CHƯƠNG 1 1. GIỚI THIỆU VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM 5 nitroannimin…Được dùng để nhuộm sợi: poliamide, polymide, polyester, axetat… – Thuốc nhuộm acid: đa số các hợp chất sulfo chứa một hay nhiều nhóm SO 3 H và một vài dẫn xuất chứa nhóm COOH dùng phẩm nhuộm trực tiếp các loại tơ chứa nhóm bazơ. – Thuốc nhuộm hoạt tính: công thức tổng quát: S – F – T = X. Trong đó: • F: phân tử mang màu • S: nhóm tan trong nước • T: gốc mang phản ứng • X: nhóm có khả năng phản ứng 1.
Các loại thuốc nhuộm Thuốc nhuộm là tên gọi chung của hợp chất hữu cơ có màu, rất đa dạng về màu sắc chủng loại. Chúng có khả năng nhuộm màu bằng cách bắt màu hay gắn màu trực tiếp lên vải. Tùy theo cấu tạo, tính chất và phạm vi của chúng người ta phân chia như sau: – Phân loại thuốc nhuộm theo cấu trúc hóa học; – Phân loại theo lớp kỹ thuật hay phạm vi sử dụng. Phân loại thuốc nhuộm theo cấu trúc hóa học Thuốc nhuộm trong cấu trúc hóa học có nhóm azo, nhóm antraquinon, nhóm Ptalocianin,… Cách phân loại này chỉ phổ biến trong những nhà máy tổng hợp màu và giới chuyên môn công nghệ hóa học.
Thuốc nhuộm azo Phân tử loại này có một hoặc nhiều azobenzen (-N=N-), dựa vào số nhóm azo có trong hệ mang màu của thuốc nhuộm, người ta chia ra thành các nhóm màu: - Monoazo: Ar-N=N-Ar’ - Diazo: Ar-N=N-Ar’-N=N-Ar’’ - Tri và polyazo: Ar-N=N-Ar’-N=N-Ar’’-N=N-Ar’’’,… - Trong đó Ar, Ar’, Ar’’,… là những gốc hữu cơ nhân thơm có cấu tạo đa vòng, dị vòng rất khác nhau. 6 Màu của thuốc nhuộm azobenzen là lớp màu quan trọng nhất và có lịch sử phát triển rất lâu đời. Nó bao gồm hầu hết các loại màu theo phân lớp kỹ thuật. Thuốc nhuộm antraquinon Thuốc nhuộm loại này chứa một hoặc nhiều nhân antraquinon (hay các dẫn xuất) trong phân tử của nó.
Thuốc nhuộm antraquinon chiếm vị trí thứ 2 sau azobenzen, loại này hầu như có đủ các màu nhưng sử dụng nhiều nhất là tím, xanh lá cây và xanh dương. Thuốc nhuộm ptalocianin Chúng là lớp thuốc nhuộm tương đối mới, hệ thống mạng N trong phân tử của màu là một hệ liên hợp khép kín. Đặc điểm chung của lớp này là: những nguyên tử hydro trong nhóm imin dễ dàng bị thay thế bởi các ion kim loại, còn các nguyên tử nitơ thì lại tham gia tạo phức với kim loại, làm cho màu sắc của nó thay đổi. Sự thay đổi này phụ thuộc vào bản chất của ion kim loại (phần lớn là kim loại đồng), chúng có độ bền với ánh sáng khá cao.
Khoảng 90% thuốc nhuộm ptalocianin là loại pigment nhưng chúng xuất hiện trong thuốc nhuộm hoạt tính, acid, hoàn nguyên và một số azotol. Ngoài ra còn có các lớp khác như: indigo, ailmetan, nitro, nitrozo, polimetin, arilamin, azometin, lưu huỳnh và hoàn nguyên. Phân loại theo lớp kỹ thuật hay phạm vi sử dụng. Cách phân loại này được các chuyên gia công nghệ hóa học, chuyên gia công nghệ nhuộm trong các nhà máy và giới kinh doanh màu sử dụng để giao dịch, sản xuất,… Thuốc nhuộm trực tiếp Hầu hết thuốc nhuộm trực tiếp thuộc nhóm azo, một số là dẫn xuất của diazo và ftaloxianin dưới dạng muối natri của acid sunfonic hay cacboxylic hữu cơ, có dạng tổng quát là R-SO 3 Na.
Tất cả thuốc nhuộm trực tiếp đều hòa tan trong nước, có khả năng nhuộm trực tiếp cho xơ cellulose, tơ tằm và xơ polyamit. Độ bền màu của thuốc nhuộm trực tiếp sau quá trình giặt và với ánh sáng không cao, nhưng có đủ gam màu và giá thành rẻ. 7 Thuốc nhuộm hoàn nguyên Là những hợp chất màu trong phân tử có chứa nhóm cetone, dạng tổng quát là R=C=O. Là loại thuốc nhuộm có đủ màu sắc, bền với tác dụng của ánh sáng, khí quyển và gia công ướt, riêng độ bền với ma sát không cao lắm, dùng để nhuộm chỉ, sợi bông, lụa visco, ít khi được dùng để nhuộm vải sợi protein và vải sợi tổng hợp.
Thuốc nhuộm acid Giống như thuốc nhuộm trực tiếp, thuốc nhuộm acid là các muối sunfonat natri của các hợp chất hữu cơ khác nhau, chỉ khác là cấu trúc phân tử nhỏ và không thẳng, đều thuộc nhóm azo, một số là dẫn xuất của antraquinon, triarylmetan, xanten, azin và quinophtalic. Thuốc nhuộm acid được dùng để nhuộm len, tơ tằm và xơ polyamit, độ bền màu gắn với gia công ướt và ánh sáng của đa số thuốc nhuộm acid chiếm vị trí trung bình. Trong môi trường acid, thuốc nhuộm được hấp thụ nhiều nhất, còn trong môi trường trung hòa hay bazơ chúng được hấp thụ kém. Thuốc nhuộm hoạt tính Là những 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 sợi vải nói riêng trong quá trình nhuộm.
Công thức hóa học tổng quát thuốc nhuộm hoạt tính có dạng S – R – T – X. Trong đó: • S là nhóm tạo cho phân tử có độ hòa tan cần thiết, thường là các nhóm - • SO 3 Na, -COONa, -SO 2 CH 2 ; • R là phần mang màu của phân tử thuốc nhuộm, quyết định màu sắc, độ bền màu với ánh sáng, những gốc mang màu này thường là monoazo, diazo, phức chất của thuốc nhuộm azo với ion kim loại, gốc antraquinon, hoàn nguyên đa vòng, dẫn xuất của ptalocianin; • T là gốc mang nhóm phản ứng, làm nhiệm vụ liên kết giữa thuốc nhuộm với xơ và có ảnh hưởng quyết định đến độ bền của liên kết này; • X là nhóm phản ứng, trong quá trình nhuộm sẽ tách khỏi phân tử thuốc nhuộm, tạo điều kiện để thuốc nhuộm thực hiện phản ứng hóa học với xơ; 8 • X không có ảnh hưởng gì đến màu sắc nhưng đôi khi cũng ảnh hưởng đến độ hòa tan của thuốc nhuộm. Thuốc nhuộm hoạt tính dùng để nhuộm len, tơ tằm. Ưu điểm của thuốc nhuộm này là có độ bền màu cao với gia công ướt, có màu tươi, giá thành rẻ, kỹ thuật nhuộm đơn giản.
Thuốc nhuộm bazơ – thuốc nhuộm cation Thuốc nhuộm bazơ là một trong những lớp thuốc nhuộm được tổng hợp đầu tiên, có đủ gam màu, màu tươi và đẹp. Hầu hết là các muối clorua, oxalate hoặc muối kép của bazơ hữu cơ. Do độ bền màu không cao đối với giặt giũ và ánh sáng nên ít được dùng để nhuộm vật liệu dệt mà chủ yếu để nhuộm giấy, da, chiếu cói… Thuốc nhuộm phân tán Là những hợp chất màu không tan trong nước do không chứa các nhóm có tính tan như - SO3Na, - COONa. Dùng để nhuộm các loại xơ rất ít hút ẩm và khó thấm nước như như xơ acetate, triacetate, polyeste… Thuốc nhuộm phân tán có đặc điểm chung là độ hòa tan trong nước rất nhỏ (không quá 0,1mg/L).
Chúng được nghiền đến độ mịn rất cao (0,1 – 0,2μm) và được hòa tan vào dung dịch ở dạng huyền phù phân tán cao. Ở dạng này khi nhuộm chúng sẽ bắt vào xơ. Đặc điểm thứ 2 của thuốc nhuộm phân tán là chúng có phân tử nhỏ. Chính vì thế mà chúng có khả năng khuếch tán vào những xơ ghét nước và có cấu trúc chặt chẽ.
Bên cạnh những thuốc nhuộm phân tán không tan trong nước người ta còn sản xuất thuốc nhuộm phân tán tan tạm thời trong nước. Khi nhuộm ở nhiệt độ cao, nhóm có tính tan của thuốc nhuộm này sẽ tự tách ra và giải phóng phân tử thuốc nhuộm không tan trong nước ở dạng phân tán cao để nó bắt vào xơ. Thuốc nhuộm lưu huỳnh Là những hợp chất màu không tan trong nước và một số dung môi hữu cơ nhưng tan trong môi trường kiềm, chúng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp dệt để nhuộm vải từ xơ cellulose, không nhuộm được len và tơ tằm vì dung dịch nhuộm có tính kiềm mạnh. Thuốc nhuộm lưu huỳnh có ưu điểm là: dễ sản xuất, giá thành rẻ, có nhiều màu.
9 Pigment Là những hợp chất có màu cấu tạo hóa học khác nhau có đặc điểm chung: không tan trong nước do phân tử không chứa các nhóm có tính tan, hoặc các nhóm này bị chuyển về dạng muối bari, canxi không tan trong nước. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM TẠI VIỆT NAM 1. Bản chất của nước thải dệt nhuộm Nước thải dệt nhuộm là hỗn hợp gồm nhiều chất thải. Các chất thải có thể chia thành các loại sau: – Những tạp chất thiên nhiên được tách ra từ len như bụi, muối, dầu, sáp, mỡ… – Hóa chất các loại (bao gồm cả thuốc nhuộm) thải ra từ các quá trình công nghệ và giặt giũ.
– Xơ sợi tách ra bởi các tác động hóa học và cơ học trong các công đoạn xử lý Nước thải gia công xử lý mỗi loại xơ sợi có những đặc trưng khác biệt. Nước thải của các nhà máy cùng xử lý ướt một loại vật liệu dệt có bản chất giống nhau, nhưng có thể khác nhau đôi chút do áp dụng công nghệ sản xuất khác nhau. Bản chất của nước thải xử lý len lông cừu là BOD, COD, SS rất cao hàm lượng dầu mỡ cũng khá cao. Nước xử lý ướt vải, sợi bông 100% không ô nhiễm nặng như len, song cũng có BOD và COD cao (tuy thấp hơn nhiều so với giặt len), hàm lượng các chất rắn lơ lửng SS tương đối thấp so với giặt len, còn dầu mỡ rất thấp.
Nếu chỉ xử lý ướt vải, sợi bông 100% thì COD không cao, nhưng COD sẽ tăng lên theo tỉ lệ thuận với tỷ lệ sơ sợi tổng hợp trong thành phần vải, sợi pha khi gia công. Còn ở đâu xử lý giảm trọng vải sợi polieste khi sờ tay mềm mại giống lụa tơ tằm càng nhiều thì nước thải ô nhiễm còn nặng nề. Trước hết là có tính kiềm cao, pH từ 11 – 14. Và nghiêm trọng nhất là nồng độ BOD có thể lên tới 15 000mg/l đến 30 000mg/l chủ yếu do đinatri terephtalat sản sinh do polieste bị phân hủy.
Ngoài ra trong các quá trình từ trồng trọt đến gia công xử lý vật liệu dệt có sử dụng một số hóa chất “không công nghệ” và một số chất khác như thuốc trừ sâu, dầu, mỡ, các chất xử lý nước công nghệ và nồi hơi… 10 Khi các chất trên đi vào dòng thải sẽ làm tăng tải lượng ô nhiễm. Hơn nữa các hóa chất công nghệ cũng có thể đưa thẳng vào dòng thải do rò rỉ, khử độ, hoặc vệ sinh thùng, bể chứa thuốc thừa,… 1. Thành phần và tính chất của nước thải dệt nhuộm Thành phần nước thải dệt nhuộm rất đa dạng và phức tạp.
