau [5]. Các họ chính là:
- Thuốc nhuộm azo Nhóm mang màu là nhóm azo (-N=N-), phân tử thuốc
nhuộm có một (monoazo) hay nhiều nhóm azo (diazo, triazo, polyazo). Đây là họ

thuốc nhuộm quan trọng nhất và có số lượng lớn nhất, chiếm khoảng 60-70% số
lượng các thuốc nhuộm tổng hợp, chiếm 2/3 các màu hữu cơ trong Color Index.

10
- Thuốc nhuộm antraquinon Trong phân tử thuốc nhuộm chứa một hay
nhiều nhóm antraquinon hoặc các dẫn xuất của nó. Họ thuốc nhuộm này chiếm đến
15% số lượng thuốc nhuộm tổng hợp. Những dẫn xuất khác nhau ở các vị trí 1, 4, 5,
8 sẽ cho các loại thuốc nhuộm tương ứng như sau:
- Thuốc nhuộm amino antraquinon Thuốc nhuộm hyđroxyl antraquinon,
thuốc nhuộm axylamino antraquinon, thuốc nhuộm antrimit, thuốc nhuộm
antraquinon đa vòng.
- 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.
Họ thuốc nhuộm này phổ biến thứ 3, chiếm 3% tổng số lượng thuốc nhuộm.
- Thuốc nhuộm phtaloxianin Hệ mang màu trong phân tử của chúng là hệ
liên hợp khép kín. Đặc điểm chung của họ thuốc nhuộm này là những nguyên tử H
trong nhóm imin dễ dàng bị thay thế bởi ion kim loại còn các nguyên tử N khác thì
tham gia tạo phức với kim loại làm màu sắc của thuốc nhuộm thay đổi. Họ thuốc
nhuộm này có độ bền màu với ánh sáng rất cao, chiếm khoảng 2% tổng số lượng
thuốc nhuộm. Ngoài ra, còn các họ thuốc nhuộm khác ít phổ biến, ít có quan trọng
hơn như: thuốc nhuộm nitrozo, nitro, polymetyl, arylamin, azometyn, thuốc nhuộm
lưu huỳnh…
- Phân loại thuốc nhuộm theo đặc tính áp dụng Đây là cách phân loại theo
bộ đại từ điển về thuốc nhuộm Color Index (CI), trong đó m i thuốc nhuộm được chỉ
dẫn về cấu tạo hóa học, đặc điểm về màu sắc và phạm vi sử dụng. Theo đặc tính áp
dụng, người ta quan tâm nhiều nhất đến thuốc nhuộm sử dụng cho xơ sợi xenlullo
(bông, visco...), đó là các thuốc nhuộm hoàn nguyên, lưu hóa, hoạt tính và trực tiếp.
Sau đó là các thuốc nhuộm cho xơ sợi tổng hợp, len, tơ tằm như: thuốc nhuộm phân
tán, thuốc nhuộm bazơ (cation), thuốc nhuộm axit.
1.2.2 Tính chất của thuốc nhuộm hoạt tính

Thuốc nhuộm hoạt tính ra đời và đưa vào thị trường cách đây hơn 50 năm. Là
một trong những thuốc nhuộm phát triển mạnh mẽ trong thời gian vừa qua do chúng
có nhiều ưu điểm như: màu sắc tươi sáng, gam màu rộng và phong phú, có độ bền

11
giặt cao, nhuộm dễ dàng và dễ đều màu. Thuốc nhuộm hoạt tính là một trong những
lớp thuốc nhuộm quan trọng nhất dùng nhuộm vải sợi bông và thành phần bông
trong vải sợi pha. Thuốc nhuộm hoạt tính là duy nhất trong các lớp thuốc nhuộm có
liên kết cộng hóa trị với xơ sợi. Nhờ có sự gắn kết đặc biệt này mà có thể đạt được
độ bền màu giặt và độ bền màu ướt rất cao. Tuy nhiên, quá trình nhuộm sử dụng
thuốc nhuộm hoạt tính thường tốn nhiều hóa chất, chu kỳ nhuộm dài và khó giặt
sạch phần màu nhuộm bị phân hủy nên tốn nhiều nước giặt. Phản ứng giữa thuốc
nhuộm hoạt tính và xơ sợi không thể đạt hiệu suất 100% [1] vì chúng không được
hấp phụ hoàn toàn lên xơ sợi do một phần thuốc nhuộm đã tham gia phản ứng thủy
phân. Cụ thể là, thuốc nhuộm hoạt tính không chỉ có phản ứng với anion của xơ sợi
xenlulo – là phản ứng chủ yếu tạo ra liên kết cộng hóa trị với xơ sợi, mà còn có
phản ứng phụ thủy phân không tránh khỏi với ion hydroxyl (OH-) trong dung dịch
nhuộm. Mức độ không gắn màu của thuốc nhuộm hoạt tính tương đối cao và do
chứa gốc halogen hữu cơ nên làm tăng tải lượng chất độc hại AOX trong nước thải.
Để đạt độ bền màu giặt và độ bền màu ướt tối ưu, hàng nhuộm được giặt hoàn toàn
để loại bỏ các thành phần thuốc nhuộm dư thừa, thuốc nhuộm không phản ứng và
thuốc nhuộm bị thủy phân. Màu thuốc nhuộm bị thủy phân giống như màu thuốc
nhuộm gốc. Do vậy chúng gây ra vấn đề về màu nước thải và làm ô nhiễm nước
thải. Quá trình nhuộm thuốc nhuộm hoạt tính phải sử dụng lượng các chất điện li
NaCl, Na2SO4 tương đối lớn. Các chất này sẽ bị thải hoàn toàn sau quá trình nhuộm
và giặt. Nước thải có chứa muối rất có hại cho thủy sinh và cản trở việc xử lý nước
thải bằng phương pháp sinh học.
Phản ứng vật liệu (xơ) là phản ứng chính có dạng tổng quát:
S-Ar-T-X + HO-Xơ → S-Ar-T-O-Xơ + HX
Phản ứng thuỷ phân là phản ứng phụ làm giảm hiệu suất sử dụng thuốc nhuộm,
có dạng tổng quát:
S-Ar-T-X + HOH → S-Ar-T-OH + HX

Những thuốc nhuộm hoạt tính thông thường
Thuốc nhuộm điclotriazin được nhiều hãng sản xuất gọi với tên thương phẩm

12
khác nhau, để chỉ khả năng phản ứng cao và cần nhuộm trong điều kiện êm dịu.
Phần mang màu (R) của thuốc nhuộm điclotriazin thường là gốc màu azo,
antraquinon và gốc phtaloxiamin. Cầu nối giữa gốc S-R và T-X thường là nhóm –
NH–, chỉ khi dùng phtaloxianin làm gốc mang màu thì mới dùng cầu nối là nhóm –
SO2- hoặc nhóm –NH-(CH2)2-NH– và một vài nhóm khác.
Do trong vòng triazin có hai nguyên tử clo chưa bị thay thế nên thuốc nhuộm có
hoạt độ Ca(OH)2 . Khi nhuộm ở nhiệt độ thường (30O
C) trong môi trường kiềm yếu
(NaHCO3) thì một nguyên tử clo tham gia phản ứng với xơ, còn khi tăng độ kiềm
thì cả hai nguyên tử clo sẽ liên kết với xơ.
Thuốc nhuộm monoclotriazin
Có thể xem thuốc nhuộm loại này như là thuốc nhuộm điclotriazin trong đó một
nguyên tử clo đã bị thế bởi các nhóm thế có khả năng nhường điện tử nên hoạt độ
của chúng giảm đi, chúng tham gia các phản ứng với các nhóm định chức của xơ ở
nhiệt độ cao (80O
C) [1], hoặc nếu ở nhiệt độ thấp hơn thì phải tiến hành trong môi
trường kiềm mạnh, vì vậy trong tên gọi thường có thêm chữ H nghĩa là nóng. Thuốc
nhuộm hoạt tính là dẫn xuất của primiđin. Những thuốc nhuộm thuộc nhóm này
thường là dẫn xuất của đi- và triclopirimiđin có cấu tạo chung như sau:
Vòng pirimiđin có thể xem như vòng triazin trong đó một nguyên tử nitơ đã bị
thay thế bởi một nguyên tử cacbon nên các nguyên tử cacbon kém hoạt động hơn và
loại thuốc nhuộm này có thể nhuộm ở nhiệt độ Ca(OH)2.
Thuốc nhuộm hoạt tính vinysunfon

Khác với các nhóm kể trên, thuốc nhuộm hoạt tính vinysunfon thực hiện phản
ứng kết hợp với xơ sợi. Nhóm phản ứng của thuốc nhuộm là este của axit sunfuric
và hydroxyletylsunfon có dạng tổng quát như sau:
S-R-SO2-CH2-CH2-O-SO3Na

13
Dạng này chưa hoạt động, sau khi hấp phụ vào xơ, trong môi trường kiềm yếu,
thuốc nhuộm sẽ chuyển về dạng vinylsunfon, làm cho độ phân cực của nguyên tử
cacbon tăng lên, nó trở nên hoạt động. Dạng hoạt động mới tạo thành sẽ tham gia
vào phản ứng kết hợp với các nhóm định chức của xơ ở dạng đã ion hoá để tạo
thành liên kết giữa thuốc nhuộm và xơ.
Thuốc nhuộm hoạt tính có nhóm phản ứng là 2,3 – đicloquinoxalin
Nhóm thuốc nhuộm này được hãng Bayer sản xuất với tên gọi thương phẩm là
levafix E, chúng có khả năng phản ứng tương tự như thuốc nhuộm điclotriazin,
nhưng thường chỉ có một nguyên tử clo trong dị vòng tham gia phản ứng nên không
có khả năng tạo thành cầu bắc ngang giữa các mạch xơ sợi. Ái lực của thuốc nhuộm
với xơ tương tự như thuốc nhuộm triazin.
Thuốc nhuộm hoạt tính chức vòng etylenimin
Loại thuốc nhuộm này có tên thương phẩm là levafix, có cấu tạo hoá học gần
giống thuốc nhuộm remazol. Trong quá trình nhuộm trong phân tử thuốc nhuộm
xuất hiện vòng etylenimin kém bền, dễ tham gia phản ứng với nhóm chức của xơ.
Thuốc nhuộm hoạt tính là dẫn xuất của 2-clobenthiazol
Nhóm phản ứng của thuốc nhuộm loại này là 2-clobenthiazol có công thức
chung như sau:
Trong mạch dị vòng này, ngoài nguyên tử cacbon và nitơ còn có nguyên tử lưu
huỳnh. Trong môi trường kiềm nguyên tử cao sẽ tách ra và thuốc nhuộm sẽ liên kết
với xơ theo cơ chế thế nucleophin.

14
Bảng 1.2 Các loại thuốc nhuộm hoạt tính phổ biến trên thế giới và Việt
Nam
Độc tính của thuốc nhuộm hoạt tính
Thuốc nhuộm hoạt tính khi được thải vào nguồn tiếp nhận sẽ gây ra một số
tác động trực tiếp và gián tiếp. Với một lượng nhỏ thuốc nhuộm hoạt tính đi vào
nguồn nước tự nhiên như sông, hồ…đã cho cảm giác về màu sắc. Màu đậm của
nước thải cản trở sự hấp thụ oxy và ánh sáng mặt trời gây tác hại cho sự hô hấp,
sinh trưởng của các loại thủy sinh, làm tác động xấu đến khả năng phân giải của vi
sinh đối với các chất hữu cơ trong nước thải. Do các thuốc nhuộm hoạt tính có cấu
trúc phân tử gồm các liên kết azo và các vòng thơm nên chúng là các chất độc hại
đối với vi sinh vật và động vật thủy sinh. Các kết quả thực nghiệm trên cá của hơn
3000 loại thuốc nhuộm hoạt tính thuộc vào các nhóm không độc, độc vừa, rất độc
và cực độc, đã cho thấy có khoảng 37% loại thuốc nhuộm gây độc cho cá và thủy
sinh, trong số này có khoảng 2% thuốc nhuộm nằm trong loại rất độc và cực độc.
Một số nhà nghiên cứu đã đi đến kết luận rằng thuốc nhuộm hoạt tính có trong nước
thải dệt nhuộm khi thải ra môi trường nguồn tiếp nhận có thể gây tử vong, gây ung
thư và biến đổi gen đối với loài thủy sinh và động vật có vú [32]. Như vậy, do nhóm
mang màu trong cấu trúc phân tử của thuốc nhuộm hoạt tính thuộc nhóm azo, là

nhóm mang màu hữu cơ khó phân hủy sinh học, nên hiệu quả phân hủy thuốc
nhuộm hoạt tính trong các hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm hiện nay rất thấp.
Ngoài ra, một số loại thuốc nhuộm hoạt tính không dễ dàng được hút bám bởi

15
bùn cặn hoạt tính trong quy trình xử lý nước thải. Do đó, các phương pháp xử lý
nước thải hiếu khí truyền thống không thể xử lý hiệu quả thuốc nhuộm hoạt tính vì
chúng khá bền dưới các điều kiện oxi hóa tự nhiên. Như vậy, do nhóm mang màu
trong cấu trúc phân tử của thuốc nhuộm hoạt tính thuộc nhóm azo, là nhóm mang
màu hữu cơ khó phân hủy sinh học, nên hiệu quả phân hủy thuốc nhuộm hoạt tính
trong các hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm hiện nay rất thấp. Ngoài ra, một số
loại thuốc nhuộm hoạt tính không dễ dàng được hút bám bởi bùn cặn hoạt tính trong
quy trình xử lý nước thải. Do đó, các phương pháp xử lý nước thải hiếu khí truyền
thống không thể xử lý hiệu quả thuốc nhuộm hoạt tính vì chúng khá bền dưới các
điều kiện oxi hóa tự nhiên [32]. Với mức độ độc hại của thuốc nhuộm hoạt tính như
trên thì việc phân hủy triệt để các màu nhuộm thuốc nhuộm hoạt tính bằng các
phương pháp xử lý triệt để trước khi thải ra nguồn tiếp nhận là rất cần thiết trong
các hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm.
Tính chất nước thải dệt nhuộm là thường biến động về tải lượng ô nhiễm COD,
màu, pH, lưu lượng...do đó rất khó để nắm bắt và xử lý một cách triệt để. Thông
thường công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm thường kết hợp nhiều phương pháp
như cơ học, hóa lý và sinh học. Sau đây liệt kê một số phương pháp trong và ngoài
nước nghiên cứu để áp dụng trong xử lý nước thải nhuộm.
1.3 Các phương pháp nước thải dệt nhuộm hoạt tính.
1.3.1 Các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm trong và ngoài nước
Đề tài nghiên cứu xử lý màu nước thải dệt nhuộm được đông đảo các nhà
nghiên cứu trong nước và ngoài nước thực hiện bằng rất nhiều phương pháp khác
nhau
Một số nghiên cứu trong nước như “Nghiên cứu phân hủy màu nhuộm dưới sự
h trợ sóng siêu âm” [4], “Nghiên cứu xử lý nâng cao nước thải chứa thuốc nhuộm
hoạt tính bằng phương pháp điện hóa với điện cực chọn lọc” [2], “Hiệu quả xử lý

nước thải dệt nhuộm của 2 phương pháp đông tụ điện và oxi hóa bằng hợp chất
Fenton” [3]…
Trên thế giới các công trình nghiên cứu xử lý màu dệt nhuộm đa dạng và

16
phong phú đề tài hơn: Kỹ thuật màng UF và NF [5], Hấp phụ bằng than hoạt tính
[6], Phản ứng sinh học kị khí [9]. Oxi hóa Fenton [10], Màng lọc [32], keo tụ
[23,24], hấp phụ, trao đổi ion [10], oxid hóa nâng cao (advanced oxidation) [12]…
Phương pháp keo tụ
Trong nước thải dệt nhuộm, các hạt màu mang điện tích âm. Khi thế cân bằng
điện động của nước bị phá vỡ, các thành phần mang điện sẽ kết hợp hoặc dính kết
với nhau bằng lực liên kết phân tử và điện tử, tạo thành một tổ hợp phân tử, nguyên
tử hoặc các ion tự do. Các tổ hợp này được gọi là các “bông keo”. Những hạt màu
lơ lửng mang điện tích âm trong nước sẽ hút các ion dương tạo ra hai lớp điện tích
dương bên trong và bên ngoài (Hình 1.3), lớp ion dương bên ngoài liên kết lỏng lẻo
nên có thể dễ dàng bị trượt ra. Như vậy điện tích của hạt keo bị giảm xuống. Hiệu
số điện năng giữa điện tích lớp cố định bên trong và lớp di động bên ngoài gọi là thế
zeta ( ) hay gọi là thế điện động. Mục đích của quá trình đông tụ là giảm thế zeta,
tức giảm chiều Ca(OH)2 hàng rào năng lượng tới giá trị tới hạn, sao cho các hạt rắn
không đẩy lẫn nhau bằng cách cho thêm các ion dương đã phá vỡ sự ổn định của
trạng thái keo của các hạt nhờ trung hòa điện tích. Khả năng dính kết tạo bông keo
tụ tăng lên khi điện tích của hạt giảm xuống và quá trình tốt nhất khi điện thế của
hạt bằng không [7].

Hình 1. 2. Cấu tạo của hạt keo

17
Muối kim loại thủy phân như muối nhôm hoặc muối sắt được sử dụng rộng rãi
làm chất keo tụ trong xử lý nước từ đầu thế kỷ 20 và đóng vai trò quan trọng trong
việc loại bỏ chất ô nhiễm trong nước. Các chất ô nhiễm bao gồm các chất vô cơ và
các chất hữu cơ tan trong nước.
Phương pháp keo tụ được định nghĩa là một hiện tượng làm mất sự ổn định
của các hạt huyền phù dạng keo “ổn định” để cuối cùng tạo ra các cụm hạt lớn hơn
khi có sự tiếp xúc giữa các hạt keo. Cũng có thể nói keo tụ là một phương pháp làm
biến mất hoặc làm giảm điện tích bề mặt hạt keo. Có 4 biện pháp keo tụ hoá học
gồm:
- Tăng lực ion.
- Thay đổi pH.
- Đưa vào hệ một muối kim loại hoá trị III.
- Đưa vào một polyme tự nhiên hoặc polyme tổng hợp.
Trong toàn bộ quá trình, người ta sử dụng muối nhôm hoặc muối sắt hoá trị 3
còn gọi là phèn nhôm hoặc phèn sắt làm chất keo tụ. Việc đưa các muối kim loại đa
hoá trị này vào nước làm cho các hạt keo tập hợp thành chùm xung quanh ion kim
loại.
Các chất phân tán trong nước có thể tác động với nhau theo nhiều cách, sự tác
động đó ảnh hưởng đến sự ổn định hoặc bất ổn định của các hạt vật chất. Sự ổn định
của các hạt là kết quả của sự tương tác giữa lực hấp dẫn Vander Wall và lực đẩy
tĩnh điện (do các hạt vật chất luôn luôn tích điện). Khi lực hấp dẫn Vander Wall và
lực đẩy tĩnh điện cân bằng thì các hạt keo tồn tại trong nước được ổn định. Lực đẩy
có thể bị ảnh hưởng khi thay đổi nồng độ ion hoặc điện tích bề mặt của các hạt keo.
Khi nồng độ ion tăng sẽ làm cản trở lực đẩy tĩnh điện và lực hấp dẫn chiếm ưu thế,
làm các hạt keo tiến đến gần nhau [19].
Vì vậy, khi thêm muối nhôm và muối sắt (điện tích trái dấu với các hạt keo) vào
dung dịch, điện tích bề mặt keo có thể bị giảm xuống hoặc được trung hòa, làm cho

lực đẩy giữa các hạt keo giảm xuống. Sự thủy phân các ion thường được thể hiện
qua một loạt các phản ứng thay thế các phân tử nước bằng các ion hydroxyl.

18
Phèn thường dùng để lắng trong nước là phèn nhôm và phèn sắt trong đó chủ
yếu là sunfat nhôm Al2(SO4)3, clorua FeCl3, sunfat sắt (III) Fe2(SO4)3, sunfat (II)
FeSO4 [20].
- Phèn nhôm (sunfat nhôm): Al2(SO4)3.18H2O được sản xuất bằng cách điều
chế boxit, Ca(OH)2 lanh và các chất sét khác có chứa oxy nhôm với acid sunfat. Ion
nhôm tham gia vào quá trình trao đổi với các cation nằm trong lớp điện tích kép của
các hạt keo âm, làm giảm điện thế ξ bằng việc thay đổi các ion hóa trị II trong lớp
điện tích kép bằng ion nhôm hóa trị III và nén lớp khuếch tán của keo dẫn đến keo
tụ hạt sát. Sự thủy phân của phèn nhôm:
- Phèn sắt: Sunfat sắt II (FeSO4.7H2O) được sản xuất bằng cách tận dụng phế
liệu (chất thải) khi tẩy rửa bề mặt kim loại đen ở các nhà máy luyện kim bằng
H2SO4. Quá trình thủy phân của sắt II:
Hydroxit sắt (II) Fe(OH)2 chỉ keo tụ khi pH > 9 – 9,5. Nếu trong nước thải chứa
oxy sẽ hình thành Fe(OH)3:
Khi hàm lượng cation kim loại có mặt trong dung dịch rất nhỏ, các chùm hạt hình
thành cũng đã có khả năng lắng nhanh hơn. Tuy nhiên, kích thước hạt vẫn còn nhỏ
nên tốc độ lắng chưa đáng kể. Khi hàm lượng cation kim loại tăng lên đủ lớn thì
xảy ra hiện tượng keo tụ, các hạt keo tập hợp thành cụm. Ngoài ra, để giúp quá trình
này diễn ra nhanh hơn và có hiệu quả hơn người ta thường sử dụng hợp chất
Ca(OH)2 phân tử. Các chất trợ lắng thường dùng là polyacrylamit
(CH2CHCONH2)n, polyacrylic (CH2CHOOH)n [4].
Cơ chế bắt giữ hạt keo được trình bày như sau:
Phản ứng 1: Sự bắt giữ với lượng polime tối ưu

19
Phản ứng 2: Hình thành bông keo
Phản ứng 3: Sự hấp phụ với lượng polyme tối ưu (lần 2) nếu hạt rắn không tiếp
xúc với các vị trí trong trong hạt keo
Phản ứng 4: Sự hấp phụ với lượng polime vượt mức tối ưu
Phản ứng 5: Phản ứng phá vỡ bông keo
Phản ứng 6: Phản ứng với lượng polime vượt mức tối ưu (lần 2)
Tuy nhiên, quá trình làm sạch nước chỉ xảy ra khi sử dụng lượng polyme tối
ưu, còn khi sử dụng quá dư, hạt keo lơ lửng lại tái bền và làm cho nước có độ đục.
Phương pháp keo tụ có thể loại bỏ được kim loại nặng trong nước thải, làm giảm độ
đục và các thành phần rắn lơ lửng. Bên cạnh đó còn làm giảm chất ô nhiễm khác
nhau như dầu mỡ, COD, BOD…

Trong nghiên cứu của Duk Jong Joo, Won Sik Shin và Jeong Hak Choi đã tiến
hành xử lý nước thải chứa thuốc nhuộm hoạt tính bằng phèn nhôm, phèn sắt và sử

20
dụng thêm chất trợ lắng polime 0,1N tổng hợp. Kết quả cho thấy, khi sử dụng lượng
phèn 1g/l thì hiệu quả loại bỏ màu đạt được nhỏ hơn 20%, khi kết hợp phèn và chất
trợ lắng thì màu của nước thải được loại hầu như hoàn toàn. Hiệu quả xử lý tăng khi
tăng lượng chất trợ lắng. Ngoài ra, hiệu quả keo tụ còn phụ thuộc vào điều kiện pH
và loại chất keo tụ sử dụng [21].
Phương pháp hấp phụ
Hấp phụ là hiện tượng mà các phân tử của chất khí, hơi nước và chất lỏng tự
động tập trung tiếp xúc trên bề mặt mà không xảy ra bất kỳ phản ứng. Nó là một
phương pháp hiệu quả để làm giảm nồng độ các chất hữu cơ hòa tan có trong nước
thải.
Quá trình hấp phụ là quá trình thuận nghịch, nghĩa là sau khi chất bẩn đã bị
hấp phụ có thể di chuyển ngược lại từ bề mặt chất hấp phụ vào dung dịch, hiện
tượng này được gọi là giải hấp phụ. Với điều kiện như nhau, tốc độ của quá trình
thuận nghịch tương ứng với tỷ lệ với chất bẩn trong dung dịch và trên bề mặt chất
hấp phụ. Khi nồng độ chất bẩn trong dung dịch ở giá trị cao nhất thì tốc độ hấp phụ
cũng lớn nhất. Khi nồng độ chất hấp phụ trên bề mặt tăng lên thì số phân tử (đã bị
hấp phụ) sẽ di chuyển trở lại dung dịch cũng càng ngày nhiều hơn. Trong một đơn
vị thời gian, số phân tử bị hấp phụ từ dung dịch lên bề mặt hấp phụ cũng bằng số
phân tử di chuyển ngược lại từ bề mặt chất hấp phụ vào dung dịch thì nồng độ chất
ô nhiễm hòa tan trong dung dịch sẽ là đại lượng không đổi và đạt nồng độ cân bằng
[23]. Tùy thuộc vào bản chất của lực tương tác giữa các phân tử chất hấp phụ và
chất bị hấp phụ mà người ta phân biệt hai loại hấp phụ là hấp phụ vật lý và hấp phụ
hoá học.
Hấp phụ vật lý: Trong quá trình này, các phân tử chất bị hấp phụ liên kết với
những tiểu phần (nguyên tử, phân tử, các ion...) ở bề mặt phân chia pha (mặt gian
pha) bởi lực liên kết Van Der Walls. Lực liên kết này yếu nên dễ bị phá vỡ. Trong
hấp phụ vật lý, các phân tử của chất bị hấp phụ và chất hấp phụ không tạo thành hợp

chất hoá học (không hình thành các liên kết hoá học) mà chất bị hấp phụ chỉ bị
ngưng tụ trên bề mặt phân chia pha và bị giữ lại trên bề mặt hấp phụ. Mặc dù quá

21
trình hấp phụ là tỏa nhiệt, song nhiệt hấp phụ sinh ra trong trường hợp này không
lớn.
Hấp phụ hóa học: Hấp phụ hoá học xảy ra khi các phân tử chất hấp phụ liên
kết với các phân tử chất bị hấp phụ hình thành hợp chất hoá học. Lực hấp phụ hoá
học khi đó là lực liên kết hoá học thông thường (liên kết ion, liên kết cộng hoá trị,
liên kết phối trí...). Lực liên kết này mạnh nên khó bị phá vỡ. Quá trình này thường
tỏa ra một nhiệt lượng lớn, có thể lên tới 800 kJ/mol.
Trong quá trình hấp phụ, thường dùng than hoạt tính, xỉ, tro, mạt cưa, chitosan
và một số khoáng chất như đất sét, silicagen. Phương pháp hấp phụ thường dùng để
tách các hợp chất hữu cơ hoà tan và khử màu của nước thải. Các chất hữu cơ khi
được đưa qua cột trao đổi và cột chất hấp phụ sẽ được giữ lại trên bề mặt. Phương
pháp này cho hiệu quả Ca(OH)2 , chi phí thấp, nguyên vật liệu đơn giản, nhưng điều
kiện nghiên cứu áp dụng thực tế còn gặp khó khăn ở Việt Nam. Trong các vật liệu
hấp phụ phổ biến sử dụng nhất là than hoạt tính.
Than hoạt tính đã được nghiên cứu và áp dụng rất phổ biến trong việc xử lý rất
nhiều loại màu trong dòng thải. Thông thường than hoạt tính kém hiệu quả và thiếu
kinh tế khi sử dụng đơn lẻ, vì khả năng chịu tải kém mau mất hoạt tính. Tuy nhiên,
khi sử dụng kèm với trợ keo tụ (Polimer), hoặc xử lý sinh học (hiếu khí, thiếu khí,
kỵ khí) nó làm tăng hiệu quả đáng kể trong việc xử lý nước thải nhuộm. Các yếu tố
ảnh hưởng đến quá trình xử lý là pH, thời gian tiếp xúc, liều lượng và loại than sử
dụng phải được xem xét đến trong quá trình. Các loại than hoạt tính bán ngoài thị
trường được làm từ nhiều nguồn như lignin, nhựa rải đường, g , xơ dừa, vỏ đậu
phộng (Yang và Al-Duri, 2005),….
Ưu và nhược điểm của than hoạt tính:
Ưu điểm: của việc sử dụng than hoạt tính là hầu hết các loại nguyên liệu tạo ra
than hoạt tính là những sản phẩm dễ tìm thấy trên thị trường, hoặc các sản phẩm
không cần thiết của các quá trình sản xuất khác. Vì thế nếu sử dụng cũng giảm đáng

kể lượng chất thải rắn, giá thành khá rẻ, thời gian xử lý tùy loại, nhưng nhìn chung
nhanh chóng.

22
Nhược điểm: của các phương pháp theo hướng này là bùn thải của quá trình
xử lý phải được xử lý lại và thải bỏ (Gottlieb và cộng sự, 2003).
Phương pháp oxy hóa bậc cao
Cơ sở của phương pháp này là dùng các chất oxy hóa mạnh để phá vỡ một
phần hay toàn bộ phân tử thuốc nhuộm chuyển thành dạng đơn giản khác. Các chất
oxy hóa thường dùng gồm O3, H2O2, Cl2…
Ozon là chất oxy hóa mạnh, được dùng để phá hủy các hợp chất hữu cơ đặc
biệt là các hợp chất màu azo có mặt trong nước thải dệt nhuộm. Ưu điểm của nó là
dễ tan trong nước, tốc độ phản ứng nhanh, xử lý triệt để, không tạo bùn cặn, cải
thiện phân giải vi sinh, giảm chỉ số COD của nước. 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 azo như: N-rot-green, N-orange và indigo rabinol.
Hydroperoxit cũng là một chất oxy hóa mạnh, có khả năng oxy hóa nhiều hợp
chất hữu cơ và vô cơ. Tuy nhiên nếu phản ứng oxy hóa chỉ bằng hydroperoxit
không đủ hiệu quả để oxy hóa các chất màu có nồng độ lớn. Sự kết hợp giữa H2O2
và FeSO4 tạo nên hiệu ứng Fenton, cho phép khoáng 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 nước.
Các chất chứa clo hoạt tính (NaClO, Cl2, …) có thể xử lý nhiều thuốc nhuộm
khác nhau tương đối hiệu quả, tuy nhiên nó cũng có các hạn chế nhất định. Các
nghiên cứu của Hamada và cộng sự đã chỉ ra rằng việc xử lý các chất màu họ azo có
thể được oxy hóa nhờ natri hypoclorơ (NaClO), nhưng sau khi phá hủy các hợp chất
hữu cơ, các halogen dễ dàng hình thành các trihalogenmetan và gây ô nhiễm môi
trường thứ cấp [6].
Quá trình oxy hóa tiên tiến là một trong các phương pháp hiệu quả nhằm xử lý
các chất hữu cơ gây ô nhiễm, đặc biệt là các chất độc hại có nồng độ Ca(OH)2 , khó
phân hủy bằng các phương pháp hóa, lý và vi sinh truyền thống.

Quá trình oxy hóa tiên tiến là những quá trình phân hủy dựa vào gốc tự do
hoạt động hydroxyl OH•
được tạo ra trong môi trường lỏng ngay trong quá trình xử

23
lý. Các gốc hydroxyl rất hoạt hóa và là tác nhân oxy hóa gần như mạnh nhất từ
trước đến nay (Eo
= +2,8V), chỉ đứng sau flo (Eo
= +2,87 V). Điện thế oxy hóa của
các chất sử dụng phổ biến trong môi trường lỏng được giới thiệu trên Bảng 1.
Đặc tính của các gốc tự do là trung hòa về điện. Mặt khác, các gốc này không
tồn tại sẵn trong môi trường như những tác nhân oxy hóa thông thường, mà được
sản sinh ngay trong quá trình phản ứng, có thời gian sống rất ngắn, khoảng vài
nghìn giây nhưng liên tục được sinh ra trong suốt quá trình phản ứng.
Bảng 1. 3. Điện thế oxy hóa của một số tác nhân oxy hóa mạnh trong môi
trường lỏng [26].
Tác nhân oxy hóa Điện thế oxy hóa (V/SHE)
OH• 2,80
O3 2,07
H2O2 1,77
HO2 1,70
ClO2 1,50
Cl2 1,36
O2 1,23
Nguồn: Buxton, 1988
Đặc điểm nổi trội của phương pháp oxy 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 oxy hóa
không chọn lọc này vô cùng quan trọng, cho phép mở rộng phạm vi áp dụng của
phương pháp với các nước thải không đồng nhất, chứa các hợp chất ô 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 khoáng hóa các chất hữu cơ
ô nhiễm, khó phân hủy sinh học trong thời gian từ vài phút đến vài giờ. Các gốc

24
hydroxyl có thể được hình thành bằng các phương pháp khác nhau như được mô tả
trên hình 1.4.
Các quá trình oxy hóa tiên tiến được phân loại dựa vào trạng thái pha (đồng
thể hoặc dị thể) hoặc dựa vào phương pháp tạo gốc hydroxyl (phương pháp hóa
học, quang hóa, điện hóa…).
Hiệu quả của quá trình xử lý các chất ô nhiễm phụ thuộc vào rất nhiều thông
số như nồng độ tác nhân oxy hóa, cường độ ánh sáng UV, pH, nhiệt độ… cũng như
thành phần của môi trường cần xử lý. Ngoài ra, hiệu quả của quá trình oxy hóa có
thể bị ảnh hưởng do sự tiêu thụ gốc hydroxyl của các hợp chất vô cơ hoặc hữu cơ có
mặt trong môi trường. Hằng số tốc độ phản ứng giữa gốc hydroxyl với cacbonat và
bicacbonat lần lượt là 1,5.107
và 4,2.108
mol -1
.l.s-1
[27].
Hình 1. 3. Các quá trình hình thành các gốc hydroxyl
Nhìn chung các phản ứng của các quá trình oxy hóa tiên tiến tương tự nhau,
tuy nhiên hiệu quả xử lý và hiệu quả kinh tế của quá trình phụ thuộc vào phương
pháp hình thành gốc OH• và các điều kiện vận hành của hệ thống.

Các quá trình oxid hóa nâng Ca(OH)2 (AOPs-Các quá trình oxid hóa với thế
oxid hóa Ca(OH)2) hơn oxygen được dùng để xử lý nước thải nhuộm. Cơ sở của
quá trình là tạo ra các gốc tự do có thế oxid hóa Ca(OH)2 có thể phản ứng với các

25
hợp chất khó phân hủy trong nước thải nhuộm như màu, chất hoạt động bề mặt. Các
quá trình oxid hóa nâng Ca(OH)2 bao gồm: quá trình xử lý dùng siêu âm, ozon hóa,
fenton, điện và quang hóa…. Trong số đó quá trình Ozon, UV/H2O2, Fenton
(Fe/H2O2) và UV/TiO2 là những kỹ thuật oxid hóa nâng Ca(OH)2 được sử dụng
nhiều nhất.
Màu và COD có thể được loại bỏ trong nước thải bằng (keo tụ và tạo bông).
Quá trình này thường được dùng trước hoặc sau quá trình xử lý chính. Giai đoạn
này thường bắt buộc phải thêm hóa chất keo tụ để tạo bông với các chất ô nhiễm và
tách ra khỏi nước thải. Thông thường vôi, muối sắt và nhôm được sử dụng làm chất
keo tụ. Gần đây các chất keo tụ bằng polymer hữu cơ thường được thêm vào để
giảm thể tích bùn thải, nhưng hầu hết các polimer sử dụng trong trường hợp này đều
độc cho hệ thống thủy sinh dù với liều lượng rất thấp [4]
Phương pháp sinh học [2]
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học dựa trên hoạt động của vi sinh
vật, chủ yếu là vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh có trong nước thải. Quá trình hoạt động
của chúng cho kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được khoáng hóa và trở
thành những chất vô cơ, các chất khí đơn giản và nước[2]
Vi sinh vật có trong nước thải sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng
làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng. Quá trình dinh dưỡng làm cho chúng
sinh sản, phát triển tăng số lượng tế bào (tăng sinh khối), đồng thời làm sạch (có thể
hoàn toàn) các chất hữu cơ hòa tan hoặc các hạt keo phân tán nhỏ. Do vậy, trong
quá trình xử lý sinh học, người ta cần loại bỏ các tạp chất phân tán thô ra khỏi nước
thải trong giai đoạn xử lý sơ bộ [28]
Các phương pháp sinh học xử lý nước thải:
 Hiếu khí

 Kỵ khí

a) Hiếu khí

26
Các phản ứng xảy ra trong quá trình này là do VSV hiếu khí hoạt động cần có
mặt oxy của không khí để phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nước. Quá
trình phân hủy hiếu khí diễn ra 3 giai đoạn biểu hiện bằng các phản ứng:
Oxy hóa của các chất hữu cơ: các hợp chất hydrocarbon được phân hủy hiếu
khí chủ yếu qua quá trình này


 Tổng hợp xây dựng tế bào



 Tự oxy hóa chất liệu tế bào



b) Quá trình kỵ khí [28]
Quá trình phân hủy kỵ khí là quá trình phân hủy của các chất hữu cơ và vô cơ
trong điều kiện không có oxy phân tử của không khí bởi các VSV kỵ khí. Quá trình
phân hủy kỵ khí diễn ra qua 2 giai đoạn:
 Giai đoạn thủy phân: Dưới tác dụng của các enzym thủy phân do VSV tiết ra
các chất hữu cơ sẽ bị thủy phân – hidratcarbon (kể cả các hợp chất không tan) phức
tạp sẽ thành các đường đơn giản.

Giai đoạn tạo khí: Sản phẩm thủy phân sẽ tiếp tục bị phân giải và tạo thành
các sản phẩm cuối cùng là h n hợp các khí chủ yếu là CO2 và CH4. Ngoài ra còn tạo
các khí khác như H2, N2, H2S.

Xử lý sinh học màu: Dựa trên cơ sở là sự chuyển hóa màu sinh học của vi
sinh vật. Màu rất khó phân hủy, khả năng phân hủy chất màu và sắc tố của vi sinh
vật nói chung là rất yếu. Thí dụ người ta có thể dùng bùn non để loại bỏ chất màu ra
khỏi nước thải, nhưng trong bùn non không xảy ra quá trình phân hủy bản thân chất
màu mà chỉ tách chúng ra khỏi nước thải nhờ quá trình hấp phụ (cũng như hầu hết
các kỹ thuật nêu ở trên).


Tuy nhiên cũng có một số nhóm màu, trong đó có màu azobenzen, là một
trong những nhóm màu quan trọng nhất, lại dễ bị phân hủy bởi biện pháp xử lý sinh

27
học cả ở điều kiện hiếu khí và yếm khí. Nguyên nhân chủ yếu vì ở điều kiện yếm
khí, nhiều loại vi sinh vật có khả năng tổng hợp enzim xúc tác phản ứng khử làm
phân rã nhóm azo- của màu. Sau đó ở điều kiện hiếu khí các độc chất chứa nhóm
amin nói trên sẽ bị phân rã tiếp bởi phản ứng oxid hóa được enzim “azoreductaz” do
vi sinh vật tạo ra xúc tác. Vì vậy để xử lý màu nước thải nhuộm người ta thường kết
hợp yếm khí và hiếu khí, nhược điểm của phương pháp này là quá trình khử màu
azobenzen trong điều kiện yếm khí rất chậm, đòi hỏi thời gian xử lý lâu.
Hình 1.4 Phân rã yếm khí nhóm azo của màu nhuộm
Tất cả những kỹ thuật khảo sát ở trên điều chưa cho thấy hiệu quả hoàn toàn
trong quá trình xử lý màu từ nước thải nhuộm. Việc lựa chọn phương pháp xử lý
ngoài việc phụ thuộc vào kinh nghiệm còn phụ thuộc vào chi phí đầu tư ban đầu,
hiệu quả xử lý và phát sinh các chất thải thứ cấp. Điều đó cho thấy m i kỹ thuật xử
lý đều có những giới hạn của nó.
Màng lọc: Thường dùng để xử lý nước thải chứa màu hoạt tính, do bởi khả
năng giảm lượng nước thải đồng thời thu hồi muối. Tuy nhiên do cấu trúc màng
(kích thước l ) nhỏ, công nghệ này cần chia dòng nguồn thải.
Ưu điểm: Kỹ thuật này xử lý rất nhanh chóng, hệ thống xử lý nhỏ gọn và
màng có thể tái sử dụng.
Nhược điểm: Dòng chứa càng nhiều chất thải giữ lại, màng dễ bị tắc nghẽn áp
lực nước tăng dòng chảy giảm dần, cần phải thường xuyên rửa màng và thay thế các

modul định kỳ. Hơn nữa, nước thải thu được sau quá trình rửa màng lọc phải xử lý
lại và chi phí đầu tư ban đầu thường lớn.
Phương pháp hấp phụ và trao đổi ion có thể sử dụng để “tách” màu ra khỏi

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu khả năng keo tụ của Sắt Sunfate kết hợp với Canxi hydroxit để loại bỏ màu nước thải dệt nhuộm hoạt tính

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu khả năng keo tụ của Sắt Sunfate kết hợp với Canxi hydroxit để loại bỏ màu nước thải dệt nhuộm hoạt tính

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu khả năng keo tụ của Sắt Sunfate kết hợp với Canxi hydroxit để loại bỏ màu nước thải dệt nhuộm hoạt tính

Similar to Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu khả năng keo tụ của Sắt Sunfate kết hợp với Canxi hydroxit để loại bỏ màu nước thải dệt nhuộm hoạt tính (20)

More from lamluanvan.net Viết thuê luận văn

More from lamluanvan.net Viết thuê luận văn (20)

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu khả năng keo tụ của Sắt Sunfate kết hợp với Canxi hydroxit để loại bỏ màu nước thải dệt nhuộm hoạt tính