MỤC LỤC
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT 3
1.1.Tổng quan về thuốc nhuộm 3
1.1.2. Cách gọi tên thuốc nhuộm 3
1.1.5.1.Đặc điểm của ánh sáng mặt trời 5
1.1.5.2.Năng lượng của ánh sáng 5
1.1.6.1.Theo cấu tạo hóa học 6
1.1.7.1.1Cấu tạo 10
1.2. Nước thải nghành dệt nhuộm 11
1.2.1.Giới thiệu 11
1.3.Tổng quan về điện phân 21
1.3.1. Điện phân 21
1.3.2.Điện phân dung dịch NaCl dùng điện cực trơ titan 23
1.3.2.1.1.Ở catot 24
1.3.2.2.Ở Anot 25
1.3.3.Định luật Faraday 27
1.3.4.Ứng dụng của phương pháp điện hóa 29
1.3.4 1Quá trình điện hóa 29
1.3.4 2Quá trình oxy hóa điện hóa 30
1.3.4 3Các kết quả nghiên cứu ở cấp độ thử nghiệm 30
CHƯƠNG II THỰC NGHIỆM 31
Kế hoạch thực nghiệm 31
1
Sơ đồ bảng biểu và hình vẽ
Bảng 1.1: Bảng màu sắc và bước sóng tương ứng .
Hình 1.1: Công thức phân tử của thuốc nhuộm acid yellow 17.
Hình 1.2: Công thức phân tử của thuốc nhuộm acid blue US1.
Hình 1.3: Công thức phân tử của thuốc nhuộm acid red 52.
Hình 2.1: Sơ đồ quy trình xử lý nước thải ở các xí nghiệp liên doanh Donatex, cty Dệt
may 7 và cty 28.
Hình 2.2: Sơ đồ quy trình xử lý nước thải ở công ty dệt Choongnam Vietnam Textile

-NH
2
, -N (CH
3
)
2
3
1.1.4. Bản chất màu sắc trong tự nhiên
Màu sắc là một hiện tượng phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố sau đây:
- Cấu tạo vật thể mang màu.
- Thành phần của ánh sáng chiếu vào vật thể và góc quan sát.
- Tình trạng mắt người quan sát.
Trong thực tế khi nghiên cứu về màu sắc thì có các khái niệm:
- Màu quang phổ: là màu nhận được khi phân tích ánh sáng trắng ra thành
những tia màu hợp thành nhờ dụng cụ quang học, mỗi màu được đặc trưng
bằng 1 bước sóng nhất định từ 380 đến 760nm và gọi là màu đơn sắc, đặc
điểm của các màu này là tươi và thuần sắc.
- Màu vô sắc: là những màu được đặc trưng bởi cường độ màu như nhau tại tất
cả các bước sóng.
- Màu hữu sắc: là những màu thiên nhiên thể hiện ở các vật xung quanh ta.
- Tông màu: là khái niệm trừu tượng thường được hiểu là sắc, sắc thái hoặc là
ánh màu.
- Độ thuần sắc: là chỉ tiêu xác định mức độ sắc thái trong màu.
- Độ sáng: đồng nghĩa với độ phản chiếu, được đánh giá bằng phần trăm các tia
tới so với tổng chùm tia phản xạ.
4
1.1.5. Lý thuyết về ánh sáng và sự hấp thụ ánh sáng của vật thể
1.1.5.1. Đặc điểm của ánh sáng mặt trời
Ánh sáng mặt trời mà con người cảm nhận được là ánh sáng trắng, ánh sáng này được
hợp thành từ bảy màu đơn sắc có bước sóng khác nhau: đỏ, vành, cam, lục, lam, chàm,

780
1.1.5.2. Năng lượng của ánh sáng
Theo thuyết proton thì ánh sáng là kết quả của hiện tượng bức xạ sóng được truyền đi
kèm theo năng lượng của chúng được tính bằng kilocalo. Khi một vật bị chiếu sáng thì
một số nguyên tử nào đó được cấp năng lượng và nó chuyển từ trạng thái ổn định sang
trạng thái không ổn định. Hai trạng thái này cách nhau bởi một năng lượng nằm trong
khoảng 35kcal đến 70kcal tính cho mỗi phân tử nhuộm. Trong quá trình nhảy từ mức
năng lượng này sang mức năng lượng khác thì các nguyên tử sẽ hấp thụ năng lượng và
phát ra tia sáng có bước sóng nhất định. Theo định luật lượng tử ta sẽ tính được mức
năng lượng theo công thức:
5
Trong đó:
γ: tần số dao động
h: hằng số planck h= 6,626.10
-27
erg/s
C: tốc độ ánh sáng, C=300000km/s
λ: bước sóng
1.1.6. Phân loại thuốc nhuộm
Dựa vào nguồn gốc chia làm 2 loại: Thuốc nhuộm có nguồn gốc tự nhiên và thuốc
nhuộm tổng hợp.
- Thuốc nhuộm tự nhiên.
- Thuôc nhuộm tổng hợp: được chia theo phân lớp kỹ thuật và theo cấu tạo hóa
học
1.1.6.1. Theo cấu tạo hóa học
- Thuốc nhuộm azo.
- Thuốc nhuộm antraquinon.
- Thuốc nhuộm indigoit.
- Thuốc nhuộm arylmetan.
- Thuốc nhuộm nitro.

+ Thuốc nhuộm acid cầm màu.
+ Thuốc nhuộm acid chứa kim loại.
7
Ba nhóm thuốc nhuộm này có đặc điểm chung là đủ màu, màu của chúng tươi
và thuần sắc. Đa số chúng là muối của các acid mạnh và bazơ mạnh nên khi hòa tan
trong nước thì phân ly thành các ion như sau:
Ar-SO
3
Na Ar-SO
3
-

+

Na
+
Các ion mang màu của thuốc nhuộm tích điện âm (Ar-SO
3
-
) sẽ hấp phụ vào
các tâm tích điện dương của vật liệu. Nhờ vậy mà nó được gắn màu hay giữ lại trên vật
liệu bằng mối liên kết ion hay liên kết muối, đó là đặc điểm riêng của thuốc nhuộm
acid. Ngoài ra chúng cũng được liên kết với các vật liệu bằng lực vanderwaals, liên kết
hydro và liên kết phối trí, nhưng những lực liên kết này không mạnh.
Sau đây là ba màu thuốc nhuộm acid chúng em nghiên cứu:
a. Thuốc nhuộm: acid yellow 17
Công thức phân tử: C
16
H
10

Tên quốc tế:
Sulforhodamine b monosodium salt;sulforhodamine b;
phloxine rhodamine;xylene red;xylene red b;
(6-(diethylamino)-9-(2,4-disulfophenyl)-3h-xanthen-3-ylidene)diethyl-
ammoniu;acidleatherredkb;AcidroseredB.
Công thức phân tử : C
27
H
29
N
2
NaO
7
S
2
Khối lượng phân tử: 580.65
9
Công thức cấu tạo:
Hình 1.3: công thức cấu tạo của thuốc nhuộm acid red 52.
1.1.7. Phương pháp đo màu của máy quang phổ
1.1.7.1.1 Cấu tạo
Chia làm hai phần: phần quang học và phần đo.
- Phần quang học: nguồn sáng (L), khe sáng và điều chỉnh được (E), ống chuẩn
trực (K), quang kế hệ tán sắc với một lăng kính hay hai lăng kính, kính lọc
nhiễu xạ hay cách tử nhiễu xạ… để tạo ra tia đơn sắc (P), thấu kính O, khe
điều chỉnh ánh sáng thoát ra (A).
- Phần đo: bộ thu quang điện (F), khuyếch đại (V), bộ vi xử lý và hiển thị kết
quả đo nối với các thiết bị ngoại vi như màn hình, máy in.
1.1.7.2. Tiến hành đo màu
Bức xạ xuất phát từ trong quang phổ kế thông qua khúc xạ, nhiễu xạ, tán xạ

- Chất oxi hoá.
Với tính chất nước thải dệt nhuộm như trên nếu không được xử lý tốt, nước
thải do dệt nhuộm sẽ gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễm nguồn nước mặt,
nước ngầm.
1.2.2. Tác nhân gây ô nhiễm
11
Các quá trình xử lý hoá học vật liệu dệt, còn được gọi là “xử lý ướt” (tiền xử
lý), nhuộm, in hoa, có thể đến cả xử lý hoàn tất cuối cùng thuộc loại hình công nghiệp
sử dụng nhiều nước. Tính được rằng để xử lý 1kg hàng dệt nhuộm cần 50 đến 300 lít
nước và cũng thải ra gần chừng ấy nước thải.
Mức độ ô nhiễm nước thải phụ thuộc chủ yếu vào các hoá chất, chất trợ, thuốc
nhuộm sử dụng và vào các công nghệ và trình độ lạc hậu, trung bình hay tiên tiến, hiện
đại của các công nghệ áp dụng.
Những chất gây ô nhiễm nước thải được chia làm 3 nhóm chính:
1.2.2.1. Nhóm thứ nhất: các chất độc đối với vi sinh và cá
+ Xút (NaOH), Na
2
CO
3
được dùng với số lượng lớn để nấu vải sợi bông,
xử lý nước thải sợi pha, dùng làm bóng không được thu hồi thải ra ngoài
với nồng độ cao.
+ Axit vô cơ, như axit H
2
SO
4
để trung hoà xút và “hiện màu” thuốc nhuộm
hoàn nguyên tan (indigosols).
+ NaClO dùng để tẩy trắng vải sợi bông và giặt mài, natri clorit (NaClO
2

độc với cá.
+ Muối Glube (Na
2
SO
4
) dùng trong nhuộm thuốc nhuộm hoạt tính thải ra
với nồng độ cao (>2g/l).
1.2.2.2. Nhóm chất thứ hai: khó phân giải vi sinh
+ Phần lớn thuốc nhuộm và chất tẩy trắng quang học “OBA”.
+ Phần lớn các chất nhũ hoá, tạo phức, càng hoá và chất làm mềm.
+ Các chất hồ sợi polyester và sợi pha như “PVA” và poliacrylat.
+ Các polymer tổng hợp thường dùng làm chất hồ hoàn tất.
+ Các chất hồ tổng hợp trong in pigment.
+ Các chất giặt vòng thơm, mạch ankylen oxit dài hoặc mạch nhánh ankyl.
+ Dầu khoáng và silicon tách ra trong xử lý trước vải tổng hợp (như sợi
spandex) .
1.2.2.3. Nhóm thứ ba: các chất ít độc và có thể phân giả bởi vi sinh
+ Xơ sợi và các tạp chất thiên nhiên của chúng bị loại ra trong xử lý trước.
+ Tinh bột (khoai mì) không biến tính hoá học dùng hồ sợi dọc.
+ Các chất giặt với ankyn mạch thẳng, các chất tẩy rửa”mềm”.
+ Axit acetic (CH
3
COOH) và axit formic (HCHO) dùng điều chỉnh pH.
+ Muối trung tính ở nồng độ thấp.
1.2.3. Các tiêu chuẩn kiểm soát nước thải ô nhiễm
1.2.3.1. Các chỉ tiêu sinh thái (Ecological Parameters or Ecology Data)
Mức độ ô nhiễm của nước thải “dệt nhuộm” được đánh giá bằng các thông số hay chỉ
tiêu sinh thái.
13
Các chỉ tiêu sinh thái tổng quát được lựa chọn để phân tích, đánh giá mức độ ô nhiễm

công nghệ, chất trợ bao gồm Cu, niken (Ni), chì (Pb), crôm (Cr), coban
(Co), kẽm (Zn), thuỷ ngân (Hg) có trong nước thải dệt nhuộm. Do đó
hàm lượng các kim loại nặng phải là một thông số sinh thái bổ sung cần
14
phân tích xác định. Ngoài ra kim loại vào nước thải từ đường ống dẫn và
cả từ nước cấp nữa.
+ Halogen hữu cơ, viết tắt là AOX (Adsorbable Organic Halogen). AOX
trong nước thải dệt nhuộm có nguồn gốc từ một số chất trợ, từ thuốc
nhuộm, từ việc sử dụng clo tẩy trắng.
+ Màu nước thải nhuộm, đôi khi rất đậm. Nó cản trở bức xạ mặt trời đi vào
nước, ảnh hưởng bất lợi đến khả năng của các vi sinh phân giải các hợp
chất hữu cơ và gây ấn tượng thẩm mỹ xấu. Mặc dù không được đưa vào
tiêu chuẩn nước thải công nghiệp ở nước ta, nhưng để đánh giá ô nhiễm
nước thải dệt nhuộm cần đưa vào chỉ tiêu màu sắc vào nhóm các thông
số sinh thái bổ xung.
+ Một nhóm các thông số quan trọng khác đặc trưng cho nước thải dệt
nhuộm là các chỉ tiêu độc hại sinh thái (ecotoxicological data) hay độ
độc với các loài thuỷ sinh (aquatic toxicities). Nó đánh giá tác hại của
nước thải lên các loài động vật và thực vật sống trong nước.
+ Độ độc thuỷ sinh thường thông qua 4 thông số dưới đây:
+ Độ độc với vi sinh IC10- là nồng độ ức chế 10% (inhibition
concentration-10%).
+ Độ độc với cá LC50- là nồng độ làm chết 50% (lethal concentration-50%
mortality).
+ Daphania và tảo EC
50
(effec concentration- 50% effect).
+ Độ độc với vi sinh (bacterial toxicity) và độ độc với cá có thể là hai chỉ
tiêu đặc trưng cho mức độ độc hại của nước thải dệt nhuộm.
+ Trên thế giới, ở các nước công nghiệp tiên tiến (Đức, Áo, thụy sĩ ) đều

Bể tạo cặn

Bể lắng

Bể lọc nhanh
Hình 2.1: Hệ thống XLNT đều do trung tâm công nghệ môi trường (ECO) thuộc cty
Tecapro (TP Hồ Chí Minh).
Những kết quả XLNT của phương pháp này đạt được:
+ Giảm đáng kể hàm lượng tổng chất rắn lơ lửng (SS), chỉ tiêu COD giảm
khoảng 40-50% và tương tự như vậy đối với BOD.
+ Giảm được màu nước thải.
Tuy nhiên nước thải ngày càng có mức độ ô nhiễm cao nếu xử lý keo tụ bằng phèn
nhôm thì hoàn toàn không thể đạt được tiêu chuẩn loại B.
Xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý kết hợp với vi sinh tại công ty dệt
Choongnam Vietnam Textile Co.Ltd (Nhơn Trạch, Đồng Nai).
Nước thải xử lý trước
17
Bùn thải
Phèn nhôm
Chất ổn định pH
polyme
Bể nén, ép cặn hoặc phơi
Bể chứa số 2
Bể trung hòa
Bể thoáng khí
Bể lắng số 2
Bùn hoạt tính
Nước đã xử lý
dẫn ra ngoài
Bể làm đặc bùn

Hình 2.3: Quy trình phức hợp của công ty dệt Việt Thắng
+ Xử lý trước: đầu tiên nước thải được tập hợp vào bơm trung tâm, sau đó
được dẫn qua các thiết bị lọc, bể điều hoà. Tại đây nước thải được khuấy
trộn để tạo ra hổn hợp đồng thể, nước thải có tính kiềm cao nên được
trung hoà bằng axit H
2
SO
4
để giữ pH ở giới hạn cho phép.
19
Phèn nhôm
Chất đa điện ly
Chất keo tụ đặc
biệt
Khoang
chứa bùn
Máy tách nước
làm khô bùn
Bùn thải
Lọc nước thải
Bể điều hòa
Trung hòa-điều
chỉnh pH
Đông tụ - keo tụ
Tuyển nổi
Bể tiếp xúc
Bể thoáng khí xử lý
sinh học
Bể thanh lọc
Than hoạt tính

lớn có nhiều thuốc nhuộm hoạt tính bằng H
2
SO
4
là một nhược
điểm đáng kể, có thể dẫn đến hậu quả xấu sau này.
Ngoài ra còn có một số công nghệ xử lý nước thải với quy mô vừa và nhỏ khác của
các công ty dệt Nha Trang, công ty dệt Bình Lợi (ở TPHCM)
20
1.3. Tổng quan về điện phân
1.3.1. Điện phân
Điện phân là quá trình oxi hóa, quá trình khử xảy ra tại các bề mặt điện cực khi có
dòng điện một chiều đi qua dung dịch chất điện li hay chất điện li ở trạng thái nóng
chảy.
Nguồn điện một chiều (pin, acquy)

Dây dẫn điện

Catot Anot

Bình điện phân
Hình 3.1: Bình điện phân
- Điện cực nối với cực âm của máy phát điện (nguồn điện một chiêu gọi là cực âm
hay catot).
- Điện cực nối với cực dương của máy phát điện gọi là cực dương hay anot.
- Tại bề mặt catot luôn luôn có quá trình khử xảy ra, là quá trình trong đó chất oxi
hóa nhận điện tử để tạo thành chất khử tương ứng.

+ 2e Fe
Tương tự, khi có nhiều chất khử khác nhau, thường là các anion phi kim khác
nhau, cùng về anot, thì chất khử nào mạnh nhất sẽ bị oxi hóa trước; Khi hết chất khử
mạnh nhất mà còn điện phân tiếp tục thì chất khử yếu hơn kế tiếp mới bị oxi hóa sau
Thí dụ: Có các anion Cl
-
, Br
-
, I
-
cùng về anot trơ
Do độ mạnh tính khử giảm dần như sau: I
-
> Br
-
> Cl
-
, nên quá trình oxi hóa
lần lượt xảy ra ở anot như sau:
2I
-
- 2e I
2
Br
-
- 2e Br
2
Trong dãy thế điện hóa (dãy hoạt động hóa học các kim loại, dãy Beketov),
người ta sắp các kim loại (trừ H
2

+
Cu
2+
Ag
+
Hg
2+
Pt
2+
Au
3+
Chiều tính oxi hóa tăng dần.
Thế điện hóa chuẩn của cặp oxi hóa khử nào càng lớn về đại số thì chất oxi
hóa đó càng mạnh và chất khử tương ứng càng yếu.
E
o
Ox1 / Kh1 > E
o
Ox 2 / Kh 2 ⇒ Tính oxi hóa: Ox1 > Ox2
22
Tính khử: Kh1 < Kh2
Thực nghiệm cho biết: E
0
Ag
+
/Ag > E
0
Fe
3+
/Fe

> OH
−
> H
2
O
(Do tính oxi hóa: Cl
2
> Br
2
> I
2
> S nên độ mạnh tính khử: Cl
−
< Br
−
< I
−
< S
2-
)
Thí dụ: Hãy viết các quá trình khử lần lượt xảy ra ở catot khi điện phân dung dịch có
chứa các cation: Fe
3+
, Ag
+
, Cu
2+
.
Do tính oxi hóa giảm dần như sau: Ag
+

(6)
Nếu không có Cu
2+
, thì Fe
3+
bị khử tạo ra Fe mà không xảy ra quá trình (2)
Fe
3+
+ 3e Fe
Nếu có sự tạo ion H
+
ở anot thì H
2
O không bị khử quá trình (5) mà là ion H
+
bị khử:
2H
+
+ 2e H
2
Do ion H
+
trong nước có nồng độ rất nhỏ nên ion H
+
của axit dễ bị khử hơn ion H
+
của
H
2
O, H

H
2
O +2e H
2
+ OH
-
- Ở anot: Do ở anot có quá trình oxi hóa xảy ra nên nước sẽ đóng vai trò chất khử,
nó bị oxi hóa tạo khí oxi (O
2
) thoát ra, đồng thời phóng thích ion H
+
ra dung
dịch.
2H
2
O 2 H
+
+ 2OH
-
2OH
-
- 2e ½ O
2
+ H
+
2H
2
O - 2e 1/2 O
2
+ 2 H

2
O của dung dịch bị khử tạo H
2
bay ra và phóng thích ion
OH
-
trong dung dịch (ion OH
-
kết hợp ion kim loại tạo hiđroxit kim loại tương ứng).
Có thể hiểu là các kim loại từ Al trở về trước có tính khử mạnh rất mạnh, nên các ion
kim loại này có tính oxi hóa rất yếu, yếu hơn H
2
O. Do đó H
2
O bị khử trước ở catot.Và
một khi nước bị khử ở catot thì đây cũng là giai đoạn chót ở catot, vì khi hết nước thì
cũng không còn dung dịch nữa, nên sự điện phân sẽ ngừng. Các ion kim loại từ Al trở
về trước chỉ bị khử tạo kim loại tương ứng khi điện phân nóng chảy chất điện có chứa
các ion này.
2H
2
O + 2e H
2
+ 2OH
-
1.3.2.2. Ở Anot
Quá trình oxi hóa ở anot phụ thuộc vào bản chất của chất làm điện cực anot và
bản chất của anion đi về phía điện cực.
Nếu anot tan (không trơ, không bền): Anot được làm bằng các kim loại thông
thường (trừ Pt) (như Ag, Cu, Fe, Ni, Zn, Al ) thì kim loại dùng làm anot oxi hóa (bị