MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT 3 1.1.Tổng quan về thuốc nhuộm 3 1.1.2. Cách gọi tên thuốc nhuộm 3 1.1.5.1.Đặc điểm của ánh sáng mặt trời 5 1.1.5.2.Năng lượng của ánh sáng 5 1.1.6.1.Theo cấu tạo hóa học 6 1.1.7.1.1Cấu tạo 10 1.2. Nước thải nghành dệt nhuộm 11 1.2.1.Giới thiệu 11 1.3.Tổng quan về điện phân 21 1.3.1. Điện phân 21 1.3.2.Điện phân dung dịch NaCl dùng điện cực trơ titan 23 1.3.2.1.1.Ở catot 24 1.3.2.2.Ở Anot 25 1.3.3.Định luật Faraday 27 1.3.4.Ứng dụng của phương pháp điện hóa 29 1.3.4 1Quá trình điện hóa 29 1.3.4 2Quá trình oxy hóa điện hóa 30 1.3.4 3Các kết quả nghiên cứu ở cấp độ thử nghiệm 30 CHƯƠNG II THỰC NGHIỆM 31 Kế hoạch thực nghiệm 31 1 Sơ đồ bảng biểu và hình vẽ Bảng 1.1: Bảng màu sắc và bước sóng tương ứng . Hình 1.1: Công thức phân tử của thuốc nhuộm acid yellow 17. Hình 1.2: Công thức phân tử của thuốc nhuộm acid blue US1. Hình 1.3: Công thức phân tử của thuốc nhuộm acid red 52. Hình 2.1: Sơ đồ quy trình xử lý nước thải ở các xí nghiệp liên doanh Donatex, cty Dệt may 7 và cty 28. Hình 2.2: Sơ đồ quy trình xử lý nước thải ở công ty dệt Choongnam Vietnam Textile Co.Ltd (Nhơn Trạch, Đồng Nai). Hình 2.3: Quy trình phức hợp gồm nhiều công đoạn: xử lý trước, xử lý hoá lý, xử lý vy sinh hiếu khí, lọc than hoạt tính của công ty dệt Việt Thắng. 2 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT 1.1. Tổng quan về thuốc nhuộm 1.1.1. Khái niệm Thuốc nhuộm là tên gọi chung của những hợp chất hữu cơ mang màu (có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp) rất đa dạng về màu sắc cũng như chủng loại, chúng có khả năng nhuộm màu nghĩa là có khả năng bắt màu hay gắn màu trực tiếp. 1.1.2. Cách gọi tên thuốc nhuộm Gồm 3 phần: - Phần thứ 1: viết cả chữ, chỉ tên phân lớp kỹ thuật của thuốc nhuộm. - Phần thứ 2: viết cả chữ, thường là các tính từ chỉ màu sắc của thuốc nhuộm. - Phần thứ 3: được viết bằng chữ và chữ số chỉ sắc thái và cường độ của thuốc nhuộm. Để chỉ cường độ màu người ta dùng 2 chữ cái đi liền với nhau như BB, RR …., hoặc thêm vào các chữ số như: 2R, 6B, 4G…. 1.1.3. Cấu tạo chung tạo nên màu sắc của thuốc nhuộm Theo quan điểm của Butlervo và Alektsev năm 1876 O. Witt thì hợp chất hữu cơ mang màu là do trong phân tử của chúng có chứa những nhóm mang màu, đó là những nhóm nguyên tử chưa bão hòa hóa trị. Những nhóm mang màu quan trọng là: CH=CH nhóm etylen N=N nhóm azo CH=N nhóm azo metyl N=O nhóm nitrozo NO 2 nhóm nitro = C =O nhóm cacbonyl Ngoài những nhóm mang màu thì để màu sắc sâu hơn thì cần có nhóm trợ màu: -OH, -NH 2 , -N (CH 3 ) 2 3 1.1.4. Bản chất màu sắc trong tự nhiên Màu sắc là một hiện tượng phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố sau đây: - Cấu tạo vật thể mang màu. - Thành phần của ánh sáng chiếu vào vật thể và góc quan sát. - Tình trạng mắt người quan sát. Trong thực tế khi nghiên cứu về màu sắc thì có các khái niệm: - Màu quang phổ: là màu nhận được khi phân tích ánh sáng trắng ra thành những tia màu hợp thành nhờ dụng cụ quang học, mỗi màu được đặc trưng bằng 1 bước sóng nhất định từ 380 đến 760nm và gọi là màu đơn sắc, đặc điểm của các màu này là tươi và thuần sắc. - Màu vô sắc: là những màu được đặc trưng bởi cường độ màu như nhau tại tất cả các bước sóng. - Màu hữu sắc: là những màu thiên nhiên thể hiện ở các vật xung quanh ta. - Tông màu: là khái niệm trừu tượng thường được hiểu là sắc, sắc thái hoặc là ánh màu. - Độ thuần sắc: là chỉ tiêu xác định mức độ sắc thái trong màu. - Độ sáng: đồng nghĩa với độ phản chiếu, được đánh giá bằng phần trăm các tia tới so với tổng chùm tia phản xạ. 4 1.1.5. Lý thuyết về ánh sáng và sự hấp thụ ánh sáng của vật thể 1.1.5.1. Đặc điểm của ánh sáng mặt trời Ánh sáng mặt trời mà con người cảm nhận được là ánh sáng trắng, ánh sáng này được hợp thành từ bảy màu đơn sắc có bước sóng khác nhau: đỏ, vành, cam, lục, lam, chàm, tím. Giữa 7 màu này là vô số màu trung gian do sự phối ghép màu của 2 màu lân cận. Những màu chính được trình bày: Bảng 1.1: Bảng các màu chính và bước sóng tương ứng Tên màu Bước sóng Tên màu Bước sóng Cực tím Tím Tím lam Xanh lam Xanh da trời Xanh lục Vàng lục 400 420 440 470 500 530 560 Vàng Vàng cam Da cam Đỏ cam Đỏ Cực đỏ 580 590 600 610 650 780 1.1.5.2. Năng lượng của ánh sáng Theo thuyết proton thì ánh sáng là kết quả của hiện tượng bức xạ sóng được truyền đi kèm theo năng lượng của chúng được tính bằng kilocalo. Khi một vật bị chiếu sáng thì một số nguyên tử nào đó được cấp năng lượng và nó chuyển từ trạng thái ổn định sang trạng thái không ổn định. Hai trạng thái này cách nhau bởi một năng lượng nằm trong khoảng 35kcal đến 70kcal tính cho mỗi phân tử nhuộm. Trong quá trình nhảy từ mức năng lượng này sang mức năng lượng khác thì các nguyên tử sẽ hấp thụ năng lượng và phát ra tia sáng có bước sóng nhất định. Theo định luật lượng tử ta sẽ tính được mức năng lượng theo công thức: 5 Trong đó: γ: tần số dao động h: hằng số planck h= 6,626.10 -27 erg/s C: tốc độ ánh sáng, C=300000km/s λ: bước sóng 1.1.6. Phân loại thuốc nhuộm Dựa vào nguồn gốc chia làm 2 loại: Thuốc nhuộm có nguồn gốc tự nhiên và thuốc nhuộm tổng hợp. - Thuốc nhuộm tự nhiên. - Thuôc nhuộm tổng hợp: được chia theo phân lớp kỹ thuật và theo cấu tạo hóa học 1.1.6.1. Theo cấu tạo hóa học - Thuốc nhuộm azo. - Thuốc nhuộm antraquinon. - Thuốc nhuộm indigoit. - Thuốc nhuộm arylmetan. - Thuốc nhuộm nitro. - Thuốc nhuộm nitrozo. - Thuốc nhuộm polymetyn. - Thuốc nhuộm lưu huỳnh. - Thuốc nhuộm arylamin. - Thuốc nhuộm azometyn. - Thuốc nhuộm hoàn nguyên đa vòng 6 - Thuốc nhuộm phtaloxianin. 1.1.6.2. Theo phân lớp kỹ thuật có - Thuốc nhuộm trực tiếp. - Thuốc nhuộm hoạt tính. - Thuốc nhuộm Bazo-cation. - Thuốc nhuộm Cầm màu. - Thuốc nhuộm Hoàn nguyên tan và không tan. - Thuốc nhuộm Lưu huỳnh. - Thuốc nhuộm Azo không tan. - Thuốc nhuộm Phân tán. - Thuốc nhuộm Oxy hóa. - Thuốc nhuộm Pigment. - Thuốc nhuộm acid. 1.1.6.3. Loại thuốc nhuộm nghiên cứu Thuốc nhuộm acid là các loại thuốc nhuộm có đặc điểm chung là hòa tan trong nước, có phạm vi sử dụng rộng, ngoài mục đích nhuộm len, tơ tằm và xơ, polyamit một số dùng để nhuộm da, lông thú. Lớp thuốc nhuộm này được gọi là “acid” vì chúng bắt màu vào xơ trong môi trường acid, còn bản thân thuốc nhuộm thì có phản ứng trung tính. Theo cấu tạo hóa học, đa số thuốc nhuộm acid đều thuộc nhóm azo, số ít hơn là dẫn xuất của antraquynon, triarymetan, xanten, azin, một số tạo phức với kim loại. Theo tính chất kỹ thuật thuốc nhuộm acid được chia làm 3 nhóm: + Thuốc nhuộm acid thông thường. + Thuốc nhuộm acid cầm màu. + Thuốc nhuộm acid chứa kim loại. 7 Ba nhóm thuốc nhuộm này có đặc điểm chung là đủ màu, màu của chúng tươi và thuần sắc. Đa số chúng là muối của các acid mạnh và bazơ mạnh nên khi hòa tan trong nước thì phân ly thành các ion như sau: Ar-SO 3 Na Ar-SO 3 - + Na + Các ion mang màu của thuốc nhuộm tích điện âm (Ar-SO 3 - ) sẽ hấp phụ vào các tâm tích điện dương của vật liệu. Nhờ vậy mà nó được gắn màu hay giữ lại trên vật liệu bằng mối liên kết ion hay liên kết muối, đó là đặc điểm riêng của thuốc nhuộm acid. Ngoài ra chúng cũng được liên kết với các vật liệu bằng lực vanderwaals, liên kết hydro và liên kết phối trí, nhưng những lực liên kết này không mạnh. Sau đây là ba màu thuốc nhuộm acid chúng em nghiên cứu: a. Thuốc nhuộm: acid yellow 17 Công thức phân tử: C 16 H 10 C l2 N 4 Na 2 O 7 S 2 Trọng lượng phân tử: 551.28 Công thức cấu tạo: Hình 1.1: Công thức cấu tạo của thuốc nhuộm acid yellow 17. b. Thuốc nhuộm acid blue US1 Công thức phân tử: C 27 H 31 N 2 NaO 6 S 2 Trọng lượng phân tử: 566.66 8 Công thức cấu tạo: Hình 1.2: công thức cấu tạo của thuốc nhuộm acid Blue US1. c. Thuốc nhuộm acid red 52 Tên sản xuất: Sulforhodamine b Tên quốc tế: Sulforhodamine b monosodium salt;sulforhodamine b; phloxine rhodamine;xylene red;xylene red b; (6-(diethylamino)-9-(2,4-disulfophenyl)-3h-xanthen-3-ylidene)diethyl- ammoniu;acidleatherredkb;AcidroseredB. Công thức phân tử : C 27 H 29 N 2 NaO 7 S 2 Khối lượng phân tử: 580.65 9 Công thức cấu tạo: Hình 1.3: công thức cấu tạo của thuốc nhuộm acid red 52. 1.1.7. Phương pháp đo màu của máy quang phổ 1.1.7.1.1 Cấu tạo Chia làm hai phần: phần quang học và phần đo. - Phần quang học: nguồn sáng (L), khe sáng và điều chỉnh được (E), ống chuẩn trực (K), quang kế hệ tán sắc với một lăng kính hay hai lăng kính, kính lọc nhiễu xạ hay cách tử nhiễu xạ… để tạo ra tia đơn sắc (P), thấu kính O, khe điều chỉnh ánh sáng thoát ra (A). - Phần đo: bộ thu quang điện (F), khuyếch đại (V), bộ vi xử lý và hiển thị kết quả đo nối với các thiết bị ngoại vi như màn hình, máy in. 1.1.7.2. Tiến hành đo màu Bức xạ xuất phát từ trong quang phổ kế thông qua khúc xạ, nhiễu xạ, tán xạ thành một dải ánh sáng toàn sắc. Ứng với góc xoay của lăng kính P, sẽ cho bức xạ đơn sắc có bước sóng xác định đi vào khe hẹp A. Khe A cho ánh sáng thoát ra được điều chỉnh tương ứng với độ rộng ∆λ. Tia đơn sắc sẽ chiếu lên mẫu đo và mẫu trắng chuẩn. Tỷ lệ giữa phần ánh sáng đơn sắc trả lại từ mẫu đo so với ánh sáng đơn sắc trả lại từ mẫu trắng chuẩn gọi là độ phản xạ tại một bước sóng R λ . Độ phản xạ được dẩn vào bộ thu quang điện F, được xử lý cuối cùng cho ra số liệu và những đường cong phản xạ. 10 [...]... thành đồ án nghiên cứu khả năng khử màu thuốc nhuộm bằng phương pháp điện phân một cách tốt nhất Bên cạnh đó chúng em cũng hi vọng khoa và trung tâm hỗ trợ thêm cho chúng em nghiên cứu sâu hơn về đề tài khả năng khử màu thuốc nhuộm acid bằng phương pháp điện phân Sau đây là kế hoạch thực nghiệm của nhóm chúng em Các bước tiến hành thực nghiệm: - Quét phổ UV-VIS tìm λmax của từng loại thuốc nhuộm acid... này chúng em tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất khử màu thuốc nhuộm acid như: + Dòng điện ảnh hưởng như thế nào khi ta tăng hoặc giảm + Thời gian điện phân càng nhiều hay ít có ảnh hưởng như thế nào đến hiệu suất khử màu + pH ảnh hưởng như thế nào đến khả năng khử màu thuốc nhuộm khi điện phân + Nồng độ muối NaCl ảnh hưởng nhiều hay ít đến khả năng khử màu thuốc nhuộm + Nhiệt độ có... gì đến việc khử màu thuốc nhuộm trong quá trình điện phân khử màu thuốc nhuộm acid hay không? Từ những số liệu trên chúng em sẽ chọn ra 4 yếu tố có ảnh hưởng nhất đến quá trình khử màu thuốc nhuộm bằng phương pháp điện phân để quy hoạch thực nghiệm 2.4 Bước 4: Tối ưu hóa Tiến hành quy hoạch thực nghiệm Sau đó là tối ưu hóa, từ đó sẽ chọn ra những điều kiện tốt nhất của quá trình điện phân bằng dung dịch... quan về điện phân 1.3.1 Điện phân Điện phân là quá trình oxi hóa, quá trình khử xảy ra tại các bề mặt điện cực khi có dòng điện một chiều đi qua dung dịch chất điện li hay chất điện li ở trạng thái nóng chảy Nguồn điện một chiều (pin, acquy) Dây dẫn điện Catot Anot Bình điện phân Hình 3.1: Bình điện phân - Điện cực nối với cực âm của máy phát điện (nguồn điện một chiêu gọi là cực âm hay catot) - Điện. .. của từng loại thuốc nhuộm - Khảo sát sự ảnh hưởng của các yếu tố như: dòng điện, thời gian điện phân, pH, nồng độ thuốc nhuộm, nồng độ muối NaCl và nhiệt độ đến hiệu suất khử màu - Chọn khoảng khảo sát của 4 yếu tố để quy hoạch thực nghiệm - Quy hoạch thực nghiệm - Tối ưu hóa - Sau khi tối ưu hóa, chọn điều kiện tốt nhất của quá trình điện phân bằng dung dịch NaCl để xử lý màu thuốc nhuộm acid 31 2.1... quá trình điện phân bằng dung dịch NaCl để xử lý màu thuốc nhuộm acid 2.5 Bước 5: Tiến hành khử màu thuốc nhuộm bằng phương pháp điện phân 34 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ngô Thị Nga, Trần Văn Nhân, “Giáo trình công nghệ xử lý nước thải”, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội (1999) [2] PGS TS Cao Hữu Lượng, PGS.TS Hoàng Thị Lĩnh, “Hóa học thuốc nhuộm , Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật [3] GS... thì H2O không bị khử quá trình (5) mà là ion H+ bị khử: 2H+ + 2e H2 Do ion H+ trong nước có nồng độ rất nhỏ nên ion H+ của axit dễ bị khử hơn ion H+ của H2O, H2O tham gia điện phân ở quá trình (5) thực chất là H+ của H2O bị khử 1.3.2 Điện phân dung dịch NaCl dùng điện cực trơ titan Khi điện phân dung dịch chất điện li thì tùy trường hợp, dung môi nước của dung dịch có thể tham gia điện phân ở catot hay... độ dòng điện và thời gian điện phân (hay khối lượng của chất tạo ra ở điện cực tỉ lệ với đương lượng của chất đó và điện lượng qua bình điện phân) m= Trong đó: mA: khối lượng chất giải phóng ở điện cực (gam) MA: khối lượng mol nguyên tử của chất thu được ở điện cực nA: số electron mà nguyên tử hoặc ion đã cho hoặc nhận I: cường độ dòng điện (A) t: thời gian điện phân (s) F: hằng số Faraday là điện tích...1.2 Nước thải nghành dệt nhuộm 1.2.1 Giới thiệu Đề tài chúng em nghiên cứu về khả năng khử màu của thuốc nhuộm acid, đây là một phần trong việc xử lý ô nhiễm nước thải dệt nhuộm, để hiểu hơn về nước thải dệt nhuộm và có hướng ứng dụng đề tài hợp lý nhất chúng em sẽ đi tìm hiểu về phần nước thải mà chủ yếu là nước thải dệt nhuộm Nguồn nước thải phát sinh trong công nghệ dệt nhuộm là từ các công đoạn:... NaCl + NaClO +H2O Nếu bình điện phân có vách ngăn, sau khi điện phân hết NaCl, thu được dung dịch 26 gồm: NaOH, H2O Nếu tiếp tục điện phân, tức điện phân dung dịch NaOH 2NaOH 2Na+ + 2OH- 2H2O + 2eˉ H2 + OHˉ 2OH- - 2e ½ O2 + H2O H2O đp H2 + ½ O 2 Như vậy khi điện phân dung dịch muối ăn, điện cực trơ, có vách ngăn xốp giữa catot với anot, thì ở giai đoạn đầu, NaCl bị điện phân trước, thu được khí hiđro . học - Thuốc nhuộm azo. - Thuốc nhuộm antraquinon. - Thuốc nhuộm indigoit. - Thuốc nhuộm arylmetan. - Thuốc nhuộm nitro. - Thuốc nhuộm nitrozo. - Thuốc nhuộm polymetyn. - Thuốc nhuộm lưu huỳnh. - Thuốc. tính. - Thuốc nhuộm Bazo-cation. - Thuốc nhuộm Cầm màu. - Thuốc nhuộm Hoàn nguyên tan và không tan. - Thuốc nhuộm Lưu huỳnh. - Thuốc nhuộm Azo không tan. - Thuốc nhuộm Phân tán. - Thuốc nhuộm Oxy. huỳnh. - Thuốc nhuộm arylamin. - Thuốc nhuộm azometyn. - Thuốc nhuộm hoàn nguyên đa vòng 6 - Thuốc nhuộm phtaloxianin. 1.1.6.2. Theo phân lớp kỹ thuật có - Thuốc nhuộm trực tiếp. - Thuốc nhuộm hoạt