алтернативи

В
В 		В

Персонализирани услуги

Списание

  • SciELO Analytics
  • Google Scholar H5M5 ()

Член

  • Испански (pdf)
  • Статия в XML
  • Препратки към статии
  • Как да цитирам тази статия
  • SciELO Analytics
  • Автоматичен превод
  • Изпратете статия по имейл

Индикатори

  • Цитирано от SciELO

Свързани връзки

  • Подобно в SciELO

Дял

Списание на Химическото дружество на Перу

печатна версия В ISSN 1810-634X

Rev. Soc. QuГm. PerГ.8В т.85В бр.2В ЛимаВ април/юни.В 2019

ОРИГИНАЛНИ РАБОТИ

Алтернативи за предварителна обработка на текстил: интегриран метод на измиване-избелване и химико-ензимно избелване, оценка и сравнение с класическия метод

Алтернативи за предварителна обработка на текстил: интегриран метод на измиване-избелване и химико-ензимно избелване, оценка и сравнение с класическия метод

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

1 Факултет по химическо и текстилно инженерство, Национален инженерен университет, Ав. Тупак Амару 210, Римак, Лима-Перу, [email protected]

2 Факултет по химическо и текстилно инженерство, Национален инженерен университет

РЕЗЮМЕ

Ключови думи: памук, измиване, избелване, абсорбция, капилярност, отпадни води.

РЕЗЮМЕ

Ключови думи: памук, измиване, избелване, абсорбция, капилярност, отпадъчни води.

ВЪВЕДЕНИЕ

Памукът е най-важното естествено влакно в света като текстилен субстрат, с него се произвеждат облекла, предмети от бита и промишлени продукти, значението му намалява с появата на синтетични влакна, но все още представлява повече от 50% от облеклото. За много видове дрехи дрехата от 100% памук е знак за гарантирано качество1.

Памучното влакно се състои от сухи клетъчни стени на мъртви растителни клетки. След пречистване и механично почистване се получава приблизително 95% целулоза. Целулозата в памука има линейна полимерна структура на β-D-глюкопираноза. Нецелулозни съставки обикновено се намират в кутикулата, първичната стена и лумена, тези съставки са: протеини (1,3%), пектинови вещества (1,9%), пепел (1,2%), восъци (0,6%), захари (0,3%), органични киселини (0,8%), следи от пигменти и други като петънца и остатъци от семена и листа (1,4%) 2.

Процесът на пречистване на памука е алкално измиване, което се извършва преди боядисване. Тук се премахват нецелулозните компоненти на памука и добавените примеси: смазки и масла. Фибрите абсорбират алкалите, неутрализират карбоксилната група в целулозата и пектините. Хидроксилните групи в глюкозните единици в целулозата са слабо киселинни, поради което благоприятстват увеличаването на алкалната концентрация във влакната и примесите са силно атакувани. Измиването осигурява хидрофилност на субстрата чрез действието на алкали и повърхностноактивни вещества. В момента натриевият хидроксид се използва за почистване, което премахва примесите, но също така разгражда влакното при тежки условия, създавайки пукнатини в тях или разтваряйки кутикулата или първичната стена. Тези промени в памука водят до загуба на тегло (5-10%) и дължина, промяна в броя на преждата и промени в якостта на опън (обикновено увеличение) 3.

Класическото избелване използва водороден прекис под формата на перхидрокси анион в алкална водна среда (рН 10,5-10,8), този анион реагира с естествени пигменти и ги окислява4. Измиването и избелването се извършват на отделни етапи с висока консумация на енергия поради необходимите високи температури. За да се намали консумацията на енергия, етапите се комбинират, времето за реакция се намалява или се използват пероксидни активатори при по-ниски температури. Интегрирането на процесите разглежда продукти, които подобряват формулировката, така че да подобряват отстраняването и обезцветяването на примесите3.

Използването на ензими за предварителна обработка на текстил има предимства в сравнение с предишни процеси, те се използват като катализатори при ниски температури, със стойности на рН, близки до неутрални, те са биоразградими и въздействието върху околната среда е с 25% по-ниско от класическия процес на избелване. В механизма на ензимно химическо избелване ензимът от типа арил естераза (Invazyme LTE) действа като катализатор за образуването на пероцида, който отделя активен кислород (избелващ агент), който реагира с влакното, за да го избели. Химичното уравнение, с което работи този метод, е показано на фигура 1.

В предишни работи, които анализираха възможността за ензимно третиране за трите предишни процеса: обезмасляване (приложимо само за плоски тъкани за отстраняване на каучук от нишките на основата), измиване и избелване с използване на смес от ензими като амилази, пектинази и глюкозни оксидази, водородният пероксид се получава ензимно от оразмеряващия агент. След това той се превръща във формата на мирната киселина за избелване на памучен плат. Степента на белота обаче беше средна, но степента на абсорбция беше добра5.

Една от най-важните характеристики на отпадъчните води е количеството кислород, необходимо за стабилизиране, това количество е биохимичната нужда от кислород и това е количеството кислород, необходимо за стабилизиране на отпадъчните води в присъствието на бактерии, които консумират химически замърсители6.

Понастоящем има ензими, които могат да заместят процесите на измиване и избелване с резултати, подобни на класическите процеси, и които представляват добра алтернатива за намаляване на замърсяването7.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛНА ЧАСТ

Показва

Плетена тъкан от екрю Джърси, с памук Pima заглавие 30/1 Ne, тегло 150 g/m2, заглавие Ne 30/1.

Условия на процеса

Съотношение на банята 1:15, което се използва, тъй като няма стъклен материал, който да работи с по-ниски съотношения на банята. Тегло на основата: 10 грама.

Нагревателна и тестова среда: Нагревателна плоча с градуирана температура, стъклени чаши и ръчно разбъркване.

Класически метод за почистване и избелване

Този метод беше използван като стандарт за сравнение с интегрирания метод (в момента се използва в текстилните растения) и ензимния метод (екологично алтернативно предложение). Започва с почистването и след това с избелването, и в двата етапа разтворът се загрява предварително до 50 ° C (за намаляване на повърхностното напрежение на водата и улесняване на потапянето на текстила), добавя се субстрата и температурата се повишава до 98 ºC при скорост 3ºC/min, като се поддържа 45 минути. За елиминиране на остатъчния пероксид се използва ензимът Каталаза 0,5 g/l (Globolase OH-N).

Интегриран метод

Измиването и избелването се извършват в една и съща баня с алкали и пероксид,% от двете върху теглото на основата. Добавете алкалите при 40 ° C и текстила и го задръжте за 2 минути, като повишите температурата до 60 ° C, за да влезе пероксидът. Температурата се повишава с градиент от 3 ° C/min до 98 ° C, където се поддържа 30 минути. Тази баня работи с овлажнител, препарат и стабилизатор.

Химически - ензимен метод

Състои се от два етапа, почистване и след това ензимно избелване, в различни бани. Той работи с ензима арил-естераза, който действа като катализатор за образуването на пероцид, който отделя активен кислород и окислява цветните пигменти на влакното, за да го избели. Методът работи с по-ниска концентрация на водороден прекис и сода каустик в сравнение с класическия метод. За избелване се добавят детергент, алкали (калцинирана сода), пероксиден активатор, водороден пероксид и катализаторен ензим. Предварително се загрява до 40 ° C, добавя се текстилът и температурата се повишава до 65 ° C с градиент 2 ° C/min. След 30 минути се добавят 1,2 g/l натриев хидроксид и температурата се повишава до 98 ° C с градиент 1,5 ° C/min, поддържа се 20 минути. След това в нова баня се добавя 0,5 g/l каталаза за елиминиране на остатъчния пероксид.

Неутрализиран

След почистващите и избелващи вани се извършва неутрализация с ледена оцетна киселина при 0,5 g/l при 40 ° C, последвано от горещо и студено изплакване.

Отстраняване на остатъчен пероксид

След ваните, в които се използва водороден прекис, превръщането във вода и кислород се извършва чрез използване на 0,5 g/l каталаза и топли и студени изплаквания.

Тест за боядисване

Предварително обработените и избелени проби се оцветяват с Everzol Blue SAM реагираща боя с съотношение за баня 1:15. Температурата започва от 40 ° C, в присъствието на помощни вещества (секвестрант, Sirrix 1g/l; овлажнител, Hostapal HRM 1g/l). След 10 минути се добавя багрилото, 1% от теглото на субстрата. След същото време, за да се фиксира оцветителят, се добавя една десета карбонат, като температурата се повишава със скорост 1,5 ° C/min до 60 ° C. След интервали от двадесет минути, останалата част от карбоната се добавя на части от три и шест десети, за да остане разбъркана за 45-60 минути. Процесът завършва със съответната неутрализация и различни изплаквания.

РЕЗУЛТАТИ И ДИСКУСИЯ

Биохимично потребление на кислород (BOD5)

Това е количеството кислород в mg/l, необходимо за разлагане на органичното вещество, налично чрез действието на аеробните микроорганизми, присъстващи във водата.

BOD на остатъчната баня от ензимно избелване е най-ниският от трите метода, което показва, че консумацията на разтворен кислород от органичното вещество, присъстващо в банята, е най-ниската, тъй като в остатъчната баня има по-малко присъствие на органични вещества.

BOD на остатъчната баня от интегрирания метод е най-високият от трите поради факта, че има комбинация от два процеса: измиване и избелване в една и съща баня, силно алкални, които причиняват по-голямо органично присъствие, разложено в банята.

Степен на белота

С помощта на спектрофотометъра DATACOLOR, който измерва стойностите на тристимула, получаваме стойността на белотата, измерена в градуси по Бергер.

Таблица 6 показва резултата от бялата степен за трите метода на предварителна обработка.

На фигура 7 може да се види, че кривата на дължината на вълната спрямо отражателната способност е много подобна за класическото и ензимно скрабиране, което дава приемлива степен на белота.

Измерване на PH

Измерването на рН се извършва в етапа на избелване за трите метода след края на процеса, т.е. в последния етап, като се вземат предвид дозите на карбонат и сода по-късно, в случаите, които се прилагат.

Оценка на степента на разкриване

Определяне на загуба на тегло

Оценката на трите процедури за избелване беше извършена, като се прилага следното:

Тест за абсорбция (Хидрофилност: AATCC TM 79 ? 2014 Стандарт)

Този метод е предназначен за измерване на абсорбцията на разтвори върху текстилни основи, докато времето, необходимо на една капка багрилна вода на повърхността на тъканта, бъде напълно абсорбирано. Съгласно този стандарт пробата се поставя върху бехерова чаша, като капка пада на 1 см от повърхността на тъканта. Методът е адаптиран чрез поставяне на плата без напрежение върху бехерова чаша, фиксирана с гумена лента, за да се избегнат бръчки. Измерва се времето, през което капката се абсорбира в тъканта.

Тест за капилярност (Капилярност: AATCC 197-2013 СТАНДАРТ)

Този метод се използва за оценка на лекотата, с която разтворът се транспортира по текстилната основа. Тъканта се поставя вертикално, по посока на колоните или cursas (трикотаж) и водата с багрило се оставя да се издигне, като се измерва височината, която достига върху плата след 30 минути. Обработва се с плат с ширина 5 см и височина 10 см и се потапя в разтвор на реактивна боя Turqueza Everzol ED.

Оценка на тинктура

Същата рецепта за боядисване беше използвана при същите условия в трите метода на избелване: Classic-Integrated-Enzymatic.

Бяха проведени тестове в спектрофотометъра DATACOLOR, за да може да се провери възпроизводимостта на цветовете, като се вземе като стандартно оцветяването по класическия метод.

ЗАКЛЮЧЕНИЯ

Класическият метод получи степен на белота от 78,18 ° Be, което е почти с една точка по-висока от тази на ензимния метод на измиване/избелване. От друга страна, интегрираният метод води до бяла степен от 71,28 ° Be. Освен това пробите се оценяват със скалата CIELab, като стандартно се взема заготовката, получена с класическия метод. Прави се заключението, че методът на ензимно измиване/избелване е приемлив като алтернатива за светли цветове и оптични бели и, напротив, бялото, получено с интегрирания метод само за средни тонове.

БЛАГОДАРЯ

До Факултета по химическо и текстилно инженерство на Националния инженерен университет за използване на неговите съоръжения и полученото академично обучение. И накрая, благодаря на инженерите Ангела Ортис и Иван Арана за безусловната им подкрепа.

БИБЛИОГРАФСКА ЛИТЕРАТУРА

1. Cassidy T, Goswami P. редактори. Технология за дизайн на текстил и облекло. Бока Ратон, Флорида: CRC Press; 2017. [Връзки]

2. Menachem L. редактор. Наръчник по химия на влакната. Бока Ратон, Флорида: CRC Press; 2006. [Връзки]

3. Кармакар С. Химична технология в процесите на предварителна обработка на текстила. Амстердам: Elsevier Science B.V; 1999. [Връзки]

4. Siddiquee AB, Bashar M, Sarker P, Tohfa T, Hossan A, Ibrahim Azad I, et al. Сравнително изследване на конвенционална и ензимна предварителна обработка (измиване и избелване) на памучен трикотаж. Int J Eng Technol. 2014; 3 (1): 37-43 [Връзки]

5. Spicka N, Forte P. Пълна енксиматична предварителна обработка на памучен плат с включен активатор на избелващ препарат. Текст Res J. 2013; 83 (6): 566 ? 573 [Връзки]

6. Вентилатор Q. Химическо изпитване на текстил. Бока Ратон, Флорида: CRC Press; 2005. [Връзки]

7. Fakin D, Golob D, Stjepanovič Z. Ефектът от предварителната обработка върху околната среда и свойствата на боядисване на избрана памучна плетена тъкан. Fibers Text East Eur.2008; 16 (2): 101-104.

Получено 12-20-18

Одобрена на 22-04-19

В Цялото съдържание на това списание, с изключение на случаите, когато е идентифицирано, е под лиценз Creative Commons