Teknologier för avfärgning av färgämnen: INDIGO OCH INDIGO CARMINE

LUZ QUINTERO
Skolan för geovetenskap och miljö. Minfakulteten.Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín. [email protected]

SANTIAGO CARDONA
School of Geosciences and Environment. Facultad de Minas. Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín. [email protected]

Receptat för granskning den 18 november 2008, accepterat den 21 maj 2009, slutlig version den 13 oktober 2009

SAMMANFATTNING: Behandlingar av textilavloppsvatten med indigo- och indigokarminfärgämnen är mycket komplexa och varierande. Effektiviteten varierar beroende på vilken metod som används. I denna artikel granskas de olika behandlingsteknikerna för avlägsnande av indigo och indigokarmmin; avlägsnandeeffektivitet, använda kulturer, processystem, driftsfaktorer och andra aspekter för att fastställa kriterier för att välja den bästa behandlingsprocessen och för att förstå omfattningen av forskningen om indigoblekning. Översikten börjar med fixeringsprocessen vid indigofärgning och beskriver sedan studier av behandling av indigoavloppsvatten i laboratorie- och stor skala. Fysikalisk-kemisk, kemisk, fysisk och biologisk teknik finns tillgänglig för blekning av indigo. Valet av behandling beror på avloppsvattnets kvalitet, användning, tekniska kostnader, fördelar och nackdelar.

STIFTNINGSORD: indigo, indigokarmin, teknik, avlägsnande.

ABSTRAKT: Behandlingarna av avloppsvatten från textilier som innehåller indigo och karminindigo är mycket komplexa och varierande. Effektiviteten beror på vilken metod som används. I denna artikel granskas de olika teknikerna för avlägsnande av indigo och indigokarmin; verkningsgrader, mikrobiella kulturer, processystem och driftsfaktorer för att fastställa kriterier för att välja den bästa behandlingsprocessen och känna till omfattningen av forskningen om avfärgning av indigo. Översikten börjar med processen för fixering av indigofärgning och beskriver sedan studier av behandling av avloppsvatten från indigofärgning i laboratorie- och storskala. Det finns fysikalisk-kemisk teknik, kemisk, fysisk och biologisk teknik. Valet av behandling beror på kvaliteten på avloppsvattnet, användningen, teknikens kostnader, fördelar och nackdelar.

STIPSORD: indigo, karminindigo, teknik, avlägsnande.

1. INTRODUCCIÓN

La industria textil tiene alto consumo de agua potable y subterránea en sus procesos de teñido. Volymen och sammansättningen av dess avloppsvatten från textilindustrin är en av de mest förorenande inom alla industrisektorer. Vissa färgämnen och biprodukter är cancerframkallande och mutagena, försämrar vattenförekomsterna estetiskt och påverkar flora och fauna. Vid färgning av cellulosafibrer utgör färgämnen i kar (indigo) och svavelfärgämnen en stor del av världsmarknaden (cirka 31 %), medan indigo står för 7 %, vilket motsvarar cirka 120 000 ton karbamidfärgämnen som används årligen. År 2002 tillverkades 17 000 ton syntetisk indigo.

2007 hade Colombia en efterfrågan på 12 miljoner meter indigo per månad, varav 6 miljoner producerades i Colombia och de övriga 6 miljoner importerades från Brasilien och Chile. Indigokarminfärgämnet är en mycket giftig förening i klassen indigo tina som kan orsaka ögon- och hudirritation hos människor. Konsumtion av färgämnet av gravida mödrar kan orsaka reproduktionsstörningar hos fostret, mental utveckling och förgiftning.

Vid intravenös administrering till patienter för utvärdering av urinsystemet orsakar det allvarlig hypertoni, kardiovaskulära och respiratoriska effekter. Det kan också orsaka gastrointestinal irritation med illamående, kräkningar och diarré. De vanligaste stegen i den textila processen är skoning, skoning, blekning, mercerisering och färgning. Behandlingen av avloppsvatten från textilier är en av de mest komplexa. Utan korrekt behandling är färgämnen stabila och kan finnas kvar i miljön under lång tid. Dessutom beror fluktuationer i parametrar som kemisk syreförbrukning (COD), biokemisk syreförbrukning (BOD), pH, färg, salthalt och avloppsvattnets sammansättning på de organiskt baserade föreningar och färgämnen som används i textilindustrins olika skeden. I tabell 1 presenteras karakteriseringen av avloppsvattnet från en indigofärgningsprocess. Färgämnen kan avlägsnas från avloppsvatten genom fysikalisk-kemisk absorption, koagulering-flockulering, oxidation och elektrokemiska metoder.

Tabell 1. Karaktärisering av avloppsvatten från textilier .
Tabell 1. Karaktärisering av avloppsvatten från textilier .

Dessa metoder är dyra, medför driftsproblem och genererar stora mängder slam . Biologiska behandlingar är kända för sina låga kostnader, sin genomförbarhet för rening av avloppsvatten och sin förmåga att minska BOD och COD . I följande artikel granskas behandlingstekniker för avlägsnande av indigofärg, avlägsnandeeffektivitet, använda kulturer, processystem och driftsfaktorer i syfte att ange en systematisk process för avlägsnande av indigofärg. Detta bygger på kunskap om fixeringsprocessen vid färgning och därefter presenteras laboratorie- och storskaliga studier för behandling av avloppsvatten med indigofärg.

2. KLASSIFICERING AV FÄRG

Färgen i färgämnen förklaras av förekomsten av kromoforgrupper. Färgämnen är per definition aromatiska föreningar, vars struktur innehåller arylringar som har delokaliserade elektronsystem. Dessa är ansvariga för absorptionen av

elektronisk strålning med olika våglängder beroende på elektronmolnens energi. En systematisk klassificering av färger är färgindexet C.I. och klassificeringen enligt typ av jonisering (tabell 2) och på grundval av deras kromoforbindning eller molekylstruktur (tabell 3).

Tabell 2. Klassificering av färgämnen enligt joniseringstyp .
Tabell 2. Klassificering av färgämnen enligt typen av jonisering .

Tabell 3. Klassificering av färgämnen efter kromofor .
Tabell 3. Klassificering av färgämnen enligt kromoforen

3. INDIGOFÄRGENS KARAKTERISTIKER

Färgen indigo (2,2′-bis-indigo), (CI Vat Blue I) eller vat indigo, med den kemiska formeln C12H10O2N2, (figur 1a) är ett mörkblått kristallint pulver. Den används främst inom blå jeansindustrin och andra blå denimprodukter. Den har en hög smältpunkt (390-3920C), är olöslig i vatten, alkohol eller eter på grund av starka intermolekylära krafter orsakade av vätebindningar, löslig i kloroform, nitrobenzen eller koncentrerad svavelsyra. I fast tillstånd bildar indigo en polymer där varje indigo-molekyl är bunden till fyra molekyler runt omkring. I opolära lösningsmedel presenteras indigo som en monomer, medan intermolekylära föreningar uppstår i polära lösningsmedel och lösningen är blå.

Figur 1. Molekyl av a) indigo och b) indigokarmin .
Figur 1. Molekyl av a) indigo och a) indigokarmin .

Strukturen för den producerade färgen är ett konjugerat system eller en H-kromoforgrupp som består av en enkel dubbelbindning mellan kolväten som är substituerade med två NH-donatorer och två CO-acceptorer. Indigo tillhör gruppen av färgämnen som under färgningsprocessen förblir ofixerade mellan 5 och 20 %. Sulfatindigo är också känt som indigokarmmin (C16H8O8N2S2Na2) Figur 1b . Färgen indigo kan vara av naturligt eller syntetiskt ursprung. Den första syntesen av indigo gjordes från o-nitrobenzaldehyd aceton i en blandning av natriumhydroxid, bariumhydroxid och ammonium (figur 2). Hydrolys ger glukos och indoxyl. Vid exponering för luft oxideras indoxyl till indigo. I denna process behandlas N-fenylglycin med en alkalisk blandning av natrium- och kaliumhaltiga natriumhydroxider.

Figur 2. Vägen till syntetisk indigo

4. Mekanismen för färgfixering av indianfärg

Varje färgämne kräver ett individuellt förfarande på grund av olika molekylstrukturer, antal reducerbara grupper, relativ molekylmassa, innehåll av rent färgämne, koncentration av reduktionsmedel, alkalinitet, omrörning, temperatur, färgämnesvätskans specifika yta och luftmängd. Metoderna för att fixera indigo är komplexa oxidations-reduktionsmekanismer på grund av att indigo är olösligt i vatten och inte har någon affinitet för cellulosafibrer. Indigo kan reduceras med starka reduktionsmedel som natriumdithionit (Na2S2O4), hydroxyaceton, väte eller med elektrokemiska metoder. Reduktionen sker i närvaro av ett starkt alkaliskt medium (pH 11-14) genom natriumhydroxid, metallsalter, kaliumlösning. Reduktionsmedlet är en vätedonator som drar bort syre eller tillför elektroner till andra kemikalier. Under reduktionsprocessen oxideras reduktionsmedlet . Reducerad indigo (leuco enolatanjonform) har mindre färg och är löslig i vatten, har hög affinitet för cellulosafibrer och tränger in i de öppna utrymmena i fibrerna. De färgade fibrerna utsätts för luft och färgmolekylen oxideras tillbaka till sin olösliga form. De olösliga färgämnespartiklarna fastnar i fibern och färgar plagget permanent blått. Till skillnad från många färgämnen bildar indigo mekaniska snarare än kemiska bindningar.

Omvandlingen av färgämnet till leucoform är en heterogen reaktion som omfattar diffusion av reduktionsmedelsmolekylerna till färgämnespartiklarnas yta, sorption av reduktionsmedlet och kemisk reaktion mellan färgämnet och reduktionsmedlet på ytan med bildning av leucoföreningar. Reduktionsprocessen kontrolleras genom att mäta redoxpotentialen. För färgämnen från vatthärdar är intervallet mellan -650 mV och -1000 mV och för indigofärgämnen är det -600 mV . Kinetiken och termodynamiken för oxidation-reduktion kan övervakas med en cyklisk voltmeter . Reduktionsmekanismen presenteras i figur 3 . Efter färgningen utförs en oxidationsreaktion för att avlägsna överflödiga reduktionsmedel, natriumsalter och de reducerade färgämnena omvandlas till olösliga pigment. Vanliga oxidationsmedel är väteperoxid eller atmosfäriskt syre vid högt pH, hög temperatur och dyra och farliga katalysatorer, metavanadat.

Figur 3. Reduktions-oxidationsmekanism vid färgning av indigo .
Figur 3. Mekanism för reduktion-oxidation vid indigofärgning

Oxidationsmedel och syre subtraherar väte eller tar elektroner från färgämnet och andra kemiska föreningar. Färgämnet förlorar två elektroner från anjonen och blir det ursprungliga pigmentet med syret dubbelbindning. Det pigment som produceras lossnar mekaniskt från fibern och är olösligt i blandningen. Efter oxidering värmebehandlas färgämnena i en alkalisk lösning som tillhandahålls av tvättmedel för att få fram den slutliga textilen. Processerna under tvättningen är okända .

5. Behandlingsmetoder för avlägsnande av färgämnen

Färgat avloppsvatten behandlas genom kemiska, fysikaliska eller kombinerade processer, t.ex. flockning med flotation, elektroflotation, flockning, membranfiltrering, elektrokinetisk koagulering, elektrokemisk destruktion, jonbyte, bestrålning, fällning, ozonering och Katox-metoden som innefattar användning av aktivt kol och luft . Tabell 4 visar hur de olika typerna av färgämnen har behandlats.

Tabell 4. Sammanfattning av de mest effektiva behandlingarna för olika färgämnen .
Tabell 4. Sammanfattning av de viktigaste behandlingsprocessernas effektivitet för olika färgämnesklasser .

5.1 Fysikalisk-kemiska behandlingar
För behandling av industriellt avloppsvatten med färgämnen är kemisk koagulering den vanligaste metoden. Vattenolösliga färgämnen har utvärderats i en förbehandling med flocknings- och koaguleringsmedel som kalk, alun, järnsulfat och polyelektrolyter, följt av en process med aktiverat slam för att avlägsna andra föroreningar. Mishra och Bajpai har använt sig av en naturlig polymer som erhålls från Plantago psyllium för att genom flockning avlägsna C.I. Vat Yellow 4 och C.I. Reactive Black 5.

Experimentella resultat visar att mucilage är effektivare när det gäller avlägsnande av färgämne från vat (71,4 %) än när det gäller färgämne från reaktivfärgämnen (35 %). Tekniken är enkel, effektiv, giftfri och har låga kapital- och driftskostnader jämfört med andra tekniker. Även om Marmagne och Coste rapporterade om koagulations-flockuleringsmetoder med låg kapacitet för syra-, direkt-, reaktiv- och krukfärgämnen är det tillrådligt att genomföra studier i större skala för att verifiera teknikens potential. I tabell 5 presenteras fördelarna och nackdelarna med teknikerna för avfärgning av textilavloppsvatten.

Tabell 5. För- och nackdelar med vissa avfärgningsprocesser som tillämpas på avloppsvatten från textilier .
Tabell 5. Fördelar och nackdelar med vissa icke-biologiska avfärgningsprocesser som tillämpas på textilavloppsvatten .

5.2 Kemiska behandlingar
Kemisk oxidation använder oxiderande ämnen som ozon (O3), väteperoxid (H2O2) eller permanganat (MnO4) för att ändra den kemiska sammansättningen av en förening eller en grupp av föreningar, t.ex. färgämnen. I avancerade oxidationsprocesser (AOP) används oxidationsmedel tillsammans med katalysatorer (Fe, Mn, TiO2) i närvaro eller frånvaro av en strålningskälla. Denna process ökar genereringen och användningen av fria hydroxylradikaler (HO-) som ökar hastigheten med flera storleksordningar jämfört med andra oxidationsmedel i avsaknad av en katalysator. Gemeay et al.utvärderade en reaktionsmekanism för den heterogena katalysen av indigokarminfärgämnet med H2O2 som oxidationsmedel som katalyseras av olika metallkomplex. Gemeay et al. studerade den katalytiska aktiviteten hos polyanilin/MnO2 (PANI/MnO2) för oxidativ nedbrytning av direktrött 81, syrablått 92 och indigokarminfärgämnen i närvaro av H2O2 som oxidationsmedel, reaktionerna följde första ordningens kinetik. I H2O2/UV-processerna bildas HO-radikaler när vatten med H2O2 exponeras för UV-ljus vanligtvis i intervallet 200-280 nm . Resultatet av denna reaktion är att färgen förstörs enligt följande reaktioner:

-> H2O2 + hv 2-OH (1)

-> -OH + färgämne Oxidationsprodukter (2)

Denna process är den mest använda inom POA för behandling av farliga föroreningar som förekommer i avloppsvatten, eftersom den inte ger upphov till slam och uppnår en hög COD-avskiljning på kort tid. Aleboyeh et al. utvärderade avfärgningen av C.I. syrablått 74 eller indigokarmmin i vattenlösning i en H2O2/UV-process och fastställde effekterna av H2O2-doseringen, den ursprungliga färgämneskoncentrationen och pH-värdet på avfärgningskinetiken i en fotoreaktor med kontinuerlig cirkulation.

Fotokatalytisk nedbrytning (TiO2/UV) undersöktes vid avfärgning av indigo och indigokarmmin i heterogena suspensioner i vatten och fast tillstånd; nedbrytningsvägen och mellanprodukter bestämdes. Mohamed et al. utvärderade adsorptionen och mineraliseringen av IC (indigokarmin) i närvaro av UV-strålning på Mn/TiO2SG, Mn/TiO2D-imp, TiO2SG och TiO2D som framställts med olika metoder. Adsorptionen av CI var högre på TiO2D (88 %) än på de andra materialen på grund av ökningen av HO-grupper, högre ytarea/volymförhållande och större porradie som underlättar spridningen av CI. Andra kombinationer som ozon/TiO2, ozon/TiO2/H2O2 och TiO2/H2O2 har undersökts, men de påverkas i hög grad av färgtyp, färgämneskoncentration och pH. Många kombinationer av POA kan producera fria radikaler. Fentonprocesser har använts som en potentiell källa till hydroxylradikaler från (H2O2) i närvaro av järnkatjoner (Fe2+) och i en sur lösning (pH 2-3). Fentonprocesser innebär att järn- eller järnhaltiga salter och (H2O2) används för att producera fria radikaler enligt följande ekvationer.

Fe2+ + H2O2 — Fe3+ + OH- + .OH (3)

Fe3+ + H2O2 — Fe 2+ + HO2. + (4)

Kasiri et al. undersökte tillämpligheten av Fe- i syntetisk zeolit ZSM5 som en heterogen fotofenton-katalysator i närvaro av UV och H2O2 för nedbrytning av indigofärgämne (C.I. Acid Blue 74), studien visade att genom att använda denna typ av katalysator kan man utöka det pH-område där oxidation av Fenton-typ kan ske utan att det bildas järnhydroxidslam. Elektrokemiska metoder har rönt stort intresse för avfärgning och nedbrytning av färgämnesmolekyler. Den elektriska strömmen inducerar redoxreaktioner som resulterar i omvandling/destruktion av organiska föreningar och fullständig oxidation av dem till CO2 och H2O. Direkt oxidation innebär att elektroner överförs till föroreningen vid anodytan. Den potential som krävs för oxidation av organiska föreningar är hög och sidoreaktioner är oundvikliga. Problemet är dock att det saknas idealiska anoder som underlättar färgämnesoxidation, minskar sidoreaktioner och uppvisar god elektrokemisk stabilitet. Sanromán et al. och Fernández och Costa använde också elektrokemiska tekniker för att avfärga indigo. De använde elektrokemisk indigo-förbränning med en initial indigokoncentration på 1 mM och uppnådde 100 % färgborttagning.

5.3 Fysikaliska behandlingar
Adsorptionsmetoderna för färgborttagning bygger på att många färgämnen har hög affinitet för adsorberande material. Avfärgning genom adsorption påverkas av vissa fysikalisk-kemiska faktorer, t.ex. växelverkan mellan färgämne och adsorbent, adsorbentens yta, partikelstorlek, temperatur, pH-värde och kontakttid. Adsorptionen av indigofärgämnet har utvärderats med avvattnat avloppsslam från ett reningsverk som adsorbent. Otero et al. undersökte den potentiella användningen av avloppsslam för att avlägsna organiska föroreningar som kristallviolett, indigokarmin och fenol. Adsorptionen av indigokarmmin på biosorbenter och naturliga polymerer har undersökts av Dos Anjos et al. och Prado et al. Prado et al. studerade växelverkan mellan indigokarmmin och kitosan och kitin. Experiment med kitosan visade gynnsamma entropiska och enthalpiska processer med termodynamisk stabilitet, medan interaktioner med kitin visade ogynnsamma entropiska effekter med icke-spontana termodynamiska system. Adsorption på avfallsmaterial som aska från kraftverk, en avfallsprodukt från sojabönsextraktion och träkol från kaffebönor har också testats. Nakamura et al. identifierade diffusionen av indigokarmmin i kaffekolets porer som det begränsande steget i adsorptionsprocessen.

En del forskning rapporterar att adsorptionsmetoder är enkla, mångsidiga och ekonomiska på grund av att de är lätta att använda och enkelt utformade, medan andra anser att de är dyra adsorbentmaterial och föreslår att nedbrytningsmetoderna fortsätter att användas för att bryta ned kemikalier i vatten. Filtreringsmetoder som ultrafiltrering (UF), nanofiltrering (NF) och omvänd osmos har använts för återanvändning av vatten och återvinning av kemikalier. Avloppsvattnets specifika temperatur och kemiska sammansättning avgör filtrets typ och porositet. De största problemen med membranteknik är höga investeringskostnader, nedsmutsning och produktion av ett färgbad som måste behandlas. Återvinning av koncentrat från membranen kan minska behandlingskostnaderna . För att förbättra vattenkvaliteten för återanvändning har sammansatta behandlingar undersökts, Vandevivere et al. använde omvänd osmos, koagulering, mikrofiltrering och membranbehandlingar, Dos santos et al. föreslog en sekvens av anaerob/aerob förbehandling och membranefterbehandling. Indigo har återvunnits genom mikrofiltrering (MF), MF följt av UF och sekvenser av koagulering, MF, UF och NF-processer. Unlu et al. konstaterade att koagulering inte är en effektiv behandlingsmetod på grund av de höga doser av koaguleringsmedel som krävs och de stora mängder slam som genereras. MF följt av NF-behandling uppfyller återanvändningskriterierna för textilindustrin.

5.4 Aeroba biologiska behandlingar för avlägsnande av indigo och indigokarmmin
Vissa saneringstekniker är mikrobiell nedbrytning med hjälp av mikroorganismer som bakterier och svampar, fytoremediering med hjälp av växter och sanering genom specifika enzymer. De metoder för biologisk sanering som tillämpas vid färgblekning omfattar blandningar av kulturer, isolerade organismer och isolerade enzymer. Nedan beskrivs några enzymer som kan bryta ner färgämnen (tabell 6). Extracellulära enzymer som laccas och peroxidas produceras av svampar. Monooxygenas- och dioxygenasenzymer är intracellulära och förekommer i levande organismer. De orsakar klyvning av aromatiska ringar genom inkorporering av syreatomer (biohydroxylering), vilket resulterar i karboxylsyror som används i ämnesomsättningen. Laccase kräver endast molekylärt syre som medsubstrat. Peroxidaser är endast beroende av väteperoxidens förmåga som ett andra substrat. Tillämpning av reduktas eller oxidas kräver kofaktorer som NAD(H), NADP(H) eller FAD(H) som är extremt dyra och inte ekonomiskt lönsamma.

Tabell 6. Oxidativa enzymer som används för avfärgning av färgämnen
Tabell 6. Oxidativa enzymer som används för avfärgning av färgämnen

Pilotskaligt och/eller storskaligt avloppsvatten kan behandlas i bioreaktorer med kulturer av en eller flera isolerade mikroorganismer eller en blandning av populationer. I en blandkultur, där ett konsortium av olika arter förekommer, kan missfärgning av färgämnet vara ett resultat av flera mikroorganismers synergistiska verkan. I allmänhet har populationsblandningar den högsta stabiliteten i stressmiljöer som orsakas av förändringar i avloppsvattnets egenskaper, t.ex. temperatur, pH eller sammansättning. Det finns två typer av mikrobiell tillväxt, suspenderad och cellimmobiliserad, beroende på vilken typ av reaktor det rör sig om. Reaktorer med fluidiserad bädd innehåller t.ex. fria och rörliga pellets som är täckta med lager av immobiliserad biomassa, medan reaktorer med packad bädd innehåller organismer som är fixerade på ett stödmaterial.

Rapporter visar att enzymutsöndringen är bättre i immobiliserade system än i suspenderade kulturer.

System med immobiliserade celler förbättrar driftseffektiviteten i bioreaktorer, dvs. ökar processstabiliteten och toleransen för belastningsstörningar, med tanke på den höga kapaciteten per enhet biomassa och den låga slamproduktionen, vilket också bidrar till den tekniska effektiviteten och den ekonomiska genomförbarheten i batchdrift för avfärgning av avloppsvatten.

5.4.1 Bakterier
I mikroskala utvärderade Yu et al. avfärgning av indigo med hjälp av en kultur av Pseudomonas GM3 med en avskiljningsgrad på 69 %. I pilotskala utvecklade Khelifi et al. två typer av tillväxt av suspenderad och immobiliserad biomassa genom aerob biologisk nedbrytning i en komplett blandreaktor och en fastbäddsreaktor. Ökad belastning och minskad HRT hindrade utvecklingen av detta system genom att biofilmen lossnade, vilket ledde till att biomassan sköljdes ut. Frijters et al. undersökte reningen av avloppsvatten från företaget Ten Cate Protect i Nederländerna med hjälp av ett storskaligt reningssystem med en anaerob-aerob sekvens i en fluidiserad bäddreaktor och ett plattavsättningssystem.

5.4.2 Svampar
Indigofärgämnet omvandlades via elektronöverföring från laccas till isatin och genom dekarboxylering genererades anthranilsyra som en stabil slutlig oxidationsprodukt (figur 4). Det föreslogs att nedbrytningen sker via dehydroindigo som en mellanreaktion. Lackasets funktion är att öka färgämnets känslighet för hydrolytisk angrepp av vatten. Vid peroxidas-katalyserad avfärgning av indigokarmmin bildas isatinsulfonsyra, även om en stabil röd oxidationsprodukt observerades när manganperoxidas användes från Phanerochaete chrysosporium. Författarna föreslog att den röda produkten var en dimerisk kondensationsprodukt av indigokarmmin som inte hade bildats med ligninperoxidas som katalysator.

Figur 4. Oxidativ nedbrytningsväg för indigofärgämnet .
Figur 4. Oxidativ nedbrytningsväg för indigofärgämnen.

Tabell 7 visar vilka svampar som oxiderar indigofärgämnen.

Tabell 7. Svampar för avlägsnande av indigofärgämnen.
Tabell 7. Svampar för avlägsnande av indigofärg.

5.5 Aneroba biologiska behandlingar för avlägsnande av indigofärg och indigokarmmin

5.5.1 Bakterier
Fischer-Colbrie et al. utvärderade den anaeroba nedbrytningen av en blandning av mikroorganismer med acetat och indigokarmmin som kolkällor. Nedbrytningen utvärderades med en indigokoncentration på 150 mg/L. Följande nedbrytningsmekanism föreslogs (figur 5). Manu och Chaudhari observerade effekterna av total alkalinitet och oxidations-reduktionspotential på avlägsnandet av färg och COD under submesofila anaeroba förhållanden utvärderade i en satsreaktor genom en bakteriekulturblandning med syntetiskt avloppsvatten från ett bomullsföretag.

Figur 5. Förslag till mekanism för nedbrytningen av indigokarmmin .
Figur 5. Förslag till mekanism för nedbrytningsvägen för indigokarmmin.

Chen et al, utvärderade effektiviteten hos sex stammar som isolerats från slam från en sjö i Hsinchu, Taiwan och slam från ett reningsverk i Miaoli, Taiwan, när det gäller att bryta ned 24 färgämnen, inklusive syrablått 74 eller indigokarmmin, Bakterien Aeromonas hydrophila valdes ut och identifierades som den bakterie som rapporterade den högsta nedbrytningshastigheten för de 24 färgämnena, för IC efter en dags inkubation uppnåddes en avskiljning på 60+/-2 % och efter sju dagar en avskiljning på 84+/-3 % med en färgämneskoncentration på 100 mg/l. Isolaten odlades under anoxiska förhållanden, men de biokemiska och fysiologiska profilerna hos Aeromonas hydrophila visade på aerob och anaerob tillväxt. I tabell 8 visas de biologiska behandlingarna för att avlägsna indigofärgen.

Tabell 8. Biologiska behandlingar av avloppsvatten från textilier för avlägsnande av indigofärg.
Tabell 8. Biologisk behandling av avloppsvatten från textilier för avlägsnande av indigofärgämnen.

6. SLUTSATSER

Fysikalisk-kemisk, kemisk, fysikalisk och biologisk teknik finns för behandling av textilavloppsvatten med indigo. Valet av behandling beror på avloppsvattnets kvalitet, användning, tekniska kostnader, fördelar och nackdelar.

Non-biologiska behandlingar har visserligen visat utmärkta resultat, men det saknas ekonomiska studier, överföring av föroreningar och kontinuitet när det gäller adekvata resultat i stor skala. Behandlingssystem med hjälp av mikroorganismer kan bryta ned svårnedbrytbara färgämnen till mineralisering. Effektiviteten av dessa behandlingar beror på mikroorganismernas överlevnad och anpassningsförmåga under behandlingsprocessen. Biologiska behandlingar har oftare skalats upp och är allt oftare inriktade på celler som är immobiliserade med mikrobiella konsortier.

Detta arbete finansierades av projektet: ”Utvärdering av biologisk behandling för avlägsnande av indigofärg från industriellt textilavloppsvatten med hjälp av ett mikrobiskt konsortium i en fluidiserad bädd – dime bicentenario med kod quipu2020100773”.

REFERENCIAS