Download luận văn nghiên cứu khoa học với đề tài: Nghiên cứu khả năng xử lý màu nhuộm triazyl bằng Gum hạt cây muồng hoàng yến, cho các bạn làm đề tài tham khảo Nhận viết luận văn đại học, thạc sĩ trọn gói, chất lượng, LH ZALO=>0909232620 Tham khảo dịch vụ, bảng giá tại: https://baocaothuctap.net

1. UỶ BAN NHÂN DÂN
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ MÀU NHUỘM TRIAZYL
BẰNG GUM HẠT CÂY MUỒNG HOÀNG YẾN
Mã số đề tài: SV 2014 – 34
Thuộc nhóm ngành khoa học: Khoa học môi trường
Chủ nhiệm đề tài: Phạm Thị Ngọc Huyền
Thành viên tham gia:
1. Nguyễn Thuận Minh
2. Vũ Hoàng Danh
Giáo viên hướng dẫn: ThS. Dương Thị Giáng Hương
Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 8 năm 2015
SVN
C
KH

2. UỶ BAN NHÂN DÂN
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ MÀU NHUỘM TRIAZYL
BẰNG GUM HẠT CÂY MUỒNG HOÀNG YẾN
Mã số đề tài: SV 2014 – 34
Xác nhận của Khoa
(ký, họ tên)
Giáo viên hướng dẫn
(ký, họ tên)
Chủ nhiệm đề tài
(ký, họ tên)
TS. Hồ Kỳ Quang Minh ThS. Dương Thị Giáng Hương
Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 8 năm 2015
SVN
C
KH

3. ii
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến tập thể quý thầy cô
trong khoa Khoa Khoa Học Môi Trường trường Đại học Sài Gòn đã tận tình hướng
dẫn và truyền đạt kiến thức cho chúng em trong những năm học qua. Trong những
năm học này dưới sự giúp đỡ của thầy cô chúng em đã tích lũy cho bản thân những
kiến thức cần thiết trong chuyên ngành. Và hơn nữa thầy cô đã tạo điều kiện cho
chúng em có cơ hội để tìm hiểu, vận dụng sâu hơn các kiến thức chuyên ngành này
qua quá trình thực hiện đề tài. Điều này thực sự có nghĩa rất lớn đối với chúng em.
Đặc biệt chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ThS. Dương Thị Giáng
Hương là giảng viên của khoa đã tận tình trực tiếp hướng dẫn, quan tâm, giúp đỡ và
khuyến khích chúng em trong suốt thời gian thực hiện đề tài nghiên cứu.
Chúng em xin cảm ơn quý thầy cô trong phòng thí nghiệm của khoa đã giúp
đỡ và tạo điều kiện cho chúng em thực hiện đề tài nghiên cứu tại khu vực phòng thí
nghiệm của khoa Khoa Học Môi Trường.
Trong thời gian thực hiện đề tài chúng em đã tiếp thu thêm được nhiều kiến
thức bổ ích cho bản thân. Tuy nhiên, do khả năng của chúng em còn hạn chế và đây
là lần đầu tiên chúng em làm quen với công việc nghiên cứu khoa học nên vẫn còn
mắc nhiều thiếu sót và khuyết điểm. Chúng em kính mong nhận được sự góp ý của
quý thầy cô và các bạn để đề tài nghiên cứu được hoàn chỉnh hơn.
Trân trọng cảm ơn.
TP Hồ Chí Minh, ngày.....tháng....năm 2015
SVN
C
KH

4. iii
BẢN TÓM TẮT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN
Nghiên cứu khả năng xử lý màu nhuộm hoạt tính Triazyl bằng Gum
hạt cây Muồng Hoàng yến
Mã số:
1. Vấn đề nghiên cứu (vấn đề, tính cấp thiết)
Dệt nhuộm là nghành từ lâu đã có mặt tại nước ta, hiện nay nghành dệt nhuộm đang
phát triển về quy mô, dần trở thành một nghành cộng nghiệp chủ chốt trong nền kinh tế.
Qui trình công nghệ nghành dệt nhuộm gồm một số công đoạn chính như: kéo sợi, dệt
vải, giũ hồ, nấu, giặt tẩy, nhuộm màu….xuyên suốt trong các công đoạn đều thải ra một
lượng nước thải khá lớn, dao động từ 12 – 300m3
nước/ tấn vải.
Nước thải nghành dệt nhuộm rất đa dạng và phức tạp về thành phần, nồng độ thường
chứa nhiều loại hóa chất khác nhau phát sinh từ các công đoạn sản xuất, chúng thay đồi
theo công nghệ sản xuất, mặt hàng sản xuất. Một trong những đặc trưng quan trọng của
nước thải nghành dệt nhuộm đó là độ màu rất cao do lượng màu bị rửa trôi là khá lớn.
Cho tới hiện nay, trên thế giới và Việt Nam thực sự vẫn chưa có một phương pháp
tiền xử lý đem lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao, thân thiện với môi trường do tính tan,
bền, đa dạng về chủng loại của loại nước thải này. Đây chính là lý do chúng tôi thực hiện
đề tài: “Nghiên cứu khả năng xử lý màu nhuộm hoạt tính Triazyl bằng Gum hạt cây
Muồng Hoàng yến “ trong việc loại bỏ các thành phần màu nhuộm hoạt tính Triazyl của
nước thải giả định từ đó triển khai vào thực tế.
2. Mục đích nghiên cứu/mục tiêu nghiên cứu
Khảo sát và so sánh khả năng loại màu hoạt tính của chất keo tụ tự nhiên (gum hạt)
và polimer tổng hợp đối với nước thải giả định
3. Nhiệm vụ/nội dung nghiên cứu/câu hỏi nghiên cứu
Xác định được các thông số tối ưu trong thí nghiệm keo tụ màu nhuộm hoạt tính họ
Triazyl bằng gum hạt, phèn sắt và PAC.
4. Phương pháp nghiên cứu
 Phương pháp quang phổ so màu (UV-Vis).
 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước.
 Phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia.
Kết quả nghiên cứu:
Góp phần hoàn thiện thêm cơ sở lý thuyết cho chuyên ngành công nghệ môi trường.
Chất keo tụ được tận dụng từ nguồn rác vườn giúp giảm lượng chất thải và mang lại lợi
ích kinh tế, thân thiện với môi trường, mang tính bền vững.
SVN
C
KH

5. iv
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN........................................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii
BẢN TÓM TẮT........................................................................................................iii
MỤC LỤC ................................................................................................................ iv
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... viii
DANH MỤC HÌNH ẢNH .......................................................................................... x
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .......................................................................... xii
PHẦN MỞ ĐẦU........................................................................................................ 1
I. ĐẶT VẤN ĐỀ..................................................................................................... 1
II. MỘT SỐ NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC ..................................... 2
III. MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................... 3
III.1. Mục tiêu......................................................................................................... 3
III.2. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 3
IV. PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ................................................... 4
IV.1. Phạm vi nghiên cứu .................................................................................... 4
IV.2. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................. 4
V. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU............................................................................... 4
VI. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN....................................... 4
VI.1. Ý nghĩa khoa học........................................................................................ 4
VI.2. Ý nghĩa thực tiễn......................................................................................... 4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .............................. 6
1.1. MÀU NHUỘM ................................................................................................ 6
1.1.1. Phân loại .................................................................................................... 7
1.1.1.1. Cấu tạo hóa học....................................................................................... 7
1.1.1.2. Đặc tính áp dụng ..................................................................................... 8
1.1.2. Ảnh hưởng về môi trường nước ............................................................... 10
1.1.3. Công nghệ xử lý màu nhuộm.................................................................... 13
1.2. GUM.............................................................................................................. 16
1.2.1. Định nghĩa ............................................................................................... 16
SVN
C
KH

6. v
1.2.2. Cấu tạo..................................................................................................... 16
1.3. GUM HẠT CÂY MUỒNG HOÀNG YẾN .................................................... 17
1.3.1. Giới thiệu chung....................................................................................... 17
1.3.2. Cấu tạo và đặc tính hóa học...................................................................... 20
1.3.3. Điều chế gum........................................................................................... 20
1.4. ỨNG DỤNG CỦA GUM............................................................................... 21
1.4.1. Ứng dụng trong vực xử lý nước thải......................................................... 21
1.4.2. Một số lĩnh vực khác................................................................................ 21
1.5. HIỆN TƯỢNG HẤP PHỤ.............................................................................. 22
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM ................................................................................ 24
2.1. HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ............................................................................ 24
2.1.1. Hóa chất................................................................................................... 24
2.1.2.Thiết bị...................................................................................................... 25
2.1.2.1. Máy quang phổ so màu UV-Vis (Dr 5000)............................................ 25
2.1.2.2. Máy đo độ dẫn....................................................................................... 25
2.1.2.3. Máy đo pH ............................................................................................ 26
2.1.2.4. Máy phân tích COD .............................................................................. 26
2.1.2.5. Hệ thống máy Jar-test............................................................................ 27
2.2. XÂY DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN CỦA MÀU NHUỘM.................................. 27
2.3. PHƯƠNG PHÁP TẠO MẪU NƯỚC MÀU VÀ CHẤT KEO TỤ.................. 28
2.3.1. Phương pháp tạo mẫu nước giả định......................................................... 28
2.3.2. Phương pháp pha dung dịch keo tụ........................................................... 29
2.4. KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH XỬ LÝ MÀU BẰNG GUM................................. 30
2.4.1. Xác định pH tối ưu................................................................................... 30
2.4.2. Xác định tốc độ khuấy tối ưu.................................................................... 30
2.4.3. Xác định thời gian khuấy tối ưu ............................................................... 31
2.4.4. Xác định nồng độ gum tối ưu ................................................................... 32
2.4.5. Khảo sát nồng độ màu tối ưu.................................................................... 33
2.5. KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH XỬ LÝ MÀU BẰNG PAC .................................. 33
2.6. KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH XỬ LÝ MÀU BẰNG PHÈN SẮT (Fe2+
)............ 34
2.7. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ...................................................................... 34
SVN
C
KH

7. vi
2.7.1. Xác định độ dài sóng có độ hấp thụ cực đại.............................................. 35
2.7.2. Xác định COD, pH, độ màu, độ hấp thụ, độ dẫn điện............................... 35
2.8. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU................................... 36
2.8.1. Phương pháp thống kê toán học................................................................ 36
2.8.2. Phương pháp hồi quy tuyến tính............................................................... 36
2.8.3. Tính toán trong thí nghiệm loại bỏ màu và COD ...................................... 36
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN............................................................. 38
3.1. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC.............................................................. 38
3.1.1. Phổ hồng ngoại ........................................................................................ 38
3.1.2. Khối lượng phân tử .................................................................................. 38
3.1.3. Thành phần polisacharide......................................................................... 39
3.2. ĐƯỜNG CHUẨN MÀU NHUỘM VÀ LỰA CHỌN ĐỐI TƯỢNG YẾU TỐ
KHẢO SÁT .......................................................................................................... 40
3.2.1. Xây dựng đường chuẩn màu nhuộm......................................................... 40
3.2.2. Lựa chọn đối tượng nghiên cứu và các yếu tố khảo sát............................. 42
3.2.2.1. Lựa chọn đối tượng nghiên cứu............................................................. 42
3.2.2.2. Lựa chọn các yếu tố khảo sát................................................................. 43
3.3. XÁC ĐỊNH YẾU TỐ THÍCH HỢP CHO QUÁ TRÌNH XỬ LÝ MÀU
NHUỘM BẰNG GUM ......................................................................................... 43
3.3.1. Xác định pH tối ưu................................................................................... 43
3.3.2. Xác định tốc độ khuấy tối ưu.................................................................... 45
3.3.3. Xác định thời gian khuấy tối ưu ............................................................... 47
3.3.4. Xác định nồng độ gum tối ưu ................................................................... 49
3.3.5. Xác định nồng độ màu nhuộm tối ưu........................................................ 50
3.4. KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH XỬ LÝ MÀU BẰNG PAC .................................. 52
3.4.1. Xác định pH tối ưu................................................................................... 52
3.4.2. Xác định tốc độ khuấy tối ưu.................................................................... 53
3.4.3. Xác định thời gian khuấy tối ưu ............................................................... 55
3.4.4. Xác định nồng độ PAC tối ưu................................................................... 56
3.4.5. Xác định nồng độ màu tối ưu ................................................................... 57
3.5. XÁC ĐỊNH CÁC YẾU TỐ THÍCH HỢP CHO QUÁ TRÌNH XỬ LÝ MÀU
BẰNG PHÈN SẮT ............................................................................................... 58
SVN
C
KH

8. vii
3.5.1. Xác định pH tối ưu................................................................................... 58
3.5.2. Xác định tốc độ khuấy tối ưu.................................................................... 59
3.5.3. Xác định thời gian khuấy tối ưu ............................................................... 60
3.5.4. Xác định nồng độ phèn sắt tối ưu ............................................................. 61
3.5.5. Xác định nồng độ màu tối ưu ................................................................... 63
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
I. KẾT LUẬN........................................................................................................... 64
II. KIẾN NGHỊ......................................................................................................... 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 66
PHỤ LỤC ................................................................................................................ 66
SVN
C
KH

9. viii
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Đặc tính nước thải nhuộm tại các công đoạn khác nhau............................ 10
Bảng 1.2. Tỷ lệ phần trăm các loại MN vào nước thải .............................................. 11
Bảng 1.3. Đặc tính nước thải nhuộm......................................................................... 12
Bảng 1.4. Nguồn gốc và tỉ lệ galactoz : manoz của một số loại gum hạt ................. 17
Bảng 2.5. Một số đặc trưng của mẫu nước đầu vào................................................... 29
Bảng 2.6. Các yếu tố khảo sát của PAC.................................................................... 34
Bảng 2.7. Các yếu tố khảo sát của phèn Fe2+
............................................................ 34
Bảng 2.8. Các chỉ tiêu phân tích trong thí nghiệm..................................................... 35
Bảng 3.9. Độ hấp thu cực đại ứng với các nồng độ khác nhau của màu nhuộm........ 41
Bảng 3.10. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát pH của gum .............. 44
Bảng 3.11. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát tốc độ khuấy trộn của
gum.......................................................................................................................... 46
Bảng 3.12. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát tốc độ khuấy trộn của
gum.......................................................................................................................... 48
Bảng 3.13. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát nồng độ gum............. 49
Bảng 3.14. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát nồng độ màu thích
hợp bằng gum........................................................................................................... 51
Bảng 3.15. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát pH của PAC ............. 52
Bảng 3.16. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát tốc độ khuấy dùng
PAC ......................................................................................................................... 54
Bảng 3.17. Giá trị vủa các thông số trong thí nghiệm khảo sát thời gian khuấy trộn
dùng PAC................................................................................................................. 55
Bảng 3.18. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát nồng độ PAC............ 56
Bảng 3.19. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát nồng độ màu nhuộm
bằng PAC................................................................................................................. 57
Bảng 3.20. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát pH của FAS.............. 58
Bảng 3.21. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát tốc độ khuấy dùng
FAS.......................................................................................................................... 59
SVN
C
KH

10. ix
Bảng 3.22. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát thời gian khuấy trộn
dùng FAS ................................................................................................................. 60
Bảng 3.23. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát nồng độ FAS. ........... 62
Bảng 3.24. Giá trị của các thông số trongthí nghiệm khảo sát nồng độ màu bằng
FAS.......................................................................................................................... 63
SVN
C
KH

11. x
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Phân rã yếm khí nhóm azo của màu nhuộm. ............................................. 15
Hình 1.2. Hoa và trái của muồng hoàng yến. ............................................................ 19
Hình 1.3. Quả và hạt dùng trong thí nghiệm. ............................................................ 19
Hình 1.4. Mẫu gum thô............................................................................................. 21
Hình 2.5. Công thức, phổ hấp thu và cấu trúc của màu nhuộm.................................. 24
Hình 2.6. Máy quang phổ UV-Vis............................................................................ 25
Hình 2.7. Máy đo độ dẫn. ......................................................................................... 25
Hình 2.8. Máy đo pH................................................................................................ 26
Hình 2.9. Máy phá mẫu COD. .................................................................................. 26
Hình 2.10. Hệ thống máy Jar-test.............................................................................. 27
Hình 2.11. Các bước tạo mẫu nước màu giả định...................................................... 28
Hình 2.12. Màu và phổ hấp thu của màu nhuộm Sunfix Red S3B 100% (SRS) dùng
trong thí nghiệm ....................................................................................................... 29
Hình 3.13. Phổ FT-IR của gum................................................................................. 38
Hình 3.14. Phân bố khối lượng của gum................................................................... 39
Hình 3.15. Hàm lượng mannose và galactose trong mẫu gum................................... 40
Hình 3.16. Cấu trúc đề xuất của gum muồng hoàng yến ........................................... 40
Hình 3.17. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc độ hấp thụ màu và độ màu vào nồng độ
màu của màu nhuộm Sunfix Red S3B 100% ở λmax = 541nm. .................................. 42
Hình 3.18. Ảnh hưởng của pH đến hiệu quả khử màu bằng gum hạt......................... 45
Hình 3.19. Cấu trúc màu SRS ở các pH khác nhau ................................................... 45
Hình 3.20. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến hiệu quả xử lý bằng gum..................... 47
Hình 3.21. Cơ chế tương tác của màu nhuộm SRS và gum....................................... 47
Hình 3.22. Ảnh hưởng của thời gian khuấy đến hiệu quả khử màu bằng gum........... 48
Hình 3.23. Ảnh hưởng của nồng độ gum đền hiệu quả khử màu............................... 50
Hình 3.24. Ảnh hưởng của nồng độ màu đến hiệu suất khử màu............................... 52
Hình 3.25. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất khử màu bằng PAC ............................. 53
SVN
C
KH

12. xi
Hình 3.26. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến hiệu suất khử màu bằng PAC.............. 54
Hình 3.27. Ảnh hưởng của thời gian khuấy đến hiệu suất khử màu bằng PAC.......... 55
Hình 3.28. Ảnh hưởng của nồng độ PAC đến hiệu suất khử màu bằng PAC............. 56
Hình 3.29. Ảnh hưởng của nồng độ màu đến hiệu suất xử khử màu bằng PAC......... 57
Hình 3.30. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý màu và COD bằng phèn sắt.........58
Hình 3.31. Dạng tồn tại của Fe (II) trong dung dịch ở các pH khác nhau .................. 59
Hình 3.32. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến hiệu suất khử màu bằng phèn sắt......... 60
Hình 3.33. Ảnh hưởng của thời gian khuấy trộn đến hiệu suất khử màu bằng chất
keo tụ phèn sắt.......................................................................................................... 61
Hình 3.34. Ảnh hưởng của nồng độ phèn sắt đến hiệu suất khử màu ........................ 62
SVN
C
KH

13. xii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BOD Nhu cầu Oxy sinh hóa
COD Nhu cầu Oxy hóa học
ĐHBK Đại học Bách khoa
QCVN Quy chuẩn Việt Nam
PAC Polyaluminium Chloride
FAS Ferrous ammonium sulphate
IDC Nồng độ màu nhuộm (Initial dye concentration)
SVN
C
KH

14. 1
MỞ ĐẦU
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Kinh tế phát triển làm thay đổi chất lượng cuộc sống của người dân, kèm
theo đó nhu cầu đời sống của họ ngày càng tăng lên. Ở Việt Nam, ngành dệt may đã
không ngừng có những bước phát triển mạnh mẽ, cung cấp sản phẩm đa dạng,
phong phú cả chất lượng và số lượng để đáp ứng nhu cầu của thị trường hiện nay.
Ngành dệt may được hình thành và phát triển hơn 1 thế kỷ và đã trở thành
một trong những ngành kinh tế mũi nhọn, chiếm vị thế rất quan trọng trong nền
kinh tế quốc dân ở Việt Nam ta. Dệt may được xếp là 1 trong 10 ngành mang lại giá
trị xuất khẩu cao cho đất nước. Tính tới thời điểm hiện này ngành giữ vị trí thứ 2
sau công nghiệp dầu khí. Theo số liệu của Bộ Công thương, tổng kim ngạch xuất
khẩu hàng hóa của cả nước năm 2014 ước đạt 150 tỷ USD, trong đó ngành dệt may
mang lại là 24,5 tỷ USD (16,33 %) tổng số. So với cùng kì năm 2013 tốc độ tăng
trưởng là 19%, đưa Việt Nam trở thành một trong những quốc gia có tốc độ tăng
trưởng kim ngạch xuất khẩu dệt may nhanh nhất thế giới. Các doanh nghiệp dệt
may phân bố chủ yếu ở miền Bắc, miền Nam và số ít ở cao nguyên. Theo như các
số liệu trên ta nhận thấy rằng quy mô phát triển của ngành như trên bên cạnh những
mặt tích cực đối với nền kinh tế của đất nước thì ngành cũng gây ra sức ép rất lớn
cho môi trường.
Nước thải dệt nhuộm rất đa dạng và phức tạp chứa nhiều loại hóa chất ô
nhiễm khác nhau từ các giai đoạn sản xuất: màu nhuộm, các chất hoạt động bề mặt,
chất điện ly, chất ngậm, chất tạo môi trường, chất oxi hóa,… để cho ra nhiều sản
phẩm khác nhau về màu sắc, về chất liệu vải. Điều này đã góp phần làm tăng tính
độc hại nghiêm trọng đến môi trường sống hiện tại và lâu dài của môi trường hệ
sinh thái và con người. Mặt khác, một đặc điểm cần được đề cập đến là thành phần,
nồng độ các chất ô nhiễm trong loại nước thải này hầu như không ổn định thay đổi
SVN
C
KH

15. 2
theo công nghệ sản xuất, mặt hàng sản xuất. Do đó, việc xác định thành phần, tính
chất của nước thải này gặp không ít khó khăn.
Với các đặc tính như trên đã làm cho chất lượng nước thải xuống thấp, nó
còn ảnh hưởng đến vẻ mỹ quan của nguồn nước. Trong đó màu nhuộm là nguyên
nhân chính. Đặc biệt là màu nhuộm hoạt tính ngày càng được sử dụng phổ biến ở
nước ta do có ưu điểm cho người tiêu dùng là rất bền trên vải dưới tác dụng của
nhiệt, giặt nhưng đây chính là khó khăn lớn nhất trong hệ thống xử lý nước thải do
tính khó phân hủy sinh học của nhóm màu nhuộm này.
II. MỘT SỐ NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
Một số nghiên cứu để xử lý màu nhuộm của nước thải này như: sinh học
(Nguyễn Thị Hà, 2006), (Đồng Thị Mai Anh, 2011); lọc (Trịnh Văn Tuyên, 2012);
oxy hóa hóa học (Nguyễn Thị Hường, 2009), (Đào Sỹ Đức, 2012); Fenton dị thể sử
dụng tro bay biến tính (Đào Sỹ Đức và các cộng sự, 2013); Ôzôn (Jiangning Wu,
1998), (Nobuyuki, 2008); Ozon kết hợp sinh học (Jiangning Wu, 1998),…
Tuy nhiên, các phương pháp trên đem lại hiệu quả chưa cao và chi phí khá
lớn. Như chúng ta đã biết phương pháp vi sinh luôn được chú trọng khi thiết kế một
hệ thống xử lý nước thải. Thế nhưng với những đặc điểm cuả loại nước thải dệt
nhuộm này thì phương pháp sinh học chưa thể giải quyết triệt để được. Vì thế việc
kết hợp giữa các phương pháp khác nhau để xử lý là một giải pháp hữu hiệu nhất.
Chúng ta phải tiến hành tiền xử lý đối với các chất có màu khó hoặc không có khả
năng phân hủy sinh học bằng phương pháp hóa lý hoặc hóa học trước khi qua hệ
thống sinh học. Cho tới hiện nay, trên thế giới và Việt Nam thực sự vẫn chưa có
một phương pháp tiền xử lý đem lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao do tính tan,
bền, đa dạng về chủng loại của loại nước thải này.
Phương pháp keo tụ - tạo bông được xem là có tiềm năng nhất trong việc giải
quyết vấn đề này. Tuy nhiên việc tìm ra một loại hóa chất vừa đem lại hiệu quả kinh
SVN
C
KH

16. 3
tế, hiệu quả xử lý cao và chất keo tụ được sử dụng trong quá trình xử lý vừa thân
thiện với môi trường cần được quan tâm hơn nữa. Đây chính là lý do chúng tôi thực
hiện đề tài: “Nghiên cứu khả năng xử lý màu nhuộm hoạt tính Triazyl bằng Gum
hạt cây Muồng Hoàng yến” nhằm tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng để nâng cao hiệu
quả xử lý trong việc loại bỏ các thành phần màu nhuộm hoạt tính Triazyl của nước
thải giả định từ đó triển khai vào thực tế.
III. MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
III.1. Mục tiêu
 Khảo sát và so sánh khả năng loại màu hoạt tính của chất keo tụ tự nhiên
(gum hạt) và polymer tổng hợp từ đó tìm cách thay thế dần chất keo tụ tổng
hợp bằng gum, một loại polisacarid có nguồn gốc tự nhiên thân thiện với môi
trường hệ sinh thái và an toàn cho sức khỏe con người.
III.2. Phương pháp nghiên cứu
 Phương pháp xử lý bằng gum hạt cây muồng hoàng yến và các chất keo tụ
thông thường khác (PAC và phèn sắt).
 Phương pháp so sánh và xử lý số liệu bằng phần mềm Excel.
 Phương pháp hồi qui.
 Phương pháp quang phổ so màu (UV-Vis).
 Thu thập các tài liệu, thông tin có liên quan.
 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước.
 Phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia.
SVN
C
KH

17. 4
IV. PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
IV.1. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu khả năng keo tụ tạo bông nước thải nhuộm giả định của màu
nhuộm hoạt tính Triazyl bằng gum hạt trích ly từ cây muồng hoàng yến. Trong đó
đề tài chỉ tập trung nghiên cứu khả năng loại màu nhuộm Sunfix Red S3B 100%
(SRS).
IV.2. Đối tượng nghiên cứu
Nước thải giả định với màu nhuộm hoạt tính Sunfix Red S3B 100% (SRS).
V. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
 Xác định được các thông số tối ưu trong thí nghiệm keo tụ màu nhuộm hoạt
tính họ Triazyl bằng gum hạt, phèn sắt và PAC.
 So sánh hiệu quả, rút ra những kết luận xác thực và đề xuất định hướng của
việc ứng dụng chất keo tụ này đối với nước thải dệt nhuộm.
VI. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN
VI.1. Ý nghĩa khoa học
Kết quả đề tài là bước mở đầu cho các công trình nghiên cứu áp dụng chất
keo tụ tự nhiên trong việc xử lý nước thải nhuộm, góp phần hoàn thiện thêm cơ sở
lý thuyết cho chuyên ngành công nghệ môi trường.
VI.2. Ý nghĩa thực tiễn
 Là công trình nghiên cứu hiệu quả xử lý của chất keo tụ có nguồn gốc từ
thiên nhiên (thực vật), ít độc, thân thiện với hệ sinh thái của môi trường. Chất
SVN
C
KH

18. 5
keo tụ được tận dụng từ nguồn rác vườn giúp giảm lượng chất thải và mang
lại lợi ích kinh tế.
 Kết quả này có thể được áp dụng xử lý nước thải mang màu cho các ngành
công nghiệp khác khó phân hủy sinh học như: rỉ rác, đường, cà phê, giấy,…
SVN
C
KH

19. 6
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. MÀU NHUỘM
Màu nhuộm là những hợp chất hữu cơ có màu, hấp thụ mạnh một phần của
quang phổ ánh sáng nhìn thấy và có khả năng gắn kết vào vật liệu dệt trong những
điều kiện nhất định (theo Nguyễn Hữu Trượng và Hoàng Thị Lĩnh, 1995).
Chủ yếu được dùng để nhuộm các loại vật liệu có nguồn gốc từ thiên nhiên
(bông, lanh, gai, len, tơ tằm,...), sợi nhân tạo (visco, acetat,...) và sợi tổng hợp
(poliamid, poliester, polivinyl,...).
Màu nhuộm mang một số đặc điểm như độ bền màu, tính khó phân hủy hoặc
không phân hủy sinh học, các loại màu nhuộm khác nhau thì có những tác động
khác nhau đến môi trường. Đây chính là nguyên nhân gây ra khó khăn trong quá
trình xử lý nước thải ngành dệt nhuộm.
Màu sắc của màu nhuộm được hình thành do cấu trúc hóa học cơ bản gồm có
nhóm mang màu và nhóm trợ màu. Nhóm mang màu là những nhóm chứa các nối
đôi liên hợp với hệ điện tử π linh động (liên kết kém bền) như > C = C <, > C = N -,
- N = N -,... Nhóm trợ màu là những nhóm thế hoặc cho điện tử, - SOH, - COOH, -
OH, - NH2,... làm tăng cường màu của nhóm mang màu bằng cách dịch chuyển
năng lượng của hệ điện tử đồng thời tăng khả năng bám dính của màu trên vật liệu
nhuộm.
Có 2 cách phân loại màu nhuộm, gồm phân loại theo cấu tạo hóa học và theo
đặc tính áp dụng (theo Nguyễn Hữu Trượng và Hoàng Thị Lĩnh, 1995).
SVN
C
KH

20. 7
1.1.1. Phân loại
1.1.1.1. Cấu tạo hóa học
a) Màu azo: nhóm mang màu là nhóm azo (-N = N-), phân tử thuốc nhuộm có một
hay nhiều nhóm azo. Đây là màu nhuộm quan trọng và có số lượng lớn, chiếm 60 –
70%, số lượng các màu nhuộm tổng hợp, chiếm 2/3 các màu hữu cơ trong Color
Index.
b) Màu antraquinon: trong phân tử màu 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.
c) Màu triaryl metan là dẫn xuất của metan mà trong đó nguyên tử C trung tâm sẽ
tham gia liên kết vào mạch liên kết của hệ mang màu:
điaryl metan triaryl metan
SVN
C
KH

21. 8
Ngoài ra, còn có các lớp màu khác như: inđigo, phtaloxianin, arilmetan,
nitro, nitrozo, polimetin, lưu huỳnh, azometin và hoàn nguyên.
1.1.1.2. Đặc tính áp dụng
a) MN trực tiếp
b) MN axit
c) MN hoạt tính
d) MN bazơ – cation
e) MN hoàn nguyên (tan và không tan)
f) MN lưu huỳnh
g) MN phân tán
Đề tài chỉ sử dụng màu thuộc nhóm màu Sunfix Red S3B 100% (SRS) nhuộm
hoạt tính họ triazin trong quá trình tiến hành thí nghiệm xử lý màu nhuộm.
Màu nhuộm hoạt tính
Đây là lớp màu chứa trong phân tử những nhóm chức, có khả năng thực hiện
liên kết hóa học với vật liệu nên độ bền màu là khá cao, phổ biến ở Việt Nam cũng
như trên thế giới. Lớp màu hoạt tính này có công thức phân tử khá phong phú,
phạm vi sử dụng khá rộng, có công thức tổng quát như sau:
S – R –T – X
Trong đó:
R là nhóm tạo màu cho khả năng hòa tan trong nước, thường là các nhóm
chức –SO3Na, -COONa, -SO2CH3. Trong mỗi phân tử màu thường có từ một hay
nhiều nhóm có tính tan. Đây chính là nhóm mang màu của phân tử màu nhuộm, nó
quyết định màu sắc và độ bền của MN.
SVN
C
KH

22. 9
T là nhóm tạo liên kết hóa học với vật liệu, đóng vai trò quan trọng trong
việc quyết định độ bền màu với giặt và cũng là nhóm quyết định hoạt tính của màu
nhuộm.
X là các nhóm thế sẽ tách khỏi màu trong quá trình nhuộm tạo điều kiện cho
màu nhuộm thực hiện phản ứng hóa học với vật liệu. Chúng không ảnh hưởng đến
màu sắc nhưng đôi khi ảnh hưởng tới độ tan của màu nhuộm. Thông thường, X là
những nguyên tử hay nhóm nguyên tử sau: -Cl, -SO2, -OSO3H, -NR3,...
Cơ chế phản ứng màu hoạt tính họ triazin trong quá trình nhuộm:
 Tính chất hấp thu của màu hoạt tính
Mỗi một màu hoạt tính đơn, đều có ít nhất một bước sóng hấp thu đặc trưng
trong vùng khả kiến, tùy thuộc vào cấu trúc mang màu của nó. Dựa vào tính chất
này người ta có thể theo dõi được sự biến đổi của màu nhuộm hay nồng độ của
chúng trong quá trình nhuộm hay khảo sát quá trình xử lý dung dịch, bằng cách đo
độ hấp thụ dung dịch trước và sau phản ứng.
Quét bước sóng từ 200 – 900 nm mỗi màu nhuộm ta có thể xác định được
bước sóng hấp thu của MN.
 Độ hấp thụ của màu nhuộm dựa trên định luật Lambert – Beer:
A = l.ε.C
Trong đó: A: Độ hấp thụ
C: Nồng độ dung dịch
l: Bề dày cuvet
ε: Hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm cuvet.
SVN
C
KH

23. 10
MN có nồng độ quá cao hoặc quá thấp không tuân theo định luật trên. Do đó,
phải lựa chọn nồng độ màu thích hợp trước khi tiến hành đo độ hấp thụ trên máy.
1.1.2. Ảnh hưởng về môi trường nước
Nước thải từ các nhà máy dệt nhuộm có thành phần rất phức tạp, bao gồm
chất hữu cơ, các chất màu và các chất độc hại với môi trường hệ sinh thái. Các
thành phần gây ô nhiễm chính có trong nước thải của nhà máy dệt nhuộm bao gồm:
Tạp chất tách ra từ xơ sợi: như dầu mỡ, hợp chất chứa nito, các chất bẩn dính
vào sợi (trung bình là 6% khối lượng xơ sợi).
Các hóa chất dùng trong công nghệ: hồ tinh bột, tinh bột biến tính, dextrin,
aginat, xút, NaOCl, H2O2, Soda, sunfit,... Các loại thuốc nhuộm, các chất phụ trợ,
chất màu, chất cầm màu, hóa chất tẩy giặt. Lượng hóa chất sử dụng đối với mỗi loại
vải, mỗi loại màu khác nhau thì nồng độ dư thừa gây ô nhiễm trong nước thải là
khác nhau.
Bảng 1.1. Đặc tính nước thải nhuộm tại các công đoạn khác nhau.
Công đoạn Chất ô nhiễm trong nước thải Đặc tính nước thải
Hồ sợi, giũ hồ Tinh bột, glucozơ, carboxy
metyl xenlulozơ, polyvinyl
alcol, nhựa, chất béo và sáp.
BOD cao (34 – 50% tổng
BOD)
Nấu, tẩy NaOH, chất sáp và dầu mỡ,
tro, soda, silicat natri, sợi vụn.
Độ kiềm cao, màu tối,
BOD cao (30% tổng
BOD)
Tẩy trắng Hipoclorit, hợp chất chứa clo,
NaOH, AOX, axit,...
Độ kiềm cao, chiếm 5%
BOD
Làm bông NaOH, tạp chất Độ kiềm cao, BOD thấp
SVN
C
KH

24. 11
Nhuộm Các loại thuốc nhuộm axit
axetic và các muối kim loại.
Độ màu rất cao, BOD khá
cao, TS cao
In Chất màu, tinh bột, dầu, đất
sét, muối kim loại, axit,...
Độ màu cao, BOD cao và
dầu mỡ
Hoàn thiện Vệt tinh bột, mỡ động vật,
muối
Kiềm nhẹ, BOD thấp,
lượng nhỏ
(Nguồn: Hoàng Văn Huệ, Trần Đức Hạ, (2002). 'Thoát nước tập II - Xử lý nước
thải, NXB Khoa học và kỹ thuật)
Tổn thất thuốc nhuộm khi sử dụng các loại xơ sợi (Bảng 1.2).
Bảng 1.2. Tỷ lệ phần trăm các loại MN vào nước thải (Easton G.A, 1995).
Lớp màu nhuộm Loại vải Tỷ lệ trong nước thải
Axit Polyamit 5 – 20
Bazo Acrylic 0 – 5
Trực tiếp Xenlulozo 5 – 30
Phân tán Polyeste 0 – 10
Hoạt tính Xenlulozo 10 – 50
Lưu huỳnh Xenlulozo 10 – 40
Hoàn nguyên Xenlulozo 5 – 20
Từ bảng trên ta thấy màu nhuộm hoạt tính có độ bắt màu thấp khả năng tồn
dư đi vào môi trường nước thải là rất cao.
SVN
C
KH

25. 12
Đặc biệt khi áp dụng QCVN 13: 2008 quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về nước
thải công nghiệp dệt may (với độ màu < 20 mg/l) lại càng không đơn giản.
Bảng 1.3. Đặc tính nước thải nhuộm (Thanh và cộng sự, 2013).
Thông số Đơn vị Giá trị tiêu biểu QCVN cột A QCVN
13:2008/BTNMT)
Nhiệt độ o
C 60 – 80 40
pH - 8 - 13 6.0 – 9.0
BOD [mg/L] 30 – 5000 30
COD [mg/L] 200 – 11000 50
Màu [Pt-Co] 400 – 5000 20
Sulphate [mg/L] 50 – 1000 400
TSS [mg/L] 0 – 200 50
Trong quá trình sử dụng thuốc nhuộm hoạt tính cần sử dụng một lượng lớn
hóa chất nhưng chỉ có một phần được giữ lại trên vật liệu nhuộm phần còn lại sẽ
trực tiếp đi vào nước thải. Chính vì lí do này nếu nước thải chưa qua xử lý sẽ gây ô
nhiễm môi trường rất nghiêm trọng.
Ô nhiễm nước thải ngành dệt nhuộm phụ thuộc vào hóa chất sử dụng: chất
trợ màu, thuốc nhuộm và công nghệ sử dụng. Dây chuyền công nghệ quyết định
hiệu suất của quá trình sản xuất, chất lượng sản phẩm và lượng chất ô nhiễm phát
thải ra môi trường. Hầu hết, các doanh nghiệp của nước ta đang áp dụng quy trình
sản xuất lâu đời thường phát sinh lượng chất thải lớn hơn các dây chuyền công nghệ
sản xuất mới làm tăng lượng chất ô nhiễm. Mặt khác, các loại thuốc nhuộm hiện
nay đang sử dụng là các thuốc nhuộm tổng hợp hữu cơ.
SVN
C
KH

26. 13
Nồng độ thuốc nhuộm trong môi trường nước tiếp nhận đối với các công
đoạn dệt nhuộm phụ thuộc vào các yếu tố sau:
 Mức độ sử dụng thường xuyên của thuốc nhuộm.
 Độ gắn màu của thuốc nhuộm lên vật liệu nhuộm.
 Mức độ loại bỏ trong các công đoạn xử lý nước thải.
 Hệ số pha loãng trong nguồn tiếp nhận.
Nước thải nhuộm có màu quá cao bởi màu nhuộm được sử dụng chủ yếu là màu
tổng hợp, rất khó xử lý bằng các biện pháp sinh học. Nước thải loại này khi xả ra
nguồn tiếp nhận làm tăng độ màu của nước gây cảm giác khó chịu và ảnh hưởng
đến mỹ quan môi trường. Mặt khác, khi màu nước đen thẫm, vẩn đục nguyên nhân
là bởi các loại thuốc nhuộm này có khả năng hấp thụ ánh sáng ngăn cản sự khuếch
tán ánh sáng mặt trời đi vào trong môi trường nước làm giảm quá trình quang hợp
của các sinh vật (thực vật trôi nổi,...), hệ sinh thái bị suy thoái dần, tiêu diệt. Điều
này gây ảnh hưởng rất lớn đến toàn bộ hệ sinh thái của nguồn nước.
Độ kiềm cao làm tăng pH của nước. Nếu pH > 9 sẽ gây độc tới thủy sinh (giới
hạn sinh thái, chuyển hóa của một số chất độc hại,...), gây ăn mòn các công trình
thoát nước và hệ thống xử lý nước thải.
Muối trung tính làm tăng hàm lượng tổng chất rắn. Lượng lớn chất thải loại này
sẽ làm tăng áp suất thẩm thấu, ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất của tế bào của
các sinh vật trong nguồn nước.
1.1.3. Công nghệ xử lý màu nhuộm
Có 3 phương pháp chủ yếu trong xử lý màu nhuộm:
 Xử lý hóa học (feton, ozon,...),
 Xử lý sinh học,
SVN
C
KH

27. 14
 Hóa lý kết hợp.
Các kỹ thuật hóa lý bao gồm: màng lọc, keo tụ - tạo bông, lắng, hấp phụ, trao
đổi ion, oxi hóa nâng cao,...
Các kỹ thuật sinh học như hấp thụ sinh học bằng vi sinh vật: nấm, vi khuẩn,
phân hủy yếm khí, hiếu khí và thiếu khí hoặc kết hợp yếm khí (kỵ khí) với hiếu khí.
Hiện nay, phương pháp keo tụ - tạo bông (hóa lý) vẫn tỏ ra có nhiều ưu điểm
hơn trong quá trình lựa chọn để loại bỏ các loại màu nhuộm (COD và nồng độ
màu), chất rắn lơ lửng với hiệu suất cao đồng thời tiết kiệm chi phí nên được áp
dụng rất rộng rãi.
Trong hệ thống xử lý nước thải, đặc biệt đối với loại nước thải mang màu
việc kết hợp giữa các phương pháp hóa học, hóa lý và sinh học là rất cần thiết để
đảm bảo hiệu quả xử lý đạt quy chuẩn quy định (QCVN 13 : 2008). Quá trình keo
tụ 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 polymer sử dụng trong trường hợp này đều độc
cho hệ thống thủy sinh dù với liều lượng rất thấp.
Xử lý sinh học màu dựa trên cơ sở là sự chuyển hóa sinh học để loại màu của
vi sinh vật. Đây là phương pháp sinh học thường được ưu tiên nhưng tuy nhiên 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) trên bề mặt các hạt bùn hoạt tính này. Tuy nhiên cũng có một số nhóm
màu, trong đó có màu azobenzen, là một trong những nhóm màu quan trọng nhất,
SVN
C
KH

28. 15
lại dễ bị phân hủy bởi biện pháp xử lý sinh học cả ở điều kiện hiếu khí và yếm khí
(Naimabadi và cộng sự, 2009). 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 (Hình 1.1).Vì vậy để xử lý màu nước thải nhuộm người ta thường
kết hợp yếm khí và hiếu khí, tuy nhiên quá trình khử màu azobenzen trong điều
kiện yếm khí rất chậm, đòi hỏi thời gian xử lý lâu gây khó khăn đối với việc áp
dụng trong hệ thống xử lý nước thải.
Hình 1.1. 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. Các phương pháp oxi hóa nâng cao,
màng lọc thường tốn kém, có thể phát sinh nhiều chất ô nhiễm thứ cấp gây ô nhiễm
(hợp chất vòng thơm, hợp chất có gốc clo,...). Điều đó cho thấy mỗi kỹ thuật xử lý
đều có những giới hạn của nó.
Thời gian gần đây, nhiều nghiên cứu đã khảo sát khả năng thay thế chất trợ
keo polymer tổng hợp bằng các polymer tự nhiên thân thiện môi trường - một số
loại gum ly trích từ hạt của một số loài cây (Yuan và Ha, 2015) đã được chứng minh
là những chất trợ keo tụ hiệu quả, có thể giảm 40 – 50 % lượng nhôm (trong phèn
nhôm hay PAC) cần dùng.
SVN
C
KH

29. 16
Việc lựa chọn công nghệ trong thiết kế phụ thuộc vào các yếu tố khác nhau
loại màu được sử dụng, thành phần và nồng độ chất ô nhiễm của loại nước thải, chi
phí hóa chất, chi phí vận hành, bảo dưỡng và xử lý các chất thải thứ cấp phát sinh.
1.2. GUM
1.2.1. Định nghĩa
Gum là những polisacarid có nguồn gốc từ tự nhiên, khi hòa tan vào nước tạo
được dung dịch có độ nhớt cao ngay cả khi ở nồng độ rất thấp. Hầu hết gum được
tìm thấy từ nhựa hoặc từ hạt của một số loài cây (Sanghi và cộng sự, 2002).
Ngoài ra, gum còn có nguồn gốc từ nhiều nguồn khác như: tảo biển (hạt,
nhựa hay vỏ cây, rễ và củ) hay một số vi sinh vật lên men (xathan, glucan, gellan,
dextran,...).
1.2.2. Cấu tạo
Thành phần cấu tạo chính trong gum bao gồm chuỗi β-(1-4)-D-manopyranoz và α-
(1-6)-D-galactopyranoz gọi chung là galactomanan.
Galactomanan
Tỉ lệ galactoz: manoz trong các gum galactomanan quyết định tính chất của gum
vì galactoz thân nước còn manoz thân dầu. Tỉ lệ galactoz : manoz trong một số
loại hạt được trình bày trong Bảng 1.4 (Blackburn, 2004).
SVN
C
KH

30. 17
Bảng 1.4. Nguồn gốc và tỉ lệ galactoz : manoz của một số loại gum hạt.
Gum hạt Tên thực vật Galactoz : manoz (đơn vị đường)
Gum guar Cyamopsis tetragonolobus 1.0 : 1.5 – 2.0
Gum tara Cesalpinia spinosa 1.0 : 2.5 – 3.0
Gum carob Ceratonia siliqua 1.0 : 3.0 – 4.0
Gum muồng Cassia obtusifolia 1.0: 6.0 – 7.0
1.3. GUM HẠT CÂY MUỒNG HOÀNG YẾN
1.3.1. Giới thiệu chung
Muồng hoàng yến có tên khoa học Cassia fistula Linn, tên phổ thông: muồng
hoàng yến, bò cạp nước, Osaka... cây có nguồn gốc từ châu Á.
Gum muồng được ly trích từ loài cây muồng, có tên khoa học là Cassia
obtusifolia, xuất hiện chủ yếu ở Ấn Độ. Muồng hoàng yến phát triển tốt tại khu vực
nhiều nắng và thoát nước tốt, không thích hợp với điều kiện khí hậu khô cằn hay giá
lạnh; mặc dù nó chịu được hạn và mặn.
Ở Việt Nam, muồng hoàng yến mọc hoang dại trong các rừng thưa ở các tỉnh
Tây Nguyên như Gia Lai, Kon Tum, Đắk Lắk. Nó cũng còn được trồng nhiều trên
các tuyến đường hay tại một số địa điểm công cộng như công viên, bệnh viện...ở đô
thị như Nha Trang, Đà Lạt, thành phố Hồ Chí Minh,...để tạo cảnh quan.
Ngoài công dụng tạo cảnh quan cây còn là một vị thuốc được được ghi chép
từ rất lâu trong y học cổ điển của Ấn Độ. Tất cả bộ phận của cây đều có tác dụng
làm thuốc, tuy nhiên quả là thành phần chính của vị thuốc này. Một số tác dụng
chính như: tác dụng nhuận tràng, chữa cảm lạnh và hạ sốt, các bệnh về khớp và
ngoài da,... tại Ấn Độ nó còn là một nguồn rau xanh.
SVN
C
KH

31. 18
Cây gỗ nhỡ bán thường xanh hay sớm rụng, cao từ 10 – 20 m, lớn nhanh.
Đường kính thân cây khoảng 40 cm. Vỏ thân màu xám trắng, vỏ thịt màu hồng dày
6 – 8 mm thường được dùng làm thuốc nhuộm màu đỏ. Gỗ có giác lõi phân biệt,
cứng, nặng có thể dùng trong xây dựng nhà cửa, đóng đồ gia dụng, nông cụ. Lõi
giàu tanin. Cành nhẵn, lá kép lông chim một lần chẵn, mọc cách, dài 15 – 60 cm với
3 – 8 cặp lá chét sớm rụng. Lá chét mọc đối, hình bầu dục rộng đến bầu dục dài, dài
7 – 21 cm rộng 4 – 9 cm, đầu nhọn, gốc hình nêm, rộng, nhẵn.
Cụm hoa lớn, nhiều hoa nhưng thưa, dạng cành hoa rủ xuống dài 20–40 cm;
cuống chung nhẵn, dài 15–35 cm hoặc có thể hơn. Cánh hình bầu dục mặt ngoài
phủ lông mượt. Mỗi hoa đường kính 4–7 cm với 5 cánh hoa màu vàng tươi có hình
bầu dục rộng, gần bằng nhau có móng ngắn; nhị 10, bao phấn phủ lông tơ ngắn.
Bầu và vòi nhụy phủ lông tơ mượt.
Quả dạng quả đậu hình trụ, hơi có đốt, dài 20 – 60 cm, đường kính quả 15 –
25 mm, mang nhiều hạt hình trái xoan rộng, khi khô có vỏ cứng, có thể dùng làm
thuốc xổ. Thịt quả có mùi hôi khó chịu. Mùa hoa tháng 5 – 7 (Bắc bán cầu) hay
tháng 11 (Nam bán cầu).
Nguyên vật liệu sử dụng trong thí nghiệm:
Trái muồng hoàng yến (Cassia fistula L.) trong thí nghiệm được thu hái ở
công viên Gia Định (quận Phú Nhuận, thành phố Hồ Chí Minh) vào tháng 1 năm
2013, tên khoa học được xác định tại Bộ môn Thực vật, khoa Sinh học, Đại học
Khoa học Tự Nhiên Tp. HCM. Trái già có màu đen được phơi khô, sau đó tách vỏ
chọn hạt to đều dùng cho thí nghiệm chiết xuất gum (Hình 1.3).
SVN
C
KH

32. 19
Hình 1.2. Hoa và trái của muồng hoàng yến.
Hình 1.3. Quả và hạt dùng trong thí nghiệm.
SVN
C
KH

33. 20
1.3.2. Cấu tạo và đặc tính hóa học
Gum muồng có màu nâu sáng. Tỉ lệ galactoz : manoz có trong gum muồng vào
khoảng 1 : 6.
Cơ cấu hóa học của gum hạt muồng
1.3.3. Điều chế gum
 Chiết xuất gum
Xay nhuyễn 1 kg hạt khô, rồi sàng bằng rây kích thước lỗ 500 μm để thu lấy bột
mịn. Sấy bột này ở 80 °C trong 6 giờ. Chất béo trong bột hạt được ly trích hoàn toàn
với eter dầu hỏa trong hệ thống Soxhlet 20 giờ và loại màu của bột hạt này với
etanol thêm 32 giờ nữa.
Cho 10 g bột hạt đã loại chất béo và chất màu hòa trong 400 mL dung dịch
acid acetic 1%, đưa vào máy khuấy từ trong 2 giờ. Lọc bằng phễu Büchner để lấy
phần dung dịch. Phần bã tiếp tục khuấy với 100 mL dung dịch acid acetic 1% rồi
lọc. Lặp lại 3 lần. Gộp các phần dung dịch lại với nhau rồi thêm vào đó một lượng
etanol gấp đôi để tạo kết tủa. Dùng phễu lọc xốp để loại dung môi và thu lấy chất
kết tủa mới. Chất rắn này được hòa tan lại trong nước cất rồi kết tủa lại bằng aceton
thu được gum thô (Hình 1.4).
SVN
C
KH

34. 21
Hình 1.4. Mẫu gum thô.
1.4. ỨNG DỤNG CỦA GUM
1.4.1. Ứng dụng trong vực xử lý nước thải
Việc sử dụng một số gum galactomanan làm chất keo tụ trong xử lý nước
thay cho các hóa chất tổng hợp đã được ghi nhận trong lịch sử loài người. Thời gian
gần đây, nhiều nghiên cứu đã khảo sát khả năng khử màu nhuộm của một số loại
gum ly trích từ hạt của một số loài cây như: mã đề cát (Plantago psyllium), phan tả
diệp (Cassia angustifolia), tóc tiên (Ipomoea quamocalit), chùm ngây (Moringa
oleifera) đã được chứng minh là những chất trợ keo tụ hiệu quả (Sanghi và cộng sự,
2002; Mishra và cộng sự, 2002; Sanghi và cộng sự, 2006; Ndabigengesere và
Subba, 1998).
Ngoài khả năng khử màu, lá và hạt muồng còn chữa được một số bệnh về da
như bệnh vảy nến và ghẻ ngứa, rễ cây làm thuốc giảm đau…
1.4.2. Một số lĩnh vực khác
 Trong công nghiệp thực phẩm
SVN
C
KH

35. 22
Một số loại Gum như:
Cellulose gum (chất tạo đặc sodium carboxymethylcellulose, CMC, E466)
hay xathan gum là một polymer tan trong nước được sử dụng trong nhiều ứng dụng
thực phẩm để duy trì hình dạng (giúp cho các hạt huyền phù trái cây trong thức
uống trái cây lơ lửng, hạn chế lắng cặn do tác dụng của trọng lực), độ nhớt và cấu
trúc. Nó là chất tạo đặc, giữ nước, giữ hợp chất lơ lửng, chất ổn định, chất tạo màng
và là chất ổn định hệ nhũ tương.
Ngoài các đặc tính trên Guar gum (E412) còn có khả năng làm tăng mùi
hương, kiểm soát độ nở, cải thiện khẩu vị, giảm calo trong thực phẩm. Thực phẩm
từ sữa: guar gum giúp đồng nhất cao, làm ngăn chặn sự đông tụ protein, kéo dài thời
hạn sử dụng sản phẩm. Ngoài ra guar gum còn được dùng trong các loại bánh ngọt,
nước sốt, thức ăn sẵn,…
Người ta còn phối trộn và sử dụng kết hợp các phụ gia trên với nhau để tăng độ dai,
nhớt,... như là locust bean gum với guar gum.
 Trong mỹ phẩm và dược phẩm
Xathan Gum được sử dụng rộng rãi trong mỹ phẫm như dầu gội, cream, sản
phẩm dùng cho tóc và kem đánh răng, đặc biệt làm cho da dễ chịu và không gây tác
dụng phụ khi dùng sản phẩm.
Xathan gum được dùng trong thuốc có dạng huyền phù như thuốc kháng sinh,
thuốc đau dạ dày,...như là một lớp capsule giữ bột và hòa tan.
1.5. HIỆN TƯỢNG HẤP PHỤ
 Khái niệm
Hấp phụ là quá trình hút các chất lên bề mặt các vật liệu nhờ các ái lực trên bề mặt.
Các loại vật liệu được gọi là chất hấp phụ, chất được hút được gọi là chất bị hấp
SVN
C
KH

36. 23
phụ. Trong môi trường nước hiện tượng hấp phụ được hiểu là hiện tượng tăng nồng
độ của một chất tan (chất bị hấp phụ) lên bề mặt một chất rắn.
 Có 2 kiểu hấp phụ:
Hấp phụ vật lý: hình thành bởi các lực tương tác yếu và thuận nghịch giữa
các phân tử và các tâm hấp phụ.
Hấp phụ hóa học: hình thành bởi các liên kết hóa học.
Quá trình hấp phụ vật lý thường xảy ra nhờ lực hút tĩnh điện và liên kết
Vanderwaal giữa các chất bị hấp phụ với các tâm hấp phụ trên bề mặt. Mối liên kết
này thường là quá trình hấp phụ hóa học xảy ra nhờ các phản ứng tạo liên kết hóa
học giữa chất bị hấp phụ với các nhóm chức của tâm hấp phụ. Mối liên kết này
thường là rất bền và khó bị phá vỡ. Do vậy rất khó giải hấp phụ.
Trong thực tế, hai quá trình trên không xảy ra độc lập, riêng lẻ. Ngược lại
luôn luôn tồn tại cả 2 quá trình trên khi có hiện tượng hấp phụ.
Sau khi quá trình thực hiện hấp phụ để xử lý các chất độc trong nước thải nói
chung và kim loại nặng nói riêng cần giải hấp phụ để hoàn nguyên, tái sinh chất hấp
phụ (đối với các loại vật liệu hấp phụ có giá trị, vật liệu lọc phải có kích thước đủ
lớn) và trong nhiều trường hợp có thể thu được các cấu tử quý.
SVN
C
KH

37. 24
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM
2.1. HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ
2.1.1. Hóa chất
Màu nhuộm Sunfix Red S3B 100% (SRS) dùng trong thí nghiệm là màu
nhuộm của hãng Oh-Young (Hàn Quốc) được lấy trực tiếp từ cơ sở nhuộm Tiền
Kim Thành, KCN Lê Minh Xuân, Hồ Chí Minh. Công thức cấu tạo chứa 1 gốc
Triazine với bước sóng hấp thu tối đa là 541nm ứng với công thức cấu tạo, công
thức phân tử như Hình 2.9.
*
λmax: bước sóng hấp thu tối đa
Hình 2.5. Công thức, phổ hấp thu và cấu trúc của màu nhuộm.
 Hóa chất tiến hành nghiên cứu qua các thí nghiệm: Gum dùng trong thí
nghiệm là gum thô được điều chế từ hạt cây muồng Hoàng.
 Thí nghiệm:
Dùng 2 loại hóa chất đối chứng hiệu quả xử lý so với gum muồng:
Phèn PAC (poly aluminium chloride), công thức [Al2(OH)nCl6-nXH2O]m,
mua từ Công ty hóa chất Biên Hòa.
Phèn sắt (Iron II ammonium sulphate hexahydrate – FAS) dùng trong thí
nghiệm là loại phèn sắt có công thức hóa học Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O hàng
của công ty Guangdong Xilong, Trung Quốc.
SVN
C
KH

38. 25
2.1.2.Thiết bị
2.1.2.1. Máy quang phổ so màu UV-Vis (Dr 5000)
Máy quang phổ so màu do hãng HACH (Hoa Kỳ) sản xuất. Bước sóng quét
có thể đạt từ 190 – 1100 nm.
Hình 2.6. Máy quang phổ UV-Vis.
2.1.2.2. Máy đo độ dẫn
Mettler Toledo (Thụy Sỹ) sản xuất.
Hình 2.7. Máy đo độ dẫn.
SVN
C
KH

39. 26
2.1.2.3. Máy đo pH
Máy đo pH do hãng Mettler Toledo (Thụy Sĩ) sản xuất.
Hình 2.8. Máy đo pH.
2.1.2.4. Máy phân tích COD
Máy phá mẫu COD.
Hình 2.9. Máy phá mẫu COD.
SVN
C
KH

40. 27
2.1.2.5. Hệ thống máy Jar-test
Hình 2.10. Hệ thống máy Jar-test.
Hệ thống Jar-test khuấy tự động gồm có 6 cánh khuấy, điều chỉnh được tốc
độ quay và thời gian khuấy, máy stuart Anh Quốc.
2.2. XÂY DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN CỦA MÀU NHUỘM
Các bước tiến hành như sau:
Cân chính xác 0.2g màu nhuộm, cho vào bình định mức 100 mL, thêm nước
vào bình định mức đến vạch.
Dùng pipet lấy lần lượt theo các thể tích sau: 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5,
5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5, 8, 8.5, 9 mL, định mức đến vạch bằng nước cất. Đo độ hấp thụ
các dung dịch này tại bước sóng hấp thụ, thu được đường chuẩn hấp thụ của các
màu nhuộm.
Lưu ý: cần lấy cách chính xác các thể tích trên trong quá trình lập đường chuẩn.
SVN
C
KH

41. 28
2.3. PHƯƠNG PHÁP TẠO MẪU NƯỚC MÀU VÀ CHẤT KEO TỤ
2.3.1. Phương pháp tạo mẫu nước màu nhuộm giả định
Cân 0.05 g màu nhuộm “công nghiệp” cho vào bình định mức 1 lít, thêm 80
mL nước cất, vài giọt NaOH (0.1 M), lắc đều cho màu nhuộm tan hết. Thêm 800
mL nước cất, dùng Na2CO3 chỉnh pH = 11, định mức thành 1 lít, sau đó đun nóng
dung dịch đến 70o
C, kết hợp khuấy từ trong 1 giờ, đảm bảo cho mẫu tan hoàn tan và
màu nhuộm trong nước là dạng thủy phân hoàn toàn. Quy trình tiến hành được trình
bày như Hình 2.11.
(1) 50 ml H2O, vài giọt NaOH
(2) Lắc đều tan
(1) Đun nóng 70o
C
(2) Khuấy từ 1 giờ
Hình 2.11. Các bước tạo mẫu nước màu nhuộm giả định.
Cho thêm nước, chỉnh pH = 11
Định mức thành 1 lít
Cân chuẩn rắn
(MN)
Cất, trữ lạnh, dùng trong thí
nghiệm xử lý.
SVN
C
KH

42. 29
Màu sau khi pha được trữ trong tủ lạnh 5o
C và pha loãng về các nồng độ cần
thiết để dùng trong thí nghiệm.
Bảng 2.5. Một số đặc trưng của mẫu nước đầu vào.
e: độ hấp thu cực đại ứng với bước sóng của mỗi màu là khác nhau.
Hình 2.12. Màu và phổ hấp thu của màu nhuộm Sunfix Red S3B 100% (SRS)
dùng trong thí nghiệm.
2.3.2. Phương pháp pha dung dịch keo tụ
Pha PAC, Fe2+
, gum: Cân 200 ± 1mg bột (PAC, Fe2+
, gum) trong sau đó định
mức thành 100mL khuấy từ để tạo dung dịch đồng nhất. Dung dịch gốc được
trữ lạnh ở điều kiện 5o
C và được pha loãng đến nồng độ thích hợp trước khi
sử dụng (80 – 350mg/L).
Màu pH Bước sóng tối
ưu (nm)
SRS 11 541
SVN
C
KH

43. 30
2.4. KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH XỬ LÝ MÀU BẰNG GUM
Nồng độ màu nhuộm khảo sát:
Màu nhuộm được tiến hành khảo sát là Sunfix Red S3B 100% (SRS).
2.4.1. Xác định pH tối ưu
 Cố định các giá trị: nồng độ màu, nồng độ chất keo tụ, tốc độ và thời gian
khuấy của máy Jatest.
 Thay đổi pH mỗi becker lần lượt 3, 7, 10, 12.
 Tiến hành:
- Cho vào 4 becker đánh số thứ thự mỗi becker 500 mL dung dịch màu nhuộm nồng
độ 50 mg/L.
- Dùng dung dịch NaOH (0.1N và 1N) và axit (0.1N và 1N), thay đổi pH mỗi
becker lần lượt 3, 7, 10, 12.
- Nồng độ gum trong dung dịch màu nhuộm 100 mg/L.
- Đặt becker vào thiết bị Jar-test, lắp các cánh khuấy, khuấy nhanh 180 vòng/phút
trong 2 phút, giảm tốc độ khuấy xuống 60 vòng/phút, giữ tốc độ này trong 30 phút.
- Tắt mấy khuấy, để lắng 30 phút, sau đó lấy mẫu trên bề mặt xác định chỉ tiêu độ
màu (bằng máy đo Dr 5000), pH, độ dẫn, COD.
Giá trị pH tối ưu sẽ tương ứng với mẫu có độ màu và giá trị COD thấp nhất.
2.4.2. Xác định tốc độ khuấy tối ưu
 Cố định các yếu tố: pH, nồng độ màu, nồng độ chất keo tụ, thời gian khuấy.
SVN
C
KH

44. 31
 Thay đổi tốc độ khuấy ở 6 becker lần lượt là 25, 30, 45, 60, 75, 90
vòng/phút.
 Tiến hành:
- Cho vào 6 becker đánh số thứ thự mỗi becker 500 mL dung dịch màu nhuộm nồng
độ 50 mg/L.
- Dùng dung dịch NaOH (0.1N và 1N) và axit (0.1N và 1N), chỉnh và cố định pH =
10 cho mỗi becker.
- Nồng độ gum trong dung dịch màu nhuộm là 100 mg/L.
- Đặt 6 becker vào thiết bị Jar-test, lắp các cánh khuấy, khuấy nhanh 180 vòng/phút
trong 2 phút, giảm tốc độ quay xuống theo từng giá trị tương ứng với các tốc độ
trên, giữ tốc độ này trong 15 phút.
Tắt mấy khuấy, để lắng 30 phút, sau đó lấy mẫu trên bề mặt xác định chỉ tiêu
pH, độ dẫn, độ màu, COD.
Tốc độ khuấy tối ưu sẽ tương ứng với mẫu có độ màu và giá trị COD thấp
nhất.
2.4.3. Xác định thời gian khuấy tối ưu
 Thay đổi thời gian khuấy ở 6 becker tương ứng: 15, 30, 45, 60, 75, 90 phút.
 Cố định các yếu tố: pH, nồng độ màu, nồng độ gum, tốc độ khuấy.
 Tiến hành:
- Cho vào 6 becker đánh số thứ thự mỗi becker 500 mL dung dịch màu nhuộm nồng
độ 50 mg/L.
SVN
C
KH

45. 32
- Dùng dung dịch NaOH (0.1N và 1N) và axit (0.1N và 1N), chỉnh và cố định pH =
10 cho mỗi becker.
- Nồng độ gum trong dung dịch màu nhuộm là 100 mg/L
- Đặt 6 becker vào thiết bị Jar-test, lắp các cánh khuấy, khuấy nhanh 180 vòng/phút
trong 2 phút, giảm tốc độ quay xuống theo tốc độ khuấy tối ưu, giữ tốc độ này
trong với thời gian tương ứng như trên phút.
Tắt mấy khuấy, để lắng 30 phút, sau đó lấy mẫu trên bề mặt xác định chỉ tiêu
pH, độ dẫn, độ màu, COD.
Tốc độ khuấy tối ưu sẽ tương ứng với mẫu có độ màu và giá trị COD thấp
nhất.
2.4.4. Xác định nồng độ gum tối ưu
 Thay đổi giá trị nồng độ gum 100, 150, 200, 250, 300, 350 mg/L.
 Cố định các giá trị: pH, nồng độ màu, tốc độ và thời gian.
 Tiến hành:
- Cho vào 6 becker đánh số thứ thự mỗi becker 500 mL dung dịch màu nhuộm nồng
độ 50 mg/L.
- Dùng dung dịch NaOH (0.1N và 1N) và axit (0.1N và 1N) chỉnh pH = 10 cho mỗi
becker.
- Đặt becker vào thiết bị Jar-test, lắp các cánh khuấy, khuấy nhanh 180 vòng/phút
trong 2 phút, giảm tốc độ quay xuống theo tốc độ khuấy tối ưu với thời gian khuấy
tối ưu đã xác định.
SVN
C
KH

46. 33
Tắt mấy khuấy, để lắng 30 phút, sau đó lấy mẫu trên bề mặt xác định chỉ tiêu
pH, độ màu, độ dẫn và COD.
Nồng độ gum tối ưu sẽ tương ứng với mẫu có độ màu và COD thấp nhất.
2.4.5. Khảo sát nồng độ màu tối ưu
 Thay đổi nồng độ màu lần lượt cho vào 6 becker đánh số thứ thự mỗi becker
500 mL dung dịch màu nhuộm nồng độ lần lượt là 20, 50, 80, 100, 120, 140
mg/L.
 Cố định các giá trị: pH, nồng độ gum, tốc độ khuấy và thời gian khuấy.
 Tiến hành:
- Dùng dung dịch NaOH (0.1M và 1M) và axit (0.1M và 1M) chỉnh pH = 10 cho
mỗi becker.
- Cố định nồng độ gum tối ưu trong dung dịch màu nhuộm là 200 mg/L.
- Đặt becker vào thiết bị Jar-test, lắp các cánh khuấy với tốc độ 45 vòng/phút trong
30 phút.
Tắt mấy khuấy, để lắng 30 phút, sau đó lấy mẫu trên bề mặt xác định chỉ tiêu
pH, độ màu, độ dẫn và COD.
Nồng độ gum tối ưu sẽ tương ứng với mẫu có độ màu và COD thấp nhất.
2.5. KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH XỬ LÝ MÀU BẰNG PAC
Tiến hành các thí nghiệm khảo sát 5 yếu tố pH, tốc độ khuấy, thời gian
khuấy, nồng độ chất keo tụ với nồng độ màu nhuộm 50 mg/L (tương tự như gum)
nhằn xác định giá trị tối ưu của các yếu tố trên ở các điều kiện cho trong Bảng 2.6.
SVN
C
KH

47. 34
Bảng 2.6. Các yếu tố khảo sát của PAC.
Yếu tố Khoảng khảo sát
pH 3, 5, 7, 9, 10, 11, 12
Tốc độ khuấy (vòng/phút) 45, 60, 75, 90, 120
Thời gian khuấy (phút) 15, 30, 45, 60, 75
Nồng độ chất keo tụ PAC (mg/L) 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900,
1000, 1100
Nồng độ màu (mg/L) 20, 50, 80, 100, 120, 140
2.6. KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH XỬ LÝ MÀU BẰNG PHÈN SẮT (Fe2+
)
Tiến hành các thí nghiệm khảo sát 4 yếu tố pH, tốc độ khuấy, thời gian
khuấy, nồng độ chất keo tụ với nồng độ màu nhuộm 50 mg/L (tương tự như gum) ở
các điều kiện cho trong bảng 2.7.
Bảng 2.7. Các yếu tố khảo sát của phèn Fe2+
.
Yếu tố Khoảng khảo sát
pH 5, 7, 9, 10, 11, 12
Tốc độ khuấy (vòng/phút) 30, 60, 75, 90, 120
Thời gian khuấy (phút) 15, 30, 45, 60, 75
Nồng độ chất keo tụ PAC (mg/L) 80, 120, 160, 200, 240
Nồng độ màu (mg/L) 20, 50, 80, 100, 120, 140
2.7. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
Các phương pháp phân tích dùng trong thí nghiệm hầu hết là các phương pháp phân
tích nước.
SVN
C
KH

48. 35
2.7.1. Xác định độ dài sóng có độ hấp thụ cực đại
Bước sóng cho khả năng hấp thụ cực đại được xác định bằng cách cho quét 3
– 3,5 mL dung dịch màu nhuộm bằng cuvet thạch anh với máy quang phổ kế UV –
Vis Dr 5000, trong dải bước sóng từ 380 – 750 nm. Vùng ánh sáng biểu kiến (ánh
sáng nhìn thấy). Từ phổ hấp thụ này xác định các đỉnh hấp thụ cực đại và các bước
sóng tương ứng của loại thuốc nhuộm được tiến hành khảo sát trong đề tài.
Độ hấp thụ trình bày trong kết quả thí nghiệm là hiệu số giữa độ hấp thụ tổng
cộng trừ cho độ hấp thu của dung dịch nền.
2.7.2. Xác định COD, pH, độ màu, độ hấp thụ, độ dẫn điện
Các mẫu màu cần xử lý sau khi chạy Jar – test xong được lắng với khoảng
thời gian thích hợp. Sau đó được lấy mẫu và tiến hành phân tích các chỉ tiêu cần
khảo sát sau tại phòng thí nghiệm khoa Khoa học Môi trường – Trường Đại học Sài
Gòn trong Bảng 2.8.
Bảng 2.8. Các chỉ tiêu phân tích trong thí nghiệm.
Thông số Đơn vị Phương pháp phân tích
pH Đo bằng máy pH
Độ màu Pt - Co Đo bằng máy quang phổ
UV – Vis DR5000
COD mg/L Standard Method
(SMEWW 5220C : 2012)
Độ hấp thụ Abs Đo bằng máy quang phổ
UV – Vis DR5000
Độ dẫn µS/cm Đo bằng máy đo AC/TDS
(độ dẫn)
SVN
C
KH

49. 36
2.8. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU
2.8.1. Phương pháp thống kê toán học
Các phân tích thống kê được thực hiện gồm có trị số trung bình và độ lệch
chuẩn của 2 lần lặp lại các giá trị đo đạc và phân tích.
Trị số trung bình cố học x được tính:
=
Độ lệch chuẩn S được tính theo công thức:
S =
2.8.2. Phương pháp hồi quy tuyến tính
Biểu diễn mối tương quan giữa nồng độ màu với độ hấp thụ trong dung dịch
màu nhuộm trước và sau khi xử lý trong các thí nghiệm.
2.8.3. Tính toán trong thí nghiệm loại bỏ màu và COD
 Sự phân hủy màu của màu nhuộm được tính toán thống qua hệ số hấp thụ
cực đại của máy UV-Vis:
Khử màu (%) =
A0: độ hấp thụ của dịch nhuộm ban đầu.
A: độ hấp thụ của dịch nhuộm sau xử lý.
SVN
C
KH

50. 37
 Hiệu quả phân hủy COD cũng được tính toán tương tự như phương trình trên
Hiệu suất xử lý (%) =
Bo: COD của dịch nhuộm ban đầu.
B: độ hấp thụ của dịch nhuộm sau xử lý.
SVN
C
KH

51. 38
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC
3.1.1. Phổ hồng ngoại
Các đỉnh đặc trưng của polysaccharides hay các phân tử đường
Hình 3.13. Phổ FT-IR của gum.
Dao động ở vị trí 1026 và 1093 cm-1
tương ứng là dao động của nhóm C-OH.
Trong khi dao động tại 814 and 875 cm-1
cho thấy sự hiện diện của nối α-D-
galactopyranose và nối β- D-mannopyranose tương ứng với giá trị đã công bố trong
tài liệu của Cerqueira và cộng sự (2011).
3.1.2. Khối lượng phân tử
Kết quả chạy phổ gum cho thấy khối lượng phân tử trung bình là 4.70 × 105
g/mol và độ phân tán là 2,483 (Hình 3.14). So sánh với các sản phẩm gum hạt điều
chế từ các hạt khác thì khối lượng phân tử thấp hơn nhưng độ phân tán cao hơn ví
SVN
C
KH

52. 39
dụ Dimorphandra gardneriana (Cunha và cộng sự, 2009) (Mw 3,9 × 107
g/mol, D
2,06), Caesalpinia ferrea (De Souza và cộng sự, 2010) (Mw 6,04 × 105
g/mol, D
1,55), và Mimosas cabrella (Vendruscolo và cộng sự, 2009) (Mw 8,48 × 105
g/mol,
D 1,3), kết quả cho thấy gum điều chế có khả năng tan tốt hơn nhưng cần cải thiện
độ tinh khiết để có thể trở thành chất keo tụ sử dụng trong công nghiệp
(Vendruscolo và cộng sự, 2009; Singh và cộng sự, 2007).
Hình 3.14. Phân bố khối lượng của gum.
3.1.3. Thành phần polisacharide
Hình 3.15. Cho thấy khối tỷ lệ khối lượng của mannose and galactose trong
gum khoảng 3,5: 1. Kết quả này khá tương thích với kết quả thu được của Ali và
cộng sự (2004). Kết quả này cho thấy khả năng kém hòa tan của gum trong nước có
thể do liên kết hydrogen nội phân tử gây ra.
SVN
C
KH

53. 40
Hình 3.15. Hàm lượng mannose và galactose trong mẫu gum.
Từ những kết quả sắc ký đồ thu được (FTIR, GPC và HPLC) cùng với các
nghiên cứu về galactomannan trước đây (Blackburn, 2004; Sanghi và cộng sự,
2006), cho thấy cấu trúc gum hạt muồng hoàng yến có thể được biểu diễn như Hình
3.16.
Hình 3.16. Cấu trúc đề xuất của gum muồng hoàng yến.
3.2. ĐƯỜNG CHUẨN MÀU NHUỘM VÀ LỰA CHỌN ĐỐI TƯỢNG YẾU
TỐ KHẢO SÁT
3.2.1.Xây dựng đường chuẩn màu nhuộm
Dung dịch màu được pha quét ở bước sóng từ 380 – 750 nm xác định được
bước sóng cực đại (Amax). Sau đó, đo độ hấp thu tại các giá trị nồng độ xác định
(Bảng 3.8) tại bước sóng trên để lập dãy đường chuẩn của màu nhuộm.
SVN
C
KH

54. 41
Bảng 3.9. Độ hấp thu cực đại ứng với các nồng độ khác nhau của màu nhuộm.
C (mg/L) Sunfix Red S3B 100% (SRS)
AC (uS/cm) Abs (cm-1
) Coulor (Pt –
Co)
COD (mg/L)
10 0.46 0.154 65 4.07
20 0.88 0.322 129 4.07
30 1.17 0.467 191 6.1
40 1.5 0.638 256 6.1
50 1.8 0.794 315 10.17
60 2.09 0.951 371 14.24
70 2.41 1.108 439 16.27
80 2.75 1.261 499 20.34
90 3.1 1.458 566 24.41
100 3.41 1.58 622 26.44
110 3.73 1.74 686 28.48
120 4.13 1.885 765 32.54
130 4.4 2.033 812 34.58
140 4.78 2.181 878 38.64
150 5.06 2.303 938 38.64
SVN
C
KH

55. 42
λmax 541nm
Nồng độ màu nhuộm tỉ lệ thuận với độ hấp thu và độ màu.
Hình 3.17. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc độ hấp thụ màu và độ màu vào nồng
độ màu của màu nhuộm Sunfix Red S3B 100% ở λmax = 541nm.
3.2.2. Lựa chọn đối tượng nghiên cứu và các yếu tố khảo sát
3.2.2.1. Lựa chọn đối tượng nghiên cứu
Qua quá trình khảo sát tại một số cở sở nhuộm, cho thấy màu nhuộm Sunfix Red
S3B 100% (SRS) là loại màu nhuộm được sử dụng nhiều tại tp. Hồ Chí Minh.
 Pha màu
Màu nhuộm hoạt tính công nghiệp có độ hòa tan rất hạn chế. Dung dịch màu
trong quá trình thử nghiệm được pha như Hình 2.15. Như vậy, quá trình này trải
qua nhiều giai đoạn như: đun nóng, khuấy từ, chỉnh pH,... nhằm tạo dung dịch màu
nhuộm giả định chứa màu nhuộm ở trạng thái “tan hoàn toàn” và ở dạng “thủy
phân”.
SVN
C
KH

56. 43
Sự chuyển đổi của màu nhuộm hoạt tính sang trạng thái thủy phân như sau:
S – R – T – X + OH-
→ S – R – T – OH + HX
Độ hòa tan của của màu nhuộm trong dung dịch rất cao gây khó khăn cho
quá trình xử lý màu cách triệt để.
Dung dịch màu dùng trong thí nghiệm có nồng độ là 50mg/L.
3.2.2.2. Lựa chọn các yếu tố khảo sát
Quá trình keo tụ chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố, trong đề tài khảo sát các yếu
tố các yếu tố chính sau:
1) pH
2) Tốc độ khuấy
3) Thời gian khuấy
4) Nồng độ chất keo tụ
5) Nồng độ màu
Trong quá trình tiến hành thí nghiệm nhằm khảo sát ảnh hưởng cũng như xác
định giá trị tối ưu của một yếu tố cần cố định các yếu tố khác (các yếu tố còn lại)
đồng thời thay đổi yếu tố yếu tố cần xác định này. Kết quả tối ưu của yếu tố này
được lựa chọn cho thí nghiệm khảo sát yếu tố tiếp theo.
3.3. XÁC ĐỊNH YẾU TỐ THÍCH HỢP CHO QUÁ TRÌNH XỬ LÝ MÀU
NHUỘM BẰNG GUM
3.3.1. Xác định pH tối ưu
Giá trị pH quyết định dạng tồn tại của gum và màu nhuộm trong dung dịch.
Chính vì thế pH quá cao hay quá thấp đều ảnh hưởng không tốt đến hiệu quả xử lý
(Sanghi và cộng sự, 2006; Assadi và cộng sự, 2013). Chúng tôi tiến hành khảo sát ở
các điểm pH 3, 7, 10, 12 để từ đó xác định được giá trị pH mang lại hiệu quả tối ưu
SVN
C
KH

57. 44
nhất cho quá trình keo tụ bằng gum muồng hoàng yến. Trong thí nghiệm này thay
đổi yếu tố pH ở 3 môi trường: acid, kiềm, trung tính và cố định các yếu tố còn lại.
Bảng 3.10. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát pH của gum.
Màu nhuộm Tốc độ
khuấy
(vòng/phút)
Thời gian
(phút)
Nồng độ
gum (mg/L)
IDC
(mg/L)
pH
Sunfix Red
S3B 100 60 30 100 50 3, 7, 10, 12
Theo kết quả Hình 3.18 ta thấy hiệu suất khử màu và COD có sự thay đổi rõ
rệt tại các giá trị pH khác nhau. Chứng tỏ pH ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả xử lý
của gum. Hiệu quả xử lý màu và COD trong môi trường kiềm (pH = 10) màu cao
hơn so với môi trường acid với hiệu suất khử màu, loại bỏ COD lần lượt là 39,2%
và 14,3%. Giá trị này phù hợp với giá trị pH = 9,5 trong nghiên cứu của Sanghi và
cộng sự (2006) khi sử dụng trong khử màu nước thải nhuộm.
Tại pH = 10, cấu trúc của các màu nhuộm hoạt tính chủ yếu ở dạng
hydroxyethyl sulfone như miêu tả trong Hình 3.19 (Ojstršek và cộng sự, 2008).
Dạng tồn tại này có thể dễ dàng tạo liên kết giữa π electron của màu nhuộm với
nhóm cis-hydroxy có trong gum (Blackburn, 2004). Vì thế màu nhuộm có thể bị
loại trừ bằng gum hạt với cơ chế minh hoạt trong Hình 3.19.
Ở môi trường kiềm cao (pH = 12), nối carbonhydrate của gum có thể bị phân
hủy một phần (Whistler và BeMiller, 1958). Điều này làm cho gum khó tương tác
hiệu quả với MN ngay cả khi dạng tồn tại của nó vẫn giữ nguyên là hydroxyethyl
sulfone tại pH này. Do đó hiệu suất khử màu của gum giảm tại giá trị pH = 12.
Trái lại tại pH trung tính và acid, phân tử màu nhuộm bị proton hóa, trên
phân tử màu xuất hiện các gốc mang điện tích dương (tại vị trí của nhóm amine).
SVN
C
KH

58. 45
Hình 3.18. Ảnh hưởng của pH đến hiệu quả khử màu bằng gum hạt.
Tương tác đẩy giữa bề mặt gum và màu nhuộm dẫn đến hiệu suất khử màu
hầu như không đáng kể tại các giá trị pH này.
Hình 3.19. Cấu trúc màu SRS ở các pH khác nhau (chạy bằng I-lab 2.0)
3.3.2. Xác định tốc độ khuấy tối ưu
Trong thí nghiệm Jar-test, tốc độ khuấy trộn quyết định khả năng hình thành và
duy trì các “bông keo”. Tốc độ khuấy trộn thích hợp sẽ giúp cho các bông keo lớn
dần, tương tác hiệu quả mà không làm vỡ cấu trúc (Joo và cộng sự, 2007). Nghiên
cứu khảo sát tốc độ khuấy trộn thay đổi từ 25 – 90 vòng/phút (Bảng 3.11) nhằm tìm
SVN
C
KH

59. 46
hiểu ảnh hưởng của yếu tố này đến quá trình keo tụ đồng thời xác định giá trị tối ưu
của yếu tố bằng gum kết quả thu được với màu Sunfix Red S3B 100% được trình
bày theo Hình 3.20.
Bảng 3.11. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát tốc độ khuấy
trộn của gum.
Màu
nhuộm
pH Thời gian
(phút)
Nồng độ
gum
(mg/L)
IDC (mg/L) Tốc dộ
khuấy trộn
(vòng/phút)
Sunfix Red
S3B 100%
10 30 100 50 25, 30, 45,
60, 75, 90,
120
Từ Hình 3.20. Ta nhận thấy tốc độ khuấy trộn ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý
bằng gum hạt. Hiệu quả khử màu và COD tăng dần khi tốc độ khuấy tăng dần từ 25
– 45 vòng/phút. Nếu tiếp tục tăng tốc độ khuấy thì hiệu quả giảm xử lý lại giảm liên
tục. Tại tốc độ khuấy 45 vòng/phút mang lại hiệu quả cao nhất với khả năng loại bỏ
màu là 26,3% và COD 44,7%, giá trị tối ưu trong thí nghiệm này. Tốc độ khuấy này
tương thích với tốc độ khuấy trộn trong nghiên cứu của Tatsi và cộng sự (2003). Sự
tương tác trong cấu trúc giữa gum với màu nhuộm biểu diễn qua Hình 3.21.
SVN
C
KH

60. 47
Hình 3.20. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến hiệu quả xử lý bằng gum.
Hình 3.21. Cơ chế tương tác của màu nhuộm SRS và gum (Blackburn, 2004).
3.3.3. Xác định thời gian khuấy tối ưu
Song song với tốc độ khuấy trong thí nghiệm Jar-test thì yếu tố thời gian thời khuấy
cũng đóng vai trò xác định trong hiệu quả xử lý. Thí nghiệm này tiến hành khảo sát
tại khoảng thời gian xử lý thay đổi từ 15 – 90 phút (Bảng 3.11). Từ đó xác định ảnh
SVN
C
KH

61. 48
hưởng của yếu tố này đến quá trình keo tụ đồng thời xác định thời gian khuấy trộn
tối ưu bằng gum kết quả thu được trình bày trên Hình 3.22.
Bảng 3.12. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát tốc độ khuấy
trộn của gum.
Màu nhuộm pH Tốc độ
(vòng/phút)
Nồng độ
gum (mg/L)
IDC
(mg/L)
Thời gian
khuấy trộn
(phút)
Sunfix Red
S3B (SRS)
10 45 100 50 15, 30, 45,
60, 75 và
90
Từ Hình 3.22 thấy rằng cùng với sự gia tăng thời gian phản ứng, hiệu quả
khử màu tăng dần. Hiệu quả giảm màu và COD của màu SRS là 44.5%, 40.4 %.
Tuy nhiên khi vượt quá ngưỡng tối ưu 30 phút với SRS hiệu quả xử lý gần như
không đổi thậm chí có xu hướng giảm (SRS). Điều này có thể do quá trình “bền
hóa” (restabilization) hay keo hóa trở lại của hệ.
Hình 3.22. Ảnh hưởng của thời gian khuấy đến hiệu quả khử màu bằng gum.
SVN
C
KH

62. 49
3.3.4. Xác định nồng độ gum tối ưu
Lượng chất keo tụ là một trong những yếu tố có tác động trực tiếp đến chất
lượng nước sau xử lý. Khi sử dụng lượng dư chất keo tụ sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất
và tính kinh tế của hệ thống xử lý. Ngược lại với hàm lượng quá ít thì không đảm
bảo hiệu quả xử lý. Chính vì thế thí nghiệm khảo sát để xác định lượng gum thích
hợp nhất cho thí nghiệm khử màu này là rất quan trọng. Nồng độ gum được thay
đổi từ 100 – 350 mg/L trong khi các yếu tố khác được cố định trong quá trình thí
nghiệm (Bảng 3.13). Kết quả thí nghiệm được trình bày trên Hình 3.23.
Bảng 3.13. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát nồng độ gum.
Màu nhuộm
pH Tốc độ
(Vòng/phút)
Thời gian
(phút)
IDC
(mg/L)
Nồng độ
gum (mg/L)
SRS 10 45 30 50
100, 150,
200, 250,
300 và 350
SVN
C
KH

63. 50
Quan sát Hình 3.23. cho thấy khi tăng nồng độ gum từ 100 – 150 mg/L hiệu
quả xử lý cũng tăng dần nhưng khi tiếp tục tăng nồng độ gum thì hiệu suất khử
màu, COD giảm liên tục từ 48,2% xuống 20,8% (khử màu) và 35,4% xuống 11,3%
(khử COD). Hiệu quả khử màu SRS đạt hiệu quả cao nhất khi nồng độ gum là 200
mg/L với hiệu suất khử màu là 54.3% và COD là 40.9%. Hiện tượng hiệu suất có
xu hướng tăng rồi giảm về hiệu suất trên có khả năng do quá trình hình thành liên
kết gum và màu nhuộm lúc đầu dễ dàng khi hàm lượng gum chưa đạt đến mức độ
tối ưu, trong quá trình khảo sát dung dịch hàm lượng gum tăng lên trong khi nồng
độ màu nhuộm không đổi, quá trình cạnh tranh giữa các phân tử gum xãy ra làm
giảm khả năng liên kết hình thành giữa gum và màu nhuộm (Blackburn, 2004;
Sanghi và cộng sự, 2006). Như vậy, nồng độ gum 200 mg/L được lựa chọn cho thí
nghiệm khảo sát nồng độ màu nhuộm thích hợp ứng với hiệu suất cao nhất.
Hình 3.23. Ảnh hưởng của nồng độ gum đền hiệu quả khử màu.
3.3.5. Xác định nồng độ màu nhuộm tối ưu
Thí nghiệm này khảo sát nồng độ thích hợp, nồng độ màu nhuộm được thay
đổi từ 20-140 mg/L trong khi các yếu tố khác được cố định (Bảng 3.14). Kết quả thí
nghiệm được trình bày trên Hình 3.24.
SVN
C
KH

64. 51
Bảng 3.14. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát nồng độ màu
thích hợp bằng gum.
Màu nhuộm pH
Tốc độ
(Vòng/phút)
Thời gian
(phút)
Nồng độ
gum (mg/L)
IDC
(mg/L)
SRS 10 45 30 200 20, 50, 80,
100, 120 và
140
Từ biểu đồ Hình 3.24 cho thấy nồng độ màu có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu
quả khử màu của gum. Hiệu quả khử màu giảm dần khi nồng độ tăng dần cũng
tương tự khi ta giảm dần nồng độ chất keo tụ. Khi ta tăng nồng độ màu liên tục
trong khi nồng độ chất keo tụ và các yếu tố pH, tốc độ khuấy trộn, thời gian khuấy
trộn là không đổi thì hiệu quả xử lý COD liên tục giảm từ 40,9% xuống 11,9% và
hiệu quả khử màu giảm từ 56,8% xuống 9,9% . Hiệu quả xử lý trong thí nghiệm này
giảm bởi xảy ra hiện tượng nồng độ chất keo tụ trong dung dịch không đủ để tương
tác với nồng độ màu. Lượng màu này vẫn tồn tại trong dung dịch làm giảm hiệu
suất khử màu và COD của thí nghiệm. Như vậy, ta có thể kết luận rằng với mỗi giá
trị nồng độ màu nhuộm khác nhau của một loại màu nhuộm (SRS) thì cần thêm một
lượng hóa chất keo tụ gum với nồng độ thích hợp là khác nhau.
SVN
C
KH

65. 52
Hình 3.24. Ảnh hưởng của nồng độ màu đến hiệu suất khử màu.
3.4. KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH XỬ LÝ MÀU BẰNG PAC
3.4.1. Xác định pH tối ưu
Để xác định pH tối ưu cho quá trình khử màu chúng tôi tiến hành khảo sát ở
các điểm pH 5, 7, 9, 10 và 11 khi cố định các yếu tố nồng độ PAC, nồng độ chất
màu, tốc độ, thời gian khuấy (Bảng 3.15) kết quả được biểu diển theo Hình 3.25.
Bảng 3.15. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát pH của PAC.
Màu nhuộm Tốc độ khuấy
(Vòng/phút)
Thời gian
(phút)
Nồng độ
PAC (mg/L)
IDC (mg/L)
pH
SRS 90 15 400 50 3, 5, 7, 9,
10, 11, 12
SVN
C
KH

66. 53
Hình 3.25. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất khử màu bằng PAC.
Quan sát Hình 3.25 ở trên ta thấy đối với PAC là chất keo tụ xử lý COD màu
nhuộm tại các giá trị pH đều đạt hiệu quả > 50%. Nhưng hiệu quả khử màu ở các
giá trị pH trong môi trường kiềm tỏ ra tối ưu hơn tại pH = 11. Với giá trị pH = 11
thì hiệu suất khử là cao nhất với COD đạt 59,5% và màu 40,8%.
PAC đạt hiệu suất khá tốt với các giá trị pH bởi tính lưỡng tính của oxit Al2O3
trong PAC, Al2O3 tan tốt trong cả môi trường acid lẫn bazơ cho ra ion Al3+
, ion này
bị hydrat hóa tạo thành phức Al(H2O)6
3+
. Trong môi trường nước, phức nhôm trao
đổi proton hình thành ion Al(OH)2+
. Chính ion này kết hợp mạnh mẽ với các phân
tử màu nhuộm mang điện tích âm hình thành bông cặn hydroxid. Các bông cặn này
liên kết lại với nhau nhờ lực Vander Waals và nối hydrogen tạo thành tập hợp có tỉ
trọng lớn hơn, tách khỏi nước và lắng xuống.
3.4.2. Xác định tốc độ khuấy tối ưu
Thí nghiệm khảo sát tốc độ khuấy với các điều kiện được tóm tắt trong Bảng 3.16.
SVN
C
KH

67. 54
Bảng 3.16. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát tốc độ khuấy
dùng PAC.
Màu nhuộm pH
Thời gian
(phút)
Nồng độ
PAC (mg/L)
IDC
(mg/L)
Tốc độ khuấy
trộn
(vòng/phút)
SRS 11 15 400 50
45, 60, 75 và
90
Hình 3.26. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến hiệu suất khử màu bằng PAC.
Trong thí nghiệm khảo sát tốc độ khuấy với chất keo tụ bằng PAC nhận thấy
yếu tố này ít có ảnh hưởng đến hiệu suất khử màu khác với các chất keo tụ tự nhiên
như gum hoặc chitosan. Tại tốc độ 60 vòng/phút hiệu suất xử lý là cao nhất COD
đạt 73,8% và màu là 50,1%. Đây là giá trị tốc độ tối ưu.
SVN
C
KH

68. 55
3.4.3. Xác định thời gian khuấy tối ưu
Để xác định thời gian khuấy tối ưu cho quá trình keo tụ chúng tôi tiến hành khảo
sát thí nghiệm ở tốc độ khuấy từ nồng độ 15, 30, 45, 60, 75 (phút) và cố định các
yếu tố khác như trong Bảng 3.17. Thu được kết quả như Hình 3.27.
Bảng 3.17. Giá trị vủa các thông số trong thí nghiệm khảo sát thời gian khuấy
trộn dùng PAC.
Màu nhuộm pH
Tốc độ
(vòng/phút)
Nồng độ
PAC (mg/L)
IDC (mg/L)
Thời gian
khuấy trộn
(phút)
SRS 11 75 400
50 15, 30, 45,
60 và 75
Hình 3.27. Ảnh hưởng của thời gian khuấy đến hiệu suất khử màu bằng PAC.
Ta nhận thấy rằng tương tự như tốc độ khuấy ảnh hưởng của thời gian khuấy
đến hiệu quả khử màu của PAC không ảnh hưởng nhiều do khả năng tạo bông của
màu và chất keo tụ ở dạng ion nhôm khá bền ít chịu tác động như các dạng polymer
SVN
C
KH

69. 56
hữu cơ như gum hay chitosan. Thời gian thích hợp được lựa chọn cho màu SRS là
15 phút.
3.4.4. Xác định nồng độ PAC tối ưu
Liều lượng PAC sử dụng trong thí nghiệm keo tụ có sự biến động lớn vì thế thí
nghiệm khảo sát được trải dài ở nhiều nồng độ tương ứng với các chất màu khác
nhau. Điều kiện ban đầu cho thí nghiệm được tóm gọn trong Bảng 3.18. Kết quả
khảo sát được biểu diễn trên Hình 3.28.
Bảng 3.18. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát nồng độ PAC.
Màu nhuộm pH
Tốc độ
(vòng/phút)
Thời gian
(phút)
IDC (mg/L)
Nồng độ
PAC
(mg/L)
SRS 11 75 30 50 200 -1100
Hình 3.28. Ảnh hưởng của nồng độ PAC đến hiệu suất khử màu bằng PAC.
Từ Hình 3.28 ta thấy hiệu quả xử lý của PAC là cao hơn so với gum và
chitosan. Tuy nhiên sử dụng lượng hóa chất dùng xử lý gấp nhiều lần (gum: 2 – 4
lần; chitosan: 4 – 10 lần) kèm theo lượng nhôm dư phát sinh ra trong bùn thải và
SVN
C
KH

70. 57
nước sau xử lý gây ô nhiễm. Nồng độ PAC được chọn cho thí nghiệm tiếp theo là
900 mg/L với màu SRS trong nghiên cứu.
3.4.5. Xác định nồng độ màu tối ưu
Trong giai đoạn này nồng độ màu được thay đổi từ 20 – 140 mg/L. Các yếu tố
khác được giữ cố định như trong Bảng 3.19.
Bảng 3.19. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát nồng độ màu
nhuộm bằng PAC.
Màu nhuộm pH
Tốc độ
(vòng/phút)
Thời gian
(phút)
Nồng độ PAC
(mg/L)
Nồng độ
màu (mg/L)
SRS 11 60 30 900 20, 50, 80,
100, 120,
140
Hình 3.29. Ảnh hưởng của nồng độ màu đến hiệu suất xử khử màu bằng PAC.
Nhận xét: Đối với PAC, tất cả các loại màu nhuộm hoạt tính trên đều có thể xử
lý ở nồng độ màu rộng 20 – 100 mg/L. Chỉ khi nồng độ màu quá cao > 100mg/L
SVN
C
KH

71. 58
hiệu quả xử lý sẽ giảm mạnh. Tương tự như gum khi tăng nồng độ màu thì hiệu quả
xử lý COD và màu đều giảm.
3.5. XÁC ĐỊNH CÁC YẾU TỐ THÍCH HỢP CHO QUÁ TRÌNH XỬ LÝ
MÀU BẰNG PHÈN SẮT
3.5.1. Xác định pH tối ưu
Trong học thuyết Lewis, sắt II có dạng tồn tại của nó trong dung dịch phụ thuộc
chủ yếu vào giá trị pH. Để khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng keo tụ màu
nhuộm nghiên cứu thay đổi giá trị pH đầu vào dung dịch 5, 7, 9, 10, 11, 12 như
Bảng 3.20. Kết quả thí nghiệm được biểu diễn theo Hình 3.30.
Bảng 3.20. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát pH của FAS.
Màu nhuộm
Tốc độ khuấy
(Vòng/phút)
Thời gian
(phút)
Nồng độ FAS
(mg/L)
IDC
(mg/L)
pH
SRS 90 15 200 50 5, 7, 9, 10, 11, 12
Hình 3.30. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý màu và COD bằng phèn sắt.
Hiệu quả xử lý màu và COD của màu nhuộm Sunfix Red S3B 100% có hiệu
suất cao tại pH = 12, hiệu suất khử màu và COD tương ứng của SRS là 89.2% và
SVN
C
KH

72. 59
68.6%. Bởi sự hình thành của bông cặn Fe(OH)2 tại giá trị pH này mang lại hiệu
quả cao hơn những giá trị pH khác (Hình 3.31) với diện tích bề mặt lớn, rất hữu
dụng trong việc loại trừ các chất hòa tan (Joo và cộng sự, 2007).
Hình 3.31. Dạng tồn tại của Fe (II) trong dung dịch ở các pH khác nhau.
Như vậy, giá trị pH = 12 được lựa chọn để thực hiện những nghiên cứu tiếp
theo.
3.5.2. Xác định tốc độ khuấy tối ưu
Tốc độ khuấy được khảo sát với điều kiện ban đầu tóm tắt trong Bảng 3.21.
Bảng 3.21. Giá trị của các thông số trong thí nghiệm khảo sát tốc độ khuấy
dùng FAS.
Màu nhuộm pH
Thời gian
(phút)
Nồng độ
FAS (mg/L)
IDC
(mg/L)
Tốc độ
khuấy trộn
(Vòng/phút)
SRS 12 15 200 50 30, 60, 75,
90
SVN
C
KH