Ảnh hưởng của pH và thời gian đến hiệu quả xử lý màu của phẩm nhuộm trong quá trình oxi hóa bằng tác nhân Ozon.
Từ kết quả nguyên cứu của Phương Nam cho thấy pH càng cao, khả năng hấp thụ của Ozon vào dung dịch càng tốt và có khả năng tạo ra các phản ứng hình thành gốc *OH làm tăng tốc độ phản ứng. Mặt khác, thông thường nước thải từ các công đoạn nhuộm tại các cơ sở có tính hơi kiềm, vì vậy, chúng tôi tiến hành thí nghiệm trong dải pH từ 7 đến 11.
Đối tượng thí nghiệm là hai loại phẩm nhuộm tự pha: Direct Red 23 và Reactive Blue 19 đều có nồng độ 500 mg/L với các thông số ban đầu như trong bảng 1.
Thí nghiệm được tiến hành bằng cách sục ozon liên tục vào trong dung dịch phẩm nhuộm đã pha sẵn, pH của dung dịch được theo dõi và điều chỉnh (sử dụng dung dịch NaOH 1N) theo các giá trị pH cần nghiên cứu trong suốt quá trình thực nghiệm. Tiến hành thí nghiệm trong vòng 90 phút, cứ sau 10 phút, lấy mẫu 1 lần để xác định độ màu của dung dịch. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của pH và thời gian đến hiệu quả xử lý màu của quá trình Ozon hóa được trình bày trong các hình sau.
Từ các kết quả phân tích trên, rút ra một số kết luận sau:
Ở các điều kiện pH khác nhau, quá trình oxy hóa bằng tác nhân Ozon đều làm giảm độ màu của cả hai loại phẩm nhuộm, khi pH càng cao thì hiệu suất xử lý càng tăng. Trong khoảng pH = 7-11, hiệu suất xử lý thấp nhất tại pH = 7, hiệu suất này tăng dần qua pH= 8, 9, 10 và cao nhất ở pH =11 (đạt 97,74 % đối với Direct Red 23 và 98,81 % đối với
Reactive Blue 19). Kết quả này cũng tương ứng với thí nghiệm ở mục 3.2.1.
Từ các kết quả trên nhận thấy, thời gian phản ứng và loại phẩm nhuộm cũng là các yếu tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả xử lý của quá trình oxy hóa bằng tác nhân Ozon. Thời gian phản ứng càng kéo dài thì hiệu suất xử lý càng tăng.
+ Đối với phẩm Direct Red 23, ở pH =7 và 8, sau thời gian 90 phút phản ứng, tuy hiệu quả xử lý màu khá cao (lần lượt là 84,15 % và 94,52 %) nhưng độ màu của dung dịch còn 683 (Pt-Co) và 236 (Pt- Co) - chưa đạt giới hạn cho phép của quy chuẩn (QCVN 13:2009/BTNMT, cột B = 150(Pt-Co)). Nhưng khi pH = 9, 10 và 11, thời gian phản ứng chỉ cần 80 phút, độ màu của dung dịch phẩm nhuộm đã nằm trong giới hạn cho phép (lần lượt là 148, 123 và 93 (Pt-Co)).
+ Đối với phẩm Reactive Blue 19, sau thời gian 90 phút phản ứng chỉ có độ màu ở pH = 7 vẫn chưa đạt giới hạn cho phép. Khi pH = 8 thì sau 80 phút, đến pH = 9, 10 và 11 chỉ cần 60 phút phản ứng, độ màu của dung dịch phẩm nhuộm đã nằm trong giới hạn cho phép của quy chuẩn (QCVN 13:2009/BTNMT, cột B =150 Pt-Co). Như vậy, có thể kết luận rằng: pH = 11 cho hiệu quả xử lý màu của quá trình Ozon cao nhất.
Tuy nhiên, do cùng đến một mốc thời gian (80 phút đối với Direct Red 23 và 60 phút đối với Reactive Blue 19) thì độ màu ở pH = 9, 10 và 11 đều đạt tiêu
chuẩn cho phép); vì vậy, khi ứng dụng trong thực tế, để giảm chi phí và dễ tiến hành thực nghiệm hơn, chúng tôi chọn pH= 9 để thực hiện phản ứng. Thời gian càng dài, hiệu quả xử lý càng tăng, thời gian xử lý cho phẩm Reactive Blue 19 là 60 phút, với phẩm Direct Red 23 là 80 phút thì độ màu của dung dịch sau xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép.
Kết luận
Ozon có khả năng phản ứng phá vỡ cấu trúc của các hợp chất màu có trong nước thải dệt nhuộm dẫn đến làm mất màu của chúng. Quá trình Ozon đã xử lý được màu của hai loại phẩm nhuộm Direct Red 23 và Reactive Blue 19.
Đã xác định lượng Ozon hấp thụ vào các loại dung dịch khác nhau hay cùng một loại dung dịch nhưng có nồng độ khác nhau là khác nhau, nồng độ chất trong dung dịch càng cao, sự hấp thụ Ozon vào dung dịch càng nhiều.
Hiệu quả của quá trình Ozon phụ thuộc vào pH của dung dịch, nồng độ chất màu và thời gian phản ứng. Độ pH càng cao, thời gian cho quá trình Ozon càng dài thì hiệu suất xử lý màu càng tăng. Đối với thí nghiệm trên mẫu tự pha, tại pH = 11 cho hiệu quả xử cao nhất (đạt 98,31% đối với Direct Red 23 và 99,78% với Reactive Blue 19).