ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

Vũ Mai Phương

TỔNG HỢP VẬT LIỆU HẤP PHỤ CÓ TỪ TÍNH VÀ KHẢO SÁT
KHẢ NĂNG TÁCH LOẠI PHẨM MÀU AZO TRONG MÔI
TRƯỜNG NƯỚC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU....................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN........................................................................................2
1.1. Chitosan.................................................................................................................. 2
1.1.1. Khái quát về chitosan.....................................................................................2
1.1.2. Tính chất của chitosan....................................................................................4
1.1.3. Ứng dụng của chitosan...................................................................................4
1.2. Oxit sắt từ............................................................................................................... 5
1.2.1. Khái quát về oxit sắt từ...................................................................................5
1.2.2. Tính chất của oxit sắt từ.................................................................................6
1.2.3. Một số ứng dụng của oxit sắt.........................................................................7
1.3. Vật liệu từ tính ứng dụng xử lí nước thải......................................................8
1.4. Đặc tính và một số phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm.................8
1.4.1. Đặc tính và các nguồn phát sinh nước thải dệt nhuộm..................................8
1.4.2. Các loại thuốc nhuộm thông thường............................................................10
1.4.3. Một số phương pháp xử lí nước thải dệt nhuộm.........................................13

FMM-C31...............................................................................................................34
2.6.5. Xác định dung lượng hấp phụ Alizarin vàng cực đại của vật liệu FMM-C31
.................................................................................................................................34
2.6.7. Xác định thời gian lắng của vật liệu.............................................................35
2.6.8. So sánh sự hấp phụ của ba loại vật liệu FMM-C11, FMM-C21 và FMMC31..........................................................................................................................35
CHƯƠNG 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN...........................................................36
3.1. Một số đặc trưng cơ bản của vật liệu...........................................................36
3.1.1. Hình thái học của vật liệu.............................................................................36
3.1.2. Kết quả phân tích phổ hồng ngoại................................................................37
3.1.3. Kết quả phân tích nhiễu xạ tia X..................................................................38
3.1.4. Xác định đường cong từ hóa và từ độ bão hòa ...........................................41
3.1.5. Diện tích bề mặt riêng của vật liệu...............................................................43
3.1.6. Đánh giá khả năng lắng của vật liệu............................................................44
3.1.7. So sánh tính năng hấp phụ của các vật liệu..................................................45
3.2. Khảo sát một số điều kiện hấp phụ cơ bản sử dụng vật liệu
chitosan/oxit sắt từ FMM-C31............................................................................... 46
3.2.1. Khảo sát một số điều kiện hấp phụ phẩm màu metyl đỏ đối với vật liệu hấp
phụ FMM-C31........................................................................................................46


KẾT LUẬN................................................................................................................. 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................54
PHỤ LỤC ..................................................................................................................57
1. Một số hợp chất azo thường gặp ..................................................................... 57
2. Sơ đồ tổng hợp vật liệu chitosan/Fe3O4........................................................58

DANH MỤC CÁC BẢNG
BẢNG 1.1. ĐẶC TÍNH NƯỚCTHẢI CỦA MỘT SỐ CƠ SỞ DỆT NHUỘM Ở
HÀ NỘI......................................................................................................................... 9
BẢNG 1.2. QUY CHUẨN KỸ THUẬT QUỐC GIA VỀ NƯỚC THẢI CÔNG

DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ, HÌNH VẼ
....................................................................................................................................... 3
....................................................................................................................................... 6
....................................................................................................................................... 6
HÌNH 2.1. ĐỒ THỊ SỰ PHỤ THUỘC ĐỘ HẤP THỤ QUANG METHYL ĐỎ
VÀO PH......................................................................................................................20
HÌNH 2.2. ĐỒ THỊ SỰ PHỤ THUỘC ĐỘ HẤP THỤ QUANG ALIZARIN
VÀNG G VÀO PH.....................................................................................................21
HÌNH 2.3 ĐƯỜNG CHUẨN XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ METHYL ĐỎ...................21
HÌNH 2.4 ĐƯỜNG CHUẨN XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ ALIZARIN VÀNG G.......22
HÌNH 2.5: CÁC KIỂU ĐƯỜNG HẤP PHỤ-GIẢI HẤP ĐẲNG NHIỆT THEO
IUPAC......................................................................................................................... 24
HÌNH 2.6: SỰ PHẢN XẠ TRÊN BỀ MẶT TINH THỂ.........................................25
HÌNH 2.7: SƠ ĐỒ KHỐI TỪ KẾ MẪU RUNG......................................................26
HÌNH 2.8. ĐƯỜNG HẤP PHỤ ĐẲNG NHIỆT LANGMUIR...............................33
HÌNH 2.9. SỰ PHỤ THUỘC CỦA CF/Q VÀO CF.................................................33
HÌNH 3.1: KẾT QUẢ CHỤP SEM CỦA VẬT LIỆU A. FE3O4; B. FMM-C11; C.
FMM-C21; D. FMM-C31..........................................................................................36
HÌNH 3.2: PHỔ IR CỦA VẬT LIỆU A. CHITOSAN, B. FMM-C11, C. FMM-


C21, D. FMM-C31.....................................................................................................38
HÌNH 3.3: GIẢN ĐỒ NHIỄU XẠ TIA X CỦA VẬT LIỆU A) CHITOSAN; B)
FE3O4; C) FMM-C11; D) FMM-C21; E) FMM-C31.............................................41
HÌNH 3.4: ĐƯỜNG CONG TRỄ TỪ CỦA VẬT LIỆU A) FE3O4; B)FMM-C11;
C)FMM-C21;D) FMM-C31.......................................................................................42
HÌNH 3.5: KẾT QUẢ CHỤP BET CỦA VẬT LIỆU A. FMM-C11; B. FMM-C21;
C. FMM-C31..............................................................................................................44
HÌNH 3.6: KHẢO SÁT THỜI GIAN LẮNG CỦA VẬT LIỆU CỦA VẬT LIỆU 45
HÌNH 3.7: ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN THỜI GIAN CÂN BẰNG HẤP PHỤ METYL

chất ô nhiễm khác nhau (chất tạo màu, chất làm bền màu...) [7,8]. Bên cạnh những lợi
ích của chất tạo màu họ azo trong công nghiệp nhuộm, thì tác hại của nó không nhỏ
khi mà các chất này được thải ra môi trường. Gần đây, các nhà nghiên cứu đã phát
hiện ra tính độc hại và nguy hiểm của hợp chất họ azo đối với môi trường sinh thái và
con người, đặc biệt là loại thuốc nhuộm này có thể gây ung thư cho người sử dụng sản
phẩm [19,30].
Nghiên cứu, xử lý nước thải có chứa hợp chất azo là một vấn đề rất quan trọng
nhằm loại bỏ hết các chất này trước khi xả ra môi trường, bảo vệ con người và môi
trường sinh thái.
Với mục đích góp phần nghiên cứu kỹ thuật xử lý các phẩm màu hữu cơ bằng
phương pháp hấp phụ, đặc biệt là xử lý phẩm màu họ azo bằng vật liệu hấp phụ có từ
tính, nên đề tài luận văn “Tổng hợp vật liệu hấp phụ có từ tính và khảo sát khả
năng tách loại phẩm màu azo trong môi trường nước ” đã được tôi lựa chọn thực
hiện.

1


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Chitosan
1.1.1. Khái quát về chitosan
Về mặt lịch sử, chitin được Braconnot phát hiện đầu tiên vào năm 1821, trong
cặn dịch chiết từ một loại nấm. Ông đặt tên cho chất này là “Fungine” để ghi nhớ
nguồn gốc của nó. Năm 1823 Odier phân lập được một chất từ bọ cánh cứng mà ông
gọi là chitin hay “chiton”, tiếng Hy Lạp có nghĩa là vỏ giáp, nhưng ông không phát
hiện ra sự có mặt của nitơ trong đó. Cuối cùng cả Odier và Braconnot đều đi đến kết
luận chitin có dạng công thức giống với xenlulozo.
Trong động vật, chitin là một thành phần cấu trúc quan trọng của các vỏ một số
động vật không xương sống như: côn trùng, nhuyễn thể, giáp xác và giun tròn. Trong
động vật bậc cao monome của chitin là một thành phần chủ yếu trong mô da nó giúp

rất có lợi ích về mặt thương mại cũng như là một nguồn vật chất tự nhiên do tính chất
đặc biệt của chúng như tính tương thích về mặt sinh học, khả năng hấp thụ, khả năng
tạo màng và giữ các ion kim loại.
Chitosan và các dẫn xuất của nó có hoạt tính kháng nấm, kháng khuẩn, có khả
năng tự phân hủy sinh học cao, không gây dị ứng. Không gây độc hại cho người và gia
súc, có khả năng tạo phức với một số kim loại chuyển tiếp như Co(II), Ni(II), Cu(II)...
do vậy chúng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: xử lý nước thải và bảo
vệ môi trường, dược học và y học, nông nghiệp, công nghiệp, công nghệ sinh học....
3


Chitosan có cấu trúc đặc biệt với các nhóm amin trong mạng lưới phân tử có khả
năng hấp phụ tạo phức với kim loại chuyển tiếp: Cu(II), Ni(II), Co(II).... trong môi
trường nước. Vì vậy chitosan đang được nghiên cứu kết hợp với một số chất khác để
ứng dụng xử lý kim loại nặng trong nước.
1.1.2. Tính chất của chitosan
- Không độc, tính tương ứng sinh học cao và có khả năng phân hủy sinh học nên
không gây dị ứng và không gây phản ứng phụ, không gây tác hại đến môi trường.
- Cấu trúc ổn định.
- Tan tốt trong dung dịch acid loãng (pH
mang tính bẩm sinh của chúng.
Trong phân loại vật liệu từ Fe3O4 được xếp vào nhóm vật liệu ferit có công thức
tổng quát MO. Fe3O4 có cấu trúc spinel (M là kim loại hóa trị II như : Fe, Ni, Co, Mn,
Mg hoặc Cu).
Trong loại vật liệu ferit các ion oxy có bán kính khoảng 1.32 Å lớn hơn rất nhiều
bán kính ion kim loại ( 0,6 ÷ 0,8 Å) nên chúng có khả năng nằm rất sát nhau và sắp
xếp thành một mạng lưới có cấu trúc lập phương tâm mặt xếp khớp nhau. Trong mạng
ferit có 2 loại hốc : loại thứ nhất là hốc tứ diện (nhóm A) được giới hạn bởi bốn ion
oxy, loại thứ hai là hốc bát diện (nhóm B) được giới hạn bởi sáu ion oxy. Các ion kim
loại M2+ và Fe3+ sẽ nằm ở các hốc này và tạo nên hai dạng cấu trúc spinel của nhóm vật
liệu ferit.
Dạng thứ nhất, toàn bộ các ion M 2+ nằm ở vị trí A còn toàn bộ các ion Fe 3+ nằm ở
vị trí B. Cấu trúc này đảm bảo hóa trị của các nguyên tử kim loại vô số các oxi bao
quanh các ion Fe3+ và M2+ có tỷ số 3/2 nên nó được gọi là spinel thuận. cấu trúc này
được tìm thấy trong ferit ZnO.Fe2O3.
Dạng thứ hai thường gặp hơn được gọi là cấu trúc spinel đảo. Trong cấu trúc
spinel đảo một nửa ion Fe 3+ cùng toàn bộ ion M 2+ nằm ở vị trí B, số ion Fe 3+ còn lại
5


nằm ở các vị trí A. Oxit sắt từ Fe 3O4 ≡ FeO.Fe2O3 là một ferit có cấu trúc spinel đảo
điển hình. Tức là một nửa số ion Fe 3+ chiếm hốc bát diện, nửa còn lại chiếm hốc tứ
diện, các ion Fe2+ đều chiếm hốc bát diện, chính cấu trúc spinel đảo này đã quyết định
tính chất từ của Fe3O4, đó là tính chất từ ferit từ.
Hinh Hình 1.2:
Cấu trúc spinel của
Fe3O4b
Trong

oxit

Ngoài độ cảm từ, một số thông số khác cũng rất quan trọng trong việc xác định
tính chất của vật liệu. VD: từ độ bão hòa M s (từ độ đạt cực đại tại từ trường lớn), cảm
ứng từ dư Br (từ độ còn dư sau khi từ hóa đến độ bão hòa và đưa mẫu ra khỏi từ
trường), lực kháng từ H c (từ trường ngoài cần thiết để một hệ, sau khi đạt trạng thái
bão hòa từ, bị khử từ).
Nếu kích thước của hạt giảm đến một giá trị nào đó (thông thường từ vài chục
nanomet), phụ thuộc vào từng vật liệu cụ thể, tính sắt từ và ferit từ biến mất, chuyển
động nhiệt sẽ thắng thế và làm cho vật liệu trở thành vật liệu siêu thuận từ. Đối với vật
liệu siêu thuận từ, từ dư và lực kháng từ không còn tính từ nữa, đấy là một đặc điểm
rất quan trọng khi dùng vật liệu này cho các ứng dụng. Trong tự nhiên, sắt (Fe) là vật
liệu có từ độ bão hòa lớn nhất tại nhiệt độ phòng, sắt không độc đối với cơ thể người
và tính ổn định khi làm việc trong môi trường không khí nên các vật liệu như oxit sắt
được nghiên cứu rất nhiều để làm hạt nano từ tính [24].
1.2.3. Một số ứng dụng của oxit sắt
Có thể loại bỏ Asen trong nước bằng hạt nano oxit sắt, thực nghiệm cho thấy khi
cho hạt nano oxit sắt từ với nồng độ 1g/l vào mẫu nước có chứa nồng độ asen là 0,1 g/l
chỉ sau một phút thì nồng độ asen đã giảm chỉ còn 0,0081 mg/l dưới tiêu chuẩn của bộ
y tế cho phép (0,01 mg/l ).
Mới đây một nhà khoa học Nhật Bản có sáng kiến sử dụng hạt nano từ tính lọc
nước bằng cách cho một loài vi khuẩn chuyên ăn các chất bẩn lơ lửng trong nước bẩn
đã được hòa tan thêm các hạt nano từ tính. Bình thường các vi khuẩn có tác dụng “thu
gom” chất bẩn. Khi đã ăn no chúng tự chìm xuống đáy (do trọng lực) và mang theo
các chất bẩn đã thu gom được. Do vậy làm cho nước trở nên trong. Nếu trong nước có
hạt nano từ tính thì các vi khuẩn sẽ gom vào mình tất cả các chất bẩn thông thường lẫn
các hạt nano. Khi đó chỉ cần sử dụng một nam châm mạnh ta có thể hút các vi khuẩn
này làm cho chúng chìm nhanh hơn do đó cũng làm cho nước trong nhanh hơn.
Xuất phát từ ý tưởng đó các nhà khoa học nước ta đã sử dụng kết hợp nano từ
tính Fe3O4 với Al2(SO4)3 để lọc nước, Al2(SO4)3 khi tan trong nước sẽ thủy phân tạo
7


Nguồn nước thải phát sinh trong công nghiệp dệt nhuộm từ các công đoạn hồ
sợi, giũ hồ, nấu, tẩy, nhuộm và hoàn tất. Trong đó lượng nước thải chủ yếu do quá
trình giặt sau mỗi công đoạn. Nhu cầu sử dụng nước trong nhà máy dệt nhuộm rất lớn
8


và thay đổi tùy theo mặt hàng khác nhau. Theo phân tích của các chuyên gia, lượng
nước được sử dụng trong các công đoạn sản xuất chiếm 72,3%, chủ yếu là từ các công
đoạn nhuộm và hoàn tất sản phẩm. Người ta có thể tính sơ lược nhu cầu sử dụng nước
cho 1 mét vải nằm trong phạm vi từ 12 -65 lít và thải ra 10 -40 lít nước [7,8].
Đặc tính của nước thải dệt nhuộm nói chung và nước thải dệt nhuộm làng nghề
Vạn Phúc, Dương Nội nói riêng đều chứa các loại hợp chất tạo màu hữu cơ, do đó có
các chỉ số pH, DO, BOD, COD... rất cao (bảng 1.1), vượt quá tiêu chuẩn cho phép
được thải ra môi trường sinh thái (bảng 1.2).
Bảng 1Bảng 1.1. Đặc tính nướcthải của một số cơ sở dệt nhuộm ở Hà Nội
Tên nhà máy
Dệt Hà Nội
Dệt kim Thăng Long
Dệt nhuộm Vạn Phúc
Dệt nhuộm Dương Nội

Độ pH
9 – 10
8 – 12
8 – 11
8 – 11

Độ màu
250 – 500
168

mg/l
mg/l

Giới hạn theo QCVN 13:2015/BTNMT
A
B
50
150
6-9
5,5 - 9
30
50
75
150

Như vậy, nước thải công nghiệp nói chung và nước thải ngành dệt nhuộm nói
riêng để đạt tiêu chuẩn cho phép thải ra môi trường sinh thái cần tuân thủ nghiêm ngặt
khâu xử lý các hóa chất gây ô nhiễm môi trường có mặt trong nước thải sau khi sản
xuất hoặc chế biến các sản phẩm công nghiệp.
Các chất ô nhiễm chủ yếu có trong nước thải dệt nhuộm là các chất hữu cơ khó
phân hủy, thuốc nhuộm, chất hoạt động bề mặt, các hợp chất halogen hữu cơ, muối
trung tính làm tăng tổng hàm lượng chất rắn, nhiệt độ cao và pH của nước thải cao do
lượng kiềm lớn. Trong đó, thuốc nhuộm là thành phần khó xử lý nhất, đặc biệt là thuốc
nhuộm azo - loại thuốc nhuộm được sử dụng phổ biến nhất hiện nay, chiếm tới 60
-70% thị phần [10,17]. Thông thường, các chất màu có trong thuốc nhuộm không bám
dính hết vào sợi vải trong quá trình nhuộm mà còn lại một lượng dư nhất định tồn tại
trong nước thải. Lượng thuốc nhuộm dư sau công đoạn nhuộm có thể lên đến 50%
tổng lượng thuốc nhuộm được sử dụng ban đầu [17,21]. Đây chính là nguyên nhân
làm cho nước thải dệt nhuộm có độ màu cao và nồng độ chất ô nhiễm lớn.
9

này là thuận tiện cho việc tra cứu và sử dụng, người ta đã xây dựng từ điển thuốc
nhuộm. Từ điển thuốc nhuộm được sử dụng rộng rãi trên thế giới, trong đó mỗi loại
thuốc nhuộm có chung tính chất kỹ thuật được xếp trong cùng lớp như: nhóm thuốc
trực tiếp, thuốc axit, thuốc hoạt tính… Trong mỗi lớp lại xếp theo thứ tự gam màu lần
10


lượt từ vàng da cam, đỏ, tím, xanh lam, xanh lục, nâu và đen. Sau đây là một số
nhóm thuốc nhuộm thường dùng ở Việt Nam [2]:
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 tự bắt màu vào một số vật liệu như: các tơ
xenlulozơ, giấy… nhờ các lực hấp phụ trong môi trường trung tính hoặc môi trường
kiềm. Tuy nhiên, khi nhuộm màu đậm thì thuốc nhuộm trực tiếp không còn hiệu suất
bắt màu cao, hơn nữa trong thành phần có chứa gốc azo (- N=N - ), đây là loại hợp
chất hợp chất hữu cơ độc hại nên hiện nay loại thuốc này không còn được khuyến
khích sử dụng nhiều. Mặc dù vậy, do thuốc nhuộm trực tiếp dễ sử dụng và rẻ nên vẫn
được đa số các cơ sở nhỏ lẻ từ các làng nghề truyền thống sử dụng để nhuộm các loại
vải, sợi dễ bắt màu như tơ, lụa, cotton...
Thuốc nhuộm axit
Theo cấu tạo hoá học thuốc nhuộm axit đều thuộc nhóm azo, một số là dẫn xuất
của antraquinon, triarylmetan, xanten, azin và quinophtalic, một sốcó thể tạo phức
với kim loại. Các thuốc nhuộm loại này thường sử dụng để nhuộm trực tiếp các loại
sợi động vật tức là các nhóm xơ sợi có tính bazơ như len, tơ tằm, sợi tổng hợp
polyamit trong môi trường axit.
Thuốc nhuộm hoạt tính
Thuốc nhuộm hoạt tính là những hợp chất màu mà trong phân tử của chúng có
chứa các nhóm nguyên tử có thể thực hiện liên kết hoá trị với vật liệu nói chung và
xơ dệt nói riêng trong quá trình nhuộm. Dạng công thức hoá học tổng quát của thuốc
nhuộm hoạt tính là: S—R—T—X. Trong đó:

Thuốc nhuộm phân tán
Là những chất màu không tan trong nước, phân bố đều trong nước dạng
dung dịch huyền phù, thường được dùng nhuộm xơ kị nước như xơ axetat, polyamit,
polyeste, polyacrilonitrin. Phân tử thuốc nhuộm có cấu tạo từ gốc azo (- N=N -) và
antraquinon có chứa nhóm amin tự do hoặc đã bị thay thế (- NH2, - NHR, NR2, NH - CH2 - OH) nên thuốc nhuộm dễ dàng phân tán vào nước. Mức độ gắn màu
của thuốc nhuộm phân tán đạt tỉ lệ cao (90 - 95 %) nên nước thải không chứa nhiều
thuốc nhuộm và mang tính axit.
Thuốc nhuộm azo không tan
Thuốc nhuộm azo không tan còn có tên gọi khác như thuốc nhuộm lạnh,
thuốc nhuộm đá, thuốc nhuộm naptol, chúng là những hợp chất có chứa nhóm azo
12


trong phân tử nhưng không có mặt các nhóm có tính tan như – SO3Na, -COONa nên
không hoà tan trong nước.
Thuốc nhuộm pigment
Pigment là những hợp chất có màu, có đặc điểm chung là không tan trong nước
do phân tử không chứa các nhóm có tính tan (-SO3H, -COOH) hoặc các nhóm này
bị chuyển về dạng muối bari, canxi không tan trong nước.
Thuốc nhuộm này phải được gia công đặc biệt để khi hoà tan trong nước
nóng nó phân bố trong dung dịch như một thuốc nhuộm thực sự và bắt màu lên xơ
sợi theo lực hấp phụ vật lý.
1.4.3. Một số phương pháp xử lí nước thải dệt nhuộm
Do đặc thù công nghệ, nước thải dệt nhuộm có các chỉ số TS, TSS, độ màu,
COD và BOD cao, bên cạnh đó phải kể đến một số lượng đáng kể các kim loại nặng
độc hại như Cr, Cu, Co, Zn… ở các công đoạn khác nhau. Chính vì thế cần phân luồng
dòng thải theo tính chất và mức độ gây ô nhiễm: dòng ô nhiễm nặng như dịch nhuộm,
dịch hồ, nước giặt đầu, dòng ô nhiễm vừa như nước giặt ở các giai đoạn trung gian,
dòng ô nhiễm ít như nước giặt cuối …để có biện pháp xử lý phù hợp.
Trong thực tế để đạt được hiệu quả xử lý cũng như kinh tế, người ta không dùng

Phương pháp keo tụ có thể loại bỏ được kim loại nặng trong nước thải, làm
giảm độ đục và các thành phần rắn lơ lửng. Bên cạnh đó còn làm giảm chất ô nhiễm
khác nhau như dầu mỡ, COD, BOD…Trong nghiên cứu của Duk Jong Joo, Won Sik
Shin và Jeong Hak Choi [11] 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 nƣớc 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.
1.4.3.2. Phương pháp oxy hóa tăng cường
Đây là phương pháp có khả năng phân hủy triệt để những chất hữu cơ có cấu
trúc bền, độc tính cao chưa bị loại bỏ hoàn toàn bởi quá trình keo tụ và không dễ bị oxy
hóa bởi các chất oxy hóa thông thường, cũng như không hoặc ít bị phân hủy bởi vi sinh
vật.
Bản chất của phương pháp là xảy ra các quá trình oxi hóa để tạo ra các gốc tự do
như OH• có hoạt tính cao, có thể khoáng hóa hoàn toàn hầu hết các hợp chất hữu cơ bền
thành các sản phẩm bền vững như CO 2 và các axit vô cơ không gây khí thải. Một số ví
dụ về phương pháp oxi hóa tăng cường như Fenton, Peroxon, catazon, quang fenton và
quang xúc tác bán dẫn.
Với bản chất tạo ra gốc hydroxyl có tính oxy hóa rất mạnh, có khả năng oxy hóa
không chọn lọc hầu hết các hợp chất hữu cơ hòa tan trong dung dịch nước. Vì vậy
trong những năm gần đây, hiệu ứng Fenton điện hóa đã và đang được nhiều nhà khoa
học trên thế giới quan tâm nghiên cứu, ứng dụng trong lĩnh vực xử lý nước thải chứa
14


các hợp chất hữu cơ gây ô nhiễm môi trường. Các kết quả nghiên cứu sử dụng hiệu ứng
Fenton điện hóa nhằm xử lý các nguồn nước ô nhiễm bởi các hợp chất hữu cơ độc hại
cho hiệu quả cao hơn nhiều so với các phương pháp thông thường khác. Jun-jie và
cộng sự đã khảo sát quá trình khoáng hóa thuốc nhuộm azo C.I. axit đỏ [14] sử dụng


thể là lỏng – rắn, khí – rắn. Chất mà trên bề mặt của nó có sự hấp phụ xảy ra gọi là chất
hấp phụ, còn chất mà được hấp phụ trên bề mặt phân chia pha được gọi là chất bị hấp
phụ. Quá trình ngược lại của hấp phụ gọi là quá trình giải hấp phụ hay nhả hấp phụ.
Phương pháp hấp phụ là một phương pháp tách trực tiếp các cấu tử tan trong
nước, được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật xử lý nước thải nhờ có các ưu điểm sau:
• Có khả năng làm sạch nước ở mức độ cao, đáp ứng nhiều cấp độ chất lượng.
• Quy trình xử lý đơn giản, công nghệ xử lý không đòi hỏi thiết bị phức tạp.
• Vật liệu hấp phụ có độ bền khá cao, có khả năng tái sử dụng nhiều lần nên chi
phí thấp nhưng hiệu quả xử lý cao.
Vật liệu ứng dụng trong phương pháp hấp phụ rất đa dạng : than hoạt tính,
zeolite, composit, đất sét, silicagel... Với mỗi loại vật liệu có đặc điểm và tính chọn lọc
riêng phù hợp với từng mục đích nghiên cứu và sử dụng thực tiễn.
Luiz C.A. Oliveira và các cộng sự [18] đã nghiên cứu chế tạo vật liệu composit
mang cacbon từ tính khảo sát hấp phụ trên một số chất, thí nghiệm tiến hành như sau:
composit được cho vào 400 ml huyền phù bao gồm cacbon hoạt tính, FeCl 3 (7,8 g, 28
mmol) và FeSO4 (3,9 g, 14 mmol) tại 700C .Thêm 100 ml dung dịch NaOH 5M cho
đến khi xuất hiện kết tủa sắt oxit. Lượng cacbon được điều chỉnh sao cho tỷ lệ về khối
lượng giữa cacbon hoạt tính và oxit sắt là 1:1, 2:1, 3:1.Vật liệu được sấy khô ở 100 0C
trong 3h. Cân 50 mg vật liệu composit cho vào các bình nón chứa 50 ml dung dịch bao
gồm: phenol (500 mg/l, tại pH=5), clorofom (500 mg/l), clobenzen (25 mg/l), phẩm đỏ
(100 mg/l), hỗn hợp được để hấp phụ trong 24h, ở 25 ± 1 0C. Nồng độ các chất sau khi
tiến hành hấp phụ được xác định bằng phương pháp đo phổ (MIMS) đối với phenol,
clorofom và clobenzen, phương pháp quang đối với phẩm đỏ. Kết quả như sau: đối với
vật liệu composit có tỷ lệ cacbon hoạt tính/Fe 3O4 là 3:1 thì tải trọng hấp phụ thứ tự như
sau: phenol (117 mg/g) < clobenzen (305 mg/g) < clorofom (710 mg/g). Nếu chỉ dùng
cacbon hoạt tính thì tải trọng hấp phụ của phenol là 162 mg/g, clobenzen là 480 mg/g,
clorofom là 910 mg/g. Đối với phẩm đỏ, vật liệu composit có tỷ lệ cacbon hoạt
tính/Fe3O4 là 2:1, 3:1, chỉ có cacbon hoạt tính thì tải trọng hấp phụ thứ tự như sau:
cacbon hoạt tính > 3:1 composit > 2:1 composit. Na Yang và các cộng sự [25] đã

trong nước thải. Đặc biệt chúng được sử dụng trong cột sắc ký, có khả năng lưu giữ tốt
các kim loại tạo phức.
1.5. Khái niệm chung về hợp chất màu azo
1.5.1. Đặc điểm cấu tạo
Hợp chất azo là những hợp chất màu tổng hợp có chứa nhóm azo - N= N-. Hầu
hết các loại hợp chất màu azo chỉ chứa một nhóm azo (gọi là monoazo), một số ít
chứa hai nhóm hoặc nhiều hơn. Hợp chất azo thường có chứa một vòng thơm liên
17


kết với nhóm azo và nối với một naphtalen hay vòng benzen thứ hai. Sự khác
nhau giữa các hợp chất azo chủ yếu ở vòng thơm, các nhóm quanh liên kết azo giúp
ổn định nhóm –N = N – bởi chính những nhóm này tạo nên một hệ thống chuyển
động, là yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới màu sắc của hợp chất azo. Khi hệ thống
chuyển vị và phân chia sẽ xảy ra hiện tượng hấp thụ thường xuyên ánh sáng ở vùng
khả kiến [12,13].
1.5.2. Tính chất
Hợp chất màu azo bền hơn tất cả các phẩm màu thực phẩm tự nhiên. Đặc
biệt, phẩm màu azo bền trong phạm vi pH khá rộng của thực phẩm, bền với nhiệt khi
phơi dưới ánh sáng và oxy, rất khó bị phân hủy bởi các vi sinh vật. Chính vì vậy, các
hợp chất màu azo được ứng dụng phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp (thực
phẩm, in, nhuộm...) [2,21]. Tuy nhiên, hợp chất màu azo không tan được trong
dầu hoặc chất béo, chỉ khi hợp chất màu azo kết hợp với một phân tử chất béo hòa
tan hoặc khi chúng bị phân tán thành những phân tử nguyên chất thì dầu mới có thể
được tạo màu.
1.5.3. Độc tính với môi trường
Các loại phẩm nhuộm tổng hợp có chứa các hợp chất azo đã có từ lâu đời và
ngày càng được sử dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp dệt may, giấy, cao
su, nhựa, da, mỹ phẩm, dược phẩm và các ngành công nghiệp thực phẩm do có đặc
điểm là dễ sử dụng, giá thành rẻ, ổn định và đa dạng về màu sắc so với màu sắc tự