بررسی اثر پلیمر طبیعی بتاسیکلودکسترین به منظور بهبود شرایط رنگ¬رزی و کاهش آلودگی محیطزیستی
محورهای موضوعی : بیوتکنولوژی و پساب صنعتیاخترالسادات موسوی 1 , احمد اکبری 2 , سیدکاظم موسوی 3
1 - دانشجوی دکتری پژوهش هنر، دانشکده¬ی پژوهش¬های عالی هنر و کارآفرینی، دانشگاه هنر اصفهان، ایران. *(مسوول مکاتبات)
2 - استاد، گروه فرش، دانشکده معماری و هنر، دانشگاه کاشان ، کاشان، ایران.
3 - دکتری مدیریت محیطزیست، گروه مدیریت محیطزیست، دانشکده محیطزیست و انرژی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران.
کلید واژه: بتاسیکلودکسترین, محیطزیست, رنگ¬رزی, آلودگی, پساب.,
چکیده مقاله :
زمینه و هدف: محدودیت¬های محیطزیستی و اقتصادی كه به طور چشم¬گیری بر صنعت نساجي و رنگرزی اعمال شده منجر به توسعه فرآیندهای دوست¬دار محیطزیست برای اصلاح خواص الیاف و بهبود فرآیندهای سنتي موجود شده است. تلاش¬های بسیاری برای كاهش هزینه¬ها و همچنین مواد آلوده كننده دفع شده همراه پساب انجام شده كه از آن جمله مي¬توان به استفاده از پلیمرهای طبیعي اشاره كرد. هدف از این تحقیق استفاده از پلیمر طبیعی بتاسیکلودکسترین به عنوان جایگزینی مناسب با اثرات محیطزیستی مطلوب برای دیگر افزودنی‌های شیمیایی در رنگرزی می‌باشد. روش بررسی: در این مطالعه الیاف پشم با پلیمر زیست سازگار بتاسیکلودکسترین، اصلاح شد و ويژگی¬هاي رنگ¬رزي آن نظیر اثر مقدار ترکيب بتاسیکلودکسترین(5/0-20%)،pH رنگ¬رزي(7-3) و غلظت ماده رنگ¬زا(75-5%) بر روي قابليت رنگ¬رزي پشم با رنگ¬زاي طبيعی روناس مورد ارزيابي و مقایسه رنگ قرار گرفت. و در نهایت تغییرات فیزیکی الیاف خام و اصلاح شده بعد از رنگ-رزی با استفاده از تست SEM انجام شد. یافته¬ها: نتايج نشان داد که با افزايش مقدار ماده بتاسیکلودکسترین، قدرت رنگی نمونه¬ها به مقدار قابل قبولی بهبود می¬يابد و قابليت رنگ¬رزي (K/S) الياف رنگرزي شده با پشم اصلاح شده نسبت به پشم دندانه شده با آلومينيوم و پشم خام بیش¬تر می¬باشد. همچنین رمق¬کشی پشم اصلاح شده در pH خنثی نسبت به شرايط اسيدي به ميزان قابل توجهی بهبود يافت، در حالی¬که تغيير محسوسی در قابليت رنگ¬رزي پشم خام با تغيير در pH مشاهده نشد. بحث و نتیجه¬گیری: به طورکلی با توجه به شرایط اصلاح پشم با پلیمر زیست سازگار بتاسیکلودکسترین و تغییرات در شرایط رنگرزی، نه تنها امکان حذف مواد شیمیایی از پساب صنایع نساجی و رنگ¬رزی قابل انجام است، بلکه می¬توان مقدار رنگ¬زاي مصرفی و رنگ¬زاي جذب نشده و باقی مانده در پساب را کاهش داد که از نظر محیطزیستی بسيار حایز اهميت می¬باشد.
Background and Objective: environmental and economic limitations that are imposed dramatically on textile and dyeing industry leads to the development of environmentally friendly processes for modifying the properties of fibers and improving the existing traditional processes. Many efforts have been done for decreasing costs and disposed contaminants which one of them is using natural polymers. The purpose of this study is applying beta-cyclodextrin natural polymer as an appropriate alternative with favorable environmental effects for other chemical additives in dyeing. Material and Methodology: In this study, wool fiber amended/treated by β-Cyclodextrin biocompatible polymer and its dyeing features such as the effect of β-Cyclodextrin composition (%20-0/5), dyeing pH (3-7) and density of the dye (%5-75) on the dyeing capabilities of wool with madder dye color was evaluated and compared. And finally, physical changes of crude fiber and amended fiber after dyeing was amended/treated using SEM analysis. Findings: According to the results, as the β-Cyclodextrin amount increased, the color strength of the samples are considerably enhanced and dye ability (K/S) is better in the case of modified wool rather than aluminium-mordanted wool and pristine wool. Besides, exhaustion of modified wool in neutral pH rather than acidic pH has been increased dramatically while no appreciable changes was observed in pristine wool dye ability with pH changes. Color strength (K/S) data were in the following order of the β-Cyclodextrin modified wool>. Discussion and Conclusions: In general, according to the conditions of modifying wool with β-Cyclodextrin biocompatible polymer and changes in dyeing conditions, not only removing chemical compounds from the wastewater of textile industrial can beapplied, but also the amount of consumed dye and unabsorbed dye remaining in wastewater can be reduced which is environmentally very important.
1. Jamil, A., Bokhari, T. H., Javed, T., Mustafa, R., Sajid, M., Noreen, S., & Jilani, M. I. 2020. Photocatalytic degradation of disperse dye Violet-26 using TiO2 and ZnO nanomaterials and process variable optimization. Journal of Materials Research and Technology, 9(1), 1119-1128.
2. Khan, S., & Malik, A. 2018. Toxicity evaluation of textile effluents and role of native soil bacterium in biodegradation of a textile dye. Environmental Science and Pollution Research, 25, 4446-4458.
3. Fu, Z., & Xi, S. 2020. The effects of heavy metals on human metabolism. Toxicology mechanisms and methods, 30(3), 167-176.
4. Ali, H., Khan, E., & Ilahi, I. 2019. Environmental chemistry and ecotoxicology of hazardous heavy metals: environmental persistence, toxicity, and bioaccumulation. Journal of chemistry, 2019.
5. Haji, A., Amiri, Z., Qavamnia, S., 2014. Natural dyeing of wool with Arnebia euchroma optimized by plasma treatment and response surface methodology. J. Biodiversity Environ. Sci. Vol. 5, pp. 493-498.
6. Haji, A. 2020. Functional Finishing of Textiles with β‐Cyclodextrin. Frontiers of Textile Materials: Polymers, Nanomaterials, Enzymes, and Advanced Modification Techniques, 87-116.
7. De Laender, E, 2010. Cyclodextrin-grafted cotton gauzes as drug delivery devices. Doctoral dissertation, Ghent University.
8. Shafei, A. El., Shaarawy, S., Hebeish, A., 2010. Application of reactive cyclodextrin poly butyl acrylate preformed polymers containing nano-ZnO to cotton fabrics and their impact on fabric performance. Carbohydr. Polym. Vol. 79, pp. 852-857.
9. Deng, J., Chen, Q. J., Li, W., Zuberi, Z., Feng, J. X., Lin, Q. L., ... & Zheng, X. M. 2021. Toward improvements for carrying capacity of the cyclodextrin-based nanosponges: recent progress from a material and drug delivery. Journal of Materials Science, 56, 5995-6015.
10. Abdel-Halim, E. S., Abdel-Mohdy, F. A., Fouda, M. M., El-Sawy, S. M., Hamdy, I. A., Al-Deyab, S. S., 2011. Antimicrobial activity of monochlorotriazinyl-β-cyclodextrin/ chlorohexidin diacetate finished cotton fabrics. Carbohydr. Polym. Vol. 86, pp. 1389-1394.
11. Suvarna, V., & Chippa, S. 2023. Current Overview of Cyclodextrin Inclusion Complexes of Volatile Oils and their Constituents. Current Drug Delivery, 20(6), 770-791.
12. Abdel-Halim, E. S., Fouda, M. M., Hamdy, I. A., Abdel-Mohdy, F. A., El-Sawy, S. M., 2010. Incorporation of chlorohexidin diacetate into cotton fabrics grafted with glycidyl methacrylate and cyclodextrin. Carbohydr Polym. Vol. 79, PP. 47-53.
13. Kadam, V., Truong, Y. B., Easton, C., Mukherjee, S., Wang, L., Padhye, R., & Kyratzis, I. L. 2018. Electrospun polyacrylonitrile/β-cyclodextrin composite membranes for simultaneous air filtration and adsorption of volatile organic compounds. ACS Applied Nano Materials, 1(8), 4268-4277.
14. Carpignano, R., Parlati, S., Piccinini, P., Savarino, P., De, M. R., Giorgi, R, Fochi, 2010. Use of β-cyclodextrin in the dyeing of polyester with low environmental impact. Color. Technol. Vol. 126, PP. 201–208.
15. El-Sayed, E., A Othman, H., & Hassabo, A. G. 2021. Cyclodextrin usage in textile Industry. Journal of Textiles, Coloration and Polymer Science, 18(2), 111-119.
16. Rehan, M., Mahmoud, S. A., Mashaly, H. M., & Youssef, B. M. 2020. β-Cyclodextrin assisted simultaneous preparation and dyeing acid dyes onto cotton fabric. Reactive and Functional Polymers, 151, 104573.
17. Dehabadi,V., Buschmann, H.-J., Gutmann, J., 2013. A novel approach for fixation of β-cyclodextrin on cotton fabrics, Journal of Inclusion Phenomena and Macrocyclic Chemistry, Vol. 79, pp 459–464.
18. Dhiman, P., & Bhatia, M. 2020. Pharmaceutical applications of cyclodextrins and their derivatives. Journal of Inclusion Phenomena and Macrocyclic Chemistry, 98, 171-186.
19. Bhaskara-Amrit, U.R., Agrawal, P.B., Warmoeskerken, M.M., 2011. Application of b –Cyclodexterins In Textiles, Autex Research Journal, Vol. 11, pp. 94-101.
20. Bezerra, F. M., Lis, M. J., Firmino, H. B., Dias da Silva, J. G., Curto Valle, R. D. C. S., Borges Valle, J. A., ... & Tessaro, A. L. 2020. The role of β-cyclodextrin in the textile industry. Molecules, 25(16), 3624.
21. Baig, N., Kammakakam, I., & Falath, W. 2021. Nanomaterials: A review of synthesis methods, properties, recent progress, and challenges. Materials Advances, 2(6), 1821-1871.