Nghiên cứu quá trình oxi hóa metyl da cam bằng sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat

Nước thải ngành dệt nhuộm là một trong những loại n ớ thải ô nhiễm nặng, hàm lượng các chất hữu cơ cao, khó phân hủy, pH dao đồ g tir 9+12 do thành phần các chất tây rửa.. nhuộm ae oe mà

Trang 1

LOI CAM ON

Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin cảm ơn cô giáo - Tiến Sĩ Hồ Phuong’

Hiền, giảng viên tổ bộ môn Công nghệ - Môi trường - Khoa Hóa học - trué ai

học Sư phạm Hà Nội đã định hướng và giúp đỡ em trong suốt quá trình làm khóa

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo tổ bộ mô a nghệ - Môi trường cũng như các thầy cô giáo khác của khoa Hóa học- g Dai hoc Sư phạm

Ha Nội đã truyền dạy những kiến thức cần thiết cho efmtrong suốt quá trình học,

đông thời và tạo điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành óa luận này

Trong phạm vi hạn chế của một khóa luậttốt nghiệp, những kết quả thu được

là rất ít và quá trình làm việc khó trá öi những thiếu sót em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý có” thầy cô và các bạn để bài luận văn này

được hoàn chỉnh hơn OS SS

Em xin chan thanh uy |

Trang 2

1, Sự cần tiết của để EccesieiineoistoiidioisiiidiioiSL4G03524053010848033052844481644ã,xag3 1

2 Nhiệm vụ nghiên C00 seocecscsccsosecccccsnnscccscsensscecccssnsscensecsenssecesesnssseesesnnsssenes >

Chương I: TÔNG QUAN - S2 2 1221 2E1212212112111211211171121 7121111121 SỐ

I.I Tổng quan về nước thải đệt nhuộm 2 5° s2 sess=s LG

L.1.1.Quy frình công Hg lệ (HỆ HÏHHỘIHH o5 << 5<s<Sssssesse œ@» — 3 lLTI._L L Quy trình kéo sợi, đệt vải 238000e6g0.16essggrsoocCẤC-2 _36v4698/94540G 3 LT1_L2 Quy trình xử ÏÍ Vải 5 555cc ss+++sve+>eess Gy TT = ' 3 1.1.1 3.Quy trình nhuộm và hoàn tất vải eX š9SV6)594010G103901043GiE 3 L.1.2 Các loại thuốc nhuộm trong san xuat dét n nom Suy40609106001103016606151066005660) 4

5 E 1.1.2.1 Sơ lược về thuốc nhuộm x CT0 11110 1111 vn vn ko 4

g š 1.1.2.2 Các loại thuốc nhuộm trong san x GEE ARNG ics ccesvenceswamvessneaneaseais 4

8 5 1.1.3 Anh hiéng ciia nước thải dệt ebicom đến môi (FWỪN .- -«- 9

3 > 1.1.3.1 Cac chat gay 6 nhiém c a, nước thải dệt nhuỘI ọ

Ba 1.1.3.2._Anh hưởng của "Ss tĩ dệt nhuộm đến môi trường 11

a8 I.2 Các phương pháp hoa hye xử lí nước thải dệt nhuộm 13

: ° L.2.1.Phương pháp A a8 000.0 00.000 00 000004 0.000.000 004.0800.005 086099960 13

` L.2.2.Phương pháp $è Ví Hì ND DŨNG LuddutiástitietiiiGiciidisaG03446001453011006102i2Q 39400408 13

L.2.3 Phương pháp ÍIHVẾT HÔI oeo- < e< e©s£SsSs£#Se£ S8 3E Es£SeEsESSEseSeEsesersesersrsesee 14 [.2.4.Fiqbuý Phi Gũ Hồ NGHỹ CŨ togguuatgisioioagtgstSESS0NGiSINiRSviqicsa 14 L3: SITES IAP S”NHH HỮ Cxeryeeeseeiekeeeinaeaeotesasadeisit000568056nn1058856000361000081261610169 15

= y trình xử lí nước thải dệt nhuôm băngsắt kim loại và muỗi kali KHÍ co nksesvesneiniiioesdordddeoigthoaitigtiis50014556000660005614000165/560816600568500/0590005600076000/055946 16

< I.3.1.Sơ lược về tính chất của sắt kim loại và muối pDeSHJfiII . s-c«-ss<<: 16

< I4 Sử dụng phương pháp trắc quang trong định lượng hóa học 20

I.4.2.Phương pháp thê ChuUuGN rssserseserssrerseresssresseressesesssnesencsnenceneacsneseeeneeseneens 20 L3; Phữ he DNữI (HữNG GHẾ ssxsgtaatsdtisQg066i36i2sqi8i84066:a ga: 21

www.facebook.com/daykemquynhonofficial Sưu tâm bởi GV Nguyễn Thanh Tú www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

Trang 3

Chương 2: THỤC NGHIM - 2 2E SE 1S 1E 1 E1 11 11 1881 11 E12 111102111101 HH 22 LL1, ( Suy trình thực ng HỆ HH a siissvissssssccsssssssvsvensesncsvcassasscevssevsssvvessoonsessvssvevarsesns 22

II.2 Hóa chất và dụng cụ . - << 5< << SE SE Sex sex scsesers 22 H2: Ì, Hỗ VŨ udeabdaauiiooGioctlioigtisssisgrgiGiovs40g031668408544441404604866388083G03ã 2S

FY ZZ DRI 0 Annnuass 1.1 ›23

~~

H.3.1 Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng COD wats seats 23

II 3.I.I Nguyên tặc xác định c5 5< xxx srevereeeeeres œ _“ỸỸ 23

1.3.1.3 Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng C OP Viửatiữnhgio00816063039 i04 24

H3.1.4 Xác định COD ở mâu nước thải dệt HhUỘM: €7 ` s55 << <<+ 24

II.3.2 Xây dựng đường chuẩn xác định hàm Ke da cam 6 pH=3 25

5 E I.3.3.Xây đường chuẩn xác định hàm — I DC ở pH= 5 3 25

8 š 1I.4 Khảo sát các điều kiện tối ưu của quá trình xử lí metyl DC bằng sắt kim

SH II.4.1.Khảo sát hàm lượng SẮ ⁄^v, e -ccccese©cEveeeecEEEEveesrercvvvveseeeree 26

ặ 5 HÀ Š.Ä bảo sÁkHE nsessdChồ ister One aT I ROOT 28

3 5 1I.4.4.Khháo sát thời giiằN': -2-s2iee2reetteetrerrrerrrerrerrrerrrerree 28

M 11.4.5 Khao sat one Của kRHỔI POI ssisscscsscssnssscecsnssassasiisccccssapessssesisins 28

II5 Áp dụng qùy trình xử lí bằng sắt kim loại kết hop pesunfat để xử lí mẫu

nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc- Hà Đông- Hà Nội 28

re yiÊh TMG cesessnsscnsssnsssnessnecenscesssensecssecenecensesssecsueceusceuscenscssnseenecenseesseesnes 29

IL4.2:Xứ [HIẾN Lạng ntattittagssgdB58G8E0S0018080356488G08884G0800184018:G1G0800:0ãG3 0.06 29

3 Bohe 3: KET QUA VA THAO LUAN ooocccoccccececceccccesesessesesveseseesesveveseeseeeeveeeevee 31

On Xây dựng đường chuẩn xác định COD -.2- << s2 se =sessese2 31

S IIL2 Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng metyl DC az

9 I11.2.1.Xay dựng đường chuẩn xác định hàm lượng metyl DC ở pH=3 2

111.2.1.1 Khao sat bwéc sénghap thu toi uu cua dung dich metyl DC tai J2; “Xa 4 32

Sưu tâm bởi GV Nguyễn Thanh Tú www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

Trang 4

www.twitter.com/daykemquynhon www.facebook.com/daykem.quynhon

111.2.1.2 Đường chuẩn xác định hàm lượng metyl DC ở pH=3 32

HI.2.2 Xây dựng đường chuẩn xác định ham lwong metyl DC ở pH=5,3 34

IIL.2.2.1 Khảo sát bước sóng hấp thụ tối ưu của dung dịch metyl DC tại

pH=95, s11 1121111211212 tt 111cc 34 >

III 2.2.2 Đường chuẩn xác định hàm lượng metyl DC ở pH=5, 3 we

II.3 Kết quả khảo sát các điều kiện tối ưu của quá trình xử lí metyl D ~ bằng sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat - x35 IH.3.1 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng SỐ «ec,cSỂ A 35

II.3.2.Khảo sát ảnh hướng của nông độ kali pesunft a ae 38 LIL SS ERGO $68 DEF scccccsscovessssscssvasssssasestasseseessecnsvsensesooees pe 36vš60615965645060593% 40 LII.3.4 Xháo sát thời gian phản ứng ex SP eRE RD CREemeEEnnaeee 42 E| > HIL3.5 Khảo sát sảnh hưởng của khuấy trộn ` )0ï966608036361350646496)6130614460803% 44

NE 111.4 Tổng hợp các điều kiện thực nghiệm té?wu cia qua trinh xir li metyl

SiÊ DC bằng sắt kim loại kết hợp với muối esunfat KzSzOx 46

Trang 5

DANH MUC HINH

Hinh I11.1; Duong chuan xac dinh ham long COD 0 ccceccececcesceseseeseeveseeeeeeees `

Hình HII.2: Phố hâp thụ UV-Vis của dung dịch metyl DC 8mg/1, pH=3

Hình III.3: Đường chuẩn xác định hàm lượng metyl DC ở pH=3 Š :

Hình III.4: Phổ hấp thụ UV-Vis của dung dịch metyl DC 8§mg/1, pH=5§.3 A " 34

Hình III.5: Đường chuẩn xác định hàm lượng metyl DC ở pH=5,3 É.`3 35

Hình II.6: Ảnh hưởng của hàm lượng sắt đến quá trình xử lí dung địch metyl DC kigi48084370993/30821040003301u003302H300100029:01GE03004cA0'0331G00000200013002030000100z.0i08/00104010000000x100di0:0 nhà ĂINN suolCbusvetrstsoareoersons 37 Hình HI.7: Ảnh hưởng của nồng độ KaSzO; đến quá trình xử gar dich metyl DC 39 Hinh IIL.8: Anh hưởng của pH tới quá trình xử lí metyl ăng sắt kim loại kết I3 (J8301108<1i0u 2ï: NT Ẻe 4]

Hinh III.9: Khao sat theo thời gian quá trình x IDC - 52-552 43 Hình III.10: Khảo sát sự ảnh hưởng của sự nh đến quá trình xử lí metyl bằng sắt kim loại kết hợp với kali “ ễ V89340045(590I96085839966193088524057%ev0191s8883 45

Trang 6

DANH MUC CAC BANG

Bảng L 2: Lượng nước thải tính cho một đơn vị sản phẩm của một số mặt hàn

Bảng I 1: Cách lựa chọn sử dụng thuốc nhuộm phù hợp VỚI nguyên liệu vải sợi <2

Bảng I 3: Các chất gây ô nhiễm và đặc tính nước thải của ngành dệt hà Bảng I 4: Ảnh hưởng của các chất gây ô nhiễm trong nước thải ngành dệ

lí Ti b8ïIRcvossososrseosngepeteogoSSEE000U220G101000700040T559-90/0900100000000160/999909)Ã to 12

Bảng II 1: Bảng thể tích các dung dịch để xây dựng dường su) CÀ laasaaan=eni 24 Bảng II 2: Các thể tích dd, cân lây đếchuẩn bị dd¡=z -4Ó là URE WS 25 Bang II 3: Cac thé tích dd,x cần lấy để chuẩn bị ddi= TH 111011101111 1001 110 11 ng kg 26

BE Bảng II 4: Bảng thể tích và khối lượng các _ K` of khao sat ham luong sat

OG

Sic Bang II 5: Bang thé tích và khối lượng các ae DAY oooceccecccceseeseeeeseeseeveseeseseee 27

8 = Bảng II 6: Thể tích các dung dịch thuốc,thử và nước thảicho quá trình xử lí nước

5 7 thai bang sat kim loại va mudi kali pesuinfa ¬— HH 29

=a

a Š Bang III 1: Cac gia tri COD pop sid trị mật độ quang tương ứng 31

g s Bang III 2: Nong do a cam với các giá trị mật độ quang tương ứng, pH=3

tran gio t8 aiaVGlnttyoGGYSS QUANG ưaocrttitio01i69t1A0010310 0 0008660083600i016 0636000 N0010006606030i40990u496630080844% 33 Bang III 3: Nona dé,-metyl da cam voi các giá trị mật độ quang tương ứng

l > ang III 7: Nông độ metyl DC còn lại sau các khoảng thời gian xử lí 38

& Bảng IIL 8: Giá trimật độ quang và nông độ metyl DC còn lại sau các khoảng

‹S thời gian xử lí ở pH=3 - - (L2 2221112111221 1 1211112211 15111 12111 711110 11128111 cv re 40

Bang III 9: Gia tri mật độ quang và nông độ metyl DC còn lại sau các khoảng thời

gian xử lÍ ở pH=7 - -L c1 2132211121113 1 1121152215121 1181 1111112 11101110 11 01111 vườn 40 Bang III 10: Bảng kết đo quang và nông độ MD qua các thời gian ở pH=I0 4l

Trang 7

khuấy trộn và không khấy trộn 2 + s+E SE St SE St 2E2E1EE2312123121115511211121 11 16 44 `

Bảng III 13: So sánh nồng độ metyl DC còn lại của hai quá trình xử lí có khuấy

trộn và không khấy trộn St SE SE 9E£S2E#E 2E EEEE1212112111211121 1111111112 xe ce

Bang III 14: Mat d6 quang va gia tri COD cla mau nước thải dệt nhuộm `

trước vũ gũi KH GHÒ To nnggeodorpiesads601091/0G0A5660069939388030/4299970035809409903091500 S TT 47

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

Trang 8

MO DAU

1 Sự cần thiết của đề tài

Ở nước ta hiện nay ngành công nghiệp may mặc và dệt nhuộm đi đầu trong

phat trién kinh té, tao diéu kién công ăn việc làm cho công nhân lao dong, thu xà GDP tăng Song cùng với sự phát triển ấy là các phát sinh trong quá trình-sản xuất

mà tiêu biểu đến là nước thải Ngành dệt nhuộm sử dụng một lượng(ñữỡc lớn dé sản xuất và đông thời thải ra một lượng nước thải đáng kê cho môifđờng

Nước thải ngành dệt nhuộm là một trong những loại n ớ thải ô nhiễm nặng,

hàm lượng các chất hữu cơ cao, khó phân hủy, pH dao đồ g tir 9+12 do thành

phần các chất tây rửa Trong quá trình sản xuất có rấtwìhiêu hóa chất độc hại được

sử dụng để sản xuất tạo màu như là phẩm nhuộ it hoat dong bé mat, chat dién

ly, chat tạo môi trường, tinh bột, men, chất ôxy`hoá Các chất này thường có chứa các ion kim loại hòa tan, hay kim loại nà Xà khó phân hủy trong môi trường, có

thể gây ô nhiễm môi trường trầm trọo6ờ;trong thời gian dài Nếu chưa được xử lý và

xử lý chưa đạt QCVN mà thải ta ngoài thì các hóa chất này có thể giết chết vi sinh

vật xung quanh làm chêt cea các loại động vật sông dưới nước, các chât độc này

còn có thể thắm vào đáy GẦ) tại lâu dài và ảnh hưởng tới nguồn nước ngầm và bên

cạnh đó còn ảnhshưởng đên đời sông của con người Ngoài ra, nước thải dệt

cần phải xử lý triệt dé trước khi thải ra, tránh gây ô nhiễm môi trường

nhuộm ae oe màu rất lớn, thay đổi thường xuyên tùy loại thuốc nhuộm nên

Hiến hay, có rất nhiều phương pháp được ứng dụng để xử lí các hợp chất hữu

aa hại có trong nước thải dệt nhuộm Một trong những phương pháp được các khoa học rất quan tâm là phương pháp oxi hóa nâng cao Lúc này, trong hệ

& phản ứng không chỉ có quá trình khử các hợp chất hữu cơ mà còn xảy ra quá trình

phương pháp này là khả năng phân hủy cao, dễ áp dụng, công nghê đơn giản và giá thành thấp Do đó, chúng tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu quá trình oxi hóa metyÌ

Trang 9

bằng kim loại sắt kết hợp với muối kali pesunfat &)

- Sử dụng sắt kim loại kết hợp với muối kali pesuhfat để xử lí nước thải dệt nhuộm của làng Vạn Phúc-Hà Đông- Hà Nội Đá ia hàm lượng COD của nước

thải dệt nhuộm trước và sau xử lí >>

Trang 10

Thông thường công nghệ dệt nhuộm gồm 3 quá trình cơ bản: kég Ìờ dạ vải,

xử lí (nấu tẩy), nhuộm và hoàn thiện vải [6] KR

- Chải: các sợi bông được chải song song think Ds

- Kéo sợi, đánh bong, mặc sợi “

I.1.1.3.Quy h nhuém va hoan tat vai

Quá u nhuộm được thực hiện để phân bó đều ánh sắc trên mặt vải, trong đó

xảy rá Sự huêch tán của phân tử thuôc nhuộm vào bên trong sợi vải đê tạo cho vải aussac mong muôn Mục tiêu của quá trình nhuộm là làm cho các phân tử thuôc usm gắn chặt vào vải, thường sử dụng các loại thuốc nhuộm tông hợp cùng với

các hóa chât trợ nhuộm đê tạo sự găn màu của vải Phân thuôc nhuộm dư không

găn vào vải, đi vào nước thải và chúng phụ thuộc vào nhiêu yêu tô như công nghệ

nhuộm, loại vải cân nhuộm độ màu yêu câu

Một số các phương pháp đưa thuốc nhuộm vào trong hoặc lên trên sợi vải như sau:

Trang 11

Nhuộm tận trích: khuếch tán thuốc nhuộm đã hòa tan vào sợi vải

-_ Nhuộm pigment: phủ thuốc nhuộm không hòa tan lên bề mặt sợi vải

-_ Nhuộm khối và nhuộm gel: thuốc nhuộm được thâm nhập trong quá trình sản

In hoa là tạo ra các văn hoa có một hoặc nhiều màu trên nền vải Công igh này được thực hiện bằng cách dùng hô in có chứa thuốc nhuộm hoặc chất m và các chất trợ khác Công đoạn này có thể sinh ra một lượng nước tờ? có màu với nông độ BOD cao [9]

Sau nhuộm và ¡n, vải sẽ được giặt lạnh nhiều lần Phần aN nhuộm không

gắn vào vải sẽ đi vào nước thải Văng khổ, hoàn tất vải Won dich hoan thién

kích thước vải, chống nhau và ỗn định nhiệt, trong đé dụng một số hóa chất

chống màu chất làm mềm và hóa chất metylic, anit ot, formandehit

I.1.2 Các loại thuốc nhuộm trong sản xuất dệ ) XI

L1.2.1.Sơ lược về thuốc nhuộm er

Thuốc nhuộm là tên chỉ chun thine hop chất hữu cơ có màu (gốc thiên nhiên và gốc tông hợp), rất đa ing? màu sắc và chủng loại, có khả năng nhuộm

màu nghĩa là bắt màu hay gắn (rực tiếp cho các vật liệu khác

Thuốc nhuộm được dùÄg chủ yếu để nhuộm vật liệu từ xơ thiên nhiên (bông,

A Các loại thuốc nhuộm trong san xuất dệt nhuộm

; ys ies nhuộm then nhién

` Phân lớn thuôc nhuộm màu chàm tự nhiên thu được từ các loài trong chị

nguồn cung cấp thuốc nhuộm có nguồn gốc từ khu vực nhiệt đới Trong các khu vực có khí hậu ôn đới thuôc mau chàm từ các loài trong chi Indigofera thì sản

Trang 12

lượng thuốc nhuộm là cao hơn Loai cham có giá trị thương mại cũng có thể thu được từ tùng lam (Isatis tinctoria) và nghề chàm (Polygonum tinctorum), mặc dù chủ yếu tại châu Á là cây chàm (Indigofera tinctoria) Tại Trung Mỹ và Nam Mỹ thi hai loai Indigofera sufruticosa (cham anil) va Indigofera arrecta (cham Natal) la >

Có một thực tế là rất ít chất nhuộm tự nhiên được sử dụng để nhuộm các loài hiện nay kể cả tơ tăm Thuốc nhuộm thiên nhiên nói chung có độ bè và) thấp, nhất là với ánh sáng, cường lực màu nhỏ do phân tử mang màu a Cà Hơn nữa,

Đến nay, việc nghiên cứu thuốc nhuệ đạt đến đỉnh cao cả về mặt khoa

học và công nghệ Các loại thuốc nhuộnfđiện nay có một ưu điểm lớn là: màu sắc

đẹp và đa dạng, độ bên rất cao, dé safPxuat hang loạt, chi phí thấp

Các loại thuốc nhuộm hiện đà chủ yêu được sản xuất từ dầu mỏ Mỗi phân tử

thuốc nhuộm được xác đ SS thành phan: chromophores (tao nén hiéu ung ỞI

màu) và auxochromop 0 quyết định đặc tính của thuốc nhuộm) [6]

Thuốc nhuộm Ắ hân loại theo các cách như sau [6]

s* Theo nguồn gồề xơ- sợi đem sử dụng

- Thuốc nhuộm dùng cho xơ- sợi gốc thực vật như cotton, liren, vIsco

- Thựôe nhuộm dành cho xơ- sợi gôc động vật như len, tơ tăm

` nhuộm dành cho xơ- sợi tông hợp

về

€

heo cấu tạo hóa học

Đây là cách phân loại dựa trên cấu tạo của nhóm mang màu, theo đó thuốc

nhuộm được phân thành 20-30 họ thuốc nhuộm khác nhau Các họ chính là:

- Thuốc nhuộm azo: nhóm mang mau là nhóm azo (-N=N-), phan tu thuốc

nhuộm có một (monoazo) hay nhiều nhóm azo (điazo, triazo, polyazo) Đây là họ

Trang 13

thuốc nhuộm quan trọng nhất và có số lượng lớn nhất, chiếm khoảng 60-70% số

lượng các thuốc nhuộm tông hợp, chiếm 2/3 các màu hữu cơ trong Color Index

- Thuốc nhuộm antraquinon: trong phân tử thuốc nhuộm chứa một hay nhiều

Họ thuốc nhuộm này chiếm đến 15% số lượng thuốc nhuộm fồn hợp

-_ Thuốc nhuộm triaryl metan: triaryl metan là dẫn xuất củâ-metan mà trong đó nguyên tử C trung tâm sẽ tham gia liên kết vào mạch KCxàu hệ mang màu:

(><>

Họ thuốc nhuộm này phỏ biến thứ 3, chiếm 3% tổng số lượng thuốc nhuộm

- Thudc nhuộm phtaloxiarln' hệ mang màu trong phân tử của chúng là hệ liên

hợp khép kín Đặc điển eNũng của họ thuốc nhuộm này là những nguyên tử H

trong nhóm imin dé dake bị thay thế bởi ion kim loại còn các nguyên tử N khác thi

ài ra, còn các họ thuốc nhuộm khác ít pho biến, ít có quan trọng hơn như:

t nhudm nitrozo, nitro, polymetyl, arylamin, azometyn, thuốc nhuộm lưu

ynh

2

eS s* Phân loại dựa trên đặc tính kĩ thuật

Đây là cách phân loại các loại thuốc nhuộm thương mại đã được thông nhất trên toàn cầu và liệt kê trong bộ đại từ điển về thuốc nhuộm Color Index, trong đó môi thuôc nhuộm được chỉ dân vê câu tạo hóa học, đặc điêm về màu sắc và phạm

Trang 14

vi sử dụng Theo đặc tính áp dụng, người ta quan tâm nhiều nhất đến thuốc nhuộm

sử dụng cho xơ sợi xenlulo (bông, visco ), đó là các thuốc nhuộm hoàn nguyên,

lưu hóa, hoạt tính và trực tiếp Sau đó là các thuốc nhuộm cho xơ sợi tông hợp, len,

tơ tằm như: thuốc nhuộm phân tán, thuốc nhuộm bazơ (cation), thuốc nhuộm axit :S`

+ Thuốc nhuộm hoàn nguyên không tan: là hợp chat màu hữu co khé hod tan trong nước, chứa nhóm xeton trong phân tử và có dạng tông quát: ead Trong quá trình nhuộm xảy ra sự biến đổi từ dạng layco axit không tan ae ước nhưng

Hợp chất này bắt màu mạnh vào xo, sau do yt sạch kiềm thì nó lại trở về

dạng layco axit và bị oxi không khí oxi hóa về:dạhg nguyên thủy

+ Thuốc nhuộm hoàn nguyên tan: là reste sunfonat của hợp chất layco axit

` O-SO:Na Nó dễ bị thủy phân trong

môi trường axit và bị oxI hóa về hông tan ban dau

Khoảng 80% thuốc nhuộnhoản nguyên thuộc nhóm antraquinon

- Thuốc nhuộm vệ mắc nhóm đisunfua đặc trưng (D-S-S-D, D- nhóm

có thê chuyên về dạng tan (layco: D-S-) qua quá trình

của thuốc nhuộm hoàn nguyên khôn tấn

mang màu thuôc nhuộ khử Giống như thuốc nhuộm hoàn nguyên, thuốc nhuộm lưu hóa dùng để nhuộm

- Thuối

vật liệu m3 quá 3 giai đoạn: hòa tan, hấp phụ vào xơ sợi và oxi hóa trở lại

trực tiếp vÀo xơ sợi xenlulo và dạng tổng quát: Ar-SO;:Na Khi hòa tan trong nước,

uộm trực tiếp: đây là loại thuốc nhuộm anion có khả năng bắt màu

nein ly cho về dạng anion thuốc nhuộm và bắt màu vào sợi Trong mỗi mau

& nhuộm trực tiếp thì có đến 92% thuộc lớp azo

S -_ Thuốc nhuộm phân tán: đây là loại thuốc nhuộm này có khả năng hòa tan rất

thấp trong nước (có thể hòa tan nhất định trong dung dịch chất hoạt động bé mat)

Thuôc nhuộm phân tán dùng đê nhuộm các loại xơ sợi tông hợp kị nước Xét về

www.facebook.com/daykemquynhonofficial Sưu tâm bởi GV Nguyễn Thanh Tú www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

Trang 15

mặt hóa học có đến 59% thuốc nhuộm phân tán thuộc câu trúc azo, 32% thuộc cấu truc antraquinon, con lại thuộc các lớp hóa học khác

-_ Thuốc nhuộm bazơ - cation:

Các thuốc nhuộm bazơ trước đây dùng để nhuộm tơ tằm, là các muối clorua :S`

oxalat hoặc muối kép của bazơ hữu cơ Chúng dễ tan trong nước cho cation me màu Các thuốc nhuộm bazơ biến tính - phân tử được đặc trưng bởi một dighvtich dương không định vỊ - gọi là thuôc nhuộm cation, dùng đê nhuộm xơ acrylie Trong

các màu thuốc nhuộm bazơ, các lớp hóa học được phân bố: men metin

én chung tan trong

(17%), triazylmetan (11%), arcrydin (7%), antraquinon (5%) va.cacMoai khac

- Thuốc nhuộm axit: là muối của axit mạnh và bazo m ae

nude phan ly thanh ion: Ar-SO;Na — Ar-SO; + Na*, ahion mang màu thuốc

nhuộm tạo liên kết ion với tâm tích điện dương củ wat liệu Thuốc nhuộm axit có

khả năng tự nhuộm màu xơ sợi protein (len, dr, polyamit) trong moi truong

axit Xét về cấu tạo hóa học có 79% thuốc niềm axit azo, 10% la antraquinon, 5%

triarylmetan và 6% các lớp hóa học khác S~

-_ Thuốc nhuộm hoạt tính: là th ốc nhuộm anion tan, có khả năng phản ứng với

xơ SỢI trong những điêu kiện áp dựng tạo thành liên kêt cộng hóa trị với xơ SỢI

Trong cấu tạo của thuốc nhuộm hoạt tinh có một hay nhiều nhóm hoạt tính khác ` 4

nhau quan trọng nhất nhom: vinylsunfon, halotriazin va halopirimidin Day

là loại thuốc nhuộm du nhất có liên kết cộng hóa trỊ với xơ sợi tạo độ bền màu giặt

và độ bền màu hep Yat cao nên thuốc nhuộm hoạt tính là một trong những thuốc nhuộm được-bhát triên mạnh mẽ nhất trong thời gian qua đông thời là lớp thuốc

nhuộm trọng nhất để nhuộm vải sợi bông và thành phân bông trong vải sợi pha

uỳ nhiên, thuốc nhuộm hoạt tính có nhược điểm là: trong điều kiện nhuộm,

¿ iép xuc voi vat liéu nhudm (xo so1), thuốc nhuộm hoạt tính không chỉ tham gia

3 vào phản ứng với vật liệu mà còn bị thủy phân Do tham gia vào phản ứng thủy

< phân nên phản ứng giữa thuốc nhuộm và xơ sợi không đạt hiệu suất 100% Đề đạt

S độ bền màu giặt và độ bền màu tối ưu, hàng nhuộm được giặt hoàn toàn đề loại bỏ

phần thuốc nhuộm dư và phần thuốc nhuộm thủy phân Vì thế, mức độ tôn thất đối với thuốc nhuộm hoạt tính cỡ 10+50%, lớn nhất trong các loại thuốc nhuộm Hơn

Trang 16

nữa, màu thuốc nhuộm thủy phân giống mau thuốc nhuộm gốc nên nĩ gây ra vấn

đề màu nước thải và ơ nhiễm nước thải

-_ Thuốc nhuộm pigment:

Là thuốc nhuộm cĩ gốc nhuộm nhĩm azoic, hồn nguyên đa vịng và cĩ cả >

bột màu vơ cơ Chúng khơng tan trong nước (do trong phân tử khơng chứa nhĩm cĩ tính tan hoặc nhĩm tan đã chuyền về dạng muối barium, eo ong tan trong nước), khơng cĩ ái lực với xơ sợi (khơng thể tự nhuộm), dù nhuộm

và in hoa cho tất cả các loại xơ Để gắn thuốc nhuộm lên xơ, MRR phai dung chat gan mau goi la fixer, hoac binder `

Bảng I 1: Cách lựa chọn sử dụng thuốc nhuộm phù hợp,yớï nguyên liệu vải sợi

ấ Azoic, t ưÈ tiếp, hoạt tính lưu hĩa hồn

nguyén, acid

2 Xo — soi goc protein “Acid, phức kim loại, hoạt tính

§ Xơ - sợi cellulose tái sinh _ †`*Äzọc, trực tiếp, hoạt tính, lưu hĩa, hồn

aX Ảnh hướng của nước thải dệt nhuộm đến mơi trường

2 I.1.3.1 Các chất gây ơ nhiễm chính trong nước thải dệt nhuộm

Hau hết các khâu trong quy trình cơng nghệ dệt nhuộm đều phát sinh ra nước thải Đặc trưng cơ bản nhất của nước thải cơng nghiệp dệt nhuộm là sự dao động rất lớn cả về lưu lượng, tải lượng ơ nhiễm Nĩ thay đổi theo mùa, theo mặt hàng và chất lượng sản phẩm Các chất thải đỗ vào nước bao gồm nước thải từ quy trình sản

Trang 17

xuât, nước rửa và nước làm lạnh Trong quá trình sản xuất, lượng nước thải ra 12-

300 mỶ/tân vải, chủ yêu từ công đoạn nhuộm va nâu tây

Bảng I 2: Lượng nước thải tính cho một đơn vị sản phẩm của một sô mặt hàng

2 | Hang vai bong, nhuém, dét thoi 80 + 240 ¬

3 | Hang vải bông nhuộm, dệt kim 70 = 180 Or

4 | Hang vai béng in hoa, dét thoi 65 + 280 xX

5 | Chan len mau ttr soi polyacrylonitrit | 40+ 140)

Nước thải từ các xí nghiệp dệt nhuộm rất phức nó bao gôm cả chất hữu

cơ, chất màu và các chất độc hại cho môi trường Cộc chất gây ô nhiễm chính cho

môi trường bao gồm:

- Tap chat tach ra tir xo soi, cac chat ‹iÂy hờ các hợp chất chứa nitơ, các chất bân dính vào sợi (trung bình là 6% tô AS, lượng xơ sợ)

- Các chất dùng trong qua tab ông nghệ: hô tinh bột, tính bột biến tính,

dextrin, agnat, các loại ne NaOCl, H2O>, soda, sunfit, cdc loai thuốc nhuộm chất phụ trợ, cha chất cầm màu hóa chat tây giặt Lượng hóa chất sử

dụng đối với từng loai Wai, từng loại màu là rất khác nhau và phần dư thừa đi vào

nước thải tương ứfig “

chất (250- kg/tan) bao gồm 20-25% mỡ (axit béo và sản pham cat mỡ, lông

cừu) 40° % đât và cát, 40-60% muôi hữu cơ và các sản phâm cât mỡ, lông cừu

- Đối với àng len từ lông cừu, nguyên liệu là len thô mang rất nhiều tạp

ang I 3: Cac chat gây ô nhiễm và đặc tính nước thải của ngành dệt nhuộm

xà Công đoạn Chất gây ô nhiễm nước thải Đặc tính của nước thải

œ® Hồ sợi, Tinh bột, glucôzơ, cacboxymethyl | BOD cao, chiếm 34-50% tổng

giũ hỗ xenlulôzơ, polyvinyl alcol, nhựa, | lượng BOD

Trang 18

Nau, tay NaOH, chât sáp, dâu mỡ, tro, | Độ kiêm cao, màu tôi, BOD cao

soda, silicat natri va xo soi vun (30% tong lượng BOD)

Tay trắng | Hipoclorit, hợp chất chứa clo,| Độ kiềm cao, chiếm 5% tổng “

Lam bong | NaOH, tap chat Độ kiềm cao, BOD thân, ỚI

1% tong | % tong luong BO ` BOD

Nhuộm Các loại thuốc nhuộm, axit axetic | Độ màu rất GP khoảng

và các muối kim loại 6% tong lượng D, TS cao

In Chất màu, tinh bột, dâu, đất sét, | Độ màu 20; BOD cao và dâu

; `

Hoàn thiện | Vêt tinh bột, mỡ động vật, muôi ‘ iém nhe, BOD thap, luong nho

1.1.3.2 Anh hong của nước thải dệt nhiệm: đến môi trường -_ Thuốc nhuộm azo chiếm khoả 0-70% số lượng các thuốc nhuộm tổng hợp

được giới thương mại ưa chugng Wi chung dé mua, dé bao quan, dac biét la gia

thành rẻ, độ ăn màu cao, que inh nhuộm ngắn và dễ dàng Chúng gây nên ảnh

hưởng đến con người ong quá trình nhuộm cũng như tiếp xúc với dòng thải của

chúng Hơi bốc lên từ dung dịch nhuộm có thể gây ngộ độc cho người, làm đau

đâu, buôn nôn [5k hi thuốc nhuộm tiếp xúc trực tiếp lên da, chúng có thê gây rát

Nếu thâm nhập vào cơ thê, thuốc nhuộm azo gây tôn thương các cơ quan nôi tạng

và gây ung ther Đối với trẻ em, liều lượng gây độc nhỏ hơn và ảnh hưởng mạnh

hơn chi bị nhiễm độc, trẻ thường có cảm giác buôn ngủ, đau đầu, chóng mặt, buồn

\ổN; thiếu tập trung Với liều lượng lớn, trẻ có thể mất cảm giác ngon miệng yêu tứ

4 ¡, thậm chí gây tử vong Trong quá trình nhuộm, phân azo tách ra và tạo thành

` amin thâm nhập vào các chât hữu cơ gây độc tính Một vài loại amin có chứa các

9 kim loại nặng gắn trên nó như Zn, Cu, Cd được sử dụng như các chất tạo màu cho

nhuộm vải Các kim loại nặng khi xâm nhập vào cơ thể sẽ được giữ lại trong đó

gây ảnh hưởng lâu dài Các amin kim loại nặng sẽ bám vào sợi vải mà không bị

Trang 19

mất đi trong quá trình giặt Ở đó, chúng có cơ hội thâm nhập vào cơ thể qua nhiều con đường khác nhau như hô hấp, tiêu hóa Mức độ độc hại với cá và các loài thủy sinh: các thử nghiệm trên cá của hơn 3000 thuốc nhuộm được sử dụng thông

thường cho thấy thuốc nhuộm năm trong tất cả các nhóm từ không độc, độc vừa >

độc, rất độc đến cực độc Trong đó có khoảng 37% thuốc nhuộm gây độc vừa ge độc cho cá và thủy sinh, chỉ 2% thuốc nhuộm ở mức độ rất độc và cực ore ca

va thuy sinh [6] Khi di vao ngu6n nudc nhan nhu song, hé, voi mét độ rất nhỏ thuốc nhuộm đã cho cảm nhận về màu sắc Thuốc nhuộm h ee dung càng nhiều thì màu nước thải càng đậm Màu đậm của nước thải On trở su hap thu oxy và ánh sáng mặt trời, gây bất lợi cho sự hô hấp, sinh t ñg của các loài thủy sinh vật Nó tác động xấu đến khả năng phân giải của dại với các chất hữu

-_ Ảnh hưởng của các chất gây ô nhiễm vong: thải ngành dệt nhuộm có thể

1 | Chất hữu co,chat kh phân hủy | Hàm lượng, tạo môi trường yêm khí và

2_ | Các chất tỆ Nửa Làm pH nước thải tăng cao, pH 9-12

xử = hưởng đến sinh vat thủy sinh

3 fKifn loại nặng, màu nhuộm, chất | Ảnh hưởng nghiêm trọng đên thủy sinh

ˆ Sy tạo môi trường chất điện li vật ở nguồn tiếp nhận ngoài ra các hóa

‹S 4_ | Muôi trung tính Làm tăng hàm lượng tông chất răn, gây

tác hại đối với đời sông thủy sinh do làm

tăng áp suất thấm thấu, ảnh hưởng đến

Trang 20

quá trình trao đối của tê bào

5 | Hồ tỉnh bột biên tính Làm tăng BOD, COD của nguôn nước,

gây tác hại với đời sông thủy sinh do

làm giảm oxi hòa tan trong nước `

6 | Độ màu Gây mất cảnh quan, bên cạnh đó S

1.2 Cac phương pháp hóa học xử lí nước thải dệt nhuộế `

Hiện nay, phương pháp hấp phụ là một trong) ững phương pháp được sử dụng rộng rãi nhât trong công nghệ xử lí các Ehât độc hại, bên vững trong môi trường và trong nước thải công nghiệp, obi t là loại nước thải có màu Phương pháp này cho phép xử lí nước thải chứa, iéu loại chất bân khác nhau, kế cả khi nông độ chất bân trong nước rất thấp; mà các phương pháp khác khó có thể xử lí

được Ngoài ra, phương pháp hap) ụ có thê dùng để xử lí triệt để nước thải sau khi

nguôn này đã được xử lí băng các phương pháp khác

Nguyên tắc cơ bả phương pháp hấp phụ là dựa trên khả năng hấp phụ các

chat ban co trong nguon nước thải của vật liệu hấp phụ Nước thải sau khi cho qua

vật liệu hấp phụ sềđược kiểm tra chỉ tiêu trước khi cho thải ra môi trường

Các vậf liệu hấp phụ thường dùng như than hoạt tính, zeolit, vật liệu nano, trong đồ than hoạt tính là vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất Phương pháp hấp

phụ: thường kết hợp với các phương pháp khác đề xử lí sản phẩm sau hấp phụ

.2.Plurơng pháp keo tụ tạo bông

¿ ` Phương pháp keo tụ tạo bông là một phương pháp được sử dụng rộng rãi trong

œ® việc xử lí nước thải nói chung và nước thải công nghệ dệt nhuộm nói riêng

Trang 21

Hiện tượng keo tụ là hiện tượng các hạt keo cùng loại có thê hút nhau tạo

thành những tập hợp hạt có kích thước và khối lượng đủ lớn để có thể lắng xuống

do trọng lực trong một thời gian đủ ngắn

Quá trình này được áp dụng để khử màu, giảm độ đục, cặn lơ lửng và vi sinhS`

vật Khi cho chất keo tụ vào nước thô chứa cặn lắng chậm (hoặc không lắng me các hạt mịn kết hợp với nhau tạo thành các bông cặn, các bông cặn này =e ich

tụ lớn hon va nang, tu tách ra khỏi nước băng phương pháp lăng trọng |

Các chất keo tụ thường dùng là phèn nhôm: ain muối sắt FeCl:.nH;O Phèn nhôm là chất keo tụ phô biến nhất “tiệt Nam, nhưng

muối sắt lại là chất phổ biến ở các nước công nghiệp do tên pH keo tụ tối ưu rộng (5+9), bông cặn nặng, bền hơn và dư lượng sắt eo nước thập hơn so với dùng phèn nhôm [6] Trong quá trình keo tụ, người òn sử dụng các chât trợ keo

tụ như sét, polymer, silicat hoạt tính dé tang eae ie nhanh va dac chắc, do

đó, sẽ hình thành bông lắng nhanh hơn và dctồn

I.2.3.Phuương pháp tuyển nổi &

Mục đích: tách các tạp chất ở dang hat ran (cặn lơ lửng) hoặc lỏng phân tán không tan (dầu mỡ), tự lăng kenGồ hôi pha lỏng, tách các hạt có tỷ trọng nhỏ hơn

tỷ trọng chất lỏng chứa nó, tach cac chat hoa tan nhu chat hoat động bề mặt Trong

Phương pháp tùyển nổi có ưu điểm là: hoạt động liên tục, phạm vi ứng dụng

rộng rãi, chisphi dau tư và ứng dụng vận hành không lớn, thiết bị đơn giản, vận tốc nồi lớn vận tốc lắng, có thê thu cặn, tạp chất Tuyên nổi kèm theo sự thôi khí, làm ẤN nông độ chất hoạt động bề mặt và các chất dễ bị oxi hóa

q1 Phương pháp oxi hóa nâng cao

Thành phân các chất gây ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm nói chung đáng

%2

œ® chú ý nhất là những hợp chất hữu cơ khó hoặc không thể bị phân hủy sinh học,

những hợp chất độc hại và nguy hiểm vì những hợp chất này gây ô nhiễm môi

trường tram trọng, tính độc hai cao và khó xử lý loại bỏ một cách triệt dé bang cac

Trang 22

phương pháp sinh học hoặc các phương pháp hóa lý thông thường Trong lĩnh vực này, các quá trình oxy hóa nâng cao (Advanced Oxidation Processes-AOPs) có thể phân hủy hoàn toàn các hợp chất hữu có khó phân hủy sinh học thành các hợp chất

đơn giản là CO›, H;O, nghĩa là vô cơ hóa hoàn toàn các hợp chất hữu cơ >

Các quá trình oxi hóa nâng cao là những quá trình phân hủy oxi hóa dựa a gốc tự do hoạt động hydroxyl OH* được tạo ra ngay trong quá trình xử lý al

Géc hydroxyl OH* la mét tac nhân oxi hóa mạnh trong số các es hn oxi

hóa được biết từ trước dén nay Thé oxi hóa của gốc hydroxyl OW 2,8V, cao

nhất trong số các tác nhân oxi hóa thường gặp A

Theo cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (US-EPA), day đặc tính của quá trình có hay không có sử dụng nguôn năng lượng BC; ngoại UV mà có thê phân loại các quá trình oxi hóa nâng cao thành hai :

- Các quá trình oxi hóa nâng cao không Men ánh sáng là các quá trình

không nhờ năng lượng bức xạ tia cực tím U ø quá trình phản ứng

- Các quá trình oxi hóa nâng cao nhốcác nhân ánh sáng: là các quá trình nhờ năng lượng bức xạ tia cực tím UV trong qua trinh phan ung

Oxi hóa băng hoa chat có êm là thời gian phản ứng rât nhanh, trong phân

lớn các trường hợp thì hiệ qua là tức thì Quá trình ôxI hóa có thể chỉ thực hiện

được bán phân, phá hủy 6Bẫn tử màu làm mắt màu nhưng lại dẫn tới sự hình thành

các sản phẩm trung giàn phân tử khối nhỏ như các anđehit, carboxylat, sulfat và

nitơ Quá trình oxi Wa rat phụ thuộc vào pH và sự có mặt của xúc tác phù hợp

7

1.2.5 Piucenig phip sinh hoc

Là phương pháp dùng vi sinh, chủ yếu là vi khuân để phân hủy sinh hóa các hợp, èhât hữu cơ, biến các hợp chất có khả năng thối rữa thành các chất ôn định với

äh phâm cuôi cùng là cacbonic, nước và các chât vô cơ khác

z% _ Phương pháp sinh học có thể chia là 2 loại đó là xử lí yếm khí và xử lí hiếu

œ® khí trên cơ sở là có oxi hòa tan và không có oxi hòa tan

Phương pháp hiệu khí: là phương pháp xử lí nước thải có sử dụng các vi sinh

vật hiếu khí Cần duy trì nhiệt độ trong khoảng 20+40°C và cung cấp oxi liên tục

Trang 23

cho hoạt động của sinh vat

Phương pháp yếm khí: là phương pháp dùng vi sinh vật yếm khí để xử lí nước

thải Dùng cho nước thải có nông độ lớn, giàu các giàu các hạt lơ lửng, chứa

các chất cần thời gian phân hủy lâu dài 30 ~ 60 ngày, nhiệt độ duy tri 30 + 35°C > với vi sinh vat ua 4m, tir 50 + 55°C với vi sinh vật ưa nhiệt và không sử me

oxy tu do

Quá trình yếm khí có thể chạy với tải lượng hữu cơ lớn, loại bỏ oe lon

các chất hữu cơ đồng thời tạo ra khí sinh học, tiêu tốn ít năng lư ượng bùn thai của quá trình yếm khí rất thấp Tuy nhiên, hiệu quả khử m ẤN: quá trình này

không cao (đói với thuốc nhuộm axit là 80 — 90%, thuốc meer truc tiếp la 81%)

Ngược lại, quá trình hiểu khí có hiệu suất cao trên §5% ø nó lại tiêu tốn năng lượng cho sục khí và tạo lượng bùn thải lớn [7]

Có thể sử dụng quá trình vi sinh yêm khí send màu thuốc nhuộm azo và các thuốc nhuộm tan khác đề tạo thành amin t ứng Song các amin tạo ra có tính độc lớn hơn thuôc nhuộm ban dau tức là ệmức độ ô nhiễm cao hơn

Người ta có thê sử dụng kết hợ6°hai quá trình trên: yếm khí làm giảm độ màu

Quá trìnhxử ly sinh học có khả năng làm giam BOD, COD, TS những chất

có khả nan phân huỷ sinh học nhưng nó là phương pháp ít hiệu quả đê khử mau

o đó pha tiền hành khử màu trước khi dưa vào xử lý sinh học Mặt khác đề xử lý

= học được thì nước thải phải đáp ứng các điều kiện tối thiểu về pH, tỉ lệ

cà 9oicon tỉ lệ C:N:P, không có các tác nhân gây ức chế hoạt động của vi sinh

Trang 24

a) Sơ lược về tính chất của kim loại sắt và vai trò của sắt trong xử lí môi trường Sắt là kim loại được sử dụng nhiều nhất, chiếm khoảng 95% tổng khối lượng kim loại sản xuất trên toàn thế giới Nó là một kim loại rẻ tiền và hiệu quả

Ở điều kiện thường, sắt có tính khử trung bình >

Vai trò của Fe (0) trong quá trình loại bỏ, xử lý các hợp chất hữu sề- gây ô

nhiễm môi trường được thẻ hiện như sau: Q“

- Vai trò là chất hấp phụ [3]: Sắt kim loại trong dung cus ae dung cua oxi không khí và nước hoặc dưới tác dụng của dòng điện anof), sắt kim loại hòa tan tạo thành Fe?' và Fe** Tôn tại chủ yếu dưới-dạng hợp chat Fe(OH), Fe(OH):, FeOOH Đây là các chât có bê mặt xôp ` inh hap phu cao, co thé hap

phụ tối đa các hợp chất hữu cơ trong dung dị hChính vì vậy, việc dùng sắt để xử

lý môi trường đạt hiệu suất cao 7 `

- Vai trò là chất khử [3]:Sắt kim loạkÍf chát khử trung bình nên các chất hữu cơ

có tính oxi hóa cũng phản ứng với iên hình là các chất hữu cơ chứa các nhóm

NO; (các hợp chất nitro thơm cà hợp chất hữu cơ chứa clo sẽ phản ứng với sắt giải phóng ra ion ClI'làm Bn tỉnh độc hại của các hợp chất này Phản ứng diễn ra

2 ys Trong trường hợp môi trường nước có oxi hòa tan, oxi sẽ dễ dàng nhận

œ® electron theo phương trình:

2Fe + O+ 2H;O —2Fe**+ 40H-

Trang 25

Phản ứng của các chất oxi hóa dạng hữu cơ này với sắt kim loại được chứng

minh bang sự khử clo hoặc chuyên nhóm —NO; sang nhóm —NH; Các phản ứng tông quát được mô tả như sau:

Fe + RX + H+ — Fe” + RH + X- >

Fe + RNO; + 4H+ —› Fe*' + RNH; + 2H;O 20

Các hợp chât hữu cơ này sau khi bị khử boi sat kim loại, tính độc ei lam

và sau đó có thể loại bỏ ra khỏi môi trường băng nhiều phương pháp Kyle Dhan nhu

b) Sơ lược về muối pesunfat

Trong điều kiện khô ráo, kali pesunfat là một chất bằnkhhÔng bị phân hủy ở

điều kiện thường và dễ bảo quản Khi dun nong, kali pesun t giải phóng oxi và tạo

Trong môi trường nước hoặc axit, nó bị thẻ ân chậm ở nhiệt độ thường và

nhanh khi đun nóng SzOs”“+ 2H;O—›2HSO -®h:O: Khi có chất xúc tác thích hợp

HO; có thể chuyển thành gốc hidroxy|Jấ hột sốc tự do có khả năng oxi hóa mạnh

ứng dụng trong xử lí chất hữu cơ gây£ồ,nhiễm môi trường Tuy nhiên, các phản ứng oxi hóa băng pesunfat thường Haw ở nhiệt độ thường Khi có các chất xúc tác như

Fe?*, Ag', Co?'thì tốc độ phản img tăng lên nhanh chóng Khi đó ion SzO¿2 bị hoạt

0474 HaO —3SO¿”+ SO¿*'+ O›*'+ 4H"

Hơn nữa) trong môi trường kiềm mạnh, gốc tự do sunfat còn phản ứng được VỚI nhộn ho OH' thành gốc OH*' và anion sunfat

SO¿*-+ OH- — SOu*+ OH*-

về vậy, hệ sunfat trong môi trường kiềm, anion sunfat sẽ được hoạt hóa

ì xà ành các gốc tự do có khả năng oxi hóa mạnh, có thể phân hủy các chất hữu cơ

NG, gây ô nhiễm môi trường

Qo L.3.2.Cơ chế của phản tengsat kim loai voi pesunfat

Gan đây có một số nghiên cứu giữa Fe kết hợp với chất oxi hóa như KMnO¿

hoặc hé Fenton, nham tạo ra những gốc tự do có khả năng hoạt hóa rất mạnh như

Trang 26

OH*, tuy nhiên thời gian tôn tại của gốc tự do hoặc chất oxi hóa trong điều kiện phản ứng thường rất ngắn nên hiệu quả xử lý thường bị hạn chế [3]

Theo một số tác giả nước ngoài đã nghiên cứu, việc kết hợp giữa Fe với

pesunfat rat hiệu quả vì tạo ra gốc SO¿*ˆ có thời gian tổn tại lâu và hoat tinh oxi

hoa rat manh (E°= 2,5-3,1V) Phương pháp này có rất nhiều ưu điểm: độ hòa tỆ) cao trong nước, phản ứng không chọn lọc và có hiệu quả rộng rãi với các a gay

Quá trình tạo góc tự do sunfat SOx*- từ sắt kim loại và amon pest duoc

+ Giai đoạn 1: la giai đoạn oxi hóa Fe? thành Fe?" ngà không khí theo phương trình sau:

2Fe + O; + 2HạO — 2Fe?‡ H

Trong điều kiện không có O; không khí [I2

Fe?'+ SzOs”—› 2Fe?'+2SOx”“

"ở Fe** + SzO¿” — Fe?" + SOu? + SO¿*-

` Fe?! + SO," > Fe** + SO?

Khi é săt hóa trị không và muối pesunfat tương tác với các chất hữu cơ

khó bịgihâh hủy, khi đó gốc tự do SO¿*- là một chất oxi hóa mạnh sẽ tương tác với

hợp;èhát hữu cơ, khoáng hóa chúng thành các hợp chất vô cơ như CO;, H;O, muối áng, với hiệu suât khá cao

2 ~> Quá trình được mô tả băng sơ đô sau:

Trang 27

1.4 Sir dung phương pháp trắc quang trong định lượng hóa học

Yêu câu về các hợp chất cần xác định là phải bền, ít phân ly, ồn định, không thay đôi thành phần trong khoảng thời gian nhất định để thực hiện phép đo (10-20

phút) Hệ số e lớn có giá trị từ 103-5.10! L.mol'!.em!, thực hiện phản ứng tạo màu >

Nong độ các chất xác định theo định luật Buge-Lambe-Bia Khoảng nh nông độ theo phương pháp là 10-10”M Giới hạn phát hiện phương pháp là 10”M

Các hợp chất là phức cần phải đo có Â„a„ khác xa với Âmax của Sse thir trong

cùng điều kiện, tức là AÂ>2 lần nửa bán chiều rộng của van “phd (khoang 80-

So sánh cường độ màu của dung dịch cần xáŠNÀnh với cường độ màu của

dung dịch chuẩn đã biết nồng độ xs

Điều kiện: cả 2 dung dịch trên phải năm trơ oảng tuân theo định luật Bia

Với Ai, Az, C¡, C2 mật độ quang và nông độ của dung dịch chuẩn tương ứng

sao cho A;<A,< 1<C,<C)

+

L42.Piurbn háp thêm chuẩn Pha vi ứng dụng là xác định các chât có hàm lượng vi lượng hoặc siêu vi lượnề, loại bỏ ảnh hưởng của chất lạ

x Nguyên tắc so sánh mật độ quang của dung dịch nghiên cứu và mật độ quang

& của dung dịch nghiên cứu được thêm ] lượng chât chuân

Trang 28

A„:a: mật độ quang của dung dịch có thêm chất chuẩn

C.: nông độ của chất chuẩn thêm vào

Công thức được thiết lập từ: Axy = e.l.Cy

Phương pháp này có ưu điểm là chính xác, thực hién duge nhiéu lan ~\

-_ Chuẩn bị 6 dung dịch chuẩn trong khoảng tuân theo định luat Beer

- Thuc hién phan ung mau voi thuốc thử C)

- Do mat d6 quang 6 Amax SO VGi cac dung dịch so sánh.đước chuân bị giông như

dung dich tiêu chuẩn nhưng không chứa ion cần xác di

-_ Biểu diễn sự phụ thuộc A theo C trên đô thị Boi tính theo phương trình hỏi quy A=axC+ b với a, b là hệ sô cân tìm của p ø trình hôi quy- tương quan

- Dung dịch cần xác định được chuả Wor và phản ứng màu giống như mẫu

chuan Tatién hành phản ứng và đo đước ật độ quang của mẫu ( Amảu =y), ta có

Sự tương quan giữg À và nồng độ C khi l= const là nội dung của định luật

Beer Khoảng nồng độ tẦy thỏa mãn khi R>0.999 [8]

Hệ số tuong quan R biến đổi trong khoảng: -I<R<1 (0<R?<l1)

Khi Rayo sự tương quan chặt chẽ giữa x và y theo tỉ lệ thuận

Khi ee: có sự tương quan chặt chẽ giữa x và y theo ti lé nghịch

Khi R*=0: hai đại lượng này không còn tương quan

Trang 29

Chương 2: THỰỤC NGHIỆM

LI.1 Quy trình thực nghiệm

- Giai doan 1: Xay dựng đường chuẩn xác định hàm lượng COD, đường v

- Giai doan 2: Khảo sát các điêu kiện tôi ưu của quá trình xử lí tự tạo

(dung dịch metyl da cam) băng sắt kim loại kết hợp với muối pesung :

- Giai doan 3: Ap dung cac diéu kién téi uu da khao sat được đề xử lí nước thải

dệt nhuộm của làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội or

- Hóa chât dùng đê xác định COD tính khi

+ K¿€rzOz: kali bicromat tinh khiết, dạng lĩnh thể

+ KHP kali hidrogen t

- Metyl da cam ( DC), dang bột CTPT của metyhDC C¡zH¡N:NaO:S

6 CTCT của metyl DC có nhóm azo, gần giống với chất dệt nhuộm có nhóm

Nền được chọn làm mẫu giả trong phòng thí nghiệm

om sang cam rồi sang vàng (pH>4.4) và ngược lại

Định dạng
Số trang	58
Dung lượng	12,61 MB