Nghiên cứu chế tạo vật liệu xúc tác quang tio2 poly acrylic axit paa graphene oxit go để xử lý phẩm màu direct blue 71 trong môi trường nước

Nghiên cứu vật liệu xúc tác quang TiO2-PAA-GO xử lý phẩm màu Direct Blue 71 hiệu quả trong môi trường nước. Ứng dụng tiềm năng trong xử lý nước thải công nghiệp.

• Tác giả: Nguyễn Thị Quỳnh Anh
• Người hướng dẫn: Nguyễn Hữu Vân
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, Đại Học Quốc Gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Hóa Môi Trường
• Đề tài: Nghiên cứu Chế tạo Vật liệu Xúc tác Quang TiO2-Poly Acrylic Axit (PAA)-Graphene Oxit (GO) để Xử lý Phẩm Màu Direct Blue 71 trong Môi Trường Nước
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Vật liệu xúc tác TiO2 PAA GO Tổng quan và tiềm năng

Ô nhiễm môi trường nước, đặc biệt do nước thải dệt nhuộm, là vấn đề cấp bách toàn cầu. Các phẩm màu như Direct Blue 71 (DB71) gây ra nhiều hệ lụy cho sức khỏe con người và hệ sinh thái. Việc xử lý hiệu quả các chất thải này là vô cùng quan trọng. Phương pháp xúc tác quang sử dụng vật liệu bán dẫn như TiO2 nổi lên như một giải pháp đầy hứa hẹn. TiO2 có khả năng phân hủy các chất hữu cơ bền vững dưới tác động của ánh sáng. Tuy nhiên, TiO2 nguyên chất có một số hạn chế, bao gồm độ rộng vùng cấm lớn và tốc độ tái hợp electron-lỗ trống cao. Do đó, nghiên cứu vật liệu TiO2-PAA-GO composite mở ra hướng đi mới, khắc phục các nhược điểm, đồng thời tăng hiệu quả xử lý.

1.1. Giới thiệu về vật liệu xúc tác quang TiO2

Titanium dioxide (TiO2) là một vật liệu bán dẫn được nghiên cứu rộng rãi nhờ khả năng quang xúc tác mạnh mẽ, tính bền hóa học cao và thân thiện với môi trường. Dưới tác động của ánh sáng, TiO2 tạo ra các cặp electron (e-) và lỗ trống (h+) có khả năng phân hủy các chất hữu cơ. Tuy nhiên, hiệu quả của TiO2 bị giới hạn bởi vùng hấp thụ ánh sáng hẹp và sự tái hợp nhanh chóng của các cặp electron-lỗ trống. Các nghiên cứu tập trung vào việc cải thiện khả năng hấp thụ ánh sáng và giảm tái hợp để tăng hiệu quả xử lý.

1.2. Vai trò của Polyacrylic Acid PAA trong vật liệu composite

Polyacrylic Acid (PAA) đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định và phân tán TiO2 trên bề mặt Graphene Oxide (GO). PAA giúp ngăn chặn sự kết tụ của các hạt nano TiO2, từ đó duy trì diện tích bề mặt hoạt động cao và tăng cường khả năng tiếp xúc với chất ô nhiễm. Ngoài ra, PAA còn có thể cải thiện tính chất cơ học của vật liệu composite.

1.3. Graphene Oxide GO Cấu trúc và ứng dụng trong xúc tác

Graphene Oxide (GO) là một dẫn xuất của graphene với cấu trúc lớp đơn nguyên tử và chứa nhiều nhóm chức oxy hóa. GO được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực xúc tác nhờ diện tích bề mặt lớn, khả năng dẫn điện tốt và khả năng tương tác với nhiều loại vật liệu khác. Trong vật liệu TiO2-PAA-GO, GO đóng vai trò là chất nền hỗ trợ, tăng cường khả năng hấp thụ ánh sáng và giảm tái hợp electron-lỗ trống.

II. Ô nhiễm DB71 Thách thức xử lý và hướng tiếp cận mới

Direct Blue 71 (DB71), một loại phẩm màu azo, là chất ô nhiễm phổ biến trong nước thải dệt nhuộm. Cấu trúc hóa học bền vững và khả năng kháng phân hủy sinh học khiến việc xử lý DB71 trở nên khó khăn. Các phương pháp xử lý truyền thống thường không hiệu quả hoặc tạo ra các sản phẩm phụ độc hại. Do đó, việc phát triển các phương pháp xử lý tiên tiến, thân thiện với môi trường, như sử dụng vật liệu xúc tác quang TiO2-PAA-GO, là vô cùng cần thiết để giải quyết vấn đề ô nhiễm DB71.

2.1. Nguồn gốc và tác động của phẩm màu Direct Blue 71

Direct Blue 71 là một loại phẩm màu azo tổng hợp, được sử dụng rộng rãi trong ngành dệt nhuộm. Phẩm màu này thường xuất hiện trong nước thải do quá trình nhuộm không hiệu quả hoặc do rò rỉ trong quá trình sản xuất. DB71 gây ô nhiễm nguồn nước, ảnh hưởng đến hệ sinh thái và sức khỏe con người do tính độc hại và khả năng tích tụ sinh học.

2.2. Các phương pháp xử lý phẩm màu truyền thống Ưu và nhược điểm

Các phương pháp xử lý phẩm màu truyền thống bao gồm phương pháp vật lý (hấp phụ, lọc), phương pháp hóa học (oxy hóa, keo tụ) và phương pháp sinh học (xử lý bằng vi sinh vật). Mỗi phương pháp đều có ưu và nhược điểm riêng. Phương pháp vật lý thường tốn kém và tạo ra chất thải thứ cấp. Phương pháp hóa học có thể tạo ra các sản phẩm phụ độc hại. Phương pháp sinh học thường chậm và không hiệu quả với các phẩm màu khó phân hủy.

2.3. Tại sao cần phương pháp xúc tác quang TiO2 PAA GO

Phương pháp xúc tác quang sử dụng vật liệu TiO2-PAA-GO mang lại nhiều ưu điểm so với các phương pháp truyền thống. Vật liệu TiO2-PAA-GO có khả năng phân hủy DB71 thành các chất vô hại dưới tác động của ánh sáng. Phương pháp này thân thiện với môi trường, không tạo ra chất thải thứ cấp và có thể tái sử dụng vật liệu xúc tác. PAA và GO giúp tăng hiệu quả xúc tác quang của TiO2.

III. Phương pháp chế tạo TiO2 PAA GO hiệu quả và tối ưu

Việc tổng hợp vật liệu TiO2-PAA-GO đòi hỏi quy trình kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo cấu trúc và tính chất mong muốn. Các yếu tố như tỷ lệ thành phần, phương pháp tổng hợp (ví dụ: thủy nhiệt), nhiệt độ và thời gian phản ứng đều ảnh hưởng đến hiệu quả xúc tác quang của vật liệu. Nghiên cứu tối ưu hóa các thông số này là cần thiết để tạo ra vật liệu TiO2-PAA-GO có hoạt tính cao trong việc xử lý DB71.

3.1. Phương pháp thủy nhiệt Ưu điểm và quy trình thực hiện

Phương pháp thủy nhiệt là một kỹ thuật tổng hợp vật liệu phổ biến, sử dụng nhiệt độ và áp suất cao trong môi trường nước để tạo ra các tinh thể có kích thước và hình dạng mong muốn. Phương pháp này có nhiều ưu điểm, bao gồm khả năng kiểm soát kích thước hạt, độ tinh khiết cao và chi phí thấp. Quy trình tổng hợp TiO2-PAA-GO bằng phương pháp thủy nhiệt bao gồm các bước chuẩn bị tiền chất, phản ứng trong autoclave và xử lý sau phản ứng.

3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ TiO2 PAA GO đến cấu trúc và hiệu quả

Tỷ lệ giữa TiO2, PAA và GO có ảnh hưởng lớn đến cấu trúc và hiệu quả xúc tác quang của vật liệu. Tỷ lệ TiO2 quá cao có thể dẫn đến sự kết tụ của các hạt nano, giảm diện tích bề mặt hoạt động. Tỷ lệ PAA quá thấp có thể không đủ để ổn định và phân tán TiO2 trên bề mặt GO. Tỷ lệ GO quá cao có thể làm giảm khả năng hấp thụ ánh sáng của vật liệu. Do đó, cần tối ưu hóa tỷ lệ này để đạt được hiệu quả xúc tác cao nhất.

3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp Nhiệt độ thời gian

Nhiệt độ và thời gian phản ứng trong quá trình tổng hợp thủy nhiệt cũng ảnh hưởng đến kích thước hạt, độ tinh khiết và cấu trúc tinh thể của vật liệu. Nhiệt độ quá thấp có thể làm chậm quá trình phản ứng và tạo ra các tinh thể có kích thước nhỏ. Nhiệt độ quá cao có thể dẫn đến sự hình thành các pha không mong muốn. Thời gian phản ứng quá ngắn có thể không đủ để hoàn thành quá trình kết tinh. Thời gian phản ứng quá dài có thể làm tăng kích thước hạt và giảm diện tích bề mặt.

IV. Ứng dụng TiO2 PAA GO Xử lý phẩm màu DB71 hiệu quả

Vật liệu TiO2-PAA-GO đã được chứng minh hiệu quả trong việc xử lý DB71 trong môi trường nước. Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm nồng độ DB71, pH, cường độ ánh sáng và lượng chất xúc tác. Nghiên cứu về cơ chế phản ứng và khả năng tái sử dụng của vật liệu TiO2-PAA-GO là rất quan trọng để ứng dụng rộng rãi trong thực tế.

4.1. Nghiên cứu hiệu suất xử lý DB71 dưới các điều kiện khác nhau

Hiệu suất xử lý DB71 bằng vật liệu TiO2-PAA-GO được đánh giá thông qua việc đo nồng độ DB71 còn lại trong dung dịch sau khi xử lý. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hiệu suất xử lý tăng lên khi tăng cường độ ánh sáng, tăng lượng chất xúc tác và điều chỉnh pH phù hợp. Nồng độ DB71 ban đầu cũng ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý, với hiệu suất giảm khi nồng độ tăng.

4.2. Cơ chế phân hủy phẩm màu Direct Blue 71 bằng TiO2 PAA GO

Cơ chế phân hủy DB71 bằng vật liệu TiO2-PAA-GO bao gồm các bước hấp thụ ánh sáng, tạo cặp electron-lỗ trống, oxy hóa DB71 bằng các gốc tự do và khoáng hóa thành các sản phẩm vô hại như CO2 và H2O. GO giúp tăng cường khả năng hấp thụ ánh sáng và giảm tái hợp electron-lỗ trống, từ đó tăng hiệu quả phân hủy DB71.

4.3. Đánh giá khả năng tái sử dụng và độ bền của vật liệu

Khả năng tái sử dụng và độ bền của vật liệu TiO2-PAA-GO là yếu tố quan trọng để đánh giá tính khả thi của ứng dụng trong thực tế. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng vật liệu TiO2-PAA-GO có thể tái sử dụng nhiều lần mà không giảm đáng kể hiệu quả xử lý. Tuy nhiên, sau một số chu kỳ sử dụng, vật liệu có thể bị suy giảm do sự tích tụ chất ô nhiễm hoặc sự thay đổi cấu trúc. Cần có các biện pháp xử lý để phục hồi hoạt tính của vật liệu sau khi sử dụng.

V. Kết luận và hướng phát triển vật liệu TiO2 PAA GO

Nghiên cứu về vật liệu xúc tác quang TiO2-PAA-GO cho thấy tiềm năng lớn trong việc xử lý ô nhiễm phẩm màu Direct Blue 71 trong nước. Việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp và nghiên cứu sâu hơn về cơ chế phản ứng sẽ mở ra cơ hội ứng dụng rộng rãi vật liệu này trong thực tế, góp phần bảo vệ môi trường nước.

5.1. Tổng kết kết quả nghiên cứu về xử lý DB71

Các kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu TiO2-PAA-GO có hiệu quả trong việc xử lý DB71 dưới ánh sáng khả kiến. Hiệu suất xử lý phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm tỷ lệ thành phần, phương pháp tổng hợp, pH, cường độ ánh sáng và lượng chất xúc tác. Vật liệu có khả năng tái sử dụng nhiều lần, nhưng cần có biện pháp xử lý để phục hồi hoạt tính sau khi sử dụng.

5.2. Triển vọng và hướng nghiên cứu tiếp theo cho vật liệu TiO2 PAA GO

Các hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc cải thiện cấu trúc và tính chất của vật liệu TiO2-PAA-GO để tăng hiệu quả xúc tác quang. Ví dụ, có thể sử dụng các chất pha tạp khác hoặc thay đổi phương pháp tổng hợp để tạo ra vật liệu có diện tích bề mặt lớn hơn, khả năng hấp thụ ánh sáng tốt hơn và khả năng tái sử dụng cao hơn. Ngoài ra, cần nghiên cứu về tính độc hại của các sản phẩm phân hủy DB71 để đảm bảo an toàn cho môi trường và sức khỏe con người.

5.3. Ứng dụng TiO2 PAA GO trong xử lý các ô nhiễm môi trường khác

Vật liệu TiO2-PAA-GO không chỉ có tiềm năng trong việc xử lý DB71, mà còn có thể được ứng dụng trong việc xử lý các loại ô nhiễm khác trong môi trường nước, như các loại phẩm màu khác, thuốc trừ sâu, thuốc kháng sinh và các chất hữu cơ khó phân hủy. Việc nghiên cứu mở rộng ứng dụng của vật liệu TiO2-PAA-GO sẽ góp phần giải quyết các vấn đề ô nhiễm môi trường và bảo vệ nguồn nước.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Ô nhiễm môi trƣờng nƣớc đã và đang trở thành một vấn đề ‗nóng‘ ngày càng đƣợc quan tâm trên thế giới và Việt Nam. Một trong những nguyên nhân chính gây ô nhiễm hiện nay là việc thải ra các chất thải phẩm màu chƣa đƣợc xử lý ra ngoài môi trƣờng nƣớc. Các chất phẩm màu thƣờng là các chất hữu cơ bền, khó phân hủy và sản phẩm phân hủy của chúng là các chất độc hại đối với hệ sinh thái và cơ thể sống.

Trong đó, phải kể đến phẩm màu DB71 là một loại phẩm màu họ azo, có cấu trúc bền vững và sự có mặt của vòng thơm rất khó bị phân hủy sinh học. Vì vậy, việc nghiên cứu phƣơng pháp xử lý nƣớc thải chứa phẩm màu đang là mối quan tâm hàng đầu, và cần thiết của mỗi quốc gia. Một trong những phƣơng pháp triển vọng gần đây, thƣờng đƣợc áp dụng để xử lý nƣớc thải dệt nhuộm là quá trình xúc tác dị thể sử dụng vật liệu xúc tác bán dẫn TiO2, ZnO, CdS,. để phân hủy các chất hữu cơ bền vững.

Đặc điểm của những chất này là, dƣới tác động của ánh sáng, sẽ sinh ra cặp electron (e-) và lỗ trống (h+) có khả năng phân hủy chất hữu cơ. Trong số các vật liệu bán dẫn, TiO2 là một trong những chất đƣợc nghiên cứu và sử dụng rộng rãi hiện nay, bởi tính chất quang xúc tác mạnh, tính bền hóa học và thân thiện với môi trƣờng. Tuy nhiên, các ứng dụng của TiO2 bị hạn chế bởi nhƣợc điểm là : i) có độ rộng năng lƣợng vùng cấm lớn (3,2 eV), nên sự hấp thụ quang của TiO2 ở vùng tử ngoại (UV); ii) tốc độ tái kết hợp nhanh chóng của cặp electron và lỗ trống quang sinh. Do đó, các nhà khoa học đã nghiên cứu sử dụng kĩ thuật pha tạp hay biến tính bởi một số ion kim loại hoặc phi kim vào mạng tinh thể TiO2; hoặc ghép nối với chất bán dẫn khác; hoặc kết hợp với vật liệu xúc tác khác… với mục đích khắc phục những nhƣợc điểm trên, cải thiện khả năng phân tách điện tích, để có các quá trình quang xúc tác hiệu quả hơn, nâng cao hoạt tính quang hoá của TiO2 ngay trong vùng ánh sáng khả kiến.

Thêm nữa, sau khi đƣợc tổng hợp, TiO2 thƣờng cấu trúc nano dạng bột mịn, làm giảm năng lƣợng bề mặt do hình thành kết tụ, dẫn đến làm mất đi các tính chất 1  đặc biệt của hạt nano, nhƣ giảm diện tích bề mặt và giảm số lƣợng vị trí hoạt động. Ngoài ra, việc sử dụng vật liệu xúc tác dạng bột còn có những nhƣợc điểm nhƣ độ phân tán kém, khó tách vật liệu sau phản ứng, thậm chí đôi khi tạo ra ô nhiễm thứ cấp. Vì vậy, việc cố định chất xúc tác trong nền polymer tổng hợp, có thể giúp khắc phục những nhƣợc điểm đó và tái sinh vật liệu dễ dàng hơn ở quy mô phòng thí nghiệm hoặc quy mô công nghiệp. Xuất phát từ những cơ sở khoa học nêu trên và nhu cầu thực tiễn, chúng tôi lựa chọn hƣớng ―Nghiên cứu chế tạo vật liệu xúc tác quang TiO2-Poly Acrylic Axit (PAA)-Graphene oxit (GO) để xử lý phẩm màu Direct Blue 71 trong môi trường nước‖, với mục tiêu tạo ra vật liệu tổ hợp có hoạt tính quang hóa vƣợt trội so với các từng hợp chất riêng rẽ, có khả năng ứng dụng thực tế, để xử lý các chất hữu cơ ô nhiễm trong môi trƣờng nƣớc.

Trong khuôn khổ luận án, chúng tôi định hƣớng tổng hợp hệ vật liệu xúc tác quang TiO2-PAA-GO có hoạt tính quang xúc tác cao trong vùng ánh sáng nhìn thấy. Mục đích của đề tài - Tổng hợp vật liệu titan dioxit (TiO2) kết hợp với graphene oxit (GO) và sử dụng polyacrylic axit (PAA) làm chất liên kết ngang tạo ra vật liệu quang xúc tác TiO2-PAA-GO. - Ứng dụng vật liệu quang xúc tác TiO2-PAA-GO xử lý phẩm màu DB71 trong môi trƣờng nƣớc. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: -Vật liệu tổ hợp TiO2-PAA-GO; - Phẩm màu DB71.

Phạm vi nghiên cứu: - Nghiên cứu quy trình tổng hợp vật liệu xúc tác quang TiO2-PAA-GO từ các tiền chất tƣơng ứng bằng phƣơng pháp thủy nhiệt. - Đánh giá hoạt tính quang xúc tác của vật liệu TiO2-PAA-GO đã tổng hợp 2  thông qua quá trình xử lý phẩm màu DB71 với nguồn sáng kích thích là ánh sáng khả kiến ở quy mô phòng thí nghiệm. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Ý nghĩa khoa học: tổng hợp thành công vật liệu TiO2-PAA-GO với sự kết hợp TiO2 và GO sử dụng PAA làm chất liên kết tạo ra vật liệu có cấu trúc 3D bền vững, ứng dụng để xử lý DB71 trong môi trƣờng nƣớc. - Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của luận án góp phần định hƣớng xử lý chất ô nhiễm hữu cơ, đặc biệt là phẩm màu, trong môi trƣờng nƣớc bằng phƣơng pháp sử dụng chất quang xúc tác trong vùng ánh sáng khả kiến.

Đồng thời, luận án đƣợc sử dụng làm tài liệu tham khảo có giá trị cho các nghiên cứu xử lý nƣớc ở quy mô công nghiệp và có triển vọng ứng dụng vào thực tiễn. Những đóng góp mới của luận án - Nghiên cứu đã tổng hợp thành công vật liệu vật liệu TiO2-PAA-GO từ TiO2 và GO sử dụng PAA làm chất liên kết ngang tạo cấu trúc 3D bền vững, dễ tái chế, và ứng dụng hiệu quả trong quá trình xử lý phẩm màu có nguồn gốc khó phân hủy gây ô nhiễm môi trƣờng. - Đánh giá hiệu quả xúc tác quang của vật liệu TiO2-PAA-GO thông qua quá trình xử lý phẩm màu DB71 trong vùng ánh sáng khả kiến. TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM 1.

Tình hình ô nhiễm nƣớc thải dệt nhuộm Hiện nay, với tình trạng ô nhiễm nƣớc ngày càng gia tăng một cách nhanh chóng và có ảnh hƣởng trầm trọng đến các nƣớc trên thế giới. Điều đó phải kể đến sự ô nhiễm xuất phát từ ngành công nghiệp dệt nhuộm. Ngành dệt nhuộm phát triển rộng trên toàn cầu, tạo ra khoảng 1 nghìn tỷ đô la, đóng góp 7% tổng kim ngạch xuất khẩu của thế giới, và sử dụng khoảng 35 triệu lao động trên toàn thế giới. Mặc dù có tầm quan trọng không thể phủ nhận, nhƣng ngành công nghiệp này là một trong những ngành gây ô nhiễm lớn nhất toàn cầu, và tiêu thụ một lƣợng lớn nhiên liệu và hóa chất.

Đặc biệt, việc sử dụng nhiều nƣớc trong các hoạt động khác nhau của chuỗi sản xuất chẳng hạn nhƣ giặt, tẩy, nhuộm, v. Bên cạnh những lợi ích, ngành dệt nhuộm còn tác động xấu đến môi trƣờng về nhiều khía cạnh. Những thiệt hại chính do ngành dệt nhuộm gây ra cho môi trƣờng là do xả nƣớc thải chƣa qua xử lý vào môi trƣờng nƣớc. Theo Ngân hàng Thế giới, nƣớc thải do bộ phận nhuộm và hoàn tất tạo ra chiếm khoảng 17%– 20% tổng lƣợng nƣớc thải công nghiệp.

Trong thành phần của hầu hết nƣớc thải của ngành dệt nhuộm có hàm lƣợng nhu cầu oxy sinh hóa (BOD), và nhu cầu oxy hóa học (COD) tƣơng đối cao. Điều đáng chú ý hơn là, do lƣợng lớn các hợp chất hữu cơ khó bị phân hủy sinh học, đặc biệt là phẩm màu [77]. Phẩm màu là các hợp chất hữu cơ hòa tan, đặc biệt những phẩm màu thuộc loại phản ứng, trực tiếp, bazơ và axit. Chúng thể hiện khả năng hòa tan cao trong nƣớc, nên khó loại bỏ chúng bằng các phƣơng pháp thông thƣờng.

Một trong những đặc tính của nó là khả năng tạo màu cho một chất nền nhất định, do sự hiện diện của các nhóm mang màu trong cấu trúc phân tử. Tuy nhiên, đặc tính cố định màu cho vật liệu có liên quan đến các nhóm phụ trợ, là các nhóm phân cực và có thể liên kết với các nhóm phân cực của sợi dệt [77]. 4  Đặc biệt là phẩm màu azo, nhóm mang màu là nhóm azo (-N=N-), phân tử phẩm màu có một (monoazo) hay nhiều nhóm azo (diazo, triazo, polyazo). Đây là họ phẩm màu đƣợc sử dụng rộng rãi nhất, và có số lƣợng lớn nhất, chiếm khoảng 60-70% tổng số phẩm màu tổng hợp, chiếm 2/3 các chất màu hữu cơ trong Color Index.

Theo dữ liệu thống kê đƣợc báo cáo trƣớc đây, phẩm màu azo chiếm hơn 80% tổng số phẩm màu đƣợc sản xuất trên toàn cầu mỗi năm, và chúng đã đƣợc sử dụng rộng rãi trong ngành dệt nhuộm, sản xuất giấy, in ấn, da, mỹ phẩm và dƣợc phẩm. Hiện nay, khoảng 2000 loại phẩm màu azo đang đƣợc sử dụng, và hơn 70 nghìn tấn phẩm màu này đƣợc sản xuất trên toàn thế giới hàng năm [84]. Phẩm màu azo có một số tác động xấu đến môi trƣờng nƣớc về tổng lƣợng cacbon hữu cơ (TOC), BOD, COD, chất rắn lơ lửng (SS), độ mặn, màu sắc và phạm vi pH rộng (5–12). Thông thƣờng, tỷ lệ BOD/COD đối với nƣớc phẩm màu azo dao động từ 0,2 đến 0,5 cho thấy, nƣớc thải này chứa một tỉ lệ lớn các chất hữu cơ khó phân hủy.

Sự hiện diện của phẩm màu azo trong nƣớc bề mặt và nƣớc dƣới bề mặt, gây cản trở sự truyền ánh sáng, ảnh hƣởng đến quá trình quang hợp của thực vật và tảo trong nƣớc khiến các sinh vật dƣới nƣớc bị chết dần chết mòn, làm mất cân bằng hệ sinh thái, và gây đột biến cho các loài cá khác nhau. Thêm nữa, phẩm màu azo có thể tồn tại cả dƣới nƣớc và trên cạn, do đó có khả năng xâm nhập vào chuỗi thức ăn rồi, gây ra rủi ro sức khỏe cho sinh vật và con ngƣời [20,84]. Ngoài ra, phẩm màu azo có thể bị phân hủy trong điều kiện khử, hoặc thông qua enzym trong cơ thể, giải phóng các amin thơm gây ung thƣ hoặc gây đột biến. Phẩm màu có thể từ quần áo đƣợc hấp thụ qua da, hay tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm nhuộm, gây ra những bệnh dị ứng và liên quan đến màng nhầy trong cơ thể con ngƣời nhƣ viêm da, thủng vách ngăn mũi, bệnh đƣờng hô hấp, … [20].

Những năm gần đây, kinh tế nƣớc ta ngày càng phát triển, kèm theo đó nhu cầu đời sống của ngƣời dân ngày càng cao, đặc biệt phải kể đến nhu cầu về thời trang đƣợc quan tâm nhƣ chất lƣợng vải, màu sắc và kiểu dáng là những yếu tố không thể thiếu, dẫn đến sự gia tăng đáng kể của ngành dệt nhuộm. Theo thống kê của Tổng cục Thống kê Việt Nam, ngành dệt nhuộm đã đóng góp quan trọng đối với nền kinh tế nƣớc ta, với kim ngạch xuất khẩu đạt hơn 44 tỷ USD vào 5  năm 2022, và dự đoán đạt khoảng 47 tỷ USD năm 2023, chiếm khoảng 13% tổng sản phẩm công nghiệp của quốc gia.