Danh mục hình
DANH MỤC HÌNH
Hình Trang
1.1: Các bước tiến hành thí nghiệm 2
2.1: Quy trình thuộc da 8
2.2 : Cân bằng vật chất của quy trình thuộc da. 10
2.3: Thành phần amino acid và cấu trúc chuỗi của gelatin 19
3.1: Các bước thực hiện khảo sát lượng nước sơ bộ khi dùng vôi thu hồi 28
3.2: Các bước thực hiện khảo sát lượng vôi sơ bộ 30
3.3: Các bước thực hiện thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian (dùng
vôi)
29
3.4: Các bước thực hiện thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của pH (dùng vôi) 30
3.5: Các bước thực hiện thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ (dùng
vôi)
31
3.6: Các bước thực hiện khảo sát lượng nước sơ bộ (dùng NaOH) 32
3.7: Các bước thực hiện thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của pH(dùng NaOH) 32
3.8: Các bước thực hiện thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian (dùng
NaOH)
33
3.9: Các bước thực hiện thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ (dùng
NaOH)
33
3.10: Quy cách dán vật liệu để kiểm tra lực kéo của mối nối 34
3.11: Quy cách dán vật liệu để kiểm tra lực tách của mối nối
35
4.1: Đồ thị biểu diễn hiệu suất thu hồi gelatin theo thể tích nước sử dụng cho
10 g da (dùng vôi)
38
4.2: Đồ thị biểu diễn sự biến thiên hiệu suất thu hồi gelatin và nồng độ Cr
theo lượng vôi
39
4.3: Đồ thị biểu diễn sự biến thiên tổng chất rắn thu được trên 10 g theo
lượng vôi
40
4.4: Đồ thị biểu diễn hiệu suất thu hồi gelatin và nồng độ Cr theo thời gian
(dùng vôi)
41
4.5: Đồ thị biểu diễn tổng chất rắn thu được trên 10 g da theo thời gian 42
4.6: Đồ thị biểu diễn hiệu suất thu hồi gelatin và nồng độ Cr theo lượng vôi
phản ứng
43
4.7: Đồ thị biểu diễn tổng chất rắn thu được trên 10 g da theo lượng vôi phản
ứng
44
v
Danh mục hình
4.8: Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa lượng vôi và pH sau phản ứng 44
4.9: Đồ thị biểu diễn hiệu suất thu hồi gelatin và nồng độ Cr theo nhiệt độ 46
4.10: Đồ thị biểu diễn tổng chất rắn thu được từ 10 g da theo nhiệt độ 46
4.11: Đồ thị biểu diễn hiệu suất thu hồi gelatin theo thể tích nước sử dụng cho
10 g da (dùng NaOH)
47
4.12: Đồ thị biểu diễn hiệu suất thu hồi gelatin và nồng độ Cr theo lượng
NaOH
48
4.13: Đồ thị biểu diễn TS thu từ 10 g da theo lượng NaOH 49
4.14: Đồ thị biểu diễn nồng độ Cr theo lượng NaOH và lượng vôi phản ứng 50
4.15: Đồ thị biểu diễn nồng độ TKN theo lượng NaOH và lượng vôi phản
ứng
50
4.16: Đồ thị biểu diễn TS theo lượng NaOH và lượng vôi phản ứng 51
4.17: Đồ thị biểu diễn sự biến thiên pH sau phản ứng theo lượng NaOH 51
4.18: Đồ thị biểu diễn hiệu suất thu hồi gelatin và nồng độ Cr theo thời gian
phản ứng (dùng NaOH)
52
4.19: Đồ thị biểu diễn TS theo thời gian phản ứng 53
4.20: Đồ thị biểu diễn hiệu suất thu hồi gelatin và nồng độ Cr theo nhiệt độ
(dùng NaOH)
54
4.21: Đồ thị biểu diễn TS theo nhiệt độ 54
4.22: Sơ đồ công nghệ dùng vôi thu hồi gelatin 55
4.23: Sơ đồ công nghệ dùng NaOH thu hồi gelatin 55
vi
Chương 1: Giới thiệu chung
CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề:
Ngành thuộc da được xem là một trong những ngành công nghiệp gây ô nhiễm
nặng nhất do tạo ra mùi hôi thối, nhiều chất thải hữu cơ và tiêu thụ nhiều nước. Các chất
thải bao gồm: nước, muối, các protein, lông, chất béo và những hóa chất dư của quá
trình sản xuất. Bên cạnh đó còn có da phế thải của công đoạn tạo hình và tách da, bào da
hay đệm để đạt chiều dày da mong muốn. Da thải của các công đoạn ướt có thể làm
thức ăn gia súc và phân bón, tuy nhiên da thải của công đoạn khô chỉ được đem chôn
lấp. Sau một thời gian, dưới ảnh hưởng của các tác nhân tự nhiên, các thành phần trong
da bị biến đổi và gây ô nhiễm cho môi trường đất.
Gelatin là sản phẩm thủy phân một phần của collagen có nguồn gốc tự nhiên như
da, mô của khớp nối và xương động vật. Trong công nghiệp, gelatin có rất nhiều ứng
dụng quan trọng, đóng vai trò là chất ổn định, chất kết dính, chất nhũ hóa và chất làm
đặc. Da thải của công đoạn khô vẫn còn chứa rất nhiều gelatin. Để có thể tái sử dụng
thành phần này trong da phế thải và hạn chế ô nhiễm, trên thế giới đã có nhiều nghiên
cứu thu hồi gelatin để làm keo hoặc phân bón. Tuy vậy, ở Việt Nam, vấn đề này vẫn
chưa được nghiên cứu ứng dụng. Do đó, luận văn này được đưa ra để nghiên cứu khả
năng thu hồi gelatin từ da phế thải và khả năng áp dụng công nghệ này ở Việt Nam.
1.2 Mục tiêu đề tài:
Nghiên cứu khả năng thu hồi gelatin theo phương pháp kiềm trong các điều kiện
chiết tách khác nhau. Từ đó đưa ra một công nghệ thu hồi gelatin rẻ và hiệu quả, phù
hợp với điều kiện Việt Nam. Đồng thời bước đầu nghiên cứu khả năng làm keo từ
gelatin không tinh khiết này.
1.3 Phạm vi đề tài:
Nghiên cứu này được tiến hành trên mô hình phòng thí nghiệm là mô hình từng
mẻ có thể tích 500 ml. Mục đích là khảo sát sự ảnh hưởng của: lượng kiềm (vôi, xút) ,
nhiệt độ, thời gian chiết tách đến hiệu quả thu hồi gelatin.
Cuối cùng, thử khả năng tạo keo của gelatin vừa thu hồi.
1
Chương 1: Giới thiệu chung
1.4 Nội dung nghiên cứu:
Khảo sát khả năng thu hồi gelatin (dựa trên lượng TKN trong mẫu thu hồi) khi
thay đổi điều kiện nhiệt độ (70 – 100
0
C), lượng kiềm (vôi, xút) và thời gian chiết tách (1
– 6 h).
Thử nghiệm một vài công thức keo gelatin, chọn công thức keo thích hợp, kiểm tra
lực kéo và lực tách của mối nối sau khi dán, so sánh với keo làm từ gelatin tinh khiết.
Các thí nghiệm được tiến hành như sau:
Hình 1.1: Các bước tiến hành thí nghiệm
1.5 Phương pháp luận:
Xác định thành phần của da phế thải. Từ thành phần da ban đầu, đề ra hướng thu
hồi hợp lý để có thể tận dụng được gelatin mà không bị tạp nhiễm nhiều Cr. Nghiên cứu
hướng ứng dụng cho gelatin dựa trên sản phẩm vừa thu hồi.
1.6 Phương pháp nghiên cứu:
• Tham khảo các phương pháp của các tài liệu nước ngoài
2
Da
Nước cất
Kiềm
Beaker Lọc
nóng
Dung dịch
gelatin thô
Khuấy
Gia nhiệt
Sấy
Gelatin
thô khô
Thêm
phụ gia
Làm bay
hơi
Keo
Đo pH , nhiệt
độ, TKN, Cr
Chương 1: Giới thiệu chung
• Tiến hành thực nghiệm trên mô hình thực tế
• Phân tích các chỉ tiêu hóa lý
• Đánh giá, nhận xét, theo dõi các thông số thực nghiệm
• Xử lý số liệu, báo cáo
3
Chương 2: Tổng quan
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN
2.1 Công nghiệp thuộc da:
2.1.1 Giới thiệu về ngành thuộc da:[5]
2.1.1.1 Nguyên vật liệu và hóa chất sử dụng:
a) Nguyên vật liệu:
Công nghiệp da ở Việt Nam chủ yếu dùng da trâu bò làm nguyên liệu sản
xuất.
b) Hóa chất:
Có rất nhiều hóa chất (từ các loại muối thường như NaCl đến các hóa
chất hoàn thiện) được sử dụng trong công nghiệp da. Tùy vào nguyên liệu và
sản phẩm cuối của quá trình sản xuất, số loại hóa chất sử dụng có thể lên đến
khoảng 130 và được chia thành 4 nhóm chính như sau:
• Hóa chất dùng cho công đoạn trước khi thuộc:
Những hóa chất này được dùng để làm sạch da và chuẩn bị da cho
công đoạn thuộc. Các hóa chất này không phản ứng với các sợi da nên
không bị giữ lại trong da mà đi vào nước thải.
• Hóa chất thuộc da:
Những hóa chất này phản ứng với sợi collagen trong da nên lượng lưu
lại trong da rất lớn. Tuy vậy, phần chất không phản ứng hết với da rất
lớn và đi vào nước thải. Chrome sulfate là hóa chất thuộc da được sử
dụng rộng rãi nhất. Hợp chất này rất đắt tiền, đồng thời nguy hại đối
với môi trường. Bên cạnh vấn đề về môi trường, khi hợp chất này
được thải ra ngoài nhiều, sản xuất không mang tính kinh tế. Các chất
thuộc da có nguồn gốc thực vật cũng được sử dụng nhưng không phổ
biến bằng chrome.
• Hóa chất hoàn thiện ướt:
Những hóa chất này được sử dụng để da đạt một số tính chất mong
muốn về: độ mềm, bề mặt da, tính đàn hồi, màu sắc, độ bền Các hóa
4
Chương 2: Tổng quan
chất này phản ứng với sợi collagen trong da đã thuộc nên lượng lưu lại
trong da rất lớn và lượng không phản ứng cũng đi vào nưóc thải của
quá trình sản xuất.
• Hóa chất hoàn thiện:
Các hóa chất này được sử dụng như chất phủ bề mặt để bề mặt da đạt
yêu cầu thẩm mỹ. Hầu hết lượng hóa chất sử dụng được lưu lại trên da.
Tuy nhiên do hạn chế về kỹ thuật, một lượng nhỏ hóa chất hoàn thiện
cũng đi vào chất thải.
c) Nước:
Nước được sử dụng rất nhiều trong công nghiệp thuộc da. Theo thống kê,
để chuyển 1 kg da thô thành da cần 50 – 150 lít nước. Công đoạn thuộc da
ướt sử dụng nước nhiều nhất. Trong các công đoạn này, nước đóng vai trò là
thể mang, giúp quá trình phản ứng xảy ra dễ dàng.
2.1.1.2 Các công đoạn và quy trình sản xuất:
Phương pháp thuộc da dùng chrome là phổ biến nhất. Tuy nhiên, phương
pháp thuộc dùng hóa chất có nguồn gốc thực vật và kết hợp giữa hai phương
pháp trên cũng đang được ứng dụng. Các công đoạn của quy trình thuộc da
gồm:
a) Hồi ướt:
Nguyên vật liệu đầu vào của các nhà máy thuộc da thường là da thô đã
ướp muối. Da này cần được làm sạch và hồi ướt thông qua ngâm hoặc cho da
vào bồn trộn nước hay trống quay. Công đoạn này cũng loại bỏ bụi, máu và
phân. Các hóa chất dùng ngâm là 0,2 – 2 g/l NaOH, 1 g/l NaOCl và/hoặc 0,5
– 2 % các tác nhân hồi ướt, nhũ tương hóa, chất hoạt động bề mặt
b) Kiềm hóa và làm sạch lông:
Da được xử lý bằng dung dịch vôi và Na
2
S hay NaHS để làm sạch lông và
làm cho cấu trúc da trở nên nhão hơn. Làm sạch lông thường được thực hiện
bằng cách ngâm da vào một dung dịch hóa học như 2–10% Ca(OH)
2
, 1–4%
Na
2
S hay NaHS. Đôi khi cũng sử dụng NaOH. Trong những năm gần đây,
enzyme cũng được sử dụng khá phổ biến.
5
Chương 2: Tổng quan
c) Nạo thịt và khử kiềm:
Nạo thịt là dùng thiết bị cơ khí để loại bỏ các cơ nối, chất béo trong
phần thịt dính vào da. Còn khử kiềm là hòa tan Ca(OH)
2
đã hấp phụ vào da và
chỉnh pH của da để không gây cản trở cho công đoạn thuộc sau này. Các hóa
chất sử dụng là nước kết hợp với các chất trung hòa như: NH
4
Cl hay
(NH
4
)
2
SO
4
, 0,5 – 2 % acid (lactic, formic, boric và hỗn hợp), muối acid,
NaHSO
3
, H
2
O
2
. Gần đây, CO
2
được sử dụng nhiều hơn muối amoni.
d) Ngâm mềm da:
Da được xử lý với enzyme thủy phân protein để da tinh hơn trước khi
thuộc. Công đoạn này làm cho cấu trúc da nhão ra và loại bỏ các protein
không cần thiết. Thường thì công đoạn này được tiến hành trong dung dịch
khử kiềm gồm: 0,5 % vật liệu mềm da (50% bột gỗ hay chất mang khác),
30% tác nhân khử kiềm như NH
4
Cl và 1 – 5% enzyme tuyến tụy (pancreatic).
e) Khử mỡ:
Là công đoạn khử mỡ ra khỏi da bằng các dung môi. Các dung môi như
perchloroethylene, monochlorobenzene và kerosene đang được dần thay thế
hoặc kết hợp với chất hoạt động bề mặt và/hoặc enzyme.
f) Ngâm và chỉnh pH:
Các hóa chất sử dụng là H
2
SO
4
(0,2 – 2%) và muối (5 – 10%).
g) Thuộc:
Là công đoạn ổn định cấu trúc collagen của da bằng cách sử dụng hóa
chất tự nhiên hay tổng hợp. Nhờ vậy, bề mặt da trở nên mượt mà một phần.
Có nhiều phương pháp thuộc da khác nhau tùy theo yêu cầu da thành phẩm.
Khoảng 90% da hiện nay được thuộc bằng chrome (Cristina Modrogan, 2003)
do da sau khi thuộc có các ưu điểm:
• Tính bền cơ học cao
• Nhuộm màu dễ dàng
Ngoài ra, tốc độ thấm vào khoảng trống giữa các sợi da của muối Chrome cao
và quá trình thuộc đơn giản.
6
Chương 2: Tổng quan
Các muối được sử dụng trong thuộc Chrome gồm có Cr
2
(SO
4
)
3
,
Cr(OH)SO
4
, Cr(OH)Cl
2
. Trong đó, phổ biến nhất là Cr
2
(SO
4
)
3
.
Công đoạn thuộc kết thúc với sự kiềm hóa để kết hợp chrome vào da. Hóa
chất sử dụng gồm: muối chrome có lượng chrome trung bình là 14% (thông
thường dùng 8 – 12 %, các công đoạn thuộc ít chrome dùng 5 – 6%), 1%
NaHCO
3
(tác nhân kiềm hóa để chỉnh pH), 0,5% chất che (NaCOOH) và
0,9% thuốc diệt nấm.
h) Ép ráo và bào:
Ép ráo giúp loại bớt một nửa lượng nước trong da một cách đồng nhất. Da
được đưa qua máy ép để vắt lượng nước dư ra khỏi da. Bào da là quá trình cơ
học kiểm soát độ dày của da.
i) Các công đoạn sau thuộc:
Gồm 4 công đoạn: trung hòa, thuộc lại, nhuộm và ngâm dầu.
Trung hòa là khử acid cho da. Thuộc lại là thuộc bổ sung để da đạt những
tính chất mong muốn. Nhuộm sử dụng thuốc nhuộm aniline, ngâm dầu giúp
làm mềm da. Các hóa chất sử dụng gồm (tính trên phần trăm khối lượng da đã
cán):
• Chất trung hòa: 1% chất kiềm nhẹ hay chất thuộc tổng hợp
• Chất thuộc lại: thường là chất thuộc tổng hợp
• Nhuộm: 1 – 6% thuốc nhuộm/ thuốc nhuộm aniline
• Ngâm dầu: 3 – 10% dầu cá, dầu thực vật hoặc động vật đã
sulphonate hóa; dầu vô cơ và dầu tổng hợp.
j) Sấy và hoàn thiện:
Da được sấy chân không, sấy treo, sấy hồ, sấy bằng vi sóng hay kết hợp
những cách trên. Hoàn thiện da cứng để da đạt độ bền cần thiết và đáp ứng
được yêu cầu của người sử dụng. Polymer polyurethane được phun, quét hay
độn vào bề mặt da.
7
Chương 2: Tổng quan
ĐẦU VÀO CÔNG ĐOẠN CHẤT THẢI
Hình 2.1: Quy trình thuộc da
2.1.2 Các chất thải phát sinh:[5]
2.1.2.1N ước thải:
Nước thải phát sinh chủ yếu từ các công đoạn ướt. Một số công đoạn cơ
khí cũng phát sinh nước thải với lượng ít hơn. Trong các công đoạn thuộc da,
nước được dùng là thể mang để làm sạch da thô cũng như giúp hóa chất thấm
vào để phản ứng với sợi collagen của da
8
Da ngâm muối
Hồi ướt
Kiềm hóa
Nạo thịt
Khử kiềm
Chỉnh pH và thuộc
Thuộc lại
Trung hòa
Nhuộm và ngâm dầu
Hoàn thiện
Nước
Vôi, Na
2
S
và nước
Chất thuộc
chrome tổng
hợp nước
(NH
4
)
2
SO
4
NaHSO
3
Nước, natri
formate,
H
2
SO
4
, chrome
sulfate, soda
Nước thải
Nước thải
Thịt nhầy
Nước thải
Nước thải
CÔNG ĐOẠN ƯỚT
CÔNG ĐOẠN THUỘC
Nước thải
Nước thải
Nước thải
Dung môi, rẻo da
Chất trung
hòa tổng hợp,
Na
2
CO
3
, nước
Dầu, thuốc
nhuộm, formic
CÔNG ĐOẠN SAU THUỘC VÀ
HOÀN THIỆN
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét