Degradation of Dyes انحلال الاصباغ

الأستاذ الدكتور ندى سعدون احمد زكي
يمكن تصنيف الأصباغ وفقًا لمنشأها و / أو خواصها الكيميائية و / أو الفيزيائية أو الخصائص المتعلقة بعملية التطبيق. يعتمد تصنيف آخر على قطاع التطبيقات (على سبيل المثال ، الأحبار أو الأصباغ المشتتة أو الأصباغ أو أصباغ الحوض). التصنيف المنهجي للأصباغ وفقًا للتركيب الكيميائي هو مؤشر اللون ، وهو nitroso ، nitro ، monoazo ، disazo ، trisazo ، polyazo ، azoic ، stilbene ، carotenoid ، diphenylmethane ، triarylmethane ، xanthene ، acridine ، quinoline ، methine ، thiazole ، indamine / إندوفينول ، آزين ، أوكسازين ، ثيازين ، كبريت ، لاكتون ، أمينوكيتون ، هيدروكسي كيتون ، أنثراكينون ، إندجويد ، فثالوسيانين ، طبيعي ، قاعدة أكسدة ، وغير عضوية. تُصنف الأصباغ الاصطناعية أيضًا وفقًا لتركيباتها الكيميائية الأكثر شيوعًا ، وهي البوليين والبولي ميثين ، والداياريلميثين ، والترياريلميثين ، والنيترو والنيتروسو ، والأنثراكينون ، والديازو. يتم تصنيع ما يقرب من 10000 صبغة وأصباغ مختلفة في جميع أنحاء العالم بإجمالي سوق سنوي يزيد عن 7 × 105 طن سنويًا. هناك عدة أنواع هيكلية من الأصباغ ، مثل الأصباغ الحمضية ، التفاعلية ، القاعدية ، المشتتة ، الآزو ، الديازو ، الأنثراكينون ، والأصباغ المعقدة. كلهم يمتصون الضوء في المنطقة المرئية. دفق الصبغة غير المعالج ملون للغاية وبالتالي يقلل من تغلغل ضوء الشمس ، ويمنع التمثيل الضوئي. العديد من الأصباغ سامة للأسماك وحياة الثدييات ، وتمنع نمو الكائنات الحية الدقيقة ، وتؤثر على النباتات والحيوانات. كما أنها مسرطنة بطبيعتها وبالتالي يمكن أن تسبب سرطان الأمعاء وتشوهات دماغية في الأجنة. تشمل الطرق الفيزيائية والكيميائية لمعالجة النفايات السائلة المحتوية على صبغة التلبد الكيميائي الفيزيائي جنبًا إلى جنب مع التعويم ، والتلوين الكهربائي ، والتلبد مع Fe (II) / Ca (OH) 2 ، والترشيح الغشائي ، والتخثر الكهربي ، والتدمير الكهروكيميائي ، والتبادل الأيوني ، والإشعاع ، الترسيب الكيميائي الضوئي ، والأكسدة ، والأوزون ، والامتصاص بالكربون المنشط ، وطريقة معالجة كاتوكس ، والتي تتضمن استخدام الكربون المنشط ومخاليط الهواء. تؤدي عملية إزالة اللون الكيميائي إلى تقليل اللون بنسبة 60 إلى 70٪ ، في حين أن انخفاض الطلب على الأكسجين البيولوجي (BOD) هو فقط حوالي 30 إلى 40٪.
صباغ المنسوجات
تستهلك الصناعات النسيجية ثلثي الأصباغ المصنعة. إن الحاجة إلى الأصباغ التفاعلية عالية لأن الأقمشة القطنية ذات الألوان الزاهية لها طلب كبير. ترتبط الأصباغ التفاعلية بألياف القطن بآليات الإضافة أو الاستبدال تحت الظروف القلوية ودرجات الحرارة المرتفعة. أيضًا ، يتم تحلل جزء كبير من الصبغة وتحريرها. المياه العادمة الملونة هي نتيجة للعمليات الدفعية في كل من صناعة الأصباغ والصناعات المستهلكة للصباغة. يتم تصريف 2٪ من الأصباغ التي يتم إنتاجها مباشرة في النفايات السائلة ، ويتم فقدان 10٪ أخرى أثناء عملية تلوين المنسوجات. بشكل عام ، تحتوي مياه الصرف الصحي على تركيزات صبغة تتراوح من 10 إلى 200 مجم / لتر ، بالإضافة إلى مواد كيميائية عضوية وغير عضوية أخرى مستخدمة في عملية الصباغة. مياه الصرف الصحي التي يتم تصريفها من عملية الصباغة في صناعة النسيج ملونة بدرجة عالية ولها الطلب الأوكسجيني البيولوجي المنخفض والطلب الكيميائي العالي للأكسجين COD) بسبب وجود الشحوم والأوساخ و / أو عوامل التحجيم ، بالإضافة إلى العناصر الغذائية من إضافات حمام الصبغة ). كما أن القلويات أو الأحماض الناتجة عن خطوات التبييض ، وإزالة التجفيف ، والجلي ، والمرسرة تنتهي أيضًا في النفايات السائلة ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحموضة ومحتوى الملح العالي.
كما تم اللجوء إلى العمليات البيولوجية التقليدية لمعالجة مياه الصرف الصحي للنسيج. يتضمن ذلك امتزاز الصبغة على الحمأة المنشطة ، وإزالة لون أصباغ الآزو التفاعلية عن طريق التحول باستخدام Pseudomanas luteola ، والامتصاص الحيوي للأصباغ الكاتيونية عن طريق الفطريات الكلية الميتة Fomitopsis carnea. كما تم استخدام الحمأة المنشطة ككتلة حيوية في امتصاص الصبغة ، وتحقيق حوالي 90٪ من BOD ، و 40 إلى 50٪ من تقليل COD ، و 10 إلى 30٪ من إزالة اللون
لا يمكن للمعالجة البيولوجية الهوائية وحدها بشكل عام إزالة اللون بشكل فعال
مياه الصرف التي تحتوي على أصباغ قابلة للذوبان في الماء ؛ ومن ثم فإن المعالجة الكيميائية هي مرحلة أولية ضرورية. تمت معالجة النفايات السائلة التي تم جمعها من مصنع النسيج كيميائياً باستخدام ثنائي كبريتيت الصوديوم وبوروهيدريد الصوديوم كمحفز وعامل اختزال ، على التوالي ، يليها أكسدة بيولوجية هوائية تؤدي إلى انخفاض في اللون بنسبة 80٪ ، وانخفاض بنسبة 98٪ في الطلب الأوكسجيني البيولوجي ، وانخفاض بنسبة 80٪ في COD ، و 95٪ تخفيض في المواد الصلبة الذائبة.
تنتج أصباغ الآزو التفاعلية ، التي تستخدم في صبغ السليلوز ، مياه الصرف الملونة تشكل هذه الأصباغ ∼30٪ من إجمالي سوق الصبغة. نظرًا لاستقرارها وطبيعتها الغريبة الحيوية ، لا تتحلل أصباغ الآزو التفاعلية تمامًا من خلال عمليات معالجة مياه الصرف التقليدية التي تتضمن الضوء أو المواد الكيميائية أو الحمأة المنشطة. لا يتم استقلاب أصباغ الآزو بسهولة في ظل الظروف الهوائية. في ظل الظروف اللاهوائية ، تقلل العديد من البكتيريا رابطة الآزو الكهربية في جزيء الصبغة إلى أمينات عديمة اللون. على الرغم من أن هذه الأمينات مقاومة لمزيد من التمعدن اللاهوائي ، إلا أنها ركائز جيدة للتحلل الهوائي من خلال مسار الهيدروكسيل الذي يتضمن آلية فتح الحلقة. ومن ثم فإن العلاج اللاهوائي المركب متبوعًا بالعلاج الهوائي يمكن أن يكون فعالًا للغاية. يمكن للأنواع الميكروبية ، بما في ذلك البكتيريا والفطريات والطحالب ، إزالة لون صبغة الآزو عن طريق التحول الأحيائي أو التحلل البيولوجي أو التمعدن. يتم إزالة لون أصباغ الآزو بواسطة البكتيريا عن طريق الاختزال المحفز بالازوردوكتاز أو عن طريق انقسام روابط الآزو تحت بيئة لاهوائية.
تعتمد كفاءة إزالة اللون على عدة عوامل ، من بينها مستوى التهوية ودرجة الحرارة ودرجة الحموضة وإمكانية الأكسدة. تتنوع تركيبة مياه الصرف الصحي الخاصة بالنسيج ويمكن أن تشمل بالإضافة إلى اللون والمواد العضوية والمغذيات والأملاح ومركبات الكبريت والمواد السامة. يؤثر تركيز الصبغة في المحلول على معدل التحلل البيولوجي ؛ تشمل الأسباب المحتملة سمية الصبغة ، وسمية المستقلبات المتكونة أثناء تحلل جزيء الصبغة ، وقدرة الإنزيم على التعرف على الصبغة بكفاءة بتركيزات منخفضة جدًا.