nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố đến khả năng giải phóng formaldehyde từ quần áo ra môi trường trong quá trình sử dụng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --- NGUYỄN THỊ HƯỜNG NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN KHẢ NĂNG GIẢI PHÓNG FORMALDEHYDE TỪ QUẦN ÁO RA MÔI TRƯỜ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

NGUYỄN THỊ HƯỜNG

NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN KHẢ NĂNG GIẢI PHÓNG FORMALDEHYDE TỪ QUẦN ÁO

RA MÔI TRƯỜNG TRONG QUÁ TRÌNH SỬ DỤNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU DỆT MAY

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-*** -

NGUYỄN THỊ HƯỜNG

NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN KHẢ NĂNG GIẢI PHÓNG FORMALDEHYDE TỪ QUẦN ÁO RA MÔI

TRƯỜNG TRONG QUÁ TRÌNH SỬ DỤNG

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU DỆT MAY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Công nghệ Vật liệu Dệt may

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS BÙI VĂN HUẤN

Hà Nội – 2012

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN! 3

LỜI CAM ĐOAN 4

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 5

DANH MỤC CÁC BẢNG 6

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 7

PHẦN MỞ ĐẦU ……… 9

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 14

1.1 Các hợp chất của formandehyde và ứng dụng của chúng trong sản xuất dệt may 14 1.1.1 Sơ lược về formaldehyde (FA) 14

1.1.2 Tính chất lý hóa của FA 15

1.1.3 Ứng dụng của FA trong sản xuất dệt may 16

1.2 Nguyên nhân tồn dư FA trên sản phẩm dệt may và ảnh hưởng của chúng đến sức khỏe con người 24

1.2.1 Nguyên nhân tồn dư FA 24

1.2.2 Ảnh hưởng của FA đến sức khỏe con người 24

1.3 Các phương pháp và tiêu chuẩn xác định hàm lượng FA trên sản phẩm dệt may 28

1.3.1 Một số phương pháp xác định hàm lượng FA trên sản phẩm dệt may 28

1.3.2 Một số tiêu chuẩn xác định hàm lượng FA trên sản phẩm dệt may 39

1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng giải phóng FA từ quần áo ra môi trường trong quá trình sử dụng 42

1.4.1 Ảnh hưởng của mồ hôi và sự cọ xát 42

1.4.2 Ảnh hưởng của các chu kỳ giặt 48

1.4.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm môi trường đến sự giải phóng FA 52

1.4.4 Ảnh hưởng của các phương pháp chiết tách khác nhau đến hàm lượng FA giải phóng ra 53

1.5 Kết luận chương 1 55

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 56

2.1 Mục đích nghiên cứu 56

2.2 Đối tượng nghiên cứu 56

2.3 Nội dung và phương pháp nghiên cứu 57

2.3.1 Khảo sát hàm lượng FA trên sản phẩm quần áo trẻ em của một số công ty

2.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng độc lập của các yếu tố đến lượng FA giải phóng ra từ vải quần áo mặc sát da 61

2.3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời của các yếu tố đến lượng FA giải phóng

ra từ vải quần áo mặc sát da 64

2.4 Quy trình tiến hành thí nghiệm 66

2.4.1 Chuẩn bị mẫu vải thí nghiệm 66

2.4.2 Chuẩn bị dung dịch mồ hôi nhân tạo 67

2.4.3 Ngấm ướt dung dịch mồ hôi lên mẫu vải 68

2.4.4 Thực hiện mài ma sát mẫu 69

2.4.5 Chiết tách mẫu theo tiêu chuẩn NF ISO 14184-1 70

2.4.6 Xác định hàm lượng FA trên máy UV/VIS 71

2.5 Kết luận chương 2 73

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 74

3.1 Kết quả khảo sát hàm lượng FA chiết được từ quần áo trẻ em của một số công ty 74

3.2 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng độc lập của các yếu tố đến sự giải phóng FA từ vải quần áo mặc sát da 75

3.2.1 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ không khí 75

3.2.2 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của mồ hôi có pH khác nhau 76

3.2.3 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của số chu kỳ mài 77

3.3 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời của các yếu tố đến sự giải phóng FA từ quần áo mặc sát da 78

3.3.1 Trường hợp quần áo bị làm ẩm bằng nước cất 78

3.3.2 Trường hợp quần áo bị làm ẩm bằng mồ hôi axit 80

3.3.3 Trường hợp quần áo bị làm ẩm bằng mồ hôi bazơ 81

3.4 Kết luận chương 3 84

KẾT LUẬN 85

Hướng nghiên cứu tiếp theo: 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

LỜI CẢM ƠN!

Trước hết, tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Bùi Văn Huấn, người thầy đã tận tình hướng dẫn, động viên, nhắc nhở và dành nhiều thời gian cho tác giả trong quá trình thực hiện luận văn

trong Viện Dệt May – Da giầy và Thời trang trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho tác giả hoàn thành luận văn này

Tác giả cũng xin chân thành cám ơn các Thầy, Cô tại phòng thí nghiệm Vật

liệu dệt và phòng thí nghiệm hoá dệt - Viện Dệt May – Da giầy và Thời trang

trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để tác giả thực hiện thành công những thí nghiệm của đề tài

LỜI CAM ĐOAN

Nội dung nghiên cứu trong luận văn này là do tác giả và nhóm nghiên cứu tiến hành, không sao chép từ các công trình nghiên cứu khác Tác giả xin cam đoan những điều trên là đúng sự thật, nếu có gì sai tác giả xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DMDHEU Dimetylol dihidroxi etylen ure

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1 Một số nguồn phát sinh FA 23

Bảng 2 Thành phần của dung dịch mồ hôi nhân tạo 43

Bảng 3 Thông tin về các mẫu 47 Bảng 4 Kết quả xác đinh FA sau các quá trình giặt lặp lại 49

Bảng 5 Tỷ lệ FA thoát ra và các thông số liên quan trong buồng động 52

Bảng 7 Thông số kỹ thuật của vải nghiên cứu 56

Bảng 12 Mã hoá các yếu tố ảnh hưởng 65

Bảng 13 Quy hoạch thực nghiệm 65 Bảng 14 Thành phần của 1 lít dung dịch mồ hôi nhân tạo 67

Bảng 20 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ và số chu kỳ mài đến sự giải

phóng FA

78

Bảng 22 Kết quả thí nghiệm với mồ hôi bazơ 81

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 2 Phản ứng của HCHO với các nhóm hoạt động mạnh 18

Hình 9 Các bước thực hiện theo tiêu chuẩn EN ISO 14184-1và Bể rung

mẫu

43

Hình 15 Sự di rời của FA sau các chu kỳ giặt 51Hình 16 Sơ đồ quy trình thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của số chu kỳ

Hình 24 Bể rung siêu âm 70

Hình 26 Cuvet nhựa 72

Hình 28 Biểu đồ thể hiện mối liên hệ giữa chu kỳ mài và sự giải phóng

Hình 30 Biểu đồ thể hiện thể hiện sự so sánh hàm lượng FA chiết tách

được trong các phương án thí nghiệm với mồ hôi axit và mồ hôi bazơ

82

PHẦN MỞ ĐẦU

Lý do chọn đề tài: Việt Nam là nước có nhiều mặt hàng xuất khẩu lớn như

thủy sản, dệt may hay nông sản Các mặt hàng xuất khẩu đã mang lại cho nước ta một nguồn thu ngoại tệ lớn nhưng nếu so với tiềm năng thì các doanh nghiệp Việt Nam còn có thể làm nhiều hơn thế Một công cụ giúp cho các sản phẩm của Việt Nam tăng giá trị trên thị trường quốc tế chính là nhãn sinh thái Các mặt hàng xuất khẩu của Việt Nam vào thị trường Mỹ, EU hay Nhật Bản … đều phải chịu những sự kiểm duyệt khắt khe về chất lượng sản phẩm và các quy định về bảo vệ môi trường Việc gia nhập WTO càng thúc đẩy Việt Nam phải nhanh chóng đưa các quy định về nhãn sinh thái vào áp dụng

Nhãn sinh thái bắt nguồn từ Châu Âu- Blue Eco Angle của Đức Đây là nhãn sinh thái đầu tiên trên thế giới, xuất hiện vào năm 1977 Hiện nay trên thế giới, có khoảng hơn 30 quốc gia trong đó nổi bật là Mỹ, EU, Nhật Bản và trong khu vực Đông Nam Á thì có Thái Lan với Nhãn xanh Thái Lan (1994), Singapore với Nhãn xanh Singapore (1992) và gần đây nhất với Sự lựa chọn xanh (2001) của Philippines

Oeko-Tex 100 là nhãn sinh thái của Hiệp hội quốc tế nghiên cứu và thử nghiệm trong lĩnh vực sinh thái dệt, là nhãn sinh thái được biết đến nhiều nhất, phổ biến nhất ở Châu Âu hiện nay Tiêu chuẩn Oeko-Tex 100 đưa ra một cách toàn diện thành phần sinh thái đối với con người của các sản phẩm dệt Hiện nay có khoảng

1800 công ty dệt và may đang hoạt động theo các quy chuẩn trong nhãn sinh thái Oeko-Tex 100 Trên thế giới, việc các sản phẩm được dán nhãn sinh thái là rất quen thuộc Người tiêu dùng sẵn sàng bỏ ra thêm từ 10 % – 17 % chi phí để mua các sản phẩm có dán nhãn sinh thái Từ tháng 1/2008, sản phẩm hàng may mặc muốn nhập khẩu vào EU bắt buộc phải tuân theo các tiêu chuẩn Oeko-Tex 100 Có nghĩa là sản phẩm may mặc đó phải đảm bảo không gây nguy hại cho người sử dụng

Các chỉ tiêu sinh thái như hàm lượng formaldehyde (FA), thuốc trừ sâu, hàm lượng kim loại nặng, thuốc nhuộm azo cấm … là những chất độc hại hình thành trong quá trình sản xuất dệt may Trong đó hàm lượng FA là một chỉ tiêu quan

trọng bởi mức độ nguy hại của nó đối với sức khoẻ con người trong quá trình sử dụng FA có ảnh hưởng lớn tới sức khỏe con người từ gây kích thích mắt và đường

hô hấp đến gây ung thư cho nhiều cơ quan của cơ thể Do vậy hàm lượng FA chiết

ly ra được là một trong những chỉ tiêu sinh thái quan trọng của trang phục cần được kiểm soát FA tồn tại trên sản phẩm may mặc do trong quá trình xử lý hàng dệt may

có sử dụng các chất có chứa FA như các chất xử lý hoàn tất chống nhàu (cho sản phẩm từ xơ sợi thiên nhiên), các chất xử lý nâng cao độ bền màu ướt, các chất dùng trong in pigment Trong giới hạn về hàm lượng FA cho phép trên sản phẩm dệt của Oeko-Tex 100 đã phân ra làm 3 nhóm:

- Các sản phẩm vải trang trí, quần áo không tiếp xúc với da là 300 ppm

- Với quần áo tiếp xúc với da là 75 ppm

- Quần áo trẻ em là 20 ppm

Chỉ tiêu về hàm lượng FA trong các nhãn sinh thái hiện nay được quy định chung cho các nhóm sản phẩm dệt may mà chưa xét đến các điều kiện sử dụng của quần áo như thời tiết nóng ẩm, khô hanh, đặc điểm tiếp xúc với cơ thể,…Trong khi

đó, trong quá trình sử dụng quần áo, dưới các tác động của các yếu tố môi trường sử dụng và tác động từ phía người sử dụng như nhiệt độ môi trường, nhiệt độ cơ thể,

mồ hôi, ma sát giữa cơ thể người mặc và quần áo, FA từ quần áo có thể di dời ra bên ngoài nhiều hơn và ảnh hưởng đến sức khỏe người sử dụng đặc biệt là quần áo mặc sát với cơ thể

giải phóng formaldehyde từ quần áo ra môi trường trong quá trình sử dụng” nhằm đánh giá tác động của các yếu tố sử dụng chính đến hàm lượng FA giải phóng ra từ sản phẩm dệt may 100 % cotton mặc sát da ra môi truờng, làm cơ sở để sử dụng hợp lý các hợp chất chứa FA trong sản xuất sản phẩm dệt may, đồng thời góp phần xác định hàm lượng FA giới hạn cho các nhóm trang phục có điều kiện sử dụng khác nhau là việc làm cần thiết có giá trị khoa học và thực tiễn cao

Lịch sử nghiên cứu: Trên thế giới hiện nay có một số nghiên cứu về sự di

rời FA từ sản phẩm dệt may [14, 19, 21] Các nghiên cứu tập trung vào ảnh hưởng của một số yếu tố như nhiệt độ, mồ hôi, sự cọ xát đến sự giải phóng FA xác định

được theo tiêu chuẩn NF ISO 1484-1 [15] và NF ISO 14184-2 [16] và ảnh hưởng của các chu kỳ giặt, các phương pháp chiết tách khác nhau [21] đến hàm lượng FA chiết tách được trên mẫu, cung như nghiên cứu ảnh hưởng của FA đến cơ thể con người [22]

Ở nước ta, đã có một số nghiên cứu khảo sát về hàm lượng FA trên một số sản phẩm dệt may [3] và ảnh hưởng của số chu kỳ giặt đến hàm lượng FA chiết tách được trên một số mặt hàng quần áo trẻ em

Các nghiên cứu trong nước và quốc tế đều chưa đề cập cụ thể đến các điều kiện thực tế sử dụng quần áo như nhiệt độ môi trường, sự mài mòn giữa cơ thể người và quần áo, mồ hôi v.v đến sự giải phóng FA từ quần áo (hàm lượng FA này

sẽ trực tiếp đi vào cơ thể người qua vùng da tiếp xúc)

Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận văn:

Mục đích nghiên cứu của luận văn là: Đánh giá được ảnh hưởng của các

yếu tố: Nhiệt độ môi trường, sự mài mòn và tác động của mồ hôi đến sự giải phóng

FA từ quần áo 100 % cotton mặc sát da ra môi trường trong quá trình sử dụng; làm

cơ sở cho nghiên cứu tiếp theo để thiết lập giới hạn cho phép về hàm lượng FA chiết tách được từ sản phẩm dệt may có điều kiện sử dụng khác nhau

Đối tượng nghiên cứu của luận văn là: Vải dệt kim 100 % cotton được sản

xuất trong nước, sử dụng để may quần áo trẻ em có hàm lượng FA chiết tách được nằm trong giới hạn Oeko-Tex 100 (< 20 ppm)

Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu các yếu tố chính ảnh hưởng đến sự giải

phóng FA từ quần áo mặc sát da trong quá trình sử dụng: nhiệt độ môi trường, số chu kỳ mài mòn, pH mồ hôi

Tóm tắt cô đọng các luận điểm cơ bản:

Khảo cứu tài liệu để kế thừa các kết quả nghiên cứu đã công bố trong nước

và trên thế giới về FA, sự tồn tại của FA trên sản phẩm và các yếu tố ảnh hưởng đến

sự giải phóng FA từ quần áo trong quá trình sử dụng, các phương pháp xác định hàm lượng FA chiết tách được

Qua khảo cứu tài liệu xác định được các yếu tố chính ảnh hưởng đến giả phóng FA từ quần áo ra môi trường trong quá trình sử dụng là: Nhiệt độ môi

trường, pH mồ hôi, sự mài mòn

Đề xuất và xây dựng phương pháp cùng thiết bị thí nghiệm tác động của các yếu tố nghiên cứu đến trang phục mặc sát da trong quá trình sử dụng

Khảo sát hàm lượng FA trên một số quần áo trẻ em mặc sát da để lựa chọn được mẫu vải nghiên cứu

Nghiên cứu ảnh hưởng độc lập của các yếu tố đến sự giải phóng FA từ quần

áo mặc sát da trong quá trình sử dụng (Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí, ảnh hưởng của mồ hôi, ảnh hưởng của số chu kỳ mài)

Nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời của các yêu tố đến sự giải phóng FA trong quá trình sử dụng Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ không khí môi trường và số chu kỳ mài đến lượng FA giải phóng ra từ vải được thấm ướt bằng nước cất hoặc

mồ hôi axit hoặc mồ hôi bazơ

Sử dụng quy hoạch thực nghiệm để tiến hành thí nghiệm và dùng phần mềm quy hoạch thực nghiệm để xử lý kết quả Từ đó xác định được phương trình hồi quy thực nghiệm thể hiện mức độ ảnh hưởng của từng yếu tố đến lượng FA giải phóng

ra trong quá trình sử dụng

Phương pháp nghiên cứu:

Nghiên cứu lý thuyết kế thừa các kết quả nghiên cứu đã công bố Nghiên cứu khảo sát để lựa chọn đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu thực nghiệm xác định ảnh hưởng của các yếu tố đến lượng FA giải phóng ra từ vải, sử dụng các tiêu chuẩn Việt Nam và quốc tế

Sử dụng toán quy hoạch thực nghiệm, lý thuyết về quy hoạch thực nghiệm trong nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời của các yếu tố đến lượng FA giải phóng ra từ vải

Sử dụng các phần mềm chuyên dụng (Excel, Design- Expert) để xử lý số liệu thực nghiệm

Đóng góp của tác giả: Đề xuất và xây dựng phương pháp cùng thiết bị thí

nghiệm mô phỏng tác động của các yếu tố: Nhiệt độ môi trường, pH mồ hôi, sự mài mòn ma sát đến trang phục mặc sát da trong quá trình sử dụng

Đã xác định được ảnh hưởng của các yếu tố sử dụng chính: nhiệt độ môi

trường, mồ hôi và sự mài mòn đến hàm lượng FA chiết tách được từ vải dệt kim

100 % cotton sử dụng may quần áo trẻ em Kết quả nghiên cứu này làm cơ sở để cho hướng nghiên cứu tiếp theo nhằm xác định giới hạn cho phép về FA đối với trang phục phù hợp với điều kiện môi trường sử dụng khác nhau Phương pháp và

kỹ thuật xây dựng được trong nghiên cứu này có thể áp dụng để xác định ảnh hưởng của các yếu tố sử dụng đến các chỉ tiêu sinh thái khác của sản phẩm dệt may như hàm lượng kim loại nặng, độ bền màu v.v

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Các hợp chất của formandehyde và ứng dụng của chúng trong sản xuất dệt may

1.1.1 Sơ lược về formaldehyde (FA)

FA là hợp chất hữu cơ có rất nhiều tên gọi khác nhau như formol, methyl aldehyde, methylene oxide, metanal, là andehyde đơn giản nhất … FA lần đầu tiên được nhà hóa học người Nga Aleksandr Butlerov tổng hợp năm 1859 nhưng chỉ được Hoffman xác định chắc chắn vào năm 1867 [1]

Trong tự nhiên, FA có sẵn trong gỗ, táo, cà chua, khói động cơ, khói thuốc lá, khói đốt gỗ, dầu và khí hóa lỏng (gas)… Ngoài ra, FA còn hiện diện trong các sản phẩm đã qua chế biến như sơn và dầu bóng, gỗ ép, keo, vải, chất chống cháy, các chất bảo quản và chất cách ly…

Trong khí quyển Trái Đất, FA được tạo ra bởi phản ứng của ánh sáng mặt trời

và oxy đối với metan và các hyđrocacbon khác có trong khí quyển Một lượng nhỏ

FA được tạo ra như là sản phẩm phụ trong quá trình trao đổi chất của phần lớn các sinh vật, trong đó có con người

Các nguy hiểm chính Chất độc, dễ cháy

NFPA 704

Trong công nghiệp, FA được sản xuất bằng cách oxi hóa metanol có xúc tác Các chất xúc tác được sử dụng nhiều nhất là bạc kim loại hay hỗn hợp của sắt ôxít với môlípđen và vanađi Trong hệ thống sử dụng sắt ôxít (công nghệ Formox) phổ dụng hơn, metanol và oxy phản ứng ở 250 °C để tạo ra FA theo phương trình hóa học [1]:

Xúc tác gốc bạc thông thường hoạt động ở nhiệt độ cao hơn, khoảng 650 °C

Ở đây có hai phản ứng hóa học tạo FA diễn ra đồng thời: phản ứng đầu giống như phương trình trên, còn phản ứng sau là phản ứng khử hiđrô:

Ở mức độ sản xuất ít, formalin có thể được sản xuất bằng nhiều phương pháp khác bao gồm sự chuyển hóa từ êtanol thay vì nguồn nguyên liệu metanol thông thường Tuy nhiên, các phương pháp này không có giá trị thương mại lớn

1.1.2 Tính chất lý hóa của FA

- Là hợp chất hữu cơ dễ bay hơi và có khả năng chuyển sang thể khí ở điều kiện bình thường [1]

- Không màu, mùi cay xốc, khó ngửi

hoặc 37 % theo khối lượng gọi là formon hay formalin)

- FA là một chất có ái lực điện tử (electrophil) Nó có thể tham gia vào các phản ứng thế thơm ái lực điện tử với các hợp chất thơm và cũng có thể tham gia các phản ứng cộng ái lực điện tử với các anken Trong sự hiện diện của các chất

xúc tác có tính bazơ, FA tham gia vào phản ứng Cannizaro để tạo ra axít formic và metanol

dịch FA vì thế phải đóng nắp chặt để ngăn không cho tạo ra chất này trong quá trình lưu trữ

1,3,5-triôxan hay polyme mạch thẳng polyoxymetylen Sự hình thành của các chất này làm cho khí FA có các tính chất không tuân theo các định luật của khí lý tưởng một cách rõ nét, đặc biệt ở các nhiệt độ thấp hay áp suất cao [2]

1.1.3 Ứng dụng của FA trong sản xuất dệt may

1.1.3.1 Sử dụng FA trong quá trình xử lý chống nhàu

™ Mục đích chống nhàu:

Hạn chế hoặc hồi phục lại các nếp nhàu xuất hiện trong quá trình gia công hoặc sử dụng chúng Sản phẩm dễ chăm sóc có khả năng phục hồi nhất định với sự thay đổi cấu trúc và hình dạng trong qua trình gia công, giặt, sử dụng và dễ là phẳng

để làm tăng giá trị sử dụng, tăng giá trị mỹ quan cho sản phẩm

™ Nguyên nhân gây nhàu

- Do các tác động ngoại lực (đặc biệt là trong môi trường nước) như: vò, xoắn, cử động, gió… các tác động cơ học sẽ gây ra nhàu

- Trong vật liệu có cấu trúc hai pha: Cấu trúc tinh thể và cấu trúc vô định hình Tỷ lệ các pha này có ảnh hưởng tới tính chất hóa học và lý học của xơ Cấu hình của xơ Xenlulo (thành phần chủ yếu trong xơ bông chiếm khoảng 97 %) ổn định bằng liên kết hidro và lực Vanderwalls Trong vùng tinh thể, các mạch đại phân tử định hướng song song dọc trục xơ và liên kết chặt chẽ với nhau Lực liên kết giữa các phân tử đủ lớn để đề kháng khuynh hướng chuyển động tương đối giữa các phân tử do tác động gây nhàu tạo ra Thậm chí khi có sự dịch chuyển tương đối xảy ra thì lực liên kết này sẽ kéo các phân tử trở lại vị trí ban đầu Vì vậy trong vùng tinh thể khả năng kháng nhàu của xơ Xenlulo khá cao

- Trong xơ xenlulo, giữa các vùng tinh thể thường tồn tại các vùng vô định hình, trong vùng vô định hình, các mạch phân tử sắp xếp không trật tự, không gian

giữa các mạch phân tử lớn hơn và lực liên kết giữa các phân tử yếu hơn Do lực liên kết giữa các phân tử thấp nên lực phát sinh trong quá trình gây nhàu có thể gây ra

sự dịch chuyển tương đối của các mạch phân tử với nhau hoặc làm đứt các liên kết yếu giữa các phân tử Khi bỏ ngoại lực đi thì các lực liên kết không còn đủ lớn để kéo các phân tử trở về vị trí ban đầu hậu quả gây nên hiện tượng nhàu trong vải

Hình 1 Liên kết phân tử trong chuỗi polyme của xenlulo

Sử dụng các hợp chất có khả năng thấm sâu vào lõi xơ, sợi đồng thời có khả năng phản ứng với các nhóm chức trong mạch đại phân tử đặc biệt là ở miền vô định hình, tạo ra các liên kết ngang Khi có tác động ngoại lực, các liên kết ngang này như một lò xo để giữ cho mạch đại phân tử không bị dịch chuyển hoặc kéo chúng về vị trí ban đầu khi bỏ ngoại lực

Mặt khác, các hợp chất trên còn có khả năng đa tụ trong quá trình xử lý nhiệt

độ để tạo thành màng cao phân tử không tan trên vải và làm tăng khả năng chống nhàu cho vật liệu (còn có khả năng chống co)

™ Thành phần dung dịch chống nhàu :

tác, chất làm mềm, chất ngấm và các chất khác

- Chất chống nhàu:

Phản ứng của FA với các chất chống nhàu [10]: FA phản ứng với các nhóm hoạt động mạnh như: -OH; -NH; -CH…

Hình 2 Phản ứng của HCHO với các nhóm hoạt động mạnh

Chất chống nhàu đã được sử dụng cho vải bông có thể phân làm 3 nhóm:

Nhóm 1: Các chất chống nhàu trên cơ sở FA [5]:

- Ure/ FA

- Melamin/FA

- Glycol hemiaxetal

- Carbarmat

- Dimetylol etylen ure

- Dimetylol dihidroxi etylen ure (DMDHEU)

Nhóm 2: Các chất chống nhàu có hàm lượng FA thấp [5] :

- Hợp chất DMDHEU metyl hóa

- Hợp chất DMDHEU glycolat hóa

Nhóm 3: Các chất chống nhàu không có FA:

- Dimetyl ure/ Glyoxal

- Axit butan tetracacbonxilic

- Axit propan tricacboxilic

- Axit xitric

- Axit maleic

Với những tiêu chuẩn về sinh thái dệt và môi trường ngày càng chặt chẽ, việc khống chế hàm lượng FA trên vải ngày càng trở nên quan trọng khi lựa chọn các chất chống nhàu Việc sử dụng các hợp chất chống nhàu DMDHEU đã metyl hóa hoặc glycolat hóa cho phép giảm đáng kể lượng FA trên vải [5] Các chất chống nhàu sẵn có trên thị trường là Axit butan tetracacbonxilic và các sản phẩm phản ứng của Dimetyl ure/ Glyoxal Các sản phẩm phản ứng của Dimetyl ure/ Glyoxal có một

số ưu điểm: vải xử lý không chứa FA và có sự cân bằng giữa các chỉ tiêu chất lượng vải: chỉ số hồi nhàu ngoại quan (Chỉ số DP-Durable press rating, chỉ số này để đánh

giá mức độ phẳng nhẵn của vật liệu sau khi được giặt khô, chỉ số này có giá trị từ 1 đến 5, giá trị 5 chỉ mức độ phẳng nhẵn cao nhất, chỉ số 1 chỉ mức độ nhàu nhất, vải sau hoàn tất yêu cầu chỉ số DP đạt trị số 3.5 thoả mãn yêu cầu thị trường), độ bền đứt và độ bền mài mòn Việc sử dụng kết hợp giữa các sản phẩm Dimetyl ure/ Glyoxal với DMDHEU có thể nâng cao chỉ số hồi nhàu ngoại quan DP so với chỉ

sử dụng các sản phẩm Dimetyl ure/Glyoxal, đồng thời vẫn duy trì độ bền đứt và độ bền mài mòn của vải [5]

FA là hợp chất trung gian quan trọng cho sự trao đổi chất trong cơ thể con người và các loài vật Theo quy tắc bảo vệ sức khỏe, FA không phải là chất gây nguy hiểm cho con người Chúng chỉ ảnh hưởng tới sức khỏe qua sự gây kích thích tới mắt và đường hô hấp do tiếp xúc với hơi FA vượt quá nồng độ cho phép và đối với một số ít người có khả năng gây dị ứng da

Trong tiêu chuẩn giới hạn nồng độ FA trên vải:

Bộ Công thương Nhật chia làm 3 loại [18]:

- Không FA cho các sản phẩm đồ lót và quần áo trẻ em

- Nồng độ FA dưới 300 ppm cho các sản phẩm tiếp xúc với da

- Dưới 1000 ppm cho các sản phẩm vải trang trí, vải lót giữa, vải cho quần áo mặc ngoài

Theo Oko-Tex 100 [17]:

- Các sản phẩm vải trang trí, quần áo không tiếp xúc với da là 300 ppm

- Với quần áo tiếp xúc với da là 75 ppm

- Quần áo trẻ em là 20 ppm

Các nước quy định nồng độ FA tại nơi làm việc không quá 2 ppm

Xu thế của hoàn tất chống nhàu trong tương lai là hướng tới các công nghệ chống nhàu ít hoặc không có FA

1.1.3.2 Sử dụng FA trong quá trình xử lý nâng cao độ bền màu ướt

Thuốc nhuộm có thể có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp Hiện nay con người sử dụng chủ yếu thuốc nhuộm tổng hợp Đặc điểm nổi bật của các loại thuốc nhuộm là độ bền màu và tính chất không bị phân hủy Màu sắc của thuốc nhuộm có được là do cấu trúc hóa học: một cách chung nhất, cấu trúc thuốc nhuộm bao gồm

nhóm mang màu và nhóm trợ màu Nhóm mang màu là những nhóm chứa các nối đôi liên hợp với hệ điện tử π linh động như >C=C<, >C=N-, >C=O, -N=N- Nhóm

năng lượng của hệ điện tử

Những chất cầm màu cation rẻ chứa FA thường được sử dụng để nâng cao

độ bền màu ướt thuốc nhuộm trực tiếp và hàng nhuộm thuốc nhuộm hoạt tính [4] Nhóm chất này khi hoà tan trong nước sẽ phân ly tạo ra các gốc hoạt động mang điện tích dương Cấu tạo tiêu biểu của các chất hoạt động cation là các amin mạch thẳng, các dẫn xuất amit, các bazơ mạch vòng, dị vòng và dẫn xuất của chúng Chức năng chủ yếu của các chất hoạt động bề mặt cation là phân tán, làm đều màu, hồ chống nhàu, chống tĩnh điện, chống nổi hạt xoắn, tăng độ co giãn, hồ mềm và cầm màu thuốc nhuộm

FA thì mới phù hợp với các giới hạn Oeko-Tex 100

phù hợp chưa được sử dụng ở Việt Nam Ví dụ Dystar có các chất nâng cao độ bền màu ướt cho hàng nhuộm thuốc nhuộm trực tiếp sau [4]:

- Sirius A, không có FA, áp dụng cho cả phương pháp ngấm ép liên tục và tận trích

- Sirius B, không có FA sử dụng trong phương pháp tận trích

- Sirius C, có FA áp dụng trong phương pháp liên tục

Sirius C thông thường có thể sử dụng với những hàng có yêu cầu giới hạn 75 ppm FA Tuy nhiên không nên dùng cho mặt hàng dành cho trẻ em với đòi hỏi cao

1.1.3.3 Sử dụng FA trong quá trình in pigment

Nguồn chính sinh ra FA trong in pigment là các chất “gắn màu”, các chất tạo màng kết dính đóng góp một phần nhỏ [5]

™ Các chất gắn màu:

bởi thế có chứa FA tự do Chúng có thể sinh ra đến 100 ppm FA tự do trên hàng in phụ thuộc và chất lượng và mức độ sử dụng

Muốn giảm thiểu lượng FA chủ yếu phát thải vào không khí này thì cách đơn giản và có lợi hơn cả là sử dụng các chất gắn màu ít hoặc không có FA, ví dụ như:

- Alcoprint PFL (Ciba) chứa ít FA, chỉ giải phóng khoảng 20 - 50 ppm FA; còn muốn nồng độ FA < 20 ppm thì sử dụng chất Alcoprint LFF là chất gắn màu không chứa FA

- Helizarin Fixing Agent LF, (BASF) cũng là chất tạo liên kết ngang trên cơ sở melamin với lượng FA rất thấp

Về bản chất, chất tạo màng là các chất oligome không tan trong nước nhưng được phân tán trong nước nhờ chất tạo nhũ Khi gặp điều kiện thích hợp thì các oligome đa tụ thành chất liên kết màng, bao bọc lấy màu và gắn chúng với xơ

Sinh ra hàm lượng FA nhỏ hơn nhiều so với chất gắn màu và đại đa số trường hợp không đáng kể FA có mặt trong các chất phân tán acrylat được sử dụng làm chất tạo màng

Các chất hồ tổng hợp lỏng là các chất phân tán dựa trên các axit polyacrylic

đã được tạo liên kết ngang Các chất này thường được trùng hợp bởi cùng hệ thống khởi động dưới dạng chất phân tán acrylat Do vậy chúng cũng có hàm lượng FA xác định và góp phần vào mức FA trên vải

đổi khả năng in, các tính chất làm việc, các tính chất bền màu và cảm giác sờ tay Thường chúng là các chất trợ đa chức năng cũng có thể có chứa các chất tạo liên kết ngang

đo cho thấy là chất tạo liên kết ngang, tiếp theo đó là chất phân tán tạo màng Do vậy, để tạo ra vải in pigment không có FA, cần chọn hoặc sản xuất không chỉ chất tạo màng và các chất tạo liên kết ngang phù hợp, mà còn cả chất hồ và các chất trợ khác

Một số dung dịch pigment chứa 0 - 0.2 % FA trong sản phẩm Nếu sử dụng

50 g pigment/kg hồ in thì có thể sẽ sản sinh 100 ppm FA trên hàng in

Biện pháp hữu hiệu là sử dụng pigment chất lượng cao không có FA Bảng 1 dẫn giải các nguồn phát sinh FA trong in pigment:

-

50 - 100

50

- Chất tạo màng(binder)

Alcoprint BPA

Alcoprint PB 55

- 0.005 - 0.01

1.2 Nguyên nhân tồn dư FA trên sản phẩm dệt may và ảnh hưởng của chúng đến sức khỏe con người

1.2.1 Nguyên nhân tồn dư FA

FA tồn tại trong vải do được sử dụng trong công đoạn in nhuộm và hoàn tất nhằm giữ màu và tạo liên kết ngang để chống nhăn trong khâu hoàn tất, chống nấm mốc Dùng FA dạng nhựa trong xử lý hoàn tất để chống nhàu, phần lớn áp dụng cho các sản phẩm dệt từ sợi thiên nhiên như cotton, tơ tằm Mặc dù hiện nay có rất nhiều công nghệ và hóa chất khác để thay thế FA, nhưng FA vẫn được sử dụng trong công nghiệp dệt vì giá thành rẻ

Như trình bày ở trên, FA phát sinh từ 3 nguồn chính trong quá trình xử lý hàng dệt [5]:

- Xử lý hoàn tất chống nhàu: Các chất tạo liên kết ngang có chứa FA với một hàm lượng nhất định được sử dụng phổ biến khắp nơi trong xử lý chống nhàu Nếu lựa chọn và sử dụng chúng không chính xác sẽ dẫn đến hàm lượng FA sinh

ra vượt qua ngưỡng cho phép

- Xử lý nâng cao độ bền màu ướt: Những chất cầm màu cation rẻ vẫn thường được sử dụng để nâng cao độ bền màu ướt cho thuốc nhuộm trực tiếp và thuốc nhuộm hoạt tính

- In pigment: Các chất gắn màu tạo liên kết ngang thường được sử dụng trong in pigment có chứa FA

1.2.2 Ảnh hưởng của FA đến sức khỏe con người

Tổ chức Y tế Thế giới liệt kê FA vào loại hóa chất độc hại đối với sức khỏe con người Cơ thể con người nếu tiếp xúc với FA trong thời gian dài thì dù hàm lượng cao hay thấp cũng gây ra nhiều tác hại nghiêm trọng cho da và hệ thống hô hấp, các bệnh về bạch cầu, gây ung thư nhiều cơ quan trong cơ thể, đặc biệt là ung thư đường hô hấp như mũi, họng, phổi, [1]

FA là tác nhân gây ra sai lệch và biến dị các nhiễm sắc thể, phụ nữ có thai bị nhiễm có thể bị ảnh hưởng đến sự phát triển của bào thai

FA là chất có tiềm năng gây ung thư đã được tranh luận từ những năm 1980

Từ tháng 4 năm 2004, FA đã được Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế phân loại

thuộc nhóm 3 (chất có khả năng gây ung thư) sang nhóm 1 (chất gây ung thư) Tuy nhiên, hiện giờ phân loại FA là chất có khả năng gây ung thư vẫn duy trì trên toàn

EU [22]

FA không tồn tại độc lập mà tồn tại ở dạng dung dịch hay các hợp chất khác

và chỉ hóa hơi khi có điều kiện thích hợp (khi độ ẩm và nhiệt độ tăng), do đó sự tồn tại của FA ở môi trường trong nhà (do gỗ, rèm cửa, chăn gối, drap trải giường, bọc đệm ghế, thảm và các sản phẩm nhựa dùng trong nhà…) luôn cao hơn môi trường ngoài trời Vì vậy sự nhiễm FA đối với sức khỏe con người diễn ra liên tục và có tính tích lũy

FA gây những triệu chứng cấp tính như kích thích gây cay niêm mạc mắt, đỏ mắt, kích thích đường hô hấp trên gây chảy mũi, viêm thanh quản, viêm đường hô hấp, hen phế quản, viêm phổ; gây viêm da tiếp xúc, viêm da dị ứng, nổi mề đay; làm chậm tiêu, rối loạn tiêu hóa, viêm loét dạ dày, viêm đại tràng Khi tiếp xúc, hoặc ăn phải với một hàm lượng cao có thể gây tử vong (30 ml là liều lượng có thể gây ra chết người) [1]

- Có mù hăng rất khó chịu, đặc biệt trong trường hợp formalin bay hơi từ dung dịch

- Kích thích niêm mạc mũi, chảy nước mũi;

- Gây đau đầu, mệt mỏi

- Làm khô, rát họng, khó thở;

- Làm nặng thêm các trường hợp đang bị hen, suyễn;

- Gây dị ứng(có người phải chuyển công việc vì dị ứng nặng với formalin)

- Nếu cơ thể trong tình trạng mệt mỏi nhưng phải ở trong môi trường không khí có nồng độ formalin cao sẽ dễ bị ngất do các ảnh hưởng của formalin đến hô hấp, tuần hoàn (đặc biệt vào mùa hè)

- Tất cả những biểu hiện trên đều là những hiện tượng thường thấy và đã thấy trong

các giờ học giải phẫu học

- Căn cứ vào các bằng chứng khoa học, Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (U.S Environmental Protection Agency), Cơ quan nghiên cứu ung thư quốc tế (International Agency for Research on Cancer), Liên hiệp châu Âu (European Union) đã xếp formalin vào dang sách những chất gây ung thư và có những quy định cụ thể về sử dụng hoá chất này

Một số nước châu Âu đã áp dụng quy định hạn chế sử dụng formalin, hạn chế nhập khẩu các sản phẩm qua xử lý formalin, hạn chế sử dụng formalin trong ướp xác và đang cân nhắc tiến tới cấm hoàn toàn sử dụng formalin kể cả sử dụng trong ướp xác từ nhiều năm nay Từ ngày 22 tháng 9 năm 2007, Liên hiệp châu âu

đã chính thức cấm hoàn toàn sử dụng FA vì nguy cơ gây ung thư của hoá chất này [22]

Dưới đây là một số nghiên cứu cụ thể về các tác động giác quan, hô hấp, sinh sản tới sức khỏe con người của một số nhà khoa học:

™ Các tác động thuộc giác quan [22]:

Một số nghiên cứu cho thấy hầu hết con người có thể phát hiện hoặc nhận

dễ nhận ra và hăng

Sự khác biệt giữa mùi và nộng độ gây kích thích có thể dễ nhận thấy Vì hầu hết các hợp chất mùi được hít vào, giây thần kinh sọ V có ngưỡng cao hơn dây thần kinh khứu giác Khi nồng độ FA tăng và ảnh hưởng cả đến mắt và lỗ mũi, kích thích giác quan được cảm nhận đầu tiên ở mặt, sau đó mùi được nhận thấy và cuối cùng là kích thích mũi xảy ra (Moncrieff, 1955)

Trong những nghiên cứu gần đây với những tác động trong thời gian ngắn,

Anderson (1979) đã chỉ ra rằng kích thích mắt mũi họng xảy ra ở 3 trong số

Trong nghiên cứu bởi Cain và các cộng sự (1986), một nhóm 33 đối tượng đã

xét đoán mức kích thích được quan sát và mùi của FA trong suốt 29 phút trong

Weber-Tschopp các cộng sự (1997), nghiên cứu sự ảnh hưởng của FA lên

khí (33 tình nguyện viên trong 35 phút, 48 tình nguyện viên trong 1.5 phút) Tỷ lệ chớp mắt là những tác động giác quan được xác định Ngưỡng kích thích được tìm

trong số 53 sinh viên y khoa chịu sự tác động của nồng độ FA trong khoảng 0.39 -

đau và sự khó chịu vì mùi

Nhận thấy rằng, cả trong những nghiên cứu tác động và từ những lý do về môi trường bên trong nhà, FA dễ gây ra sự kích thích giác quan con người nhất Học viện khoa học (NRC,1980) đã tính ít hơn 20 % dân số bị ảnh hưởng bởi nồng

với sự giảm nhẹ trong sự tiết ra dịch màng nhày trong mũi (Newell 1983)

™ Ảnh hưởng đến hô hấp [22]:

Chưa có trường hợp tử vong nào được ghi nhận khi hít vào FA Có nhiều báo cáo về sự tác động của FA gây kích thích lên đường hô hấp Tuy nhiên ngưỡng

người đều cảm thấy bị kích ứng họng

Trong suốt quá trình bị tác động bởi FA, tỷ lệ dòng màng nhày mũi giảm,

dài của thời gian tác động từ 3 - 5 giờ

Khả năng của FA gây ra bệnh đường hô hấp kinh niên được nghiên cứu bởi Yefremov (1970) Tại nhà máy sản xuất gỗ, 278 công nhân chịu sự tác động của FA mắc bệnh đường hô hấp cao hơn 200 người được kiểm soát

™ Ảnh hưởng đến quá trình sinh sản [22]:

Ở những mức độ khác nhau sẽ gây ra những hậu quả khác nhau Tuy nhiên

có một vài nghiên cứu cụ thể về sự ảnh hưởng của FA đến quá trình sinh sản Shumilina (1975) đưa ra các kết quả rằng có sự gia tăng về rối loạn kinh nguyệt

Nhưng không có sự khác biệt về khả năng sinh sản, tuy nhiên bệnh thiểu máu khi mang thai, thai nhỏ, huyết áp cao thường gặp hơn với những người bị sự tác động bởi FA

1.3 Các phương pháp và tiêu chuẩn xác định hàm lượng FA trên sản phẩm dệt may

1.3.1 Một số phương pháp xác định hàm lượng FA trên sản phẩm dệt may

Có nhiều phương pháp xác định hàm lượng FA trên sản phẩm dệt may: phương pháp phân tích trọng lượng, phương pháp thể tích, phương pháp đo màu và

sử dụng các thiết bị Phương pháp phân tích trọng lượng, phương pháp thể tích thường để xác định nồng dộ FA cao, trong khi phép đo màu và dùng thiết bị phù hợp với việc xác định FA có nồng độ thấp, thường là hàm lượng rất nhỏ [20]

1.3.1.1 Phương pháp phân tích trọng lượng

Phương pháp này dựa trên sự hình thành một dẫn xuất hữu cơ không hoà tan, có thể thu được bằng một phễu lọc Các chất hữu cơ tinh khiết được dùng rộng rãi trong phép phân tích trọng lượng bao gồm: 2,4 - dinitrophenylhydrazine và dimethylcyclohexanedione (dimedone, methone)

Phương pháp này mất rất nhiều thời gian, không ít hơn 12 giờ cho 1 mẫu Trong báo cáo viết năm 1931 của Büchi, đã liệt kê ra được 9 phương pháp phân tích trọng lượng để xác định FA bao gồm [20]:

- Hexamethylenetetramine phương pháp của Legler

- Aniline phương pháp của Trilat

- Phloroglucinol phương pháp của Tollens và Clowes

- Diphenyldihydrazine phương pháp của Neuburg

- Catechol phương pháp của Clauser

- Trisulfomethylene phương pháp của Kippenberger

- Silver nitrate (NaOH-alkaline) phương pháp của Vanino

- Hypochlorite phương pháp của Brautigam

1.3.1.2 Phương pháp thể tích

tích của dung dịch được dùng để chuẩn độ [20]:

Phương pháp này được báo cáo đầu tiên vào năm 1903 bởi Lemmem và sau đó được phát triển bởi Seyewetz và Gibello và Sadtler FA phản ứng với sodium sulfite tạo ra FA –bisulfite theo phương trình hoá học [20]:

như là phương pháp tốt nhất để thay thế cho phương pháp Alkaline peroxide

Cách tiến hành: 50 ml phần chia của dung dịch 1M vừa mới được chuẩn bị Sodium sulfite (126 g của anhydrous Sodium sulfite hoà tan và pha loãng với nước cất đến 1lít) và thêm vào 2 giọt hoặc 3 giọt thymolphthalein được đặt trong bình tam giác

xanh lục của chất chỉ thị màu ở trong bình Mẫu được cân cẩn thận xấp xỉ 1g FA sau đó được đưa vào dung dịch Sodium sulfite và phản ứng trộn được chuẩn độ chậm đến khi màu của chất chỉ thị thymolphthalein không đổi Sự trung hoà dung dịch Sodium sulfite và dung dịch pha trộn được chuẩn độ đến pH = 9.6 với một dụng cụ đo pH

FA chứa trong mẫu được tính theo công thức sau:

- Alkaline peroxide

Phương pháp Alkaline peroxide được phát triển vào năm 1898 bởi Blank và Finkenbeier Trong phương pháp này FA bị oxi hoá thành axit fomic trong sự có mặt của sodium hidroxide và số lượng alkali yêu cầu cân bằng axit tương đương hàm lượng FA [20] Quá trình oxi hoá thể hiện qua phương trình:

đựng trong bình tam giác Erlenmeyer 500 ml Mẫu đựơc đo cho vào bình tam gíc

cùng với các hợp chất trên trộn kỹ Bình được ngâm trong bể nước ở 60 °C trong

15 phút Sau khi làm lạnh, nhỏ 5 - 6 giọt bromothymol blue hoặc phenolphthalein

ứng khi mà mằu sắc trong bình chuyển từ mà trong bình chuyển từ màu xanh da trời sang màu xanh là cây đối với bromothymol blue hoặc màu hồng đến không màu với phenolphthalein FA chứa trong mẫu sẽ đựơc tính theo công thức:

% FA =

Ngoài ra phương pháp thể tích còn có một số phương pháp khác như [20]:

- Phương pháp Iodometric

- Phương pháp Mercurimetric

- Phương pháp Potassium Cianide(Dùng KCN)

- Phương pháp Miscellaneous

1.3.1.3 Phương pháp đo màu

đem đo quang phổ ở bước sóng xác định hoặc so màu của dung dịch để biết mức độ

FA tồn tại trong mẫu dệt [20]:

- Phương pháp Chromotropic acid

của sản phẩm tạo thành Màu đó có thể được đo bằng cách ước lượng cường độ từ 1+, 2+, 3+ hoặc được đo chính xác bằng thiết bị đo phổ ở bước sóng 570 nm

- MBTH (3-methyl-2-benzothiazolone hydrazone hydrochloride )

Phương pháp này được báo cáo vào năm 1961 bởi Sawicki cùng các đồng nghiệp FA phản ứng với 3-methyl-2-benzothyazolone hydrazone hydrochloride (MBTH) dưới điều kiện oxi hoá để sinh ra một cường độ màu xanh da trời của thuốc nhuộm cation cái mà sẽ được đo ở bước sóng 628 nm Phương trình hoá học được thể hiện như sau:

Theo Ohtomi cùng các đồng nghiệp, cường độ màu sẽ đạt được sau 14 phút ở nhiệt độ phòng, màu sắc sẽ ổn định sau 17 giờ Giới hạn xác định được báo cáo là 0.1µg FA [20]

Dùng thuốc thử của SCHIFF [20]:

Một phần (> 19 ml) thể tích của mẫu được trộn vào bình thể tích 25 ml với 1ml acetone và 5 ml chất thử của SCHIFF Thể tích được điều chỉnh đến vạch dấu

và độ hấp thụ được đo tại bước sóng 520 nm so với chất thử trắng Theo Reyner và Jephscott cường độ màu đạt được phụ thuộc vào thời gian và nhiệt độ, giá trị cực đại đạt được sau 13 giờ và đạt được 70 % giá trị đó sau 3 giờ Cường độ màu tăng lên cùng với sự gia tăng của nhiệt độ, giá trị cực đại đạt được ở 35 °C Phương trình hoá học được thể hiện như sau:

1.3.1.4 Phương pháp xác định hàm lượng FA trên sản phẩm dệt may sử dụng các thiết bị phân tích

Hình 3 Máy quang phổ tử ngoại khả kiến UV/VIS Cary 100

Phổ UV-VIS sử dụng ánh sáng đo có bước sóng nằm trong vùng tử ngoại và khả kiến (thường máy đo từ 200 đến 1100 nm) Trong vùng ánh sáng này năng lượng của photon nằm trong vùng năng lượng chuyển tiếp điện tử giửa các orbitan của nguyên tử hay phân tử Chính vì vậy thông qua phổ UV/VIS người ta thường xác định được độ rộng vùng cấm của vật liệu Vật liệu đo ở đây có thể là dung dịch hoặc màng thông qua số đỉnh, cường độ đỉnh, độ mở rộng của đỉnh người ta có thể suy ra được một số tính chất như sau:

- Độ dày của màng (đồng đều, dày hay mỏng )

- Kích thướt hạt và sự phân bố kích thướt hạt (đối với các hạt nano )

- Vật liệu hấp thụ trực tiếp hay gián tiếp (cái này phải thông qua vài phép đo nửa )

- Vật liệu có tạp hay không (thông qua các bẫy điện tử, cường độ hấp thụ giảm ) Phương pháp quang phổ hấp thụ UV-VIS sử dụng trong phân tích định lượng, dựa trên cơ sở của định luật Lambert.Beer về sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch Yêu cầu khi dùng UV/VIS:

- Ánh sáng phải đơn sắc

- Khoảng nồng độ phải thích hợp

- Dung dịch phải trong suốt

- Chất thử phải bền trong dung dịch và bền dưới tác dụng của ánh sáng

UV-VIS

Sơ đồ nguyên lý của máy:

Hình 4 Sơ đồ nguyên lý của máy UV/VIS

Các kết quả chính: - Xác định nồng độ chất tan trong dung dịch

- Xác định đỉnh hấp thụ cực đại của mẫu ở dạng dung dịch

- Xác định năng lượng vùng cấm (Energy band gap, Eg)

Yêu cầu cơ bản đối với mẫu đo:

- Mẫu ở dạng lỏng: không chứa cặn lơ lửng, bước sóng cần đo không chịu ảnh hưởng bởi tạp chất

- Mẫu dạng rắn, kích thước hạt nanomét (hoặc không bị lắng đọng khi phân tán trong pha lỏng)

Lĩnh vực áp dụng và giới hạn của thiết bị:

- Phân tích định lượng chất tan trong dung dịch

- Xác định Eg của các chất rắn

- Nghiên cứu hấp phụ các chất

- Chuyển hóa enzym

- Áp dụng cho các nghiên cứu về sinh y học, hóa học, vật lý và sinh học phân tử để định lượng các hợp chất trên cơ sở đo độ hấp thụ ánh sáng ở vùng nhìn thấy và tử ngoại Máy được dùng để phân tích FA tự do và thoát ra từ sản phẩm dệt may Xác đinh hàm lượng FA trên sản phẩm dệt may sử dụng UV/VIS cho kết quả nhanh, chính xác, thao tác đơn giản Máy UV/VIS có thể phát hiện được hàm lượng FA đến nồng độ 0.1 - 500 ppm

™ Sắc ký lỏng cao áp (HPLC)

Hình 5 Hệ thống thiết bị HPLC HP 1100 của hãng Agilent

Sắc ký là kỹ thuật tách và phân tích các chất trong một hỗn hợp mẫu dựa trên những tính chất hóa học, vật lý của các chất trong những điều kiện nhất định Các tính chất đó có thể là:

Kỹ thuật sắc ký có hai loại dựa theo trạng thái của chất mẫu khi tiến hành tách sắc

Kỹ thuật sắc ký lỏng được chia làm hai nhóm:

- Sắc ký lỏng hiệu suất cao (áp suất cao –HPLC )

Trong nhóm HPLC, tùy theo bản chất của quá trình sắc ký của pha tĩnh trong cột tách mà người ta chia thành:

- Sắc ký phân bố (PC) của chất tan giữa hai pha không trộn nhau

- Sắc ký hấp phụ pha thuận (NP-HPLC)

- Sắc ký hấp phụ pha ngược hay pha đảo (RP-HPLC)

- Sắc ký trao đổi ion (IE-HPLC) và cặp ion (IP-HPLC)

4- Bộ phận tiêm mẫu (bằng tay hay Autosample)

5- Cột sắc ký (Pha tĩnh) (để ngòai môi trường hay trong bộ điều nhiệt)

5

7

8

dung môi pha động

Bơm Cao áp: Mục đích để bơm pha động vào cột thực hiện quá trình chia tách sắc

ký Bơm phải tạo được áp suất cao khoảng 3000-6000 PSI hoặc 250 at đến - 500 at (1at = 0.98 Bar) và bơm phải tạo dòng liên tục Lưu lượng bơm từ 0.1 đến 9.999 ml/phút (hiện nay đã có nhiều loại bơm có áp suất rất cao lên đến 1200 bar)

- Máy sắc ký lỏng của chúng ta hiện nay thường có áp suất tối đa 412 Bar Tốc độ dòng 0.1 - 9.999 ml/phút

- Tốc độ bơm là hằng định theo thông số đã được cài đặt Hiện tại bơm có 2 Pistone

để thay phiên nhau đẩy dung môi liên tục

Bộ phận tiêm mẫu: Để đưa mẫu vào cột phân tích theo phương pháp không ngừng

dòng chảy Với dung tích 5 - 100µl Có 02 cách lấy mẫu vào trong cột:

Cột sắc ký: Cột chứa pha tĩnh được coi là trái tim của hệ thống sắc ký lỏng hiệu

năng cao Cột pha tĩnh thông thường làm bằng thép không rỉ ,chiều dài cột khoảng

10 -30 cm đường kính trong 1-10mm ,hạt chất nhồi cỡ φ = 5 - 10 µm (ngoài ra còn

có một số trường hợp đặc biệt về kích thước và kích cỡ hạt )

-Với chất nhồi cột cỡ φ = 1.8 - 5 µm có thể dùng cột ngắn (3 - 10 cm) và nhỏ (đường kính trong 1- 4.6 mm) loại cột naỳ có hiệu năng tách cao

- Chất nhồi cột tùy theo lọai cột và kiểu sắc ký

- Thông thường chất nhồi cột là Silicagel (pha thuận) hoặc là Silicagel đã được Silan hóa hoặc được bao một lớp mỏng hữu cơ (pha đảo) Ngoài ra người ta còn dùng các loại hạt khác như: Nhôm Oxit, Polyme xốp, chất trao đổi ion

Detector: Là bộ phận phát hiện các chất khi chúng ra khỏi cột và cho các tín hiệu

ghi trên săc ký đồ để có thể định tính và định lượng Tùy theo tính chất của các chất cần phân tích mà người ta sử dụng loại Detector thích hợp và phải thoả mãn điều

kiện trong một vùng nồng độ nhất định của chất phân tích

A = k.C, trong đó :

A - Tín hiệu đo được;

C - Nồng độ chất phân tích;

k - Hằng số thực nghiệm của Detector đã chọn

Nguyên lý hoạt động: Phân tách các cấu tử trong hỗn hợp bằng cột sau đó đo nồng

độ từng cấu tử Chất phân tích đầu tiên được hòa tan trong dung môi và sau đó được ép qua cột ghi sắc ký dưới áp suất cao Nguyên tắc chung:

Hợp chất phân tích → Vào dòng chất lỏng (pha động )→ Cột tách → Tách các chất → Vào derector

- Hệ thống dung môi (1) đóng vai trò là pha động được trộn với nhau theo tỷ lệ

thích hợp(điều khiển bằng máy tính) và có thể thay đổi thành phần bởi hệ thống Gradient (2)

- Pha động được bơm liên tục qua cột tách bằng hệ thống bơm cao áp (3)

- Mẫu phân tích được đưa vào cột tách bằng bộ phận tiêm mẫu (4) sau đó được

pha động đẩy vào cột tách Quá trình tách xảy ra tại đây

- Các chất sau khi ra khỏi cột tách tại thời điểm khác nhau lần lượt vào derector

(6) thích hợp và được chuyển thành thế hiệu điện rồi được khuếch đại và chuyển đến bộ phận tự ghi và xử lý kết quả

™ Sắc ký khí GC với Derector FID hoặc derector ECD, Sắc ký khí nối ghép khối

phổ (GC/MS)

Sơ lược về hệ thống GC:

Mẫu được bơm vào trong và theo dòng khí mang đưa đến cột sắc ký (pha tĩnh) Mẫu khi qua cột này sẽ được hấp phụ lên trên pha tĩnh đó Sau đó, các chất lần lượt tách khỏi cột theo dòng khí ra ngoài được ghi nhận bởi đầu dò Từ các tín hiệu nhận được máy tính sẽ xử lý và biểu hiện kết quả bằng sắc ký đồ Các chất được xác định nhờ giá trị thời gian lưu trên sắc ký đồ

Hình 7 Sơ đồ thiết bị GC

Hệ thống sắc ký khí bao gồm các thành phần cơ bản như sau:

Nguồn cung cấp khí mang: Có thể sử dụng bình chứa khí hoặc các thiết bị sinh khí

Lò cột: dùng để điều khiển nhiệt độ cột phân tích

Bộ phận tiêm mẫu: Bộ phận tiêm mẫu dùng để đưa mẫu vào cột phân tích theo với

thể tích bơm có thể thay đổi Khi đưa mẫu vào cột, có thể sử dụng chế độ chia dòng

(split) và không chia dòng (splitless)

Có 2 cách đưa mẫu vào cột: bằng tiêm mẫu thủ công và tiêm mẫu tự động (Autosamper – có hoặc không có bộ phận hóa hơi - headspace)

Cột phân tích: Có 2 loại cột: cột nhồi và cột mao quản

- Cột nhồi (packed column): pha tĩnh được nhồi vào trong cột, cột có đường kính

2-4 mm và chiều dài 2 - 3 m

- Cột mao quản (capillary): pha tĩnh được phủ mặt trong (bề dày 0.2 - 0.5 µm), cột

có đường kính trong 0.1 - 0.5mm và chiều dài 30 – 100 m

Đầu dò: Đầu dò dùng phát hiện tín hiệu để định tính và định lượng các chất cần

phân tích Có nhiều loại đầu dò khác nhau tùy theo mục đích phân tích như đầu dò ion hóa ngọn lửa (FID-Flame Ioniation Detetor), đầu dò dẫn nhiệt (TCD-Thermal Conductivity Detector), đầu dò cộng kết điện tử (ECD-Electron Capture Detector), đầu dò quang hóa ngọn lửa (FPD-Flame Photometric Detector), đầu dò NPD (NPD-Nitrogen Phospho Detector), đầu dò khối phổ (MS-Mass Spectrometry)

Bộ phận ghi nhận tín hiệu: Bộ phận này ghi tín hiệu do đầu dò phát hiện

Đối với các hệ thống HPLC hiện đại, phần này được phần mềm trong hệ