1-3- مشکلات ناشی از وجود رنگ در پساب:
آب یکی از فراوان ترین مواد موجود در کره ی زمین است ولی انسان نیاز به آب مناسب برای شرب و فعالیت هایی مانند کشاورزی، دامپروری و صنعتی دارد و منابع آب مناسب به دلیل افزایش مصرف و وجود فاضلاب های انسانی و پساب های صنعتی به مرور محدود تر شده و لزوم بهره گیری از آب‌های بازیافتی اهمیت ویژه می یاید. صنعت نساجی یکی از صنایعی است که مصرف آب آن بیش از 100 بیلیون گالن در سال بوده و در نتیجه حجم پساب زیادی تولید می شود. قسمت اعظم این پساب ناشی از فرآیند های رنگرزی می باشد. صنعت نساجی بزرگترین مصرف کننده رنگ‌ها بوده و رنگ های آزوئیکی(آزو) 45 درصد از کل مصرف رنگ های نساجی را شامل می‌شود. حدود 70-60 درصد از کل رنگ های تجاری، رنگ های آزو با پیوند N=Nمی باشند. اکثر رنگ های مورد استفاده دارای ساختار پلیمری بوده که از نظر بیولوژیکی، تخریب پذیری بسیار کمی را دارا می‌باشد. حدود105×7 تن رنگ های مصنوعی به صورت سالیانه در سرتاسر دنیا تولید می‌شود. که 10-5 درصد به همراه پساب رهاسازی می شوند. در حین فرآیند رنگرزی، مقدار زیادی از مواد شیمیایی و رنگ به حمام رنگ افزوده می شود که عامل اصلی آلودگی پساب های نساجی هستند.
با توجه به قدرت رنگ و نوع فرآیند رنگرزی، غلظت رنگ ها در حمام های رنگ از (mg/l) 10 تا 10000متغیر می باشد. با افزایش مصرف الیاف نخی (50 درصد از کل مصرف الیاف جهان )، رنگ‌های راکتیو بزرگترین گروه از رنگ های سلولزی در حال رشد می باشند. این رنگ ها نیازمند 10برابر آب بیشتر می باشند. به همین دلیل حجم زیادی از پساب تولید می شود[30].
حذف رنگ های راکتیو از پساب های نساجی یک چالش بسیار مهم در صنعت تخلیه پساب است. حضور رنگ های مرئی در پساب به مقدار بسیار کم حتی در حد (mg/l) 1به دلیل ظاهر نامطلوب، غیر قابل قبول می باشد. همچنین رنگ فعالیت فتوسینتیکی و حلالیت گاز در اکوسیستم دریا را تحت تاثیر قرار می دهد. رنگ ها برای محیط آبزی سمی بوده و محصولات ناشی از تخریب رنگ که به صورت آمین های آروماتیکی هستند، سرطان زا می باشند و آسیب های جبران ناپذیری به مغز، سیستم عصبی مرکزی، سیستم تولید مثل، کبد و کلیه وارد می کند.
سالیانه 80000 تن رنگ های راکتیو، تولید و مصرف می شود که می توان با استفاده از آن ،تخمینی از کل میزان آلودگی ناشی از مصرف آنها را بدست آورد. در فرآیند رنگرزی، آب به شکل بخار برای انتقال رنگ ها به الیاف به کار برده می شود، در رنگرزی هر کیلوگرم از نخ با رنگ های راکتیو به 150-70 لیتر آب و0.8 -0.6کیلوگرم سدیم کلرید نیاز است. پساب ناشی از فرآیند رنگرزی حاوی مقدار فراوانی رنگ، نمک و مواد آلی می باشد [31]. قوانین مربوط به کیفیت آب که تحت نظارت موسسه‌ی ملی حذف آلودگی از پساب می باشد، تاکید فراوانی بر کنترل مواد سمی موجود در پساب خروجی از صنایع دارد. پساب‌های نساجی به ویژه پساب‌های ناشی از واحد های رنگرزی، از مسائل مهم در آلودگی محیط زیست می‌باشند. این پساب‌ها حاوی مقادیر زیادی از رنگ،COD ،BOD،TOC ، بو، اسیدیته و قلیائیت، مواد جامد معلق و دیگر مواد محلول و غیر محلول می‌باشند. آنچه به افزایش نگرانی ها دامن می‌زند حضور مقادیر بالایی از فلزات سمی مانند کروم، مس، کبالت، سرب و روی در این گونه پساب‌ها می‌باشد که در ساختار مولکولی رنگ به دلیل خواص تثبیت رنگ و سینتیک رنگرزی وجود دارند. به صورت خاص، پساب ناشی از رنگ های راکتیو حاوی موارد زیر می باشد:
٭رنگ های راکتیو هیدرولیز شده مشتمل بر 30-20 درصد از کل رنگ های مورد استفاده بوده که قابلیت بازیافت را نداشته و منشا رنگ پساب می باشد.
٭مواد آلی رنگی غیر قابل بازگشت که BODوCOD پساب ها را افزایش می دهد.
٭الیاف نساجی
٭((gr/l100- 60الکترولیت، بیشتر سدیم کلرید و سدیم کربنات، که میزان املاح محلول در آب و پساب را افزایش می‌دهد. این پساب ها دارای PH در محدوده 11-10 می باشند. به دلیل ماهیت سمی اکثر رنگ ها برای بسیاری از گیاهان و میکروارگانیزم ها، پساب رنگی نباید بدون تصفیه کافی تخلیه شود. حتی پساب های غیرسمی نیز مانع از نفوذ نور شده و در نتیجه باعث کاهش بازده فوتوسینتیکی در گیاهان آبزی شده و باعث افزایش COD می شوند[32]. رنگ ،نامطلوب‌ترین مشخصه پساب‌های نساجی است و اثر بسیار زیان باری بر محیط دارد. به دلیل جذب نور توسط رنگ، رشد گیاهان موجود در آب متوقف شده و از بین می روند و اکوسیستم آب را به صورت بسیار جدی تحت تاثیر قرار می دهد. در ادامه، مروری بر روش های حذف رنگ از پساب خواهیم داشت.
1-4- روشهای حذف رنگ ازپساب
به طورکلی3 روش برای حذف رنگها از پساب وجود دارد که در زیر به کلیات و برخی از انواع آنها اشاره می شود[1].
1-4-1)روشهای شیمیایی((Chemical methods
در این روشها با استفاده از مواد شیمیایی، عمدتا اکسیدکننده، تغییری در ساختار رنگها به خصوص بخش آروماتیکی رنگ ایجاد کرده و یا عاملی را جایگزین یکی ازعوامل اصلی ساختار می‌نمایند. از انواع این روشها می‌توان به موارد زیر اشاره نمود.
1-4-1-1)نمک های H2O2-Fe(II)یا Fentons reagent
این روش برای حذف رنگهای محلول و نامحلول به کار می‌رود. این روش برای انواع رنگهای مقاوم در برابر تخریب زیستی موثرمی باشد، ولی از معایب این روش تولید لجن و در مواردی نیز تولید رسوباتی است که خود مستلزم انتقال به مکانی دیگر و یا راه حلی برای از بین بردن آن می باشد. این مشکلات کیفیت این روش را کاسته و از ارزش آن در حذف موثر رنگ ها می کاهد.
1-4-1-2)ازون دهی (Ozonation)
استفاده از ازون یکی از اولین روش های مورد استفاده برای حذف رنگ هاست. این روش اولین بار در سال 1970 انجام گردید.
ازون یک ماده اکسید کنند و فعالی است. از مزایای این روش می توان به استفاده از حجم و مقدار بسیار کم ازون برای تیمار پساب و حذف نسبتاً موثر رنگ ها اشاره کرد ولی این روش دارای معایبی مانند کم بودن نیمه عمر ازون در حدود 20 دقیقه است.
1-4-1-3) فتو شیمیایی
در این روش ملکول های رنگ توسط نورUV بهCO2 وH2O تبدیل می شود که البته این فرایند در حضورH2O2 اتفاق می افتد.
این تغییر به خاطر تولید رادیکال های هیدروکسیل با غلظت زیاد در اثر تابش طیف UV انجام می‌گردد.
میزان حذف رنگ در این روش به شدت تابش نورUV ، PHو ساختار نوع رنگ بستگی دارد. در این روش هیچ گونه لجن یا رسوبی به جا نمی ماند و بوی نامطبوع پساب نیز از بین می رود.
1-4-1-4)هیپوکلرید سدیم (NaOCl)
در این روش یون کلر به گروه های آمینی رنگ حمله کرده و از این طریق آنها را حذف می کند. این روش برای تمامی رنگ ها کارا نمی باشد. از مزایای این روش می توان به عملکرد سریع و تخریب گروه های آزو اشاره نمود و از معایب آن این است که ترکیبات آروماتیکی هالوژن دار به پساب و سپس به محیط زیست وارد می شود که مشکل تازه ای را ایجاد می نماید. ضمن آنکه استفاده از کلر نیز مضرات خود را به دنبال دارد.