Đề tài Nghiên cứu khả năng hấp phụ màu nước thải dệt nhuộm bằng than trấu (Phần 1)

Nội dung text: Đề tài Nghiên cứu khả năng hấp phụ màu nước thải dệt nhuộm bằng than trấu (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MÀU NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG THAN TRẤU S K C 0 0 0 2 8 1 MÃ SỐ: SV 104 - 2009 S K C 0 0 2 7 7 7 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, 2010
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM  ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN NGUYÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MÀU NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG THAN TRẤU MÃ SỐ: SV104 - 2009 THUỘC NHÓM NGÀNH : KHOA HỌC KỸ THUẬT NGƯỜI CHỦ TRÌ : NGUYỄN THỊ HƯỜNG NGƯỜI THAM GIA : VÕ THỊ NHẬT HÀ ĐƠN VỊ : KHOA CN HĨA VÀ THỰC PHẨM TP. HỒ CHÍ MINH – 8/2010
3. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS. TS NGUYỄN VĂN SỨC LỜI CẢM ƠN Sau hơn 9 tháng tìm hiểu và nghiên cứu, nay nhĩm chúng em đã hồn thành đề tài. Ngồi sự nỗ lực và cĩ gắng của cả nhĩm, chúng em cịn nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của ban lãnh đạo khoa CNHH và TP, cùng các Thầy cơ trong bộ mơn cơng nghệ mơi trường, tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em hồn thành đề tài. - Lời đầu tiên, nhĩm em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Nguyễn Văn Sức. Thầy đã hướng dẫn chúng em trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Giúp chúng em hiểu về một lĩnh vực mới khi bước đầu làm quen với nghiên cứu khoa học. - Nhĩm xin chân thành cảm ơn cơ Lê Thị Bạch Huệ cùng với các Giáo viên bộ mơn cơng nghệ mơi trường đã tạo điều kiện cho chúng em sử dụng phịng thí nghiệm và các thiết bị trong quá trình thực hiện đề tài. - Xin gửi lời cảm ơn đến : Phịng quản lý khoa học – Hợp tác quốc tế và đào tạo sau đại học và phịng kế hoạch tài chính đã cho phép nhĩm chúng em thực hiện đề tài. Thư viện trường ĐHSPKT-TPHCM đã tạo điều kiện cho chúng em mượn tài liệu nghiên cứu. - Cảm ơn các bạn lớp 07 MT đã giúp đỡ nhĩm trong thời gian thực hiện đề tài. Trong suốt thời gian nghiên cứu khơng tránh khỏi những điều thiếu sĩt, rất mong sự gĩp ý của thầy, cơ và các bạn để đề tài hồn thành được tốt hơn. Tp Hồ Chí Minh ngày 30 tháng 07 năm 2010 Nhĩm thực hiện đề tài Nghiên cứu khả năng hấp phụ màu nước thải dệt nhuộm bằng than trấu
4. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS. TS NGUYỄN VĂN SỨC MỤC LỤC PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1 CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU . . Error! Bookmark not defined. 1.1. Giới thiệu sơ lược về nước thải dệt nhuộm Error! Bookmark not defined. 1.2. Sự cần thiết của đề tài 3 1.3. Mục đích đề tài .3 1.4. Nhiệm vụ nghiên cứu .3 1.5 Đối tượng nghiên cứu . 3 1.6 Phạm vi nghiên cứu 4 1.7 Phương pháp nghiên cứu .4 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 5 2.1. Tổng quan về vật liệu hấp phụ (tro trấu) 5 2.2. Tổng quan về chất cần hấp phụ (thuốc nhuộm baz Malachite Green) 7 CHƯƠNG 3 LÝ THUYẾT VỀ PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ 11 3.1 Cơ sở lý thuyết hấp phụ .11 3.2 Cân bằng và đẳng nhiệt hấp phụ (Thuyết Langmuir và thuyết Freundlich) 12 CHƯƠNG 4 DỤNG CỤ, THIẾT BỊ, HĨA CHẤT . 16 4.1 Dụng cụ . .16 4.2 Thiết bị . 16 4.3 Hĩa chất và vật liệu .17 4.4 Một số lưu ý khi sử dụng dụng cụ, thiết bị, hĩa chất 17 Nghiên cứu khả năng hấp phụ màu nước thải dệt nhuộm bằng than trấu
5. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS. TS NGUYỄN VĂN SỨC PHẦN II: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 18 CHƯƠNG 5: THỰC NGHIỆM 18 5.1 Xử lý tro trấu .18 5.2 Pha dung dịch thuốc nhuộm 18 5.3 Pha dung dịch KNO3 18 5.4 Pha các dung dịch HCl, HNO3, NaOH . 18 5.5 Khảo sát pH theo thế deta 18 5.6 Khảo sát sự ảnh hưởng của tro trấu đến pH 18 5.7 Khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến sự thể hiện màu thuốc nhuộm .18 5.8 Khảo sát sự ảnh hưởng của tro trấu đến pH của dung dịch sau khi lắc với tro trấu 18 5.9 Lập đường chuẩn nước màu nhuộm 18 5.10 Khảo sát ảnh hưởng thời gian lắc 20 5.11 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng tro trấu . .20 5.12 Khảo sát phương trình đẳng nhiệt hấp phụ . .20 CHƯƠNG 6 KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT .21 6.1 Kết quả chụp SEM, FT-IR, BET .21 6.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đối với dung dịch thuốc nhuộm . . 22 6.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tro trấu đến dung dịch thuốc nhuộm 22 6.4 Kết quả khảo sát thế deta . . 24 6.5 Đặc trưng cơ bản của tro trấu .24 6.6 Đường chuẩn dung dịch thuốc nhuộm . 24 6.7 Kết quả khảo sát thời gian tiếp xúc . .25 Nghiên cứu khả năng hấp phụ màu nước thải dệt nhuộm bằng than trấu
6. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS. TS NGUYỄN VĂN SỨC 6.8 Kết quả khảo sát hàm lượng 26 6.9 Kết quả khảo sát phương trình đẳng nhiệt hấp phụ .26 PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .29 I. Kết luận 29 1. Tính khoa học 29 2. Tính khả thi của đề tài .29 3. Thiếu xĩt và hạn chế 29 II. Kiến nghị .30 TÀI LIỆU THAM KHẢO 31 PHỤ LỤC . .32 Nghiên cứu khả năng hấp phụ màu nước thải dệt nhuộm bằng than trấu
7. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS. TS: NGUYỄN VĂN SỨC PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ CHƢƠNG I: MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu sơ lƣợc về nƣớc thải dệt nhuộm: - Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của quá trình cơng nghiệp hố đất nước, chất thải cơng nghiệp cũng đang ngày một gia tăng về khối lượng, đa dạng về chủng loại, địi hỏi phải cĩ nhận thức đúng đắn và đầu tư thích đáng cho vấn đề xử lý. - Nước thải dệt nhuộm là sự tổng hợp nước thải phát sinh từ tất cả các cơng đoạn hồ sợi, nấu tẩy, tẩy trắng, làm bĩng sợi, nhuộm in và hồn tất. Theo phân tích của các chuyên gia, trung bình, một nhà máy dệt nhuộm sử dụng một lượng nước đáng kể, trong đĩ, lượng nước được sử dụng trong các cơng đoạn sản xuất chiếm 72,3%, chủ yếu là trong cơng đoạn nhuộm và hồn tất sản phẩm. Xét hai yếu tố là lượng nước thải và thành phần các chất ơ nhiễm trong nước thải, ngành dệt nhuộm được đánh giá là ơ nhiễm nhất trong số các ngành cơng nghiệp . - Các chất ơ nhiễm chủ yếu cĩ trong nước thải dệt nhuộm là các hợp chất hữu cơ khĩ phân hủy, thuốc nhuộm, các chất hoạt động bề mặt, các hợp chất halogen hữu cơ (AOX- Adsorbable Organohalogens), muối trung tính làm tăng tổng hàm lượng chất rắn, nhiệt độ cao (thấp nhất là 40°C) và pH của nước thải cao do lượng kiềm trong nước thải lớn. Trong số các chất ơ nhiễm cĩ trong nước thải dệt nhuộm, thuốc nhuộm là thành phần khĩ xử lý nhất, đặc biệt là thuốc nhuộm azo khơng tan – loại thuốc nhuộm được sử dụng phổ biến nhất hiện nay, chiếm 60-70% thị phần. Thơng thường, các chất màu cĩ trong thuốc nhuộm khơng bám dính hết vào sợi vải trong quá trình nhuộm mà bao giờ cũng cịn lại một lượng dư nhất định tồn tại trong nước thải. Lượng thuốc nhuộm dư sau cơng đoạn nhuộm cĩ thể lên đến 50% tổng lượng thuốc nhuộm được sử dụng ban đầu. Đây chính là nguyên nhân làm cho nước thải dệt nhuộm cĩ độ màu cao, và nồng độ chất ơ nhiễm lớn. Nghiên cứu khả năng hấp phụ màu dệt nhuộm bằng than trấu 1
8. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS. TS: NGUYỄN VĂN SỨC - Các loại phẩm nhuộm chủ yếu được sử dụng trong dệt nhuộm bao gồm:  Phẩm nhuộm phân tán: Là phẩm nhuộm khơng tan trong nước nhưng ở dạng phân tán trong dung dịch và cĩ thể phan tán trên sợi, mạch phân tử thường nhỏ. Cĩ thể cĩ nhiều họ khác nhau: anthraquinon, nitroanilamin  Phẩm nhuộm trực tiếp: Dùng để nhuộm vải cotton trong mơi trường kiềm, thường là muối sunfonat của hợp chất hữu cơ: R-SO3Na. kém bền với ánh sáng khi giặt.  Phẩm nhuộm axit: Đa số những hợp chất sulfo chứa một hay nhiều nhĩm SO3H và một vài dẫn xuất chứa nhĩm COOH dùng nhuộm trực tiếp các loại tơ sợi chứa nhĩm bazo như : len , tơ , poliamide  Phẩm nhuộm hoạt tính: Cĩ cơng thức tổng quát: S – F – T = X. Trong đĩ F: Phân tử mang màu; S: nhĩm tan trong nước (SO3Na, COONa) ; T: gốc mang phản ứng(cĩ thể là nhĩm Clo hay vinyl ); X: nhĩm cĩ khả năng phản ứng.  Phẩm nhuộm hồn nguyên: Bao gồm các họ màu khác nhau như: indigo, dẫn xuất anthraquinon, phẩm sulfua dung để chỉ sợi bơng visco, sợi tổng hợp. - Thành phần nước thải dệt nhuộm rất đa dạng, bao gồm:  Phẩm nhuộm.  Chất hoạt động bề mặt.  Chất điện ly.  Chất ngậm.  Chất tạo mơi trường.  Tinh bột, chất ơxi hĩa  Các loại hĩa chất đặc trưng hịa tan dưới dạng ion và các kim loại nặng  Nước thải sinh ra từ dệt nhuộm thường cĩ nhiệt độ cao,độ màu cao, độ pH lớn, chứa nhiều loại hĩa chất, thuốc nhuộm khĩ phân hủy. - Thành phần và tính chất của nước thải thay đỏi liên tục trong ngày. Nhất là tại các nhà máy sản xuất theo quy trình gián đoạn, các cơng nghệ như giặt, nấu tẩy, nhuộm đều thực hiện trên cùng một máy. Do vậy tùy theo giai đoạn nước thải cũng biến đổi , dẫn đến độ màu , hàm lượng chất hữu cơ, đọ pH , hàm lượng cặn khơng ổn định. Nghiên cứu khả năng hấp phụ màu dệt nhuộm bằng than trấu 2
9. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS. TS: NGUYỄN VĂN SỨC 1.2 Sự cần thiết của đề tài: - Vì cĩ nhiều thành phần độc hại nên nước thải dệt nhuộm là nguồn gây ra ơ nhiễm đến mơi trường và sức khỏe con người, trong đĩ: độ màu, pH , TS , COD, nhiệt độ vượt quá tiêu chuẩn cho phép. Hàm lượng chất bề mặt đơi khi quá cao , khi thải vào nguồn nước sơng , kênh rạch tạo một màng nổi trên bề mặt, ngăn cản sự khuếch tán oxi vào mơi trường nước gây nguy hại cho hoạt động cảu thủy sinh vật. Mặt khác, một số hĩa chất chứa kim loại như crơm, nhân thơm, các phần chứa độc tố khơng những cĩ thể hủy diệt sinh vật mà cịn gây hại trực tiếp đến sức khỏe của người dân sống ở khu vực lân cận. - Điều quan trọng là độ màu quá cao, việc xả thải liên tục vào nguồn nước đã làm cho độ màu tăng dần, dẫn đến hiện trạng nguồn nước bị nhiễm màu. Các thuốc nhuộm thừa cĩ khả năng hấp phụ ánh sáng ngăn cản sự khuếch tán của ánh sáng vào nước, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lường nguồn nước và đời sống thủy sinh vật. - Chính vì vậy việc tìm hiểu thành phần của nước thải dệt nhuộm cùng với việc nghiên cứu xử lý là rất cần thiết. 1.3 Mục đích đề tài: Nghiên cứu khả năng hấp phụ màu nước thải dệt nhuộm bằng tro trấu. 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu: - Tìm kiếm thơng tin liên quan đến đề tài - Tham khảo ý kiến từ chuyên gia - Tiến hành thí nghiệm, khảo sát thực nghiệm - Chọn lọc ,xử lý thơng tin - Thống kê và xử lý số liệu - Kết luận và kiến nghị. 1.5 Đối tƣợng nghiên cứu: - Dung dịch nước màu nhuộm bazơ, Malachite Green - Tro trấu chưa qua xử lý hĩa chất, được sấy ở 80°C trong 5 h Nghiên cứu khả năng hấp phụ màu dệt nhuộm bằng than trấu 3