Với việc gia tăng tiêu thụ toàn cầu hàng hóa, các hệ thống sản xuất đã trải qua quá trình khảo sát kỹ lưỡng về mặt tác động môi trường.

Do vậy ngành dệt bắt buộc phải giải quyết các vấn đề như vậy do là một trong các ngành sản xuất ô nhiễm nhất trên thế giới. Tại mỗi công đoạn sản xuất dệt, cần sử dụng lượng lớn nước sạch, năng lượng và hóa chất. Các quá trình gia công này lại tạo ra ô nhiễm không khí, nước và đất thông qua thải bỏ dòng thải thường không được xử lý và tạo ra phế thải, đặt gánh nặng lên môi trường. DyStar – một nhà sản xuất hóa chất thuốc nhuộm lớn trên thế giới cam kết các tiêu chuẩn cao nhất về an toàn sản phẩm và sinh thái và phát triển sản phẩm đã đưa ra Công nghệ hiện có tốt nhất (BAT) có giảm tác động môi trường cho các nhà máy gia công dệt. Để có thể giảm tải lên môi trường, cần tối ưu hóa và tiêu chuẩn hóa toàn bộ chuỗi cung cấp và các nguồn. Trong bài này tập trung vào quá trình nhuộm màu bằng cách sử dụng BAT từ DyStar để tối ưu hóa đầu ra với tác động thấp nhất lên môi trường. Chúng ta hãy nhìn vào hai quá trình gia công xơ chính ngày nay và chỉ ra cách thức áp dụng BAT và tối ưu hóa quá trình tiên tiến có thể giảm sử dụng nguồn và tải lượng ô nhiễm đến mức thấp nhất. 1. Nhuộm tận trích xơ xenlulo bằng thuốc nhuộm hoạt tính 2. Nhuộm trận trích polyeste bằng thuốc nhuộm phân tán. 1. Nhuộm tận trích xơ xenlulo bằng thuốc nhuộm hoạt tính Các thông số kiểm soát dòng thải chính của nước thải nhà máy nhuộm gồm thể tích nước thải, tổng chất rắn hòa tan, nhu cầu ô xy hóa học (COD), màu và pH. Mỗi thông số được định lượng và ở nhiều nước công nghiệp hóa, người ta thiết lập hàm lượng hoặc giới hạn tổng tải lượng để các giá trị này không thể bị vượt quá trong dòng thải xả vào các nhà máy xử lý nước thải hoạt động độc lập (WWTP) hoặc vào nước mặt. Các giới hạn cho phép để thải vào WWTP điển hình cao hơn các giới hạn cho phép vào nước mặt như là sông và hồ. Tuy nhiên tiêu điểm quan trọng nhất cho nhuộm màu xơ xenlulo trong việc loại bỏ sự không tuân thủ bằng cách sử dụng công nghệ thuốc nhuộm hoạt tính được phát triển để trợ giúp sản xuất “nhuộm đúng ngay từ đầu” (Right First Time – RFT) bằng cách kết hợp sự chuyển giao từ phòng thí nghiệm sang sản xuất và tính lặp lại của sản xuất. Đối với các màu trung bình tới đậm thì tác động lên môi trường có thể giảm đáng kể bằng cách khai thác các tính chất độc đáo của thuốc nhuộm hoạt tính Remazol®Ultra RGB. Các mục tiêu chủ yếu của chương trình phát triển Remazol®Ultra RGB là: · Cường độ màu cao của của từng thuốc nhuộm · Mức độ gắn màu cao lên xơ xenlulo · Tương tác thuốc nhuộm-thuốc nhuộm thấp nhất, tương tác này gây ra “tác động cản màu”. Tác động cản màu là điển hình trong nhiều kết hợp thuốc nhuộm hoạt tính được dựa trên các thuốc nhuộm màu váng ánh kim, đỏ và navy/đen ba yếu tố dẫn tới độ tái lặp kém và dùng quá nhiều thuốc nhuộm khi cố gắng đạt tới độ đậm màu mong muốn. Dùng quá nhiều thuốc dẫn đến hiệu quả “nhuộm đúng ngay từ đầu” kém, hiệu quả gắn màu rất thấp, và kết quả là tải lượng ô nhiễm cao trong dòng thải nhuộm do thủy phân thuốc nhuộm không gắn màu. Có thể quan sát được tỷ lệ gắn màu cao của thuốc nhuộm Remazol®Ultra RGB trong đồ thị 1 và 2. Đồ thị 1 – Độ gắn màu thuốc nhuộm Remazol®Ultra Orange RGB và Remazol Ultra Yellow RGBN so với C.I Reactive Yellow 176. Đồ thị 2 - Độ gắn màu thuốc nhuộm Remazol®Ultra Carmine RGB và Remazol Ultra Red GBN so với C.I Reactive Red 230 Chìa khóa để tránh nhuộm quá nhiều thuốc là hình thành các liên kết hóa trị với xơ xenlulo tại tỷ lệ phần trăm sử dụng thuốc nhuộm tại phần dốc của đồ thị, do tỷ lệ gắn màu trở nên giảm đi nhiều do bão hòa tại các vị trí hiện có trên xơ. Các đơn nhuộm được tạo công thức để đạt cùng màu đậm khi đánh giá bằng thị giác đã chỉ ra sự suy giảm lượng thuốc nhuộm yêu cầu bởi kết hợp các thuốc nhuộm Remazol Ultra RGB khi so với các thuốc nhuộm khác là 50%. Thuốc nhuộm Remazol®Ultra RGB chứng tỏ khả năng hấp thụ thuốc nhuộm nổi bật và giá trị màu bằng quá trình ngấm ép cuộn ủ lạnh tận trích và các phương pháp nhuộm liên tục để đạt được các màu đậm từ hàm lượng thuốc nhuộm và hóa chất thấp hơn hàm lượng hiện dùng từ các hệ thống cạnh tranh. Trong quá trình nhuộm tận trích, chất điện ly yêu cầu phụ thuộc vào tỷ lệ phần trăm thuốc nhuộm hoạt tính được dùng để trung hòa các ion âm khi bổ sung kiềm để thực hiện việc gắn thuốc nhuộm vào xơ. Nồng độ chất điện ly được sử dụng để nhuộm bằng thuốc nhuộm Remazol®Ultra RGB có thể giảm tới 40% so với các màu đậm tương tự được nhuộm bằng các thuốc nhuộm có hiệu quả thấp hơn. Bằng cách tạo nên các liên kết hóa trị tại phần dốc của đường cong gắn màu, lượng thuốc nhuộm bị thủy phân được giảm đi, do vậy tiết kiệm nước trong quá trình giặt và giảm đáng kể tổng tải lượng màu của dòng thải. Đồ thị 3 minh họa sự giảm về lượng của thuốc nhuộm cần thiết bởi kết hợp Remazol®Ultra RGB so với thuốc nhuộm khác là 50%. Con số được rút ra từ nhà máy nhuộm quy mô nhỏ/trung bình hoạt động 50 tuần trong năm và chỉ ra thuốc nhuộm được đưa lên vải và thuốc nhuộm thủy phân được xả ra trên cơ sở hàng năm được tính toán cho cả vải dệt kim bông không làm bóng và Tencel® A100 lyocel. Đồ thị 3 – Lượng tiêu thụ thuốc nhuộm tính bằng tấn · Màu trong dòng thải Việc loại bỏ thuốc nhuộm không gắn lên vải trong mô hình được tính toán từ các quá trình nhuộm được kiểm soát và mật độ quang học của tổng thuốc nhuộm sẽ được loại bỏ và được thải vào dòng thải được đo bằng các kết quả tính toán sau: Đồ thị 4 – Thuốc nhuộm giải phóng ra tính bằng tấn Tác động lên tải lượng dòng thải Để minh học tác động của tải lượng dòng thải nhà máy nhuộm chúng tôi đã lấy mô hình nhà máy nhuộm ở trên, gia công bởi quá trình tận trích trên vải dệt kim interlock bông và Tencel A 100 bằng cách sử dụng máy jet overflow với dung tỷ 10:1và tỷ lệ cấp dung dịch nhuộm là 300% giữa lần thải dung dịch và cấp đầy bể. Một quy trình điển hình sử dụng ba bể để chuẩn bị/rũ bông, hai bể để chuẩn bị/rũ Tencel, một bể để nhuộm mỗi loại xơ, và năm bể để rũ/giặt xà phòng bông và bốn công đoạn rũ/giặt xà phòng cho Tencel A 100 đem lại tổng lượng nước tiêu thụ là 66 lít trên một kilô vải bông và 52 lít trên một kilô vải Tencel. · Nhu cầu ô xy hóa học Đồ thị 5 minh họa các giá trị COD được chuẩn hóa cho một lít dung dịch các loại xơ và thuốc nhuộm khác nhau. Nếu tỷ lệ gắn màu chưa phải là tối ưu thì màu còn lại trong bể nhuộm tận trích tạo ra COD cao. Đồ thị 5 – COD tính bằng g/l (Được chuẩn hóa cho một lít dung dịch) · Giảm tổng lượng chất rắn hòa tan (TDS) Lượng tiêu thụ chất điện ly đóng góp nhiều vào tải lượng TDS, được giảm đáng kể bằng cách sử dụng công nghệ Remazol®Ultra RGB chuyên biệt so với sử dụng thuốc nhuộm khác đặc biệt là ở các màu đậm, và có thể giảm thêm bằng cách sử dụng Tencel A 100 so với bông không được làm bóng. Đồ thị 6 – Lượng muối tiêu thụ tính bằng tấn 3. Nhuộm tận trích xơ plolyeste bằng thuốc nhuộm phân tán Do sự hạn chế về nước sạch và chi phí tăng lên không ngừng của nguyên liệu ban đầu lấy ra từ đầu mỏ, sản xuất xơ polyeste đang gia tăng rất nhanh đã tạo ra tác động môi trường đáng kể. Do vậy, chúng ta cần giảm các nguồn được sử dụng để nhuộm màu xơ polyeste đến mức thấp nhất cho dù liệu xơ là loại nguyên gốc hay tái chế. Hãy nhìn vào hai mối quan ngại chính yếu trong quá trình nhuộm là sử dụng năng lượng và nước, thì xác định được các lựa chọn giảm thiểu sau đây: Có thể tiết kiệm năng lượng nhất qua: · Các mô tơ được điều tiết tần số cho cuộn vải và bơm · Các quá trình nhuộm được tối ưu hóa và tối ưu hóa nhiệt độ/thời gian · Các thuốc nhuộm đều màu tương hợp để nhuộm đạt độ tin cậy · Hiệu quả của nhuộm đúng từ đầu cao · Thu hồi nhiệt từ dung dịch lỏng nóng thải ra · Dung tỷ thấp Có thể tiết kiệm nước nhất thông qua: · Tải lượng vải trong máy được tối ưu hóa · Dung tỷ thấp nhất có thể · Kết hợp quá trình nhuộm và giặt · Quá trình rũ được tối ưu hóa · Sử dụng lại nước rũ · Các thuốc nhuộm nhuộm đều màu, tương hợp để nhuộm đạt độ tin cậy. Bằng cách sử dụng thuốc nhuộm “xanh” Dianix của Dystar và chất trợ gia công Sera với chương trình PES Optidye của Dystar, có thể đạt được các lợi ích sau (Xem đồ thị 7 dưới đây): · Độ tái lặp cao · Nhuộm đều màu · Tiết kiệm năng lượng · Giảm nước · Giảm chi phí thuốc nhuộm/chất trợ · Tăng năng suất · Hệ số sử dụng máy cao · Giảm tải lượng trong dòng thải. Đồ thị 7 – Thuốc nhuộm Dianix và chất trợ gia công Sera khi kết hợp với chương trình Optidye PES DyStar tiếp tục phát triển các sản phẩm mới mang tính cách tân giảm tác động lên môi trường. Một trong những sản phẩm này được giới thiệu trong năm 2009 là Dianix Yellow Brown S-4R 150%, được thiết kế để tuân thủ với danh sách các chất bị cấm và các yêu cầu sinh thái của các nhãn hàng lớn, các nhà bán lẻ và các nhãn sinh thái độclập như là thuốc nhuộm thay thế cho các thuốc nhuộm cũ C.I Disperse Orang 30. Các lợi ích của phương thức tiếp cận tích hợp này tới việc lựa chọn thuốc nhuộm và chất trợ khi kết hợp với sự kiểm soát quá trình gia công tinh vi có thể được nhìn thấy trong đồ thị 8 và 9. Đồ thị 8 – Quá trình gia công cổ truyền cho các màu trung bình tới đậm (thời gian gia công là 415 phút) Đồ thị 9 – Quá trình đượctối ưu bằng nấu, nhuộm, nhuộm opt PES và giặt khử trong bể nhuộm (thời gian gia công là 225 phút) Kết luận Công nghệ hiện có tốt nhất cho quá trình nhuộm thông qua sử dụng thuốc nhuộm hoạt tính Remazol®Ultra RGB có cường độ màu cao và độ gắn màu cao, đặc biệt cho các màu đậm và thuốc nhuộm Levafix® CA cho các màu nhạt và trung bình sẽ góp phần vào giảm màu trong dòng thải, nhu cầu ô xy hóa học (COD) và tổng chất rắn hòa tan (TDS) so với các thuốc nhuộm hoạt tính khác và giới thiệu công nghệ được ưa thích trong các thị trường đòi hỏi phải đáp ứng các yêu cầu hạn chế về môi trường. Bằng cách sử dụng lựa chọn thuốc nhuộm “xanh” Dianix của Dystar và các chất trợ Sera khi kết hợp với chương trình Optidyes của DySatr, ta có thể đạt được tiết kiệm lớn và có thể đáp ứng các hạn chế về môi trường. Hoàng Thu Hà biên dịch