Khóa luận tốt nghiệp

Nguyễn Xuân Tùng
1
MỞ ĐẦU

Làng nghề hiện nay không chỉ là làng ở nông thôn có một hay nhiều nghề thủ
công truyền thống được tách ra khỏi nông nghiệp để sản xuất, kinh doanh, mà còn có
một hình thái mới, đó là một làng có nghề truyền thống nhưng cách thức sản xuất
không hoàn toàn là thủ công, cơ sở sản xuất có thể chỉ bao gồm những máy móc hiện
đại như cơ sở dệt nhuộm có: máy dệt kim, dệt thoi, dệt kiếm, bộ phận nhuộm hoàn
toàn là máy móc v.v..., nhưng lại được tổ chức dưới hình thức một cơ sở sản xuất nhỏ,
quy hoạch theo hình thức làng nghề, hay chưa đủ trình độ để trở thành một nhà máy,
một khu công nghiệp.
Làng nghề dệt nhuộm Nha Xá, Duy Tiên, Hà Nam là một làng nghề hoạt động
sản xuất với phương thức như vậy. Với cách thức hoạt động nửa truyền thống - nửa
hiện đại, làng nghề dệt nhuộm Nha Xá đã và đang đóng góp phần đáng kể vào tổng thu
nhập của tỉnh Hà Nam, sản phẩm làm ra lại là nguyên liệu đầu vào của các nhà máy
may trong cả nước, đóng góp phần không nhỏ vào tổng thu nhập quốc dân bằng các
sản phẩm có giá trị, đẹp, phong phú, chất lượng cao, đáp ứng yêu cầu cho xuất khẩu.
Bên cạnh những lợi ích to lớn do hoạt động sản xuất dệt nhuộm đem lại, những ảnh
hưởng tiêu cực tới môi trường do hoạt động này tạo ra đang là vấn đề rất cần sự quan
tâm đúng đắn từ các nhà môi trường, nhà quản lý và nhà sản xuất. Bởi các cơ sở sản
xuất hoạt động đơn lẻ, cục bộ, phân tán rải rác trên một diện tích lớn, do đó rất khó tập
trung nước thải để xử lý, đó là còn chưa tính đến đặc tính khác nhau của từng dòng
thải.
Trong các công đoạn của quá trình dệt nhuộm thì công đoạn nhuộm và tẩy gây
ô nhiễm môi trường nước nghiêm trọng nhất. Bởi vì trong quá trình sản xuất đã sử
dụng các loại hóa chất như thuốc nhuộm, chất tẩy trắng, hồ, … và để lại dư lượng lớn
trong nước. Hàng năm, hoạt động sản xuất dệt nhuộm tại Việt Nam đã thải ra môi
trường hàng triệu m3 nước thải có hàm lượng chất hữu cơ khó phân hủy cao, độ màu

nghiên cứu

2


Khóa luận tốt nghiệp

Nguyễn Xuân Tùng
3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP DỆT NHUỘM Ở VIỆT NAM.
Ngành dệt may là một ngành có truyền thống lâu đời và cũng là một ngành
công nghiệp mũi nhọn đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế nước ta.Sản xuất tăng
trưởng nhanh kim ngạch xuất khẩu không ngừng tăng với nhịp độ cao, thị trường luôn
được mở rộng đó chính là những điều kiện thu hút ngày càng nhiều lao động,cân bằng
cán cân xuất nhập khẩu đưa ngành dệt may phát triển để đóng góp ngày càng nhiều
cho ngân sách nhà nước.
Ngành dệt may có dây truyền công nghệ phức tạp,áp dụng nhiều loại công nghệ
khác nhau,đồng thời trong quá trình sản xuất sử dụng nguồn nguyên liệu hoá chất khác
nhau và sản xuất ra nhiều mặt hàng có mẫu mã và màu sắc khác nhau.
Trong những năm gần đây, công nghiệp dệt Việt Nam có những bước phát triển
đáng kể, điều đó không chỉ do nhu cầu may mặc ngày càng cao, mà còn do công nghệ
tiên tiến tạo ra nhiều loại sản phẩm, mẫu mã đang dạng, chất lượng cao, bắt kịp thị
hiếu người tiêu dùng. Dệt may hiện đang là mặt hàng xuất khẩu mũi nhọn, kim nghạch
xuất khẩu đứng thứ hai sau dầu thô. Kim ngạch xuất khẩu hàng dệt may Việt Nam
năm 2002 được thể hiện qua bảng 1.1:
Bảng 1.1. Kim ngạch xuất khẩu hàng dệt may Việt Nam năm 2002
Nước
Thế giới

Ngoài việc mở rộng thị trường xuất khẩu, các doanh nghiệp cũng đặc biệt chú
trọng mở rộng thị trường nội địa. Hiện nay, có hàng nghìn đại lý và tổng đại lý phân
phối hàng dệt may trong cả nước. Doanh thu từ bán hàng nội địa năm 2002 tăng 25%
so với năm 2001. Vinatex hiện có ba trung tâm thời trang ở Hà Nội, thành phố Hồ Chí
Minh và Đồng Tháp để giới thiệu và bán sản phẩm của doanh nghiệp. Theo ông Lê
Quốc Ân, Chủ tịch Hội đồng Quản trị Vinatex, mục tiêu của Vinatex là đến năm 2005
sẽ mở thêm vài nghìn đại lý trên khắp cả nước và tiêu thụ khoảng 50% sản lượng hàng
hoá của công ty. Phấn đấu đưa tỷ trọng doanh thu hàng nội địa lên gần 30%. Mặt khác
cũng là nhằm đưa thị hiếu người Việt Nam hướng vào hàng Việt Nam nhiều hơn là
hàng ngoại nhập trong những năm tới. Để đạt được điều đó, nhiều trung tâm dệt may
cũng đã được xây dựng, ngày 08/01/2004 tại thành phố Hồ Chí Minh trung tâm công
nghiệp Vinatex - Tân Tạo được khánh thành và nhiều khu công nghiệp dệt may cũng
được xây dựng trên cả nước.
Bên cạnh những tiến bộ mà nghành dệt may Việt Nam đạt được, ngành cũng
không tránh được những hạn chế, khó khăn. Theo Hiệp hội dệt may Việt Nam, do các
doanh nghiệp chưa chủ động được nguyên - phụ liệu, luôn bị động, trông chờ vào nhập
khẩu nên giá các sản phẩm may mặc Việt Nam hiện đang cao hơn từ 10-15% so với
sản phẩm cùng loại của các nước trong khu vực. Cũng do phụ thuộc vào nhập khẩu
nguyên - phụ liệu nên các doanh nghiệp Việt Nam thường không chủ động được thời
gian giao hàng. Ngoài ra, trình độ công nghệ và thiết bị không phải lạc hậu nhưng do
các doanh nghiệp không đầu tư theo hướng chuyên môn hoá, không phát triển theo
chiều sâu mà phần nhiều phát triển chiều rộng, mỗi doanh nghiệp đều cố gắng đầu tư
mỗi mặt hàng một ít, theo hướng “tự sản tự tiêu” nên khó nâng cao chất lượng sản
phẩm, không tạo ra được điểm độc đáo của riêng mình, khó giảm giá thành sản phẩm.
Một hạn chế khác trong nghành dệt may phổ biến hiện nay là: năng suất lao động thấp
và chi phí quản lý lớn.
Trên đây chỉ là những hạn chế chủ quan từ bản thân ngành, ngoài ra còn có
những hạn chế từ bên ngoài. Quan trọng nhất phải kể đến là việc Mỹ đơn phương đặt
hạn ngạch đối với hàng dệt may Việt Nam, đặc biệt là với mặt hàng áo choàng sợi
bông, áo jacket và những mặt hàng Mỹ sản xuất như xơ, sợi. Tuy nhiên, trước sự kiện


5


Khóa luận tốt nghiệp

Nguyễn Xuân Tùng
6

Nguyên liệu đầu vào

Kéo sợi, chải

Tinh bột, phụ gia, hơi nước

Hồ sợi

Nước thải chứa hồ
tinh bột

Dệt vải

NaOH, enzym

Giũ hồ

Nước thải chứa hồ
tinh bột

Hóa chất, NaOH


Nhuộm, in hoa

Dịch nhuộm thải

H2SO4, chất tẩy giặt, H2O2

Giặt

Nước thải

Hóa chất

Hoàn tất,văng khổ

Nước thải

Hình 1.1. Quy trình công nghệ dệt nhuộm

6


Khóa luận tốt nghiệp

Nguyễn Xuân Tùng
7

- Nhập nguyên liệu: nguyên liệu được nhập dưới các điều kiện bong thô chứa các sợi
bong có kích thước khác nhau cùng các tạp chất tự nhiên như bụi đất, hạt cỏ rác. Ngoài
ra còn sử dụng các nguyên liệu như lông thú, đay gai, tơ tằm để sản xuất các mặt hàng.

7


Khóa luận tốt nghiệp

Nguyễn Xuân Tùng
8

- In hoa: để tạo vân hoa, có 1 hay nhiều màu trên vải. Các loại thuốc in hoa ở dạng hoà
tan hay dung môi chất màu. Các thuốc in hoa là chất màu, hoạt tính, hoàn nguyên
azo không tan và Indigozol. Hồ in hoa là hồ tinh bột dextrin, natrialginat, hồ nhũ
tương tổng hợp.
- Văng khô, hoàn tất: mục đích ổn định kích thước của vải chống màu và ổn định
nhiệt. Trong đó sử dụng một số hoá chất chống nhàu, chất làm mềm và hoá chất như
metylic, axitaxetic, focmandehit.
1.2.2.Các loại hoá chất sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm
a) Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm [6]
Để sản xuất các mặt hàng vải màu và in hoa trong công nghiệp dệt nhuộm
người ta phải sử dụng nhiều loại thuốc nhuộm khác nhau. Thuốc nhuộm chủ yếu là các
hợp chất hữu cơ có màu, khi tiếp xúc với các vật liệu khác nhau thì khả năng bắt màu
và giữ màu trên vật liệu khác nhau bằng các lực liên kết vật lý và hoá học. Hầu hết
thuốc nhuộm là những hợp chất màu hữu cơ trừ thuốc nhuộm pigment có một số màu
từ hợp chất vô cơ.


Thuốc nhuộm trực tiếp

Thuốc nhuộm trực tiếp hay còn gọi là thuốc nhuộm tự bắt màu là những hợp
chất màu hoà tan trong nước, có khả năng bắt màu vào một số vật liệu như các sợi
xenlulo, giấy, tơ tằm và sợi polyamit một các trực tiếp nhờ các lực hấp phụ trong môi

+ Thuốc nhuộm axit cầm màu
+ Thuốc nhuộm axit kim loại


Thuốc nhuộm hoàn nguyên
Thuốc nhuộm hoàn nguyên bao gồm 2 nhóm chính :
- Thuốc nhuộm indignit (gồm indigô và dẫn xuất của nó)
- Thuốc nhuộm hoàn nguyên đa vòng.

Tuy có cấu tạo và màu sắc khác nhau nhưng tất cả đều có nhóm axeton(C=O)
trong phân tử nên công thức tổng quát là R=C=O. Thuốc nhuộm hoàn nguyên có tính
chất:
- Đủ màu
- Màu tươi ánh
- Độ bền cao khi bị gia công ướt , với ánh sáng…
Thuốc nhuộm hoàn nguyên được dùng chủ yếu cho nhuộm len, tơ tằm và quá
trình phải tiến hành trong môi trường kiềm và ở nhiệt độ 50-600C


Thuốc nhuộm lưu huỳnh:
Trong phân tử có chứa disunfua (-S-S) và nhiều nguyên tử lưu huỳnh

Là hợp chất không màu tan trong nước và một số dung môi hữu cơ. Dùng để
nhuộm sợi coton thuốc nhuộm này tương đối đủ màu trừ màu tím và màu đỏ chưa tổng
hợp được.
Ngoài ra còn một số loại thuốc nhuộm khác như thuốc nhuộm pigment.thuốc
nhuộm phân tán…
Tỷ lệ các loại thuốc nhuộm không gắn kết vào sợi vải và tồn tại trong nước thải
được thể hiện trong bảng 1.2



5-50

Naphthol

5-10

Phân tán

8-20

Pigmen

1

Axit

7-20

Phức kim loại

2-5

Cation kiềm

2-3

Crom

1-2

màng mỏng trên vải làm cho vải mềm và mịn.
1.2.3.Hiện trạng ô nhiễm và các chất ô nhiễm
a. Các nguồn phát sinh ô nhiễm
Nguồn nước thải phát sinh trong công nghệ dệt nhuộm là từ các công đoạn: hồ sợi, giũ
hồ, nấu, tẩy, nhuộm và hoàn tất. Trong đó lượng nước thải chủ yếu được phát sinh do
quá trình giặt sau mỗi công đoạn.
Nhu cầu sử dụng nước trong dệt nhuộm rất lớn và thay đổi theo các mặt hàng khác
nhau. Nhu cầu nước cho 1m vải nằm trong phạm vi 12-65 lít và thải từ 10-40 lít.
Theo số liệu thống kê, ngành dệt may tại Việt Nam thải ra môi trường khoảng 24-30
triệu m3 nước thải /năm. Trong đó chỉ 10 % lượng nước thải được xử lý, còn lại phần
lớn khoảng 90% thải trực tiếp vào môi trường
Do dây chuyền công nghệ sản xuất hàng dệt nhuộm phức tạp, sử dụng một lượng nước
và hoá chất lớn nên nước thải từ công nghệ dệt nhuộm cần được xử lý.
b. Các chất gây ô nhiễm
Các chất gây ô nhiễm chính trong công nghệ dệt nhuộm bao gồm:
+ Các tạp chất tách ra từ vải sợi như: dầu mỡ, các hợp chất hữu cơ chứa nitơ, pectin,
chất bụi bẩn dính vào (trung bình chiếm 6% khối lượng sợi ).
+ Các hoá chất sử dụng trong công nghệ dệt nhuộm như: hồ tinh bột, H 2SO4, NaOH,
H2O2, Na2CO3... Các loại thuốc nhuộm, các chất trợ, chất cầm màu, chát tẩy giặt.
Lượng chất được sử dụng đối với từng loại vải, tuỳ loại màu khác và đi vào từng công
đoạn tương ứng.
+ Các chất tẩy rửa là một trong những thành tố gây ô nhiễm hữu cơ đáng kể
nhất.Thành phần chất tẩy rửa bao gồm: chất hoạt động bề mặt, chất phụ gia và các chất
khác. Cả chất hoạt động bề mặt và chất hấp phụ đều cản trở quá trình xử lý nước.
Ngoài ra, vấn đề chất thải rắn và khí thải của ngành dệt nhuộm ở Vi ệt Nam là một
trong những vấn đề cần hết sức quan tâm . Chất thải rắn của ngành dệt nhuộm bao
gồm xỉ than, phế liệu, vải vụn, bụi bông, bao bì, các loại thuốc nhuộm bị hỏng. Mỗi

11


sunlicatnatri, xơ sợi vụ, nhiệt độ
cao
Chất màu, tinh bột,dầu muối, kim
loại, axit

Đặc tính của nước thải
BOD cao (30÷35%) tổng
lượng BOD
Độ kiềm cao, BOD chiếm
5%
Độ màu rất cao, BOD chiếm
khoảng 6% tổng BOD, tổng
chất rắn TS cao
Độ kiềm cao, BOD thấp
khoảng 1% tổng BOD
Độ kiềm coa,BOD chiếm
khoảng 30%
Kiềm nhẹ, BOD thấp

Thành phần nước thải dệt nhuộm rất đa dạng bao gồm: các chất ô nhiễm dạng
hữu cơ (thuốc nhuộm, tinh bột, tạp chất) và dạng vô cơ (các muối trung tính, các chất
trợ nhuộm). vì vậy thế nước thải dệt nhuộm đã có những ảnh hưởng tới nguồn tiếp
nhận.
Đặc trưng quan trọng nhất của nguồn nước thải từ các cơ sở dệt nhuộm là sự
dao động rất lớn về cả số lượng và tải lượng ô nhiễm. Thay đổi theo mùa, theo mặt
hàng sản xuất và theo chất lượng sản phẩm. Nhìn chung nước thải từ các cơ sở dệt
nhuộm có độ kiềm cao, độ màu và hàm lượng chất hữu cơ, TS cao. Hiệu quả hấp phụ
của vải chỉ đạt 60÷70%. Ngoài ra một số chất điện ly, chất hoạt động bề mặt, chất tạo
môi trường cũng tồn tại trong thành phần nước thải tạo ra độ màu cao của nước thải.
Các tác nhân gây ô nhiễm môi trường nước có thể tóm tắt như sau:

Lượng
nước thải
(m3/tấn)

TS
(mg/l)

BOD
(mg/l)

COD
(mg/l)

pH

Độ màu
(Pt.Co)

394

400-1000

70-135

350-600

8-10

350-600


400-500

9

260-300

1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM [3]
Các biện pháp thường ứng dụng trong xử lý nước thải dệt nhuộm được thể hiện theo sơ đồ
sau:

13


Nước thải dệt nhuộm

Khóa luận tốt nghiệp

Nguyễn Xuân Tùng
14
Sàng, lọc

Điều chỉnh pH

Biện pháp sinh học

Biện pháp hoá lý

Trao
đổi
ion

Polime
hữu cơ
Oxi hoá
thông
thường O2,
KMnO 4,
Cl2, …

Kỵ khí

Oxi hoá nâng
cao:O3/H2O2,
UV/H2O2;
UV/H2O2/O3;
Fe2+/H2O2;
Fe2+/H2O2;
Fe2+/H2O2/UV

Hình 1.2. Các biện pháp xử lý nước thải ngành dệt nhuộm [5]

1.3.1. Phương pháp sinh học
Xử lý bằng phương pháp sinh học được ứng dụng để làm sạch nước thải sinh
hoạt cũng như nước thải công nghiệp nhằm loại bỏ chất hữu cơ hoà tan và một số chất
vô cơ như H2S, các sunfit, amoniac, các hợp chất Nitơ khác, ...

14


Khóa luận tốt nghiệp


thường là: than hoạt tính, than nâu, đất sét, cacbonat, magiê trong đó than hoạt tính là
chất hấp thụ có bề mặt riêng lớn 400-1500m2/g. Nhu cầu lượng than hoạt tính để xử lý
nước thải có màu là rất khác nhau.
1.3.5. Phương pháp keo tụ
Đây là một phương pháp truyền thống để xử lý nước thải và được ứng dụng
rộng rãi trong xử lý nước thải dệt nhuộm chứa các chất màu phân tán không tan.
Phương pháp này giảm được 30÷60% COD và giảm được đáng kể màu trong nước

15


Khóa luận tốt nghiệp

Nguyễn Xuân Tùng
16

thải. Hiện nay, người ta thường sử dụng một số hợp chất keo tụ khác nhau trong quá
trình xử lý nước thải.
a. Keo tụ bằng hệ keo ngược dấu [5]
Trong quá trình keo tụ này người ta sử dụng muối nhôm hoặc muối sắt hoá trị 3
còn gọi là phèn nhôm hoặc phèn sắt làm chất keo tụ. Các muối này được đưa vào dung
dịch chúng phân ly thành các cation và anion theo phản ứng sau:
Al2(SO4)3→2Al3+ + 3SO42FeCl3

→ Fe3+ + 3Cl-

Nhờ hoá trị cao của các ion kim loại, chúng có khả năng ngậm nước tạo thành
các phức chất hexa Me(H2O)63+ (trong đó Me3+ có thể là Al3+ hoặc Fe3+ ) . Tuỳ thuộc
vào giá trị pH của môi trường mà chúng có khả năng tồn tại ở các điều kiện khác nhau,
thí dụ với phèn nhôm, các phức chất này tồn tại ở pH từ 3 đến 4; với sắt chúng tồn tại


Khóa luận tốt nghiệp

Nguyễn Xuân Tùng
17

Fe3+ + 3H2O → Fe(OH)3 + 3H+
Quá trình tạo thành các phức chất nhôm và sắt trong phản ứng thuỷ phân phụ
thuộc vào độ pH của môi trường.
Quá trình thuỷ phân các chất keo tụ và tạo thành các bông keo xảy ra theo các
giai đoạn sau:
→

Me3+ + HOH

Me(OH)2+ + H+

Me(OH)2+ + HOH →

Me(OH)2+ + H+

Me(OH)2+ + HOH →

Me(OH)3 + H+

----------------------------------------------------Me3+ +3HOH

→

Me(OH)3 + 3H+

Nguyễn Xuân Tùng
18

Quá trình này sử dụng hợp chất cao phân tử tan trong nước, chúng có cấu tạo
mạch dài, với phân tử lượng từ 103 đến 107 g/mol và đường kính phân tử trong dung
dịch và trong dung dịch vào khoảng 0,1µm đến 1µm. Khi phân ly trong nước chúng
keo tụ các hạt cặn bẩn trong nước dưới dạng liên kết chuỗi. Các liên kết này tạo điều
kiện thuận lợi cho việc hình thành và lắng tủa bông cặn. Vì vậy giúp cho quá trình keo
tụ xảy ra nhanh hơn để có thể tách ra khỏi nước một cách dễ dàng.
Dựa vào hoá trị người ta phân chia các loại cao phân tử dùng trong keo tụ làm
ba loại: loại anion (A), loại cation (C) và loại không ion (N). Ngoài ra cũng có thể
phân chia chúng theo cấu tạo hoá học, theo độ lớn phân tử lượng như độ tích điện của
chúng. Ngoài các chất cao phân tử tự nhiên người ta còn sử dụng cả các chất cao phân
tử tổng hợp làm chất keo tụ.
Tuỳ thuộc vào tính chất nước thải cần xử lý, liều lượng chất trợ lắng sử dụng
trong quá trình xử lý sẽ khác nhau các chất trợ động tụ thường là polyacrylamit
(CH2CHCONH2)n, polyacrylic (CH2CHOOH)n hoặc polydiallylđimetyl – amon. Việc
sử dụng các chất trợ đông cho phép hạ thấp liều lượng chất keo tụ – giảm thời gian cho
quá trình đông tụ không làm thay đổi pH của n ước thải và nâng cao tốc độ lắng của
các bông keo.[6]
Sơ đồ hình 1.3 chỉ ra các giai đoạn của quá trình keo tụ để tách các hạt lơ lửng
trong nước:

18


Khóa luận tốt nghiệp

Nguyễn Xuân Tùng
19

nhanh hơn, hình thành nên các bông keo và nó có thể làm phá vỡ các hạt keo vừa mới
hình thành.
- Thời gian lắng: thời gian lắng mà kéo dài sẽ làm cho các hạt keo có kích thước nhỏ
cũng có thể lắng xuống và được loại bỏ khỏi nước.
- Nhiệt độ: các bông keo sẽ lắng nhanh hơn ở nước thải có nhiệt độ cao và ngược lại.
- pH của dung dịch xác định nồng độ các hyđroxyt kim loại tạo thành, nó ảnh hưởng
lớn đến sự hút bám trong quá trình keo tụ.
d. Một số nghiên cứu về xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp keo tụ trên thế
giới
Smith et.al. (1975) đã sử dụng chất keo tụ Al 2(SO4)3 để xử lý nước thải công
đoạn trước tẩy của quá trình dệt nhuộm. Lượng phèn sử dụng là 70-100mg/l, hiệu quả
xử lý đạt được đối với SS là 95% và BOD5 là 38%.
Knocke et.al. (1986) đã xử lý màu nước thải công đoạn tẩy của quá trình dệt
nhuộm bằng phèn sắt FeCl3 và FeSO4. Khi sử dụng 300mg/l FeCl3 thì hiệu quả xử lý
màu là 95-99%. Khi sử dụng 500mg/l FeSO4 thì hiệu quả xử lý màu là 100%.
Trong nghiên cứu của Duk Jong Joo, Won Sik Shin và Jeong Hak Choi đã tiến
hành xử lý nước thải chứa thuốc nhuộm hoạt tính bằng phèn nhôm, phèn sắt và sử
dụng thêm chất trợ lắng polime tổng hợp. Kết quả cho thấy, khi sử dụng lượng phèn
1g/l thì hiệu quả loại bỏ màu đạt được nhỏ hơn 20%, khi kết hợp phèn và chất trợ lắng
thì màu của nước thải được loại hầu như hoàn toàn. Hiệu quả xử lý tăng khi tăng lượng
chất trợ lắng. Ngoài ra, hiệu quả keo tụ còn phụ thuộc vào điều kiện pH và loại chất
keo tụ sử dụng [Duk Jong Joo et.al., 2005].

20


Khóa luận tốt nghiệp

Nguyễn Xuân Tùng
21

trong nước sau khi xử lý. Tuy vậy ozon hoà tan kém trong nước và là hợp chất không
bền, thời gian tồn tại chỉ vài phút. Vì vậy, để có thể đạt được số lượng ozon hoà tan
trong nước đủ lớn cho quá trình oxy hoá, phải đưa vào hệ thống một lượng ozon lớn.
Ngoài nhược điểm nói trên khi sử dụng ozon làm chất oxy hoá trong xử lý nước và
nước thải là phải sản xuất ozon tại chỗ, ngay trong dây chuyền xử lý nước.

21


Khóa luận tốt nghiệp

Nguyễn Xuân Tùng
22

Thế oxy hoá của các tác nhân oxi hoá được sắp xếp theo thứ tự bảng sau:
Bảng 1.5. Khả năng oxy hoá của một số tác nhân oxy hoá [1]
Tác nhân oxy hoá

Thế oxy hoá khử (V)

Gốc hydroxyl

2.80

Ozon

2.07

Hyđrogen Peroxit


b) Xử lý nước thải dệt nhuộm bằng quá trình oxi hoá nâng cao (AOPs, Advanced
Oxidation Processes)
Ngày nay, người ta thường ứng dụng phương pháp AOPs_Quá trình oxi hoá
nâng cao trong xử lý nước thải dệt nhuộm. Phương pháp này sử dụng kết hợp các chất
oxi hoá mạnh với nhau như O 3/H2O2; TiO2/H2O2, UV/H2O2, … để xử lý nước thải. Đặc
điểm của quá trình kết hợp này là sinh ra gốc Hydroxyl (HO •) tự do, có khả năng phân
huỷ những chất hũu cơ cấu trúc bền vững.
Gốc hydroxyl HO• có thế oxy hoá mạnh nhất (2.8 eV). Về tốc độ phản ứng,
hầu như tất cả các hợp chất hữu cơ đều bị gốc HO• oxy hoá với tốc độ nhanh hơn so
với O3 (chất oxy hoá mạnh nhất trong số các chất oxy hoá thông dụng) từ hàng nghìn
đến hàng tỷ lần. Hằng số tốc độ của HO• và O3 với các chất hữu cơ được thể hiện trong
bảng sau:

22


Khóa luận tốt nghiệp

Nguyễn Xuân Tùng
23

Bảng 1.6.Hằng số tốc độ phản ứng (M-1S-1) của gốc Hyđroxyl HO• so với O3 [1]
Hợp chất

O3

HO•

Các alcohol


1

109 ÷ 1010

Các CHC chứa N

10 ÷ 102

108 ÷ 1010

Các olefin

1 ÷ 450.103

109 ÷ 1011

Các Phenol

103

109 ÷ 1010

Các chất hữu cơ chứa S

10 ÷ 1,6.103

109 ÷ 1010

Các aldehyt


1

H2O2 và Fe

H2O2 + Fe2+ + OH- + HO•

Fentơn(Fenton Process)

2

H2O2/Fe3+(ion)
và năng lượng
photon UV

Fe3+(ion) + H2O → HO• + Fe2+ +

Quang Fenton (PhotoFenton Process)

H2O2/Fe3+
(phức)và năng
lượng photon
UV

H+ (λ>300nm)
Fe3+(phức)→Fe2+ + gốc (phức)

Quang Fenton biến thể
H2O2 + Fe2+ →OH- + HO•+ Fe3+
(Modified Photon-Fenton
(phức)

UV/oxi hoá
(UV/Oxidation Process)

6

O3 /năng lượng
Photon UV

O3 + H2O →2 HO•+ O2

UV/Oxi hoá

(λ = 253,7 nm)

(UV/Oxidation Process)

7

H2O2/O3 / năng
lượng Photon
UV

H2O2 + O3 + H2O →4 HO•+O2

UV/Oxi hoá

(λ = 253,7 nm)

(UV/Oxidation Process)




Khóa luận tốt nghiệp

Nguyễn Xuân Tùng
25

Năm 1894 trong tạp chí hội hoá học Mỹ đã công bố công trình nghiên cứu của
tác giả J.H.Fentơn, trong đó ông quan sát thấy phản ứng oxi hoá axit malic bằng hyđrô
peroxit đã được tăng mạnh khi có mặt các ion sắt. Sau đó tổ hợp H 2O2 và muối sắt
được sử dụng làm tác nhân oxi hoá rất hiệu quả cho nhiều đối tượng rộng rãi các chất
hữu cơ và được mang tên “tác nhân Fentơn”. Khoảng 40 năm sau, Haber và Weiss cho
rằng gốc hyđroxyl chính là chất oxy hoá trong những hệ như vậy. Vào những năm 40,
Merz và Water công bố hàng loạt công trình trong đó đã sử dụng sơ đồ phản ứng của
Haber-Weiss cho thấy các quan hệ tỷ thức có thể sử dụng để xác định khả năng chấp
nhận tương đối của các hợp chất khác nhau đối với gốc hyđroxyl và sự biến đổi của
các gốc trung gian tạo ra sau đó.
Phản ứng Fenton được tổng quát như sau:
Mn+ + H2O2 → M(n+1) + HO• + OHTrong đó M là kim loại như Cu & Fe
Như vậy bản chất của quá trình Fentơn là tạo ra gốc tự do HO • có khả năng oxy
hoá mạnh và phân huỷ không chọn lọc đối với các chất hữu cơ. Các quá trình Oxy hoá
nâng cao được định nghĩa là những quá phân huỷ oxy hoá dựa vào gốc tự do hoạt động
HO• được tạo ngay trong quá trình xử lý.
H2O2 có thế oxy hoá tương đối thấp 1,78V. Trong môi trường axit, H 2O2 thể
hiện tính oxy hoá còn trong môi trường kiềm nó thể hiện tính khử.
Trong môi trường axit: 2H+ + H2O2 + 2e → 2H2O2
Trong môi trường kiềm: 2OH- + H2O2 – 2e → 2H2O + O2
Khi kết hợp H2O2 với Fe2+ thì xảy ra các phản ứng sau:
Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + HO• + OHFe3+ + H2O2 → Fe2+ + HO2- + H+
Fe2+ + HO• → Fe3+ + HOHO• + H2O2→ HO2• +H2O2