Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu xử lý màu của nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp oxi hóa nâng cao

  • Số trang: 90 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 66 |
  • Lượt tải: 0
tailieuonline

Đã đăng 27700 tài liệu

Mô tả:

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ----------------------- Tạ Thị Trang Nhâm NGHIÊN CỨU XỬ LÝ MÀU CỦA NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG PHƯƠNG PHÁP OXI HÓA NÂNG CAO LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ----------------------- Tạ Thị Trang Nhâm NGHIÊN CỨU XỬ LÝ MÀU CỦA NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG PHƯƠNG PHÁP OXI HÓA NÂNG CAO Chuyên ngành: Hóa môi trường Mã số: 60 44 41 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PSG.TS.Trịnh Lê Hùng Hà Nội - 2012 Tạ Thị Trang Nhâm Luận văn thạc sĩ MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH………………….………………………………………….…..1 DANH MỤC BẢNG……………….………………………………………………..3 ĐẶT VẤN ĐỀ.............................................................................................................1 Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT VÀ PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ MÀU NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM ......................................................................................6 1.1 Ngành dệt và các vấn đề môi trƣờng nƣớc thải dệt nhuộm ..................................6 1.1.1 Sự phát triển của ngành dệt ................................................................................6 1.1.2. Đặc điểm làng nghề dệt nhuộm.........................................................................7 1.1.3 Hiện trạng môi trƣờng do nƣớc thải dệt nhuộm .................................................8 1.2 Ô nhiễm màu môi trƣờng nƣớc từ hoạt động dệt nhuộm ......................................8 1.2.1 Nƣớc thải phát sinh trong quá trình dệt nhuộm .................................................8 1.2.2 Đặc điểm nƣớc thải dệt nhuộm ........................................................................14 1.2.3 Đặc điểm các chất màu sử dụng trong dệt nhuộm ...........................................16 1.2.3.1 Khái quát về phẩm nhuộm ............................................................................16 1.2.3.2 Ô nhiễm nƣớc do phẩm nhuộm và tác hại của nó .........................................22 1.3. Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải dệt nhuộm ....................................................24 1.3.1. Các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm ..................................................................24 1.3.2. Các phƣơng pháp xử lý ...................................................................................24 1.3.2.1. Phƣơng pháp hóa lí ......................................................................................24 1.3.2.2. Phƣơng pháp sinh học ..................................................................................25 1.3.2.3. Phƣơng pháp hóa học ...................................................................................26 Chƣơng 2. THỰC NGHIỆM .....................................................................................34 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu.........................................................................................34 2.2. Mục tiêu nghiên cứu...........................................................................................34 2.3. Nội dung và phạm vi nghiên cứu .......................................................................34 2.4. Phƣơng pháp tiến hành nghiên cứu ....................................................................34 2.5. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị thí nghiệm ...........................................................37 2.6. Các phƣơng pháp phân tích ................................................................................41 2.6.1. Xác định pH ....................................................................................................41 Đại học Khoa học Tự nhiên 81 Khoa Hóa học Tạ Thị Trang Nhâm Luận văn thạc sĩ 2.6.2. Xác định hiệu quả xử lí màu ...........................................................................41 2.6.3. Xác định độ màu .............................................................................................41 2.6.4. Xác định hàm lƣợng ozon trong nƣớc .............................................................41 2.5.4. Xác định hàm lƣợng H2O2...............................................................................42 Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................46 3.1. Ảnh hƣởng của thời gian đối với hiệu suất xử lý màu phẩm nhuộm bằng tác nhân ozon. .................................................................................................................46 3.2. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đến hiệu quả xử lý màu phẩm nhuộm. ...............48 3.2.1. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đến hiệu quả xử lý màu phẩm nhuộm Reactive red 261 . .....................................................................................................................48 3.2.2. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đến hiệu quả xử lý màu phẩm nhuộm. ...........50 3.2.3. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đến hiệu quả xử lý màu phẩm nhuộm Reactive orange 122 . ...............................................................................................................52 3.2.4. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đến hiệu quả xử lý màu phẩm nhuộm Direct red 23…………………………………………………………………………………...53 3.2.5. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đến hiệu quả xử lý màu phẩm nhuộm Direct Blue 71. .....................................................................................................................54 3.2.6. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đến hiệu quả xử lý màu phẩm nhuộm Direct orange 39. ..................................................................................................................55 3.3. Ảnh hƣởng của pH đến hiệu quả xử lý màu phẩm nhuộm bằng phƣơng pháp peroxon trên các mẫu ................................................................................................57 3.3.1. Ảnh hƣởng của pH đến hiệu quả xử lý màu phẩm nhuộm Reactive red 261 .57 3.3.2. Ảnh hƣởng của pH đến hiệu quả xử lý màu phẩm nhuộm Reactive blue 19 .59 3.3.3. Ảnh hƣởng của pH đến hiệu quả xử lý màu trên mẫu phẩm nhuộm Reactive orange 122 .................................................................................................................61 3.3.4. Ảnh hƣởng của pH đến hiệu quả xử lý màu phẩm nhuộm Direct red 23 .......62 3.3.5. Ảnh hƣởng của pH đến hiệu quả xử lý màu phẩm nhuộm Direct blue 71 .....63 3.3.6. Ảnh hƣởng của pH đến hiệu quả xử lý màu phẩm nhuộm Direct orange 39 .64 3.4. So sánh hiệu quả xử lý màu bằng O3 và H2O2/O3. .............................................65 3.4.1. Hiệu quả xử lý trên mẫu phẩm nhuộm reactive red 261 .................................66 Đại học Khoa học Tự nhiên 82 Khoa Hóa học Tạ Thị Trang Nhâm Luận văn thạc sĩ 3.4.2. Hiệu quả xử lý trên mẫu phẩm nhuộm reactive blue 19 .................................67 3.4.3. Hiệu quả xử lý trên mẫu phẩm nhuộm reactive orange 122 ...........................69 3.4.4. Hiệu quả xử lý trên mẫu phẩm nhuộm direct red 23 ......................................70 3.4.5. Hiệu quả xử lý trên mẫu phẩm nhuộm direct blue 71 .....................................71 3.4.6. Hiệu quả xử lý trên mẫu phẩm nhuộm direct orange 39 .................................72 3.5. Hiệu quả xử lý màu của mẫu nƣớc thải dệt nhuộm tại làng nghề Vạn Phúc trên thiết bị pilot. ..............................................................................................................73 KẾT LUẬN ...............................................................................................................74 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................75 Đại học Khoa học Tự nhiên 83 Khoa Hóa học CÁC CHỮ VIẾT TẮT AOP : Advanced Oxidation Processes AOX: Adsorbable Organic Halides APEO: Alkyl phenol ethoxylate BOD : Biochemical Oxygen Demand BTTG : British Textile Technology Group CI : Color Index CMC: Carbxyl methyl cellulose COD : Chemical Oxygen Demand VCS: Và cộng sự DFCP: Difloclopyrimidin DO: Dissolved oxygen DTPA: Diethylene triaminapentacetic axit EDTA: Ethylene diamine tetra axetic EOP : Electrochemical Oxidation Potential EPA : Environmental Protection Agency F/M : Food to Microorganism Ratio MCT: Monoclotriazin METU : Middle East Technical University MFT: Monoflotriazin MIB: 2-metyliosbocneol MLSS : Mixed Liquor Suspended Solids NTA: Nitrilotriacetate PVA: Polyvinyl alcohol Pt- Co : Platinum - Cobalt SS : Suspended Solids TDS : Total Dissolved Solids TUBITAK : The Scientific and Technological Research Council of Turkey T/C : Textile and Clothing USEPA: U.S. Environmental Protection Agency UV: Ultraviolet VS: Vinylsunfon Tạ Thị Trang Nhâm Luận văn thạc sĩ DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Cán cân xuất – nhập khẩu 2007-10/2011.................................................. 7 Hình 1.2. Sơ đồ quá trình sản xuất sợi......................................................................10 Hình 2.1. Mô hình thực nghiệm khảo sát điều kiện tối ƣu........................................36 Hình 2.2. Mô hình thiết bị xử lí quy mô pilot........................................................ .37 Hình 3.1. Ảnh hƣởng của thời gian đối với hiệu suất xử lý (%) màu phẩm nhuộm bằng ozon..................................................................................................................47 Hình 3.2. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đối với hiệu suất xử lý (%) màu phẩm nhuộm Reactive red 261 bằng phƣơng pháp peroxon…………………….………..49 Hình 3.3. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đối với hiệu suất xử lý (%) màu phẩm nhuộm Reactive blue 19 bằng phƣơng pháp peroxon………………………….…..51 Hình 3.4. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đối với hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm nhuộm Reactive orange 122 bằng phƣơng pháp peroxon……………………...…..52 Hình 3.5. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đối với hiệu suất xử lý (%) màu phẩm nhuộm Direct red 23 bằng phƣơng pháp peroxon…………………………….…....54 Hình 3.6. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đối với hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm nhuộm Direct Blue 71 bằng phƣơng pháp peroxon………………………..……....55 Hình 3.7. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đối với hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm nhuộm Direct orange 39 bằng phƣơng pháp peroxon……………………….……..56 Hình 3.8. Hiệu suất xử lý (%) màu tại các giá trị pH khác nhau………………..…58 Hình 3.9. Ảnh hƣởng của pH đối với hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm nhuộm Reactive blue 19 bằng phƣơng pháp peroxon……………………………………...60 Hình 3.10. Hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm nhuộm Reactive orange 122 tại các giá trị ở pH khác nhau…………………………………………….………………..61 Hình 3.11. Ảnh hƣởng của pH đối với hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm nhuộm Direct red 23 bằng phƣơng pháp peroxon………………………………………….62 Hình 3.12. Ảnh hƣởng của pH đối với hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm nhuộm Direct blue 71 bằng phƣơng pháp peroxon………………………………………...63 Hình 3.13. Ảnh hƣởng của pH đối với hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm nhuộm Direct orange 39 bằng phƣơng pháp peroxon……………………………………...64 Đại học Khoa học Tự nhiên 1 Khoa Hóa học Tạ Thị Trang Nhâm Luận văn thạc sĩ Hình 3.14. So sánh hiệu quả xử lý màu bằng O3 và H2O2/O3 trên mẫu phẩm nhuộm reactive red 261.........................................................................................................66 Hình 3.15. Phổ UV-VIS so sánh hiệu quả xử lý màu trong mẫu reactive red 261 trên hai phƣơng pháp ozon và peroxon............................................................................66 Hình 3.16. So sánh hiệu quả xử lý màu bằng O3 và H2O2/O3 trên mẫu phẩm nhuộm reactive blue 19.........................................................................................................67 Hình 3.18. So sánh hiệu quả xử lý màu bằng O3 và H2O2/O3 trên mẫu reactive orange 122.................................................................................................................69 Hình 3.19. Phổ UV-VIS so sánh hiệu quả xử lý màu trong mẫu reactive orange 122 trên hai phƣơng pháp ozon và peroxon.....................................................................69 Hình 3.20. So sánh hiệu quả xử lý màu bằng O3 và H2O2/O3 trên mẫu direct red 23...............................................................................................................................70 Hình 3.21. Phổ UV-VIS so sánh hiệu quả xử lý màu trong mẫu direct red 23 trên hai phƣơng pháp ozon và peroxon..................................................................................70 Hình 3.22. So sánh hiệu quả xử lý màu bằng O3 và H2O2/O3 trên mẫu phẩm nhuộm........................................................................................................................71 Hình 3.23. Phổ UV-VIS so sánh hiệu quả xử lý màu trong mẫu direct blue 71 trên hai phƣơng pháp ozon và peroxon............................................................................71 Hình 3.24. So sánh hiệu quả xử lý màu bằng O3 và H2O2/O3 trên mẫu phẩm nhuộm direct orange 39.........................................................................................................72 Hình 3.25. Phổ UV-VIS so sánh hiệu quả xử lý màu trong mẫu direct orange 39 trên hai phƣơng pháp ozon và peroxon............................................................................72 Đại học Khoa học Tự nhiên 2 Khoa Hóa học Tạ Thị Trang Nhâm Luận văn thạc sĩ DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Kim ngạch xuất khẩu hàng dệt may (2007-10/2011)................................ 6 Bảng 1.2 Công đoạn và các vấn đề môi trƣờng........................................................11 Bảng 1.3 độ tận trích của một số loại thuốc nhuộm..................................................12 Bảng 1.4 một số thông số kỹ thuật liên quan đến quá trình nhuộm vải tổng hợp.....13 Bảng 1.5 Tiêu thụ nƣớc trong ngành dệt nhuộm.......................................................14 Bảng 1.6 Dòng thải và chất ô nhiễm cần quan tâm trong nƣớc thải ngành dệt........15 Bảng 1.7. Tên thƣơng phẩm của các thuốc nhuộm trực tiếp thƣờng sử dụng..........18 Bảng 1.8. Các loại thuốc nhuộm hoạt tính sử dụng phổ biến...................................21 Bảng 1.9 Tổn thất thuốc nhuộm khi nhuộm các loại xơ sợi.....................................25 Bảng 1.10 Nồng độ thuốc nhuộm trong nƣớc sông do thải loại bởi dệt nhuộm.......25 Bảng 1.11. Thế oxi hóa của một số tác nhân oxi hóa...............................................26 Bảng 1.12. Các quá trình oxi hóa nâng cao không nhờ tác nhân ánh sáng ...............28 Bảng 1.13. Các quá trình oxi hóa nâng cao nhờ tác nhân ánh sáng ..........................29 Bảng 2.1. Danh mục các hóa chất sử dung trong nghiên cứu...................................37 Bảng 2.2. Danh mục các dụng cụ, thiết bị sử dụng trong nghiên cứu......................37 Bảng 3.1. Ảnh hƣởng của thời gian đối với hiệu suất xử lý (%) màu phẩm nhuộm bằn ozon ...................................................................................................................49 Bảng 3.2. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đối với hiệu suất xử lý (%) phẩm nhuộm Reactive red 261 bằng phƣơng pháp peroxon...........................................................49 Bảng 3.3. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đối với hiệu suất xử lý (%) màu nhuộm reactive blue 19.........................................................................................................51 Bảng 3.4. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đối với hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm nhuộm Reactive orange 122 bằng phƣơng pháp peroxon.........................................52 Bảng 3.5. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đối với hiệu suất xử lý (%) màu phẩm nhuộm Direct red 23 bằng phƣơng pháp peroxon.....................................................53 Bảng 3.6. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đối với hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm nhuộm Direct Blue 71 bằng phƣơng pháp peroxon..................................................57 Đại học Khoa học Tự nhiên 3 Khoa Hóa học Tạ Thị Trang Nhâm Luận văn thạc sĩ Bảng 3.7. Ảnh hƣởng của tỉ lệ H2O2/O3 đối với hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm nhuộm Direct orange 39 bằng phƣơng pháp peroxon...............................................58 Bảng 3.8. Ảnh hƣởng của pH đối với hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm nhuộm Reactive red 261 bằng phƣơng pháp peroxon……………………………………...61 Bảng 3.9. Ảnh hƣởng của pH đối với hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm nhuộm Reactive blue 19 bằng phƣơng pháp peroxon…………………………………...…61 Bảng 3.10. Hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm nhuộm Reactive orange 122 tại các giá trị pH khác nhau………………………………………………………………..62 Bảng 3.11. Ảnh hƣởng của pH đối với hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm nhuộm Direct red 23 bằng phƣơng pháp peroxon…………………………………...……..63 Bảng 3.12. Ảnh hƣởng của pH đối với hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm nhuộm Direct blue 71 bằng phƣơng pháp peroxon…………………………………….…..64 Bảng 3.13. Ảnh hƣởng của pH đối với hiệu suất xử lý (%) màu của phẩm nhuộm Direct orange 39 bằng phƣơng pháp peroxon………………….…………………..66 Bảng 3.14. So sánh hiệu quả xử lý màu bằng phƣơng pháp O3 và H2O2/O3 trên mẫu phẩm nhuộm reactive red 261………………………………………………...……66 Bảng 3.15. So sánh hiệu quả xử lý màu bằng Phƣơng pháp O3 và H2O2/O3 trên mẫu phẩm nhuộm reactive blue 19...................................................................................67 Bảng 3.16 - So sánh hiệu quả xử lý màu bằng phƣơng pháp O3 và H2O2/O3 trên mẫu reactive orange 122...................................................................................................69 Bảng 3.17. So sánh hiệu quả xử lý màu bằng Phƣơng pháp O3 và H2O2/O3 trên mẫu direct red 23..............................................................................................................70 Bảng 3.18. So sánh hiệu quả xử lý màu bằng Phƣơng pháp O3 và H2O2/O3 trên mẫu phẩm nhuộm direct blue 71.......................................................................................71 Bảng 3.19. So sánh hiệu quả xử lý màu bằng Phƣơng pháp O3 và H2O2/O3 trên mẫu phẩm nhuộm direct orange 39...................................................................................72 Bảng 3.20. Hiệu quả xử lý màu của mẫu nƣớc thải dệt nhuộm tại làng nghề Vạn Phúc trên thiết bị pilot...............................................................................................73 Đại học Khoa học Tự nhiên 4 Khoa Hóa học Tạ Thị Trang Nhâm Luận văn thạc sĩ ĐẶT VẤN ĐỀ Ở nƣớc ta, ngành dệt chiếm vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, đƣợc tổ chức sản xuất rộng rãi từ quy mô hộ gia đình, làng nghề, hợp tác xã đến các nhà máy xí nghiệp. Trong quá trình sản xuất, ngành dệt nhuộm sản sinh ra một lƣợng lớn nƣớc thải. Thành phần nƣớc thải rất phức tạp bao gồm nhiều loại hóa chất, đặc biệt là các loại phẩm màu, hầu hết các loại phẩm màu đều bền trong môi trƣờng, khó phân hủy sinh học làm giảm khả năng truyền ánh sáng vào nƣớc; cản trở quá trình quang hợp ảnh hƣởng nghiêm trọng tới sự sống của các loài thủy sinh và sức khỏe con ngƣời. Nhiều nghiên cứu xử lý nƣớc thải dệt nhuộm đặc biệt là xử lý màu của chúng trên thế giới đã đƣợc tiến hành nhằm hạn chế ảnh hƣởng tiêu cực của nó tới môi trƣờng. Các phƣơng pháp xử lý thông thƣờng đƣợc sử dụng nhƣ hóa lí và sinh học. Tuy nhiên, hai phƣơng pháp này cho hiệu quả xử lý không cao tốn nhiều thời gian và không triệt để, phát sinh một lƣợng lớn bùn thải sau đó phải tiếp tục xử lý nhƣ xử lý chất thải rắn, đòi hỏi vốn đầu tƣ cao, hiệu quả kinh tế thấp. Vì vậy, cần nghiên cứu áp dụng các phƣơng pháp tiên tiến đạt hiệu quả cao hơn nhƣ: hấp phụ, điện keo tụ, màng sinh học, oxy hóa. .. Trong đó, phƣơng pháp oxy hóa với khả năng oxy hóa không chọn lọc các hợp chất hữu cơ đƣợc xem là giải pháp phù hợp hơn cả. Phƣơng pháp oxy hóa nâng cao sử dụng các tác nhân chủ yếu: O3 , H2O2, UV có khả năng oxy hóa mạnh phá vỡ cấu trúc hóa học tạo ra các chất mới không màu, ít độc tính, khối lƣợng phân tử nhỏ thuận lợi cho quá trình xử lý tiếp theo nên nó có tính ứng dụng thực tiễn cao, vì vậy chúng tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu xử lý màu cho nước thải dệt nhuộm bằng tác nhân oxy hóa nâng” với mục đích tìm phƣơng pháp khả thi cho xử lý độ màu của nƣớc thải dệt nhuộm đã qua quá trình sản xuất thủ công. Đại học Khoa học Tự nhiên 5 Khoa Hóa học Tạ Thị Trang Nhâm Luận văn thạc sĩ Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT VÀ PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ MÀU NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM 1.1. Ngành dệt và các vấn đề môi trường nước thải dệt nhuộm 1.1.1. Sự phát triển của ngành dệt Sự hình thành của ngành dệt may Việt Nam với vai trò là một ngành công nghiệp bởi sự ra đời của nhà máy liên hợp dệt Nam Định năm 1897. Năm 1976, các sản phẩm bắt đầu đƣợc xuất khẩu tới các nƣớc thuộc khối Hội Đồng Tƣơng Trợ Kinh Tế với bạn hàng đầu tiên và quan trọng nhất là Liên Xô cũ thông qua các hợp đồng gia công. Với các hợp đồng gia công nhƣ vậy, ngành dệt may Việt Nam phát triển nhanh chóng trong các năm 1987-1990, các xí nghiệp dệt may đƣợc thành lập khắp trên cả nƣớc. Nhờ có tiến trình đổi mới và quá trình dịch chuyển sản xuất ngành công nghiệp dệt may bƣớc sang một giai đoạn mới với sự hội nhập quốc tế rộng rãi. Theo số liệu của trung tâm thƣơng mại thế giới, Việt Nam đứng trong danh sách nhóm 10 nƣớc có kim ngạch xuất khẩu lớn nhất thế giới về hàng dệt may trong giai đoạn 2007-2009 và đứng ở vị trí thứ 7 [2]. Giai đoạn 2006 đến tháng 10 năm 2011, ngành dệt may đóng góp trên 15% vào tổng kim ngạch xuất khẩu của cả nƣớc. Bảng 1.1. Kim ngạch xuất khẩu hàng dệt may Nguồn: GSO, HBBS Việt Nam xuất khẩu hàng dệt may đi 54 thị trƣờng trên toàn thế giới, 9 tháng đầu năm 2011, kim ngạch xuất khẩu hàng dệt may đến các thị trƣờng này chiếm gần 89,5% [2] tổng kim ngạch. Tính chung cho cả ngành dệt may, Việt Nam là nƣớc xuất khẩu ròng, tuy nhiên, do ngành dệt may phải nhập khẩu đầu vào cho ngành với giá trị rất lớn, chiếm bình quân khoảng 60% tổng kim ngạch xuất khẩu từ 2007 đến tháng 10 năm 2011 (đơn vị: triệu USD) . Đại học Khoa học Tự nhiên 6 Khoa Hóa học Tạ Thị Trang Nhâm Luận văn thạc sĩ Hình 1.1. Cán cân xuất – nhập khẩu 2007-10/2011 (Nguồn: GSO, HBBS) Trong kim ngạch nhập khẩu nói chung, vải là sản phẩm đƣợc nhập khẩu nhiều nhất, chiếm bình quân gần 62% giá trị nhập khẩu nguyên liệu hàng năm trong giai đoạn 2007 đến tháng 10 năm 2011. Chiếm tỉ trọng lớn thứ 2 là nguyên phụ liệu với tỉ trọng bình quân gần 20%. Bông và xơ sợi các loại đứng thứ 3 và thứ 4 tổng kim ngạch nhập khẩu. 1.1.2. Đặc điểm làng nghề dệt nhuộm Các làng nghề dệt nhuộm tập trung chủ yếu khu vực miền bắc là những làng nghề truyền thống có từ lâu đời cùng với sự phát triển chung của ngành dệt Việt Nam, các làng nghề đóng góp một tỉ trọng không nhỏ khoảng 25-30% [1, 2] sản lƣợng dệt nhuộm. Sản phẩm tập trung chủ yếu là hàng truyền thống tơ, lụa phục vụ xuất khẩu. Số lƣợng thiết bị dệt thoi 6.670 máy chiếm 10% [4] so với toàn ngành dệt may. - Công nghệ sản xuất cũ, không đồng bộ mang tính thủ công cao. - Các thiết bị phụ trợ xử lý giảm thiểu ô nhiễm không đƣợc trang bị. - Cơ sở hạ tầng thiếu thốn, nghèo nàn, tự phát. Một số làng nghề dệt nhuộm điển hình nhƣ các làng nghề ở Hà Tây cũ nay thuộc Hà Nội: làng nghề dệt truyền thống Vạn Phúc, Dƣơng Nội, Phùng Xá số hộ gia đình tham gia dệt nhuộm chiếm từ 80 - 85%. Đại học Khoa học Tự nhiên 7 Khoa Hóa học Tạ Thị Trang Nhâm Luận văn thạc sĩ Sản xuất của các làng nghề chủ yếu ở quy mô hộ gia đình, hợp tác xã, tổ hợp sản xuất. Tại xã Dƣơng Nội, số lao động làm nghề dệt, nhuộm khoảng 2.000 ngƣời, một năm sản xuất trung bình gần 11.000m vải. 1.1.3. Hiện trạng môi trường do nước thải dệt nhuộm Trong những năm gần đây, ngành dệt nhuộm – may mặc đƣợc sự quan tâm của nhà nƣớc và đầu tƣ của nƣớc ngoài, một số nhà máy lớn đã đầu tƣ trang bị kỹ thuật, công nghiệp hiện đại. Nhiều loại máy móc, thiết bị hiện đại đã đƣợc đầu tƣ chiều sâu, nhƣ các máy văng sấy Monforts, máy nhuộm liên tục Monforts; các máy in lƣới quay Stork, máy in lƣới phẳng Buser; các máy nhuộm “khí động lực” (AirThies). Tuy vậy, theo đánh giá của các chuyên gia, công đoạn nhuộm với 30% máy móc thiết bị cần khôi phục, hiện đại hóa do đã sử dụng trên 20 năm [4], công đoạn dệt nhuộm vẫn đang là nguồn gây ô nhiễm môi trƣờng khá mạnh cả về lƣợng cũng nhƣ chất. Đối với các làng nghề hầu hết công nghệ cũ kĩ, thủ công, vì vậy, các thành phần thải của quá trình sản xuất dệt nhuộm đang gây ô nhiễm môi trƣờng. Khảo sát tại một số làng nghề Dƣơng Nội, Vạn Phúc, Phùng Xá, La Phù, Cộng Hòa thuộc Hà Nội, hầu hết các hộ gia đình không có khu sản xuất riêng mà sản xuất trực tiếp ngay trong khu sinh hoạt của gia đình trong điều kiện đất đai ở các làng nghề chật hẹp, khiến mức độ ảnh hƣởng trực tiếp của ô nhiễm môi trƣờng gây ra cho ngƣời lao động rất lớn. Nƣớc thải từ các hộ gia đình và các doanh nghiệp dệt, tẩy nhuộm chƣa đƣợc xử lý xả thẳng xuống kênh dẫn chảy ra sông Nhuệ khiến nƣớc bị ô nhiễm nặng. Vào mùa khô, lòng mƣơng cạn, nƣớc bốc mùi, khi trời mƣa nƣớc thải dệt nhuộm chảy tràn xuống ruộng canh tác gây hại cho cây trồng. Đặc biệt sự ô nhiễm đã đến mức báo động tại sông Nhuệ và sông Đáy. 1.2. Ô nhiễm màu môi trường nước từ hoạt động dệt nhuộm 1.2.1. Nước thải phát sinh trong quá trình dệt nhuộm Quá trình sản xuất vải Vải đƣợc tạo thành từ nguyên liệu qua ba bƣớc chính sau: • Sản xuất sợi • Sản xuất vải • Xử lý vải Đại học Khoa học Tự nhiên 8 Khoa Hóa học Tạ Thị Trang Nhâm Luận văn thạc sĩ Sản xuất sợi Quy trình sản xuất các loại sợi khác nhau đƣợc thực hiện qua các công đoạn tƣơng tự nhau. Đầu tiên, xơ đƣợc làm sạch nhằm loại bỏ các tạp chất. Xơ đƣợc pha trộn theo tỉ lệ và kéo dài dƣới dạng cúi sợi để các xơ gần nhƣ là song song. Quá trình pha trộn đƣợc tiếp tục bằng cách kết hợp các cuộn cúi và xe mảnh, đƣợc gọi là kéo duỗi. Việc loại bỏ các xơ sợi quá ngắn để xơ sợi trong con cúi đều nằm trong giới hạn chiều dài nhất định đƣợc gọi là chải thô. Công đoạn chải kỹ sẽ tiếp tục làm các sợi song song với nhau đến khi còn rất ít sợi bị quấn vào nhau. Lúc này, xơ sợi đƣợc gọi là sợi thô. Cuối cùng, xơ sợi đồng nhất ở dạng sợi thô đƣợc kéo và xe lại tạo ra sợi thành phẩm. Chất thải sinh ra chủ yếu trong bƣớc đầu tiên khi làm sạch xơ và khi chải thô. Xơ len thô chứa khoảng 50% tạp chất ở dạng dầu mỡ tự nhiên và nƣớc ẩm [6]. Các loại tạp chất này đƣợc loại bỏ bằng cách nấu trong dung dịch xà phòng có chứa kiềm. Khoảng 25% lụa thô có chứa nhựa tơ, có thể loại bỏ bằng cách nấu tơ trong dung dịch xà phòng đậm đặc. Sản xuất vải Xơ và sợi là nguyên liệu sản xuất vải. Các loại vải đƣợc sản xuất gồm: vải dệt thoi, vải dệt kim, vải không dệt, các công đoạn sản xuất vải bao gồm: Xử lý vải: Các công đoạn chính đƣợc áp dụng trong giai đoạn này bao gồm: Xử lý sơ bộ (giũ hồ, nấu chuội, kiềm bóng, tẩy trắng); nhuộm và in hoa; hoàn tất Giũ hồ: là quy trình nhằm loại bỏ các chất hồ. Có 3 loại chất hồ: hồ tự nhiên, hồ tổng hợp và hồ hỗn hợp. Đối với vải tổng hợp, vải mộc thƣờng có chứa các chất hồ tổng hợp tan đƣợc trong nƣớc và đất nhƣ polyvinyl alcohol (PVA), carboxyl methyl cellulose (CMC) và polyacrylytes. Tuy nhiên, trong các loại vải cotton, thì hồ tinh bột là chủ yếu. Chất thải sinh ra khi loại bỏ các chất hồ này là các chất hữu cơ và có khả năng phân hủy sinh học cao. Trong công đoạn giũ hồ, 90% các chất hồ đƣợc thải ra theo nƣớc thải, khiến cho dòng thải này trở thành một trong các dòng thải có độ ô nhiễm cao. Dòng thải có tải lƣợng BOD và COD cao ở mức 600.000 mg/l. Các chất hồ tổng hợp không thể phân huỷ sinh học có thể thoát qua hệ thống xử lý và gây độc hại cho nguồn nƣớc tiếp nhận. Đại học Khoa học Tự nhiên 9 Khoa Hóa học Tạ Thị Trang Nhâm Luận văn thạc sĩ Hình 1.2. Sơ đồ quá trình sản xuất sợi Nấu: Quá trình nấu đƣợc thực hiện để tách triệt để các tạp chất ngoại lai sau khi chúng đã đƣợc loại bỏ sơ bộ khi giũ hồ, cũng nhƣ loại bỏ các tạp chất nhƣ sáp, axit béo, dầu có trong vải. Quy trình này bao gồm các bƣớc sau: • Đƣa các dung dịch giặt vào tận bên trong xơ sợi (khử khí, làm ƣớt và ngấm thấm). • Loại bỏ các chất khoáng (dạng hoà tan, phức chất). Công đoạn này sinh ra chất thải dạng kiềm với nồng độ BOD và COD cao. Kiềm bóng: Kiềm bóng nhằm làm tăng độ bền căng, độ láng bóng và tăng ái lực với phẩm nhuộm của vải. Chất thải sinh ra trong giai đoạn này về bản chất là có độ kiềm cao. Tẩy trắng: Ngƣời ta dùng các hoá chất khác nhau nhƣ hypochlorua, hydro peroxit làm các tác nhân tẩy trắng. Nƣớc thải ra trong quá trình này có bản chất kiềm tính, chứa chlorua và chất rắn hoà tan. Đại học Khoa học Tự nhiên 10 Khoa Hóa học Tạ Thị Trang Nhâm Luận văn thạc sĩ Bảng 1.2. Công đoạn và các vấn đề môi trƣờng Công đoạn Giũ hồ Các vấn đề môi trƣờng - 90% các chất hồ đi vào nƣớc thải - Tải lƣợng BOD, COD cao (lên tới 600.000 ppm) - Các chất hồ tổng hợp không có khả năng phân huỷ sinh học gây độc hại cho nguồn nƣớc tiếp nhận nếu không qua xử lý Xử lý - Gần nhƣ toàn bộ các chất: chất ổn định, chất điều chỉnh pH, chất kiềm mang đều sẽ có mặt trong nƣớc thải: Tăng tải lƣợng photpho (do polyphosphat), tăng hàm lƣợng kim loại nặng. - Các chất hoạt động bề mặt/chất giặt/chất nhũ hoá/chất phân tán: Làm tăng tải lƣợng BOD, gây ra độc tính sinh học trong nƣớc thải, đặc biệt là các hợp chất alkyl phenol ethoxylat - APEO). Tẩy trắng - Tạo ra các chất hữu cơ có chứa halogen nếu dùng hoá chất tẩy trắng là hypochrorua. Một số loại hóa chất chính dùng trong xử lý sơ bộ: - Kiềm (Natri hydrôxít): Đƣợc sử dụng để xà phòng hoá dầu/mỡ. - Chất càng hoá: Các hoá chất nhƣ ethylene diamine tetra axetic (EDTA) đƣợc sử dụng để phức hoá các chất gây độ cứng cho nƣớc và các ion kim loại nặng. - Tác nhân phân tán: Các chất hoá học nhƣ polyacrylate và phosphoric đƣợc sử dụng để phân tán các sản phẩm phân huỷ không hoà tan, đất và xà phòng sữa. - Tác nhân khử: Các chất hoá học nhƣ dithiolite đƣợc sử dụng khử tạp chất. - Chất điều chỉnh pH/chất mang: Gồm các hợp chất polyphosphate hoạt động với tác dụng điều chỉnh pH, vận chuyển chất bẩn và cũng là các chất tạo phức. Các chất này góp phần làm tăng tải lƣợng phốtpho trong dòng thải. - Chất ổn định tẩy trắng: Bao gồm EDTA, DTPA, axit gluconic và axit phosphoric. - Các chất hoạt động bề mặt: Hoạt chất bề mặt thƣờng là hỗn hợp các hợp chất anion nhƣ alkyl sulphate và alkyl sulphonate và các hợp chất không điện ly nhƣ alkylphenol ethoxylate hoặc chất béo có thể phân huỷ đƣợc theo phƣơng pháp sinh học nhƣ alcohol ethoxylate. - Các chất tăng trắng quang học: Sử dụng các chất này có thể đạt đƣợc độ trắng mà phƣơng pháp tẩy trắng thông thƣờng không thể đạt đƣợc bằng cách sử dụng tác Đại học Khoa học Tự nhiên 11 Khoa Hóa học Tạ Thị Trang Nhâm Luận văn thạc sĩ nhân tăng trắng quang học. Hiện tại có ít nhất 1000 loại chất tăng trắng quang học đang đƣợc bán trên thị trƣờng bao gồm các loại có nguồn gốc từ coumarin, stibene, pyrazolin, napthimide và benzoazole. Nhuộm: Quá trình nhuộm đƣợc thực hiện để phân bố đều ánh sắc trên mặt vải. Các phƣơng pháp đƣa phẩm nhuộm vào trong hoặc lên trên sợi vải nhƣ sau: Nhuộm tận trích (khuếch tán phẩm nhuộm đã hoà tan vào sợi vải); nhuộm pigment (phủ phẩm nhuộm không hoà tan lên bề mặt sợi vải); nhuộm khối và nhuộm gel (thâm nhập phẩm nhuộm trong quá trình sản xuất sợi). Nhuộm tận trích là quá trình quan trọng nhất trong nhuộm vải. Bảng 1.3. Độ tận trích của một số loại phẩm nhuộm Loại vải Độ tận trích Lƣợng có trong nƣớc thải Lụa acrylic ~98% ~ 2% Len, lụa, rayon 95 - 98 % 2-5% Len, nylon 95 - 98% 2-5% Trực tiếp Cotton, viscose ~ 80% ~ 20% Phân tán Polyester, nylon, acetate ~ 90% ~ 10% Hoàn nguyên Cotton, viscose ~ 95% ~5% Lƣu huỳnh Cotton, viscose ~ 60% ~ 40% Hoạt tính Cotton, viscose 50 - 95% 5 - 40 % Nhóm phẩm nhuộm Cation Axít Chứa phức kim loại Quy trình nhuộm tận trích có thể chia thành 3 giai đoạn: - Giai đoạn nhuộm (tận trích và hấp phụ): Giai đoạn này diễn ra sự khuếch tán của phẩm nhuộm vào trong sợi vải. - Giai đoạn cân bằng: Là giai đoạn mà khi đó nồng độ phẩm nhuộm trên sợi vải đạt đến gần hiệu suất phẩm nhuộm. - Giai đoạn gắn màu phẩm nhuộm: Mức độ gắn màu lên vải khi nhuộm thay đổi tuỳ theo loại phẩm nhuộm và loại vải đƣợc nhuộm. Nồng độ phẩm nhuộm trong nƣớc thải cũng thay đổi tƣơng ứng. Đại học Khoa học Tự nhiên 12 Khoa Hóa học Tạ Thị Trang Nhâm Luận văn thạc sĩ Bảng 1.4. Một số thông số kỹ thuật liên quan đến quá trình nhuộm vải tổng hợp. Thông số quy trình Nhuộm gián đoạn Nhuộm liên tục Tỉ lệ nhuộm trung bình (2%, nghĩa là 20 gam phẩm nhuộm/kg hàng) 0,5 - 5%/phút 50 - 150%/phút Dung tỉ nhuộm 4:1 - 25:1 0,4:1 - 1,2:1 Nồng độ phẩm nhuộm 0,5 - 5 g/l 17 - 50 g/l 20 -200 phút 0,6 - 2 phút Thời gian nhuộm Chất trợ trong quá trình nhuộm: Dự tính lƣợng chất trợ nhuộm đƣợc sử dụng bằng 60-70% lƣợng phẩm nhuộm đƣợc sử dụng [27]. Các chất trợ trong nhuộm bao gồm các loại chính sau: Chất trợ phân tán: Sản phẩm chứa formaldehyde và các hợp chất tƣơng tự, các hoạt chất bề mặt đều có thể đƣợc sử dụng làm chất phân tán. Chất làm đều màu: Có 3 nhóm chất làm đều màu: Chất xúc tác nhuộm, các sản phẩm chứa ethoxylate, các hỗn hợp ancol, este, hoặc xêton mạch trung bình. Chất thấm ƣớt: Có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt của dịch nhuộm. Chất tạo phức: EDTA và các chất tác nhân tạo phức liên quan DTPA, NTA và dẫn xuất của axit phosphoric. Chất điều chỉnh độ pH: Muối phosphate, axit acetic. Các chất khử: Có 3 nhóm: Các hợp chất chứa lƣu huỳnh, các hợp chất hữu cơ, phức chất hydride (NaBH4) Quá trình nhuộm sinh ra một số vấn đề liên quan đến môi trƣờng do nguyên liệu sử dụng nhƣ sau: • Nƣớc đƣợc sử dụng với lƣợng rất lớn. • Sử dụng nhiều muối để cải thiện độ cầm màu trên vật liệu vải. • Nhiều loại phẩm nhuộm có chứa các kim loại nặng trong thành phần hoặc ở dạng tạp chất. • Lƣợng phẩm nhuộm không bám đƣợc trên sợi vải gây ra độ màu cao cho dòng thải cũng nhƣ nồng độ muối và kim loại nặng. Nƣớc thải công đoạn nhuộm có chứa phẩm nhuộm chƣa tận trích và các hoá chất khác. Nƣớc thải thƣờng có độ màu, TDS, BOD, COD cao [27, 45]. Đại học Khoa học Tự nhiên 13 Khoa Hóa học Tạ Thị Trang Nhâm Luận văn thạc sĩ In hoa: Công đoạn này sẽ sinh ra một lƣợng lớn nƣớc thải có màu với nồng độ BOD cao. Quá trình in bao gồm các bƣớc: Xử lý trƣớc in: Quá trình này sẽ làm cho bề mặt vải sạch nhờ sức nƣớc và vải đƣợc giảm trọng. Hoàn tất: Hoàn tất vải có thể bao gồm cả xử lý bằng hoá học và cả cơ học để vải đạt các đặc tinh yêu cầu. Các loại hoá chất thƣờng đƣợc sử dụng trong hoàn tất: Chất tạo liên kết ngang, chất xúc tác, chất hồ dày vải, chất làm mềm. Các hoá chất này sinh ra các loại chất ô nhiễm dạng hữu cơ và vô cơ đi vào môi trƣờng không khí và môi trƣờng nƣớc trong các công đoạn xử lý thông thƣờng, cũng nhƣ trong công đoạn giặt hoặc tách loại tạp chất tiếp sau đó. 1.2.2. Đặc điểm nước thải dệt nhuộm Quá trình sản xuất hàng dệt gây ra nhiều vấn đề lớn về môi trƣờng. Dạng ô nhiễm đáng chú ý nhất là nƣớc thải, sau đó là khí thải và các chất thải rắn. Nƣớc thải: Nƣớc đƣợc sử dụng rất nhiều trong quá trình xử lý vải ƣớt. Lƣợng nƣớc sử dụng thay đổi theo từng công đoạn và mặt hàng xử lý. Bảng 1.5 Tiêu thụ nƣớc trong ngành dệt nhuộm [6] Hàng dệt nhuộm Lƣợng nƣớc tiêu thụ (m3 trên một tấn sản phẩm) Vải cotton 80 - 240 Vải cotton dệt thoi 70 - 180 Len 100 - 250 Vải polyacrylic 10 - 70 Có khoảng 88% nƣớc sử dụng đƣợc thải ra dƣới dạng nƣớc thải và 12% thoát ra do bay hơi. Nhìn chung, nƣớc thải ngành dệt có pH kiềm tính, nhiệt độ cao, độ dẫn điện lớn và tỉ lệ BOD: COD thấp. Giá trị đặc thù của tỉ lệ BOD: COD nằm trong khoảng 1:25 tới 1:5. Ô nhiễm hữu cơ của nƣớc thải chủ yếu đƣợc sinh ra từ quá trình tiền xử lý bằng hoá chất. Dòng thải bao gồm nƣớc thải chủ yếu từ các công đoạn sản xuất sợi, dệt vải, nhuộm và hoàn tất. Đại học Khoa học Tự nhiên 14 Khoa Hóa học
- Xem thêm -