CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM 1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM 1. Tổng quan về dệt nhuộm Ngành dệt là ngành công nghiệp có dây chuyền công nghệ phức tạp, áp dụng nhiều loại hình công nghệ khác nhau.
Đồng thời trong quá trình sản xuất sử dụng các nguồn nguyên liệu, hoá chất khác nhau và cũng sản xuất ra nhiều mặt hàng có mẫu mã, màu sắc, chủng loại khác nhau. Nguyên liệu chủ yếu là sơ bông, sơ nhân tạo để sản xuất các loại vải cotton và vải pha. Ngoài ra còn sử dụng các nguyên liệu như lông thú, đay gai, tơ tằm để sản xuất các mặt hàng tương ứng. Bên cạnh những đóng góp to lớn vào sự phát triển kinh tế của đất nước thì hoạt động sản xuất của ngành dệt may cũng mang lại không ít những tác động tiêu cực đến môi trường sinh thái.
Hoạt động sản xuất của ngành dệt may bao gồm nhiều công đoạn, từ phát triển nguồn nguyên liệu (trồng cây nguyên liệu, sản xuất bông xơ) cho tới kéo sợi, dệt vải, nhuộm hoàn tất, may và tiêu thụ sản phẩm. Tùy thuộc vào đặc thù của từng công đoạn sản xuất mà phát sinh ra nhiều dạng ô nhiễm như: bụi, tiếng ổn, nhiệt dư, chất thải rắn, khí thải và nước thải… Những đặc trưng của loại nước thải này có pH, nhiệt độ, COD cao và độ màu tương đối cao. Vấn đề môi trường mà ngành dệt may Việt Nam đang gặp nhiều khó khăn đó chính là nước thải. Tổng quan về qui trình công nghệ của các nhà máy dệt nhuộm 4 Chuẩn bị nguyên liệu Kéo sợi, chải, ghép, đánh Nước thải chứa hồ H2O, tinh bột, phụ gia Hồ sợi tinh bột, hóa chất Hơi nước Dệt vải Nước thải chứa hồ tinh Enzyme, NaOH Giũ hồ bột bị thủy phân, NaOH H2O, NaOH, Nấu Nước thải hóa chất H2O, H2SO4, Nước thải chất tẩy giặt Xử lí axit, giặt H2O, H2SO4 Tẩy trắng Nước thải Chất tẩy giặt Giặt H2O, NaOH Làm bóng Nước thải Chất tẩy giặt Dung dịch nhuộm Nhuộm, in hoa Dịch nhuộm vãi H2O, H2SO4 Nước thải Chất tẩy giặt Giặt Hơi nước, hồ, hóa chất Văn khổ, cán láng Nước thải Sản phẩm Hình 1.
Quy trình công nghệ của nhà máy. Thuyết minh quy trình công nghệ dệt nhuộm: o Chuẩn bị nguyên liệu: Đánh tung, trộn đều để loại bỏ các tạp chất tự nhiên như bụi, đất, cỏ rác. Sau đó nguyên liệu sẽ được là sạch và thu được dưới dạng các tậm bông phẳng. o Kéo sợi, chải, ghép, đánh: Các sợi bông sẽ được chải thành các sợi song song sau đó được kéo thành các sợi thô xoắn để giảm kích thước và tăng độ bền.
5 o Hồ sợi: Đối với sợi bông sử dụng hồ tinh bột và tinh bột biến tính, đối sợi nhân tạo sử dụng PVA (Polyvinylancol), Polyacrylat. Mục đích của quá trình này là tạo màng hồ bao quanh sợi, tăng độ bền, độ bôi trơn và độ bông của sợi để tiến hành dệt. o Dệt vải: Kết hợp các sợi ngang và sợi dọc để hình thành các tấm vải. o Giũ hồ: Sử dụng axit (dung dịch axit sunfuric 0,5%) hoặc enzyme amilaza (1% enzyme, muối và các chất ngấm) để tách phần hồ còn lại trên tấm vải.
Vải sau khi giũ hồ được giặt bằng nước, xà phòng, xút, chất ngấm rồi đưa sang nấu tẩy. o Nấu vải: Loại trừ thành phần hồ còn lại và các tạp chất thiên nhiên còn bám vào sợi và tách dầu mỡ. Sau khi nấu, vải có độ mao dẫn, khả năng thấm nước, hấp thụ hóa chất, thuốc nhuộm cao hơn, vải mềm mại và đẹp hơn. Vải được nấu trong dung dịch kiềm và các chất giặt tẩy ở áp suất cao (2-3at) và ở nhiệt độ cao (120oC – 130oC).
Sau đó vải được giặt nhiều lần. o Tẩy trắng: Làm cho vải sạch màu, sạch các vết dầu mỡ và làm cho vải đạt độ trắng đúng theo tiêu chuẩn đặt ra. Chất tẩy trắng thường dùng NaClO, NaClO2, H2O2 cùng các hóa chất phụ trợ khác để tạo môi trường. Nếu sử dụng H2O2 tuy giá thành sản phẩm cao hơn nhưng không ảnh hưởng tới môi trường sinh thái.
Nước thải chủ yếu chứa kiềm dư và các chất hoạt động bề mặt. Nếu sử dụng các chất tẩy chứa Clo giá thành thấp hơn nhưng tạo ra hàm lượng AOX (hợp chất halogen hữu cơ dễ hấp phụ) trong nước thải. Các chất này có khả năng gây ung thư và ảnh hường tới môi trường sinh thái. o Làm bóng vải: Mục đích làm cho sợi cotton trương nở, làm tăng kích thước các mao quản giữa các phần tử làm cho xơ sợi trở nên xốp hơn, dễ thấm nước hơn, bóng hơn, tăng khả năng bắt màu thuốc nhuộm.
Làm bóng vải thông thường bằng dung dịch kiềm dung dịch NaOH có nồng độ từ 280 đến 300g /l, ở nhiệt độ thấp 10 - 20oC. Sau đó vải được giặt nhiều lần. Đối với vải nhân tạo không cần làm bóng. o Nhuộm vải: Đây là công đoạn phức tạp, sử dụng nhiều loại thuốc nhuộm và hóa chất để tạo màu sắc khác nhau cho cvair.
Thuốc nhuộm có nhiều loại như: trực tiếp, hoàn nguyên, lưu huỳnh, hoạt tính… tồn tại ở dạng tan hay phân tán trong dung dịch. o In hoa: là tạo ra các vân hoa có một hoặc nhiều màu trên nền vải trắng hoặc vải màu, hồ in là một hỗn hợp gồm các loại thuốc nhuộm ở dạng hòa tan hay pigment dung môi. Các lớp thuốc nhuộm cùng cho in như pigment, hoạt tính, 6 hoàn nguyên, azo không tan và indigozol. Hồ in có nhiều loại như hồ tinh bột, dextrin, hồ alginat natri, hồ nhũ tương hay hồ nhũ hóa tổng hợp.
Sau nhuộm và in, vải được giặt lạnh nhiều lần. Phần thuốc nhuộm không gắn vào vải và các hóa chất sẽ đi vào nước thải. o Hoàn tất, văng khô, cán láng: mục đích ổn định kích thước của vải và ổn định nhiệt. Trong đó sử dụng một số hóa chất chống nhàu, chất làm mềm và các hóa chất như metyic, axitaxetic, focmandehit.
Các loại nguyên liệu dùng cho ngành dệt nhuộm Nguyên liệu cho các nhà máy dệt nhuộm chủ yếu là các loại sợi tự nhiên (sợi Cotton, sợi tổng hợp (sợi Polyester), và sợi pha, trong đó: o Sợi Cotton (Co): được kéo từ sợi bông vải có đặt tính hút ẩm cao, xốp, bền trong môi trường kiềm, phân huỷ trong môi trường axit. Vải dệt từ loại sợi này thích hợp cho khí hậu nóng mùa hè. Tuy nhiên sợi còn lẫn nhiều loại tạp chất như sáp, mày lông và dễ nhăn. o Sợi tổng hợp (PE): là sợi hoá học dạng cao phân tử được tạo thành từ quá trình tổng hợp các chất hữu cơ.
Nó có đặt tính là hút ẩm kém, cứng, bền ở trạng thái ướt. o Sợi pha (sợi Polyester kết hợp với sợi cotton): sợi pha này khi tạo thành sẽ khắc phục được những nhược điểm của sợi tổng hợp và sợi tự nhiên. Tổng quan về thuốc nhuộm Tùy theo cấu tạo, tính chất và phạm vi sử dụng của thuốc nhuộm mà người ta chia chúng thành các nhóm, họ, loại và lớp khác nhau. Thuốc nhuộm được dùng chủ yếu để nhuộm vật liệu dệt từ thiên nhiên (bông, len, tơ tằm .) sợi nhân tạo và sợi tổng hợp.
Ngoài ra chúng còn được dùng để nhuộm cao su, chất dẻo, chất béo, sáp, xà phòng, chế tạo mực in, vật liệu làm ảnh màu, chất tăng và làm giảm độ nhạy với ánh sáng. Để nhuộm các loại vật liệu dệt ưa nước người ta thường dùng những lớp thuốc nhuộm hoà tan trong nước, chúng khuếch tán và gắn màu vào xơ sợi nhờ các lực liên kết hoá lý, liên kết ion hoặc liên kết đồng hoá trị. Để nhuộm các loại vật liệu ghét nước và nhiệt dẻo người ta dùng các loại thuốc nhuộm không tan trong nước, sản xuất ở dạng bột mịn phân tán cao gọi là thuốc nhuộm phân tán, nó bắt màu vào xơ sợi theo cơ chế hoà tan hoặc phân bố sâu trong mao quản của xơ. Phân loại Phân loại bằng chỉ số màu Việc phân loại bằng chỉ số màu được thực hiện đầu tiên bởi Hiệp hội những người sản xuất thuốc nhuộm và màu vào năm 1921, trong đó giới thiệu hơn 1.200 loại thuốc nhuộm hữu cơ tổng hợp và một số thuốc nhuộm thiên nhiên cùng pigment.
Trong phiên bản thứ ba của chỉ số màu (color under) xuất bản năm 1971 đã liệt kê được 7.900 tên xuất xứ và 36.000 tên màu thương mại. Phân loại thuốc nhuộm theo cấu tạo hoá học Thuốc nhuộm Azo: Trong phân tử có một hay nhiều nhóm Azo Monoazo Ar-N = N-Ar’ Điazo Ar – N = N – Ar’ –N =N – Ar’ Tri và polyazô Ar – N = N – Ar’ - N = N-Ar’ – N = N – Ar’ Ar, Ar’, Ar’’ là những gốc hữu cơ nhân thơm có cấu tạo đa vòng, dị vòng. Thuốc nhuộm antraquinon: Trong phân tử có một hay nhiều nhân Antraquinon hay các dẫn xuất của nó. Thuốc nhuộm thiazon: có vòng thiazon thường được tạo thành từ hai nhóm phenylbenzo thiazon.
Thuốc nhuộm Indiogit. Thuốc nhuộm Arylmetan: Chúng là những dẫn xuất của metan mà trong đó nguyên tử cacbon trung tâm sẽ tham gia vào mạch liên hợp của hệ mang màu. Thuốc nhuộm Nitro Thuốc nhuộm Nitrozo: Trong phân tử có nhóm nitrozo (NO). Thuốc nhuộm polymetyn: Ar – (CH=CH)n – CH = Ar Thuốc nhuộm lưu huỳnh: Trong phân tử có nhiều nguyên tử lưu huỳnh.
Thuốc nhuộm Arylamin: Ar – N –A/ r. Thuốc nhuộm hoàn nguyên đa vòng. Thuốc nhuộm Azometyn: Ar – CH = N –A/ r. Thuốc nhuộm phtaloxianin.
Phân loại thuốc nhuộm theo phân lớp kỹ thuật 8 Thuốc nhuộm được liên kết với vật liệu bằng liên kết ion, liên kết hydro, liên kết đồng hoá trị và liên kết Van der Waals. Thuốc nhuộm hoạt tính: Trong nguyên tử của chúng có chứa các nhóm nguyên tử có thể thực hiện mối liên kết hoá trị với vật liệu trong quá trình nhuộm nhờ vậy chúng có độ bền màu cao trong quá trình xử lí ướt, ma sát, nhiệt và ánh sáng mặt trời. Thuốc nhuộm hoạt tính sử dụng khá phổ biến cho các vật liệu xenlulo, tơ tằm, len, xơ polyamit. Thuốc nhuộm phân tán: Chúng có độ hoà tan rất thấp trong nước và phải sử dụng ở dạng huyền phù hay phân tán với kích thước hạt trong khoảng 0,2 – 2 m dùng cho các xơ polyamit, polyeste, polyacrylonitrin, polyvinylic và các xơ tổng hợp khác.
Thuốc nhuộm trực tiếp: Là thuốc nhuộm có khả năng tự bắt màu vào một số vật liệu như xơ xenlulô, giấy, tơ tằm, da. một cách trực tiếp nhờ các lực hấp phụ trong môi trường trung tính hoặc kiềm. Thuốc nhuộm axit: Chúng bắt màu vào xơ trong môi trường axit. Thuốc nhuộm bazơ – cation:các muối clorua, ôxalat hoặc muối kép của bazơ hữu cơ.