RESULTS OF EXPERIMENTAL STUDY ON WASTEWATER REUSE WITHIN THE DYEING COTTON FABRICS PROCESS WITH DIRECT DYES

Myroslava G. Koval; Iryna V. Kosogina

doi:10.15421/jchemtech.v31i4.285962

Authors

Myroslava G. Koval Cherkasy State Technological University, Ukraine https://orcid.org/0000-0001-9680-8052
Iryna V. Kosogina National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsry Kyiv Polytechnic Institute»., Ukraine https://orcid.org/0000-0002-9795-7110

DOI:

https://doi.org/10.15421/jchemtech.v31i4.285962

Keywords:

dyeing and finishing production, direct dyes, coarse calico, viscose, concentrated wastewater

Abstract

Вода, барвники та електроенергія є основними ресурсами, що використовуються в фарбувальній та оздоблювальній промисловості. Стічні води, в складі яких міститься велика кількість барвників і допоміжних речовин, є відходами цієї галузі (зокрема технології фарбування тканин). Концентровані стічні води, отримані безпосередньо після процесу фарбування з переривчастого обладнання за рахунок залпових скидів, можуть стати якісним вторинним сировиною для повторного використання. У даній роботі представлені результати експериментальних досліджень повторного використання концентрованих стічних вод при фарбуванні бавовняних тканин (бязь і віскоза) прямими барвниками. Встановлено, що фізико-хімічні властивості фарбувального розчину і одержуваних концентрованих стічних вод практично не змінюються (зокрема рН і щільність). Вперше була розроблена гіпотеза про створення нового складу ванни з барвником, який складався б тільки з концентрованих стічних вод і доданого необхідної кількості барвника, розрахованого математично за законом Бера-Ламберта-Бюгера. Все це було зроблено для забезпечення оптимальних технологічних параметрів сорбції барвника волокном і концентрації барвників у фарбувальному розчині. Дослідження ґрунтуються на лабораторно отриманих спектрах світлопоглинання досліджуваних систем водопостачання. Практично досліджено, що фарбування бавовняних тканин прямими барвниками за такою рецептурою є ефективним і забезпечує якість фарбованих тканин на рівні 95% від стандарту (100%). Різниця кольорів має найменше значення (DE < 2) між еталонним і зафарбованим зразками. Результати досліджень показали, що економія прямих барвників з використанням концентрованих стічних вод становить в середньому 21,93% на кожні 1200 погонних метрів (RMT) тканин. Лабораторні дослідження підтверджуються виробничими умовами активного фарбувально-оздоблювального виробництва Приватного акціонерного товариства «Черкаський шовковий комбінат» (ПАТ «КСЗ») (м. Черкаси, Україна). Отримані результати можуть бути використані для вирішення науково-практичної задачі створення нових ресурсозберігаючих технологій фарбування текстильних матеріалів, які б забезпечили зниження собівартості текстильних виробів і зниження впливу на навколишнє середовище водних ресурсів.

References

Periyasamy, A. P., Militky, J. (2020). Sustainability in Textile Dyeing: Recent Developments. Sustainability in the Textile and Apparel Industries, 37–79. https://link.springer.com/chapter /10.1007/978-3-030-38545-3_2

Yin, H., Guo, H., Qiu, P., Yi, L., Li, J. (2017). Case analysis on textile wastewater subjected to combined physicochemical–biological treatment and ozonation. Desalin. Water Treat. 66, 140–148. https:dx.doi.org/10.5004/dwt.2017.1619

Cinperi, N. C., Ozturk, E., Yigit, N. O., Kitis, M. (2019). Treatment of woolen textile wastewater using membrane bioreactor, nanofiltration and reverse osmosis for reuse in production processes Journal of Cleaner Production, 223, 837–848 https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.03.166

Behera, M., Nayak, J., Banerjee, S., Chakrabortty, S., Tripathy, S. K. (2021). A review on the treatment of textile industry waste effluents towards the development of efficient mitigation strategy: An integrated system design approach. Journal of Environmental Chemical Engineering, 9(4), 105277 https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.105277

Sonaje, N. P., Chougule, M. B. (2015). Municipal Wastewater Recycling In Cotton Textile Wet Processing, International Journal on Recent and Innovation Trends in Computing and Communication (IJRITCC), 3(3), 992–1000. doi: 10.17762/ijritcc2321-8169.150321.

Lellis, B., Fávaro-Polonio, C. Z., Pamphile, J. A. (2019). Effects of textile dyes on health and the environment and bioremediation potential of living organisms. Biotechnol Res Innov, 3(2), 275–290.

Kishor, R., Purchase, D., Saratale, G. D., Saratale, R. G., Fernando, L., Ferreira, R., Bilal, M., Chandra, R., Bharagava, R. N. (2021). Ecotoxicological and health concerns of persistent coloring pollutants of textile industry wastewater and treatment approaches for environmental safety. Journal of Environmental Chemical Engineering. 9(2), 105012 https://doi.org/10.1016/j.jece.2020.105012

Bergenthal, J. F., Eapen J., Hendriks, R. V., Tawa, A. J., Tincher, W. C. (1984). Textile Dyebath Reconstitution and Reuse. https://cfpub.epa.gov/ols/catalog/advanced_brief_record.cfm?&FIELD1=author&INPUT1=hendriks%20AND%20r&TYPE1=all&LOGIC1=and&COLL=&SORT_TYPE=MTIC&item_count=21

Porter, J. J., Goodman, G. A. (1984). Recovery of hot water, dyes and auxiliary chemicals from textile waste streams. Journal of Desalination, Elsevier Science Publishers, 49, 185–192.

Harane, R.S., Adivarekar, R.V. (2013). Simple approach for cost effective reuse of water in pretreatments of cotton. International Journal of Chemical Technology Research, 5(2), 671–675.

Arslan, M., Yaqub, M., Shaikh, I. A. (2023). Assessment of reuse potential of highway runoff water in textile wet processing. Water Resources and Industry, 30, 100222 https://doi.org/10.1016/j.wri.2023.100222

Chakraborty, R., Ahmad, F. (2022). Economical use of water in cotton knit dyeing industries of Bangladesh. Journal of Cleaner Production, 340, 130825. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.130825

Hossain, A., AK, S. (2019). A cost minimization process of heat and energy consumption for direct dyeing of cotton fabric coloration with triethanolamine. Textile Eng Fashion Technol., 5(5), 235–240. doi: 10.15406/jteft.2019.05.00207

Romanenko, N. G. (1998). [Ecological optimisation of dyeing processes]. Bulletin of Kherson State Technical University, 3(3), 337–339. (in Ukrainian).

Yaseen, D. A., Scholz, M. (2019). Textile dye wastewater characteristics and constituents of synthetic effluents: a critical review. International Journal of Environmental Science and Technology, 16, 1193–1226. https://doi.org/10.1007/s13762-018-2130-z

Bijoy, М. (2021). Dyeing of Cotton With Direct Dye. https://www.textilepad.com/2021/08/dyeing-of-cotton-with-direct-dye.html

Maheshwari, K., Agrawal, M. Gupta, A.B. (2021). Dye Pollution in Water and Wastewater. Novel Materials for Dye-containing Wastewater Treatment, 1–25. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-981-16-2892-4_1

Koval, M. G. (2022). [Planning and organisation of experimental studies of the cyclic use of resources in the technology of dyeing textile materials (on the example of dispersed dark blue Z dye)]. Scientific Notes of Vernadsky TNU. Series: Technical Sciences, 6, 33(72), 203–209. doi: 10.32782/2663-5941/2022.6/32. (in Ukrainian).

Kaushik, C. P., Tuteja Namrata Ravinder, Kaushik, J. K., Gaurav, S. (2009). Minimization of organic chemical load in direct dyes effluent using low cost adsorbents. Chemical Engineering Journal, 155(1-2), 234–240. doi: 10.1016/j.cej.2009.07.042

Shemar, R. (2018). Direct dye. https://www.slideshare.net/RINKUSHEMAR/direct-dye-125788967

Burkinshaw, S. M. (2021). The role of inorganic electrolyte (salt) in cellulosic fibre dyeing: Part 1 fundamental aspects. Coloration Technology, 137(5), 421–444. https://doi.org/10.1111/cote.12547

Direct red 23. PubChem. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/135442957#section=2D-Structure.

Direct Blue 71. PubChem. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/20428

Liu, Y. (2018). Chemical Composition and Characterization of Cotton Fibers. Cotton Fiber: Physics, Chemistry and Biology DOI: 10.1007/978-3-030-00871-0_4

Semak, Z. (1996). [Textile materials science (Fibres, yarns, threads)] Textbook, Kyiv: ISDO, (in Ukrainian).

State Standard of Ukraine. Materials and products of textile, knitted, sewing and leather. Terms and definitions. (2001). (DSTU 3998-2000)

International Standard. Textile materials. Determination of colour fastness. Part X12. Method for determining the friction resistance of colouring. (2016) (DSTU ISO 105-Х12:2016). International Organization for Standardization. Technical Committee ISO/TC 38, Textiles. Geneva, Switzerland

International Standard. Textile materials. Determination of colour fastness. Part A02. Grey scale for assessing colour change. (2005) (DSTU ISO 105 А02:2005). International Organization for Standardization. Geneva, Switzerland

International Standard. Materials are textile. Test method for colour fastness. Part C10. Colour fastness to washing with soap or soap and soda (2007) ((DSTU EN ISO 105-C10:2020 (EN ISO 105-C10:2007, IDT; ISO 105-C10:2006, IDT)).

Burkinshaw, S. M. (2021). The role of inorganic electrolyte (salt) in cellulosic fibre dyeing: Part 2 theories of how inorganic electrolyte promotes dye uptake. Coloration Technology, 137(6), 547–586 https://doi.org/10.1111/cote.12550

Hande, P., Kulkarni, K.S., Adivarekar, R. V., Bhagwat, S. S. (2021). A process for dyeing cotton with direct dyes possessing primary aromatic amino groups furnishing wash fastness exhibited by reactive dyes. Coloration Technology, 138(3), 248–254. https://doi.org/10.1111/cote.12586

Koval, M., Romanenko, N. (2022). The principle of wastewater reuse in textile dyeing processes. Technical Sciences and Technologies, 4(30), 169–179. https://doi.org/10.25140/2411-5363-2022-4(30)-169-179

Gaurav, S., Raja, B. (2003). Digital Color Imaging Handbook https://books.google.com.ua/books?id=OxlBqY67rl0C&pg=PA31&vq=1.42&dq=jnd+gaurav+sharma&source=gbs_search_s&sig=vresXi1emghh1Jq57hr2R6cVXIs&redir_esc=y#v=onepage&q=1.42&f=false ISBN 084930900X.