مطالعه سینتیک جذب سطحی رنگرزی لاک بر روی پنبه

مطالعه سینتیک جذب سطحی رنگرزی لاک بر روی پنبه – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه شیمی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

مطالعه سینتیک جذب سطحی رنگرزی لاک بر روی پنبه

چکیده

مطالعه سینتیک جذب سطحی رنگرزی لاک بر روی پنبه تحت شرایط رنگرزی pH = 3/0،     ۱:۱۰۰ MLR و غلظت اولیه رنگ mg/L ± ۴۸۰ انجام شد. برای بررسی اطلاعات سینتیک جذب سطحی از مدلهای سینتیکی شبه مرتبه اول و شبه مرتبه دوم استفاده گردیده است. بر این اساس، این نکته مشخص شد که سینتیک جذب سطحی رنگرزی لاک روی پنبه با کنترل pH از مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم، با انرژی فعالسازی kJ/mol4/42، پیروی می‌کند.

واژگان کلیدی: رنگرزی، رنگ لاک،‌ جذب سطحی، پنبه،‌ سینتیک

مطالعه سینتیک جذب سطحی رنگرزی لاک بر روی پنبه

۱- مقدمه

رنگرزی الیاف نساجی با رنگهای طبیعی با توجه به سازگاری آنها با محیط زیست و به علت سمیت عموما پایین و واکنشهای حساسیتی آنها در حال حاضر از اهمیت قابل توجهی برخوردار است. رنگ لاک یک رنگینه مایل به قرمز طبیعی است که از لاک چوبی که تراوشی از حشره کوکوس لاکسی (لاکسیفر لاکساکر) می‌باشد، استخراج شده است[۱]. رنگ لاک، که بخش قابل حل لاک چوبی است، عمدتا از دو جزء اصلی با پایه آنتراکینون تشکیل شده است: لاکساییک اسید ‌A و B [8-2]. اجزای حداقل، لاکساییک اسیدهای E, D, C و F، نیز جدا می‌شوند[۱۰-۹]. اریترولاکسین جزء دیگری رنگ لاک است[۲] اما این جزء می‌تواند به وسیله استخراج با اتانول خارج شود.

رنگ لاک به گستردگی به عنوان یک افزودنی غذایی طبیعی[۱۱و۷] و در جلا دهنده‌ها[۷] و نیز به عنوان یک ماده رنگزا (رنگینه) برای رنگرزی ابریشم و پنبه[۱] بکار برده می‌شود. در شمال و شمال شرقی تایلند، رنگ لاک یک رنگینه قرمز طبیعی استخراج شده برای رنگرزی پنبه و ابریشم می‌باشد[۱]. ما در تحقیق قبلی خود جذب سطحی و سینتیک رنگرزی لاک روی ابریشم[۱۲] را بررسی نمودیم. با این وجود، ‌سینتیک جذب سطحی رنگرزی لاک روی پنبه با کنترل pH گزارش نشده است. اغلب بررسیها بر جنبه‌های کیفی اصلاح پنبه برای رنگرزی لاک با استفاده از کیتوزان[۱۳]، دیسکوفیکس DBA[14] و پلی(اتیلن‌ایمن)[۱۵] متمرکز شده است. اخیرا، ما پارامترهای ترمودینامیکی رنگرزی لاک روی پنبه را (با پیش ‌فرآوری کیتوزان و بدون پیش ‌فرآوری آن) گزارش نمودیم[۱۶] و در این مقاله، عوامل سینتیکی جدید این فرآیند را در پنبه فرآوری نشده توصیف می‌کنیم.

مطالعه سینتیک جذب سطحی رنگرزی لاک بر روی پنبه

 ۲- بخش تجربی

۱-۲٫ مواد و مواد شیمیایی

۱-۱-۲٫ تهیه نخ پنبه‌ای

نخ پنبه‌ای مورد استفاده از روستائیانی که در موآنگفون دیستریکت، خان‌ کائن، تایلند زندگی می‌کنند، خریداری گردید. برای حذف موم و ناخالصی‌ها، نخ پنبه‌ای (g100) داخل آب جوشی (۲L) که به آن تکه‌های صابون (تقریبا ۷ گرم) و سدیم کربنات (g3) افزوده شده بود، گذاشته شد. سپس مخلوط به مدت یک ساعت جوشانده شده و بعدا پنبه خارج شد و برای جلوگیری از تجزیه امولسیون و رسوبگذاری ناخالصیها بر روی پنبه مواد حاصله با آب داغ و آب سرد شسته شده و نهایتا مایع اضافی فشرده شد (چلانده شد) و در هوا خشک گردید. سرانجام، پنبه حاصله به مدت ۳۰ دقیقه در دمای اتاق با  ۱M HCL تقریبا (۲L) فرآوری شد و سپس خارج شده و با آب فاقد یون شسته شد تا آب شستشو خنثی گردید. پس از آن نخ پنبه‌ای در دمای اتاق خشک شد.

۲-۱-۲٫ تهیه رنگ لاک

لاک چوبی (g90/500) حاصل از درخت رین (Rain tree)، سامانی‌سامان (Samanea saman) Merr.(Jacq.) (پیتکولوبیوم سامان، میموساکی) (Pithecolobium saman, Mimosaceae)، در شمال شرقی تایلند (ناخان راتچاسیما) با یک آسیاب به صورت بسیار ریز (مش ۱۸) خرد شد. ماده پودر شده با آب فاقد یون (L5/1) در دمای °C60 به مدت ۱ ساعت استخراج گردید. محلول آبی یا ‌مایع صاف شده و تحت فشار کاهش یافته (تبخیر کننده چرخشی) تغلیظ گردید و سپس با استفاده از یک خشک‌کن انجمادی خشک شد تا عصاره رنگ لاک خام (g07/36)، که بعدا بدون خالص سازی بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد، تولید شود.

۲-۲٫ تجهیزات

برای اندازه‌گیریهای جذبی، یک اسپکتروفوتومتر فرابنفش ـ مرئی Cary 1E با سل‌های کوارتزی با طول مسیر cm1، بکار برده شد.

برای اندازه‌گیری مقادیر pH محلولهای رنگ لاک از pH متر (متلر دلتا ۳۲۰، UK) استفاده گردید.

یک حمام لرزاننده دما ثابت (هتو ـ هولتن A/S دانمارک، نوع ۵۰SBD- سرد) که با سرعت rpm 75 عمل می‌کرد، برای مطالعه سینتیک جذب سطحی رنگ لاک بر روی نخ پنبه‌ای مورد استفاده قرار گرفت.

۳-۲٫ آزمایشهای سینتیکی ناپیوسته

رنگ لاک تا غلظت‌های مورد نیاز در آب فاقد یون حل شد. pH محلولهای رنگ با اسید استیک گلاسیال (متبلور) در عدد ۰/۳ تنظیم گردید. محلول رنگ (mL50) در یک بالن مخروطی (mL125) و در یک حمام لرزاننده دما ثابت که با سرعت rpm 75 عمل می‌کرد، به هم زده شد. پس از ۳۰ دقیقه،‌ نخ پنبه‌ای (g50/0) که قبلا به مدت ۳۰ دقیقه در حمام با دمای ثابت گرم شده بود، در محلول رنگ فرو برده شد. نمونه‌های پنبه پس از زمان‌های فروبری مختلف به سرعت بیرون آورده شد. غلظتهای رنگ در زمان صفر و زمانهای بعدی با استفاده از یک منحنی کالیبراسیون مبتنی بر جذب در λ_max 487 nm برابر غلظت رنگ در محلولهای رنگ لاک استاندارد، تعیین گردید. مقدار رنگ جذب سطحی شده در هر گرم پنبه (پنبه mg/g) در هر زمان (q_t) بوسیله رابطه موازنه جرم،‌ معادله (۱)، به صورت زیر محاسبه گردید:

مطالعه سینتیک جذب سطحی رنگرزی لاک بر روی پنبه

۳- نتایج و بحث

۱-۳٫ اثر دما بر روی جذب سطحی رنگ لاک روی پنبه

اثر دما بر روی جذب سطحی رنگ لاک روی پنبه مورد بررسی قرار گرفته است. این نکته معلوم گردیده که دمای رنگرزی بالاتر منجر به سرعت بالاتر جذب سطحی رنگ اولیه (h_i) در پنبه، قبل از تعادل می‌شود که این مطلب در شکل ۱ نشان داده شده است. این نتایج با نتایج مشاهده شده برای رنگرزی لاک بر روی ابریشم در تحقیق قبلی ما[۱۲] مشابه هستند. تحرک یونهای رنگ بزرگ در دمای بالاتر افزایش می‌یابد و در نتیجه سرعت رنگرزی بالا می‌رود. در این تحقیق، مشاهده مشابهی نیز در مورد جذب سطحی یک رنگ بازی در پنبه دارای پیوند عرضی گزارش شده است[۱۷]. در زمان تعادل، رنگ جذب سطحی شده به وسیله پنبه با افزایش دما، کاهش می‌یابد که این امر یک فرآیند گرمازا را نشان می‌دهد. همانگونه که در شکل ۱(الف) مشاهده می‌شود، زمان لازم برای رسیدن به تعادل در دماهای رنگرزی بالاتر کوتاهتر است یعنی ۱۲۰، ۶۰ و ۵ دقیقه به ترتیب در ۱۰، ۳۰ و °C60 .

۲-۳٫ سینتیک جذب سطحی

برای بررسی سینتیک جذب سطحی رنگ لاک بر روی پنبه، جهت آنالیز اطلاعات تجربی از مدلهای سینتیکی شبه مرتبه اول شبه مرتبه دوم استفاده گردید.

…

اگر سینتیک شبه مرتبه دوم قابل کاربرد باشد،‌ نمودار (t/q_t) در برابر t یک رابطه خطی نشان می‌دهد. شیب و عرض از مبدا (t/q_t) در برابر t برای محاسبه ثابت سرعت شبه مرتبه دوم K₂ و q_e بکار برده می‌شود. احتمال دارد که این رفتار در تمام محدوده جذب سطحی در توافق با مکانیسم جذب شیمیایی که مرحله کنترل کننده سرعت است، باشد[۲۱]. اطلاعات سینتیکی شبه مرتبه اول ارائه شده بوسیله لاگرگون[۲۳] و بر اساس معادله (۳) بررسی شده است. نتایج در جدول ۱ فهرست شده‌اند. بر اساس ضریب همبستگی بدست آمده، جذب سطحی رنگ لاک بر روی پنبه احتمالا یک واکنش مرتبه اول نیست.

برای بررسی اطلاعات تجربی، مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم نیز با استفاده از معادله (۶) بکار برده شده است و نمودارهای (t/q_t) در برابر t برای جذب سطحی رنگ لاک بر روی پنبه در شکل ۲ ارائه شده‌اند. شیب‌ها و عرض از مبدا‌های این نمودارها برای محاسبه ظرفیت جذب سطحی (q_e,cal) و ثابت سرعت (K₂) مورد استفاده قرار می‌گیرند. اطلاعات تجربی سازگاری خوبی با معادله شبه مرتبه دوم نشان می‌دهند و ضرایب همبستگی برای نمودارهای خطی و برای تمام اطلاعات تجربی بالاتر از ۹۹/۰ می‌باشند. همچنین، مقادیر q_e,cal محاسبه شده با اطلاعات تجربی توافق خیلی خوب دارد. این نتایج حالی از آن است که اطلاعات تجربی برای سینتیک جذب سطحی رنگ لاک بر روی پنبه با مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم انطباق دارد. در مورد رنگرزی پشم با رنگهای اسیدی[۲۴] نیز سینتیک مشابهی مشاهده می‌شود و در آن سرعت جذب رنگ اسید بر روی پشم بوسیله یک عبارت سرعت مرتبه دوم بر اساس تشکیل یک کمپلکس پروتئین ـ رنگ به عنوان مرحله تعیین کننده سرعت توصیف می‌شود.

مطالعه سینتیک جذب سطحی رنگرزی لاک بر روی پنبه

۴- نتیجه‌گیری

این تحقیق سینتیک جذب سطحی رنگ لاک بر روی پنبه را بررسی کرده است. سرعتهای جذب سطحی رنگ اولیه (h_i) بر روی  پنبه، قبل از زمان تعادل در دماهای رنگرزی بالاتر، بیشتر می‌باشند که این امر یک فرآیند کنترل سینتیکی را نشان می‌دهد. این نکته مشخص شده است که سینتیک جذب سطحی رنگ لاک بر روی پنبه از مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم پیروی می‌کند و ثابت سرعت آن، سرعت جذب سطحی بیشتری را نسبت به جذب سطحی رنگ لاک بر روی ابریشم[۱۲] نشان می‌دهد. انرژی فعالسازی فرآیند جذب سطحی بر روی پنبه kJ/mol4/42 مشخص شد.