попередньої

В
В 		В

Індивідуальні послуги

Журнал

  • SciELO Analytics
  • Google Scholar H5M5 ()

Стаття

  • Іспанська (pdf)
  • Стаття в XML
  • Посилання на статті
  • Як цитувати цю статтю
  • SciELO Analytics
  • Автоматичний переклад
  • Надішліть статтю електронною поштою

Показники

  • Цитується SciELO

Пов’язані посилання

  • Подібне в SciELO

Поділіться

Журнал Хімічного товариства Перу

версія В надрукована ISSN 1810-634X

Преподобний Соц. ПерГєВ т.85В No2В ЛимаВ квіт./Черв.В 2019

ОРИГІНАЛЬНІ РОБОТИ

Альтернативи попередньої обробки текстилю: інтегрований метод відмивання-відбілювання та хіміко-ферментативне відбілювання, оцінка та порівняння з класичним методом

Альтернативи попередньої обробки текстилю: інтегрований метод відмивання-відбілювання та хіміко-ферментативне відбілювання, оцінка та порівняння з класичним методом

Беатріс Оркон Базіліо * 1, Маріель Хіральдо Борха 2, Едуардо Флорес Руа 3, Ентоні Інка Берроспі 4

1 Факультет хімічної та текстильної інженерії, Національний інженерний університет, Ав. Тупак Амару 210, Рімак, Ліма-Перу, [email protected]

2 Факультет хімічної та текстильної техніки Національного інженерного університету

АНОТАЦІЯ

Ключові слова: бавовна, очищення, відбілювання, поглинання, капілярність, стічні води.

АНОТАЦІЯ

Ключові слова: бавовна, очищення, відбілювання, поглинання, капілярність, стоки.

ВСТУП

Бавовна є найважливішим природним волокном у світі як текстильна підкладка, з нею виробляються швейні вироби, предмети побуту та промислові вироби, її значення зменшилось із появою синтетичних волокон, однак, воно все ще становить понад 50% одягу. Для багатьох видів одягу 100% бавовняний одяг є ознакою гарантованої якості1.

Бавовняне волокно складається з сухих клітинних стінок мертвих рослинних клітин. Після очищення та механічного очищення отримують приблизно 95% целюлози. Целюлоза у бавовні має лінійну полімерну структуру β-D-глюкопіранози. Нецелюлозні компоненти, як правило, містяться в кутикулі, первинній стінці та просвіті, це: білки (1,3%), пектинові речовини (1,9%), зола (1,2%), віск (0,6%), цукри (0,3%), органічні кислоти (0,8%), сліди пігментів та інші, такі як вкраплення та залишки насіння та листя (1,4%) 2.

Процес очищення бавовни - лужне очищення, яке проводиться до фарбування. Тут видаляються нецелюлозні компоненти бавовни та додані домішки: мастила та масла. Клітковина поглинає луг, вона нейтралізує карбоксильну групу в целюлозі та пектинах. Гідроксильні групи в глюкозних одиницях в целюлозі є слабокислими, тому вони сприяють збільшенню концентрації лугів у клітковині, і домішки сильно атакуються. Очищення забезпечує гідрофільність субстрату під дією лугу та поверхнево-активних речовин. В даний час гідроксид натрію використовується для очищення, яке видаляє домішки, але також руйнує волокно у важких умовах, створюючи в них тріщини або розчиняючи кутикулу або первинну стінку. Ці зміни бавовни призводять до втрати ваги (5-10%) та довжини, зміни кількості пряжі та зміни міцності на розрив (зазвичай збільшення) 3.

При класичному відбілюванні використовується перекис водню у формі пергідрокси-аніона у лужному водному середовищі (рН 10,5-10,8), цей аніон реагує з природними пігментами та окислює їх4. Очищення та відбілювання виконуються окремими етапами з великим споживанням енергії через необхідні високі температури. Для зменшення енергоспоживання комбінують стадії, скорочують час реакції або застосовують пероксидні активатори при нижчих температурах. Інтеграція процесів розглядає продукти, які покращують рецептуру таким чином, що вони покращують видалення та знебарвлення домішок3.

Застосування ферментів для попередньої обробки текстилю має переваги порівняно з попередніми процесами, вони використовуються як каталізатори при низьких температурах, зі значеннями рН, близькими до нейтральних, вони біологічно розкладаються, а вплив на навколишнє середовище на 25% нижчий за класичний процес відбілювання. У механізмі ферментативного хімічного відбілювання фермент типу арилстерази (Invazyme LTE) діє як каталізатор утворення перекисної кислоти, яка виділяє активний кисень (відбілюючий агент), який реагує з клітковиною, щоб її відбілити. Хімічне рівняння, з яким працює цей метод, показано на рисунку 1.

У попередніх роботах, які аналізували можливість ферментативної обробки трьох попередніх процесів: знебарвлення (застосовується лише для плоских тканин для видалення каучуку з ниток основи), обмивання та відбілювання із застосуванням суміші ферментів, таких як амілази, пектинази та глюкозооксидази, пероксид водню отримували ферментативно з проклеюючого агента. Потім він був перетворений у спокійну кислотну форму для відбілювання бавовняної тканини. Однак ступінь білизни була середньою, але ступінь поглинання була хорошою5.

Однією з найважливіших характеристик стоку є кількість кисню, необхідна для стабілізації, ця кількість - це біохімічна потреба в кисні, і це кількість кисню, необхідна для стабілізації стоку в присутності бактерій, які споживають хімічні забруднювачі6.

В даний час існують ферменти, які можуть замінити процеси очищення та відбілювання результатами, подібними до класичних процесів, і які є хорошою альтернативою для зменшення забруднення7.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА

Показує

Тканина з тканини Ecru Jersey, бавовна Pima 30/1 Ne, вага 150 г/м2, Ne 30/1.

Умови процесу

Співвідношення ванни 1:15, яке застосовувалось, оскільки не було скляного матеріалу для роботи з меншими коефіцієнтами ванни. Вага основи: 10 грам.

Нагрівальне та тестове середовище: Нагрівальна плита з градуйованою температурою, скляні склянки та ручне перемішування.

Класичний метод очищення та відбілювання

Цей метод був використаний як стандарт для порівняння з інтегрованим методом (в даний час використовується на текстильних фабриках) та ферментативним (екологічно чиста альтернативна пропозиція). Починається з обмивання, а потім відбілювання, на обох стадіях розчин попередньо нагрівається до 50 ° C (для зменшення поверхневого натягу води та полегшення занурення тканини), додається основа і температура підвищується до 98 ºC зі швидкістю 3ºC/хв, витримуючи його протягом 45 хв. Для усунення залишкової перекису використовується фермент Каталаза 0,5 г/л (Глоболаза OH-N).

Інтегрований метод

Очищення та відбілювання проводять в одній ванні з лугом та перекисом,% від обох на масу основи. Додайте луг при температурі 40 ° C і текстиль і тримайте його протягом 2 хвилин, підвищуючи температуру до 60 ° C, щоб потрапити в перекис. Температуру підвищують з градієнтом від 3 ° С/хв до 98 ° С, де її підтримують протягом 30 хв. Ця ванна працює з зволожувачем, миючим засобом та стабілізатором.

Хіміко - ферментативний метод

Він складається з двох етапів, очищення, а потім ферментативне відбілювання, в різних ваннах. Він працює з ферментом арил-естерази, який діє як каталізатор для утворення перекисної кислоти, яка виділяє активний кисень і окислює кольорові пігменти клітковини, щоб відбілити її. Метод працює з меншою концентрацією перекису водню та їдкого натру порівняно з класичним методом. Для відбілювання додають миючий засіб, луг (кальцинована сода), активатор пероксиду, перекис водню та фермент каталізатора. Його попередньо нагрівають до 40 ° C, додають текстиль і підвищують температуру до 65 ° C з градієнтом 2 ° C/хв. Через 30 хвилин додають 1,2 г/л гідроксиду натрію і температуру підвищують до 98 ° C з градієнтом 1,5 ° C/хв, підтримуючи протягом 20 хвилин. Потім у нову ванну додають 0,5 г/л каталази для усунення залишкової перекису.

Нейтралізований

Після промивних і відбілюючих ванн нейтралізацію проводять льодовиковою оцтовою кислотою при 0,5 г/л при 40 ° C з подальшим гарячим і холодним полосканням.

Видалення залишкової перекису

Після ванн, що використовують перекис водню, перетворення у воду та кисень здійснюється за допомогою 0,5 г/л каталази та теплих та холодних ополіскувачів.

Тест на фарбування

Попередньо оброблені та відбілені зразки фарбують реактивним барвником Everzol Blue SAM із співвідношенням ванни 1:15. Температура починається з 40 ° C, у присутності допоміжних речовин (секвестрант, Sirrix 1 г/л; зволожувач, Hostapal HRM 1 г/л). Через 10 хв додають барвник, 1% від маси основи. Через цей же час для фіксації барвника додають одну десяту карбонату, підвищуючи температуру зі швидкістю 1,5 ° С/хв до 60 ° С. Через інтервали у двадцять хвилин решту карбонату додають частинами по три і шість десятих, щоб залишатись перемішаним протягом 45-60 хвилин. Процес завершується відповідною нейтралізацією та різними полосканнями.

РЕЗУЛЬТАТИ І ОБГОВОРЕННЯ

Біохімічна потреба в кисні (BOD5)

Це кількість кисню в мг/л, необхідна для розкладу органічної речовини, присутньої під дією аеробних мікроорганізмів, що знаходяться у воді.

БПК залишкової ванни при ферментативному відбілюванні є найнижчим із трьох методів, що вказує на те, що споживання розчиненого кисню органічними речовинами, що знаходяться у ванні, є найнижчим, оскільки в залишковій ванні менше органічних речовин.

БПК залишкової ванни за інтегрованим методом є найвищою з трьох, завдяки тому, що існує комбінація двох процесів: обмивання та відбілювання в одній ванні, високолужна, що спричинює більшу органічну присутність, що розкладається у ванні.

Ступінь білизни

За допомогою спектрофотометра DATACOLOR, який вимірює тристимульні значення, ми отримуємо значення білизни, виміряне в градусах Бергера.

У таблиці 6 наведено результати білого ступеня для трьох методів попередньої обробки.

На малюнку 7 видно, що крива довжини хвилі проти відбиття дуже схожа для класичного та ферментативного очищення, що дає прийнятний ступінь білизни.

Вимірювання PH

Вимірювання рН проводили на стадії відбілювання для трьох методів після закінчення процесу, тобто на завершальній стадії, враховуючи дозування карбонату та соди пізніше, у випадках, які застосовуються.

Оцінка ступеня розкриття

Визначення втрати ваги

Оцінку трьох процедур відбілювання проводили, застосовуючи наступне:

Тест на поглинання (Гідрофільність: стандарт AATCC TM 79 ? 2014)

Цей метод призначений для вимірювання поглинання розчинів на текстильних підкладках до того часу, поки крапля фарбувальної води на поверхні тканини повністю не вбереться. Відповідно до цього стандарту зразок поміщають поверх мензурки, опускаючи краплю на 1 см від поверхні тканини. Метод був адаптований шляхом розміщення тканини без натягу на склянку, закріплену гумкою, щоб уникнути зморшок. Вимірювали час всмоктування краплі в тканину.

Тест на капілярність (Капілярність: СТАНДАРТ AATCC 197-2013)

Цей метод використовується для оцінки легкості транспортування розчину вздовж текстильної основи. Тканина розміщується вертикально, у напрямку колон або курсанів (трикотажна тканина), і вода з барвником дається піднятися, вимірюючи висоту, яку вона досягає на тканині через 30 хвилин. Його обробляли тканиною шириною 5 см і висотою 10 см і занурювали в розчин реактивного барвника Turqueza Everzol ED.

Оцінка настоянки

Один і той же рецепт фарбування застосовувався за однакових умов у трьох методах відбілювання: Класичний-Інтегрований-Ферментативний.

Тести проводили на спектрофотометрі DATACOLOR, щоб мати можливість перевірити відтворюваність кольору, беручи за стандартне фарбування за класичним методом.

ВИСНОВКИ

Класичний метод отримав ступінь білизни 78,18 ° Be, що майже на одну точку перевищує рівень ферментативного обмивання/відбілювання. З іншого боку, інтегрований метод призводить до ступеня білого 71,28 ° Be. Крім того, зразки оцінювали за шкалою CIELab, беручи за стандартну заготовку, отриману класичним методом. Зроблено висновок, що метод ферментативного очищення/відбілювання прийнятний як альтернатива для світлих кольорів та оптично-білих кольорів, і навпаки білий, отриманий інтегрованим методом, лише для середніх тонів.

ДЯКУЮ

Факультету хімічної та текстильної техніки Національного інженерного університету за користування його приміщеннями та отриману академічну підготовку. Нарешті, подяка інженерам Ангелі Ортіс та Івану Арані за їх безумовну підтримку.

БІБЛІОГРАФІЧНА ЛІТЕРАТУРА

1. Cassidy T, Goswami P. редактори. Технологія дизайну текстилю та одягу. Бока-Ратон, штат Флорида: CRC Press; 2017. [Посилання]

2. Менахем Л. редактор. Довідник з хімії волокон. Бока-Ратон, штат Флорида: CRC Press; 2006. [Посилання]

3. Кармакар С. Хімічна технологія в процесах попередньої обробки текстилю. Амстердам: Elsevier Science B.V; 1999. [Посилання]

4. Siddiquee AB, Bashar M, Sarker P, Tohfa T, Hossan A, Ibrahim Azad I, et al. Порівняльне дослідження традиційної та ферментативної попередньої обробки (відмивання та відбілювання) бавовняної трикотажної тканини. Int J Eng Technol. 2014; 3 (1): 37-43 [Посилання]

5. Spicka N, Forte P. Повна енксиматична попередня обробка бавовняної тканини з використанням активатора відбілювача. Текст Res J. 2013; 83 (6): 566 ? 573 [Посилання]

6. Вентилятор Q. Хімічне випробування текстилю. Бока-Ратон, штат Флорида: CRC Press; 2005. [Посилання]

7. Факін Д, Голоб Д, Степанович З. Вплив попередньої обробки на довкілля та властивості фарбування вибраної бавовняної трикотажної тканини. Fibers Text East Eur.2008; 16 (2): 101-104.

Отримано 12-20-18

Затверджено 22-04-19

В Весь вміст цього журналу, крім випадків, коли він ідентифікований, перебуває під ліцензією Creative Commons