کاربرد رزین تبادل یونی در صنایع نساجی و منسوجات بیشتر برای حذف موثر رنگ ها از پساب است. رنگ ها یکی از آلاینده های مضر برای انسان و آبزیان هستند. روش های زیادی برای حذف رنگ از پساب صنعتی و مسکونی وجود دارد. در صنعت نساجی، آب برای تولید، نیازهای مصرفی و کاربردهای بهداشتی مورد استفاده قرار می گیرد. در هر سه حوزه، کیفیت آب اهمیت زیادی دارد این در حالی است که صنعت نساجی به مقدار زیادی آب برای تولید محصولات خود نیاز دارد و با حجم زیادی زباله و پسماند مضر برای محیط زیست روبرو است. به همین دلیل، لازم است قبل از تخیله پسماند آنها تصفیه شود. رزین تبادل یونی از نوع کاتیونی و آنیونی در صنایع نساجی به حذف موثر رنگ ها و حتی بازیابی رنگ ها برگشت به چرخه تولید کمک زیادی کرده است.
با استفاده از رزین تبادل یونی ماکرو مشبک (IERs) در صنعت نساجی می توان بازیابی رنگ‌ها به صورت مستقیم از پسماند آبی را انجام داد و از آنها برای استفاده مجدد در سیستم رنگرزی بهره برد. این موضوع علاوه بر کنترل آلودگی آب در صنایع نساجی می تواند باعث صرفه جویی اقتصادی در استفاده مواد رنگی و شیمیایی شود.
پارامترهای مهم برای رزین تبادل یونی در صنایع نساجی
برخی از پارامترهای مهم بر روی عملکرد رزین تبادل یونی در صنایع نساجی تاثیر می گذارند. برخی از پارامترهای مهم عبارتند از:
- انتخاب گروه عملکردی رزین
بر اساس تحقیقات انجام شده رزین های تبادل یونی رابطه مستقیمی با گروه عملکردی رزین ها دارد. هر چقدر گروه عملکردی رزین تبادل یونی قوی تر باشد رنگ زدایی بهتر اتفاق می افتد و اگر رزین پایه ضعیف تری داشته باشد میزان جذب رنگ کمتری دارد.
- تاثیر دما بر روی عملکرد رزین تبادل یونی بر روی رنگبری
تاثیر دما بر تغییر رنگ به گونه ای است که اگر دما افزایش پیدا کند جذب مواد رنگی بهتر اتفاق می افتد. این فرآیند یک واکنش گرماگیر طبیعی است که با افزایش دما مولکول های رنگی انرژی جنبشی بالاتری پیدا می کنند و با بالاتر رفتن انرژی راحت می تواند مبادله داشته باشد. همچنین با افزایش دما لایه رزین تبادل یونی ضخامت کمتری پیدا می کند و سرعت جذب افزایش می یابد. از این رو، دما می تواند نقش مهمی بر روی سرعت جذب و صرفه جویی در مصرف انرژی داشته باشد که نتیجه نهایی خالص سازی و رنگ زدایی بهتر پساب است.
- تاثیر میزان رزین
هر چقدر میزان رزین تبادل یونی در صنعت نساجی بیشتر باشد نرخ جذب رنگ بالاتر می رود. با افزایش میزان رزین تبادل یونی شدت رقابت بین یون های رنگ برای جذب، بالاتر می رود و باعث می شود رنگ به سرعت بر روی رزین جذب شود. این فرآیند میتواند باعث صرفه جویی اقتصادی شود و عملیات رنگبری را بهینه کند.
- میزان زمان تماس رزین تبادل یونی
سرعت رنگ زدایی تا اندازه زیادی به میزان تماس رزین تبادل یونی بستگی دارد. در همان ساعات ابتدایی یون های رنگ به سرعت جذب رزین می شوند. بعد از مدتی اختلاف غلظت رنگ کاهش پیدا می کند و تعداد مکان های فعال بر روی سطح جاذب تقریباً اشباع می شوند به همین دلیل سرعت رنگ زدایی کاهش پیدا می کند. تقریباً بعد از 4 ساعت زمان تماس رزین با ملکول های رنگ، میزان رنگ زدایی حدود 99 درصد بود و راندمان عملیات 95 درصد برآورده شد.
- بررسی رزین با قابلیت استفاده مجدد
بررسی رزین با قابلیت استفاده مجدد در صنایع رنگرزی اهمیت زیادی دارد و باید مورد مطالعه قرار بگیرد زیرا باید هزینه ها به صورت اقتصادی و به صرفه باشند. برخی از رزین های تبادل یونی به دلیل بازیابی بهتر بعد از 5 چرخه همچنان با راندمان حذف رنگ 99 درصد روربرو هستند. به بیان ساده تر احیا رزین تبادل یونی می تواند نقش مهمی در عملکرد و هزینه های مجموعه داشته باشد. یکی از رزین های مناسب در این زمینه رزین D201 و رزین پرولایت و رزین هیدرولایت است.
- تاثیر ایزوترم های جذب (غلظت و ph)
ایزوترم های جذب به معنای توزیع جاذب ها از نظر غلظت و pH در دمای یکنواخت است. با افزایش دما ظرفیت جذب رنگ نیز افزایش پیدا می کند. با افزایش مقدار ph، ظرفیت جذب به سرعت کاهش پیدا می کند و سپس دوباره تمایل به جذب دارد این مساله می تواند مربوط به تغییر خواص بار سطحی در رزین باشد. به همین دلیل لازم است علاوه بر دما به ph واکنش نیز دقت داشته باشید تا نتیجه ایده ال بگیرید.
نکته:
بسته به ساختار، پیکربندی، اندازه مولکولی، تعداد و نوع گروه‌های حل کننده، و نوع رزین می توان رنگ‌ها رابه صورت مستقیم از محلول‌های آبی یا همان پسماند به میزان‌های مختلف بازیابی کرد. توجه داشته باشید علاوه بر رنگبری در صنعت نساجی ما رزین رنگبری قند و شکر نیز داریم که این رزین ها قابلیت شفاف سازی رنگ در شربت قند و شکر را دارند.
نتیجه گیری :
توجه داشته باشید وزن ملکولی رنگ در میزان جذب بر روی رزین تاثیر دارد. همچنین تعداد گروه های حل کننده در مولکول رنگ و نوع آنها (اعم از -SO 3 H یا -COOH)، بر میزان جذب تأثیر می گذارد. انتخاب نوع گروه عملکردی رزین که می تواند آنیونی پایه قوی یا ضعیف باشد نیز می تواند بر روی میزان جذب تاثیر بگذارد. تحقیقات نشان داده رزین های ماکرو رتیکولار در جذب رنگ های مختلف نسبت به انواع دیگر رزین ها کارآمد تر هستند. تعداد و نوع گروه های جایگزین در مولکول رنگ بر میزان جذب تأثیر می گذارد. علاوه بر این، میزان زمان تماس رزین تبادل یونی، دما، ph و میزان رزین هم از پارامترهای تاثیر گذار بر روی رنگبری در صنایع نساجی هستد.
منبع: pubs.acs.org
