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Información Técnica

Decoloración de Colorante Azoico por Técnicas Químicos, Físicos y Biológicos

Dr. Mark Moskovitz y Gary Witman, MD

La industria textil utiliza más de 10,000 diferentes tintes y pigmentos, con la producción anual en todo el mundo a punto de 2,000,000 toneladas. La clase de tinte azoico sintético es con mucho del colorante más utilizado, lo que representa más del 50% de toda la producción de tinte. Hay más de 2,000 colorantes azoicos estructuralmente diferentes en el uso comercial. Muchas diferentes técnicas se utilizan en un intento de eliminar con eficacia y eficiencia los colorantes azoicos de los efluentes de aguas residuales de la industria textil y otras industrias relacionadas con medio de contraste, entre los que son los de cuero, alimentos, cosméticos, fotografía en color, la industria farmacéutica y de productos de papel.

Por tantas razones medioambientales y sanitarios, es esencial para eliminar por completo estos colorantes azoicos antes de que lleguen a los efluentes que salen a la aprobación de la gestión de abastecimiento de agua tanto como los tintes y sus productos de degradación intermedios que son mutagénicos y pueden convertirse en cancerígenos en condiciones anaeróbicas. Cantidades significativas de estos tintes se pierden durante el proceso de tintura. Dependiendo de la clase de tinte, esta pérdida en las aguas residuales pueden ir del 2% de la concentración original de los colorantes básicos, hasta un máximo de 50% para los tintes reactivos, con una pérdida media global del 15%. El tinte azoico que contiene los efluentes, decolora el agua y aumenta la demanda bioquímica de oxígeno del agua contaminada, (Refieren al documento previa de la Utilización Técnico Especializado de la Alúmina Activada para la Decoloración por Moskovitz y Witman) creando condiciones de anoxia que pueden ser letales para las especies acuáticas. La concentración en masa de la mayoría de tintes azoicos que contiene descargas de aguas residuales está en el rango de 10-50 mg / litro de efluente.

Colorantes azoicos que se caracterizan por el nitrógeno en nitrógeno dobles enlaces (-N = N-). Ellos contienen al menos un año y hasta cuatro grupos azoicos generalmente unidos por dos radicales de los cuales al menos uno, pero por lo general ambos son grupos aromáticos. El color de los colorantes azoicos se determina por los enlaces azoicos y sus asociados y auxochromes cromóforos. El cromóforo es una configuración radical que consiste en dobles enlaces conjugados con electrones deslocalizados. Un auxochrome es un grupo funcional de los átomos con electrones no enlazantes que cuando está conectado a un chromaphore se altera tanto la longitud de onda y la intensidad de la absorción, y como tal es capaz de incrementar el color de cualquier compuesto orgánico. Bonos azoicos son los bonos más activos en las moléculas de colorantes azoicos, que pueden romperse a través de la oxidación por radicales hidroxilo o reducido por los electrones. El desglose de estos bonos azoicos lleva a la decoloración de los tintes.

Sin embargo, porque el objetivo de coloración es proporcionar a la permanencia del color, los colorantes azoicos se fabrican para ser resistente al ataque biológico, la luz, el calor y la oxidación. Como se señaló anteriormente, muchos procesos han sido investigados para aclarar el color de las aguas residuales textiles. Ningún sistema ha demostrado a escala industrial para proporcionar una solución satisfactoria. Muchos métodos físicos y químicos pueden ser costosos y pueden no ser eficaz. Los métodos físicos y químicos que se han utilizado para la eliminación de colorantes azoicos incluyen adsorción, coagulación y procesos de membrana. tecnologías de membrana son muy efectivos, pero utilizan cantidades significativas de energía. Por otra parte, los procesos biológicos desarrollados hasta ahora han sido relativamente ineficaz.

Colorantes azoicos que normalmente son resistentes a la biodegradación, debido a sus complejas estructuras. Muchos tintes azoicos diferentes de bacterias y hongos microorganismos degradantes han sido probadas en un intento de identificar una solución asequible biológicos para la decoloración de los colorantes azoicos que puedan llevarse a cabo dentro de un período de tiempo de minutos a horas. Degradación de colorantes azoicos, por las bacterias se obtiene cortando las enzimas bacterianas azoreductase azoicos bonos, seguida por la degradación anaeróbica principalmente posteriores resultantes de las aminas aromáticas. Responsables fragmentos de DNA bacteriano se han aislado los genes y azoreductase se han clonado. El cuello de botella de esta secuencia es la reducción anaeróbica, que es un proceso lento acelerado mediante el uso de catalizadores tales como quinonas como mediadores redox. Los mediadores redox quinona que actualmente están siendo utilizados son 1,2-napthoquinone-4-silfonate (NQS) y anthraquionone 2,6-disulfonato (AQDS). La adición de quinonas inmovilizada aumentos de hasta 8 veces la tasa de decoloración, con la transferencia de estos mediadores de electrones equivalentes de reducción de un electrón co-substrato a la vinculación azoicos.

Otro enfoque biológico que se está mirando sobre una base a gran escala es el uso de hongos de pudrición blanca, con las modificadoras de ligninas no específicos de enzimas extracelular (LME) de estos hongos, son capaces de degradar muchos tintes. Con los hongos, decoloración se produce por la degradación aeróbica ligninolíticos en asociación con peroxidasa de lignina. Lamentablemente, el largo ciclo de crecimiento de hongos y la tasa de decoloración moderada de hongos limitan la utilidad de esta técnica.

Procesos de oxidación avanzada han sido examinados y se caracterizan por la producción de radicales hidroxilo (OH-) como el oxidante primario. El reactivo de Fenton es un oxidante eficaz, pero produce una gran cantidad de Fe (OH) 3 precipitado, así como la contaminación del agua adicionales causados por el catalizador que se ha añadido en forma de sal. Algunos investigadores han intentado usar metal de hierro cero valente (Fe 0), pero con éxito limitado.

Un sistema superior puede estar en un planteamiento en dos fases utilizando un paso de pulido inicial con carbón activado, seguido por el uso de alúmina decolorante que es especialmente activada. El uso de carbón activado reside en la capacidad para conducir electrones, además de ser un mediador redox que contiene estructuras de superficie quinónica, así como otros grupos funcionales, como los anillos aromáticos. Una alta concentración de colorante sobre la superficie del carbón ayuda de transporte de electrones desde el donante de electrones de acetato a la vinculación azoicos desde la catálisis tiene lugar principalmente en la capa de adsorción.

Como esta discutido en su documento anterior, el uso de alúmina activada decolorante fue diseñada inicialmente para la eliminación del color de la cosecha de compuestos taxanos de la corteza y las agujas de los árboles del Tejo Pacífico. Las modificaciones fueron introducidas en el tamaño de los poros, la distribución de las partículas y el pH de la alúmina especialmente diseñado. Posteriormente, se determinó que estas modificaciones realizadas para la eliminación del color a partir de compuestos taxanos también son adecuadas para la eliminación de los compuestos azoicos.

La ventaja de usar alúmina activada para atar y decolorar colorantes azoicos se encuentra en las propiedades anfóteras de alúmina. Los dos colorantes ácidos y básicos son capaces de unirse a la misma partícula. Esta propiedad única de alúmina decolorante, unido a la capacidad para reactivar la alúmina a temperaturas superiores a 400 C y la reutilización de la alúmina hace que este método sea el más rentable para la extracción de colorantes azoicos.

Además, el método más efectivo para la eliminación de la escala industrial de tintes azoicos pueden residir en el uso de un reactor en tándem en el que se elimina los residuos tintes azoicos en un proceso de dos pasos. En el primer paso, el carbón activado se utiliza como mediador redox y lavador. El pulido se realiza utilizando luego alúmina activada especializada, con el vacío de descarga de efluentes de color. Este proceso de dos pasos de decoloración física es más económico, seguro, eficiente y reproducible que cualquier otro método de procesamiento disponible en los comercios.

Las ventajas que ofrece el uso de la aplicación de métodos de adsorción de alúmina activada y carbón activado más que superan las ventajas teóricas que podrían derivarse del uso de sistemas biológicos basados en bacterias u hongos.

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