Efeito de variáveis no tingimento têxtil com corante natural de eucalipto

chapéu

Órgão Oficial da Associação Brasileira de Químicos e Coloristas Têxteis

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XXXIX Setembro 2015 Nº120 ISSN 0102-8235

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Acabamento EFEITOS SUPERFÍCIAIS SOBRE O ÍNDIGO PARTE III - PROCEDIMENTOS BIOQUÍMICOS

tingimento Efeito de variáveis no tingimento têxtil com corante natural de eucalipto

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tratamento de efluentes INVESTIGAÇÃO DA ÁGUA SATURADA COM AR PRODUZIDA COM ADIÇÃO DE SURFACTANTE PARA O PROCESSO DE FLOTAÇÃO POR AR DISSOLVIDO APLICADO NO TRATAMENTO DE EFLUENTE DE LAVANDERIA TÊXTIL

acabamento ESTUDO COMPARATIVO DO ÂNGULO DE CONTATO EM TECIDOS DE MALHA TRATADOS COM PLASMA

tratamento de efluentes DEGRADAÇÃO FOTOQUIMICA COM H2O2/ UV COMO ALTERNATIVA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES TEXTEIS TINTOS COM CORANTE REATIVO AMARELO DRIMAREN CL-2R E RESUO DA ÁGUA NOS PROCESSO DE TINGIMENTO QUÍMICA TÊXTIL

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Diretoria Nacional Presidente: Evaldo Turchet Vice-Presidente: Lourival Santos Flor 1º Secretário: Ricardo Vital de Abreu 2º Secretário: Reginaldo Rogério Segura 1º Tesoureiro: Agostinho de Souza Pacheco 2º Tesoureiro: Adir Grahl Diretor Técnico: Humberto Sabino

Núcleo Americana Coordenador: Durval B. F. Costa Vice-coordenador: João José Globo Secretário: Izaias Ezipati Tesoureiro: Eduardo Junger Suplente: José Antonio M. Lima Suplente: Irani Monteiro

Núcleo Nordeste Coordenador: Clélia Elioni Ferreira de Carvalho Vice-coordenador: Silvagner Adolpho Veríssimo Tesoureiro: Francisco Paiva Costa Secretário: Milton Glavina Suplente: Manuel Augusto Vieira

Núcleo Santa Catarina Coordenador Geral: João Vergilio Dias Vice-coordenador: Walter Alvaro da Silva Junior Secretário: Vitor Alexandre dos Santos Tesoureiro: Sérgio da Costa Vieira Suplente: André Luiz Klein da Silva Suplente: Luiz Alexandre Schneider

Corpo Revisor Esta edição da Revista Química Têxtil contou com uma equipe técnica para revisar os artigos aqui publicados. A equipe é formada pelos seguintes profissionais Bárbara Leonardi, Humberto Sabino, Reinaldo Ferreira, Samuel Araújo Os autores devem enviar seus artigos para publicação com pelo menos 3 meses de antecedência.

Expediente Química Têxtil é uma publicação da Associação Brasileira de Químicos e Coloristas Têxteis. Os artigos publicados aqui são de inteira responsabilidade dos seus autores. ISSN 0102-8235 Periodicidade: trimestral (março/ junho/ setembro/ dezembro) Distribuição: mala direta para os associados da ABQCT: indústrias têxteis, tinturarias e entidades filiadas à FLAQT e AATCC. Circulação: São Paulo, Santa Catarina, Rio de Janeiro e Minas Gerais.

Produção Gráfica: Raphael Inácio (11) 9 9804.0962 [email protected] Impressão: Gráfica Referência

Administração e Departamento Comercial Praça Flor de Linho, 44, Alphaville, 06453-000, Barueri, SP 11- 4195 4931 / Fax 11- 4191 9774 / [email protected]

editorial

APRIMORANDO A NOSSA REVISTA Buscando aprimorar a nossa revista, a ABQCT tem grande interesse em melhorar a sua classificação junto ao CAPES e, com isso, abrir espaço para a publicação de artigos científicos de autores brasileiros que obteriam melhor pontuação com a inserção de seus artigos em nossas edições. Trata-se de um processo longo e complicado, mas como primeiro passo temos que criar um CORPO EDITORIAL que cuidará da escolha dos artigos científicos e os encaminhará para as devidas revisões e eventuais correções. Desta forma, vamos incrementar a credibilidade da nossa publicação e despertar o interesse dos autores no sentido de submeter suas matérias à publicação, trazendo melhor qualidade no conteúdo da revista. Convidamos vários professores das principais Universidades brasileiras, para fazerem parte deste Corpo Editorial e, para nossa satisfação, todos responderam afirmativamente, que demonstra o carinho que o meio acadêmico brasileiro tem por nossa revista, por isso nenhum esforço será poupado para conseguir aquele objetivo. Relacionamos a seguir os Professores que aceitaram fazer parte do nosso projeto, bem como identificamos as Universidade às quais pertencem. • FURB: Jurgen Andreaus e Ivonete Oliveira Barcelos. • USP: Silgia A. da Costa e Maurício de Campos Araújo. • FEI: Camila Borelli. • UEM: Lúcio Cardozo Filho, José Celso Oliveira dos Santos, Alessandra Brandani Biggi, Maria Renata Moraes e Maria Caroline Apoloni Cionek. • UNICAMP: Daives Arakem Bergamasco. • UFSC: Antonio Augusto Ulson de Souza. • PUCRS: Luciano Peske Ceron. • UTFPR: Valquíria Ap. dos Santos Ribeiro, Daiane Cristina Lenhard, Fabrício Maestá Bezerra e Taís Larissa Silva. • UFG: Núbia Natália de Brito. • UNIV. SÃO FRANCISCO: José Pedro Thompson Júnior. A ABQCT e a Revista Química Têxtil sentem-se honradas com a com o apoio de tão ilustres professores e apresenta aqui o mais sincero agradecimento pelo seu apreço.

Evaldo Turchet Presidente

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EFEITOS SUPERFiCIAIS SOBRE O ÍNDIGO PARTE III - PROCEDIMENTOS BIOQUÍMICOS Mirko R. Costa Instituto Químico de Lima, Peru Tradução: Agostinho S. Pacheco – ABQCT Revisão: Reinaldo Ferreira

Os procedimentos bioquímicos de desgaste As incontáveis máquinas lavadoras caseiras marca “Hoover” que foram destruídas ao serem introduzidas as pedras pomes ao banho de lavagem com a finalidade de acelerar o desgaste da recém-adquirida calça de vaqueiro nos anos 1960, motivou o uso de lavadoras industriais; sem dúvida, a utilização dos fios mais débeis fabricados pelas técnicas de cabo aberto, primeiro na trama e depois no urdume, motivou que a quantidade de calças com furos não intencionais ocasionados pela fricção com a pedra aumentasse escandalosamente. A solução desta cara deficiência despertou a criatividade dos biólogos que encontraram uma saída com

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o uso das enzimas de “celulasas”, cujo comportamento, reações e modo de operação trataremos de explicar a seguir com a finalidade de entender melhor seu procedimento de aplicação.

As enzimas As enzimas são compostos orgânicos agregados a organismos vivos e capazes de modificar a velocidade de reação; em mais detalhes, as enzimas são proteínas constituídas por aminoácidos ligados em uma certa sequencia, que atuam como catalizadores. Cada enzima é capaz de tomar parte em uma reação específica e somente sobre orgânicos; não se conhece nenhuma capaz de atuar sobre compostos inorgânicos, como www.abqct.com.br

ACABAMENTO metais ou vidros. Por esta razão, elas também são conhecidas com o nome de catalizadores bioquímicos, catalizadores biológicos ou biocatalizadores porque controlam os processos orgânicos, principalmente os de nosso organismo (digestão). A estrutura básica das proteínas foi determinada pelo químico alemão Emil Fischer em 1910; ele determinou que a molécula de proteína consistia de longas cadeias de a-amino ácidos unidos por enlaces amídicos conhecidos como péptidos. Foi demonstrado que algumas proteínas adotam a forma de uma lamina dobrada, enquanto outras (a maioria), de uma elipse enroscada para orientar a parte hidrofóbica em direção ao seu interior, longe da água a fim de que lhe permita um máximo enlace intramolecular. A velocidade catalítica da enzima, isto é a velocidade na qual a reação demandada toma lugar, muda na medida em que a acidez do meio de reação também o faz. Ao graficar a velocidade de hidrólise do produto que se deseja solubilizar versus o pH da solução, se obtém uma curva em forma de sino. Conforme o pH do meio aumenta, a velocidade de hidrolise também aumenta até alcançar o máximo e depois diminui novamente. A análise dos dados obtidos nos experimentos feitos com enzimas mostra, frequentemente, o seguinte: a hidrólise requer a presença de uma base livre de um Kb de aproximadamente 10-7 e uma base protonada (prótons) de um Kb de aproximadamente 3x10-5. Em pH muito baixo (soluções ácidas) ambas as bases se protonam; em pH alto (soluções alcalinas) ambas as bases estão livres. A hidrólise é mais rápida quando o produto intermediário tem um pH entre a base mais débil, usualmente livre, e a base mais forte, normalmente protonada. Isto é o pH das reações fisiológicas, a

CH2OH

H

O

.

OH

O

HH

H

OH

OH α glucosa (almidón) www.abqct.com.br

A aplicação da enzima Existem três etapas básicas na aplicação prática das enzimas, ou seja, no processo enzimático: 1.- A aplicação da enzima. 2.- A digestão do substrato. 3.- A eliminação dos produtos hidrolisados no processo. Como foi descrito, existe uma enzima para cada reação, Emil Fischer, em 1894, comparou a ação específica das enzimas com a chave usada para abrir um cadeado. Assim como existe somente uma chave para abrir um cadeado, também existe somente uma enzima para catalisar uma reação. A primeira etapa é a seleção da enzima apropriada para o processo. No caso dos tecidos de algodão temos a oportunidade de demonstrar o grau específico de ação com o emprego de duas enzimas para a hidrólise de dois materiais de constituição química muito similar sem afetar ao outro substrato e, por conseguinte, com o devido controle do processo. Assim, nós fazemos uso de duas enzimas, uma para a hidrólise de a-glucosa, amido, e outra para a hidrólise de b-glucosa, algodão. A similaridade dos dois compostos pode ser apreciada nas duas fórmulas abaixo:

CH2OH

O

O

velocidade é maior em pH ao redor de 7.4 e é mais lenta quando o meio se torna mais ácido ou mais básico. A destruição de qualquer proteína, e consequentemente das enzimas, acontece por aquecimento, ou por interação com um ácido ou com uma base (modificação do pH), para hidrolisar os enlaces péptidos e converte-la nos mais simples compostos aminoácidos que lhe deram origem.

O OH

H .

.

CH2OH O OH

O

OH O

O OH

HH OH

O

H

CH2OH

β glucosa (algodón)

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acabamento Em ambos os casos, os passos genéricos pelos quais ambas as enzimas têm que passar durante o procedimento são os mesmos e, por isso, os trataremos de forma conjunta. A terminologia usada internacionalmente é retirada da biologia.

Enzimas para a a-glucosa (amido) Os fios de algodão do urdume são recobertos por uma capa de amido para protegê-los da abrasão mecânica que sofrem durante a tecelagem. Esta capa impede a absorção posterior de água, pelo que deve ser removida por uma enzima. De maneira genérica, as enzimas usadas para a remoção do amido na desengomagem possuem dois tipos gerais em sua constituição: 1.- Dextrina gênica ou alfa amilasas e 2.- Sacarina gênica ou beta amilasas. Ambas as enzimas, a e b amilasas, estão presentes em todas as enzimas de desengomagens comerciais e são similares em sua ação: a hidrólise dos enlaces glucosódicos presentes no amido, mas os pontos nos quais a reação toma lugar são diferentes. As a-amilasas são de ataque desordenado pelo que o peso molecular (ambos, o peso médio e o número médio) é rapidamente reduzido e o peso dos produtos resultantes da desengomagem é variado, motivo pelo qual a prova de iodo para avalia-lo não é significativa. As a-amilasas são dextrinas gênicas e liquofílicas; isto é, a formação das dextrinas é acompanhada por uma rápida caída na viscosidade. As dextrinas formadas são solúveis em água e, portanto, são fáceis de eliminar do tecido. As b-amilasas hidrolisam sucessivamente as unidades de glucose deixando como resultado um terminal redutor; a cadeia do polímero de amido se encolhe gradualmente. A presença de unidades de maltose (duas unidades de glucose) diminui significativamente o número médio do grau de polimerização. O peso médio do polímero de amido sofre muito pouca alteração, dado que as moléculas do polímero remanescente são, ainda, de tamanho grande. A fração ramificada da pectina no algodão diminui a ação da b-amilasa nos pontos de ramificação pelo que uma considerável quantidade do polímero original permanece. A dextrina remanescente, logo após a adição da b-amilasa, possui um peso molecular relativamente alto e é, praticamente, não redutora.

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QUÍMICA TÊXTIL A única ação da amilasa é romper o enlace a-1,4 glucosódico no amido; para conseguir, necessita de uma molécula de água e por isso o amido deve estar suficientemente hidratado. Deve haver suficiente quantidade de água no processo. O pH ótimo para este tipo de enzima se encontra entre 6.5 e 7.5 e a temperatura do tratamento dever ser controlada ao redor de 75ºC.

Enzimas para a b-glucosa (algodão) A investigação com enzimas hidrolíticas conhecidas como celulasas data de 1940 quando o exército norte-americano buscava proteger seus uniformes e equipamentos confeccionados com algodão em climas tropicais; mas o conhecimento do assunto somente se tornou acessível ao uso civil no final dos anos 1960. As preparações de celulasas eram constituídas por vários micro-organismos, especialmente Tricodermia, Aspergillus e Fusarium; estas enzimas despertaram um enorme interesse, não só devido à sua complexa e específica ação sobre a celulose, mas, também, graças a sua capacidade de degradar a lignocelulose a glucose, um dos compostos de desejo mais abundante no mundo. Atualmente são conhecidas três classes principais de celulasas: as endogluconasas (EC. 3.2.1.4.), as celobiosahidroplasas (EC .3.2.1.910) 3 as celobiasas ou b-glucosidasas (EC. 3.2.1.21); todas elas atuam sinergéticamente na eficiente descristalização e hidrólise da celulose nativa. As celulasas são produzidas por uma série de fungos e bactérias como, por exemplo, T reesei, Homicola insolens, Chrysosporium lucknowense, Aspergillius niger, Cellumonas fimi e Bacillus Subtilus e por isso, as enzimas resultantes são estáveis em meios ligeiramente alcalinos, ácidos e neutros.

Aproximadamente 95% da fibra de algodão é constituída de celulose; uma fibra madura, como sabido, se compõe de uma cutícula e duas paredes ou capas. A cutícula é constituída de pectinas, graxas e ceras; a delgada parede primária exterior é formada por celulose e vestígios de pectinas; e a parede secundária, mais grossa, é composta unicamente de celulose em dois estados de ordenamento: um cristalino e o outro amorfo. As fibras de algodão imaturas e as mortas possuem uma parede secundária interior mais delgada e com tendência a enrolar-se sobre si mesma para formar bolinhas que são conhecidas com o anglicismo de “neps”. Estas bolinhas não são mais do que um emaranhado das fibras das paredes mais delgadas, fáceis de romperem, que possuem outra estrutura morfológica e, consequentemente, um comportamento tintorial diferente, mais fraco. Além disso, o velo superficial de um fio confeccionado com algodão maduro, devido aos terminais soltos de fibras que não foram incorporadas dentro da massa integral do mesmo durante sua fabricação ou liberado pela ação mecânica durante seu uso, origina bolinhas maiores que envelhecem prematuramente a prenda. Estas bolinhas, conhecidas com o anglicismo de “pilling” por terem sido características na lã e no poliéster, podem também, se originar durante o processamento do tecido por abrasão contra uma superfície metálica (paredes das máquinas) e até mesmo durante o uso e lavagem da prenda. A formação das bolinhas foi estudada por Cooke, que entendeu que elas são originadas seguindo os seguintes passos: •

Esta ação específica das celulasas ofereceu várias aplicações na indústria têxtil: • A eliminação das casquinhas e das bolinhas formadas pelo embaraçamento de algodão imaturo nos algodões de qualidade inferior. • A eliminação do “velo” superficial da fibra de algodão, ação denominada bio polimento ou bio chamuscagem. • O envelhecimento prematuro de alguns tingimentos, também chamado de bio desgastado ou bio pedra pomes.

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• • •

• •

Liberação setorial das fibras formando um setor de alta densidade de fibras superficiais soltas. Entrelaçamento das fibras soltas nesse setor. Conversão das fibras entrelaçadas em um aglomerado esférico. Desgarramento progressivo de algumas fibras da sua ancoragem ao fio e que acabam formando as bolinhas. Desgarramento contínuo das fibras adjacentes para dar mobilidade à bolinha. Movimento a bolinha que ajuda a assumir sua silhueta redonda.

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acabamento Os fatores que afetam a formação de bolinhas por parte da fibra são: sua resistência à tração, seu alongamento, sua flexibilidade, sua grossura, o seu comprimento e a silhueta do seu corte transversal. A presença de fibras sintéticas na mistura do fio aumenta a permanência das bolinhas devido à alta resistência à tração e flexibilidade da fibra sintética que impede seu desprendimento. O comprimento da fibra de algodão exerce influência significativa na quantidade de velo no fio; fios confeccionados com algodão de fibra curta possuem maior densidade de terminais de fibras emergindo na sua superfície. A técnica empregada na fiação também influi; fios de anéis possuem menor tendência à formação de bolinhas do que os de cabo aberto. A maior tendência a formar bolinhas nos fios de cabo aberto parece ser devida à maior torção necessária para alcançar os níveis de tenacidade adequados. Isto, somado a que a superfície destes fios não é tão regular como a do fio de anéis, o torna mais áspero e pronto a produzir bolinhas. A estrutura do ligamento do tecido possui, também, influência na formação de bolinhas; uma estrutura solta tende a formação de velo superficial que, eventualmente, se embaraça enquanto que uma estrutura firme não libera tanto velo superficial.

A digestão do substrato Para que a digestão, o segundo passo na ação da enzima, prossiga sem ser afetado, deve ser mantido um controle cuidadoso dos parâmetros que afetam o desempenho das enzimas, assim: •

•

Efeito dos sais: alguns deles são capazes de ativa-las e conferir estabilidade térmica, ao ponto que muitos fabricantes os incorporam ao produto comercial. Com as versões concentradas é aconselhável a incorporação de sal comum aos banhos de impregnação. Efeito da temperatura: como é o caso da maioria das reações químicas, a velocidade de reação

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se acelera conforme aumenta a temperatura do meio; todavia, como se trata de uma reação biológica, ao exceder sua temperatura de ação, as enzimas são afetadas e destruídas. Efeito do pH: a atividade da enzima depende de seu pH ótimo de ação ao afetar o balanço entre a base livre e a protonada; valores de pH menores dos recomendados deixa as enzimas completamente inativas, enquanto que maiores valores, desde que não em excesso, somente prolonga o tempo de reação. Efeito dos agentes complexantes: de forma genérica qualquer produto que inative o cálcio é prejudicial para as enzimas. O cálcio é muito importante nas estruturas proteínicas, base das enzimas. Efeito dos tenso ativos: as enzimas são compatíveis com todos os tenso ativos não iônicos e também com alguns dos aniônicos, como os do tipo fosfórico. Todavia, alguns não iônicos, usados como umectantes em baixa temperatura, perdem sua solubilidade conforme a temperatura aumenta, reduzindo sua atividade até se converter em inoperantes e precipitar, se o seu ponto de turvação for alcançado. Envenenamento das enzimas: na gigantesca molécula da enzima, existem áreas claramente definidas que são responsáveis pela sua ação enzimática. Visualizando o modelo da chave ou o do domínio, a silhueta chave equivale à posição que adote a molécula para se aderir ao composto que vai catalisar. Algumas substâncias alheias à reação desejada podem interagir com ela prevenindo que adote estas posições ou facilitando que assuma algumas diferentes que diminuem sua ação enzimática. Estas substâncias que as desativam são chamadas de venenos e são, principalmente, metais pesados como o cádmio, o zinco e o mercúrio. Os fungicidas, usados como preservadores dos pacotes de engomagem e os umectantes sulfônicos, também têm efeitos adversos sobre as enzimas.

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acabamento •

Ativadores das enzimas: diferentemente dos metais pesados que envenenam as enzimas, outros metais, como o cálcio e o sódio, possuem efeitos positivos sobre as enzimas; o cálcio as estabiliza e o sódio melhora sua solubilidade em água.

Uma vez que as condições de reação (digestão) foram convenientemente alcançadas e os parâmetros anteriores observados, a reação por parte da enzima fica em função do tempo e da temperatura. Como regra geral, toda reação duplica sua velocidade a cada dez graus de aumento da temperatura do meio, sempre e quando, não se exceda a temperatura de ativação.

Modo de ação das celulasas As celulasas são enzimas proteínicas de ação catalítica específica sobre os enlaces etéricos 1,4 dos anéis glucosódicos do polímero de celulose. Devido a que o algodão é uma das formas de celulose mais cristalina que se conhece na natureza e que o peso molecular das celulasas é consideravelmente maior (várias centenas de milhares de vezes o peso molecular da água), não lhe é permitido penetrar no interior da fibra, o efeito buscado se limita a somente os enlaces glucosódicos superficiais, sem chegar a causar uma degradação à fibra. Além disso, como o processo de degradação enzimática do algodão pelas celulasas é muito lento, seu controle por tempo de reação é possível, sem chegar a danificar a massa total de celulose no fio. A eliminação das fibrilas superficiais do algodão oferece vários benefícios à prenda: • • • • •

Lisura superficial. Toque mais suave. Menor tendência a embaraçar-se (não existe formação de “pilling”.). Maior nitidez da estrutura do tecido. Obtenção de efeitos de moda como o aspecto “stone wash” em artigos de denim.

A ação das celulasas é específica sobre a celulose, motivo pelo qual o mesmo efeito é alcançado sobre todas as fibras desta constituição: o rayon, viscose, linho e qualquer outra fibra celulósica. A reação das enzimas de celulasa deu origem aos seguintes enobrecimentos comerciais:

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Bio chamuscado ou depilação enzimática: Também chamado de bio-tato ou bio-polimento, pelo toque que confere aos artigos submetidos a este tratamento. Esta hidrólise seletiva superficial dos fios de algodão, que o glossário comercial batizou pela primeira vez no Japão em 1988 com o termo “Polimento Biológico” (Bio Polishing), foi empregada no início para tecidos de lançadeira. Asferg e Videbaek o estenderam aos tecidos de malha circular no inicio dos anos 90, conseguindo um efeito adicional, o desaparecimento dos nós de embaraçamento do velo superficial que se formavam durante o uso como resultado da menor torção usada nos fios destinados ao tecido de malha. Envelhecimento prematuro dos tingimentos: Em 1990 as enzimas de celulasa foram aplicadas na lavagem de prendas confeccionadas com tecidos de denim para substituir a tradicional pedra pomes. A remoção desigual do pigmento de índigo preso dentro do fio é obtida por uma ação combinada de hidrólise enzimática e abrasão mecânica durante o tratamento; aquelas zonas das prendas onde o tecido tem seu movimento limitado por causa das costuras, são afetadas em maior número de fibras superficiais e por isso o aspecto é desigual. Esta ação facilita o desprendimento do corante índigo devido a que a fricção dilacera as fibras superficiais do fio de menor tenacidade que, ao se romperem, possibilitam a saída do pigmento preso entre elas. A ação mecânica que provoca a dilaceração é necessária, mas em menor grau graças ao enfraquecimento das fibras; o desgaste cessa logo após o desprendimento das fibras superficiais atacadas pela celulasa. Durante o processo, o corante liberado se deposita novamente manchando o tecido diminuindo o desejado efei-

acabamento to de contraste entre o urdume colorido e a trama branca. Investigadores do tema propuseram três mecanismos explicando este efeito indesejado; um deles responsabiliza as proteínas da celulasa presentes na enzima as quais possuem afinidade pelo índigo e pela celulose. Outro propõe que a interação entre as proteínas da celulose e o índigo causa uma redução no tamanho de sua partícula; as proteínas de celulasa atuam como um agente dispersante que as transporta sobre todo o tecido e a redução em seu tamanho impede sua remoção. Por outro lado, e contrariamente, outro grupo acredita que as proteínas da celulasa formam aglomerados com o índigo cujo tamanho maior favorece a afinidade pela fibra. Esta teoria é avalizada pelas muitas proteínas presentes nas celulasas ácidas convencionais que promovem a redeposição do corante índigo. Ao adicionar protoasas com a finalidade de hidrolisar as proteínas, o emprego de dispersantes fosfonados durante a lavagem com celulasas ou nos enxagues posteriores, reduzem o manchamentos e oferecem um visível contraste ao impedir que as proteínas nas celulasas atuem como ligantes para as partículas coloridas de pigmento. Outra mistura de enzimas de celulasa estudada, que contém três ingredientes ativos que são exo celulasa, endo celulasa e b d-glucosideasa, os quais atuam sobre a celulose da seguinte maneira: as exo celulasas causam uma hidrólise nos grupos redutores da cadeia de celulose, decompondo a celulose a celubiose; as endo celulasas causam uma hidrólise aleatória nas partes não cristalinas decompondo a celulose a glucose, celubiose e celutriose e as b d-glucosideasas de compõe ativamente a celubiosa e as celulosacáridas a glucose.

Foram estudadas várias misturas para melhorar o aspecto de manchamentos, entre elas: mono componentes de endoclucanasas (A), multi componentes de celulasa enriquecida com a forma endo (B) e o multi componente tradicional de celulasa ácida (C), mostradas na tabela abaixo. CELULASA A B C

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COMPOSIÇÃO DE ENZIMAS DE CELULASA COMPOSIÇÃO DESCRIÇÃO Mono componente Endoglucanasa ácida Multi componente Endo enriquecida celulasa ácida Multi componente Celulasa tradicional ácida

ATIVIDADE ECU/gr 171 1,967 5,000 www.abqct.com.br

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acabamento

A pesar de que as celulasas estáveis ao meio ácido são as mais usadas por sua economia e eficiência, a aparência final que proporcionam estas enzimas ácidas se caracteriza por uma aparência opaca e muito pouco contraste devido às manchas.

Região Cristalina

Região Amorfa Enzima C1

Enzima C1 Enzima C1 C2

β glucosideasas

Glucosa

de banho deve ser, por um lado, o suficientemente alta para permitir o livre movimento da prenda e, por outro, o menor possível para gerar a ação mecânica abrasiva necessária. Por esta razão, é recomendado um tratamento industrial em máquinas onde o efeito mecânico possa ser real. O tratamento pode ser feito em qualquer etapa do enobrecimento úmido, mas é recomendado quando a maioria das fibras já tenha sido liberada. Como as enzimas são específicas em sua função, o bio polimento pode ser combinado com outros processos; sempre e quando as condições do outro processo sejam as apropriadas para ambos. A dosificação da enzima deverá ser efetuada apropriadamente para compensar as condições de não conformidade do outro processo, caso isso ocorra. Os resultados do tratamento enzimático de bio polimento podem ser avaliados pela perda em peso do material; entre 3 a 5% de perda de peso o resultado é considerado suficiente para um bom efeito e visualmente apresenta bom resultado após ser tratado no Martindale Pilling Tester, aparelho que usa caixas rotativas desenvolvido pela Imperial Chemical Industries para avaliar a formação de nós no poliéster.

A eliminação dos produtos hidrolisados resultantes da reação Por isso e de maneira geral, as celulasas ou suas misturas foram classificadas tomando em consideração o pH no qual sua ação é ótima na prática; assim, as celulasas ácidas atuam em pHs entre 4 e 5, na temperatura de 45 a 55ºC e são mais rápidas em sua ação, mas mancham; enquanto que as celulasas neutras atuam em pHs entre 6 e 8, na temperatura de 50 a 60ºC e são mais lentas, mas mancham menos. A hidrólise da celulose não é instantânea; além do pH e da temperatura correta, requer um tempo de reação (digestão) determinado pelo substrato celulósico e pela concentração de enzima; obviamente em maiores concentrações são necessários menores tempos de digestão. Transcorrido o tempo de digestão, a enzima é desativada mediante o ajuste do pH para a faixa de decomposição dos amino ácidos (superior a 10) ou subindo a temperatura para destruir a enzima (70 a 80ºC). Ao submeter prendas ao processo de bio polimento, devemos levar em consideração que a relação

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É necessário reconhecer a natureza química dos produtos resultantes da digestão para assegurar uma eliminação apropriada. A ação da enzima é, fundamentalmente, de liquefação; o primeiro ataque é a ruptura do longo polímero do amido ou do algodão em pedaços menores, porém sendo ainda polímeros longos. Na medida em que o ataque continua, o objetivo do ataque se torna os segmentos do polímero de cadeia maior. Estes segmentos oferecem melhores pontos de ancoragem para a enzima. Ao final da reação, os produtos da digestão presentes são dextrinas e sacarídeos de cadeia curta. Estes produtos finais são completamente solúveis em água fria; para eliminar os polímeros de baixo peso molecular ainda presentes, é necessário o uso de água quente e álcali. O inconveniente mais comum nesta etapa é a pouca solubilidade dos produtos resultantes da transformação e o limitado volume de água durante o enxague.

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Efeito de variáveis no tingimento têxtil com corante natural de eucalipto Autores: Ticiane Rossi*¹, Maurício de Campos Araújo¹, José Otávio Brito², Luiz Fernando De Moura², Harold Freeman³ Escola de Arte, Ciências e Humanidades/Universidade de São Paulo, São Paulo, Brasil 2 Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”/Universidade de São Paulo, Piracicaba, Brasil 3 College of Textiles, North Carolina State University, Raleigh, North Carolina, USA * Autor para correspondência: [email protected] 1

Revisão: Samuel Araújo

Resumo O efeito de variáveis no tingimento com corantes sintéticos é bem conhecido, porém pouco avaliado nos corantes naturais. A natureza química complexa e difícil de ser determinada completamente dos corantes naturais, faz necessária uma avaliação de variáveis no tingimento têxtil visando conhecer o comportamento do corante natural nesse processo. Para tanto, o corante natural de eucalipto, obtido a partir do resíduo do tratamento da madeira de eucalipto por vapor, foi avaliado. As variáveis selecionadas para o estudo foram a concentração do corante no tecido, a forma de aplicação, em pó e “in natura”, o tempo na temperatura constante, a temperatura máxima de tingimento, o pH do banho de

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tingimento, a adição de sais metálicos, sulfato de ferro e sulfato de alumínio e potássio. Os resultados de cor dos tingimentos foram avaliados estatisticamente. Uma vez definida a condição ótima do tingimento com o corante natural em algodão, foram também tingidos os tecidos de lã e malhas depoliamida. Os tecidos tingidos com o corante natural de eucalipto apresentaram boa solidez de cor à lavagem e fricção,enquantoa solidez à luz foitípica dos corantes naturais. O estudo de variáveis no tingimento permitiu o conhecimento do efeito destas na cor dos tecidos tingidos com o corante natural, bem como da definição de um método sistemático de avaliação das propriedades dos corantes naturais nos tingimentos de têxteis. www.abqct.com.br

tingimento Introdução O efeito de variáveis no tingimento com corantes sintéticos é bem conhecido, porém pouco avaliado nos tingimentoscom corantes naturais. Isso se deve ao contexto histórico do uso dos corantes naturais e a transmissão da sua tecnologia nos dias de hoje. Com a descoberta dos corantes sintéticos, os corantes naturais foram rapidamente substituídos no início do século XIX. Destacam-se como os principais fatores: o baixo custo decorrente das economias de escala na produção; a flexibilidade de localização próximo aos centros consumidores; a homogeneidade da composição; a garantia da qualidade; a ampla gama de cores com boas propriedades de solidez e a padronização de técnicas de aplicação (BECHTOLD; MAHAMUD-ALI; MUSSAK, 2007; BECHTOLD et al., 2006; PUNTENER; SCHLESINGER, 2000). Atualmente os corantes naturais no Brasil estão em geral restritos a escala artesanal. Devido a produção em larga escala e extensiva aplicação, os corantes sintéticos causam considerávelpoluição ambiental e sérios fatores de risco para a saúde humana (FORGACS; CSERHÁTI; OROS, 2004). O estudo do uso de corantes naturais voltou a ter importância em meados da década de 90. Esse interesse está relacionado ao fato desses corantes serem produtos naturais, ambientalmente corretos, harmonizados com as cores da natureza e por serem consideradosum tipo de inovação nos dias de hoje. Os tecidos tingidos com corantes naturais parecem ser mais impulsionados pelo valor intrínseco, pelo entusiasmo do desafio de obter corantes e pigmentos de fontes naturais e pela determinação empreendedora de marketing desses corantes (HILL, 1997). Assim, a demanda por produtos sustentáveis e ecologicamente corretos têm apontado novamente para os corantes naturais como uma alternativa aos sintéticos em nichos de mercado consumidor específicos que visam estas características de produto. Devido a natureza química complexa e difícil de ser completamentedeterminada dos corantes naturais, é necessário uma avaliação do efeito de variáveis no tingimento têxtil,visando conhecer o comportamento do corante natural nesse processo. Isso corrobora com a necessidade da indústria têxtil de inovação e novos processos, devido a competição com produtos têxteis asiáticos nos mercados mundiais, em especial da China. Segundo Costa e Rowww.abqct.com.br

cha (2009), a estratégia competitiva das empresas no Brasil é seguir as tendências de moda internacionais, encontrar nichos de mercado e oferecer produtos diferenciados, com marca e estilistas reconhecidos que, em especial, buscam fortalecer a marca “Brasil” como característica de estilo próprio, qualidade do produto e respeito socioambiental. Um conceito promissor para produção de corantes naturais com baixo custo específico envolve o uso de diferentes fontes para extração de corantes naturais como o uso de subprodutos baratos, de outras atividades agrícolas e silviculturais ou de corantes contidos em resíduos, isto é, liberados da indústria sem custos (BECHTOLD et al., 2006). Nesse contexto, um corante natural se destaca como fonte potencial para tingimento têxtil por ser proveniente de uma fonte renovável, a madeira de eucalipto e, além disso, é um aproveitamento direto de um resíduo gerado do tratamento da madeira por vapor. O Brasil é o maior produtor mundial de Eucalyptus, devido ao seu potencial edafo-climático. Os principais produtores brasileiros são os estados de Minas Gerais, São Paulo e Bahia (ALVES, 2005). A área plantada atualmente é de aproximadamente 5,1 milhões de hectares. Estima-se que existam aproximadamente 600 serrarias destinadas ao desdobro de madeira de plantios florestais, que juntas produziram 9,2 milhões de m3 de madeira serrada por ano e reflete uma taxa de crescimento média anual de 1 % (ABRAF, 2011, 2013). No processo de tratamento por vapor, a madeira serrada de Eucalyptus grandis Hill ex. Maiden é submetida a uma vaporização em câmara fechada, que tem por finalidade fazer que a madeira tenha sua cor uniformizada. Porém neste processo é gerado um resíduo líquido de coloração enegrecida e um lodo que são descartados no solo depois do tratamento da madeira. Por possuir cor, foi avaliado como corante têxtil no estudo de ROSSI (2014) e descobriu-se ser uma fonte potencial de corante natural para o tingimento de tecidos de algodão, poliamida e lã, sem o uso de sais metálicos tradicionais. Ao avaliar o efeito de variáveis no tingimento com corante natural de eucalipto, foram definidas as condições ótimas de tingimento para posterior avaliação da solidez da cor dos tecidos tingidos, uma característica fundamental, que pode limitar ou promover o uso do tingimento com corante natural na indústria têxtil. QUÍMICA TÊXTIL

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QUÍMICA TÊXTIL Este estudo é uma oportunidade para estabelecer um método de referência para estudos sistemáticos de tingimentos com base nos corantes naturais.

Materiais de Métodos O processo de tingimento realizado com o corante natural foi dirigido ao uso mínimo de substancias químicasnecessárias a atribuição da cor aos tecidos e fixação do corante no produto final, de acordo com as demandas atuais da indústriatêxtil que se aplicam no conceito de “Produção mais Limpa” definido por Bastian e Rocco (2009) como eliminação da utilização de matérias-primas tóxicas, redução de energia no tratamento de águas residuais, aumento da eficiência da utilização da água e promoção de tecnologias ambientalmente amigáveis. O resíduo utilizado como corante possui as seguintes características físico-químicas, segundo a tabela 1. “In natura” é o estado do resíduo sem nenhum processamento. O resíduo em pó foi seco em estufa a 103ºC ± 2 até a completa evaporação da água. Nos tingimentos para avaliar o efeito de variáveis no tingimento, o algodão foi o substrato têxtil escolhido. Foi usada meia-malha de 98 % de algodão e 2 % de elastano, purgada e alvejada, pronta para tingir. O método de tingimento utilizado foi baseado em Rossi (2014) na qual pressupõe-se que o resíduo seja um corante direto e não necessita de mordente para sua montagem, com base nos estudos de Rossi (2010) e (2014) e Rossi et al. (2012), pela presença de taninos na composição do corante. O efeito da concentração do corante na malha de algodão foi avaliada nas seguintes concentrações do co-

rante (cr): 0,1; 0,2; 0,5; 1; 5; 10; 15; 20 e 22 %. As variáveis de tempo e temperatura no patamar foram fixadas em 50 minutos e 98ºC. Para cada tratamento foi realizado dois tingimentos. Avaliou-se o corante em pó e “in natura”. A massa de corante adicionada para se atingir as concentrações desejadas para realização dos tingimentos foi baseada em Rossi et al. (2012), segundo a eq. 1:



mr=

cr x mt TST



(1) em que:

mr = massa do resíduo líquido a ser aplicado no tecido (g); cr = concentração do resíduo líquido a ser aplicada no tecido (%); mt = massa do tecido (g); TST = teor de sólidos totais do corante natural (%). Para aplicação do resíduo na forma de pó, sua massa no banho de tingimento foi determinado pela eq. 2.

mr=

cr x mt 100

(2) em que:

mr = massa do resíduo em pó a ser aplicado no tecido (g); cr = concentração do resíduo em pó definida a ser aplicada no tecido (%); mt = massa do tecido (g); Para preparar a solução de tingimento, o resíduo na forma de pó foi levado ao aquecimento, na temperatura de ebulição por 10 minutos em manta aquecedora para

Tabela 1. Análise físico-química do resíduo, in natura e em pó, a partir do tratamento por vapor de madeira de eucalipto. Análise pH Teor de sólidos totais (%) Teor de taninos condensados (%) Cor L* a* b*

Resíduo in natura Setembro Outubro 5,6 5,9 2,2 2,2 0,90 0,96 24,3 24,5 0,4 0,4 0,2 0,2

Resíduo em pó* 6,1 0,9 0,34 24,5 0,2 0,4 (Fonte: ROSSI, 2014)

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tingimento tornar-se solúvel. Entretanto, a solubilidade total do resíduo não foi completa. Conforme ROSSI (2014) 19,8% do resíduo são insolúveis no banho de tingimento. Em relação a variável do tempode tingimento, foram fixadas as variáveis de temperatura a 98ºC e “cr” de 10%. A forma de aplicação do corante foi “in natura”. Os tempos avaliados no patamar foram 0, 15, 30, 50 e 70 minutos. Para cada variável de tempo, foram realizadas duas repetições. A variável de tingimento de temperatura máxima de tingimento foi avaliada tingindo-se as malhas de algodão nas temperaturas de 40, 60, 80 e 98ºC, realizando-se duas repetições a cada tratamento. Foram fixadas as variáveis de tempo, a 50 minutos e “cr” de 10%, com corante aplicado na forma “in natura”. Para verificar o efeito do pH no banho de tingimento, ajustou-se o banho para 3, 5, 7, 8 e 12 usando-se ácidocítrico, para pH ácido, e hidróxido de sódio, para pH básico. Foram realizadas duas repetições para cada variação de pH. As variáveis de tingimento foram fixadas

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em temperatura de 98ºC, tempo de 50 minutos e “cr” de 10% com corante aplicado na forma “in natura”. O efeito da adição de sais metálicos nos tingimentos foi realizada adicionando-se sulfato de alumínio e potássio (alúmen) num banho e o sulfato de ferro em outro. A quantidade de 5 g.L-1 de sal metálico no banho foi definida de acordo com Rossi (2014). Foram realizados dois tingimentos para cada sal metálico utilizado, além do tingimento sem uso de sal metálico. As variáveis fixadas foram de temperatura de 98ºC, tempo de 50 minutos e “cr” de 10 % com corante aplicado na forma “in natura”. Depois de secos, as propriedades de cor dos tecidos tingidos L*, a* e b* foram mensuradas em espectrofotômetro, pelo método CIELAB, varredura de 400 a 700nm, iluminante CIE (D65) e ângulo do observador de 10º. Visando avaliar o efeito de todos os tratamentos de tingimentos realizados com o resíduo nas variáveis acima descritas, foi realizada estatística. As diferenças entre as médias dos resultados das medições espec-

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tingimento

trofotométricas dos tecidos tingidos, L*, a* e b*, foram determinadas por Análise de Variância (ANOVA) com intervalo de confiança de 95 %, seguido de comparações múltiplas das médias (teste de Tukey). A condição ótima de tingimento foi definida com base nas correlações entre as variáveis e a cor do corante natural obtida após o tingimento. Para as avaliações subsequentes do corante natural em outros substratos têxteis, foram tingidas malhas de poliamida 6.6 e tecidos 100 % lã com o resíduo “in natura”. O método de tingimento foi idêntico ao usado em algodão. Fixou-se as variáveis de tempo no patamar em 50 minutos, temperatura máxima de 98ºC e concentrações do resíduo de 1, 10 e 20%. Os resultados encontrados pela medição das cores em espectrofotômetroforam analisados estatisticamente e encaminhados para as avaliações de solidez de cor à lavagem doméstica, à luz de arco xenônio e à fricção. As análises de solidez de cor à lavagem foi realizada pelo método AIS de solidez à lavagem doméstica da norma ABNT/NBR ISO 105-C06 (ABNT, 2010) na empresa Golden Tecnologia, em São José dos Campos, São Paulo. As notas de solidez de cor a alteração e manchamento do tecido multifibra foram obtidas nas amostras por meio do software “OnColor” do espectrofotômetro localizado no Laboratório Têxtil da Escola de Artes, Ciências e Humanidades da Universidade de São Paulo (EACH/USP) nas condições do espectrofotômetro já descritas.

As avaliações de solidez de cor à luz foram realizadas pela norma da AATCC Método de Teste 16-2004 (Opção 3) (HOOKER, HINKS, FREEMAN, 2009 apud DING, 2013), usando padrões de condições de Miami, Flórida. no College of Textiles, na North Carolina State University (NCSU), em Raleigh, Carolina do Norte, Estados Unidos. As condições de exposição em “wheaterometer” arco de lâmpada de xenônio e filtro de boro silicato foram: irradiação de 55 W/m2, umidade relativa de 50 %, temperatura do corpo negro de 63ºC e temperatura na câmara de 30 °C. A avaliação da alteração de cor dos corpos de prova foi avaliada em comparação com a escala cinza, por meio de medições do espectrofotômetro X-Rite, pelo espaço CIELAB nas mesmas condições já descritas. As avaliações de solidez de cor à fricção seguiram a norma da ABNT/NBR 105-X12 (ABNT, 2007) e foram realizadas no College of Textiles, na North Carolina State University (NCSU), em Raleigh, Carolina do Norte, Estados Unidos. Foi usado “crockmeter” e as avaliações dos resultados foram realizadas seguindo a norma ABNT 2006, da escala cinza de manchamento.

Resultados e Discussão As figuras 1 a 4 correlacionam as variáveis de tingimento, concentração do resíduo (cr) e forma de aplicação, em pó e “in natura”, com a cor das malhas tingidas de algodão. Tanto as figuras 1 como 2 indicam que quanto maior a concentração do resíduo aplicado, maior é

Figura 1. Tingimentos das amostras de malhas tingidas com corante em pó e “in natura” em diferentes concentrações Forma de Aplicação

Concentração de resíduo aplicado (%) 0,1

0,2

0,5

1

5

10

15

20

22

In natura

Pó

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tingimento

Figura 2. Correlação entre concentração do resíduo aplicado nas malhas de algodão, na forma de pó e “in natura”, sobre a propriedade de cor L* 90 In natura

Pó Ba

85

Ba

Aa Aa

Bb

80

Ab Bc

y = -4,745In(x) + 77,231 R² = 0,98368

75

L*

Ac Bd

70

Be

65

B fe

Ad

y = -4,942In(x) + 73,527 R² = 0,9894

60

Ae

B fg

Bg

Af

Af

Ae

55 0

5

10

20

15

Concentração do corante (%)

Figura 3. Correlação entre concentração do resíduo aplicado nas malhas de algodão, na forma de pó e “in natura”, sobre a propriedade de cor a* 9 Aa

y = 1,0901In(x) + 5,3881 R² = 0,9853

8

Ab

Ab

Ba

Ac

7

Aa

B ab

Ba

Bb

Bc

6

a*

Ad Bd

5

y = 1,0332In(x) + 4,5425 R² = 0,96922

Ae

4

3

Af Af

Be

Pó

Bf

2

In natura

Bf

0

5

10

15

20

Concentração do corante (%)

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QUÍMICA TÊXTIL Figura 4. Correlação entre concentração do resíduo aplicado nas malhas de algodão, na forma de pó e “in natura”, sobre a propriedade de cor b* 16 y = 1,6558In(x) + 9,8253 R² = 0,96953

Aa

Ba

14

Ab

Ab

Ac

Aa

Ba

Bb

12

Bc Bd

b*

Be

10

8

y = 1,5056In(x) + 9,151 R² = 0,96323

Ad

Ae

Af Af

6

Bf Bg Bh

In natura

Pó 4

0

5

10

15

20

25

Concentração do corante (%)

a intensidade de cor. As propriedades da cor a* e b* apresentam valores maiores em concentrações mais elevadas do resíduo. É possível notar que o resíduo “in natura” apresentou melhores respostas nos resultados das propriedades de cor L*, a* e b* em relação ao pó, definido estatisticamente pela letra maiúscula. Em termos de aplicação prática na indústria têxtil, os resultados das figuras 2 a 4 apontam uma alternativa para economizar o resíduo aplicado nos tingimentos e reduzir o desperdício do banho de tingimento nos efluentes da indústria têxtil. Por exemplo, para os tingimentos que resultaram em cores estatisticamente iguais, sugere-se uti-

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lizar o tratamento cuja concentração de resíduo (cr) aplicado foi menor. Os tratamentos que utilizam “cr” de 0,2 % e 22 % podem ser substituídos pelos de “cr” de 0,1 e 20 %, respectivamente, posto que se utiliza menores quantidades de resíduo para obter a mesma cor. Quanto a diferença dos tingimentos com o corante “in natura” e em pó, o primeiro mostrou-se mais vantajoso. Uma das possíveis explicações é que, como indicado por Rossi (2014), o corante em pó possui 20% da sua composição insolúvel no banho de tingimento. Isso implica em desperdício e além disso, em possível interferência no movimento das partículas dos coran-

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tingimento tes até a fibra. Além disso, o processo de secagem do corante, segundo a autora, poderia ter causado alterações na sua composição química em relação ao resíduo “in natura”. “Hemiceluloses e saponinas são facilmente extraíveis em água e, uma vez que o extrato foi oxidado com o aquecimento, perdem-se as ligações com os grupos hidroxílicos (-OH) e, mesmo com a re-condensação, estas substâncias deixam de ser hidrolisáveis. A soma destas alterações pode ser um fator que contribuiu para a diferença entre a cor das malhas de algodão tingidas com o resíduo “in natura” e o pó.” Dando continuidade ao estudo do efeito das variáveis de tingimento no tingimento de malhas de algodão com o corante natural, selecionou-se o resíduo na forma “in natura” para as avaliações seguintes, por

possuir maior intensidade de cor, bem como valores superiores de a* e b*, em relação à cor das malhas tingidas com o resíduo na forma de pó. Selecionou-se a concentração do corante “cr” de 10 %. As figuras 5 a 8 apresentam o efeito do tempo nos tingimentos. O aumento do tempo de tingimento na fase termodinâmica apresentou crescente intensidade de cor (L*) dos tecidos tingidos (Figura 6). O tempo mostrou-se uma variável que permite alterações significativas nos componentes da cor dos tecidos tingidos. O tempo de 50 minutos foi o limite para incremento dos valores das propriedades de cor a* e b* das malhas de algodão tingidas com o resíduo. Em termos gerais as figuras 6 a 8 possuem resultados que são úteis para ajustar a cor do tingimento

Figura 5. Amostras de malhas de algodão tingidas com o resíduo “in natura” na concentração de 10% e temperatura máxima de 98oC, sem alteração do pH nem adições de sal metálico 0

15

Tempo (min) 30

50

75

Figura 6. Correlação entre o tempo na fase termodinâmica e a propriedade de cor L* das malhas tingidas 71

y = 0,0011x² - 0,1962x + 69,53 R² = 0,97254

a

69 67

L*

b 65

c

63

d e

61 59 0

10

20

30

40

50

60

70

80

Tempo (min)

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tingimento

Figura 7. Correlação entre o tempo na fase termodinâmica e a propriedade de cor a* das malhas tingidas

8

a a

7

b

a*

b 6

c

y = 0,0003x² + 0,0518x + 5,749 R² = 0,99042

5 10

0

20

30

40

50

60

70

80

Tempo (min)

Figura 8. Correlação entre o tempo na fase termodinâmica e a propriedade de cor b* das malhas tingidas 14

a 13

ab

b*

bc c

12

y = -0,0006x² + 0,07x + 11,439 R² = 0,97868

d 11 0

10

20

30

40

50

60

70

80

Tempo (min)

na indústria têxtil. Conforme a intensidade da cor desejada, pode-se ajustar o tempo de tingimento, com base na possibilidade de controle da matiz da cor observada. Nas figuras 9 a 12 estão apresentadas as correlações da variável temperatura na cor das malhas de algodão tingidas com o resíduo “in natura” usando “cr” de 10 %. O efeito da temperatura no tingimento com o resíduO efeito da temperatura no tingimento com o resíduo mostrou evidente a eficiência da montagem do corante na malha de algodão somente a temperatura de 98ºC (Figura 9). Bechtold et al. (2003 e 2006) e Bechtold, Mahamud-Ali e Mussak (2007) utilizaram temperaturas de

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QUÍMICA TÊXTIL Figura 9. Amostras de malhas de algodão tingidas com o resíduo “in natura” na concentração de 10% e tempo de 50 minutos, sem alteração do pH nem adições de sal metálico Temperatura (ºC) 60 80

40

98

Figura 10. Correlação entre a temperatura de tingimento e a propriedade de cor L* das malhas tingidas 80

a 75

b

c

L*

70

65

d

y = -0,0065x² + 0,6605x + 59,394 R² = 0,94088

60

55 40

30

50

60

70

80

90

100

Temperatura (ºC)

Figura 11. Correlação entre a temperatura de tingimento e a propriedade de cor a* das malhas tingidas 9

y = -0,0017x² - 0,1914x + 9,9023 R² = 0,77187

8

a

a*

7

6

b 5

c

c

4 30

40

50

60

70

80

90

100

Temperatura (ºC)

30

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tingimento Figura 12. Correlação entre a temperatura de tingimento e a propriedade de cor b* das malhas tingidas 9

y = 0,0007x² - 0,0499x + 11,722 R² = 0,93797

8

a

b*

7

6

b

b

5

c

4 30

40

50

60

70

80

90

100

Temperatura (ºC)

ebulição, 95ºC, para tingir tecidos com corantes naturais em tingimento por esgotamento. As propriedades de cor L* e b* apresentam uma clara correlação entre a temperatura e a cor das malhas tingidas, o que não ocorre com a* (Figuras 10-12). Entretanto podemos entender que, conforme a intensidade da cor que deseja-se, pode-se ajustar esse parâmetro para obter o efeito almejado no produto final. Com isso é possível gastar menor energia térmica no processo, o que reforça o caráter sustentável da proposta do processo de tingimento com corantes naturais.

As figuras 13 a 16 apresentam os resultados do efeito do pH no banho de tingimento nas malhas de algodão tingidas com o resíduo in natura usando “cr” de 10 %. De acordo com os resultados, o pH no banho do tingimento tende a reduzir a intensidade de cor nas malhas de algodão tingidas do pH neutro ao básico. Confirmando que podemos fazer o controle da cor por meio do ajuste do pH do banho de tingimento. A propriedade de cor a* (Figura 15) apresentou aumento significativo do componente vermelho até pH 8, com queda no pH 12, o que pode indicar uma

Figura 13. Amostras de malhas de algodão tingidas com o resíduo “in natura” na concentração de 10% e tempo de 50 minutos, sem alteração do pH nem adições de sal metálico pH 3 5 7 8 12

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tingimento

Figura 14. Correlação entre o pH do banho de tingimento e a propriedade de cor L* das malhas tingidas 85

y = 0,2352x² - 1,6644x + 65,623 R² = 0,99109

a

L*

75

b d

65

c

e

55 4

2

6

8

10

12

pH

Figura 15. Correlação entre o pH do banho de tingimento e a propriedade de cor a* das malhas tingidas 9

c 8

b

b

a a*

7

6

d

5

y = 0,0921x² + 1,1485x + 4,7616 R² = 0,93827

4 2

4

6

8

10

12

pH

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QUÍMICA TÊXTIL Figura 16. Correlação entre o pH do banho de tingimento e a propriedade de cor b* das malhas tingidas 19

y = 0,0213x² - 0,4686x + 17,7402 R² = 0,9833 a

15

b b*

c

d

11

e 7 2

4

6

8

10

12

pH

possível reação do hidróxido de sódio com a molécula responsável pela cor. Esta reação refletiu na luz visível, com a consequente redução do componente a* da cor. Num estudo que vise conhecer mais detalhadamente a composição do resíduo, este poderia ser um indicativo para ajudar a compreendê-la. Além disso, as figuras 13-16 mostram que o resíduo comporta-se como um corante ácido, indicado para tingimento de lã e poliamida.

As figuras 17 e 18 apresentam os resultados das avaliações das malhas tingidas com e sem mordentes, empregando-se sulfato de alumínio e potássio (alúmen) e sulfato de ferro, no banho de tingimento com o resíduo “in natura” usando “cr” de 10 %. A adição de sal metálico tem um efeito de alterar a nuance dos tecidos tingidos, principalmente o sulfato de ferro que produz uma cor cinza, a qual difere das cores anteriormente obtidas com o resíduo sem

Figura 17. Amostras de malhas de algodão tingidas com o resíduo “in natura” na concentração de 10%, tempo de 50 minutos, temperatura de 98oC, sem alteração do pH e adição dos sais metálicos, sulfato de alumínio e potássio (alúmen) e sulfato de ferro

Ausente

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Mordente Alúmen

Sulfato de ferro

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tingimento Figura 18. Correlação da adição de mordentes, sulfato de alumínio e potássio (alúmen) e sulfato de ferro e as propriedades de cor L* (a), a* (b) e b* (c) nas malhas tingidas com resíduo bb b

70 70 70 68 68 68

L* L* L*

66 66 66 64 64 64 62 62 62

aa a

cc c

60 60 60 58 58 58 56 56 56

Sem mordente Sem Sem mordente mordente

Alúmen Alúmen Alúmen Mordentes Mordentes Mordentes

10 10 10

44 4

cc c

22 2 00 0

Sem mordente Sem Sem mordente mordente

Alúmen Alúmen Alúmen Mordentes Mordentes Mordentes

bb b

88 8 66 6 44 4 22 2 00 0

Ferro Ferro Ferro

(b)

mordente. A adição de alúmen mostrou-se não acrescentar vantagens ao tingimento sem adição de sal metálico, menos agressivo ao meio ambiente, já que pode-se obter a mesma nuance que o tingimento sem mordente. De modo geral, os resultados das avaliações das variáveis de tingimento com o corante natural podem ser úteis na indústria têxtil como um método de auxílio na correção de cor dos tecidos tingidos, visando reprodutibilidade e correção de nuances. Avaliando-se os resultados do efeito de variáveis nos tingimentos com o resíduo, as condições de tingimento ótimo foram definidas como temperatura de 98ºC, tempo de 50 minutos, pH tal qual (na faixa entre 5 e 6) e sem adição de sais metálicos. Exceto no caso da necessidade de obtenção da cor cinza, recomenda-se a adição de sulfato de ferro. www.abqct.com.br

aa a

12 12 12 10 10 10

b* b* b*

a* a* a*

14 14 14

bb b

66 6

(a) 16 16 16

aa a

88 8

Ferro Ferro Ferro

cc c

Sem mordente Sem Sem mordente mordente

Alúmen Alúmen Alúmen Mordentes Mordentes Mordentes

Ferro Ferro Ferro

(c)

De acordo com os resultados gerais de tingimento é possível avaliar o resíduo como um corante substantivo, conforme descreve Centeno 2010, no qual o corante se liga diretamente a fibra. Desta forma, não há necessidade de usar sais metálicos nos tingimentos, a menos que seja requerida uma alteração de nuance do tecido tingido, como foi o caso da aplicação do sulfato de ferro. Com base neste método de tingimento ótimo, prosseguiram-se os experimentos de tingimento têxtil aplicando-se o resíduo em tecidos de lã e malhas de poliamida e algodão em três concentrações do resíduo, “cr” de 1, 10 e 20 %. Os resultados das propriedades de cor L* a* b* são mostrados na figura 19 a 21. A cor dos tecidos tingidos estão apresentados na figura 22. A figura 22 apresenta as cores dos tecidos tingidos que, em geral, resultaram em tons amarelado, marrom e bege, os quais estão geralmente presentes como coQUÍMICA TÊXTIL

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QUÍMICA TÊXTIL Figura 19. Valores de L* para malhas de algodão e poliamida e tecidos de lã tingidos em função da concentração do resíduo a 80 b a

c

Algodão

L*

a

b

60

Nylon

Lã

a

c

b

40 20 0 1

10

20

Concentração de corante (%)

Figura 20. Valores de a* para malhas de algodão e poliamida e tecidos de lã tingidos em função da concentração do resíduo 14

Algodão

12

a

a*

10 8 6

Nylon

Lã

b

a

b

a

b

b

b b

4 2 0 1

10

20

Concentração de corante (%)

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tingimento Figura 21. Valores de b* para malhas de algodão e poliamida e tecidos de lã tingidos em função da concentração do resíduo 25 Algodão

Nylon

Lã

a

b c

b*

15 10

a

a

20

c

b

c b

5 0 1

10 20 Concentração de corante (%)

Figura 22. Malhas de algodão e poliamida e tecidos de lã tingidos em função da concentração do resíduo aplicado nos tecidos Concentração de resíduo (%) 1 10

20

Algodão

poliamida

Lã

res básicas nas cartelas de cores de todas as coleções, em todas as marcas. São cores básicas desde segmentos como vestuário, bem como outros segmentos da indústria têxtil, tais como decoração, cama, mesa e banho, roupa íntima masculina, lingerie, indumentária e assessórios de moda. Possuindo uma cor neutra, o artigo final, tingido com o resíduo aqui estudado, pode ser combinado com outras peças. As indicações de uso em vestuário podem incluir produtos finais de alto valor agregado, tais como vestimenta social: ternos, calwww.abqct.com.br

ças sociais, jaquetas e echarpes. Em usos que apresentem maior contato com o corpo, como lingerie, roupa íntima masculina e produtos de cama, mesa e banho, o apelo do produto ser natural é também um fator de diferenciação e agregação de valor. Ainda, referente às cores obtidas nos tingimentos com o resíduo, são consistentes com o que Liles (2002) descreveu: os corantes naturais provenientes das plantas geram cores pré-misturadas por natureza e possuem beleza adicional, pois se originam de seres vivos. Rudkin (2007), KaQUÍMICA TÊXTIL

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tingimento

mel, Abdelghaffar e El-Zawahry (2011) citam que as cores suaves dos corantes naturais são bastante coerentes com a moda de hoje, o que também está em consonância com as cores obtidas nos tingimentos com o resíduo. Os resultados L*, a* e b* (Figuras 19 - 21) mostraram que o resíduo de eucalipto possui mais afinidade à lã do que a poliamida e ao algodão, provavelmente, devido ao caráter iônico inerente da lã. O resíduo de eucalipto apresenta taninos em sua composição. Os autores Monteiro, Albuquerque e Araújo (2005) afir-

mam que um mol de taninos pode-se ligar a 12 mols de proteínas, o que pode indicar a razão de sua afinidade com a fibra proteica, a lã. Em geral, os tecidos tingidos de lã apresentaram cores mais intensas, com valores de L* menores e valores de a* e b* maiores do que os observados nas malhas de algodão e poliamida, o que pode novamente reforçar a indicação de que o resíduo comporta-se como um corante ácido, normalmente usados para tingimento de lã e poliamida. Os resultados da solidez de cor dos tecidos tingi-

Tabela 2. Solidez de cor à lavagem doméstica baseada na ABNT NBR ISO 105-C06 AIS (2007) Concentração de Manchamento das fibras adjacentes** Alteração resíduo aplicado (%) de cor* Acetato Algodão Poliamida Poliéster Acrílico 1 4 5 5 5 5 5 Algodão 10 3 5 4-5 4-5 5 5 20 3 5 4-5 5 5 5 1 3 5 5 5 5 5 Lã 10 4-5 5 4-5 5 5 5 20 4-5 5 4-5 5 5 5 1 5 5 5 5 5 5 poliamida 10 4-5 5 4-5 5 5 5 20 4-5 5 5 5 5 5 Tecido

Lã 4-5 5 4-5 5 5 5 5 4-5 4-5

* Escala cinza de alteração: 1 = grande alteração solidez e 5 = cor inalterada. ** Escala cinza de manchamento: 1 = grande transferência e 5 = não houve transferência.

Tabela 3. Solidez de cor à luz com base no método da AATCC 16-2004 (Opção C)

Tecido

Concentração de resíduo aplicado (%)

Algodão

Lã

poliamida

1 10 20 1 10 20 1 10 20

ΔE* 6,8 3,8 3,2 4,8 2,5 1,9 5,7 2,0 1,0

5 Nota 2-3 3 3 3 4 4 2-3 4 4-5

Alteração de cor* Exposição (horas) 10 ΔE* Nota 9,6 2 5,6 2 3,6 3 6,2 2-3 3,7 3 2,2 3-4 10,1 2 4,5 2-3 1,8 4

ΔE* 4,3 6,5 9,4 8,9 6,0 3,2 11,6 7,9 5,1

20 Nota 1-2 1-2 2 1-2 2 2-3 1-2 1-2 2-3

* Escala cinza de alteração: 1 = grande alteração solidez e 5 = cor inalterada.

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tingimento

dos de lã e as malhas de algodão e poliamida tingidas nas “cr” de 1, 10 e 20 % estão apresentados nas tabelas 2 a 4. Tabela 5. Solidez de cor à fricção com base na ABNT NBR ISO 105-X12 (2007) Tecido

Algodão

Lã

poliamida

Concentração de resíduo aplicado (%) 1 10 20 1 10 20 1 10 20

Manchamento* Seco Úmido 5 4-5 5 3-4 5 2-3 4-5 3 4 2 3 1-2 4-5 4-5 4 4 3 4



* Escala cinza de manchamento: 1 = grande transferência e 5 = não houve transferência.

A alteração de cor dos tecidos tingidos após a lavagem doméstica revelou nota excelente para poliamida, entre 4,5 e 5. Na lã, os índices ficaram entre 4-5 e 3. No algodão as alterações de cor variaram entre 3 e 4. Para as malhas de algodão, a maior concentração de resíduo resultou em redução da resistência à lavagem. No caso da lã e poliamida, o oposto ocorreu. Isto pode ser explicado pela influência do substrato nas propriedades de cor à lavagem. Isso pode ser um indicativode que na lã houve ligação química dos taninos com as proteínas. A poliamida teve a mesma nota de solidez a lavagem que a lã, embora não se conheça a ligação que se ocorre nesse processo. O manchamento do tecido multifibra resultou em notas superiores a 4,5 para todos os tecidos tingidos, indicando excelente solidez de cor das amostras tingidasao manchamento. Os resultados de solidez de cor à luz foram, em geral, típicas dos corantes naturais para todos os tecidos tingidos na exposição de 20 horas. Cristea e Vilarem (2006) indicam que corantes que desbotam principalmente por radiação visível são denominados fugitivos. Pode-se considerar que o resíduo avaliado pode ser classificado como tal. Em termos práticos, a característica de baixa solidez de cor do tingimento com o resíduo não impede que o mesmo seja um corante para finalidades em que a solidez à luz não seja fundamental, tal como roupas íntimas, cama, mesa e banho, com

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as devidas especificações e instruções de secagem a sombra indicadas nas etiquetas ao consumidor. No sentido das orientações para os consumidores, recomenda-se também incluir a interdição do uso de alvejantes e cloro. Embora estes resultados não foram avaliados, não é possível garantir a solidez a estes agentes.Experiências práticas anteriores demonstram que é muito provável que os tingimentos com o resíduo não possuam tais solidezes, a alvejantes e a cloro, o que implicou em manchamento do artigo tingido final. As avaliações de solidez de cor à fricção revelaram notas de fricção a seco dos tecidos tingidos maiores que os índices de abrasão à úmido para os tecidos de lã e malhas de algodão. Os tingimentos no algodão apresentaram solidez a fricção a seco excelente, com índice 5 em todas as concentrações do resíduo. A fricção a úmido apresentou índices de manchamento mais baixos nas maiores concentrações de resíduo em todos os tingimentos. É provável que isso se deva a baixa difusão das moléculas de corante dentro da fibra, por possuírem grande tamanho, conforme apontam Burkinshaw e Kumar (2008). Assim, o depósito do resíduo no substrato têxtil ocorre na periferia da fibra e as moléculas do resíduo se ligam umas às outras ao invés de se ligarem à fibra, resultando em menor solidez à fricção em concentrações de corante maiores. www.abqct.com.br

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QUÍMICA TÊXTIL Conclusão Em geral, o estudo de variáveis no tingimento com corante natural revelou uma possibilidade de ampla variação das nuances dos tecidos tingidos. Isso possibilitou o conhecimento do comportamento dos tingimentos com o resíduo, o que permite correções e ajustes no processo de tingimento industrial. Além disso, a avaliação do efeito das variáveis no tingimento nas cores dos tecidos tingidos permitiu definir uma condição ótima para o tingimento com o resíduo de eucalipto. Destaca-se que a forma de aplicação do resíduo “in natura” apresentou melhores resultados nas avaliações colorimétricas do que os tingimentos em que foi aplicado o resíduo na forma de pó. Além disso, o tingimento com o resíduo “in natura” mostrou-se mais vantajoso do que a forma em pó por não ser necessário secar o resíduo para aplicá-lo na indústria têxtil. Em relação a variável do tempo de tingimento, 50 minutos foi o limite para incremento dos valores das propriedades de cor a* e b* das malhas de algodão tingidas com o resíduo. A temperatura máxima de tingimento de 98ºC foi a mais eficiente no tingimento das malhas de algodão com o corante natural. O pH do banho de tingimento, de ácido a básico, influenciou na queda de intensidade da cor dos malhas tingidas e das propriedades de cor a* e b* nas malhas de algodão tingidas com o resíduo. O estudo da variação do pH nos banhos de tingimento indicou que o resíduo se comporta como um corante ácido. A partir da adição de sais metálicos, ou mordentes, pode-se concluir que o sulfato de ferro é um agente que permite a obtenção da nuance cinza, que difere completamente das cores obtidas pelo uso do resíduo em malhas de algodão sem mordentes ou com adição de sulfato de alumínio e potássio (alúmen). O uso de alúmen não apresentou vantagens na variação de nuance dos tingimentos com o resíduo, visto que as mesmas cores podem ser obtidas com o tingimento com o resíduo sem a necessidade da adição de mordentes. Embora as cores obtidas no tingimento com o resíduo tenham sido tons de bege, marrom e cinza, elas são básicas em qualquer cartela de cores e podem ser aplicadas em vários segmentos da indústria têxtil, tais como roupas íntimas, decoração indumentária e acessórios da moda. Isso a torna uma fonte de corante natural viável a aplicação na indústria têxtil.

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tingimento O método avaliado pode ser uma referência sistemática da avaliação do potencial de um corante natural para tingimento têxtil. Em relação às avaliações de solidez de cor, foi encontrada muito boa solidez de cor à lavagem doméstica nos tecidos de lã e nas malhas de poliamida e algodão, tingidas com o resíduo. As malhas de poliamida tingidas na concentração de resíduo a 1 % se destacaram por apresentarem excelente solidez de cor à lavagem, tanto na alteração de cor da malha tingida como no manchamento do tecido multifibra. A solidez de cor à luz encontrada em todos os tingimentos foi típica dos corantes naturais, com as características de recomendações usualmente implicadas em seus usos. A solidez à fricção dos tecidos tingidos com o resíduo mostrou-se posicionada na escala de muito boa a excelente, notadamente para as malhas de algodão, as quais apresentaram os melhores resultados. A fricção a úmido dos tecidos tingidos de lã apresentaram menores índices de solidez de cor que as malhas de poliamida e de algodão. Portanto o estudo mostra, que conforme a necessi-

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dade do produto final, podemos usar esses parâmetros para ajustar o processo de tingimento, com intenção de um uso menos intenso de recursos naturais. Os dados apresentados indicam que podemos tingir com baixas concentrações de resíduos, em temperatura intermediária, em pH do banho tal qual, isto é, de valores próximos a 5 e 6, e sem a adição de sais metálicos. Temos atualmente uma demanda muita diversificada e com isso as necessidades do cotidiano das indústrias são muito variadas, pelo dinamismo do setor. Neste artigo demonstramos que podemos trabalhar com somente um corante natural que supri algumas necessidades das indústrias, principalmente esse mercado recente de produtos sustentáveis, tão presente na nossa sociedade contemporânea.

Agradecimentos Os autores reconhecem a CAPES, pelo apoio por meio do Programa Ciências sem Fronteiras (projeto nº 2124/130), a empresas Rosset por fornecer os tecidos para o estudo, a Dona Cor pela preparação dos tecidos e a Golden Tecnologia pelos experimentos de solidez a lavagem

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INVESTIGAÇÃO DA ÁGUA SATURADA COM AR PRODUZIDA COM ADIÇÃO DE SURFACTANTE PARA O PROCESSO DE FLOTAÇÃO POR AR DISSOLVIDO APLICADO NO TRATAMENTO DE EFLUENTE DE LAVANDERIA TÊXTIL Autores: Fábio Augusto do Amaral*, Camille Nunes Leite, José Pedro Thompson Júnior, Maria Teresa Ribeiro, Mariana Alves Pereira Zóia e Sheila Cristina Canobre LAETE – Laboratório de Armazenamento de Energia e Tratamento de Efluentes Av. João Naves de Ávila, 2121. Uberlândia-MG, CEP: 38408-100 Universidade Federal de Uberlândia- Instituto de Química – Uberlândia - MG *email: [email protected] Revisão: Bárbara Leonardi

Resumo O presente trabalho consiste de um modo geral na investigação complementar da técnica adotada para produção de água saturada, componente do sistema de Flotação por Ar Dissolvido (FAD), empregado no tratamento físico-químico da água residuária gerada em processo de lavanderia industrial-segmento têxtil. Inicialmente foram efetuados ensaios de jar-test para a adequação e padronização do tratamento químico empregado. Neste passo, as dosagens do coagulante a base de tanino catiônico e polieletrólito utilizado, fo-

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Palavras-chave: Efluente de lavanderia têxtil, flotação por ar dissolvido, FAD, coagulante de fonte renovável. ram ajustados buscando sempre à obtenção da estabilidade na formação dos coágulos e flocos, para a adequação e posterior etapa de separação (sólido-líquido) via FAD. O efluente então previamente coagulado e floculado foi submetido a FAD com diferentes concentrações de surfactante aplicados na câmara de saturação em uma alternativa a aprimorar a metodologia já desenvolvida acerca do tratamento da mesma classe de efluente, têxtil e de lavanderia. As águas residuárias oriundas de processos de Lavanderias Industriais representam uma classe de efluente de elevado grau www.abqct.com.br

tratamento de efluentes de dificuldade em seu tratamento, pois apresentam acentuada concentração de sólidos suspensos e partículas coloidais, sendo necessário o estudo e tratamento específico para o descarte de forma adequada nos corpos receptores. Neste contexto, a FAD surge como uma alternativa viável para a substituição do método de separação sólido-líquido comumente empregado, a decantação. Além disso, como proposta sustentável, um tratamento físico químico empregando um coagulante vegetal a base de tanino foi utilizado. Para a avaliação do auxiliar de flotação empregado (agente surfactante) neste processo, os seguintes parâmetros foram analisados: remoção de turbidez (%), volume de lodo flotado (mL de lodo flotado/ L de efluente tratado) e tempo de flotação (min). De modo geral, foi verificada uma elevada remoção de turbidez (75-90%), porém a dosagem de surfactante pode ter desfavorecido a aderência bolha-partícula e, consequentemente, o carregamento (arraste de agregados), ocasionando o decaimento da eficiência deste parâmetro. Já os volumes de lodo flotado foram mais compactos (50mL/L) que o registrado por Thompson (2013) (140 mL de lodo flotado/L de efluente tratado), ou seja, a FAD com a adição de surfactante na água saturada favoreceu diretamente a compactação e estabilidade do lodo no carregamento do aglomerado para a zona superficial. O tempo de flotação foi inferior ao da sedimentação (20 minutos) , indicando redução do tempo de separação sólido-líquido. Neste caso, a formação de microbolhas com surfactante levou a um maior empacotamento ou arranjo da massa flotada com as bolhas de ar. Tais resultados enquadram o emprego da FAD como método viável na separação sólido-líquido de efluente têxteis e de Lavanderia Industrial. No entanto, a estabilidade do lodo flotado ainda necessita de melhorias, para que este seja um método ainda mais eficaz para este tipo de efluente.

Introdução As alterações significativas ocorridas ao meio ambiente, apoiadas no estilo de vida e desenvolvimento econômico atual, têm relação direta nas atividades humanas, influenciando e alterando a disponibilidade de uma série de recursos, principalmente os hídricos. Em países em desenvolvimento como o Brasil, a falta de políticas públicas e fiscalização regular acarreta no comprometimento da qualidade e quantidade de www.abqct.com.br

abastecimento de água em serviço a população, resultando em um quadro de barbárie que só poderá ser reprimida com auxílio de novos métodos de tratamento que visem à utilização de componentes que não agridam o meio ambiente e que apresentem um custo e espaço físico menor. Os efluentes gerados por indústrias têxteis e lavanderias industriais representam uma classe de efluente que não atendem aos padrões de descarte e são de difícil tratamento, por apresentarem elevada concentração de sólidos e contaminantes agressivos incorporados à água no decorrer das etapas de lavagem. Por esse motivo, atenção especial tem sido dada para desenvolvimento de rotas de tratamento mais eficientes. A vasta quantidade de operações que estão vinculadas ao processo de lavagem justifica a dificuldade de se tratar tal efluente, pelo fato de uniformes de empresas, cujo tecido é mais resistente e possuem contaminantes mais agressivos, os reagentes empregados muitas vezes são diversificados, apresentando um efluente final diferente ao encerramento de cada lavagem. Esses efluentes gerados por lavanderias industriais apresentam acentuada concentração de sólidos suspensos, o que comumente resulta no emprego da sedimentação como método de separação sólido-líquido. No entanto, o emprego dessa metodologia exige grandes tanques de decantação e confere um elevado tempo para ocorrência do tratamento, representando uma desvantagem ao seu emprego. Tendo essa questão em pauta, a investigação da viabilidade da Flotação por Ar Dissolvido (FAD) em substituição a sedimentação vem sendo estudada. A flotação por ar dissolvido (FAD) é um processo de separação sólido-líquido (e/ou líquido-líquido) no qual bolhas de ar, produzidas pela pressurização de uma corrente aquosa saturada com ar em uma pressão acima da pressão atmosférica, capturam partículas sólidas (e/ou líquidas) dispersas em meio aquoso. Diversos trabalhos empregam o uso da FAD para separação de sólidos de origem mineral, incluindo metais pesados, corantes têxteis, alimentos, indústria de papel, efluentes oleosos, efluentes de lavanderia, lama, etc. Nestes trabalhos há o emprego da FAD como processo de separação, sólido-líquido, no tratamento físico-químico. O emprego da FAD vem ganhando espaço no tratamento de efluentes industriais, primeiramente por oferecer vantagens no quesito “espaço físico” mínimo necessário para um projeto de instalação (dispensa o QUÍMICA TÊXTIL

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tratamento de efluentes

uso de volumosos tanques de decantação) e também, pela maneira peculiar de remoção dos sólidos flotados (raspadores mecânicos) e qualidade final do lodo gerado (rico em sólidos). A eficiência desse processo esta diretamente relacionada à formação e dispersão das bolhas de ar produzidas durante a etapa de saturação da água, por este motivo, estudos focados na obtenção de condições adequadas para a formação dessas microbolhas tem sido desenvolvidos. Alguns desses estudos têm apresentado a proposta de adição de auxiliares na água de saturação, como polímeros e tensoativos. O emprego da FAD em substituição a sedimentação apresenta algumas vantagens, que justificam uma alternativa de ser aplicada ao efluente de lavanderia industrial e têxtil, algumas delas apresentadas a seguir: • Possibilidade de arraste de parcela de substâncias voláteis presentes no efluente; • Possibilidade de oxidação de íons metálicos dissolvidos na água (Ex.: Ferro); • Produção de lodo com elevada concentração de sólidos na superfície do flotador, atingindo até 6% (m/m), conforme o tipo de dispositivo de coleta utilizado e das características da dispersão; • Constitui processo de alta taxa, resultando em unidades compactas e versáteis, que facilitam o controle operacional através do monitoramento da quantidade de ar fornecido ao processo; • Redução nas dosagens de coagulante comparadas às empregadas na sedimentação, com semelhantes resultados quanto a remoção de sólidos suspensos. Vantagens ainda maiores podem ser obtidas quando associado ao tratamento do efluente industrial, reagentes que resultem em um lodo adequado (livre de contaminantes agressivos e íons de metais como Fe3+ e Al3+). O uso de sais de alumínio, por exemplo, tem sido apontado como potencialmente prejudicial aos organismos vivos, entre eles o ser humano, uma vez que esse elemento apresenta elevada toxicidade ao organismo e muitas vezes não é removido prontamente após a passagem por uma estação de tratamento, persistindo na água tratada.

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Visando o desenvolvimento desta questão, o estudo de biopolímeros de origem vegetal vem ganhando espaço na área de tratamento de efluentes industriais, entre eles os Taninos. Os taninos são moléculas com propriedades coagulantes, desestabilizando colóides com a eliminação da camada de solvatação, diminuindo o potencial zeta durante o processo de coagulação e assim permitindo a formação de flocos. A capacidade de coagulação, esta diretamente relacionada aos grupos fenólicos em sua estrutura complexa, quanto maior é a disponibilidade desses grupos na estrutura da molécula de tanino, maior será a efetividade e a capacidade de coagulação. Como o efluente industrial geralmente possui partículas dos mais variados tamanhos e, apresentam carga (positiva ou negativa) ou não, a presença de regiões positivas na molécula de tanino interage prontamente com as partículas carregadas formando um aglomerado estável. Embora a flotação seja amplamente empregada para efluentes constituídos de dispersões coloidais, o estudo da viabilidade do emprego na FAD no tratamento de efluente de lavanderia industrial (que geralmente remetem à utilização do tratamento convencional, devido a elevada concentração de sólidos suspensos) poderá incorporar vantagens em torno de custo, espaço físico, vazão e praticidade operacional. Desta forma, este trabalho teve como objetivo principal o aprimoramento da técnica de Flotação por Ar Dissolvido (FAD) iniciado por Thompson et al. (2013) aplicada ao efluente de Lavanderia Industrial, no qual obteve resultados consideráveis quanto a remoções de turbidez, na ordem de até 99,7%; volume de sólidos separados em torno de 160 mL de lodo formado/ L de efluente tratado, e tempo de separação registrado na ordem de apenas 45 segundos, sendo agora investigado, o comportamento da adição de diferentes concentrações de um surfactante (dodecil sulfato de sódio) à água de injeção da flotação. Além disso, como proposta ambiental, o tratamento físico químico empregando um coagulante vegetal a base de tanino, proveniente de fonte renovável (em substituição ao coagulante inorgânico sulfato de alumínio comumente utilizado nos processos convencionais) foi realizado.

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QUÍMICA TÊXTIL Materiais e Métodos

Amostragem do Efluente

Com base na geração e lançamento de efluentes e detritos industriais, este trabalho apresenta uma proposta de tratamento físico-químico baseado em uma etapa preliminar empregando o coagulante tanino Tanfloc classe SL e a separação sólido-líquido via Flotação por Ar Dissolvido (FAD) com emprego de auxiliar (surfactante) para o efluente gerado por uma lavanderia industrial com unidades localizadas na cidade de Arujá, interior de São Paulo e Belo Horizonte, Minas Gerais. Além da prestação de serviço à empresas, esta lavanderia também efetua lavagens de EPI’s, roupas de hospitais, hotéis e gestão de uniformes profissionais, o qual há a necessidade do emprego de várias etapas de lavagem, tais como: amaciamentos, desbotamentos, lavagens, estonagens e desengomagens. As operações empregadas pelas duas unidades de lavanderia industrial em estudo baseiam-se nas “águas de lavagem”, nesse processo ocorre à adição de detergentes e outras substâncias dentro do cilindro de lavagem que, após essa etapa emprega volumes fracionados de água para a remoção dos componentes de limpeza utilizados (enxague).

As coletas do efluente foram efetuadas diretamente do tanque de equalização da estação de tratamento de efluente, a partir de volumes de 0,9 litros a cada 3 horas, totalizando aproximadamente 50 litros de amostra composta no intervalo de 7 dias.

Tratamento Físico-químico Os ensaios foram conduzidos em testes de jarro (Jar Test) segundo o fluxograma descrito na Figura 1. Inicialmente foi realizado um tratamento químico (preliminar): 1ª alcalinização (para adequação do pH para melhor atuação do coagulante), Coagulação (adição do tanino até a obtenção de coágulos estáveis), 2ª alcalinização (para adequação do pH para melhor atuação do floculante) e floculação (adição do floculante), de acordo com as dosagens de reagentes previamente estabelecidas e condições de aplicações investigadas anteriormente. Com o efluente previamente coagulado e floculado foram injetadas águas saturadas com diferentes concentrações de surfactante dodecil sulfato de sódio,

Figura 1. Fluxograma das etapas do tratamento conduzida em Jar Test com água residuária oriunda de uma lavanderia industrial. Efluente Bruto

1a Alcalinização (até pH 9,5) NaOH 10% (m/V) 250 s-1

Coagulação (até pH 4,0) Tanino SL10% (v/V) 47 s-1

2a Alcalinização (até pH 7,0) Ca(OH)2 10% (m/V) 47 s-1

1mL 8175-Nalclear Poliacrilamida aniônica 18 s-1

Figura 2. Etapa de saturação e injeção de água saturada ao efluente. 0 ppm de surfactante 10 ppm de surfactante Saturação da água à 4,0 Kgf cm-2 15 ppm de surfactante

Injeção de 17,5% de água saturada ao efluente previamente coagulado

20 ppm de surfactante

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tratamento de efluentes Figura 3. Sistema empregado a) Jar Test, b) jarro adaptado para flotação, c) câmara de saturação em aço inoxidável. a)

b)

c)

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tratamento de efluentes

sendo 0, 10, 15 ou 20 ppm, previamente saturadas na pressão ajustada em 4,0 Kgf.cm-2 e aplicados ao efluente na proporção de 17,5 % (Figura 2). Para a realização da FAD foi empregado o sistema desenvolvidos pelo grupo LAETE, representado na Figura 3, consistindo em um Jar Test (Nova Ética modelo 218), jarros adaptados para flotação construídos em acrílico e câmara de saturação em aço inoxidável. As características físico-químicas gerais desse efluente foram: elevada concentração de sólidos suspensos (50-100 mL por litro de efluente), cor: rósea opaca, pH (faixa de 1,75-3,50), turbidez acentuada (828-1001 NTU).

Resultados e Discussão As etapas de coagulação e floculação foram responsáveis por adequar o efluente para a aplicação da flotação por ar dissolvido, gerando flocos expansivos e estáveis para a separação via flotação por ar dissolvido. Remoção de Turbidez (%), Volume de Lodo flotado (mL de lodo flotado/L efluente tratado) e Tempo de Flotação (min.) foram parâmetros analíticos adotados para avaliação do tratamento efetuado.

Figura 4. Variação da concentração de surfactante na água de injeção em função da variação da remoção de turbidez na FAD aplicada ao efluente na proporção de 17,5 % de água saturada em relação ao efluente, referenciado com Thompson (2013), neste caso, a FAD aplicada sem uso do surfactante na câmara de saturação.

Remoção de Turbidez/%

100 80 60 40 20 Thompson, 2013

0

0

5

10

15

20

Concentração de surfactante na água saturada/ppm

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Remoção de Turbidez A fim de conhecer a eficiência da separação sólido-líquido via flotação por ar dissolvido (FAD) com uso de auxiliar (surfactante) para remoção das partículas indesejadas e que constituem o lodo, tendo conhecimento do valor de turbidez do efluente bruto (828-1001 NTU), foi investigada a adição de diferentes concentrações de surfactante (0, 10, 15 e 20 ppm) saturados juntamente com a água de injeção na pressão de 4,0 Kgf cm-2 e injetados ao efluente na proporção de 17,5%. A eficiência da remoção de turbidez foi adotada como parâmetro desta etapa investigativa. Na Figura 4 são apresentados os valores de remoção de turbidez do efluente em função da variação da concentração de surfactante aplicado na água saturada com ar, para a flotação, de forma comparativa a obtida anteriormente. De modo geral para todas as concentrações de surfactante analisadas ocorreu remoções significativas de turbidez (acima de 75%), indicando que a formação de microbolhas nas condições testadas foi eficiente para promover o arraste dos flocos para a camada superior do jarro, diante da característica do efluente com acentuada concentração de sólidos suspensos. No entanto, com o aumento da concentração de surfactante verificou-se um ligeiro decréscimo da remoção de turbidez, sugerindo que a adição de surfactante desfavoreceu a remoção de turbidez. A dosagem de surfactante pode ter desfavorecido a aderência bolha-partícula e, consequentemente, o carregamento (arraste de agregados), ocasionando o decaimento da eficiência deste parâmetro. Isto sugere um efeito inversamente proporcional entre o aumento da concentração do surfactante na câmara de saturação sobre o efeito na captura bolha-partícula, no sentido de variação da tensão superficial na interface da microbolha. É perceptível também que para concentrações menores de surfactante, as remoções foram mais eficientes supondo que em concentrações maiores a adesão bolha partícula não foi favorecida pela adição do surfactante. Como descrito na literatura, nas pressões de saturação de água com ar, quando superiores à atmosférica (na ordem de 3 - 6 atm/ equivalentes às 3,10 - 6,20 Kgf cm-2, respectivamente) e sob condições adequadas de pressurização, ocorre a formação de bolhas com diâmetros variados entre 20-100 μm1. Desta forma, a pressão ajustada em 4,0 Kgf cm-2, proporcionou a forwww.abqct.com.br

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tratamento de efluentes

mação de bolhas com características adequadas para a captura do floco, resultando no carregamento deste aglomerado para a superfície. A causa de formação destes agregados (os aeroflocs) ainda não são completamente conhecidos ou descritos na literatura; embora existam algumas hipóteses de mecanismos envolvidos como, por exemplo, precipitação do polímero na interface líquido/ar, efeito salting out das cadeias poliméricas, fenômeno de nucleação, crescimento e coalescência de bolhas de ar (aderidas e/ou aprisionadas) nas estruturas dos flocos e/ou interações entre polímeros e bolhas de ar. Dentro desse contexto, considerou-se que estes mecanismos podem ter ocorrido nas condições de turbulência do tratamento e com a utilização do coagulante tanino e a formação de coágulos de cadeia aberta e menos densos, proporcionando a mistura completa das bolhas de ar, polímeros, tensoativo e partículas em suspensão. Neste caso, a injeção de água saturada na etapa de flotação ocasionou uma turbulência suficiente para a formação destes agregados. A adição de surfactantes a sistemas contendo bolhas de ar promove a diminuição do efeito de coalescência (união de bolhas já formadas que ocorrem por proximidade ou tendência natural) até atingir uma concentração crítica de coalescência (CCC), no qual a partir desse valor esse fenômeno é completamente evitado. Além disso, o aumento da concentração do surfactante acima da CCC não afeta mais o tamanho de bolha3. Logo, o aumento de surfactante pode ter afetado a coalescência, e portanto a CCC, necessária para impedir tal fenômeno. Essa não ocorrência de união de bolhas pode ter resultado em um maior acúmulo de tensoativo na interface da bolha, desfavorecendo o acoplamento bolha-partícula, o que remete a dizer que a coalescência realmente influência na flotação sendo desejada em alguns casos. De um modo geral, apesar dos valores inferiores obtidos quanto o parâmetro eficiência de remoção de turbidez, o emprego da FAD com a adição de surfactante na água saturada favoreceu diretamente a compactação e estabilidade do lodo no carregamento do aglomerado para a zona superficial, além da observada redução do tempo de separação sólido-líquido, apresentados nas Figuras 5 e 6.

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- Volume de Iodo Flotado Com a finalidade de estudar o comportamento do surfactante no lodo flotado, foi investigada a adição de diferentes concentrações de surfactante (0, 10, 15 e 20 ppm) saturados juntamente com a água de injeção na pressão de 4,0 Kgf cm-2 e injetados ao efluente na proporção de 17,5%. A análise foi realizada em torno do volume de lodo flotado por litro de efluente tratado (mL lodo flotado/ L efluente tratado) comparado com o volume obtido por Thompson (2013). A Figura 5 apresenta a variação da concentração de surfactante na água de injeção da flotação em função do volume de lodo formado na superfície do jarro de flotação (volume de lodo flotado). A adição de surfactante promoveu um decréscimo linear do volume de lodo, no qual todos os valores obtidos de lodo foram inferiores ao obtido por Thompson (2013) (140 mL.L-1). A adição de surfactante promoveu portanto uma formação mais compacta de lodo em todas as concentrações de dodecil sulfato de sódio testadas justificando os volumes menores de lodo observados, sugerindo que o processo de formação de microbolhas levou a um maior empacotamento ou arranjo da massa flotada com as bolhas de ar. Essa característica é extremamente favorável nas estações de Figura 5. Variação da concentração de surfactante saturado na água de injeção em função da variação do volume de lodo flotado / litro de efluente tratado, resultante da aplicação da FAD quando injetado 17,5 % de água saturada ao efluente, comparando com o valor obtido por Thompson (2013). mL de Iodo flotado/L de efluente tratado

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160 120 80 40 Thompson, 2013

0

0

5

10

15

20

Concentração de surfactante na água saturada/ppm

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tratamento de efluentes

tratamento reais, as quais empregam raspadores mecânicos para a remoção da massa flotada e em vias gerais, volumes de lodo mais compactos com remoção de turbidez elevada são as características necessárias para classificar um tratamento como eficaz. - Tempo de Flotação Com intuito de analisar o tempo gasto para realização de flotação de volume considerável de efluente, foi investigada a aplicação de diferentes concentrações de surfactante na água de injeção da flotação na pressão de 4,0 Kgf cm-2 e injetadas ao efluente na proporção de 17,5% de água saturada, comparado com o tempo de flotação sem adição de surfactante, para as mesmas condições de pressurização. A Figura 6 apresenta os valores obtidos a partir da variação da concentração de surfactante na água de saturação em função do tempo medido para a separação sólido-líquido via flotação por ar dissolvido. De modo geral, o parâmetro tempo de flotação obtido nos ensaios com água saturada contendo surfactante apresentaram maiores valores, na ordem de 5 minutos (300 segundos) se comparado aos 45 segundos alcançados anteriormente1, isso remete a classificar como uma desvantagem o processo de tratamenFigura 6. Variação da concentração de surfactante adicionado na água de injeção em função do tempo gasto para realização da flotação (tempo de flotação), resultante da aplicação da FAD quando injetado 17,5% de água saturada ao efluente, comparado com o tempo de flotação sem surfactante. 8 Tempo de Flotação/min.

7 6 5 4 3 2 1 0

Thompson, 2013

0

5

10

15

20

Concentração de surfactante na água saturada/ppm

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to adotado. No entanto, este tempo medido para uma etapa de separação sólido-líquido foi ainda mais curto se comparado á sedimentação, na ordem de 20 minutos ou 1200 segundos. Partindo dos valores de remoção de turbidez, volume de lodo flotado e tempo de flotação, a adição de auxiliar dododecil sulfato de sódio foi favorável ao processo de separação sólido-líquido no tratamento físico-químico deste tipo de efluente, uma vez que foram atingidos índices de remoção de turbidez superiores a 75%, redução no volume de lodo de aproximadamente 18 % e apenas para o tempo de separação (flotação), os resultados obtidos foram inferiores (mais lentos) comparados aos melhores resultados alcançados anteriormente, sem a adição do surfactante.

Conclusões Por meio do presente trabalho, os aspectos a serem concluídos a cerca dos objetivos propostos, seguem: • O emprego do coagulante tanino promoveu a formação de coágulos adequados para os ensaios de flotação, coágulos esses menos densos que os obtidos por sulfato de alumínio e que por ser extraído de fontes naturais (extrato de plantas) confere um sólido residual (lodo) que pode ser facilmente degradado pelo meio; • O emprego do auxiliar de flotação dodecil sulfato de sódio promoveu remoção de turbidez superior a 75% (o que já o classifica como ideal), redução do volume de lodo (18%), e tempo de flotação 75% inferior ao da sedimentação registrado pelo mesmo autor. Conforme observado ao decorrer da apresentação desse trabalho, o aprimoramento das técnicas de tratamento de efluentes industriais está diretamente ligado a problemas econômicos e ambientais. Por esse motivo, estudos em torno dessa problemática são necessários. Tendo esse fator um incentivo, estudos em torno do aprimoramento das técnicas de flotação empregando polieletrólitos associados a tensoativos aplicados diretamente na câmara de saturação estão sendo estudados pelo Laboratório de Armazenamento de Energia e Tratamento de Efluentes da Universidade Federal de Uberlândia (LAETE-UFU), com intuito de gerar as condições mais favoráveis para que a flotação por ar dissolvido seja aplicada definitivamente nas estações de tratamento reais para uma ampla classe de efluentes. www.abqct.com.br

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ESTUDO COMPARATIVO DO ÂNGULO DE CONTATO EM TECIDOS DE MALHA TRATADOS COM PLASMA Autores: Maurício Lopes Gondim¹, Prof. Dr. Fernando Gasi², Prof. Dr Sérgio Ricardo Lourenço³, Profª Drª Regina Aparecida Sanches4 ¹ Escola de Artes, Ciências e Humanidades - EACH. ² Universidade Federal do ABC ³ Universidade Federal do ABC 4 Escola de Artes, Ciências e Humanidades - EACH Revisão: Humberto Sabino

RESUMO

1. INTRODUÇÃO

Dentre as técnicas de modificação de propriedades das superfícies aplicadas na indústria, o tratamento por plasma é amplamente utilizado. Diversos estudos têm sido realizados, sobretudo na última década, analisando artigos têxteis de diferentes fibras quanto a melhoria das funcionalidades. Este trabalho avaliou o efeito do tratamento de plasma (descarga corona), em tecidos de malha de poliamida 6.6 com elastano, estabelecendo um comparativo do ângulo de contato entre amostras tratadas e não tratadas. Observou-se uma redução significativa no valor do ângulo de contato das amostras tratadas, aumentando a capacidade de absorção do tecido de malha.

Estudar as características das fibras (propriedades físicas e químicas) é fundamental para se estabelecer uma relação com as propriedades de conforto do produto acabado. A modificação das propriedades de superfícies cria possibilidades ilimitadas para o desenvolvimento de novos produtos para industria têxtil, melhorando o conforto e a funcionalidade do tecido.. Na física e na química, o plasma é considerado um gás parcialmente ionizado contendo elétrons, íons positivos e negativos, radicais, átomos e moléculas. A ionização dá-se pela introdução de energia em todo o gás através da corrente elétrica direta, rádio frequência ou fontes de energia de microondas (INAGAKI et al., 1997; INAGAKI et al., 1999).

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acabamento Com relação ao estado térmico do gás, existem dois tipos de plasma: o quente e o frio. Plasmas quentes, caracterizados por uma temperatura média entre 1500 a 3500ºC, são usados no tratamento superficial de materiais metálicos para aumentar a dureza das ligas metálicas. Os plasmas frios com temperatura inferior a 100ºC são mais frequentemente utilizados no tratamento de materiais com baixo ponto de fusão. Nos materiais poliméricos, o plasma frio é empregado para melhorar as propriedades de superfície, como molhabilidade e adesão, através da interação das espécies reativas com a superfície (CAIAZZO, 1996). O efeito do tratamento por plasma sobre um determinado material é caracterizado pelo tipo de reação química entre a sua superfície e os gases presentes no plasma e as mudanças que ocorrem na superfície dependem da composição química do polímero e dos gases usados (D’AGOSTINO, 1999). Em geral, o tratamento de um polímero com plasma produz mudanças significativas na molhabilidade e adesão, devido às alterações na composição química, ângulo de contato, peso molecular e morfologia da camada superficial. Os efeitos do tratamento com plasma, mesmo que a intensidade da atividade das espécies reativas na superfície seja alta, afetam apenas uma camada superficial (aproximadamente entre 50 Å e 10 μm de espessura) (COOPES et. al, 1982). Há dois processos de interesse no estudo do plasma, à baixa pressão (aproximadamente de 1 torr) e à pressão atmosférica. Plasma à pressão atmosférica tem como exemplo típico, o tratamento por Descarga Corona (COOPES et. al, 1982). A Descarga Corona em Ar Atmosférico consiste de íons carregados positivamente, elétrons, espécies excitados ou metaestáveis de oxigênio e nitrogênio. As energias das partículas (1-20 eV) são suficientes para quebrar ligações C-C e C-H (2,54 eV e 3,79 eV, respectivamente) e gerar radicais livres na superfície do polímero, os quais podem reagir com átomos de oxigênio e formar grupos polares, principalmente, CO, C=0, C-O (FRALEY e MEKA , 1994). No presente trabalho as amostras foram tratadas com a Descarga Corona em Ar Atmosférico. O ângulo de contato representa um fator importante no processo de absorção, estudar o seu comportamento nos tecidos de malha após o tratamento com descarga plásmatica, possiblita um melhor entendimento das mudanças das propriedades de superfície. www.abqct.com.br

2. MATERIAIS 2.1 Dados do tecido de malha A tabela 1 apresenta os dados do tecido de malha. Tabela 1. Dados da amostra de tecido de malha TECIDO

MEIA MALHA

COMPOSIÇÃO (%)

92 PA/8 ELASTANO

DADOS MAQUINÁRIO (agulhas/polegada)

38

GRAMATURA - PROCESSO PT (g/m²)

180

2.2 Preparação da amostra O tecido de malha foi preparado num banho com 1,0 g/l de detergente e 1,0 g/l de barilha, permanecendo durante 20 minutos a 60°C. Este processo é usualmente denominado “Pronto para Tingimento” (PT). A amostra foi ramada para que fosse estabilizada.

3. MÉTODOS

3.1 Equipamento para medição do ângulo de contato dinâmico O aparelho utilizado para medição do ângulo de contato dinâmico foi o modelo FTA 1000 (figura 1). Foi utilizado o método de gota e água destilada como um solvente de teste. Figura 1. Equipamento para medição do ângulo de contato dinâmico

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QUÍMICA TÊXTIL 3.2 Equipamento de plasma O equipamento utilizado para tratamento dos tecidos de malha, foi o Plasma Labo, do fabricante de máquinas têxteis Arioli (figura 2). Figura 2. Equipamento de plasma para laboratório

A máquina pode trabalhar com todos os gases comumente usados para tratamentos de plasma: • quimicamente inerte (por exemplo, hélio e árgon). • reativo e não polimerizável (por exemplo, amoníaco, ar e azoto). • reativo polimerizável e (por exemplo, tetrafluoroetileno, hexametildissiloxano ...) A tabela 2 mostra as especificações gerais do equipamento: Tabela 2. Especificações do equipamento Velocidade de trabalho (m/min) Gerador de potência (Kw) Ciclo de tempo (m s) Frequência de trabalho (Khz) Massa (Kg) Medidas (mm)

5 a 30 1,5 50 a 2000 30 a 80 250 1460x780x1650

A amostra de tecido de malha foi tratada com duas potências; 1,5 kw e 1,2 kw. A área do tecido tratado foi de 25x60 cm². A tabela 3 mostra os dados do tratamento por descarga corona em ar Atmosférico. Tabela 3. Dados do tratamento

Condição do tratamento de plasma AMOSTRA

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Gás do processo

Potência (Kw)

lado tratado

A

Ar

1,5

frente

B

Ar

1,2

frente

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acabamento 4. RESULTADOS E DISCUSSÕES Os gráficos seguintes mostram os valores do ângulo de contato (o) da gota depositada sobre a superfície têxtil em função do tempo (ângulo de contato dinâmico). O valor do quadro (to) da gota depositada, representa o valor inicial do ângulo de contato.

4.2.2 Ângulo do contato da amostra “A” medido duas horas após o tratamento. Figura 5. Ângulo de contato dinâmico medido duas horas após o tratamento (1,5Kw) 100

Figura 3. Ângulo de contato dinâmico da amostra não tratada

Contact Angle (deg) [o’s]

150

Contact Angle (deg) [o’s]

4.1 Ângulo de contato da amostra não tratada 80

60

40

20

100 0

0

5

10

15

Time(s) 50

0

4.2.3 Ângulo do contato da amostra “A” medido vinte e quatro horas após o tratamento. 0

2

4

6

8

Time(s)

Figura 6. Ângulo de contato dinâmico medido vinte e quatro horas após o tratamento (1,5Kw)

4.2 Ângulo do contato da amostra “A” Potência de 1,5 Kw. 4.2.1 Ângulo do contato da amostra “A” medido logo após o tratamento Figura 4. Ângulo de contato dinâmico medido logo após o tratamento (1,5Kw)

Contact Angle (deg) [o’s]

150

100

50

Contact Angle (deg) [o’s]

50

0

40

0

50

100

150

Time(s) 30

20

10

0 0.0

0.5

1.0

1.5

Time(s)

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QUÍMICA TÊXTIL 4.2.4 Valor inicial do ângulo de contato da gota da amostra “A” (1,5Kw). Figura 7. Valor inicial do ângulo de contato da amostra “A” (to)

117º t0 Sem tratamento

47º

109º

83º t0

t0

t0

Logo após o tratamento

Duas horas após o tratamento

Vinte e quatro horas após o tratamento

4.3 Ângulo do contato da amostra “B” - Potência de 1,2 Kw 4.3.1 Ângulo do contato da amostra “B” “ medido logo após o tratamento (1,2Kw).

4.3.2 Ângulo do contato da amostra “B” “ medido duas horas após o tratamento (1,2Kw).

Figura 8. Ângulo de contato dinâmico medido logo após o tratamento (1,2Kw)

Figura 9. Ângulo de contato dinâmico medido duas horas após o tratamento (1,2Kw).

60

100

Contact Angle (deg) [o’s]

Contact Angle (deg) [o’s]

50

40

30

20

10

0

0

1

2

3

Time(s)

60

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4

5

80

60

40

20

0

0

50

100

150

Time(s)

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acabamento 4.3.3 Ângulo do contato da amostra “B” “ medido vinte e quatro horas após o tratamento (1,2Kw). Figura 10. Ângulo de contato dinâmico medido vinte e quatro horas após o tratamento (1,2Kw).

Contact Angle (deg) [o’s]

150

100

5. CONCLUSÃO As amostras tratadas com plasma apresentam uma redução significativa no ângulo de contato; na amostra “A” , uma redução de 117° (amostra não tratada) para 47 °. Na amostra “B” uma redução de 117° (amostra não tratada) para a 52°, valores medidos logo após a aplicação do tratamento. Observou-se também uma redução do ângulo de contato para ambas as amostras (“A” e “B”) após um período de duas horas após o tratamento. Depois de vinte e quatro horas, não há diferença no valor do ângulo de contato inicial (to) entre as amostras tratadas e não tratadas.

50

0

0

50

100

150

Time(s)

4.3.4 Valor inicial do ângulo de contato da gota da amostra “B” (1,2Kw) Figura 11. Valor inicial do ângulo de contato da amostra “B” (to).

117º t0 Sem tratamento

52º

t0 Logo após o tratamento

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99º

t0 Duas horas após o tratamento

118º t0 Vinte e quatro horas após o tratamento

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DEGRADAÇÃO FOTOQUIMICA COM H2O2/UV COMO ALTERNATIVA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES TEXTEIS TINTOS COM CORANTE REATIVO AMARELO DRIMAREN CL-2R E RESUO DA ÁGUA NOS PROCESSO DE TINGIMENTO Autores: Katia C. H. Bezerra*¹ ², Sirlene M. Costa¹, Silgia A. Costa ¹ ¹ Departamento de Têxtil e Moda, Universidade de São Paulo - Escola de Artes Ciências e Humanidades, 03828-000 São Paulo-SP, Brasil.   ² Centro de pós-graduação em Química Têxtil, Faculdade de Tecnologia Antoine Skaf, 03008-020 São Paulo-SP, Brasil. * e-mail: [email protected] Revisão: Humberto Sabino

Palavras-chave: Descoloração de corantes; águas residuárias têxteis; H2O2/UV

RESUMO

1. Introdução

Este trabalho teve por objetivo o estudo de um método alternativo para o tratamento de águas residuárias de indústrias têxteis utilizando peróxido de hidrogênio (H2O2) catalisado por radiação ultravioleta. Foram produzidos efluentes por meio do tingimento com o corante reativo amarelo drimaren Cl-2R. Os efluentes foram submetidos à adição de peróxido de hidrogênio e foram colocados em um reator de fotodegradação com radiação UV a um comprimento de onda de 250 a 320 nm. As amostras foram coletadas e analisadas em intervalos de 20, 40, 60, 90,120 e 150 minutos de irradiação. Esta água de reuso foi utilizada para novos tingimentos, apresentando ∆E inferiores a 0,62.

A indústria têxtil é considerada uma das mais antigas atividades industriais e pode ser considerada uma das principais percussoras da revolução industrial e atualmente desempenha um papel importante na economia mundial (ALVES, 2010). No Brasil, o setor têxtil representa quase 5% do Produto Interno Bruto (PIB) da indústria de transformação do país, sendo um dos setores industriais que emprega uma grande quantidade de mão de obra (ABIT, 2014). A cadeia produtiva têxtil – reunindo fiação, tecelagem, malharia, acabamento/beneficiamento e confecção – vem passando por muitas transformações. Mas, a indústria têxtil ainda utiliza em seus processos

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tratamento de efluentes de beneficiamento grandes quantidades de eletricidade, combustível e água, com as correspondentes emissões de gases de estufa e efluente contaminado resultantes de processamento molhado de materiais (HASANBEIGI, PRICE, 2015). A indústria têxtil consome uma quantidade considerável de água durante o tingimento, estampagem e as operações de acabamento (ALEBOYEH, MOUSSA, ALEBOYEH, 2005, EREN, 2012). Os corantes da indústria têxtil são uma importante fonte de contaminação ambiental. Mesmo em baixas concentrações, corantes reativos, que têm grupos azo, antraquinona e ftalocianina como sistemas de cromóforos definidos, para dar cor à água (YILDIRIM et al., 2011). Atualmente, mais de 100 mil tipos de corantes sintéticos são usados comercialmente e 700.000 toneladas de corantes são fabricados no mundo anualmente. Estima-se que 1-15% do corante é perdido durante o processo e é liberado em águas residuais (DANESHVAR, et al., 2008). Estas correntes de efluentes podem ser altamente coloridas e difícil de descolorir (ALEBOYEH, MOUSSA, ALEBOYEH, 2005; BASTURK, KARATAS 2015).

Os corantes reativos constituem uma das classes de corantes mais utilizadas pela indústria têxtil, e tendo um foco significativo dentro da indústria de confecção, uma vez que apresenta bons índices de solidez a lavagem e uma gama de cores vivas. Porém possui sensibilidade ao cloro e agride o meio ambiente, segundo Ciba (2001 apud MORAES, 2010), a utilização desta classe de corantes no Brasil corresponde a 57% do mercado. Eles são utilizados para fibras celulósicas, sua molécula pode ser definida pelos seguintes sistemas estruturais: sistema cromóforo, que é responsável pela coloração, um grupo sulfonado, que será responsável pela solubilidade e caráter aniônico do corante e por ultimo, um grupo reativo, que deve ser responsável pela formação da ligação fibra e corante por meio de ligação covalente, formando reações de adição ou substituição nucleofílica Ciba (2001 apud MORAES, 2010).

Esta classe de corante é dividida em função do seu grupo químico reativo, a reatividade de um corante é medida pela velocidade da reação em função da concentração de álcali e da temperatura e a sua reatividade (BELTRAME, 2006). Existem vários tipos, entretanto, segundo Silva et al.(2011), os mais usados no mercado www.abqct.com.br

geralmente são o Monoclorotriazina, o vinilsulfônico (VS) e os bifuncionais que possuem dois grupos reativos na mesma molécula de corante. A introdução de mais de um grupo reativo aumenta significativamente a fixação do corante no substrato têxtil, uma vez que mesmo que um deste sofra hidrólise, o outro tende a reagir com a celulose, estes são denominados corantes reativos bifuncionais (BELTRAME, 2006). A conservação da água e diminuição da poluição também faz parte das estratégias das indústrias para tornar seus processos de produção mais respeitadores do meio ambiente, particularmente em partes do mundo onde a água é escassa (HASANBEIGI, PRICE, 2015). O principal objetivo deste trabalho foi à reutilização de efluentes têxteis tintos com o corante amarelo drimaren CL- 2R, que é um corante reativo bifuncional e tratados via processo H2O2/UV para novos tingimentos têxteis. Esta metodologia busca uma alternativa viável para substituição da água potável utilizada atualmente dentro dos processos de beneficiamentos têxteis. Segundo Hassemer (2006), os POAs são caracterizados por formar radicais hidroxilas, HO●, um agente com elevado poder oxidante (E° = 2,3 V), extremamente reativo e de reduzida seletividade, capaz de atuar sobre uma grande diversidade de poluentes orgânicos. Estes radicais são formados pela estimulação de oxidantes fortes tais como, por exemplo, peróxido de hidrogênio (H2O2), ozônio (O3) ou semicondutores como óxido de titânio (TiO2), óxido férrico (Fe2O3), óxido de zinco (ZnO) e óxido de alumínio (Al2O3), dentre outros (AZEVEDO et al., 2010). Um método direto para geração de HO● é a fotoclivagem do peróxido de hidrogênio por meio de radiação UV. O processo de H2O2/UV pode levar a degradação completa e a conversão a dióxido de carbono (CO2) e água (H2O) e sais inorgânicos da maioria dos contaminantes orgânicos (ARAUJO e YOKOYAMA, 2006). Por meio da catálise, este é transformado em radical hidroxila (. OH). Segundo Mattos et al.(2003), além de ser considerado um agente oxidante, como demonstrado na reação (1), este pode também ser um redutor como demonstrado na reação (2). H2O2 + 2H+ + 2eH2O2 + 2OH

2H2O 1,77 V (1) O2 + H2O + 2e -0,15V (2) QUÍMICA TÊXTIL

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QUÍMICA TÊXTIL

tratamento de efluentes

Oxidação fotoquímica Entende-se por qualquer reação química provocada pela absorção de radiação ultravioleta, quer seja no visível ou no infravermelho (HASSEMER, 2006, HASSEMER, 2012). A oxidação fotoquímica do peróxido de hidrogênio pela radiação UV gera dois radicais hidroxila reação (3), que agem degradando a matéria orgânica e formando compostos mais simples reação (4). Quando o peróxido de hidrogênio esta em excesso pode ocorrer uma reação paralela, que diminui a reação de degradação da matéria orgânica reação (5), isto se dá porque este age capturando os radicais hidroxilas (ARAUJO, YOKOYAMA, 2006).

Os produtos têxteis tornam-se cada vez mais atrativos aos olhos dos consumidores por vários motivos como: design, cor, aparência, toque e conforto, mas atualmente as questões ambientais devem ser consideradas.

H2O2 hⱱ 2 HO● (3) Produtos finais (CO2, H2O, NO3-, Cl-) (4) R – H + HO● HO2● + H2O (5) HO● + H2O2

2.3 Reator fotoquímico

Segundo, Slokar e Le Marechal, (1998), os principais fatores que influenciam o processo H2O2/UV em águas residuais têxteis são a concentração do peróxido de hidrogênio, a intensidade da radiação ultravioleta, o pH, a estrutura do corante e a composição do efluente. A análise de remoção de cor pode ser avaliada por meio de técnicas espectrofotométricas conforme a literatura tem definido (ARAUJO, YOKOYAMA, 2006) (GUARATINI, ZANONI, 1999), estas permitem que sejam feitas analises comparativas entre os efluentes brutos e os efluentes (GUARATINI, ZANONI, 1999).

2. Materiais e Métodos 2.1 Tecidos

Foi utilizado tecido plano de composição 100 % algodão e alvejado, com gramatura 180 g/m2.

2.2 Corante O corante utilizado foi amarelo drimaren CL-2R fornecidos pela Clariant. Todos reagentes utilizados foram de grau analítico.

Para os ensaios de degradação fotoquímica, foi utilizado um reator fotoquímico, com capacidade de tratamento de até 2000 mL, atuando por batelada (Figura 1). Esse sistema dispõe de uma fonte de radiação policromática UV/Visível, assegurada por 3 lâmpadas de 1,7 UV/ Watts de potência. Segundo especificações do fabricante (SANKYO-DENDKI) essas lâmpadas apresentam máximos de emissão entre 253,1 nm e 320,0 nm, suas dimensões são de 210,5 mm de comprimento e 15,5 mm de diâmetro. O reator consiste em uma caixa de madeira com uma porta para abertura frontal, projetada para a manipulação dos experimentos, acoplada ao fundo deste reator foi colocado um agitador magnético para que haja agitação continua durante o

Figura 1. Reator utilizado nos tratamentos das amostras de efluente Vidro d

e cob

alto

50 cm

10 cm

Lâmpadas 15W

Amostra

Agitador Magnético

30 cm

64

QUÍMICA TÊXTIL

30

cm

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QUÍMICA TÊXTIL

65

QUÍMICA TÊXTIL ensaio. As paredes do reator foram forradas com papel alumínio para assegurar que toda a radiação fosse reflita sobre a amostra. As três lâmpadas UV foram instaladas na parte superior do reator. Foram feitos dois orifícios, um na lateral em que foi colocada uma mangueira com uma seringa, para a coleta das amostras do efluente degradado, nos intervalos de tempos determinados e outro na parede superior, onde foi instalado um termômetro de mercúrio para o controle da temperatura. Na parede de trás do reator foi instalado um cooler para diminuir a temperatura no interior. Para facilitar o entendimento do procedimento experimental, o trabalho foi dividido em três etapas distintas: • Processo de tingimento; • Tratamento do efluente; • Tingimento utilizando efluente tratado.

pesadas eram valores muito baixos e se fosse feita a medição de massa poderia favorecer o erro, em função disto foram preparadas soluções conforme Tabela 1.·. O processo de tingimento foi iniciado a temperatura ambiente com a adição de 42,75 mL de água proveniente da rede de abastecimento e dos reagentes: sequestrante, corante e o cloreto de sódio, conforme quantidades indicadas Tabela 1 e seguindo a curva de montagem do corante representado na Figura 2. A Figura 2 mostra que a temperatura foi elevada a 60°C, subindo 1°C por minuto. A temperatura de 60°C foi mantida por 20 minutos para iniciar a dosagem dos álcalis (carbonato de sódio e hidróxido de sódio) que foi executada em três vezes durante trinta minutos. Em seguida o processo de fixação ocorreu em quarenta minutos, mantendo a mesma temperatura (Figura 2). Figura 2. Curva de montagem do corante.

2.4 Processos de tingimentos

100

ºC

80

Temperatura ºC

Os processos de tingimentos foram feitos realizados utilizando uma concentração de 1,1% do corante reativo bifuncional amarelo drimaren CL-2R, 5 g de tecido plano de composição 100 % de algodão e alvejado, com relação de banho de 1:10, totalizando assim um volume de banho de 50 mL por caneca. Foram realizados dez ensaios. Para realizar os tingmentos foi utilizada uma maquina HT marca Mathis e foi utilizada a receita (1 g.L1 Ladiquest, 1,1 % de Amarelo Drimaren Cl – 2R, 65,0 g.L-1e Cloreto de sódio, 5 g.L-1 de Carbonato de sódio, 1,5 ml. L-1 de Hidróxido de sódio a 38°βé, 40 minutos de fixação) fornecida no catalogo técnico da empresa fabricante do corante reativo bifuncional. Os reagentes foram pesados conforme foi descrito na Tabela 1, no caso do sequestrante, corante e carbonato de sódio, as quantidades que deveriam ser

B 60

Fixação

40

A 20

20

30

40

Tempo em minutos

(CLARIANT, 2005 adaptado pela autora).

Após o tingimento, estes tecidos foram submetidos ao processo de lavagem, em que se utilizou uma relação de banho de 1:20, ou seja, um volume de banho de 100 mL por caneca, no mesmo equipamento utilizado para o tingimento. Foi realizada uma lavagem

Tabela 1. Reagentes utilizados no processo de tingimento executado com o corante amarelo drimaren CL- 2R. Item

Receita fornecida pelo fabricante do corante

Quantidades requeridas

Soluções utilizadas

Pipetagens

A)

1 g.L-1 Ladiquest

0,05 g

1:10

0,5 mL

A)

1,10 % Corantes

0,055 g

1:100

5,5 mL

A)

65,0 g.L-1e Cloreto de sódio

3,25 g

Não se utilizou solução

--

B)

5 g.L-1 de Carbonato de sódio

0,25 g

1:5

1,25 mL

B)

1,5 ml. L de Hidróxido de sódio a 38°βé

0,08 mL

Não se utilizou solução

--

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-1

QUÍMICA TÊXTIL

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tratamento de efluentes Tabela 2. Condições dos procedimentos de lavagem para corantes reativos heterofucionais e as quantidades dos reagentes utilizados (CLARIANT, 2005). Receita fornecida pelo fabricante do corante

Item A)

2 mL.L-1 ácido acético

B)

1 g.L-1 detergente para lavagem de corante reativo

a frio com ácido acético (A) por cinco minutos para neutralização dos álcalis requeridos durante o processo de tingimento, seguindo de duas lavagens à fervura de quinze minutos cada com um detergente dispersante (B) para remoção de todo o corante hidrolisado e por último uma lavagem a temperatura ambiente para remover qualquer residual de produto por mais cinco minutos, conforme descrito na Tabela 2 e representados na Figura 3. Figura 3. Gráfico do proceso de lavagem 100

ºC

Temperatura ºC

Neutralização

Pipetagens

0,2 mL

Não se utilizou solução

--

0,1 g

1:10

1,0 mL

e foram analisadas por meios dos parametros de mediçao de pH, condutividade e espectrofotometria. Para as medições realizadas por espectrofotometria foi utilizado o método colorimétrico por meio de medidas de absorbâncias. As cores foram medidas no comprimento de onda de maior absorção do corante na faixa do visível. As leituras de absorbâncias foram realizadas em um espectrofotômetro UV visível Beckman Du 640. A eficiência de remoção (que foi tratada durante todo este estudo, em %) foi calculada pela equação 1:

Em que: A = absorbância

2.6 Tingimento com efluente tratado

40

A 20

Soluções utilizadas

Eficiência de remoção = (A inicial) – (A final) / (A inicial) ] X 100 (Equação 1)

80

60

Quantidades requeridas

5

B 15

5

Tempo em minutos

(CLARIANT, 2005 adaptado pela autora).

2.5 Tratamento dos efluentes gerados por meio de fotocatálise com H2O2/UV

Os efluentes provenientes do processo de tingimento foram coletados e retirados três alíquotas de 500 mL cada, a seguir foi realizada a adição de 14,71 mmol.L-1 de peróxido de Hidrogênio à 200 Volumes, posteriormente foi realizado a correção dos pHs para as faixas 4,0 , 7,0 e 11,0, utilizando soluções de ácido acético e hidróxido de sódio nas concentrações de 4,0 mol, conforme a necessidade. Durante o processo de tratamento foram coletadas amostras de 10 mL aproximadamente em intervalos de 0, 20, 40, 60, 90, 120 e 150 minutos de irradiação www.abqct.com.br

Os novos tingimentos foram realizados conforme o procedimento item 2.5, apenas foi substituído os 42,67 mL de água potável por água de reuso. As quantidades de reagentes foram às mesmas, com exceção do cloreto de sódio que em função da condutividade existente na água de reuso foi realizado o ajuste das concentrações em função da curva de calibração conforme Figura 4. Esta curva foi feita preparando uma solução de cloreto de sódio com concentração padrão de 1,2 g.L-1 e fazendo diluiões de 0,2 g.L-1. As condutividades das soluções foram medidas e com o auxílio do Excel foi desenvolvida uma curva padrão na qual os eixos foram utilizados a concentração versus condutividade, e por meio desta foi obtida a equação da reta e o valor de r2. Após o processo de tingimento, as amostras tintas com efluente tratado foram avalidas com o tecido tinto padrao por método colorimétrico. QUÍMICA TÊXTIL

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QUÍMICA TÊXTIL Figura 4. Curva de calibração para ajuste da concentração de cloreto de sódio (Y= 1718.X ou seja Concentração = Condutividade/ 1718 e o valor R2 = 0,996) 2000

Condutividade (µs/Cm)

1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

Concentração (g/L)

2.7 Avaliação Colorimétrica

Os resultados do processo de degradação do corante nas faixas de pH 4,0, 7,0 e 11,0 (Figura 5 e Tabela 4) demonstram que as absorbâncias foram lidas nas faixas UV (200 nm a 400 nm) e visível (400 nm a 700 nm), foram executadas diversas leituras em comprimentos de ondas distintos com a finalidade de descobrir qual o comprimento de onda de maior absorção para os corantes estudados. Pode-se observar na Figura 5 que houve uma redução significativa nos valores de absorbância, quando comparados as características dos efluentes brutos à dos efluentes tratados comH2O2/UV, também se observou que as faixas de valores de pH também gera

Para análise do tecido tingido com a água de reuso em relação ao padrão foi utilizado o valor de ∆E, que é a diferença de cor no espaço Color Measurement Committee CMC. Foi utilizado o iluminante D65 e um espectrofotômetro de bancada da marca Kônica Minolta CM-3600.

3. Resultados e Discussão O perfil de degradação do efluente produzido com corante Amarelo Drimaren CL-2R após o tratamento por processo de fotocatálise com H2O2/UV foi apresentado na Figura 5 e nas Tabelas 3 Tabela 4.

Figura 5. Absorbâncias nas faixas UV e visível em função do comprimento de onda em nm no tempo de 150 minutos de tratamento para o efluente com corante amarelo Drimaren CL-2R. 1,2

Efluente bruto pH 4 pH 7 pH 11

Absorbância

0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 200

300

400

500

600

700

800

Comprimentos de onde em mm

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tratamento de efluentes influencia neste processo de degradação, estes resultados sao semelhantes ao encontrados na literatura por Hassemer (2006); Clausen e Takashima (2007); Elmorsi et al. (2010); Kalsoom et al. (2012). No entanto, foi possível observar que para valores de pH 4,0 a degradação foi mais eficiente, mostrando uma redução nos valores de absorbância de 97,11% (Figura e Tabela 4).

Tabela 4. Porcentagens de remoção de cor nos efluentes produzidos. Corantes Amarelo Drimaren CL-2R pH % Remoção 4,0 97,11 % 7,0 44,44% 11,0 14,12 %

Tabela 3. Parâmetros iniciais e finais após tratamento fotocatalítico em pH 4,0 do efluente produzido com corante amarelo Drimaren CL-2R.

Segundo Cavalcante et al. (2005) e Brito e Silva (2012) em valores de pH ácido o efeito dos capturadores de radicais, principalmente íons tais como bicarbonatos e carbonatos são anulados. Nos corantes reativos, uma comprovação deste fenômeno seria o desaparecimento da banda de absorção a 487 a 505 nm, ocasionada pela quebra da ligação azo (-N=N-), que também esta sendo evidenciado pela diminuição da intensidade da cor do efluente (BRITO, SILVA, 2012; RIBEIRO et al., 2013). A determinação do valor de condutividade da água de reuso foi um parâmetro que permitiu o aproveitamento do eletrólito presente nesta água tratada. O cálculo das quantidades necessárias de cloreto sódio foi realizado por meio da equação da reta (Figura 4), reduzindo desta forma o consumo deste reagente durante os processos de tingimento posteriores. A Tabela 5 mostra as leituras de condutividade inicial e final para os efluentes gerados com o corante estudado. Os resultados demonstram que as variações de condutividade para os primeiros tratamentos são muito pequenas, pode-se observar que essas diferenças são geradas em

Parâmetros Físicos Químicos Valores Amarelo Drimaren CL-2R Efluente Inicial

Efluente Final

pH

5,45

3,60

Condutividade

1,8300

1,8300

250 λ

1,0791

0,1997

350 λ

0,7168

0,1057

450 λ

0,1006

0,0029

550 λ

0,0937

0,0001

650 λ

0,0820

0,0003

750 λ

0,0560

0,0001

Absorbâncias

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QUÍMICA TÊXTIL função do ácido ou álcali utilizado para correção de pH. Contudo para os segundos tratamentos esta condutividade altera e desta forma torna-se possível identificar a quantidade de eletrólito residual no banho (Tabela 5). Os novos tingimentos com a água de reuso permitiu uma economia de eletrólito de até 3,22 g.L-1

3.1 Avaliação da cor dos tingimentos executados com água de reuso produzida pelo processo de oxidação avançada H2O2/UV.

A Figura 6 mostra os tecidos tingidos com com corante amarelo Drimaren CL-2R (a) Padrão, (b) 1º Reuso e (c) 2º Reuso. E foi realizada uma avaliação colorimetrica entre padrão e amostas de reuso. Para análise do tingimento com a água de reuso produzida pelo processo de oxidação avançada H2O2/UV, foi utilizado o valor de ∆E, que é a diferença de cor no espaço CMC.

Considerando a iluminante D65, os valores obtidos de ∆E para o corante amarelo Drimaren CL-2R no primeiro e segundo tingimento com as águas de reuso geradas pelo processo fotocatalítico foram 0,62, e 0,58 respectivamente (Tabela 6). Analisando a Tabela 6, as amostras tintas com a primeira e segunda água de reuso do respectivo corante foi possível perceber que estas estão mais escuras, uma vez que houve um decréscimo da luminosidade (∆L*) em ambas, de - 0,21 e -0,39, a amostra tinta com o 1º reuso se mostrou menos avermelhada (∆a* = -0,12) e mais amarelada (∆b* = 1,43), já a amostra tinta com o 2º reuso se apresentou mais vermelhada (∆a* = 1,31) e um pouco mais amarelada (∆b* = 0,16). Considerando que os valores de ∆E comentados até o momento são inferiores a 0,62 (Tabela 6), mediante a isto, esses valores podem ser aceitos para indústria de confecção.

Tabela 5. Correção do cloreto de sódio em função da curva de calibração da condutividade da água de reuso proveniente do tingimento com corante amarelo Drimaren CL-2R.

Efluente Produzido Amarelo Drimaren CL-2R em pH 4,0 – 1º tratamento Amarelo Drimaren CL-2R em pH 7,0 – 1º tratamento Amarelo Drimaren CL-2R em pH 11,0 – 1º tratamento Amarelo Drimaren CL-2R em pH 4,0 – 2º tratamento

Condutividade Inicial (ms/cm)

Condutividade Final (ms/cm)

Quantidade de cloreto de sódio corrigida (g.L-1)

% Redução

1,8600

1,8330

63,29

2,63

1,8600

1,6250

64,05

1,46

1,8600

1,4620

64,15

1,31

3,6120

3,5860

62,91

3,22

Obs: Concentração inicial de cloreto de sódio foi de 65 g.L-1.

Figura 6. Tingimentos executados com corante amarelo drimaren CL-2R. Padrão

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QUÍMICA TÊXTIL

(b)1º Reuso

(c) 2º Reuso

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tratamento de efluentes Tabela 6. Resultados da leitura da cor dos tingimentos executados com as águas de reuso com o corante amarelo Drimaren CL-2R. Amarelo Drimaren CL-2R Padrão

Amostra Tinta com 1º reuso.

Padrão

Amostra Tinta com 2º reuso.

L*

74,71

74,50

74,71

74,32

a*

26,91

26,79

26,91

28,22

b*

71,84

73,27

71,84

72,01

C*

76,72

78,01

76,72

76,63

h*

69,47

69,91

69,47

69,99

∆L*

- 0,21

- 0,39

∆a*

- 0,12

1,31

∆b*

1,43

0,16

∆E*

0,62

0,58

Sendo que L corresponde à luminosidade; eixo “a” as diferenças entre o verde e o vermelho; “b” as diferenças entre o amarelo e o azul e “h” corresponde à tonalidade da cor.

4. Conclusão Em função dos resultados demonstrados neste trabalho, o tratamento realizado pelo método H2O2/UV mostrou-se eficiente para a remoção da cor presente no efluente produzido com o corante Amarelo Drimaren CL-2R. Para a remoção da cor e reutilização da água, os resultados mostraram que houve uma redução das absorbâncias nas faixas de maior absorção dos efluentes produzidos com o corante estudado na ordem de 97,11%, caracterizando assim, a possibilidade de reuso em um novo tingimento. Foi verificado também que o pH é uma variável que influência no processo de degradação dos corantes, sendo que a melhor degradação da cor ocorreu na faixa de pH 4,0. A reutilização dos efluentes tratados provou ser possível em novos tingimentos durante mais de um tratamento, uma vez que os resultados apresentaram diferenças de cor (ΔE) máxima de 0,62, com isto permitindo a reutilização em até duas vezes desta água proveniente do processo fotoquímico. Foi possível concluir que o elevado valor da condutividade nos banhos de tingimentos não é um fator www.abqct.com.br

restritivo para o reuso destes efluentes, visto que o cloreto de sódio pode ser reutilizado para o tingimento seguinte, fator este que se torna mais um ponto positivo, uma vez que representa economia de insumos durante o processo de tingimento. No segundo tingimento com a água de reuso, foi possível a economia de 3,22 g.L-1. Aparentemente em uma amostra de 5 g, como foi à realização dos ensaios laboratoriais, parece uma economia ínfima, até porque o cloreto de sódio ou sulfato de sódio é um insumo relativamente barato, entretanto se a análise for executada considerando uma máquina de produção de capacidade de 500 Kg, utilizando a mesma relação de banho praticada neste trabalho, teremos 5000L, ou seja, levando a uma economia de 16,1 Kg de sal por tingimento, considerando que cada maquina produza 2 tingimentos por dia e trabalhe 22 dias por mês, esta economia será de 708,40 Kg por mês, ou então 8500,8 Kg por ano.

AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à FAPESP, CNPq, Faculdade SENAI Antoine Skaf e à Escola SENAI Francisco Matarazzo pelo suporte tecnologico e financeiro. QUÍMICA TÊXTIL

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QUÍMICA TÊXTIL tingimento

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QUÍMICA TÊXTIL

bibliografia tratamento de efluentes

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produtos e serviços

Additiva distribui para a região Sul a Linha de Monômeros Acrílicos BASF da nova unidade de Camaçari

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omo distribuidora BASF na região Sul, a Additiva passa a fornecer a linha completa de monômeros acrílicos BASF – produzida no novo Complexo Acrílico de Camaçari/BA. A unidade, inaugurada no final de junho, e que envolveu mais de 500 milhões de euros em investimentos, compõe três plantas para a produção de Acido Acrílico, Acrilato de Butila e Polímeros Superabsorventes (SAP). Essa produção atenderá a importantes cadeias produtivas, oferecendo localmente matérias-primas de elevada qualidade para os setores de fraldas descartáveis e absorventes; tintas imobiliárias; detergentes; tintas UV(móveis); óleo e gás; mineração entre outros. Com o novo Complexo , será garantido o abastecimento local destes materiais , com um impacto

positivo à balança comercial do país de cerca de US$ 300 milhões por an . A Additiva está inserida nesta iniciativa inovadora e sustentável cumprindo com todos os quesitos que trazem eficiência logística, orientação técnica e total segurança em todo o processo de fornecimento, disponibilizando ao mercado os seguintes itens: Ácido Acrílico Glacial - Acrilato de Butila - Acrilato de Etila - Acrilato de 2 Etil Hexila - Metil Acrilato e Monômeros Especiais. “Sem dúvida esta é uma operação de importância estratégica para toda a cadeia produtiva do setor químico nacional, destaca Marcos Bresolin, diretor da Additiva, e estamos preparados para atender, com a máxima agilidade e segurança no manuseio destes materiais , a todas as necessidades dos nossos clientes”, finaliza o empresário.

contratação

A

empresa Global Química e Moda, informa a contratação da executiva Iara Valentim a partir de Julho de 2015. Com mais de 19 anos de experiência na área comercial, estruturação e liderança de canais de vendas direta e indireta, Iara vem acrescentar com sua experiência e efetivar a ampliação do nosso canal de distribuição em todo país. Além disso, a contratação da profissional vem para solidificar a presença da Global no mercado de sublimação.

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Atualmente a Global Química e Moda é líder em market-share no mercado brasileiro no fornecimento de tintas para impressão direta Têxtil, em especial com corantes reativos, e agora trará esta experiência para ampliar seus negócios na área de sublimação, afirma Felipe Sanchez, CEO da empresa. www.abqct.com.br

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