1. Razvoj celulozno-pektinskih membran za adsorpcijo kationskih barvil iz modelnih raztopin : magistrsko deloMaja Mazej, 2023, master's thesis Abstract: Vse večja rast prebivalstva in razvoj industrije sta močno vplivala na povečano porabo vode. Velik problem pri tem pa predstavljajo predvsem obarvane odpadne vode v tekstilni industriji, ki so zelo obremenjene in predstavljajo ob izpustu veliko obremenitev za okolje. Odstranjevanje barvil iz odpadnih vod, zaradi kompleksnih molekulskih struktur predstavlja velike izzive industriji. Tako so želje po ponovni uporabi spodbudile razvoj novih tehnologij, ki bi na učinkovit in cenovno ugoden način te vode pred izpustom v vodotok tudi ustrezno prečistile. Že predhodne raziskave so pokazale, da je ena izmed učinkovitejših fizikalnih metod ločevanja barvil membranska adsorpcija.
Magistrsko delo predstavlja preučitev različnih možnosti in načinov, s katerimi bi uspešno ločili kationska barvila iz modelnih odpadnih vod z uporabo membranskih adsorbentov na osnovi celuloznih nanofibrilov in pektina. Cilj magistrskega dela je bil sinteza cenovno – učinkovitih, okolju prijaznih membran, na osnovi nanofibrilirane celuloze in pektina, na osnovi enostavnih postopkov mešanja, vlivanja in sušenja z dodatkom citronske kisline (CA) in CaCl2 kot zamreževalca. Različne strukturirane membrane smo primarno okarakterizirali glede na njihove morfološke in fizikalno-kemijske lastnosti, ter sekundarno glede na njihove adsorpcijske lastnosti, na podlagi katerih smo preučili mehanizme in učinkovitost adsorpcije. Pri tem smo pridobili membrane, ki bi lahko uspešno vplivale na ločitev kationskih barvil iz vodnih medijev.
Gravimetrična analiza membran nam je podala zaključek, da so vse membrane na osnovi mešanic primarnih surovin brez dodanih zamreževalcev neobstojne v vodi, zato je dodatek zamreževalcev ključnega pomena. Opazili smo, da membrana formirana le iz CNFjev, ne potrebuje zamreževalca, saj je samostojno obstojna v vodi, kar pa gre pripisati intenzivnemu in ireverzibilnemu povezovanju nanofibrilov pri procesu sušenja, v odsotnosti drugih komponent.
Z ATR – FTIR spektroskopijo smo ugotovili, da obe vrsti zamreževalca, tako CA kot CaCl2, naredita spremembo v kemijski strukturi, in prispevata k določeni meri stabilizacije in s tem nakazujeta na uspešno ionsko (CaCl2), ter kovalentno (CA) vezavo. Z rezultati, pridobljenimi pri potenciometrični titraciji, smo ugotovilii, da dosežejo največji skupni naboj tiste membrane, ki vsebujejo zamreževalec CA. K doseganju največjega naboja membrane je prispevala predvsem prisotnost karboksilnih skupin, ki tudi vplivajo na večjo adsorpcijsko sposobnost membran. Izmerjene vrednosti z goniometrijo pri vseh membranah so bile nižje od 90° in kažejo na izrazito hidrofilnost membran, saj osnovne komponente vsebujejo hidrofilne hidroksilne, ter karboksilne skupine. Z optično mikroskopijo smo membrane le makroskopsko opazovali in zaključili, da imajo membrane izotropne strukture, brez preferenčne ureditve. Z rezultati gravimetričnega določanja % nabrekanja smo ugotovili, da zamreževalec pozitivno vpliva na ohranjanje strukture membrane v vodi. Pektin pa očitno vpliva na nestabilnost (karboksilne skupine, ob stiku z vodo dezintegrirajo), če primerjamo membrane z dodanim pektinom in membrano 10, ki ima vključen samo CNF. Z analizo adsorpcije barvil (UV-VIS spektrokoskopija) vidimo uspešno adsorpcijo obeh barvil Basic Yellow 28 kot tudi Basic Blue 22 v različnih koncentracijah na membrane. Najbolj uspešen primer navzemanja barvila je v primeru CNF/PC membran, ker ima pektin naboj, ki omogoča uspešno vezavo barvila. Dokazali smo tudi uspešno navzemanje barvila na membrane, pri obeh vrstah barvila. Odstotek razbarvanja kopeli se razlikuje glede na koncentracije v primeru najnižje koncentracije in najmanjše razbarvanje v primeru najvišje koncentracije, kar velja za vse membrane.
Adsorpcija barvil je pogojena s kemijsko strukturo ter mikrostrukturo membrane, ki se uporabi kot adsorbent.
Keywords: Celulozni nanofibrili, pektin, zamrežanje, membrana, membranska adsorpcija, kationska barvila
Published in DKUM: 09.02.2023; Views: 664; Downloads: 72
 Full text (5,82 MB) |
2. Učinkovitost celuloznih membran kot adsorbentov kationskih barvil : magistrsko deloLaura Maleš, 2019, master's thesis Abstract: S problematiko obarvanih odpadnih voda se srečujejo v vseh tekstilnih industrijah. Z željo po ponovni uporabi barvil, čim manjšim onesnaženjem ter večji učinkovitosti barvanja se razvijajo tehnologije, ki bi odpadno vodo na najučinkovitejši in cenovno ugoden način pred izpustom v vodotok tudi prečistile. Predhodne raziskave so pokazale, da je ena izmed bolj učinkovitih fizikalnih metod ločevanja barvil membranska adsorpcija.
V raziskovalnem delu smo preučevali možnosti in načine s katerimi uspešno ločiti kationska barvila z uporabo membranskih adsorbentov na osnovi celuloze. Za ta namen smo izdelali dve vrsti membran na osnovi celuloze: prvo smo sintetizirali s pomočjo celuloznih nanofibrilov in karboksimetilirane celuloze, drugo pa smo pripravili z uporabo komercialne bakterjiske celuloze. V eksperimentalnem načrtu smo vključili tudi dodatno modifikacijo, torej oksidacijo bakterijske celuloze ter variacije med razmerji celuloznih nanofibrilov in karboksimetilirane celuloze z namenom da bi preučili vpliv prisotnosti različnih funkcionalnih skupin na funkcionalnost membran. Uporabljeni kationski barvili sta antrakinonsko barvilo C.I. Basic Blue 47 in azo barvilo C.I. Basic Yellow 29.
Metode s katerimi smo analizirali fizikalno kemijske in morfološke lastnosti membran so atenuirana popolna refleksija infrardeče spektroskopije s Fourierjevo transformacijo (ATR – FTIR) , goniometrija, potenciometrična titracija ter konfokalna optična mikroskopija. UV – VIS spektroskopijo smo uporabili pri preučevanju efikasnosti adsorpcije ter hitrost (kinetika) adsorpcije dveh kationskih barvil na posameznih membranah.
Pri ATR – FTIR spektrih membran smo lahko identificirali prisotnost celuloze 3340 cm-1, tvorbo novih vezi navezujoč se na aldehidne skupine pri oksidaciji bakterijske membrane 1700 cm-1 in 890 cm-1, prisotnost karboksimetiliranih eterskih skupin okrog 1020 cm-1, raztezanje OH skupin okrog 1318 cm-1 ter raztezanje C-H vezi pri CH2 in CH3 skupinah pri 2898 cm-1. Glede na vrednosti skupnega negativnega naboja merjenega pri potenciometrični titraciji, pričakujemo največje adsorpcijske sposobnosti za 4CMC4CNF+CA (Q/m = 1,0675 mmol/g) ter najmanjše za BCoxd (Q/m = 0,2094 mmol/g). Membrane, ki so bolj negativno nabite bodo pozitivno nabito barvilo posledično boljše adsorbirale. Poleg naboja membrane je pomemben dejavnik za adsorpcijo barvila tudi struktura membrane, ki je razvidna iz mikrografov. Rezultati posnetkov konfokalne optične mikroskopije so pokazali, da so izmed vseh najbolj vlaknaste 4CMC4CNF+CA membrane, iz česa lahko sklepamo, da bodo imele tudi največji potencial adsorpcije zaradi večje aktivne površine.
Ob zaključku eksperimentalnega dela, smo ugotovili, da se je obarvana raztopina skoraj povsem razbarvala, kar pomeni, da je bila ločitev kationskega barvila iz vodnega medija uspešna. Membrane na osnovi CMC/CNF so antrakinonsko barvilo 100% učinkovito odstranile, medtem ko je BC le – to barvilo 24,3% učinkovito odstranila in BCoxd 23,6%. Razlika pri membranah na osnovi BC je bila minimalna. Azo barvilo so membrane adsorbirale nekoliko slabše in sicer okrog 7-9% membrane na osnovi CMC/CNF ter 5,57% BC in 7,33% BCoxd membrana. Za najbolj učinkovite so se v obeh primerih pokazale membrane na osnovi 4CMC4CNF+CA. Po vseh opravljenih analizah lahko zaključimo, da so najbolj učinkovit adsorbent izbranih kationskih barvil 4CMC4CNF+CA membrane, sledijo 1CMC7CNF+CA, BCoxd in BC.
Keywords: Celulozna membrana, membranska adsorpcija, kationska barvila, karboksimetilirana celuloza, celulozni nanofibrili, bakterijska celuloza.
Published in DKUM: 09.12.2019; Views: 1641; Downloads: 182
Full text (3,23 MB) |
3. Problematika odpadnih vod v proizvodnji sukancev in trakovPetra Furman, 2016, master's thesis Abstract: V magistrskem delu smo raziskovali odpadne vode iz tekstilne industrije določenega podjetja.
Na osnovi 10-letnega izvajanja obratovalnega monitoringa odpadnih voda smo želeli ugotoviti, kateri ekološki parametri nihajo in ne ustrezajo zakonskim zahtevam za izpust v kanalizacijo. Osredotočili smo se na področje odpadnih voda po barvanju aramidnih vlaken, saj so ta v današnjem času postala zelo zanimiva na različnih področjih. Spekter uporabe aramidnih vlaken je zelo širok, raziskave kažejo na visoko rast uporabe in izdelavo aramidov v prihodnosti. Odpadnim vodam po barvanju aramidnih prej smo določili ekološke parametre (KPK, BPK5, TOC …) in raziskali postopek čiščenja odpadnih voda, s katerim delno ali v celoti odstranimo tekstilno pomožno sredstvo (benzil alkohol, carrier). Tekstilno pomožno sredstvo (benzil alkohol, carrier), ki se uporablja pri barvanju aramidnih prej, povzroča visoke vrednosti KPK, BPK5, TOC in druge ekološke parametre. Ekološki parametri, predvsem vrednost KPK in TOC, so tudi merilo za določitev ekološke takse. Čim višja je vrednost, tem večje je plačilo ekološke takse in predstavlja velik finančni strošek za podjetje.
Eksperimentalni del naloge smo razdelili na dva sklopa. V prvem smo določili ekološke parametre odpadnih voda po barvanju aramidnih prej v proizvodnji in laboratoriju. Pri laboratorijskem barvanju smo uporabili dve različni pomožni tekstilni sredstvi, benzil alkohol in carrier, kot možno zamenjavo, ter dve različni barvili. V drugem sklopu naloge smo čistili te odpadne vode z membransko filtracijo. Uporabili smo dve različni membrani in vode filtrirali pri enakem tlaku – 2 bara. Naredili smo ponovne meritve ekoloških parametrov in pobarvanim aramidnim prejam določili obstojnosti pri drgnjenju, pranju in na svetlobi ter izmerili barvne razlike, ki imajo pomemben vpliv pri sukancih za določenega kupca.
Rezultati raziskave so pokazali, da lahko odpadne vode po barvanju aramidnih prej čistimo z membransko filtracijo – ultrafiltracijo. Pri laboratorijskem in proizvodnem barvanju smo uspeli s ultrafiltracijo znižati ekološke parametre odpadnih voda za 30 %.
Keywords: tekstilna odpadna voda, aramidna vlakna, kationska barvila, barvna metrika, ekološki parametri, barvne obstojnosti, ultrafiltracija
Published in DKUM: 21.09.2016; Views: 1373; Downloads: 130
Full text (4,74 MB) |
4. |
