textilelor

В
В 		В

Servicii personalizate

Revistă

  • SciELO Analytics
  • Google Scholar H5M5 ()

Articol

  • Spaniolă (pdf)
  • Articol în XML
  • Referințe articol
  • Cum se citează acest articol
  • SciELO Analytics
  • Traducere automată
  • Trimite articolul prin e-mail

Indicatori

  • Citat de SciELO

Linkuri conexe

  • Similar în SciELO

Acțiune

Revista Societății Chimice din Peru

versiune tipărităВ ISSN 1810-634X

Pr. Soc. QuГm. PerГєВ vol.85В nr.2В LimaВ aprilie/iunie 2019

LUCRĂRI ORIGINALE

Alternative de pretratare a textilelor: metodă integrată de decolorare-albire și albire chimică-enzimatică, evaluare și comparare cu metoda clasică

Alternative de pretratare a textilelor: metodă integrată de decolorare-albire și albire chimică-enzimatică, evaluare și comparare cu metoda clasică

Beatriz Orcón Basilio * 1, Mariel Giraldo Borja 2, Eduardo Flores Rúa 3, Anthony Ynca Berrospi 4

1 Facultatea de inginerie chimică și textilă, Universitatea Națională de Inginerie, Av. Túpac Amaru 210, Rímac, Lima-Peru, [email protected]

2 Facultatea de inginerie chimică și textilă, Universitatea Națională de Inginerie

ABSTRACT

Cuvinte cheie: bumbac, spălare, decolorare, absorbție, capilaritate, efluent.

ABSTRACT

Cuvinte cheie: bumbac, spălare, decolorare, absorbție, capilaritate, efluenți.

INTRODUCERE

Bumbacul este cea mai importantă fibră naturală din lume ca substrat textil, odată cu aceasta sunt produse articole de îmbrăcăminte, articole de uz casnic și produse industriale, importanța sa a scăzut odată cu apariția fibrelor sintetice, cu toate acestea, reprezintă încă mai mult de 50% din îmbrăcăminte. Pentru multe tipuri de îmbrăcăminte, o îmbrăcăminte 100% din bumbac este un semn al calității garantate1.

Fibra de bumbac este alcătuită din pereți celulari uscați ai celulelor vegetale moarte. După dezgropare și curățare mecanică, se obține aproximativ 95% celuloză. Celuloza din bumbac are o structură polimerică liniară de β-D-glucopiranoză. Constituenții necelulozici se găsesc în general în cuticulă, peretele primar și lumen, acești constituenți sunt: ​​proteine ​​(1,3%), substanțe pectice (1,9%), cenușă (1,2%), ceruri (0,6%), zaharuri (0,3%), acizi organici (0,8%), urme de pigmenți și altele precum pete și reziduuri de semințe și frunze (1,4%) 2.

Procesul de purificare a bumbacului este o curățare alcalină, care se efectuează înainte de vopsire. Aici sunt îndepărtate componentele necelulozice ale bumbacului și impuritățile adăugate: lubrifianți și uleiuri. Fibra absoarbe alcalii, neutralizează gruparea carboxil din celuloză și pectine. Grupurile hidroxil din unitățile de glucoză din celuloză sunt slab acide, motiv pentru care favorizează creșterea concentrației de alcali din fibră și impuritățile sunt puternic atacate. Scouringul oferă hidrofilicitate substratului prin acțiunea alcalinilor și a agenților tensioactivi. În prezent, hidroxidul de sodiu este utilizat pentru spălarea care îndepărtează impuritățile, dar, de asemenea, degradează fibra în condiții severe prin crearea fisurilor în ele sau prin dizolvarea cuticulei sau a peretelui primar. Aceste modificări ale bumbacului duc la pierderea în greutate (5-10%) și lungime, modificarea numărului de fire și modificări ale rezistenței la tracțiune (de obicei o creștere) 3.

Înălbirea clasică folosește peroxid de hidrogen sub formă de anion perhidroxi într-un mediu apos alcalin (pH 10,5-10,8), acest anion reacționează cu pigmenți naturali și îi oxidează4. Spălarea și decolorarea se efectuează în etape separate, cu un consum ridicat de energie din cauza temperaturilor ridicate necesare. Pentru a reduce consumul de energie, etapele sunt combinate, timpul de reacție este redus sau activatorii de peroxid sunt utilizați la temperaturi mai scăzute. Integrarea proceselor are în vedere produsele care îmbunătățesc formularea astfel încât să îmbunătățească îndepărtarea și decolorarea impurităților3.

Utilizarea enzimelor pentru pretratarea textilelor are avantaje în comparație cu procesele anterioare, sunt utilizate ca catalizatori la temperaturi scăzute, cu valori ale pH-ului apropiate de neutre, sunt biodegradabile, iar impactul asupra mediului este cu 25% mai mic decât un proces clasic de albire. În mecanismul de albire chimică enzimatică, o enzimă de tip aril esterază (Invazyme LTE) acționează ca un catalizator pentru formarea peracidului, care eliberează oxigen activ (agent de albire) care reacționează cu fibra pentru a-l decolora. Ecuația chimică cu care funcționează această metodă este prezentată în figura 1.

În lucrările anterioare, care au analizat fezabilitatea unui tratament enzimatic pentru cele trei procese anterioare: dimensionare (aplicabilă numai țesăturilor plate pentru îndepărtarea cauciucului din firele de urzeală), curățarea și albirea cu utilizarea unui amestec de enzime, cum ar fi amilaze, pectinaze și glucoză oxidaze, apa oxigenată a fost produsă enzimatic din agentul de dimensionare. Apoi a fost transformat în formă de acid peacetic pentru albirea țesăturii de bumbac. Cu toate acestea, gradul de alb este mediu, dar gradul de absorbție a fost bun5.

Una dintre cele mai importante caracteristici ale unui efluent este cantitatea de oxigen necesară stabilizării, această cantitate reprezintă cererea biochimică de oxigen și este cantitatea de oxigen necesară stabilizării efluentului în prezența bacteriilor care consumă poluanți chimici6.

În prezent, există enzime care pot înlocui procesele de spălare și albire cu rezultate similare proceselor clasice și care reprezintă o alternativă bună pentru reducerea contaminării7.

PARTEA EXPERIMENTALĂ

Spectacole

Țesătură din țesătură ecru Jersey, cu bumbac Pima 30/1 Ne, greutate 150 g/m2, Ne 30/1.

Condiții de proces

Raportul de baie 1:15, care a fost utilizat deoarece nu exista material din sticlă care să funcționeze raporturi mai mici de baie. Greutatea substratului: 10 grame.

Mediu de încălzire și de testare: Placă de încălzire cu temperatură gradată, pahare de sticlă și agitare manuală.

Metoda clasică de spălare și decolorare

Această metodă a fost utilizată ca standard pentru comparație cu metoda integrată (utilizată în prezent în plantele textile) și cea enzimatică (propunere alternativă ecologică). Începe cu spălarea și apoi înălbirea, în ambele etape soluția este preîncălzită la 50 ° C (pentru a reduce tensiunea superficială a apei și a facilita imersiunea materialului textil), se adaugă substratul și se ridică temperatura la 98 ºC la o rată de 3 ºC/min, păstrându-l 45 min. Pentru eliminarea peroxidului rezidual se utilizează enzima Catalază 0,5 g/l (Globolaza OH-N).

Metoda integrată

Spălarea și decolorarea se efectuează în aceeași baie cu alcali și peroxid,% din ambele pe greutatea substratului. Adăugați alcalinul la 40 ° C și materialul textil și păstrați-l timp de 2 minute, ridicând temperatura la 60 ° C pentru a intra în peroxid. Temperatura este crescută cu un gradient de 3 ° C/min la 98 ° C unde este menținută timp de 30 min. Această baie funcționează cu umectant, detergent și stabilizator.

Metoda chimico-enzimatică

Se compune din două etape, epurarea și apoi decolorarea enzimatică, în băi diferite. Funcționează cu enzima aril-esterază, care acționează ca un catalizator pentru formarea peracidului, care eliberează oxigen activ și oxidează pigmenții colorați ai fibrei pentru a o albi. Metoda funcționează cu o concentrație mai mică de peroxid de hidrogen și sodă caustică în comparație cu metoda clasică. Pentru albire se adaugă detergent, alcalin (sodă), activator de peroxid, peroxid de hidrogen și catalizator. Se preîncălzește la 40 ° C, se adaugă materialul textil și se ridică temperatura la 65 ° C cu un gradient de 2 ° C/min. După 30 de minute, se adaugă 1,2 g/l hidroxid de sodiu și temperatura este ridicată la 98 ° C cu un gradient de 1,5 ° C/min, menținut timp de 20 de minute. Apoi, într-o baie nouă, se adaugă 0,5 g/l catalază pentru a elimina peroxidul rezidual.

Neutralizat

După băile de spălare și albire, se efectuează o neutralizare cu acid acetic glacial la 0,5 g/l la 40 ° C, urmată de clătiri calde și reci.

Îndepărtarea peroxidului rezidual

După băile care utilizează peroxid de hidrogen, conversia în apă și oxigen se realizează prin utilizarea a 0,5 g/l de catalază și clătiri calde și reci.

Test de vopsire

Probele pretratate și decolorate sunt colorate cu colorant reactiv Everzol Blue SAM cu un raport de baie de 1:15. Temperatura începe la 40 ° C, în prezența unor auxiliari (sechestrant, Sirrix 1g/l; umectant, Hostapal HRM 1g/l). După 10 min, se adaugă colorantul, 1% din greutatea substratului. După același timp, pentru fixarea colorantului, se adaugă o zecime de carbonat, crescând temperatura cu o rată de 1,5 ° C/min la 60 ° C. După intervale de douăzeci de minute, restul de carbonat se adaugă în părți de trei și șase zecimi, pentru a rămâne agitat timp de 45-60 de minute. Procesul se încheie cu neutralizarea respectivă și diferite clătiri.

REZULTATE SI DISCUTII

Cererea biochimică de oxigen (BOD5)

Este cantitatea de oxigen în mg/l necesară descompunerii materiei organice prezente prin acțiunea microorganismelor aerobe prezente în apă.

DBO al băii reziduale din albirea enzimatică este cea mai mică dintre cele trei metode, ceea ce indică faptul că consumul de oxigen dizolvat de către materia organică prezentă în baie este cel mai mic, deoarece există o prezență mai mică a materiei organice în baia reziduală.

DBO al băii reziduale a metodei integrate este cel mai mare dintre cele trei datorită faptului că există o combinație de două procese: spălare și albire în aceeași baie, foarte alcalină care determină o prezență organică mai mare descompusă în baie.

Gradul de alb

Folosind spectrofotometrul DATACOLOR, care măsoară valorile tristimulusului, obținem valoarea albei măsurată în grade Berger.

Tabelul 6 prezintă rezultatul de culoare albă pentru cele trei metode de pretratare.

Se poate vedea în figura 7 că lungimea de undă vs curba de reflectanță este foarte similară pentru spălarea clasică și enzimatică, oferind un grad acceptabil de alb.

Măsurarea PH

Măsurarea pH-ului a fost efectuată în etapa de albire pentru cele trei metode după terminarea procesului, adică în etapa finală luând în considerare ulterior dozele de carbonat și sodă, în cazurile care se aplică.

Evaluarea gradului de descoperire

Determinarea pierderii în greutate

Evaluarea celor trei proceduri de albire a fost efectuată, aplicând următoarele:

Test de absorbție (Hidrofilitate: standard AATCC TM 79 ? 2014)

Această metodă este concepută pentru a măsura absorbția soluțiilor pe substraturi textile, până când este necesară absorbția completă a unei picături de apă colorantă pe suprafața țesăturii. Conform acestui standard, proba este plasată deasupra unui pahar, scăpând o picătură la 1cm de la suprafața țesutului. Metoda a fost adaptată prin plasarea țesăturii fără tensiune pe un pahar fixat cu o bandă de cauciuc pentru a evita ridurile. Timpul în care picătura este absorbită în țesut a fost măsurat.

Test de capilaritate (Capilaritate: AATCC 197-2013 STANDARD)

Această metodă este utilizată pentru a evalua ușurința cu care o soluție este transportată de-a lungul substratului textil. Țesătura este așezată vertical, în direcția coloanelor sau curselor (țesătură tricotată) și apa cu vopsea este lăsată să crească, măsurând înălțimea pe care o atinge pe țesătură după 30 de minute. A fost lucrat cu o țesătură de 5 cm lățime și 10 cm înălțime și scufundat într-o soluție de colorant reactiv Turqueza Everzol ED.

Evaluarea tincturii

Aceeași rețetă de vopsire a fost utilizată în aceleași condiții în cele trei metode de albire: Clasic-Integrat-Enzimatic.

Testele au fost efectuate în spectrofotometrul DATACOLOR, pentru a putea verifica reproductibilitatea culorii, luând ca standard colorarea metodei clasice.

CONCLUZII

Metoda clasică a obținut un grad de alb de 78,18 ° Be, care este cu aproape un punct mai mare decât cel al metodei de spălare/albire enzimatică. Pe de altă parte, metoda integrată are ca rezultat un grad alb de 71,28 ° Be. În plus, probele au fost evaluate cu scara CIELab, luând ca standard martorul obținut cu metoda clasică. Se concluzionează că metoda de spălare/albire enzimatică este acceptabilă ca alternativă pentru culorile deschise și albii optici și dimpotrivă albul obținut cu metoda integrată doar pentru tonurile medii.

MULȚUMIRI

Facultății de inginerie chimică și textilă a Universității Naționale de Inginerie, pentru utilizarea facilităților sale și pentru pregătirea academică primită. În cele din urmă, mulțumim inginerilor Ángela Ortiz și Iván Arana pentru sprijinul necondiționat.

REFERINȚE BIBLIOGRAFICE

1. Cassidy T, Goswami P. editori. Tehnologie de proiectare a textilelor și îmbrăcămintei. Boca Raton, Florida: CRC Press; 2017. [Link-uri]

2. Menachem L. editor. Manual de chimie a fibrelor. Boca Raton, Florida: CRC Press; 2006. [Link-uri]

3. Karmakar S. Tehnologia chimică în procesele de pretratare a textilelor. Amsterdam: Elsevier Science B.V; 1999. [Link-uri]

4. Siddiquee AB, Bashar M, Sarker P, Tohfa T, Hossan A, Ibrahim Azad I, și colab. Studiu comparativ al pretratamentului convențional și enzimatic (spălare și înălbire) a țesăturii din bumbac. Int J Eng Technol. 2014; 3 (1): 37-43 [Link-uri]

5. Spicka N, Forte P. Pre-tratarea completă a tesaturii de bumbac enximatic cu activator de înălbire încorporat. Text Res J. 2013; 83 (6): 566 ? 573 [Legături]

6. Fan Q. Testarea chimică a textilelor. Boca Raton, Florida: CRC Press; 2005. [Link-uri]

7. Fakin D, Golob D, Stjepanovič Z. Efectul pretratării asupra mediului și a proprietăților de vopsire ale unei țesături din bumbac selectate. Fibers Text East Eur. 2008; 16 (2): 101-104.

Primit 12-20-18

Aprobat 22-04-19

В Tot conținutul acestei reviste, cu excepția cazului în care este identificat, se află sub o licență Creative Commons