Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp chiếu xạ chùm tia điện tử

Trong nước thải dệt nhuộm có nhiều tác nhân gây hại cho môi trường và sức khỏe con người. Vì vậy, nước thải dệt nhuộm cần phải được xử lý trước khi thải ra môi trường. Trong nghiên cứu này, nước thải dệt nhuộm được xử lý bằng phương pháp chiếu xạ chùm tia điện tử (EB). Kết quả cho thấy pH, độ màu, nhu cầu oxy hóa học (COD) và sinh học (BOD) của nước thải giảm khi tăng liều xạ từ 0 đến 20 kGy. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp chiếu xạ chùm tia điện tử NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG PHƢƠNG PHÁP CHIẾU XẠ CHÙM TIA ĐIỆN TỬ Nguyễn Ngọc Duy1, 2, Nguyễn Thị Kim Lan1, Nguyễn Thành Được1, Đặng Văn Phú1, Phạm Thị Thu Hồng1, Nguyễn Quốc Hiến11 Trung tâm Nghiên cứu và Triển khai Công nghệ Bức xạ, Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam 2 Viện Khoa học Ứng dụng, trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí MinhTÓM TẮTNước thải dệt nhuộm đã và đang là vấn nạn cho môi trường sinh thái tại các nước có ngành dệt may pháttriển như Việt Nam. Trong nước thải dệt nhuộm có nhiều tác nhân gây hại cho môi trường và sức khỏecon người. Vì vậy, nước thải dệt nhuộm cần phải được xử lý trước khi thải ra môi trường. Trong nghiêncứu này, nước thải dệt nhuộm được xử lý bằng phương pháp chiếu xạ chùm tia điện tử (EB). Kết quả chothấy pH, độ màu, nhu cầu oxy hóa học (COD) và sinh học (BOD) của nước thải giảm khi tăng liều xạ từ 0đến 20 kGy. Cụ thể, độ giảm pH, COD, BOD và độ màu đạt lần lượt 17,8; 75; 66 và 93% tại liều xạ 20kGy. Ngoài ra, sự kết hợp chiếu xạ EB với H2O2 ở nồng độ thích hợp 5 mM làm giảm liều xạ và gia tănghiệu quả xử lý màu, COD, BOD và pH của nước thải dệt nhuộm. Phương pháp chiếu xạ chùm tia điện tửcho thấy tiềm năng ứng dụng để xử lý nước thải dệt nhuộm qui mô công nghiệp.Từ khóa: Nước thải dệt nhuộm, chiếu xạ chùm tia điện tử, COD, BOD, độ màu.1. MỞ ĐẦUTrong công nghiệp chế tạo, ngành dệt nhuộm là phân khúc quan trọng giải quyết việc làm cho một lượnglớn lao động. Tuy nhiên, một trong những vấn đề chính mà ngành công nghiệp dệt nhuộm phải đối mặt làxử lý nước thải [2, 3, 5, 6, 11]. Quá trình dệt nhuộm được thực hiện thông qua môi trường nước và tạo ramột lượng lớn nước thải. Cần khoảng 70-150 lít nước để xử lý 1 kg vải sợi [4, 5, 9]. Tính chất của nướcthải dệt nhuộm phụ thuộc vào loại sợi, hóa chất và quy trình công nghệ sử dụng. Trong nước thải dệtnhuộm có nhiều tác nhân gây hại cho môi trường và sức khỏe con người bao gồm chất rắn phân tán, hóachất tạo màu, mùi. Thuốc nhuộm trong nước thải có thể tạo màu và gây ra một số bệnh như xuất huyết,viêm loét da, buồn nôn,.. . Các chất màu trong nước thải ngăn ánh sáng mặt trời từ bề mặt nước và cản trởquá trình quang hợp. Chất màu làm tăng nhu cầu oxy sinh học (BOD) của nước và làm giảm quá trình táitạo oxy do đó cản trở sự phát triển của sinh vật quang dưỡng. Chất rắn phân tán trong nước thải tác độngđến môi trường khi kết hợp với cặn dầu và thay đổi cơ chế chuyển oxy ở mặt nước [2, 4, 5, 9, 16]. Vì vậy,nước thải dệt nhuộm cần được xử lý loại bỏ các chất ô nhiễm trước khi thải ra môi trường [13]. Cácphương pháp hóa lý như hấp thụ, keo tụ, lọc, oxi hóa đã được ứng dụng để xử lý nước thải dệt nhuộm chothấy hiệu quả nhất định nhưng lại tạo ra bùn thải thứ cấp cần tiếp tục xử lý [3, 5, 7]. Phương pháp sinh họcsử dụng bùn hoạt tính để xử lý nước thải dệt nhuộm có thể làm giảm COD hiệu quả nhưng không thể khửmàu hoàn toàn và cần không gian xử lý lớn [16]. Vì vậy, nghiên cứu sử dụng công nghệ bức xạ nănglượng cao để xử lý chất ô nhiễm như nước thải, khí thải, bùn thải đang được quan tâm nghiên cứu hiệnnay. Ưu điểm chính của công nghệ bức xạ là gốc tự do hoạt tính được tạo ra trong quá trình xạ ly nước màkhông cần sử dụng hóa chất độc hại, tốc độ xử lý cao và quá trình xử lý ở nhiệt độ thường. Trong quá trình909chiếu xạ, các gốc tự do hydroxy (OH), được tạo ra là tác nhân oxy hóa mạnh có thể phản ứng với phân tửchất màu trong nước thải tạo các phân đoạn nhỏ hơn không màu dẫn đến loại màu nước thải [7, 8, 10-13].Có nhiều nghiên cứu sử dụng chiếu xạ nguồn gamma Co-60 [4, 16] và chiếu xạ chùm tia điện tử (EB) [7,10, 11, 14, 15, 16] để xử lý màu nước thải dệt nhuộm, trong đó phương pháp chiếu xạ EB cho thấy hiệuquả hơn chiếu xạ gamma về thời gian chiếu xạ, công suất xử lý, có thể kiểm soát quá trình xử lý, ngắt vàkết nối với nguồn dễ dàng, phù hợp để ứng dụng trong công nghiệp [10, 16]. Hiệu quả xử lý nước thải dệtnhuộm bằng phương pháp chiếu xạ EB có thể được tăng cường khi sử dụng kết hợp hydrogen peroxit(H2O2). Sử dụng H2O2 có thể làm gia tăng hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm do tăng nồng độ gốc OHtạo thành trong quá trình chiếu xạ [4, 6]. Trong nghiên cứu này, khảo sát hiệu quả xử lý màu nước thải dệtnhuộm thực tế bằng phương pháp chiếu xạ EB cũng như hiệu quả kết hợp chiếu xạ EB và H2O2 đã đượcthực hiện.2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP2.1. Lấy mẫu nước thải và chiếu xạNước thải dệt nhuộm được lấy trực tiếp từ bể nước sau nhuộm của Công ty Cổ Phần May Việt Thắng,Tp.HCM là màu nhuộm hỗn hợp của 3 loại màu: Reactive Black 5, Reactive Red 10 và Reactive orange13. Nước thải được cho vào hộp nhựa có nắp đậy sao cho bề dày của dung dịch là 2,5 cm. Khảo sát hiệuquả xử lý màu, COD, BOD và pH của nước thải theo liều xạ 5-20 kGy khi không có H2O2 và khi kết hợpchiếu xạ ở liều 5kGy và nồng độ H2O2 là 5-20mM. Chiếu xạ mẫu được thực hiện trên máy gia tốc chùmtia điện tử UELR-10-15S2 tại Trung tâm Nghiên cứu và Triển khai Công nghệ Bức xạ. H2O2 (30%) củaMerk, Đức. Các hóa chất sử dụng khác là dạng phân tích của Aldrich, Sigma.2.2. Phân tích thí nghiệmpH của nước thải dệt nhuộm trước và sau khi chiếu xạ được khảo sát theo tiêu chuẩn TCVN 6492:2011.Độ giảm pH (%) = [ , trong đó pHo và pHi lần lượt là pH của nước thải trước và sau chiếuxạ khi không có H2O2 hay pH của nước thải theo nồng độ H2O2 là 0 và 5-20mM khi chiếu xạ 5 kGy.Độ loại màu (%) = [ , với Ao và Ai lần lượt là độ màu của nước thải trước và sau chiếu xạ khikhông có H2O2 hay độ màu của mẫu theo nồng độ H2O2 là 0 và 5-20mM khi chiếu xạ 5 kGy. (Phươngpháp đo độ màu Pt-Co: Theo tiêu chuẩn SMEWW 2120B-2012)Nhu cầu oxy hóa học (COD) được thực hiện bằng phương pháp dicromat theo tiêu chuẩnSMEWW5220C:2012, nước thải được cho vào dung dịch có tí ...