Nghiên cứu đặc điểm của quá trình khoáng hóa một số hợp chất hữu cơ họ azo trong nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp fenton điện hóa

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN KỸ THUẬT NHIỆT ĐỚI

……..….***…………

PHẠM THỊ MINH

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CỦA QUÁ TRÌNH KHOÁNG

HÓA MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ HỌ AZO TRONG

NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG PHƢƠNG PHÁP

FENTON ĐIỆN HÓA

LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC

HÀ NỘI - 2013

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN KỸ THUẬT NHIỆT ĐỚI

……..….***…………

PHẠM THỊ MINH

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CỦA QUÁ TRÌNH KHOÁNG

HÓA MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ HỌ AZO TRONG

NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG PHƢƠNG PHÁP

FENTON ĐIỆN HÓA

LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC

Chuyên ngành: Hóa lí thuyết và hóa lí

Mã số: 62 44 01 19

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:

1. PGS.TS. Nguyễn Thị Lê Hiền

2. PGS.TS. Đinh Thị Mai Thanh

Hà Nội - 2013

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, em xin trân trọng cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Thị Lê Hiền

và PGS.TS. Đinh Thị Mai Thanh đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt kiến

thức, kinh nghiệm trong suốt quá trình em thực hiện đề tài luận án.

Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ nghiên cứu phòng Ăn mòn

và bảo vệ kim loại, Viện Kỹ thuật nhiệt đới đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong

thời gian thực hiện các nội dung của đề tài luận án.

Em xin chân thành cảm ơn một số Thầy, Cô giáo Khoa Hóa học,

trường đại học Sư phạm Hà Nội đã nhiệt tình giúp đỡ em về mặt kiến thức

và hỗ trợ một số thiết bị thực nghiệm có liên quan đến đề tài luận án.

Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình và bạn bè đã luôn động viên,

chia sẻ và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu.

Tác giả luận án

Phạm Thị Minh

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan, đây là công trình do tôi thực hiện dưới sự hướng

dẫn của người hướng dẫn khoa học. Một số nhiệm vụ nghiên cứu là thành

quả tập thể đã được các đồng sự cho phép sử dụng. Các số liệu, kết quả

trình bày trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ

công trình luận án nào khác.

Tác giả luận án

Phạm Thị Minh

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

AQDS Antraquinondisunphonat

C Cacbon

C/Ppy Điện cực cacbon có phủ màng polypyrol

C/Ppy(oxit)/Ppy Điện cực cacbon có phủ màng: polypyrol(oxit) và

polypyrol

COD

COD

%COD

Nhu cầu oxy hóa học

Độ suy giảm nhu cầu oxy hóa học

Hiệu suất suy giảm COD trong quá trình khoáng hóa

Dye

[Dye]

Thuốc nhuộm

Nồng độ thuốc nhuộm

EDX Phổ tán xạ năng lượng tia X

Hiệu suất phân hủy

H Hiệu suất dòng khoáng hóa

PANi Polyanilin

Ppy Polypyrol

Ppy(oxit) vật liệu composit polypyrol có chứa oxit

Pt Platin

PT Polythiophen

PTFE Polytetrafloetylen

SEM Kính hiển vi điện tử quét

TEM Kính hiển vi điện tử truyền qua

UV-Vis Phổ tử ngoại khả kiến

VLN Vật liệu nền

X-Ray Phổ nhiễu xạ tia X

1

MỞ ĐẦU

Hiện nay, trước sự phát triển ngày càng lớn mạnh của đất nước về kinh

tế và xã hội, đặc biệt là sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp đã

ảnh hưởng rất lớn đến môi trường sống của con người. Bên cạnh sự lớn mạnh

của nền kinh tế đất nước là hiện trạng các cơ sở hạ tầng xuống cấp trầm trọng

và sự ô nhiễm môi trường đang ở mức báo động. Một trong những ngành

công nghiệp gây ô nhiễm môi trường lớn là ngành dệt nhuộm. Bên cạnh các

công ty, nhà máy còn có hàng ngàn cơ sở nhỏ lẻ từ các làng nghề truyền

thống. Với quy mô sản xuất nhỏ, lẻ nên lượng nước thải sau sản xuất hầu như

không được xử lý, mà được thải trực tiếp ra hệ thống cống rãnh và đổ thẳng

xuống hồ ao, sông, ngòi gây ô nhiễm nghiêm trọng tầng nước mặt, mạch nước

ngầm và ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người.

Với dây chuyền công nghệ phức tạp, bao gồm nhiều công đoạn sản xuất

khác nhau nên nước thải sau sản xuất dệt nhuộm chứa nhiều loại hợp chất hữu

cơ độc hại, đặc biệt là các công đoạn tẩy trắng và nhuộm màu. Việc tẩy,

nhuộm vải bằng các loại thuốc nhuộm khác nhau như thuốc nhuộm hoạt tính,

thuốc nhuộm trực tiếp, thuốc nhuộm hoàn nguyên, thuốc nhuộm phân tán…

khiến cho lượng nước thải chứa nhiều chất ô nhiễm khác nhau (chất tạo màu,

chất làm bền màu...) [1,2]. Bên cạnh những lợi ích của chất tạo màu họ azo

trong công nghiệp nhuộm, thì tác hại của nó không nhỏ khi mà các chất này

được thải ra môi trường. Gần đây, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra tính độc

hại và nguy hiểm của hợp chất họ azo đối với môi trường sinh thái và con

người, đặc biệt là loại thuốc nhuộm này có thể gây ung thư cho người sử dụng

sản phẩm [3,4].

Nghiên cứu, xử lý nước thải có chứa hợp chất azo là một vấn đề rất quan

trọng nhằm loại bỏ hết các chất này trước khi xả ra môi trường, bảo vệ con

người và môi trường sinh thái.

Trong những năm gần đây, đã có nhiều công trình nghiên cứu và sử dụng

các phương pháp khác nhau nhằm xử lý các hợp chất hữu cơ độc hại trong

2

nước thải như: phương pháp vật lý, phương pháp sinh học, phương pháp hoá

học, phương pháp điện hoá... Mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và hạn

chế nhất định về mặt kỹ thuật cũng như mức độ phù hợp với điều kiện kinh tế

của từng quốc gia. Trong đó, việc xử lý các hợp chất hữu cơ độc hại bằng

phương pháp điện hoá hoặc quang điện hoá kết hợp với hiệu ứng Fenton là

một trong những hướng nghiên cứu mới đã và đang được nhiều nhà khoa học

trong và ngoài nước quan tâm nghiên cứu. Fenton điện hoá là quá trình oxy

hoá các ion kim loại chuyển tiếp như Fe2+, Cu2+, Co2+, Ni2+... bằng H2O2 dưới

tác dụng của dòng điện tạo ra ion gốc HO hoặc HO2 có tính oxy hóa rất cao

[5]. Các ion gốc này có khả năng oxy hoá không chọn lọc hầu hết các hợp

chất hữu cơ độc hại tạo thành các hợp chất ít độc hơn hoặc oxy hoá hoàn toàn

tạo CO2 và H2O. Tác nhân H2O2 có thể được đưa vào trong dung dịch trong

quá trình xử lý, cũng có thể được tạo ra đồng thời trên catôt nhờ phản ứng khử

oxy hoà tan trong dung dịch. Quá trình khử oxy hoà tan có thể diễn ra theo cơ

chế nhận 2 electron tạo H2O2 hoặc nhận 4 electron tạo OH￾phụ thuộc vào bản

chất vật liệu điện cực catôt [6]. Các khảo sát gần đây đã cho thấy, điện cực

composit chế tạo từ oxit phức hợp của kim loại chuyển tiếp có cấu trúc spinel

trên chất mang là các polyme dẫn điện như polypyrol (Ppy), polyanilin (PANi),

polythiophen (PT)… có khả năng xúc tác tốt cho quá trình khử oxy tạo H2O2

trên catôt [7-9].

Với mục đích hiểu rõ hơn về đặc điểm quá trình xử lý các hợp chất hữu

cơ độc hại, đặc biệt là hợp chất tạo màu họ azo bằng phương pháp Fenton

điện hóa, qua đó xác định được điều kiện thích hợp để xử lý nước thải dệt

nhuộm thực tế nên đề tài luận án ―Nghiên cứu đặc điểm của quá trình

khoáng hóa một số hợp chất hữu cơ họ azo trong nƣớc thải dệt nhuộm

bằng phƣơng pháp Fenton điện hóa‖ đã được thực hiện.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án

- Tổng hợp được oxit phức hợp cấu trúc spinel Cu1,5Mn1,5O4 bằng phương

pháp đồng kết tủa.

3

- Tổng hợp được màng Ppy và Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy trên điện cực nền

cacbon.

- Xác định được chế độ tối ưu cho quá trình xử lý các hợp chất hữu cơ họ azo

trong nước thải dệt nhuộm.

- Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm của một số cơ sở dệt nhuộm bằng

hiệu ứng Fenton điện hoá.

Các nội dung nghiên cứu chính của luận án

- Tổng hợp oxit phức hợp cấu trúc spinel Cu1,5Mn1,5O4 bằng phương pháp

đồng kết tủa; nghiên cứu thành phần, cấu trúc và hình thái học của oxit phức

hợp thu được.

- Tổng hợp và nghiên cứu đặc tính của màng Ppy và Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy.

- Đặc tính điện hóa của điện cực anôt platin và điện cực catôt nền cacbon

trong dung dịch chứa hợp chất màu azo.

- Quá trình khoáng hóa một số chất azo bằng phương pháp Fenton điện hóa.

- Xử lý trong phòng thí nghiệm một số mẫu nước thải dệt nhuộm bằng

phương pháp Fenton điện hóa.

4

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1. Nƣớc thải dệt nhuộm

1.1.1. Nguồn phát sinh nước thải dệt nhuộm

Nguồn nước thải phát sinh trong công nghiệp dệt nhuộm từ các công

đoạn hồ sợi, giũ hồ, nấu, tẩy, nhuộm và hoàn tất. Trong đó lượng nước thải

chủ yếu do quá trình giặt sau mỗi công đoạn. Nhu cầu sử dụng nước trong nhà

máy dệt nhuộm rất lớn và thay đổi tùy theo mặt hàng khác nhau. Theo phân

tích của các chuyên gia, lượng nước được sử dụng trong các công đoạn sản

xuất chiếm 72,3 %, chủ yếu là từ các công đoạn nhuộm và hoàn tất sản phẩm.

Người ta có thể tính sơ lược nhu cầu sử dụng nước cho 1 mét vải nằm trong

phạm vi từ 12 - 65 lít và thải ra 10 - 40 lít nước. Vấn đề ô nhiễm chủ yếu trong

ngành công nghiệp dệt nhuộm là sự ô nhiễm nguồn nước. Xét hai yếu tố là lượng

nước thải và thành phần các chất ô nhiễm trong nước thải thì ngành dệt nhuộm

được đánh giá là ô nhiễm nhất trong số các ngành công nghiệp [1,2].

1.1.2. Đặc tính của nước thải dệt nhuộm

Đặc tính của nước thải dệt nhuộm nói chung và nước thải dệt nhuộm

làng nghề Vạn Phúc, Dương Nội nói riêng đều chứa các loại hợp chất tạo màu

hữu cơ, do đó có các chỉ số pH, DO, BOD, COD… rất cao (xem bảng 1.1),

vượt quá tiêu chuẩn cho phép được thải ra môi trường sinh thái (xem bảng 1.2).

Bảng 1.1. Đặc tính nước thải của một số cơ sở dệt nhuộm ở Hà Nội [13]

Tên nhà máy Độ pH Độ màu COD (mg/l) BOD (mg/l)

Dệt Hà Nội 9-10 250-500 230-500 90-120

Dệt kim Thăng Long 8-12 168 443 132

Dệt nhuộm Vạn Phúc 8-11 750 380-890 120

Dệt nhuộm Dương Nội 8-11 750 380-890 106

5

Bảng 1.2. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp dệt may [14]

TT Thông số Đơn vị

Giới hạn theo TCVN 2008

A B

1 Độ màu Pt-Co 50 150

2 Độ pH - 6 - 9 5,5 - 9

3 BOD5 (ở 20oC) mg/l 30 50

4 COD mg/l 75 100

Như vậy, nước thải công nghiệp nói chung và nước thải ngành dệt

nhuộm nói riêng để đạt tiêu chuẩn cho phép thải ra môi trường sinh thái cần

tuân thủ nghiêm ngặt khâu xử lý các hóa chất gây ô nhiễm môi trường có mặt

trong nước thải sau khi sản xuất hoặc chế biến các sản phẩm công nghiệp.

1.1.3. Các chất ô nhiễm chính trong nước thải dệt nhuộm

Các chất ô nhiễm chủ yếu có trong nước thải dệt nhuộm là các chất hữu

cơ khó phân hủy, thuốc nhuộm, chất hoạt động bề mặt, các hợp chất halogen

hữu cơ, muối trung tính làm tăng tổng hàm lượng chất rắn, nhiệt độ cao và pH

của nước thải cao do lượng kiềm lớn. Trong đó, thuốc nhuộm là thành phần

khó xử lý nhất, đặc biệt là thuốc nhuộm azo - loại thuốc nhuộm được sử dụng

phổ biến nhất hiện nay, chiếm tới 60 - 70 % thị phần [10-12]. Thông thường,

các chất màu có trong thuốc nhuộm không bám dính hết vào sợi vải trong quá

trình nhuộm mà còn lại một lượng dư nhất định tồn tại trong nước thải. Lượng

thuốc nhuộm dư sau công đoạn nhuộm có thể lên đến 50 % tổng lượng thuốc

nhuộm được sử dụng ban đầu [10,11]. Đây chính là nguyên nhân làm cho

nước thải dệt nhuộm có độ màu cao và nồng độ chất ô nhiễm lớn.

1.1.4. Các loại thuốc nhuộm thường dùng ở Việt Nam [13]

Thuốc nhuộm là các hợp chất mang màu dạng hữu cơ hoặc dạng phức

của các kim loại như Cu, Co, Ni, Cr…Tuy nhiên, hiện nay dạng phức kim loại

không còn sử dụng nhiều do nước thải sau khi nhuộm chứa hàm lượng lớn

các kim loại nặng gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Thuốc nhuộm dạng

6

hữu cơ mang màu hiện rất phổ biến trên thị trường.

Tuỳ theo cấu tạo, tính chất và phạm vi sử dụng của chúng mà người ta

chia thuốc nhuộm thành các nhóm khác nhau. Ở nước ta hiện nay, thuốc

nhuộm thương phẩm vẫn chưa được sản xuất, tất cả các loại thuốc nhuộm đều

phải nhập của các hãng sản xuất thuốc nhuộm trên thế giới.

Có hai cách để phân loại thuốc nhuộm:

- Phân loại thuốc nhuộm theo cấu trúc hoá học: thuốc nhuộm trong

cấu trúc hoá học có nhóm azo, nhóm antraquinon, nhóm nitro,…

- Phân loại theo lớp kỹ thuật hay phạm vi sử dụng: ưu điểm của phân

loại này là thuận tiện cho việc tra cứu và sử dụng, người ta đã xây dựng từ

điển thuốc nhuộm. Từ điển thuốc nhuộm được sử dụng rộng rãi trên thế giới,

trong đó mỗi loại thuốc nhuộm có chung tính chất kỹ thuật được xếp trong

cùng lớp như: nhóm thuốc trực tiếp, thuốc axit, thuốc hoạt tính… Trong mỗi

lớp lại xếp theo thứ tự gam màu lần lượt từ vàng da cam, đỏ, tím, xanh lam,

xanh lục, nâu và đen. Sau đây là một số nhóm thuốc nhuộm thường dùng ở

Việt Nam [13]:

Thuốc nhuộm trực tiếp

Thuốc nhuộm trực tiếp hay còn gọi là thuốc nhuộm tự bắt màu là những

hợp chất màu hoà tan trong nước, có khả năng tự bắt màu vào một số vật liệu

như: các tơ xenlulozơ, giấy… nhờ các lực hấp phụ trong môi trường trung tính

hoặc môi trường kiềm. Tuy nhiên, khi nhuộm màu đậm thì thuốc nhuộm trực tiếp

không còn hiệu suất bắt màu cao, hơn nữa trong thành phần có chứa gốc azo (-

N=N - ), đây là loại hợp chất hợp chất hữu cơ độc hại nên hiện nay loại thuốc này

không còn được khuyến khích sử dụng nhiều. Mặc dù vậy, do thuốc nhuộm trực

tiếp dễ sử dụng và rẻ nên vẫn được đa số các cơ sở nhỏ lẻ từ các làng nghề truyền

thống sử dụng để nhuộm các loại vải, sợi dễ bắt màu như tơ, lụa, cotton...

Thuốc nhuộm axit

Theo cấu tạo hoá học thuốc nhuộm axit đều thuộc nhóm azo, một số là

dẫn xuất của antraquinon, triarylmetan, xanten, azin và quinophtalic, một số

7

có thể tạo phức với kim loại. Các thuốc nhuộm loại này thường sử dụng để

nhuộm trực tiếp các loại sợi động vật tức là các nhóm xơ sợi có tính bazơ như

len, tơ tằm, sợi tổng hợp polyamit trong môi trường axit.

Thuốc nhuộm hoạt tính

Thuốc nhuộm hoạt tính là những hợp chất màu mà trong phân tử của

chúng có chứa các nhóm nguyên tử có thể thực hiện liên kết hoá trị với vật

liệu nói chung và xơ dệt nói riêng trong quá trình nhuộm. Dạng công thức hoá

học tổng quát của thuốc nhuộm hoạt tính là: S—R—T—X

Trong đó: S: là các nhóm -SO3Na, -COONa, -SO2CH3.

R: phần mang màu của phân tử thuốc nhuộm, quyết định màu sắc,

những gốc mang màu này thường là monoazo và diazo, gốc thuốc nhuộm axit

antraquinon, hoàn nguyên đa vòng…

T: nhóm nguyên tử phản ứng, làm nhiệm vụ liên kết giữa thuốc

nhuộm với xơ và có ảnh hưởng quyết định đến độ bền của liên kết này, đóng

vai trò quyết định tốc độ phản ứng nucleofin.

X: nhóm nguyên tử phản ứng, trong quá trình nhuộm nó sẽ tách

khỏi phân tử thuốc nhuộm, tạo điều kiện để thuốc nhuộm thực hiện phản ứng

hoá học với xơ.

Mức độ không gắn màu của thuốc nhuộm hoạt tính tương đối cao,

khoảng 30 %, có chứa gốc halogen hữu cơ (hợp chất AOX) nên làm tăng tính

độc khi thải ra môi trường. Hơn nữa hợp chất này có khả năng tích luỹ sinh

học, do đó gây nên tác động tiềm ẩn cho sức khoẻ con người và động vật.

Thuốc nhuộm bazơ

Thuốc nhuộm bazơ là những hợp chất màu có cấu tạo khác nhau, hầu

hết chúng là các muối clorua, oxalat hoặc muối kép của bazơ hữu cơ.

Thuốc nhuộm hoàn nguyên

Được dùng chủ yếu để nhuộm chỉ, vải, sợi bông, lụa visco. Thuốc

nhuộm hoàn nguyên phần lớn dựa trên hai họ màu indigoit và antraquinon.

Các thuốc nhuộm hoàn nguyên thường không tan trong nước, kiềm nên

8

thường phải sử dụng các chất khử để chuyển về dạng tan được (thường là

dung dịch NaOH + Na2S2O3 ở 50 - 60oC). ở dạng tan được này, thuốc nhuộm

hoàn nguyên khuyếch tán vào xơ.

Thuốc nhuộm lưu huỳnh

Thuốc nhuộm lưu huỳnh là những hợp chất màu chứa nguyên tử lưu

huỳnh trong phân tử thuốc nhuộm ở các dạng -S-, -S-S-, -SO-, -Sn-. Trong

nhiều trường hợp, lưu huỳnh nằm trong các dị vòng như: tiazol, tiazin,

tiantren và vòng azin. Thuốc nhuộm nhóm này rất phức tạp, đến nay vẫn chưa

xác định được chính xác cấu tạo tổng quát của chúng.

Thuốc nhuộm phân tán

Là những chất màu không tan trong nước, phân bố đều trong nước

dạng dung dịch huyền phù, thường được dùng nhuộm xơ kị nước như xơ

axetat, polyamit, polyeste, polyacrilonitrin. Phân tử thuốc nhuộm có cấu tạo

từ gốc azo (- N=N -) và antraquinon có chứa nhóm amin tự do hoặc đã bị thay

thế (- NH2, - NHR, NR2, - NH - CH2 - OH) nên thuốc nhuộm dễ dàng phân

tán vào nước. Mức độ gắn màu của thuốc nhuộm phân tán đạt tỉ lệ cao (90 -

95 %) nên nước thải không chứa nhiều thuốc nhuộm và mang tính axit.

Thuốc nhuộm azo không tan

Thuốc nhuộm azo không tan còn có tên gọi khác như thuốc nhuộm

lạnh, thuốc nhuộm đá, thuốc nhuộm naptol, chúng là những hợp chất có chứa

nhóm azo trong phân tử nhưng không có mặt các nhóm có tính tan như -

SO3Na, -COONa nên không hoà tan trong nước.

Thuốc nhuộm pigment

Pigment là những hợp chất có màu, có đặc điểm chung là không tan

trong nước do phân tử không chứa các nhóm có tính tan (-SO3H, -COOH)

hoặc các nhóm này bị chuyển về dạng muối bari, canxi không tan trong nước.

Thuốc nhuộm này phải được gia công đặc biệt để khi hoà tan trong

nước nóng nó phân bố trong dung dịch như một thuốc nhuộm thực sự và bắt

màu lên xơ sợi theo lực hấp phụ vật lý.

9

1.1.5. Khái niệm chung về hợp chất màu azo

1.1.5.1. Đặc điểm cấu tạo [15-16]

Hợp chất azo là những hợp chất màu tổng hợp có chứa nhóm azo - N=

N-. Hầu hết các loại hợp chất màu azo chỉ chứa một nhóm azo (gọi là

monoazo), một số ít chứa hai nhóm hoặc nhiều hơn. Hợp chất azo thường có

chứa một vòng thơm liên kết với nhóm azo và nối với một naphtalen hay

vòng benzen thứ hai. Sự khác nhau giữa các hợp chất azo chủ yếu ở vòng

thơm, các nhóm quanh liên kết azo giúp ổn định nhóm –N = N – bởi chính

những nhóm này tạo nên một hệ thống chuyển động, là yếu tố quan trọng ảnh

hưởng tới màu sắc của hợp chất azo. Khi hệ thống chuyển vị và phân chia sẽ

xảy ra hiện tượng hấp thụ thường xuyên ánh sáng ở vùng khả kiến.

1.1.5.2. Tính chất

Hợp chất màu azo bền hơn tất cả các phẩm màu thực phẩm tự nhiên.

Đặc biệt, phẩm màu azo bền trong phạm vi pH khá rộng của thực phẩm, bền

với nhiệt khi phơi dưới ánh sáng và oxy, rất khó bị phân hủy bởi các vi sinh

vật. Chính vì vậy, các hợp chất màu azo được ứng dụng phổ biến trong nhiều

ngành công nghiệp (thực phẩm, in, nhuộm...) [11-13]. Tuy nhiên, hợp chất

màu azo không tan được trong dầu hoặc chất béo, chỉ khi hợp chất màu azo

kết hợp với một phân tử chất béo hòa tan hoặc khi chúng bị phân tán thành

những phân tử nguyên chất thì dầu mới có thể được tạo màu.

1.1.5.3. Độc tính với môi trường [2,22]

Các loại phẩm nhuộm tổng hợp có chứa các hợp chất azo đã có từ lâu

đời và ngày càng được sử dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp dệt

may, giấy, cao su, nhựa, da, mỹ phẩm, dược phẩm và các ngành công nghiệp

thực phẩm do có đặc điểm là dễ sử dụng, giá thành rẻ, ổn định và đa dạng về

màu sắc so với màu sắc tự nhiên. Tuy nhiên việc sử dụng rộng rãi thuốc

nhuộm và các sản phẩm của chúng gây ra ô nhiễm nguồn nước ảnh hưởng tới

sức khỏe của con người và môi trường sống. Khi đi vào nguồn nước tự nhiên

như sông, hồ… Với một lượng rất nhỏ của thuốc nhuộm đã cho cảm giác về

10

màu sắc. Màu đậm của nước thải cản trở sự hấp thụ oxy và ánh sáng mặt trời

gây tác hại cho sự hô hấp, sinh trưởng của các loài thủy sinh, làm tác động

xấu đến khả năng phân giải của vi sinh đối với các chất hữu cơ trong nước

thải. Đối với cá và các loài thủy sinh, các kết quả thử nghiệm trên cá của hơn

3000 loại thuốc nhuộm nằm trong tất cả các nhóm từ không độc, độc vừa, rất

độc đến cực độc cho thấy có khoảng 37 % loại thuốc nhuộm gây độc cho cá

và thủy sinh, khoảng 2 % thuộc loại rất độc và cực độc [2].

Đối với con người, thuốc nhuộm có thể gây ra các bệnh về da, đường

hô hấp, đường tiêu hóa. Ngoài ra, một số thuốc nhuộm hoặc chất chuyển hóa

của chúng rất độc hại có thể gây ung thư (như thuốc nhuộm Benzidin, 4-

amino-azo-benzen). Các nhà sản xuất Châu Âu đã cho ngừng sản xuất các

loại thuốc nhuộm này nhưng trên thực tế chúng vẫn được tìm thấy trên thị

trường do giá thành rẻ và hiệu quả nhuộm màu cao [22].

1.1.5.4. Một số hợp chất azo thường gặp

* Hợp chất metyl da cam [16-18]

- Tên quốc tế : Natri para-dimetylaminoazobenzensunfonat.

- Công thức phân tử : C14H14N3NaO3S

- Khối lượng phân tử : 327,34 đvc

- Công thức cấu tạo:

- Thuốc nhuộm metyl da cam thuộc loại thuốc nhuộm axít, là một chất

bột tinh thể màu da cam, độc, không tan trong dung môi hữu cơ, khó tan trong

nước nguội, nhưng dễ tan trong nước nóng, d = 1,28 g/cm3

, nhiệt độ nóng

chảy trên 3000C. Nó là hợp chất màu azo do có chứa nhóm mang màu -N=N-,

có tính chất lưỡng tính với hằng số axit Ka = 4.10-4

.

- Cực đại hấp thụ ánh sáng của dung dịch 505±5 nm

- Khoảng pH chuyển từ màu đỏ sang vàng: 3,0 - 4,4; pKa = 3,8

- Hệ số hấp thụ mol = 26.900