BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI
----------

BÙI VĂN THO

NGHIÊN CỨU SỰ HẤP PHỤ MỘT SỐ CHẤT MẦU
TRONG DUNG DỊCH NƢỚC CỦA THAN HOẠT
TÍNH ĐƢỢC CHẾ TẠO TỪ VỎ HẠT CÀ PHÊ
Chuyên ngành: Hóa lí thuyết và Hóa lí
Mã số: 60.44.01.19

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS. LÊ VĂN KHU

HÀ NỘI - 2015


LỜI CẢM ƠN

Luận văn này đƣợc hoàn thành tại - Bộ môn Hóa lí thuyết và Hóa lí - Trƣờng Đại
học Sƣ phạm Hà Nội.
Với tình cảm chân thành của mình, trƣớc hết tôi xin bày tỏ lòng kính trọng, sự biết
ơn sâu sắc nhất tới thầy giáo hƣớng dẫn TS. Lê Văn Khu – thầy đã hƣớng dẫn tận tình và
chỉ bảo tỉ mỉ cho tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành đề tài.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo trong khoa Hóa học - Trƣờng
ĐHSP Hà Nội đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ, hƣớng dẫn tôi trong suốt thời gian qua.
Và tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới nghiên cứu sinh Tạ Hữu Sơn – ngƣời đã
giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình làm thực nghiệm tại phòng thí nghiệm.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới tất cả bạn bè, ngƣời thân đã luôn động viên

I.4.1. Trong công nghiệp hóa học............................................................................8
I.4.2. Trong công nghệ thực phẩm ..........................................................................9
I.4.3. Trong xử lí môi trường ...................................................................................9
I.4.4. Trong y tế .......................................................................................................9
II. TỔNG QUAN VỀ THUỐC NHUỘM .....................................................................10
II.1. Sự phân loại thuốc nhuộm .................................................................................10
II.2. Các thông số đặc trƣng ô nhiễm của nƣớc thải dệt nhuộm ................................10
II.2.1. Ô nhiễm hữu cơ ...........................................................................................10
II.2.2. Ô nhiễm màu ...............................................................................................10
II.2.3. Các chỉ tiêu ô nhiễm khác ...........................................................................11
II.3. Mức độ độc hại ..................................................................................................11
II.4. Các phƣơng pháp xử lý màu nƣớc thải dệt nhuộm ............................................13
II.4.1. Phương pháp hóa lý ....................................................................................13
II.4.2. Các phương pháp hóa học ..........................................................................14
II.4.3. Phương pháp xử lý sinh học .......................................................................15


II.5. Một số thông số của thuốc nhuộm Metylen Blue ..............................................15
II.6. Một số thông số của thuốc nhuộm CI Direct Red 23 ........................................16
III. TỔNG QUAN VỀ HẤP PHỤ ..............................................................................16
III.1. Hiện tƣợng hấp phụ .........................................................................................16
III.1.1. Hiện tượng hấp phụ ...................................................................................16
III.1.2. Phân loại các dạng hấp phụ ......................................................................17
III.1.3. Hấp phụ trong môi trường nước ...............................................................18
III.2. Cân bằng hấp phụ................................................................................................19
III.2.1. Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir .............................................19
III.2.2. Thuyết hấp phụ đẳng nhiệt BET (Brunauer-Emmet-Teller)......................21
III.2.3. Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich ...........................................22
III.2.4. Phương trình Toth .....................................................................................22
III.2.5. Phương trình Redlich-Peterson .................................................................22

II.6.1. Nguyên lí .....................................................................................................34
II.6.2. Thiết bị, điều kiện đo...................................................................................34
II.7. Phƣơng pháp xác định pH tại điểm điện tích không (pHPZC : pH at the point of
zero charge) ...............................................................................................................35
CHƢƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...........................................................36
I. NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC VÀ CÁC ĐẶC TRƢNG VẬT LÍ, HÓA
LÍ CỦA THAN ..............................................................................................................36
I.1. Phƣơng pháp hiển vi điện tử quét (SEM) ...........................................................36
I.2. Phƣơng pháp phổ tán xạ năng lƣợng tia X (EDX) ..............................................38
I.3. Phƣơng pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR) .....................................39
I.4. Phƣơng pháp chuẩn độ Boehm ...........................................................................40
I.5. Xác định pH tại điểm điện tích không (pHPZC) ...................................................40
I.6. Phƣơng pháp phân tích nhiệt (TGA-DTA) .........................................................41
I.7. Phƣơng pháp đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp phụ N2 ...........................................42
II. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MỘT SỐ CHẤT MẦU TRONG DUNG
DỊCH NƢỚC .................................................................................................................45
II.1. Nghiên cứu sự hấp phụ DR-23 trong dung dịch nƣớc .......................................45
II.1.1. Khảo sát tìm điều kiện tối ưu ......................................................................45
II.1.2. Động học của quá trình hấp phụ DR-23 ....................................................47
II.1.3. Đường đẳng nhiệt hấp phụ DR-23 .............................................................54
II.2. Nghiên cứu sự hấp phụ MB trong dung dịch nƣớc ...........................................64
KẾT LUẬN ..................................................................................................................72
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................73


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT

BET:

Brunauer-Emmett-Telller


Vật liệu mao quản

Vme:

Thể tích mao quản trung bình

Vmi:

Thể tích mao quản nhỏ

Vtot:

Tổng thể tích mao quản

UV-Vis:

Ultraviolet - visible spectroscopy (Phổ tử ngoại
khả kiến)


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1.Một số thông số của Metylen Blue ................................................................15
Bảng 3.1. Điều kiện chế tạo và kí hiệu các mẫu than hoạt tính ....................................36
Bảng 3.2. Kết quả phân tích thành phần nguyên tố bằng phƣơng pháp EDX ..............38
Bảng 3.3. Kết quả chuẩn độ Boehm các mẫu than chế tạo đƣợc ..................................40
Bảng 3.4. Giá trị pHPZC của các mẫu than nghiên cứu..................................................41
Bảng 3.5. Bề mặt riêng và đặc trƣng mao quản của than chế tạo từ vỏ hạt cà phê ......43
Bảng 3.6. qe,TN và các tham số của phƣơng trình động học hấp phụ biểu kiến bậc 1 đối
với sự hấp phụ thuốc nhuộm DR-23 trên ba mẫu than ở 300C ......................49

pháp giải hấp phụ theo chƣơng trình nhiệt độ ......................................................8
Hình 1.4. Ảnh hƣởng của nhiệt độ lên HPVL và HPHH hoạt động .............................18
Hình 2.1. Các dạng đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ N2 ở 77K theo phân loại
của IUPAC. .........................................................................................................29
Hình 3.1. Ảnh SEM của các mẫu than nghiên cứu .......................................................37
Hình 3.2. Phổ EDX của mẫu CF3-3 .............................................................................38
Hình 3.3. Phổ FT-IR của các mẫu than nghiên cứu ......................................................39
Hình 3.4. Phƣơng pháp “độ lệch” pH để xác định pHPZC .............................................40
Hình 3.5. Giản đồ TGA-DTA của các mẫu than nghiên cứu .......................................42
Hình 3.6. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp phụ N2 ở 77K của các mẫu than
nghiên cứu ..........................................................................................................43
Hình 3.7. Sự phân bố mao quản của các mẫu than chế tạo từ vỏ hạt cà phê ................44
Hình 3.8. Biến thiên độ hấp phụ và dung lƣợng hấp phụ của mẫu than CF3-2 theo
lƣợng than sử dụng: Co = 500 mg/L; pHo = 2; V = 50 mL, T = 30oC ...............45
Hình 3.9. Biến thiên độ hấp phụ và dung lƣợng hấp phụ của mẫu than CF3-2 theo pHo
Co = 500 mg/L; Cthan = 2 g/L; V = 50 mL; T = 30oC ........................................46
Hình 3.10. Sự biến thiên của qt (mg/g) theo t (phút) ở các nhiệt độ khác nhau đối với
sự hấp phụ DR-23 (Co = 300 mg/L) của các mẫu than ......................................48
Hình 3.11. Mô tả sự hấp phụ DR-23 ở 30oC trên 3 mẫu than theo phƣơng trình động
học hấp phụ biểu kiến bậc 1: C0 = 300 mg/L, V = 200 mL, m = 0,2 g ..............49
Hình 3.12. Mô tả sự hấp phụ DR-23 ở 30oC trên 3 mẫu than theo phƣơng trình động
học hấp phụ biểu kiến bậc 2: C0 = 300 mg/L, V = 200 mL, m = 0,2 g ..............50
Hình 3.13. Mô tả sự hấp phụ DR-23 với nồng độ đầu 300 mg/L, tại các nhiệt độ khác
nhau trên 3 mẫu than theo phƣơng trình động học hấp phụ biểu kiến bậc 2 ......51


Hình 3.14. Mô tả sự hấp phụ DR-23 ở 30oC với các nồng độ đầu khác nhau trên 3 mẫu
than theo phƣơng trình động học hấp phụ biểu kiến bậc 2. ................................53
Hình 3.15. Biến thiên tốc độ đầu hấp phụ theo nồng độ đầu của thuốc nhuộm tại 30oC.....54
Hình 3.16. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ DR-23 trên các mẫu than nghiên cứu ở các

thải. Tuy nhiên nhiều nguồn nƣớc thải dệt nhuộm đầu ra chƣa đạt QCVN 13:
2008/BTNMT. Trong thành phần các nguồn nƣớc thải này vẫn còn chứa một lƣợng
phẩm nhuộm, là các hợp chất khó phân hủy sinh học và có độc tính với môi trƣờng. Vì
vậy, việc nghiên cứu tìm giải pháp cho xử lí ô nhiễm môi trƣờng nƣớc bởi các chất
mầu của ngành công nghiệp dệt, may mặc là cần thiết và cấp bách.
Với các đặc tính nổi trội nhƣ bề mặt riêng lớn và có khả năng hấp phụ đa năng,
từ lâu than hoạt tính đã đƣợc sử dụng khá rộng rãi trong xử lí ô nhiễm môi trƣờng. Đặc
trƣng hấp phụ của than hoạt tính phụ thuộc vào nguồn gốc của nguyên liệu dùng để
chế tạo than hoạt tính cũng nhƣ phƣơng pháp chế tạo. Kết quả nghiên cứu chế tạo than
hoạt tính từ vỏ hạt cà phê tại Phòng thí nghiệm Hóa lý bề mặt - Khoa Hóa học Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội cho thấy than hoạt tính chế tạo đƣợc có chứa lƣợng
khá lớn mao quản trung bình [2]. Kết quả này mở ra nhiều triển vọng cho việc nghiên
cứu ứng dụng loại than này để hấp phụ các chất màu có kích thƣớc phân tử lớn trong
dung dịch nƣớc.
Vì các lí do trên, trong khuôn khổ luận văn này chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên
cứu sự hấp phụ một số chất mầu trong dung dịch nước của than hoạt tính được chế
tạo từ vỏ hạt cà phê”.
II. Mục đích nghiên cứu
Khảo sát khả năng hấp phụ một số chất mầu trong dung dịch nƣớc của than hoạt
tính đƣợc chế tạo từ vỏ hạt cà phê.

1


III. Đối tƣợng nghiên cứu
- Than hoạt tính đƣợc chế tạo từ vỏ hạt cà phê.
- Các chất mầu CI Direct Red 23 và Methylene Blue.
IV. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Chế tạo than hoạt tính từ vỏ hạt cà phê (sử dụng tác nhân hoạt hóa là ZnCl2).
- Xác định các đặc trƣng vật lí, hóa lí của than chế tạo đƣợc.
- Nghiên cứu khả năng hấp phụ chất mầu CI Direct Red 23 và Methylene Blue

Hoạt hóa là quá trình bào mòn mạng lƣới tinh thể cacbon dƣới tác dụng của
nhiệt và tác nhân hoạt hóa nhằm tạo độ xốp cho than bằng một hệ thống mao quản có
kích thƣớc khác nhau, ngoài ra còn có thể tạo ra các tâm hoạt động bề mặt. Có hai
phƣơng thức hoạt hóa là hoạt hóa vật lý và hoạt hóa hóa học.

3


Hoạt hóa vật lý (Hoạt hóa nhiệt)
Hoạt hóa vật lý thƣờng đƣợc tiến hành ở nhiệt độ từ 800 – 1100oC với sự có
mặt của hơi nƣớc, CO2 hoặc hỗn hợp các khí này. Khi hoạt hóa bằng oxi không khí,
cacbon sẽ bị oxi hóa thành CO2, vì thế cần kiểm soát không khí trong quá trình than
hóa và hoạt hóa. Khi hoạt hóa bằng hơi nƣớc hoặc CO2, các phản ứng có thể xảy ra
theo những phƣơng trình hóa học dƣới đây [7]:
Cx(H2O)y xC (r) + y H2O – than hóa
C(r) + CO2  2CO (H = 159 kJ) – hoạt hóa bằng CO2
C(r) + 2H2O → CO2 + 2H2 (H = 75 kJ) – hoạt hóa bằng hơi nƣớc
Các khí thoát ra ngoài và để lại lỗ trống trên bề mặt than. Đây chính là những
mao quản đƣợc hình thành trong quá trình hoạt hóa. Ban đầu các mao quản tạo ra có
kích thƣớc nhỏ. Nếu thời gian tiếp xúc càng kéo dài thì kích thƣớc các mao quản sẽ
ngày càng tăng lên. Tùy thuộc vào đặc tính của than hoạt tính cần sử dụng mà chúng ta
sẽ chọn điều kiện hoạt hóa hợp lý. Hoạt hóa vật lý thƣờng đƣợc áp dụng cho than có
cấu trúc rắn chắc nhƣ than đá.
Hoạt hóa hóa học
Khi tiến hành hoạt hóa hóa học, ngƣời ta thƣờng trộn than sau khi than hóa với
các chất hoạt hóa. Các chất đó có thể là NaOH, KOH, H3PO4, ZnCl2 ... Quá trình hoạt
hóa hóa học thƣờng đƣợc tiến hành ở nhiệt độ thấp hơn (khoảng 450 – 9000C). Các
chất hoạt hóa có tác dụng nhƣ chất ổn định, đảm bảo rằng than không bị xẹp trở lại.
Chúng sẽ lấp đầy các lỗ trống ban đầu và mở rộng kích thƣớc của chúng. Kết quả là
than sau khi hoạt hóa sẽ có cấu trúc rất xốp và thƣờng chứa đầy các chất hoạt hóa. Sau

các thông số mô tả tính chất xốp của vật liệu chủ yếu gồm:
- Thể tích mao quản (lỗ xốp) riêng: là không gian rỗng tính cho một đơn vị khối
lƣợng (cm3/g).
- Bề mặt riêng: là diện tích bề mặt tính cho 1 đơn vị khối lƣợng, bao gồm tổng
diện tích bề mặt bên trong mao quản và bên ngoài các hạt (m2/g).
- Hình dáng mao quản: trong thực tế rất khó xác định hình dáng mao quản.
Song có 4 loại mao quản đƣợc thừa nhận: mao quản hình trụ, hình cầu, hình que và
hình chai.

5


Theo IUPAC [9] có thể chia mao quản thành 3 loại: mao quản lớn (Macropore)
là mao quản có đƣờng kính mao quản trung bình d > 50 nm; mao quản trung bình
(Mesopore) là mao quản có đƣờng kính mao quản trung bình 2 ≤ d ≤ 50nm. Mao quản
nhỏ (Micropores) là mao quản có đƣờng kính mao quản trung bình d < 2nm.
Với sự sắp xếp ngẫu nhiên của các vi tinh thể và liên kết ngang bền giữa chúng
làm cho than hoạt tính có một cấu trúc lỗ xốp khá phát triển. Cấu trúc xốp này đƣợc
tạo ra trong quá trình than hóa và phát triển hơn trong quá trình hoạt hóa, khi làm sạch
nhựa đƣờng và các chất chứa cacbon khác trong khoảng trống giữa các tinh thể. Quá
trình hoạt hóa làm tăng thể tích và làm rộng đƣờng kính mao quản. Cấu trúc mao quản
và sự phân bố mao quản của chúng đƣợc quyết định chủ yếu từ bản chất nguyên liệu
ban đầu và phƣơng pháp than hóa. Quá trình hoạt hóa thƣờng làm phát triển cấu trúc vi
mao quản dƣới tác động của các tác nhân hoạt hóa. Trong quá trình hoạt hóa cũng có
sự mở rộng các mao quản nhỏ để tạo thành các mao quản lớn nhờ sự đốt cháy các vách
ngăn giữa các mao quản cạnh nhau. Theo M.M. Dubinin và E.D. Zaveria, than hoạt
tính vi mao quản đƣợc tạo ra khi mức độ đốt cháy (than hóa) nhỏ hơn 50% và than
hoạt tính mao quản lớn đƣợc tạo ra khi mức độ đốt cháy lớn hơn 75%. Khi mức độ đốt
cháy trong khoảng 50 – 75%, sản phẩm than thu đƣợc sẽ chứa mao quản với độ rộng
mao quản biến đổi trong khoảng rộng (từ vi mao quản đến mao quản lớn) [10].

vùng giàu electron π này đóng vai trò nhận proton [12].

Hình 1.2. Ảnh hưởng của các nhóm chức đến điện tích bề mặt của than hoạt tính

7


Hình 1.3. Sự phân hủy nhóm chức bề mặt của than hoạt tính xác định bởi phương
pháp giải hấp phụ theo chương trình nhiệt độ
Đặc tính của các nhóm chức bề mặt chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hoạt hoá và
quá trình xử lý than sau đó. Hoạt hoá với CO2 ở nhiệt độ cao (than H) sau đó tiếp xúc với
không khí ở nhiệt độ phòng sẽ thu đƣợc than hoạt tính có nhóm chức bề mặt bazơ. Khi
hoạt hoá với oxi ở nhiệt độ thấp (than L) thì than chứa nhóm chức bề mặt axit.
Tính chất bề mặt của than có thể đƣợc xác định một cách định tính và đôi khi
định lƣợng bằng các phƣơng pháp khác nhau: đo pH tại điểm điện tích không, đo nhiệt
lƣợng, phổ hồng ngoại, phƣơng pháp chuẩn độ Boehm và phƣơng pháp giải hấp phụ
theo chƣơng trình nhiệt độ. Trên hình 1.3 mô tả sự phân hủy các nhóm chức bề mặt
của than hoạt tính xác định bằng phƣơng pháp giải hấp phụ theo chƣơng trình nhiệt độ
kết hợp với phƣơng pháp phổ khối lƣợng.
I.4. Một số ứng dụng của than hoạt tính
Nhờ các đặc tính vƣợt trội nhƣ bề mặt riêng lớn, khả năng hấp phụ đa năng, độ
bền cơ học, trơ về mặt hóa học… từ lâu than hoạt tính đã đƣợc sử dụng rộng rãi cho
nhiều mục đích khác nhau. Có thể kể đến một số ứng dụng của than hoạt tính sau đây:
I.4.1. Trong công nghiệp hóa học

8


Làm chất xúc tác và chất mang xúc tác cho rất nhiều quá trình:
- Xử lý màu cho các hóa chất nhƣ: adipic acid, diisodecylphtalate, fumaric acid,

II. TỔNG QUAN VỀ THUỐC NHUỘM
Thuốc nhuộm sử dụng trong ngành dệt là những hợp chất hữu cơ hấp phụ mạnh
một phần nhất định của quang phổ ánh sáng nhìn thấy và có khả năng nhuộm vật liệu
dệt trong những điều kiện quy định. Thuốc nhuộm có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng
hợp, hiện nay trong công nghiệp chủ yếu sử dụng loại thuốc nhuộm tổng hợp. Đặc điểm
nổi bật của các loại thuốc nhuộm là độ bền màu và tính chất không bị phân hủy. Màu
sắc của thuốc nhuộm có đƣợc là do cấu trúc hóa học. Một cách chung nhất, cấu trúc
thuốc nhuộm bao gồm nhóm mang màu và nhóm trợ màu.
II.1. Sự phân loại thuốc nhuộm
Thuốc nhuộm tổng hợp rất đa dạng về thành phần hóa học, màu sắc, phạm vi sử
dụng. Thuốc nhuộm bao gồm nhiều loại có cấu trúc hóa học khác nhau và đƣợc phân
loại một cách hệ thống trong từ điển thuốc nhuộm (Colour Index). Trong đó chất màu
đƣợc phân theo hai cách:
Cách 1: Theo đặc tính áp dụng. Theo cách này thuốc nhuộm đƣợc phân thành
thuốc nhuộm: axit, bazơ (cation), trực tiếp, phân tán, cầm màu, pigment, hoạt tính, lƣu
hóa, hoàn nguyên.
Cách 2: Theo cấu trúc hóa học. Theo cách này thuốc nhuộm đƣợc phân thành
chất màu: azo, stinben, tiazol, antraquinon và indigoit...
II.2. Các thông số đặc trƣng ô nhiễm của nƣớc thải dệt nhuộm
II.2.1. Ô nhiễm hữu cơ
Mức độ ô nhiễm do các chất hữu cơ và các chất sử dụng có thể oxi hóa đƣợc
thể hiện bằng hai tiêu chí đặc trƣng nhất là COD và BOD5.
II.2.2. Ô nhiễm màu
Thuốc nhuộm hoạt tính sử dụng càng nhiều thì màu nƣớc thải càng đậm. Nƣớc
thải đậm màu trƣớc hết gây ảnh hƣởng tiêu cực tới tâm sinh lí cộng đồng. Nhƣng điều
đáng lƣu ý là màu đậm của nƣớc thải gây cản trở quá trình hấp thụ oxi và bức xạ mặt
trời, gây bất lợi cho hô hấp và sinh trƣởng của quần thể vi sinh và các loại thủy sinh
khác. Nhƣ vậy làm ảnh hƣởng đến phân giải của vi sinh đối với các hợp chất hữu cơ

10

25 < LD50 = 200

Có hại

200 < LD50 = 2000

- Kích thích hay viêm da và mắt
Kích thích hay viêm da và mắt là thử tác dụng của thuốc nhuộm lên da và mắt
thỏ thử nghiệm. Cả hai chỉ tiêu này theo quy định đều phân thành 4 cấp độ:
- Không kích thích
- Kích thích nhẹ

11


- Kích thích vừa
- Kích thích mạnh
Phần lớn các thuốc nhuộm đang sử dụng đƣợc xếp vào nhóm giữa “không kích
thích” và “kích thích nhẹ”. Rất ít trƣờng hợp xếp vào “kích thích vừa”. Tuy nhiên một
số thuốc nhuộm hoạt tính khi tiếp xúc trực tiếp với da tay hay khi hít vào có thể gây dị
ứng hoặc gây khó thở, hen xuyễn.
- Tác hại gây ung thƣ và nghi ngờ gây ung thƣ
Tổ chức quốc tế nghiên cứu về ung thƣ và đã phân loại ra khoảng 700 hóa chất
nguy hiểm gây ung thƣ nhƣng không có loại thuốc nhuộm nào có tác dụng sinh ung thƣ.
Trong các nhóm thuốc nhuộm, thuốc nhuộm azo đƣợc sử dụng nhiều nhất. Chỉ
có một số màu azo (chủ yếu là thuốc nhuộm beidin) là có tác dụng gây ung thƣ. Chính
vì tác hại nguy hiểm trong sản xuất và sử dụng nên các nhà sản xuất châu âu đã ngƣng
sản xuất loại thuốc nhuộm này từ lâu. Song các loại thuốc nhuộm này vẫn đƣợc tìm
thấy trên thị trƣờng vì giá thành của chúng tƣơng đối rẻ và cho hiệu quả nhuộm màu
cao, nhất là đối với một số màu nhƣ đỏ tƣơi và đen tuyền.

một số hóa chất (phèn, ferrous chloride...) làm cho dung dịch mất tính ổn định và gia
tăng sự kết hợp giữa các hạt để tạo thành những bông cặn đủ lớn, từ đó có thể loại bỏ
bằng quá trình lọc hay lắng cặn.
Các chất keo tụ thƣờng đƣợc sử dụng là muối sắt hay nhôm có hóa trị 3.
Các chất tạo bông cặn thƣờng đƣợc sử dụng là các chất hữu cơ cao phân tử nhƣ
polyacrilamid. Việc kết hợp sử dụng các chất hữu cơ cao phân tử với các muối vô cơ
cải thiện đáng kể khả năng tạo bông cặn.
2) Phương pháp hấp phụ
Hấp phụ là phƣơng pháp hiệu quả để làm giảm nồng độ các chất hữu hòa tan
trong nƣớc thải và một số chất hấp phụ đã đƣợc sử dụng để loại bỏ màu khỏi nƣớc thải
(loại này rất khó loại bỏ bằng quá trình xử lý sinh học). Vật liệu hấp phụ thông dụng
gồm: than hoạt tính, khoáng vô cơ, các oxit và hiđroxit kim loại, các vật liệu hữu cơ...
Nguyên tắc chủ yếu của quá trình là bề mặt của các chất rắn (sử dụng làm chất
hấp phụ) khi tiếp xúc với nƣớc thải có khả năng giữ lại các chất hòa tan trong nƣớc
thải trên bề mặt của nó do có sự khác nhau của sức căng bề mặt. Chất hấp phụ thƣờng
đƣợc sử dụng là than hoạt tính.
Tùy theo đặc tính của nƣớc thải mà chúng ta chọn loại than hoạt tính tƣơng

13


ứng. Quá trình hấp phụ có hiệu quả trong việc khử COD, màu phenol... Sau một thời
gian sử dụng, than hoạt tính sẽ bão hòa và mất khả năng hấp phụ. Chúng ta có thể tái
sinh lại bằng cách tách các chất bị hấp phụ ra khỏi than hoạt tính thông qua: nhiệt, hơi
nƣớc, axit, bazơ, ly trích bằng dung môi hoặc oxi hóa hóa học.
3) Kỹ thuật màng
Có 4 phƣơng pháp tách bằng màng lọc đó là: vi lọc, siêu lọc, thẩm thấu ngƣợc và
điện thẩm tích. Ba phƣơng pháp đầu phân biệt về nguyên tắc bởi kích thƣớc hạt bị tách
dựa trên kích thƣớc lỗ màng. Quá trình vi lọc có đƣờng kính lỗ màng từ 0,1 µm đến 10
µm. Trong khi đó siêu lọc có đƣờng kính lỗ từ 2-100nm, còn thẩm thấu ngƣợc thì lỗ màng

Trong xử lý hiếu khí, vi sinh vật sử dụng oxi hòa tan để chuyển hóa các ô
nhiễm hữu cơ thành khí cacbonic và hơi nƣớc.
Xử lý vi sinh vật hiếu khí sử dụng bùn hoạt hóa là một trong những phƣơng
pháp xử lý thông dụng nhất đối với nƣớc thải xƣởng nhuộm. Thông thƣờng quy trình
này loại bỏ đƣợc những chất hoặc thành phần chất hữu cơ có thể phân giải sinh học
trong nƣớc thải.
2) Phương pháp xử lý yếm khí
Phƣơng thức phân giải sinh vật yếm khí thuốc nhuộm azo và các thuốc nhuộm
tan khác chịu khử màu bằng việc phân hủy chúng thành các amin tƣơng ứng. Tuy
nhiên việc sản sinh các amin độc hơn thuốc nhuộm là một vấn đề không mong muốn
về mặt môi trƣờng.
Hiệu quả khử màu trung bình khi sử dụng phƣơng pháp này là 80-90% đối với
thuốc nhuộm axit và 81% đối với thuốc nhuộm trực tiếp. Các quy trình yếm khí
thƣờng xử lý đƣợc nƣớc thải có mức độ ô nhiễm cao tới 30000mg/l COD, có giá thành
thấp và sản sinh ít bùn.
3) Phương pháp xử lý yếm khí – hiếu khí
Quy trình yếm khí – hiếu khí có khả năng làm giảm độ màu (88%) và TOC
(90%) cao hơn nhiều so với xử lý hiếu khí (28% hiệu suất khử màu) và (79% hiệu suất
khử TOD).
II.5. Một số thông số của thuốc nhuộm Metylen Blue
Metylen Blue là một hợp chất thơm dị vòng đƣợc tổng hợp cách đây hơn 120 năm.
Bảng 1.1.Một số thông số của Metylen Blue

15


Công thức phân tử

C16H18ClN3S


không bị hấp phụ gọi là khí trơ. Quá trình ngƣợc lại của hấp phụ gọi là quá trình giải
hấp phụ hay nhả hấp phụ.
Hiện tƣợng hấp phụ xảy ra do bên trong vật rắn thƣờng bao gồm các nguyên tử
(ion hoặc phân tử), giữa chúng có các liên kết cân bằng để tạo ra các mạng liên kết
cứng (chất vô định hình) hoặc các mạng tinh thể có quy luật (chất tinh thể). Trong khi

16