MAKALAH KIMIA HIJAU

Hydrolysis-free and fully recyclable reactive dyeing of cotton in green, non-

nucleophilic solvents for a sustainable textile industry

Disusun oleh :

Arbaniati (M0312011)

Ida Dahlia (M0312026)

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

2015

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Industri tekstil menghasilkan sejumlah besar limbah kimia melalui berbagai

proses basah (Dasgupta et al., 2015). Mempertimbangkan kombinasi serat pewarna

dominan sebagai contoh: limbah dari proses pencelupan reaktif kapas biasanya

mengandung 20-50% dari pewarna diaplikasikan dalam bentuk terhidrolisis non-

recoverable (Khatri et al, 2015.). Pewarna organik tersebut sangat larut dan kuat dalam

kombinasi dengan sejumlah besar garam anorganik yang ditambahkan untuk membantu

pewarna membuat pencelupan reaktif menghasilkan limbah yang sulit untuk ditangani

(All egre et al, 2006;?.. Rosa et al, 2015) . Kepedulian terhadap lingkungan mengenai

tingginya volume pemakaian air bersih yang terkait dengan pencelupan reaktif pada

selulosa telah meningkat secara signifikan (Amin dan Blackburn, 2015).

Meskipun seiring kemajuan teknologi yang cukup telah dibuat dalam menangani

limbah tekstil (Aquino et al, 2014;.. Ulson De Souza et al, 2010), prinsip "pencegahan"

dalam kimia hijau menyatakan bahwa lebih baik untuk mencegah limbah daripada

membersihkannya setelah terbentujya limbah (Tang et al., 2008). Limbah yang mengaliri

aliran air dari pencelupan reaktif kapas dapat dicegah jika cairan pengolahan yang

digunakannya dapat langsung digunakan kembali. Namun, digunakannya dye bath

(larutan pencelupan) dalam pencelupan reaktif tidak langsung dapat digunakan kembali

karena pewarna tidak tetap yang digunakan tidak aktif karena hidrolisis (Yang dan

Haryslak, 1997). Hidrolisis bahan pewarna tidak dapat dihindari dalam larutan celup (dye

bath) karena air sama reaktif fungsiny dengan selulosa. Sebuah studi kinetik

menunjukkan bahwa pewarna hidrolisis akan bahkan lebih disukai daripada pewarna

fiksasi (Fungsi Fiksasi adalah memperkuat warna dan merubah warna zat warna alam

sesuai dengan jenis logam yang mengikatnya) yang diinginkan pada suhu yang lebih

tinggi (Klan-cnik, 2000). Sebuah solusi logis untuk masalah hidrolisis adalah dengan

memanfaatkan media tidak mengandung air dalam proses pencelupan sehingga hidrolisis

oleh air tidak terjadi.

Pelarut seperti hidrokarbon berklorinasi (Bone et al, 1988.) dan skandium karbon

dioksida (ScCO2) telah berhasil digunakan dalam pencelupan tekstil sintetis (Hori dan

Kongdee 2014; Long et al, 2014.). Dalam pencelupan ScCO2 pada kapas, menggunakan

kembali air (Jun et al., 2004; Sawada and Ueda, 2003) atau menammbahkan alkohol

lemah sebagai co-solvent (Cid et al., 2007; Van der Kraan et al., 2007) yang diperlukan

untuk mencapai warna lumayan dalam. Namun, meningkatan ketajaman warna dapat

dicapai pada biaya daur ulang karena solvolisis bersaing akan tak terhindarkan dengan

pelarut yang mengandung hidroksil.

Kami baru-baru ini melaporkan pencelupan reaktif pada kapas dengan pewarna

vinil sulfon dalam campuran pelarut non-nukleofilik (Chen et al., 2015; Wang et al.,

2014) menunjukkan bahwa masalah swelling yang tidak memadai dan pewarna fiksasi

terkait dengan pencelupan non aquous pada selulosa dapat diselesaikan tanpa

mengganggu proses daur ulang. Namun, penggunaan kembali pewarna tidak tetap di

larutan bilasan belum dipertimbangkan. Dalam penelitian ini, sebuah, media pencelupan

nonnucleophilic hijau digunakan dalam proses pencelupan reaktif bahan kapas dengan

pewarna monochlorotriazine (MCT). Penggunaan kembali semua pelarut pengolahan

termasuk swelling, pencelupan, dan larutan membilas berhasil dicapai, membuat proses

sepenuhnya dapat didaur ulang dan bebas sampah.

B. Tujuan

1. agar dalam proses pencelupan serat kapas tidak menghasilkan limbah

2. Menyelidiki dye bath yang digunakan dalam proses dapat digunakan kembali

C. Rumusan Masalah

1. Bagaimana agar dalam proses pencelupan serat kapas tdak menghasilkan limbah

2. Apakah dye bath yang digunakan dalam proses dapat digunakan kebali

BAB II

DASAR TEORI

A. Green Chemistry

Green chemistry merupakan suatu bentuk penceghan terjadinya polusi. Green chenistry

didefinisikan sebagai penggunaan tehnik dan metode penelitian yang dapat mengurangi

atau menghilangkan penggunaan bahan baku, produk dan reagen yang berbahaya bagi

manusia dan lingkungan. Green chemistry mencakup metode minimalisasi limbah,

penggunaan katalis, tidak mengunakan reagen yang toksik, meningkatkan atom efisiensi,

dan menggunakan pelarut yang dapat diperbaharui dan ramah lingkungan atau tidak

menggunakan pelarut sama sekali (Anastas and Warner, 1998)

B. Pencelupan

Pencelupan adalah suatu proses pemberian warna pada bahan tekstil secara merata

dan baik, sesuai dengan warna yang diinginkan. Sebelum pencelupan dilakukan maka

harus dipilih zat warna yang sesuai dengan serat. Pencelupan dapat dilakukan dengan

berbagai macam teknik dengan menggunakan alat – alat tertentu pula. Pencelupan pada

umumnya terdiri dari melarutkan atau mendispersikan zat warna dalam air atau medium

lain, kemudian memasukkan bahan tekstil kedalam larutan tersebut sehingga terjadi

penyerapan zat warna kedalam serat. Penyerapan zat warna kedalam serat merupakan

suatu reaksi eksotermik dan reaksi kesetimbangan. Beberapa zat pembantu misalnya

garam, asam, alkali atau lainnya ditambahkan kedalam larutan celup dan kemudian

pencelupan diteruskan hingga diperoleh warna yang dikehendaki.

C. Metode pencelupan cara batch.

Teknik pencelupan lainnya adalah sistem kontinyu atau semi kontinyu, exhoution, teknik

migrasi, cara carrier atau pengemban, cara HT/HP atau tekanan dan suhu tinggi, cara thermosol,

dengan pelarut organik, dengan larutan celup tuggal/ ganda, cara satu bejana celup, dengan

pemeraman, dan sebagainya.

Sebelum dilakukan pencelupan maka bahan tekstil harus dilakukan  pretreatment  terlebih

dahulu supaya hasil celup sempurna. Diantara proses tersebut adalah :

Singieng : Menghilangkan bulu – bulu yang timbul pada benang atau kain akibat gesekan –

gesekan yang terjadi pada proses pertenunan, proses ini dimaksudkan supaya

permukaan kain akan menjadi rata, sehingga pada proses pencelupan akan didapatkan

warna yang rata dan cemerlang.

 Dezising : Menghilangkan zat – zat kanji yang melapisi permukaan kain atau benang, sehingga

dengan hilangnya kanji tersebut penyerapan obat – obat kimia kedalam kain tidak

terhalang.

Scouring : Menghilangkan pectin, lilin, lemak dan kotoran atau debu – debu yang ada pada serat

kapas. Zat – zat ini akan menolak pembasah air sehingga kapas yang belum dimasak

susah dibasahi yang menyebabkan proses penyerapan larutan obat – obat kimia dalam

proses – proses berikutnya tidak terjadi dengan sempurna.

Bleaching : Menghilangkan zat – zat pigmen warna dalam serat yang tidak bisa hilang pada saat

proses scouring, sehingga warna bahan menjadi lebih putih bersih dan tidak

mempengaruhi hasil warna pada saat proses pencelupan dan pemutihan optical.

Mercerizing : Memberikan penampang serat yang lebih bulat dengan melepaskan putaran serat

atau reorientasi dari rantai – rantai molekul selulosa menyebabkan deretan kristalin

yang lebih sejajar dan teratur. Proses ini akan menambah kilap, daya serap terhadap

zat warna bertambah, memperbaiki kestabilan dimensi, kekuatan tarik bertambah,

memperbaiki dan menghilangkan efek negative kapas yang belum matang/kapas mati.

Beberapa pretreatment kadang tidak harus semua dilakukan hal ini tergantung pada

kebutuhan. Setelah selesai pengerjaan tersebut pencelupan dapat dilakukan misalnya pencelupan

dengan sistem exhoution/ perendaman dan sistem kontinyu.

BAB III

METODE PENELITIAN

A. Alat dan bahan

Dimethylsulfoxide (DMSO), triethylamine (TEA), diazabicyclo[2.2.2]octane

(DABCO), tetrabutylammonium bromide (TBABr), sodium bicarbonate, sodium

carbonate, potassium carbonate, sulfuric acid, sodium acetate (NaOAc), ammonium

acetate (NH4OAc) dan acetic acid (AcOH). Analitis kelas dimetil karbonat dibeli dari

Alfa Aesar. HPLC kelas asetonitril (MeCN) dibeli dari Fischer Ilmiah. Pemutih kapas

poplin (40 X40, 133X72, 123 g/m2) disediakan oleh Esquel Group (Guangdong, Cina)

dan digunakan tanpa pengolahan lebih lanjut. Multifiber kain yang berdekatan digunakan

untuk penilaian colorfastness dibeli dari Testfabrics, Inc. Standar deterjen dibeli dari

Shanghai Industri Tekstil Institut Pengawasan Teknis. C.I. Reactive Yellow 2 (RY2),

Reactive Red 24 (RR24), Reactive Orange 5 (RO5), Reactive Blue 14 (RB14), dan

Reactive Blue 49 (RB49) disediakan oleh Taoyuan zat warna Co, Wu Jiang, Cina. Semua

pewarna yang tanpa pembantu dan digunakan sebagai diterima. Struktur pewarna

diilustrasikan pada Gambar. 1

Gambar 1. Struktur pewarna reaktif (non-nukleofilik)

B. Cara Kerja

1. Pencelupan serat kapas

a. Solvent dyeing

Serat kapas dipotong-potong sekitar 3,0 g dan campurkan dengan DMSO

selama 1 jam pada 25ᴼ C. Setiap sampel preswollen dikeringkan dan dipindahkan

ke sebuah vesel yang mengandung pewarna yang tepat (0,09 g, 3% pada berat

serat, OWF) dan kalium karbonat (0,08 g) dilarutkan dalam 9,0 mL DMSO dan

36,0 mL DMC (DMSO: DMC =1: 4, rasio larutan = 15: 1). Vessel  ditutup rapat

dan dipanaskan dan dipertahankan pada 95ᴼ C selama 2 jam dengan agitasi

mekanik. Vessel  kemudian didinginkan sampai suhu kamar, dan sampel telah

dihilagkan dari larutan celup dan disentrifugasi pada 5000 rpm / min selama 5

menit. hasil sentrifugasi yang diperoleh dikombinasikan dengan pewarna celup

dan disimpan untuk digunakan kembali. Serat dibilas dengan DMSO hangat (45,0

mL X 2) pada 50ᴼ C selama 20 menit untuk menghilangkan pewarna tidak tetap.

Dibilas sampel serat disentrifugasi lagi pada 5000 rpm / min selama 5 menit

diikuti dengan pengeringan di bawah tekanan rendah pada 50ᴼ C sampai berat

konstan tercapai. DMSO bilasan, sentrifugat kedua, dan distilat DMSO akhir

semua disimpan untuk digunakan kembali.

b. Recyclable solvent dyeing

Pencelupan dilakukan seperti yang dijelaskan di atas. sentrifugat kedua

dikombinasikan dengan dua larutan bilas DMSO dan diuapkan pada tekanan

tereduksi (20 mbar, 80ᴼ C) untuk menghasilkan campuran yang terdiri dari tidak

reaktif RR24, K2CO3, dan KCl. Campuran ditambahkan ke larutan celup, yang

disaring dan dituangkan ke dalam silinder lulus untuk menentukan volume.

Kemudian dikenai 1H NMR dan UVeVis analisis untuk menentukan jumlah

masing-masing pelarut dan RR24 tetap dalam larutan. Konsumsi K2CO3 dihitung

dengan asumsi bahwa itu hanya kehilangan dalam reaksi fiksasi. 0,03 g RR24,

0,005 g K2CO3, 0,4 mL DMC, dan 0,1 ml DMSO kemudian ditambahkan untuk

menggantikan pewarna celup, yang digunakan tanpa perawatan lebih lanjut dalam

siklus pencelupan berikutnya. Distilat yang dihasilkan selama distilasi vakum

dikumpulkan dengan menggunakan perangkap pelarut cold-finger dan diukur

menjadi 89 mL, kemudian digabungkan dengan distilat akhir dari pengeringan

serat yang akan digunakan sebagai pelarut pembilasan dalam siklus pencelupan

berikutnya. Proses diulangi sepuluh kali.

c. Aqueous dyeing

Sebuah prosedur pewarnaan yang pencelupan disarankan oleh produsen

diadopsi. Serat kapas dipotong-potong 3,0-g dan ditempatkan dengan 45,0 mL

(larutan rasio = 15: 1) dari larutan pewarna sesuai (0,09 g, 3% OWF) dan natrium

klorida (6,75 g, 150 g / L) . Larutan celup dipanaskan pada 2ᴼ C / menit dengan

agitasi dan dipertahankan pada 60ᴼ C selama 10 menit sebelum 0,9 g Na2CO3

ditambahkan dalam porsi kecil. Pemanasan dilanjutkan pada 2ᴼ C / menit sampai

suhu pewarna celup mencapai 90ᴼ C. Pencelupan dilanjutkan di 90ᴼ C selama 1

jam dengan agitasi mekanik. Setelah pencelupan selesai, sampel dihilangkan dari

pewarna celup, dibilas dengan 60,0 X 3 mL air dingin, direbus dalam 180.0 mL

larutan yang mengandung 2.0 g / L natrium karbonat dan 2,0 g / L standar

deterjen selama 10 menit, dibilas lagi dengan 60,0 X 3 mL air dingin, dan

akhirnya dikeringkan sampai berat konstan pada suhu lingkungan.

2. Pengukuran

Penyerapan bahan pewarna dihitung berdasarkan Persamaan. (1). Jumlah pewarna

dalam larutan sebelum (C0) dan setelah (C1) pencelupan diukur spectroscopically

menggunakan spektrofotometer Shimadzu UV-1800. Hasil dari tiga percobaan

pencelupan paralel digunakan untuk mendapatkan nilai rata-rata dan statistik eror

yang sesuai untuk setiap kondisi pencelupan dipelajari:

% serapan=(C0−C1)

C0

× 100%

Persentase dye fiksasi diukur berdasarkan prosedur yang dilaporkan oleh Kissa

(1971). Serat dicelup yang dipotong kecil-kecil, AC di 105ᴼ C selama 2 jam dan

didinginkan sampai suhu kamar dalam desikator. 0,1 g sampel ditimbang dan

diperlakukan dengan 5 ml 70% asam sulfat berair sampai benar-benar terdisolved.

Jumlah pewarna tetap dengan serat ditentukan dengan mengukur absorbansi larutan

serat menggunakan spektrofotometer Shimadzu UV-1800. Pengukuran dari tiga

sampel paralel digunakan untuk mendapatkan nilai rata-rata dan statistik eror yang

sesuai untuk setiap kondisi pencelupan dikaji. Pengukuran pencelupan warna serat

kapas dilakukan dengan menggunakan Datacolor 650 bench-top spektrofotometer.

Kekuatan warna (K / S) diukur pada panjang gelombang maksimum penyerapan (λ

max), 530 nm, 370 nm, 490 nm, 620 nm, dan 630 nm, masing-masing untuk RR24,

RY2, RO5, RB14, dan RB49. Setiap pencelupan serat adalah sampel di 5 lokasi

berbeda. Pengukuran dari tiga sampel serat paralel digunakan untuk menghitung rata-

rata K / S dan statistik eror yang sesuai.

Colorfastness disebabkan pencucian ditentukan berdasarkan metode pengujian

AATCC 61-1986 (2A) menggunakan Darong SW-12 pencuci colorfastness tester.

Colorfastness kering dan basah karena crocking diperiksa berdasarkan metode

pengujian AATCC 8-1988 menggunakan Atlas AATCC Mar CM-5 tester.

Analisis HPLC dilakukan pada kromatografi cair Elite P230 II dilengkapi dengan

C-18 kolom fase terbalik (ODS-BP 5 mm, 205 mm? 4,6 mm, Eliter, Dalian, Cina)

dan detektor UVeVis. Sebuah pewarna celup atau larutan bilas DMSO diencerkan

menggunakan pH = 4 NaOAc / AcOH penyangga untuk konsentrasi yang tepat.

Sampel diencerkan (25 ml) disuntikkan dan dielusi pada laju alir 0,9 mL / menit pada

suhu kamar. Campuran pelarut A dan B digunakan sebagai fase gerak, seperti yang

dijelaskan dalam Tabel 1. UVeVis detektor dengan panjang gelombang maksimum

sebesar 530 nm.

BAB IV

HASIL DAN PENELETIAN

1. Effects of solvents constitution and base on dyeing

C.I. Reaktif Red 24 (RR24), yang merupakan zat warna MTC berukuran sedang

(MW ¼ 788,07), digunakan sebagai senyawa model untuk menyelidiki penyerapan zat

warna dan fiksasi dalam sistem biner DMSO / DMC. DMSO digunakan karena

merupakan pelarut swelling non-nukleofilik terbaik untuk selulosa kapas. Sebagai

pelarut yang buruk untuk pewarna reaktif, DMC digunakan untuk memfasilitasi

penyerapan pewarna garam bebas. DMC diakui sebagai pelarut hijau (Tundo et al.,

2008), dan kedua pelarut memiliki kesehatan lingkungan yang menguntungkan dan

keselamatan (EHS) karakteristik berdasarkan panduan pemilihan pelarut

GlaxoSmithKline (GSK) (Henderson et al., 2011).

Preswelling dalam DMSO murni diperlukan untuk semua serat dikenai pelarut

pencelupan karena pelarut campuran terutama terdiri dari DMC tidak cukup membuat

kapas mengembang. Pengaruh konten DMC pada penyerapan RR24 diplot pada Gambar.

2. Hasil penelitian menunjukkan bahwa minimal 40% dari v DMC diperlukan untuk

mengubah keseimbangan penyerapan. Persentase penyerapan maksimum 95,9%

ditemukan pada 90% v dari DMC. Namun, larutan celup adalah rentan untuk mewarnai

aglomerasi dalam sistem dengan> 80% v konten DMC, yang mengarah ke meratakan

bermasalah. Komposisi optimum untuk media pencelupan biner bertekad untuk menjadi

1: 4 DMSO / DMC, yang menghasilkan penyerapan persentase 80,8% dalam ketiadaan

basa. Kelelahan dari RR24 dalam sistem pencelupan pelarut secara signifikan lebih tinggi

dibandingkan dengan apa yang bisa dicapai dalam air (68%, 150 g / L NaCl

ditambahkan). Semakin rendah konten DMC memiliki manfaat tambahan yang

memungkinkan pembubaran basa anorganik, yang secara signifikan lebih murah untuk

digunakan dibandingkan dengan basis amina organik.

Sebuah pilihan basa anorganik dan amina diselidiki berkaitan dengan efisiensi

mereka untuk mempromosikan substitusi nukleofilik MTC pada RR24 menggunakan

hidroksil selulosa. Hidroksida dikeluarkan untuk menjadi reaktif terhadap MTC sendiri.

Pengaruh basa pada kedua penyerapan dan fiksasi RR24 diilustrasikan pada Gambar. 3.

Table 1

Eluents used in the HPLC analysis.

Time (min) Solvent Aa (%) Solvent Bb (%)

0 30 70

3 55 45

15 30 70

a 100% MeCN.

b Deionized water containing 0.025 M TBABr and 0.05 M NH4Ac.

Gambar 2. Pengaruh DMC pada penyerapan RR24.

Gambar 3. Efek dari berbagai basa pada penyerapan dan fiksasi RR24.

(pencelupan Solvent dilakukan dalam DMSO / DMC = 1: 4 bath yang

mengandung 3% OWF dari RR24 pada 95ᴼ C selama 2 jam. Lima

ekuivalen molar basa yang digunakan. Pencelupan air dilakukan

dengan 3% OWF dari RR24, 150 g / L NaCl, dan 20 g / L Na2CO3

pada 95? C berdasarkan prosedur yang direkomendasikan. Rasio

larutan adalah 15:. 1 dengan kedua kasus) poin data dengan huruf

kapital yang berbeda menunjukkan perbedaan yang signifikan.

Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 3, semua basa diteliti adalah efektif

dalam mempromosikan reaksi antara RR24 dan benang kapas selulosa. Serapan

kesetimbangan RR24 didorong untuk hampir selesai dengan basis menambahkan. Untuk

mandi pewarna yang mengandung DABCO, piridin, dan K2CO3, kelelahan itu lebih

tinggi dari 97%. Persen fiksasi berkisar antara 31,4% sampai 65,6% dengan adanya basa,

sementara sampel kontrol dicelup tanpa dasar apapun memiliki fiksasi kurang dari 1,0%.

Peran basa adalah untuk menetralkan asam klorida yang dihasilkan dari substitusi

nukleofilik dari MCT oleh hidroksil selulosa. Untuk amina organik, yang sangat larut

dalam DMSO / DMC, yang DABCO lebih mendasar dan TEA menghasilkan fiksasi

sekitar 58%, sedangkan yang paling sedikit basa metil nicotinate (MeNic) menyebabkan

fiksasi terendah 31,4%. Fiksasi tertinggi 65,6% dicapai dengan K2CO3. Karbonat

keduanya basa kuat dibandingkan dengan amina. Semakin rendah fiksasi diamati dengan

Na2CO3 mungkin karena kelarutannya rendah; Oleh karena itu, efisiensi basa tampaknya

tergantung pada kedua kelarutan dan kebasaan intrinsik.

K2CO3 dipilih untuk digunakan dalam percobaan berikutnya karena ditemukan

untuk menjadi yang paling efisien dan biaya yang efektif dari bahan diselidiki.

Dibandingkan dengan pencelupan air di OWF sama, pencelupan pelarut dengan K2CO3

diproduksi baik kelelahan lebih tinggi dan fiksasi, yang diterjemahkan ke larutan

menghabiskan mudah digunakan kembali dan warna lebih gelap. Manfaat tambahan

adalah bahwa KCl yang terbentuk dapat dengan mudah dihilangkan dari larutan celup

dengan penyaringan.

Ketergantungan pewarna fiksasi pada jumlah K2CO3 diterapkan juga diselidiki.

Persen fiksasi meningkat hampir linear dengan jumlah basa yang digunakan. Tren ini

berhenti di lima ekuivalen dari K2CO3, di mana batas kelarutannya telah dicapai. Hasil

penelitian menunjukkan bahwa larutan celup harus jenuh dengan K2CO3 untuk fiksasi

dimaksimalkan.

2. Comparison of the solvent dyeing system to conventional aqueous dyeing

Seperti yang ditunjukkan di atas, pencelupan pelarut dengan RR24 bisa

menghasilkan pewarna kelelahan yang sangat baik dari lebih dari 97%. Pada OWF dari

3%, 65,4% pewarna fiksasi dicapai, yang lumayan lebih tinggi dari pencelupan air

(51,0%). Pencelupan dilanjutkan hingga 6 jam untuk menentukan apakah fiksasi dapat

ditingkatkan lebih lanjut. Fiksasi, yang dipengaruhi oleh waktu pencelupan, untuk kedua

pencelupan pelarut dan pencelupan berair RR24 diplot pada Gambar. 4a. Seperti yang

ditunjukkan pada Gambar. 4a, pengaruh waktu pada fiksasi pewarna sangat berbeda

untuk pencelupan pelarut dibandingkan dengan pencelupan air. Dalam pencelupan

pelarut, fiksasi terus meningkat dengan diperpanjang waktu pencelupan, meskipun

kenaikan itu jauh lebih lambat setelah 2 jam. Sebaliknya, dalam pencelupan air, fiksasi

maksimum dicapai dengan 1 jam setelah basa ditambahkan dan menurun setelahnya.

Pengurangan fiksasi persen dalam pencelupan air dengan pemanasan diperpanjang

disebabkan oleh dasar-katalis hidrolisis pewarna MCT tetap. Ini redissociation dari dye

tetap itu tidak ada dalam pencelupan pelarut karena media pencelupan benar-benar tidak

reaktif untuk perpindahan nukleofilik.

Gambar 4. a) Fiksasi RR24 sebagai fungsi waktu dalam pencelupan pelarut dan cair; b)

Membangun-up sifat RR24 dalam pencelupan pelarut dan cair.

Fiksasi maksimum yang mungkin tergantung pada rasio serapan nyata dalam

pencelupan pelarut. Rasio penyerapan jelas lebih dari 95% diperoleh dengan mengukur

perubahan konsentrasi RR24 dalam larutan jumlah besar. Rasio jelas hanya diwakili

distribusi RR24 antara larutan massal dan larutan dalam. Serapan nyata adalah distribusi

RR24 antara solusi dan substrat kapas. Dari Kecenderungan yang diamati pada Gambar.

4a, rasio serapan nyata dekat 70%. Meskipun fiksasi lebih tinggi dapat dicapai dalam

pencelupan pelarut dengan waktu pencelupan diperpanjang, 2 jam dipilih sebagai waktu

pencelupan optimal, menghasilkan rasio fiksasi relatif sekitar 92%. Waktu optimum

pencelupan air ditentukan menjadi 1 jam.

Membangun sifat RR24 dalam sistem pelarut yang diselidiki dalam hal pewarna

fiksasi mutlak dan dibandingkan dengan dalam pencelupan cair, seperti ditunjukkan pada

Gambar. 4b. Untuk kedua sistem pencelupan, kondisi optimal digunakan. RR24

menunjukkan baik membangun properti dengan kedua sistem pencelupan; Namun, fiksasi

yang lebih tinggi diamati untuk sampel dicelup pelarut pada semua konsentrasi zat warna

awal diselidiki. Dengan pencelupan pelarut, 30e40% kurang pewarna diperlukan untuk

mencapai warna warna yang sama. Peningkatan ini dengan pencelupan efisiensi yang

dihasilkan dari peningkatan penyerapan pewarna dan tidak adanya pewarna hidrolisis.

3. Recovery and reuse of unfixed dyes and the solvents

Potensi untuk daur ulang dan digunakan kembali. Dalam pekerjaan kami

sebelumnya, kami menunjukkan bahwa pewarna celup menghabiskan dari

pencelupan pelarut menggunakan vinyl pewarna sulfon dapat dengan mudah diisi

ulang dan digunakan kembali. Karena penyerapan jelas tinggi RR24 dalam

pencelupan pelarut, mayoritas RR24 tidak tetap ditemukan dalam bath cuci

menghabiskan daripada di bath celup menghabiskan. Dalam penelitian ini, baik

larutan celup digunakan dan bilas bath yang digunakan kembali untuk membuat

proses pencelupan pelarut sepenuhnya dapat didaur ulang.

Untuk meminimalkan konsumsi energi ketika menggunakan kembali bath bilas,

itu baik digunakan pelarut sebagai sedikit untuk membilas mungkin. Ditemukan

bahwa pewarna tidak tetap dapat efisien dihilangkan dari serat dengan membilasnya

dengan DMSO hangat (50ᴼ C) pada rasio 1:15 larutan. Seperti yang ditunjukkan pada

Gambar. 5, bath soaping standar untuk serat termasuk dua DMSO bilasan tidak

mengandung RR24.

Kromatogram dari analisis HPLC ditunjukkan pada Gambar. 6. unhydrolyzed

RR24 asli dielusi setelah 10,93 menit (Gambar. 6a), sedangkan dihidrolisis RR24

memiliki waktu retensi 9,31 menit (Gambar. 6b). Berdasarkan hasil HPLC, baik

pewarna mandi digunakan (Gambar. 6c) dan larutan bilas gabungan (Gambar. 6d)

dari pencelupan pelarut bebas dari pewarna terhidrolisis sehingga berpotensi dapat

digunakan kembali. Sebaliknya, semua RR24 yang tersisa dengan cair menghabiskan

pewarna celup dihidrolisis.

Gambar 5. a) Spent dye bath, b) DMSO pertama bath bilas, c) DMSO kedua bath

bilas, dan d) menyabuni bath setelah dua DMSO bilasan dari pencelupan

pelarut cotton menggunakan RR24.

Gambar 6. Kromatogram HPLC dari a) RR24, b) dihidrolisis RR24, c) digunakan

pewarna celup, dan d) dikombinasikan larutan bilas DMSO dari

pencelupan pelarut

Sebuah ilustrasi dari proses pencelupan didaur ulang ditunjukkan pada Gambar. 7.

Sentrifugasi diaplikasikan pada bahan kapas setelah setiap perawatan untuk

meminimalkan kebutuhan untuk memulihkan cairan melalui penguapan. sentrifugat

itu kemudian digabungkan dengan larutan digunakan sesuai, dan larutan bilas

dikombinasikan menjadi sasaran vakum distilasi. Pewarna dan basis pulih

ditambahkan kembali ke pewarna celup dihabiskan, yang disaring dan diisi ulang

untuk digunakan dalam siklus pencelupan berikutnya. Setelah bilas kedua diikuti

dengan sentrifugasi, yang DMSO tersisa pada serat diuapkan pada tekanan tereduksi,

diperoleh, dikombinasikan dengan sulingan mandi bilas, dan digunakan kembali

untuk membilas. Pencelupan diulang 10 kali, dan hasilnya dirangkum pada Tabel 2.

Gambar 7. Ilustrasi pencelupan reaktif sepenuhnya dapat didaur ulang cotton dalam

pelarut non-nukleofilik dikembangkan dalam penelitian ini.

Tabel 2

K / S dan colorfastness serat dicelup berulang kali dengan pewarna pulih dan pelarut

sebuah Pencelupan dilakukan dengan 3% OWF pewarna pada 95ᴼC selama 2 jam.

Rasio larutan adalah 15: 1. Fabric pra direndam dalam DMSO murni. perbedaan b

Warna diukur terhadap sampel dicelup dalam siklus pertama. c Stain serat: C e

Cotton, N e Nylon, P e Polyester, A1 e Acrylic, Kami Wol, A2 e Asetat.

Tabel 3

Konsumsi bahan dan pembuangan dalam kilogram untuk pewarnaan yang cair

konvensional pencelupan dan pencelupan pelarut 1000 kg bahan kapas dengan RR24.

a. sebuah Perkiraan berdasarkan rumus Batch pencelupan khas untuk mendapatkan

warna menengah.

b. Perkirakan berdasarkan urutan reuse 10-siklus, di mana limbah padat dari

distilasi pelarut final dibuang.

c. Perkiraan asumsi semua pelarut dapat dipulihkan dengan distilasi.

Berdasarkan hasil pada Tabel 2, serat dicelup dengan pewarna pulih dan pelarut

berulang kali dipamerkan konsistensi warna yang baik. Perbedaan warna yang diukur

adalah semua lebih kecil dari 1,0. Kedalaman warna dan colorfastness juga tinggi

secara konsisten. Hasil jelas menunjukkan kelayakan proses pencelupan yang

diusulkan sepenuhnya dapat didaur ulang reaktif.

Konsumsi bahan dan pembuangan selama pencelupan 1000 kg serat kapas

menggunakan urutan pencelupan pelarut 10-siklus dibandingkan dengan

menggunakan cair proses batch pencelupan konvensional pada Tabel 3. Jumlah

garam yang terlibat dan dibuang dalam proses pencelupan pelarut terbukti menjadi

sebagian kecil dari digunakan dalam pencelupan cair (kurang dari 0,5%). Penurunan

konsumsi pewarna dan pembuangan diperkirakan 35% dan 92%, masing-masing.

Pembuangan bisa lebih diturunkan dengan meningkatkan jumlah siklus reuse. Proses

pelarut menggunakan DMSO untuk menghapus pewarna tidak tetap; sebagai

hasilnya, tidak ada deterjen diperlukan, menyebabkan tambahan penurunan

pembuangan organik. Sebuah keuntungan yang jelas dari proses pencelupan pelarut

didaur ulang adalah bahwa hampir nol bahan kimia yang terbuang, dan tidak ada

limbah yang dihasilkan.

4. Generality of the solvent dyeing process

Untuk menunjukkan bahwa proses pencelupan pelarut umumnya berlaku untuk

pewarna MCT, empat pewarna lebih dari kelas ini menampilkan berbagai kromofor

yang diterapkan untuk serat kapas menggunakan metode ini. pencelupan air

menggunakan pewarna ini pada OWF sama dilakukan untuk perbandingan. Hasilnya

dirangkum dalam Tabel 4. Untuk RB49, yang memiliki kelarutan yang lebih tinggi

dalam DMSO, rasio DMC untuk DMSO harus disesuaikan dengan 9: 1, dan basa

organik (DABCO) digunakan. Untuk RB14, yang memiliki kelarutan yang lebih

rendah, rasio DMC untuk DMSO telah disesuaikan untuk 6: 4. Untuk semua pewarna

diuji, lebih tinggi nilai-nilai K / S atau warna gelap yang dicapai dalam pencelupan

pelarut. Keuntungan ini lebih jelas untuk pewarna dengan kromofor diazo (RR24 dan

RO16). Meskipun memiliki nuansa yang lebih gelap, yang colorfastness untuk

pencucian dan crocking serat pelarut-dicelup yang baik seperti rekan-rekan cair-

dicelup mereka. Hasil jelas menunjukkan bahwa teknik pencelupan pelarut

dikembangkan dalam penelitian ini umumnya berlaku untuk pewarna MCT.

Tabel 4

Kedalaman warna dan tahan luntur serat kapas dicelup dengan berbagai pewarna

MCT.

a. pencelupan Solvent dilakukan dengan 3% OWF pewarna pada 95? C selama 2

jam. Rasio larutan adalah 15: 1. Serat itu presoaked dalam DMSO murni.

b. pencelupan berair dilakukan dengan 3% OWF pewarna pada 90? C berdasarkan

prosedur yang direkomendasikan.

c. pencelupan Solvent dilakukan dengan 3% OWF dari pewarna MCT dengan 60:40

DMC / DMSO pada 95? C selama 3 jam.

d. pencelupan Solvent dilakukan dengan 3% OWF pewarna MCT dengan 95: 5

DMC / DMSO pada 95 C selama 3 jam?.

e. Stain serat: C e Cotton, N e Nylon, P e Polyester, A1 e Acrylic, Kami Wol, A2 e

Asetat.

BAB V

PENUTUP

Kesimpulan

Pencelupan reaktif cotton selulosa melalui substitusi nukleofilik dengan pewarna MCT

dengan media yang inert diselidiki dalam penelitian ini. Proses mengandalkan DMSO swell

kapas dan melarutkan pewarna MCT dan DMC untuk mendorong pewarna penyerapan. K2CO3

digunakan untuk memfasilitasi pewarna fiksasi, dan membentuk KCl mudah dihapus oleh

filtrasi. Hidrolisis yang tidak diinginkan terkait dengan pencelupan cair konvensional

dihilangkan selama proses berlangsung. Tidak adanya pewarna hidrolisis diberikan seluruh

proses daur ulang dan menyebabkan peningkatan 10-24% dalam fiksasi RR24. Peningkatan

diterjemahkan ke pengurangan 30-40% konsumsi pewarna untuk mencapai kedalaman yang

sama warna dengan pencelupan cair. Penggunaan kembali swelling, pencelupan, dan larutan

membilas telah dicapai, membuat proses sepenuhnya dapat didaur ulang. Urutan reuse 10-siklus

menunjukkan konsistensi warna yang sangat baik dan colorfastness dengan penurunan> 99%

dalam pembuangan baik limbah organik dan garam. Sifat umum dari proses pencelupan pelarut

dikonfirmasi dengan keberhasilan penerapan lima pewarna MCT komersial dengan kromofor

yang berbeda. Hasil menguntungkan tersirat bahwa pencelupan reaktif debit bebas bisa menjadi

mungkin. Pendekatan berbasis pelarut memiliki potensi signifikan karena tidak ada modifikasi

harus dilakukan dengan pewarna atau bahan kapas yang digunakan. Selain itu, scaling up lebih

mudah, dan proses ini lebih aman karena pencelupan dilakukan di bawah tekanan lingkungan.

Saat ini, reklamasi pelarut melalui destilasi memiliki ruang untuk perbaikan karena konsumsi

energi yang berkaitan agak besar. Namun, prinsip-prinsip mengurangi limbah, menggunakan

kembali, dan sumber daya daur ulang (3R) telah diimplementasikan dalam proses pencelupan

berbasis pelarut, membuatnya menjadi alternatif yang potensial untuk pengolahan limbah dalam

mengurangi dampak lingkungan dari industri tekstil menggunakan kontrol sumber.

DAFTAR PUSTAKA

Allegre, C., Moulin, P., Maisseu, M., Charbit, F., 2006. Treatment and reuse of reactive

dyeing effluents. J. Membr. Sci. 269, 15e34.

Amin, M.N., Blackburn, R.S., 2015. Sustainable chemistry method to improve the

wash-off process of reactive dyes on cotton. ACS Sustain. Chem. Eng. 3 (6), 1039e1046.

Aquino, J.M., Rocha-Filho, R.C., Ruotolo, L.A.M., Bocchi, N., Biaggio, S.R., 2014.

Electrochemical degradation of a real textile wastewater using b-PbO2 and DSA®

anodes. Chem. Eng. J. 251, 138e145.

Bone, J.A., Collishaw, P.S., Kelly, T.D., 1988. Garment dyeing. Rev. Prog. Color. Relat.

Top. 18, 37e46.

Chavan, R.B., 1976. Solvent dyeing of cotton with a reactive dye. J. Soc. Dye. Colour

92, 59.

Chen, L., Wang, B., Chen, J., Ruan, X., Yang, Y., 2015. Comprehensive study on cellulose

swelling for completely recyclable nonaqueous reactive dyeing. Ind. Eng. Chem. Res. 54,

2439e2446.

Cid, M.F., Gerstner, K.N., van Spronsen, J., van der Kraan, M., Veugelers, W., Woerlee, G.F.,

Witkamp, G.J., 2007. Novel process to enhance the dyeability of cotton in supercritical

carbon dioxide. Text. Res. J. 77, 38e46.

Dasgupta, J., Sikder, J., Chakraborty, S., Curcio, S., Drioli, E., 2015. Remediation of

textile effluents by membrane based treatment techniques: a state of the art review. J.

Environ. Manag. 147, 55e72.

Henderson, R.K., Jimenez-Gonzalez, C., Constable, D.J.C., Alston, S.R., Inglis, G.G.A.,

Fisher, G., Sherwood, J., Binks, S.P., Curzons, A.D., 2011. Expanding GSK's solvent selection

guide e embedding sustainability into solvent selection starting at medicinal chemistry.

Green Chem. 13, 854.

Hori, T., Kongdee, A., 2014. Dyeing of PET/co-PP composite fibers using supercritical carbon

dioxide. Dyes Pigm. 105, 163e166.

Jun, J.H., Sawada, K., Ueda, M., 2004. Application of perfluoropolyether reverse micelles in

supercritical CO2 to dyeing process. Dyes Pigm. 61, 17e22.