Bộ Giáo Dục V Đo Tạo
Trờng Đại Học Bách KHOA H Nội
à á

Đặng XUÂN Việt
Nghiên cứu phơng pháp thích hợp để khử mầu
thuốc nhuộm hoạt tính trong nớc thải dệt nhuộm
Chuyên ngnh: CÔNG Nghệ môi trờng nớc v nớc thải
Mã số : 62.85.06.01
Tóm Tắt Luận án Tiến Sĩ kỹ thuật Luận án sẽ đợc bảo vệ tại Hội đồng chấm luận án cấp Nh nớc họp tại Trờng Đại học
Bách khoa H Nội
Vo hồi 9 giờ, ngy 2 tháng 11 năm 2007

Có thể tìm hiểu luận án tại:
Th viện Quốc gia
Th viện Trờng Đại học Bách khoa H Nội 1
A. Thông tin chung về luận án I. mục đích
Xử lý nớc thải công nghiệp nói chung v nớc thải công nghiệp dệt nhuộm nói
riêng đang trở thnh vấn đề cấp bách đối với nớc ta nhằm thực hiện nghiêm chỉnh Luật
Bảo vệ môi trờng, đồng thời cũng l yêu cầu bắt buộc để phát triển bền vững đối với các
doanh nghiệp Dệt - May xuất khẩu hng sang Mỹ, EU v Nhật Bản, vì đó l những nớc
có đòi hỏi nghiêm ngặt về xử lý môi trờng. Trong nớc thải dệt nhuộm chứa một hm
lợng thuốc nhuộm lm cho nớc thải có mầu v có tính độc hại nhất định. Mu nớc
thải l yếu tố trực quan m con ngời dễ cảm nhận gây tác động khá tiêu cực tới tâm lý
cộng đồng. Vì vậy khi xử lý nớc thải dệt nhuộm nhất thiết phải chú ý vấn đề khử mu
cùng với các chỉ tiêu ô nhiễm khác nhằm đảm bảo các tiêu chuẩn dòng thải.

Lần đầu tiên sử dụng MgSO
4
keo tụ có hiệu quả mu thuốc nhuộm hoạt tính v đề
xuất cơ chế của phản ứng keo tụ phụ thuộc chủ yếu vo bản chất của ion Mg
2+

Xác định đợc nguyên nhân hấp phụ kém hiệu quả mu thuốc nhuộm hoạt tính của
các chất hấp phụ có nguồn gốc tự nhiên nh diatomit, bentonit l do các tâm hấp
phụ trên các khoáng sét mang điện tích âm. Tuy nhiên, việc biến tính bentonit 2
thnh sét hữu cơ đã gợi mở một hớng nghiên cứu mới cho việc tìm kiếm, tổng hợp
các chất hấp phụ phù hợp để xử lý mu thuốc nhuộm hoạt tính
Lần đầu tiên áp dụng thnh công phơng pháp oxy hoá H
2
O
2
với xúc tác dị thể
HLBM 1 xử lý hiệu quả mu thuốc nhuộm hoạt tính
IV. ý nghĩa khoa học của luận án
Đã tiến hnh một công trình nghiên cứu bao gồm quá trình khử mu kèm theo
giảm thiểu COD nớc thải chứa thuốc nhuộm hoạt tính - một trong những loại
thuốc nhuộm khó xử lý nhất bằng các chất khác nhau với những phơng pháp
khác nhau
Qua nghiên cứu thực nghiệm, lần đầu tiên phát hiện đợc rằng sử dụng loại hoá
chất keo tụ MgSO
4
trong các điều kiện xác định để xử lý nớc thải chứa thuốc
nhuộm hoạt tính đạt hiệu quả khử mu cao hơn hẳn so với các chất keo tụ thông

Đã nghiên cứu khử mu thuốc nhuộm hoạt tính trong nớc thải dệt nhuộm đạt
hiệu quả khử mu cao bằng các phơng pháp keo tụ với tác nhân keo tụ MgSO
4

kết hợp với phơng pháp oxy hoá nâng cao sử dụng tác nhân oxy hoá H
2
O
2
với xúc
tác dị thể. Kết quả đạt đợc nói trên góp phần vo việc thiết kế v xây dựng mới
các hệ thống xử lý nớc thải dệt nhuộm hay hon thiện hệ thống xử lý nớc thải đã
có nhằm đạt các chỉ tiêu thải quy định, nhất l giới hạn nghiêm ngặt về độ mu
với chi phí hợp lý
Trong quá trình nghiên cứu thí nghiệm đã áp dụng quy trình khử mu hai bớc
(keo tụ kết hợp oxy hoá Fenton dị thể) để khử mu nớc thải chứa thuốc nhuộm
hoạt tính thực lấy từ các máy nhuộm của Công ty Dệt May H Nội đạt kết quả rất
tốt, dới giới hạn quy định trong TCVN mới ban hnh.

Luận án gồm ba chơng, 136 ti liệu tham khảo, 54 bảng số liệu, 31 hình vẽ v đồ thị với
tổng cộng 162 trang. 3
B. Nội dung chính

Chơng I.
tổng quan về Đặc TRƯNG Thuốc Nhuộm V xử lý nớc
thải dệt nhuộm
Trình by tổng quan các nội dung về: thuốc nhuộm v phân loại thuốc nhuộm,
trong đó đi sâu vo cách phân loại thuốc nhuộm theo đặc tính áp dụng; các nguồn phát

2
0,32
5. CaO 26,60
6. MgO 2,30
7. Na
2
O 0,78
8. K
2
O 1,13
9. CuO 5,75
7,85
30 ữ 40
- Đối tợng nghiên cứu của luận án: dung dịch chứa thuốc nhuộm hoạt tính (TNHT) tự
pha chế tơng tự nớc thải công đoạn nhuộm (nồng độ 0,2 g/l, đợc thuỷ phân trong môi
trờng kiềm pH = 11-11,5, ở 100
0
C, trong 2
h
) v nớc thải thực từ máy nhuộm của Công
ty Dệt May H Nội (mẫu hỗn hợp NT
1
v NT
2
đợc lấy tại máy nhuộm Jet ngay tại thời
điểm xả sau khi nhuộm hoạt tính trong phân xởng nhuộm của Công ty).
Bảng II.5. Đặc điểm các loại TNHT trong các dung dịch pha chế
Stt
Tên
thơng mại

phơng pháp quy hoạch thực nghiệm quay của Box v Hunter để tính toán các thông số
tối u của quá trình keo tụ v oxy hoá xúc tác dị thể (sử dụng chơng trình Microsoft
Excel 2003).

Chơng III. Kết quả nghiên cứu v thảo luận
Khử mu nớc thải chứa TNHT l việc khó khăn, nan giải. Đã có rất nhiều phơng
pháp khử mu nớc thải dệt - nhuộm đợc nghiên cứu v áp dụng trong thực tế. Để có
thể lựa chọn đợc phơng pháp thích hợp nhằm khử mu nớc thải chứa TNHT, chúng
tôi tiến hnh nghiên cứu theo các hớng sau đây:
Nghiên cứu khử mu TNHT bằng phơng pháp keo tụ với chất keo tụ magie
sunphat (MgSO
4.
6H
2
O) v so sánh hiệu quả xử lý với chất keo tụ truyền thống nh
phèn nhôm Al
2
(SO
4
)
3.
18H
2
O
Nghiên cứu khử mu TNHT bằng phơng pháp hấp phụ với một số chất hấp phụ tự
nhiên sẵn có, giá thnh thấp nh Bentonit, Điatomit
Nghiên cứu khử mu TNHT bằng phơng pháp oxy hoá nâng cao sử dụng tác
nhân oxy hoá H
2
O

)
3

Độ mu TNHT RBB sau xử lý (Pt-Co) 70,75 666,08
Lợng chất keo tụ sử dụng, g/l 6 6 5
Từ hình trên thấy rõ sự keo tụ chất
mu do sử dụng MgSO
4
đạt hiệu suất cao
hơn 50% so với Al
2
(SO
4
)
3
. Vậy có thể sơ bộ
kết luận rằng chất keo tụ MgSO
4
rất hiệu
quả v rất triển vọng trong việc lm mất
mu dung dịch TNHT Remazol Brilliant
Blue R.
Tuy nhiên, kết quả thu đợc trên đây
chỉ đại diện cho việc keo tụ mu TNHT
Remazol Brilliant Blue R đơn lẻ. MgSO
4
có

Nhận xét: MgSO
4
nổi lên l một chất keo tụ
lm mất mu khá hiệu quả đối với TNHT.
Lợng MgSO
4
sử dụng để xử lý khử mu
triệt để đạt tiêu chuẩn cho phép tuy có lớn
nhng l để xử lý nớc thải có độ mu cao
v nếu sử dụng phèn nhôm để đạt hiệu quả
xử lý nh magie sunphat thì lợng tiêu tốn
của chúng có thể phải cao hơn nhiều so với
dùng MgSO
4
.

Chính vì vậy trong luận án ny chúng
tôi chọn dùng MgSO
4
v tiến hnh nghiên
cứu xác định các điều kiện tối u trong sử
dụng MgSO
4
để lm mất mu TNHT.
Hình III.2 Quan hệ hiệu suất khử mu
TNHT RBB với lợng các chất keo tụ
0
20
40
60

4
Al
2
(SO
4
)
36
III.1.2 Nghiên cứu khử mu dung dịch chứa TNHT bằng phơng pháp keo tụ với MgSO
4

Từ các kết quả nghiên cứu đạt đợc trong phần III.1.1, chúng tôi tiếp tục nghiên
cứu khả năng khử mu TNHT bằng muối MgSO
4
đối với từng loại thuốc nhuộm riêng
biệt, trong đó tập trung nghiên cứu một số yếu tố sau:
Đánh giá một số yếu tố có ảnh hởng quan trọng tới quá trình keo tụ bằng MgSO
4

nh pH, lợng chất keo tụ, thời gian keo tụ, đối với từng dung dịch chứa TNHT
có gốc mang mu khác nhau. Qua đó, rút ra các điều kiện tối u của các thông số
ảnh hởng đến hiệu suất khử mu
Xác định khoảng biến thiên của từng thông số trong các thí nghiệm xung quanh
điểm tối u để lựa chọn hợp lý miền biến thiên của biến số nghiên cứu đối với
dung dịch hỗn hợp TNHT. Sử dụng phơng pháp quy hoạch thực nghiệm để lựa
chọn các thông số, điều kiện tối u cho quá trình keo tụ dung dịch hỗn hợp TNHT.
Bảng III.3. Độ mu của các dung dịch TNHT pha chế Đơn vị: Pt-Co
LBG PR LGY RBB Hỗn hợp các TNHT

50
70
90
110
46810
pH ban đầu
Độ m u dd sau xử lý, Pt-Co
RBB
c LGY
PR
y LBG
Hình III.4 Quan hệ của
g
iá trị
p
H ban đầu
với độ mu dung dịch TNHT sau xử lý 7
nhuộm Remazol Brilliant Blue R v Levafix Golden Yellow EG khó xử lý hơn cả, biểu
hiện bằng việc phải sử dụng những lợng MgSO
4
khá lớn mới lm giảm đáng kể mu các
thuốc nhuộm nói trên trong dung dịch. Để giảm mu dung dịch thuốc nhuộm Remazol
Brilliant Blue R từ 1189 Pt-Co xuống 73,02Pt-Co phải cần tới 5g/l MgSO
4
v cũng cần
tới 3,4g/l MgSO
4

4

(g/l)
Độ mu
sau xử lý
(Pt-Co)
MgSO
4

(g/l)
Độ mu
sau xử lý
(Pt-Co)
0,6 322,61 0,7 293,38 2 84,27 2,4 145,64
0,8 108,40 0,8 235,74 2,4 68,81 3 123,92
1 36,47 0,9 114,31 3 59,20 3,4 123,92
1,2 21,45 1 73,02 3,4 47,56 4 93,57
1,4 20,29 1,1 59,20 3,6 40,05 4,5 86,60
1,6 20,29 1,2 47,56 4 32,54 5 73,02

Nh vậy khả năng keo tụ mu của các TNHT bằng MgSO
4
tuân theo trình tự sau:
Levafix Brilliant Green E-5BA > Procion Red H-E7B > Levafix Golden Yellow EG >
Remazol Brilliant Blue R.

III.1.2.3 ảnh hởng của thời gian keo tụ
Thời gian ảnh hởng rất lớn đến quá trình tạo bông keo. Trong điều kiện nh nhau
về tốc độ khuấy, nồng độ chất điện li, thì thời gian keo tụ sẽ quyết định đến cấu trúc
tủa bông tạo thnh v do đó quyết định hiệu suất quá trình xử lý.

Nhng nếu tiếp tục tiến hnh kéo di thời gian keo tụ thì độ mu của dung dịch
sau xử lý lại có xu hớng tăng lên, trong đó độ mu dung dịch chứa thuốc nhuộm
Levafix Brilliant Green E-5BA tăng nhiều nhất, đạt đến 50,98 Pt-Co (khi thời gian keo tụ
20 phút), tăng khoảng 19 Pt-Co so với giá trị mu ở thời gian keo tụ 5 phút.

III.1.2.4 ảnh hởng của hm
lợng muối Na
2
SO
4

Trên thực tế để tăng mức độ
tận trích của TNHT, ngời ta hay bổ
sung một số chất điện ly vo quá
trình nhuộm (NaCl, Na
2
SO
4
, ) với
một lợng khá lớn, khoảng 10 ữ 60
g/l. Do vậy cần đánh giá ảnh hởng
của chúng tới quá trình khử mầu.
Điều kiện phản ứng:
Thể tích dd TNHT: 500ml
Nồng độ dd TNHT: 0,2g/l
pH trớc keo tụ: 7
Các kết quả nghiên cứu ảnh
hởng của lợng muối bổ sung Na
2
SO

80
100
0 20 40 60 80 100
Hm lợng Na
2
SO
4
, g/l
Độ m u dd sau xử lý, Pt-Co
RBB
c LGY
PR
y LBG
Hình III.6 Quan hệ của lợn
g
Na
2
SO
4
bổ
sung với độ mu dung dịch TNHT sau xử lý
9
dịch trớc khi khử mu có tác động nhng không đáng kể tới hiệu suất khử mu TNHT
mặc dù lợng sử dụng khá lớn.
Các số liệu nghiên cứu cho thấy khi bổ sung 10g/l Na
2
SO

4
), g/l - z
2
1 2 3 4 5 1
Thời gian phản ứng, phút - z
3
1 3 5 7 9 2
Hm mục tiêu thể hiện mối quan hệ giữa hiệu suất xử lý mu với các thông số của quá
trình (pH, nồng độ keo tụ, thời gian phản ứng) tính đợc nh sau:
y= 0,987964 - 0,005269x
1
+ 0,004474x
1
x
3
- 0,004855x
2
x
3
- 0,006764x
1
2
- 0,003539x
2
2
-
0,003742x
3
2
(3.1)

1
2
- 0,003539z
2
2
- 0,000936z
3
2
(3.2)
Phơng trình hồi quy biểu diễn dới dạng chính tắc:
Y=0,989558- 0,000750X
1
2
- 0,008297X
2
2
- 0,004978X
3
2
(3.3)
Miền biểu diễn của hm mục tiêu có dạng paraboloit
eliptic
v đạt giá trị cực đại tại tâm của miền (các hệ số
Bi<0).
Giá trị tối u của các thông số khảo sát thu đợc:
pH= 6,39
Lợng MgSO
4
= 3,45 g/l
Thời gian phản ứng: 3,7 phút

1
), nớc
sau xử lý chỉ còn mu đỏ nhạt (hình III.7) v
độ mu mẫu NT
2
giảm từ 3935 Pt-Co xuống
còn 315 Pt-Co, đạt hiệu suất keo tụ 92%.
Kết quả xử lý COD đi kèm theo cũng khá
tốt. Giá trị COD của mẫu NT
1
giảm từ 583 mg/l xuống còn 174,9mg/l sau keo tụ, đạt hiệu
suất 70%. Tơng tự vậy, hm lợng COD trong mẫu NT
2
cũng giảm xuống chỉ còn 136
mg/l từ giá trị ban đầu l 484 mg/l, đạt hiệu suất gần 72%.
Nhìn chung kết quả ny l khá khả quan, có thể vận dụng các kết quả nghiên cứu để triển
khai vo thực tế xử lý.
Bảng III.13. Kết quả xử lý mu v COD bằng quá trình keo tụ đối với nớc thải
nhuộm Cty Dệt may HN
Mẫu Thông số ô nhiễm Đơn vị Trớc xử lý Sau keo tụ Hiệu suất, %
Độ mu Pt - Co 4590 460 89,97
NT
1

Hm lợng COD mg/l 583 174,9 70
Độ mu Pt - Co 3935 315 91,99
NT
2

Hm lợng COD mg/l 484 136 71,90

z
3
-
0,002428z
2
z
3
- 0,006764z
1
2
- 0,003539z
2
2
- 0,000936z
3
2

v rút ra điều kiện tối u để keo tụ TNHT l:
pH= 6,39 Lợng MgSO
4
= 3,45 g/l Thời gian phản ứng: 3,7 phút
Hình III.8 Nớc thải má
y
nhuộm
Hanosimex sau keo tụ bằng MgSO
4
11

4
lm đối tợng nghiên cứu.
Điều kiện phản ứng:
Độ mầu dd trớc hấp phụ: 142,5 Pt- Co Nhiệt độ hấp phụ: 25
0
C
Thời gian hấp phụ: 30 phút Lợng chất hấp phụ: 4g/l
Kết quả nghiên cứu ảnh hởng của giá trị pH tới khả năng hấp phụ mu TNHT của
diatomit Phú Yên (bảng III.14) cho thấy diatomit Phú Yên có khả năng hấp phụ mu
TNHT, nhng hiệu quả quá trình không cao. Khả năng hấp phụ mu ở môi trờng kiềm
tốt hơn so với trong môi trờng trung tính.
Bảng III.14. Khả năng hấp phụ hỗn hợp TNHT bằng diatomit tại các pH khác nhau
Giá trị pH
hấp phụ
Độ mu trớc
hấp phụ, (Pt- Co)
Độ mu sau
hấp phụ, (Pt- Co)
Hiệu suất
(%)
pH = 7 126,03 11,56
pH = 11
142,5
101,20 28,98
12
III.2.1.2 ảnh hởng lợng diatomit Phú Yên đến khả năng hấp phụ mu TNHT
Khả năng hấp phụ của điatomit tăng tỷ lệ thuận với lợng chất hấp phụ (bảng

phụ mu của bentonit thay đổi phụ thuộc vo các giá trị pH khác nhau.
Bảng III.16. Khả năng hấp phụ hỗn hợp TNHT bằng bentonit tại các pH khác nhau
Giá trị pH
hấp phụ
Độ mu trớc
hấp phụ, (Pt- Co)
Độ mu sau
hấp phụ (Pt- Co)
Hiệu suất
(%)
pH = 7 120,82 11,06
pH = 11
135,85
116,71 14,09

III.2.2.2 ảnh hởng lợng bentonit Thuận Hải đến khả năng hấp phụ mu TNHT
Kết quả nghiên cứu khả năng hấp phụ TNHT của bentonit Thuận Hải (bảng III.17)
cho thấy khả năng hấp phụ mu TNHT của bentonit (cha hoạt hoá) tăng tỷ lệ thuận với
lợng tăng chất hấp phụ. Tuy nhiên, tơng tự nh kết quả hấp phụ bằng diatomit, khả
năng hấp phụ mu TNHT của bentonit không cao, đạt 11,06% khi dùng 2g/l chất hấp phụ
v tăng lên tới 19% khi dùng 12g/l. Tính trung bình khả năng hấp phụ của bentonit
tăng 1,4% khi tăng thêm 2g/l bentonit hấp phụ. 13
Bảng III.17. Khả năng hấp phụ mu TNHT với các lợng bentonit khác nhau
Lợng chất
hấp phụ, (g/l)
Độ mu trớc
hấp phụ, (Pt- Co)

-
), M = 573 - có tên thơng mại l Arquad 2HT - 75 do hãng
AKZO NOBEL cung cấp, Tinegal MR New do hãng Ciba cung cấp.
Điều kiện phản ứng:
pH: 11- 11,5 Thời gian hấp phụ: 30 phút
Nhiệt độ hấp phụ: 25
0
C Lợng chất hấp phụ: 2g/l
Bảng III.18 trình by kết quả thử nghiệm hai loại sét hữu cơ mới tổng hợp ở trên
với hai loại thuốc nhuộm có cấu trúc v đặc điểm phân tử khác nhau l thuốc nhuộm
Remazol Brilliant Blue R v Levafix Brilliant Green E-5BA. Nhìn vo các kết quả trong
bảng ny cho thấy:
Hai loại sét hữu cơ chứa Arquad 2HT - 75 v Tinegal MR New có khả năng hấp phụ rất
tốt mu thuốc nhuộm Remazol Brilliant Blue R. Hiệu suất hấp phụ mu lần lợt đạt 98%
với sét chứa Arquad 2HT - 75 v 95% với sét chứa Tinegal MR New. Trái lại, khả năng
hấp phụ mu của hai loại sét hữu cơ trên đối với thuốc nhuộm Levafix Brilliant Green E-
5BA lại tơng đối thấp, chỉ đạt 35% với sét chứa Arquad 2HT - 75 v 30% với sét chứa
Tinegal MR New. Cho dù sau đó, chúng tôi có lm thí nghiệm tăng lợng dùng các chất
hấp phụ ny lên nhiều hơn nữa thì hiệu suất phản ứng cũng thay đổi không đáng kể.
Bảng III.18. Khả năng hấp phụ mu TNHT RBB v LBG bằng sét hữu cơ
Sét hữu cơ chứa
Arquad 2HT - 75
Sét hữu cơ chứa
Tinegal MR New
Thuốc nhuộm
Mu
trớc
hấp phụ
(Pt- Co)
Mu sau

tác dị thể
III.3.1 Nghiên cứu lựa chọn chất xúc tác
Trong nghiên cứu thăm dò, chúng tôi đã sử dụng một số xúc tác tổng hợp có chứa
sắt trong mạng lới tinh thể, với những cấu trúc mao quản khác nhau nh Fe-ZSM5 (hệ
vi mao quản 3D, với đờng kính mao quản d
mq
6A
0
), Fe-SBA-15 (hệ mao quản trung
bình 2D, với d
mq
= 60 ữ 70A
0
), HLBM 1 (một loại xúc tác trên cơ sở oxit tự nhiên có cấu
trúc mao quản trung bình, d
mq
= 30 ữ 40A
0
) do Phòng Hoá lý Bề mặt, Viện Hoá học -
Viện Khoa học v Công nghệ Quốc gia cung cấp nhằm tìm hiểu, đánh giá những yếu tố
khác nhau ảnh hởng tới quá trình oxy hoá mu TNHT.
Trên cơ sở đó, chúng tôi có thể lựa chọn hoặc nghiên cứu bổ sung thêm các chất xúc tác
thích hợp cho quá trình oxy hoá.
Điều kiện phản ứng oxy hoá:
Nhiệt độ: 50
0
C Lợng H
2
O
2

2
O
2
kết hợp một số xúc tác khác nhau
Loại
xúc tác
Thời gian phản ứng
(phút)
Độ mu trớc xử lý
(Pt-Co)
Độ mu sau xử lý
(Pt-Co)
Hiệu
suất, %
Fe-ZSM5 240 1071 9,92
Fe-SBA-15 240 988 16,90
HLBM 1 75
1189
88 92,55
Từ các kết quả trên có thể thấy HLBM 1 l chất xúc tác có hoạt tính tốt nhất v
kinh tế nhất, bởi vì quá trình hình thnh gốc hidroxyl OH* v phản ứng oxy hoá TNHT
bằng gốc OH
*
không bị cản trở bởi khuếch tán nhờ hệ mao quản của HLBM 1 thoáng
hơn so với Fe-ZSM5 v Fe-SBA-15. Từ kết quả nghiên cứu ny chúng tôi quyết định lựa
chọn chất xúc tác có nguồn gốc oxit tự nhiên HLBM 1 để sử dụng trong quá trình oxy
hoá xúc tác dị thể các dung dịch chứa TNHT để nghiên cứu.

III.3.2 Nghiên cứu oxy hoá mu dung dịch chứa RBB bằng H
2

Hình III.17 giới thiệu kết quả phân tích
phổ UV-Vis đối với mẫu TNHT RBB
đã đợc oxy hoá trong các điều kiện
phản ứng ở trên với lợng xúc tác sử
dụng l 3g/l v thời gian phản ứng l 60
phút. Từ hình ny nhận thấy, phổ UV-
Vis của mẫu TNHT RBB trớc khi oxy hoá có
đám phổ 590nm đặc trng cho
max
của thuốc nhuộm. 16

Các đám phổ 281,8nm đặc trng
cho các vòng benzen đa nhân, các đám
phổ 233nm đặc trng cho liên kết C=O
v C=C. Sau khi xử lý, các đám phổ nói
trên hầu nh biến mất, chứng tỏ cấu
trúc phân tử TNHT RBB đã bị oxy hoá
thnh các mảnh phân tử nhỏ hơn, dung
dịch lúc đó trở nên gần nh không có
mu.

III.3.2.2 ảnh hởng của giá trị pH
Giá trị pH có một vai trò quan
trọng trong các phản ứng hoá học, đặc
biệt l các phản ứng oxy hoá khử. Ngay nh cả bản thân các TNHT có khả năng phân
cực v ion hoá rất cao phụ thuộc vo pH môi trờng do chúng có chứa các nhóm thu v
nhờng điện tử trong phân tử.

Hình III.17. Phổ UV-Vis của RBB
sau oxy hoá bằng H
2
O
2
với xúc tác HLBM1
0
20
40
60
80
100
0 20406080
Thời gian phản ứng, phút
Hiệu suất oxy hoá m u, %
pH =7
c pH =6
y pH =5
pH =4
Hình III.18. Quan hệ của giá trị pH với
hiệu suất oxy hoá mu RBB theo thời gian 17
60
70
80
90
100
0 20406080

tới quá trình oxy hoá TNHT Remazol
Brilliant Blue R, chúng tôi sử dụng dung dịch H
2
O
2
(30%) với khoảng khảo sát từ 0,2 ữ
0,9 g/l để tiến hnh thử nghiệm.
Điều kiện phản ứng:
Nhiệt độ: 50
0
C Khối lợng xúc tác: 3g/l pH: 4 - 5
Độ mu dd TNHT Remazol Brilliant Blue R ban đầu: 1189 Pt-Co

Kết quả khảo sát ở hình III.19 cho
thấy, hiệu suất xử lý mu tăng tỷ lệ
thuận với lợng chất oxy hoá H
2
O
2
, rõ
rệt nhất l trong khoảng 0,2 ữ 0,5 g/l.
Trong khoảng 10 phút đầu, phản ứng
oxy hoá diễn ra rất nhanh, hiệu suất đạt
tới 74,72%% với nồng độ H
2
O
2
l 0,2gl/l
v lên tới gần 85 ữ 87% đối với các
nồng độ H

đó ở các khoảng nhiệt độ từ 50 ữ 70
0
C, thì
sau 10 phút đầu phản ứng, hiệu suất đã đạt
trên 85%, sau đó tăng dần đến 95 ữ 97% ở
cuối quá trình.

Hình III.19. Quan hệ của lợng H
2
O
2
với
hiệu suất oxy hoá mu RBB theo thời gian
40
55
70
85
100
0 20406080
Thời gian phản ứng, phút
Hiệu suất oxy hoá m u, %
30
0
C
c 50
0
C
y 60
0
C

O
2
, g/l - z
2
0,9 0,7 0,5 0,3 0,1 0,2
Nhiệt độ phản ứng,
0
C - z
3
70 60 50 40 30 10

Hm mục tiêu thể hiện mối quan hệ giữa hiệu suất oxy hoá mu với các thông số của quá
trình (pH, hm lợng H
2
O
2
v nhiệt độ phản ứng) tính đợc nh sau:
y= 0,9469 - 0,1679x
1
+ 0,0356x
2
+ 0,0353x
3
+ 0,0155x
1
x
3
- 0,0936x
1
2

z
3
- 0,0936z
1
2
- 0,9025z
2
2
-
0,000286z
3
2

Phơng trình hồi quy biểu diễn dới dạng chính tắc:
Y=0,972662 - 0,0361X
1
2
- 0,094511X
2
2
- 0,027689X
3
3
(3.11)

Miền biểu diễn của hm mục tiêu có dạng paraboloit eliptic v đạt giá trị cực đại tại tâm
của miền (các hệ số Bi<0). Giá trị tối u của các thông số khảo sát thu đợc:
pH= 5,04
Lợng H
2

** 19
** Các điều kiện oxy hoá nh nhiệt độ, thời gian phản ứng đợc giữ nguyên nh đã tính
từ phơng trình hồi quy. Lợng H
2
O
2
v HLBM1 sử dụng ít đi rất nhiều so với thông số
tối u đã tìm đợc ở trên do sau keo tụ độ mu dung dịch TNHT của Hanosimex đã giảm
đi đáng kể chỉ cần giữ tỷ lệ H
2
O
2
/ HLBM1 = 1/5 l có thể đáp ứng yêu cầu đặt ra.

Kết quả đo phổ UV-Vis của nớc thải nhuộm Cty Dệt May H Nội - mẫu tổng hợp
NT
1
ở hình III.21 cho thấy có đám phổ 530nm đặc trng cho
max
của mu thuốc nhuộm
v đám phổ 200 - 300nm đặc trng cho các phenyl. Sau keo tụ lợng mu trong dung
dịch đã giảm đáng kể, thể hiện bằng việc giảm cờng độ píc mu ở bớc sóng 530nm,
khoảng 90% độ mu đã giảm đi nếu sử dụng phép đo quang (độ mu ban đầu l 4590 Pt-
Co v độ mu sau keo tụ l 460 Pt-Co). Tuy nhiên số píc đặc trng cho các vòng thơm
(khoảng 200 ữ 300 nm) còn rất nhiều, kết quả ny cũng tơng ứng với giá trị COD sau
keo tụ l 174,9 mg/l, hiệu suất loại bỏ COD l 70%.


y
D
ệ
t Ma
y
HN
Nớc thải
nhuộm sau keo
Hình III.21. Phổ UV- Vis của dung dịch nớc thải
nhuộm Hanosimex sau keo tụ v oxy hoá 20
Bảng III.29. Kết quả xử lý nớc thải nhuộm Hanosimex bằng phơng pháp keo tụ
MgSO
4
kết hợp oxy hoá bằng H
2
O
2
với xúc tác HLBM 1
Mẫu
Độ mu
ban đầu,
Pt-Co
Độ mu
sau xử lý,
Pt-Co
Hiệu
suất,


Kết quả cuối cùng thu
đợc cho thấy sử dụng kết hợp
hai phơng pháp keo tụ bằng
MgSO
4
v oxy hoá bằng tác
nhân H
2
O
2
với xúc tác HLBM 1
đã đáp ứng không những yêu
cầu về các tiêu chuẩn mu m
còn đáp ứng tốt yêu cầu về tiêu
chuẩn COD trong dung dịch thải
sau xử lý.

III.3.4 Đề xuất công nghệ xử lý mu nớc thải nhuộm chứa TNHT
Từ những kết quả nghiên cứu xử lý mu TNHT trong phòng thí nghiệm đã có một
phần cơ sở để đề xuất công nghệ xử lý mu nớc thải có chứa TNHT đạt hiệu quả khử
mu cao với giá thnh hợp lý. Đó l khử mu TNHT hai giai đoạn bằng phơng pháp keo
tụ với MgSO
4
v phơng pháp oxy hoá sử dụng tác nhân H
2
O


21
Đặc điểm công nghệ
* Bớc 1- Xử lý keo tụ bằng MgSO
4

Nớc thải nhuộm nh đã nói ở trên từ các máy nhuộm có mu sắc v độ đậm mu
khác nhau, bao gồm cả dung dịch sau nhuộm xả ra v nớc thải sau giặt nóng - nấu x
phòng có nhiệt độ cao khoảng 70 ữ 90
0
C theo ống dẫn bảo ôn đa qua thiết bị oxy hoá
dị thể nhằm trao đổi nhiệt với nớc thải cần xử lý trong thiết bị ny nhờ thiết bị truyền
nhiệt. Nh vậy nớc thải sau keo tụ đợc nâng nhiệt độ lên trên 50
0
C để thực hiện quá
trình bậc hai tiếp theo bằng oxy hoá xúc tác dị thể m không phải tốn thêm năng lợng
Sau đó nớc thải ban đầu mới đợc đa lại (bơm) bể chứa (bể điều ho).
Trong bể chứa, nớc thải nhuộm đợc cân bằng nhiệt độ, nồng độ các thuốc
nhuộm v các thnh phần ô nhiễm khác rồi bơm vo thiết bị xử lý keo tụ.
Trớc khi bơm nớc thải vo thiết bị xử lý keo tụ cần kiểm tra v điều chỉnh giá trị pH
dòng thải thông qua các thiết bị điều chỉnh pH kết hợp bơm định lợng nhằm tạo hiệu
suất tối u cho quá trình keo tụ (pH tối u ban đầu 7). Sau đó, cung cấp tác nhân keo tụ
MgSO
4
theo các liều lợng đã đợc thí nghiệm trớc vo dòng thải nhuộm cần xử lý. Hai
quá trình ny đợc thực hiện ngay trên đờng ống nhằm tăng mức độ đồng đều của hoá
chất trong dòng thải trớc khi keo tụ.
Dòng thải nhuộm chứa tác nhân keo tụ MgSO
4
đợc đa vo thiết bị xử lý keo tụ

4
.
Sau đó nớc thải đợc ho trộn với H
2
O
2
ngay trên đờng ống rồi đa đi trao đổi
nhiệt với nớc thải ban đầu từ máy nhuộm (nh mô tả ở bớc 1) để nâng nhiệt độ lên trên
50
0
C đảm bảo cho quá trình oxy hoá xúc tác dị thể. Sau đó nớc thải đợc cấp vo thiết 22
bị oxy hoá, thực hiện quá trình oxy hoá phần mu thuốc nhuộm v các thnh phần ô
nhiễm khác cha đợc xử lý hết trong quá trình keo tụ.
Thiết bị oxy hoá có cấu tạo giống nh tháp đệm, ở đó nớc thải đợc đa vo đỉnh
tháp v phân phối đều bằng vòi phân phối xuống lớp xúc tác bên dới để thực hiện quá
trình oxy hoá. Quá trình ny đợc thực hiện trong điều kiện nhiệt độ tối u khoảng 50
0
C
nhờ gia nhiệt gián tiếp nh nói ở trên, còn nếu không đạt đợc nhiệt độ đó thì cần gia
nhiệt bổ sung. Nớc sau xử lý oxy hoá đợc đa ra qua đáy tháp. Chất xúc tác đợc định
kỳ thay thế nhằm đảm bảo hoạt tính khi sử dụng.
Nớc thải sau xử lý oxy hoá đợc trung ho bằng dung dịch sữa vôi Ca(OH)
2
(tới
pH = 7), rồi lắng nhằm loại bỏ ion Fe còn d sau oxy hoá v cuối cùng thải ra môi
trờng.


trun
g
ho
H
2
SO
4

Thiết bị ox
y
hoá
xúc tác dị thể
Thiết bị xử l
ý
bùn
(lọc ép khung bản, băng tải)
Bùn khô
Nớc thải
sau xử lý
Nớc
thải có
tính
kiềm
H
2
O
2
Bùn
Bể lắn
g

2+
không u tiên liên kết với các ion OH
-
, m có thể liên kết
với các anion TNHT (R-SO
3
-
) trong lớp vỏ solvat của hạt keo, v do đó, bắt giữ rất hiệu
quả các TNHT. Thêm nữa việc tạo thnh magie hidroxit có bề mặt riêng rất lớn góp phần
quan trọng hấp phụ anion TNHT

2. Các khoáng sét tự nhiên nh diatomit, bentonit có khả năng hấp phụ mu các
TNHT, nhng không hiệu quả. Điều đó hon ton phù hợp với cấu trúc hình học của vật
liệu, với bản chất v số lợng tâm hấp phụ trên các khoáng sét đó. Các tâm hấp phụ trên
các khoáng sét chủ yếu mang điện tích âm trong khoảng pH = 4 ữ 12. Do đó, sự hấp phụ
ở đây thực chất l liên kết giữa các nhóm Si-O
-
với TNHT có cực (mang điện tích âm),
nhất l trong môi trờng kiềm.
Nếu biến tính bề mặt các khoáng sét tự nhiên bằng các amin hữu cơ bậc 4, thì bức tranh
hấp phụ trên các vật liệu đó đợc thay đổi hon ton: bản chất tâm hấp phụ từ a nớc
sang a hữu cơ v có thể hấp phụ rất tốt một số TNHT. Chính vì vậy, dung lợng hấp phụ
của sét hữu cơ tăng rất cao, gần 73 lần so với khoáng sét tự nhiên. Đây l một hớng mới
v rất có triển vọng, vì nó có thể mở ra một con đờng chế tạo vật liệu mới xử lý nớc
thải nhuộm rất hiệu quả

3. Phơng pháp oxy hoá khử mu TNHT bằng H
2
O
2