CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về ngành dệt nhuộm Công nghiệp dệt nhuộm đang phát triển mạnh do có sự đầu tư của trong và ngoài nước. Bao gồm rất nhiều công đoạn sản xuất, tùy từng loại sản phẩm mà quy trình sản xuất được áp dụng cũng có thể khác nhau. Bên cạnh những đóng góp to lớn vào sự phát triển kinh tế của đất nước và những đóng góp trong vấn đế đảm bảo an sinh xã hội thì hoạt động sản xuất của ngành dệt may cũng mang lại không ít nhũng 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 nguổn 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 rán, 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 để môi trường mà ngành dệt may Việt Nam đang gặp nhiều khó khăn đó chính là nước thải. Lượng nước sử dụng trong quá trình nhuộm và hoàn tất vải có biên độ dao động lớn có thể từ 16 – 900 m3/ tấn sản phẩm.Tuy nhiên, trong những năm gần đây khi nền kinh tế phát triển mạnh đã xuất hiện nhiều nhà máy, xí nghiệp với công nghệ hiện đại ít gây ô nhiễm môi trường.
Nguồn gốc phát sinh nước thải dệt nhuộm Phần lớn nước thải của ngành dệt nhuộm phát sinh cũng chứa nhiều loại hóa chất khác nhau mà đã được sử dụng qua các công đoạn gia công và quá trình sinh hoạt của công nhân. Nước thải sinh hoạt từ khu vực văn phòng, từ các khu vệ sinh, tưới cây, v.v… có chứa các chất hữu cơ (BOD/COD), các chất dinh dưỡng (N,P) và vi sinh vật gây bệnh. Nước thải sản xuất: các chất H2SO4, NaOCl, Na2SO4, NaCl, Na2S, Na2S2O4, chất tẩy rửa không ion, các hợp chất vòng thơm, tạo chất dầu,… xả ra từ khâu giặt sau nhuộm. Nước mưa chảy tràn trên toàn bộ mặt bằng khu vực, cuốn theo đất cát và các tạp chất rơi vãi trên mặt đất xuống nguồn nước.
Thành phần chủ yếu của nước mưa chảy tràn là cặn, chất dinh dưỡng. Nước thải dệt nhuộm Ngành dệt nhuộm là một trong những ngành có truyền thống lâu đời nhất ở Thành Phố Hồ Chí Minh. Đây là ngành mang lại nhiều lợi nhuận kinh tế nhưng cũng gây ô nhiễm môi trường nặng nề do trong thành phần nước thải chứa nhiều loại chất độc hại như phẩm nhuộm, chất hoạt động bề mặt, chất tạo môi trường, hồ men, chất oxy hóa… Nhuộm là quá trình thực hiện phản ứng giữa thuốc nhuộm và xơ sợi để làm xơ sợi có màu sắc mong muốn. Một số thuốc nhuộm có thể hòa tan trong nước, một số không hòa tan.
Một số thuốc nhuộm có ái lực với xơ sợi, một số thì không. Vì thế, phải căn cứ vào bản chất vật liệu dệt và yêu cầu để chọn lựa thuốc nhuộm và công nghệ nhuộm phù hợp với từng trường hợp cụ thể. Loạt bài viết này , sẽ cung cấp một số kiến thức căn bản về thuốc nhuộm và công nghệ nhuộm để các bạn tham khảo. Nước thải dệt nhuộm là sự tổng hợp nước thải phát sinh từ tất cả các công đoạn hồ sợi, nấu tẩy, tẩy trắng, làm bóng sợi, nhuộm in, và hoàn tất.
Theo phân tích của các chuyên gia. Trung bình một nhà máy dệt nhuộm sử dụng một lượng nước đáng kể. Trong đó, lượng nước được sử dụng trong các công đoạn sản xuất chiếm 72.3%, chủ yếu tiêu tốn nhiều trong công đoạn nhuộm và hoàn tất sản phẩm [1]. Xét hai yếu tố làlượng nước thải và thành phần các chất ô nhiễm trong nướcthải, ngành dệt nhuộm được đánh giá là ô nhiễm nhất trong số các ngành công nghiệp.
Các chất ô nhiễm chủ yếu có trong nước thải dệt nhuộm là các hợp chất hữu cơ khó phân hủy, thuốc nhuộm, các chất hoạt động bề mặt, các hợp chất halogen hữu cơ, muối trung tính làm tăng tổng hàm lượng chất rắn, nhiệt độ cao (thấp nhất là 40°C) và pH của nước thải cao từ 9 đến 12, do lượng kiềm trong nước thải lớn. Sơ lược về thuốc nhuộm Thuốc nhuộm là những chất hữu cơ có màu, hấp thụ mạnh một phần nhất định của quang phổ ánh sáng nhìn thấy và có khả năng gắn kết vào vật liệu dệt trong những điều kiện quy định (tính gắn màu). Thuốc nhuộm có thể có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp. Hiện nay con người hầu như chỉ sử dụng 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 được là do cấu trúc hóa học: một cách chung nhất, cấu trúc thuốc nhuộm bao gồm nhóm mang màu và nhóm trợ màu. Nhóm mang màu là những nhóm chứa các nối đôi liên hợp với hệ điện tử không cố định như: >C = C <, > C = N - , -N = N -, -NO2,… 5 do an Nhóm trợ màu là những nhóm thế cho hoặc nhận điện tử như: -NH, -COOH, - SO3H, -OH…đóng vai trò tăng cường màu của nhóm mang màu bằng cách dịch chuyển năng lượng của hệ điện tử. Nước thải nhuộm bao gồm các loại chính: - Nước thải chứa phẩm nhuộm hoạt tính.
- Nước thải chứa phẩm nhuộm sunfua. - Nước thải do tẩy giặt. Kết quả phân tích thành phần ô nhiễm của các loại nước thải trên được trình bày trong bảng sau: Bảng 1. Thành phần tính chất nước thải dệt nhuộm Kết quả Chỉ tiêu Đơn vị Nước thải hoạt tính Nước thải sunfua Nước thải tẩy pH 10 ÷ 11 >11 >12 COD mg/l 450-1500 10000-40000 9000-30000 BOD5 mg/l 200-800 2000-10000 4000-17000 N tổng mg/l 15-May 100-1000 200-1000 P tổng mg/l 0.7-3 30-Jul 30-Oct SS mg/l – – 120-1300 Màu Pt-Co 7000-50000 10000-50000 500-2000 Độ đục FAU 140-1500 8000-200000 1000-5000 (Nguồn: Khoa Môi Trường – Đại học Bách Khoa TP.HCM) Vì mỗi loại nước thải có thành phần và tính chất đặc trưng rất khác nhau nên công nghệ xử lý tương ứng cũng khác nhau.
Do đó, các loại phải tách riêng và xử lý sơ bộ loại trừ các tác nhân độc hại đối với vi sinh rồi nhập chung xử lý bằng sinh học. Nước thải nhuộm vải có nồng độ chất hữu cơ cao, thành phần phức tạp và chứa nhiều hợp chất vòng khó phân hủy sinh học, đồng thời có các chất trợ trong quá trình nhuộm có khả năng gây ức chế vi sinh vật. Hơn nữa, nhiệt độ nước thải rất cao, khộng thích hợp đưa trực tiếp vào hệ thống xử lý sinh học. Vì vậy, phải xử lý hóa lý trước khi đưa vào các công trình sinh học nhằm loại trừ các yếu tố gây hại đối với vi sinh.
Phân loại thuốc nhuộm Chất tạo màu được sử dụng trong công nghiệp có thể đầu tiên được chia thành thuốc nhuộm (các chất hòa tan được) và bột màu (các chất không hòa tan). Các chất tạo màu có thể được tổ chức theo các công nghệ áp dụng riêng chúng như thuốc nhuộm hoạt tính, thuốc nhuộm phân tán, thuốc nhuộm hoàn nguyên, thuốc nhuộm cầm màu, thuốc nhuộm axit hoặc bazơ, thuốc nhuộm trực tiếp, thuốc nhuộm phức hợp kim loại và các bột màu. Thuốc nhuộm cũng có thể được phân chia theo thành phần hóa học của chúng như azo, anthraquinone, lưu huỳnh, triphenylmethane, indigoid, phthalocyanine, v.v… hoặc theo cách mà chúng hoạt động trong quá trình nhuộm. Thuốc nhuộm bazơ hoặc cation Thuốc nhuộm bazơ (hoặc cation) được sử dụng để đạt được màu sắc tươi sáng, thường là đối với xơ polyacrylonitrile.
Tuy nhiên, khi áp dụng cho cellulose, thuốc nhuộm bazơ có độ bền màu kém với ánh sáng và sự cọ xát. Thuốc nhuộm bazơ có thể được hòa tan trong nước, nhưng acetic acid mang lại kết quả tốt hơn. Chúng trước tiên được hòa tan trong acetic acidit và sau đó trộn với nước nóng để tránh sự kết hợp của các phân tử thuốc nhuộm. Thuốc nhuộm axit hoặc anion Thuốc nhuộm acid (hoặc anion) được sử dụng để nhuộm sợi protein, polyamide, và polyacrylonitrile được hiệu chỉnh.
Độ bền màu với ánh sáng và giặt thì từ kém đến rất tốt, tùy thuộc vào cấu trúc hóa học của thuốc nhuộm. Thuốc nhuộm acid có thể dễ dàng hòa tan trong nước. Dung dịch thuốc nhuộm mà trong đó chúng được hòa tan có độ pH mang tính acid. Thuốc nhuộm cầm màu Thuốc nhuộm cầm màu có thể được phân loại như thuốc nhuộm acid, nhưng do công nghệ sử dụng chúng, chúng là một loại thuốc nhuộm độc lập.
Các phân tử thuốc nhuộm này không chứa crom, tuy nhiên crom có mặt trong muối được sử dụng để gắn kết thuốc nhuộm vào các sợi vải. Các muối thường được sử dụng trong quá trình này là: potassium dichromate, potassium chromate và sodium dichromate. Thuốc nhuộm cầm màu được sử dụng để nhuộm sợi protein và polyamide. Một muối crom được pha trộn vào dung dịch nhuộm để gắn kết thuốc nhuộm vào sợi.
Thuốc nhuộm phức hợp kim loại Thuốc nhuộm phức hợp kim loại được tạo thành từ một nguyên tử kim loại liên kết với một hoặc nhiều phân tử thuốc nhuộm. Những loại thuốc nhuộm này thường được sử dụng trên các sợi protein và polyamide. Thuốc nhuộm phức hợp kim loại 1:1 (chỉ định một phân tử thuốc nhuộm liên kết với 1 nguyên tử kim loại) được sử dụng trong các dung dịch có tính axit mạnh. Thuốc nhuộm phức hợp kim loại 1:2 (chỉ định 2 phân tử thuốc nhuộm liên kết với nguyên tử kim loại) được áp dụng trong dung dịch trung tính hoặc có tính acid yếu (pH 5 – 6.
Thuốc nhuộm trực tiếp Thuốc nhuộm trực tiếp chủ yếu được sử dụng để nhuộm các chất nền cellulose và, như thuốc nhuộm anion, thuốc nhuộm trực tiếp có các đặc tính acid. Độ bền màu giặt thì kém, trong khi độ bền với ánh sáng thì từ kém đến tuyệt vời. Thuốc nhuộm trực tiếp đôi khi được dùng để nhuộm sợi protein (đặc biệt là trong sự pha trộn). Thuốc nhuộm được sử dụng trực tiếp trên sợi cellulose trực tiếp mà không cần trợ chất cầm màu.
Thuốc nhuộm hoàn nguyên Thuốc nhuộm hoàn nguyên được sử dụng chủ yếu cho những sợi cellulose. Đôi khi chúng được sử dụng trên các sợi protein và polyamide 1. Thuốc nhuộm lưu huỳnh Thuốc nhuộm lưu huỳnh bao gồm cấu trúc amino và phenolic gắn kết với các hợp chất lưu huỳnh, và có trọng lượng phân tử cao. Nhiều loại thuốc nhuộm khác có chứa lưu huỳnh trong các phân tử của chúng, nhưng chỉ các loại thuốc nhuộm mà nó không tan trong nước và tan được bởi sodium sulfide trong một môi trường kiềm thuộc loại này.