به‌طور تقریبی، حدود ۶۰% این رنگینه ها پایه آزو، حدود ۱۵% ساختمان آنتراکینون و حدود ۱۲% ساختارتری فنیل متان دارند. فرمول کلی آن‌ها را می‌توان RSO₃Na نشان داد که R مشخص‌کننده مولکول اصلی رنگینه است. نمونه‌هایی از رنگینه های اسیدی با ساختار آزو در شکل۲-۴ آمده است [۱].
شکل۲-۴- ساختار شیمیایی دو رنگینه اسیدی
۲-۱-۲-۲-۲-۱-۲- مواد رنگزای مستقیم
مواد رنگزای مستقیم به‌وسیله کمیته لغات و تعاریف انجمن رنگرزان و نقاشان به این صورت که آن‌ها مواد رنگزای آنیونیک اند و وقتی در یک حمام آبی حاوی الکترولیت به‌کاربرده شوند، نسبت به الیاف سلولزی تمایل و جاذبه نشان می‌دهند، تعریف‌شده است. به سبب اینکه مواد رنگرزی مستقیم به‌طور نرمال به‌وسیله یک فرایند تک‌مرحله‌ای در یک محلول خنثی یا کمی قلیایی که به آن کلرید سدیم یا سولفات سدیم اضافه‌شده، به کار می‌روند، ساده‌ترین روش رنگرزی الیاف سلولزی را فراهم ساخته‌اند.
با اصلاح ساختمان آن‌ها، ثبات نوری آن‌ها افزایش‌یافته است. برای افزایش ثبات در برابر عملیات شستشو، اندازه مولکولی ماده رنگرزی را بعد از عملیات رنگرزی بر روی الیاف به‌وسیله عملیات مناسب بعدی افزایش می‌دهند. بعضی از مواد رنگرزی مستقیم که عملکرد آن‌ها مانند مواد رنگرزی اسیدی است، بر روی الیاف دیگر مثل پشم، ابریشم و نایلون به کار می‌روند.

( اینجا فقط تکه ای از متن پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

مواد رنگزای مستقیم، مستقیماً بر روی الیاف سلولزی جذب‌شده و نسبت به این الیاف تمایل و جاذبه‌دارند. نیروهایی که بین مولکول ماده رنگزا و الیاف عمل می‌کنند، نیروهای هیدروژنی و نیروهای غیر قطبی واندروالس می‌باشند. ازلحاظ شیمیایی، اکثر مواد رنگزای مستقیم، ترکیبات آزو از نوع دیس آزو، تریس آزو و پلی آزو هستند که یک نمونه از آن‌ها در شکل ۲-۵ نشان داده‌شده است.
شکل ۲-۵- ساختار شیمیایی رنگینه C.I.Direct red 80
مواد رنگزای مستقیم، برای اولین بار بین سال‌های ۱۸۸۰ تا ۱۸۹۰ به بازار عرضه شدند. اکثر این دسته از مواد رنگرزی دارای گروه‌های آزو، هیدروکسیل و آمین هستند که در ساختمان مولکولی آن‌ها، گروه‌های اسید سولفونیک وجود دارد، بنابراین نتیجه می‌شود که این دسته از مواد رنگرزی در آب محلول‌اند. فرمول کلی بیشتر مواد رنگزای مستقیم مانند ساختمانAr-N=N-X-N=N-Ar´ است که Ar در آن، مشخص‌کننده حلقه‌های بنزن، نفتالین و یا مشتقات آن‌ها هستند [۱].
۲-۱-۲-۲-۲-۱-۲-۱- رنگزای آبی مستقیم ۱۹۹
از مواد کاربردی در رنگرزی بوده و طبق طبقه‌بندی مواد رنگزا بر اساس نوع کاربرد در گروه اول این مواد قرار می‌گیرد. این ماده از آلاینده‌های محیط‌زیست بوده و در پساب‌های حاصل از صنایع نساجی موجود می‌باشد که در بخش ۳-۲-۱ به معرفی کامل آن می پردازیم.
۲-۱-۲-۲-۲-۱-۳- مواد رنگزای بازیک
یک ماده رنگزا ی بازیک، بر طبق تعریف انجمن رنگرزان و نقاشان، یک ماده رنگرزی کاتیونیک است که به‌طور ذاتی، نسبت به الیاف اسیدی مانند آکریلیک یا پنبه دندانه داده‌شده، تمایل به جذب دارد. مواد رنگرزی بازیک در محلول آبی یونیزه شده و کاتیون رنگی می‌دهند. درخشندگی زیاد از خواص برجسته آن‌هاست، اما ثبات نوری ضعیفی دارند و به همین دلیل، این دسته از مواد رنگرزی تا قبل از پیدایش الیاف آکریلیک کاربرد چندانی نداشته‌اند، ولی ثبات نوری خوب و قابلیت جذب خوب آن‌ها نسبت به الیاف آکریلیک که باعث رنگرزی‌های عمیق باثبات شستشوی خوب گردیده است، موجب شده تا این دسته از مواد رنگرزی دوباره موردتوجه قرار گیرند. شکل۲-۶ ساختار شیمیایی یک نمونه از رنگینه های بازیک را نشان می‌دهد [۱].
شکل۲-۶- ساختار شیمیایی رنگینه C.I.Basic blue 3
۲-۱-۲-۲-۲-۱-۴- مواد رنگزای دیسپرس
این طبقه از مواد رنگرزی تحت نام‌های متفاوت از قبیل مواد رنگرزی استات، مواد رنگرزی دیسپرس شده استات، مواد رنگرزی دیسپرسیون و مواد رنگرزی دیسپرسول شناخته‌شده‌اند. هم‌اکنون نام عمومی پذیرفته‌شده آن مواد رنگرزی، دیسپرس است که در سال ۱۹۵۱ معرفی شد.
بنا به تعریف، یک ماده رنگرزی دیسپرس، اساساً ماده رنگرزی غیر محلول در آب است که نسبت به الیاف غیر آبدوست مثل استات سلولز تمایل دارد و معمولاً در یک محیط دیسپرس شده یکنواخت به کار می‌رود. بااینکه مواد رنگرزی دیسپرس در آب محلول نیستند، به مقدار خیلی کم در آب حل می‌شوند و درجه حلالیت ماده رنگرزی بر خواص رنگرزی و یکنواختی آن اثر می‌گذارد. میزان حلالیت ماده رنگرزی و سرعت رنگرزی ممکن است به‌وسیله به کار بردن مواد دیسپرس کننده تغییر پیدا کند. اکثر مواد دیسپرس کننده، آنیونیک هستند، اما بعضی از مواد سطح‌فعال به‌کاررفته که در حلالیت ماده رنگرزی و یکنواختی آن‌ها را بیشتر می‌کنند، غیر یونی هستند.
باید متذکر شد هنگامی‌که رنگرزی در محیط مایع انجام می‌شود، ماده رنگرزی به‌صورت معلق است، و حداقل در مرحله شروع فرایند رنگرزی، انتقال ماده رنگرزی از محیط خیلی رقیق محلول ماده رنگرزی صورت می‌پذیرد و این عمل با انحلال مجدد ذرات معلق ماده رنگرزی به‌طور مداوم ادامه می‌یابد.
ازلحاظ ساختار شیمیایی، تقریباً تمامی مواد رنگرزی دیسپرس، آمین‌های نوع اول و دوم وسوم با ساختارهای آزو، آنتراکینونی و دی فنیل آمین هستند و هیچ‌یک از آن‌ها حاوی گروه‌های محلول اسید سولفونیک نیستند. شکل‌های ۲-۷ و ۲-۸ به ترتیب، دو رنگینه دیسپرس با ساختار آنتراکینون و آزو را نشان می‌دهند [۱].
شکل ۲-۷- ساختار شیمیایی رنگینه C.I.Disperse blue 56
شکل ۲-۸- ساختار شیمیایی رنگینه C.I.Disperse red 1
۲-۱-۲-۲-۲-۲- مواد رنگزای گروه دوم
ویژگی تمامی مواد رنگرزی این گروه این است که در مقابل عملیات شستشو، ثبات خوبی دارند، بنابراین درجایی که حداکثر ثبات در مقابل عملیات شستشو مورداحتیاج است، گروه دوم بر گروه اول ترجیح داده می‌شوند. در مورد اکثر مواد رنگرزی در این طبقه، می‌توان گفت که درنهایت، به‌صورت ذرات بزرگ غیر محلول در آب بر روی الیاف ایجاد می‌شوند، درنتیجه در برابر عملیات شستشو ثبات بالایی دارند. مواد رنگزای موجود در این طبقه عبارت‌اند از: مواد رنگزای گوگردی، خمی، آزوئیک، اینگرین، اکسیداسیون، راکتیو و کرومی [۱].
۲-۱-۲-۲-۲-۲-۱- مواد رنگزای گوگردی
این مواد باقیمت نسبتاً کم ممکن است در رنگرزی ثبات خوبی در برابر شستشو به وجود آورند، اما به علت نقطه‌ضعفی که ازلحاظ تثبیت روی کالا دارند، عموماً طیف کاملی از رنگ‌های مختلف را تأمین نمی‌کنند و تنها یک مورد استثنایی آن‌ها، سیاه گوگردی است. این دسته از مواد رنگرزی از طریق احیا و محلول شدن با سولفید سدیم قابل‌استفاده‌اند و در آب نامحلول‌اند [۱].
۲-۱-۲-۲-۲-۲-۲- مواد رنگزای خمی
مواد رنگزای خمی به مواد رنگزایی از هر طبقه شیمیایی گفته می‌شود که به‌وسیله فرایند احیا و حل شدن ماده رنگزا بر روی الیاف به‌کاربرده می‌شوند. آن‌ها دارای گروه‌های کتونی و غیر قابیل حل در آب هستند. مواد رنگزای خمی را نمی‌توان به‌طور مستقیم برای رنگرزی استفاده کرد، زیرا حالت غیرمحلول آن‌ها نسبت به الیاف، تمایل (افینیته) ندارد، ولی اگر در یک محلول قلیایی مانند سود که حاوی یک ماده احیاکننده مناسب نظیر هیدروسولفیت سدیم است، قرار گیرند، ترکیب لوکو به رنگ قابل‌حل در آب تبدیل می‌شود و نسبت به الیاف سلولزی تمایل دارد. پارچه‌های رنگرزی شده در معرض هوا قرار داده می‌شوند تا حالت لوکو اکسیدشده و به‌صورت حبس شده در داخل الیاف، به حالت غیرمحلول (غیرقابل‌حل) درآیند. واکنش‌ها در شکل ۲-۹ نشان داده‌شده است.
بسیاری از مواد رنگزای خمی، استخلافات زیادی ندارند و به دلیل کمبود وجود گروه‌های الکترون دهنده و گیرنده قوی، عموماً پایداری شیمیایی و فتوشیمیایی عالی دارند. درواقع، خواص ثباتی مواد رنگزای خمی را هیچ‌یک از دیگر طبقات مواد رنگزا ندارند[۱].
شکل ۲-۹- واکنش‌های احیا و اکسیداسیون در رنگینه های خمی
۲-۱-۲-۲-۲-۲-۳- مواد رنگزای آزوئیک
این نام به طبقه‌ای از مواد رنگرزی اطلاق می‌شود که کاربرد آن‌ها بر اساس تشکیل ترکیب آزو رنگی غیر محلول در داخل لیف است. این مواد از ترکیب دو جزء: یکی جزء دی آزو و دیگری جزء کوپلینگ (جفت شونده) تشکیل می‌شوند؛ این دو جزء به‌طور جداگانه بر روی کالا منتقل و با یکدیگر ترکیب می‌شوند[۱].
۲-۱-۲-۲-۲-۲-۴- مواد رنگزای اینگرین
این نام به گروه کوچکی از مواد رنگرزی اطلاق می‌شود که تقریباً همه آن‌ها بر پایه فتالوسیانین هستند و تحت شرایط کاربردی ویژه‌ای، مواد رنگرزی غیرمحلول در داخل لیف را تشکیل می‌دهند[۱].
۲-۱-۲-۲-۲-۲-۵- مواد رنگزای اکسیداسیون
این دسته از رنگزاها گروه کوچکی از مواد رنگرزی هستند که فقط یک نوع در رنگ کردن کالای نساجی و به‌ویژه چاپ، اهمیت دارد. این مواد رنگرزی در اثر اکسیداسیون شیمیایی به مواد رنگرزی غیرقابل‌حل در لیف تبدیل می‌شوند، به‌این‌علت آن‌ها را مواد رنگرزی اکسیداسیون نیز می‌نامند. یکی از مواد رنگرزی اکسیداسیون قدیمی، آنیلین سیاه است [۱].
۲-۱-۲-۲-۲-۲-۶- مواد رنگزای راکتیو
جستجو برای یافتن مواد رنگزایی که بتوانند به روش شیمیایی با الیاف پیوند کووالانسی برقرار کنند، منجر به تولید مواد رنگزای راکتیو شد. اولین محصول تجاری این مواد رنگرزی، در سال ۱۹۵۶ توسط کارخانه ICI به بازار عرضه شد. در فرایند رنگ کردن، ابتدا ماده رنگرزی توسط لیف جذب‌شده و سپس، واکنش جانشینی یا اضافی بین سیستم راکتیو (فعال) در مولکول ماده رنگرزی و یک گروه مناسب در مولکول الیاف مثل گروه‌های هیدروکسیل یونیزه شده، در الیاف سلولزی انجام می‌دهد. امروزه مواد رنگزای راکتیو، برای رنگرزی الیاف سلولزی به‌تنهایی و یا در مخلوط با دیگر الیاف از اهمیت قابل‌توجهی برخوردارند. همچنین آن‌ها برای رنگرزی الیاف پشمی و ابریشمی به کار می‌روند. گروه کوچکی از مواد رنگرزی دیسپرس راکتیو به نام «پروسینیل» ساخت ICI قابل‌استفاده برای رنگرزی نایلون‌ها هستند. ساختمان کلی مواد رنگرزی راکتیو به‌صورت D-B-RG است که در آن، کروموژن D معمولاً بنیان آزو، آنتراکینون یا فتالوسیانین است. ثبات در برابر نور و عملیات شیمیایی مانند دیگر طبقات مواد رنگرزی توسط پایدار کروموژن تعیین می‌گردد. عموماً سیستم راکتیو RG به کروموژن D به یک گروه اتصال دهنده B متصل می‌شود. فعالیت ودیگر خواص رنگرزی مواد رنگزای راکتیو به گروه اتصال‌دهنده و بیشتر به دیگر استخلافات متصل به سیستم راکتیو بستگی دارد. میزان حلالیت آن‌ها در آب عموماً به گروه‌های اسید سولفونیک متصل شده به کروموژن و یا بعضی‌اوقات به سیستم فعال مربوط می‌شود. شکل ۲-۱۰ ساختار شیمیایی یک رنگینه راکتیو بر پایه آزو با گروه راکتیو وینیل سولفون را نشان می‌دهد[۱].
شکل ۲-۱۰- ساختار شیمیایی رنگینه C.I.Reactive Orange 16
۲-۱-۲-۲-۲-۲-۷- مواد رنگزای کرومی (مواد رنگزای دندانه‌ای)
در کتاب مرجع رنگ، لغت «مواد رنگرزی دندانه‌ای» به‌صورت مواد رنگزایی که با دندانه‌های فلزی روی الیاف به کار می‌روند، تعریف‌شده است. گرچه لغت مواد رنگرزی دندانه‌ای، دارای قدمت طولانی‌تر است، ازآنجاکه مهم‌ترین دندانه‌های به‌کاربرده شده، ترکیبات کروم هستند، به آن‌ها مواد رنگرزی کرومی نیز می‌گویند. مواد رنگرزی‌ای که توسط سازندگان تحت عنوان مواد رنگرزی دندانه‌ای، مواد رنگرزی کرومی، مواد رنگرزی متاکروم، مواد رنگرزی آفترکروم و رنگ‌های چاپ کرومی فروخته می‌شوند، در این طبقه جای دارند. مواد رنگرزی کرومی ازلحاظ شیمیایی، به‌وسیله حضور گروه‌هایی که قادر به ایجاد پیوند کئوردینانسیون با ترکیبات کروم در داخل لیف هستند، مشخص می‌شوند. تشکیل کمپلکس کئوردینانسیون توأم با تغییر رنگ که اغلب چشمگیر و فراوان است، همراه می‌باشد.
ایجاد پیوند کئوردینانسیون باعث افزایش ثبات در برابر نور و عملیات شستشو می‌گردد. بیشتر مواد رنگرزی کرومی در ساختمان خود، یک یا چند گروه اسیدی سولفونیک و یا کربوکسیل دارند و در رنگرزی مانند مواد رنگرزی اسیدی رفتار می‌کنند؛ ازاین‌رو، آن‌ها را مواد رنگرزی اسیدی دندانه‌ای نیز نامیده‌اند. نزدیک به ۸۰% از کل مواد رنگرزی کرومی را ترکیبات آزو تشکیل می‌دهند که تمامی محدوده رنگی به‌جز بنفش روشن، آبی‌ها و سبزها رادارند. بقیه شامل ترکیبات آنتراکینونی و تری آریل متان‌اند. یک نمونه از مواد رنگزای کرومی در شکل ۲-۱۱ آمده است. کاربرد اصلی اکثر مواد رنگرزی کرومی، در رنگرزی پشم است، اما بعضی از آن‌ها دارای کاربرد ثانوی مهمی نیز هستند؛ برای مثال، در رنگرزی ابریشم، نایلون و چرم به کار می‌روند[۱].
شکل ۲-۱۱- ساختار شیمیایی یک رنگینه کرومی
۲-۱-۲-۲-۲-۲-۸- پیگمنت ها
اساس کاربرد پیگمنت ها برای رنگ کردن الیاف نساجی کاملاً با طبقات مواد رنگرزی گروه‌های دیگر که در تمامی آن‌ها، نفوذ مولکولی ماده رنگرزی به داخل لیف، یک مرحله اساسی فرایند رنگرزی است، متفاوت می‌باشد. پیگمنت ها چون ازنظر فیزیکی دارای ذرات درشت غیرمحلول در آب‌اند، بنابراین آن‌ها را نمی‌توان در هر مرحله‌ای از فرایند نساجی به داخل لیف وارد کرد. به‌هرحال، پیگمنت ها را می‌توان در طی فرایند تولید الیاف با مواد تشکیل دهند الیاف که به‌صورت پلیمر است، قبل از عمل ریسندگی مخلوط کرد. چنین فرآیندی را رنگ کردن توده پلیمری می‌نامند.
ذرات پیگمنت غیرقابل‌حل در داخل لیف لحاظ می‌شوند و به دلیل اندازه و بی‌اثر بودنشان، فرایند رنگ کردن برگشت‌پذیر نیست و بدین سبب کالای رنگ‌شده ثبات شستشوی بالایی خواهد داشت. این روش، به رنگ کردن الیاف مصنوعی محدودشده است. کالای نساجی را می‌توان به‌وسیله پیگمنت ها با سطح الیاف یا فیلامنت ها نیز رنگرزی نمود. در طی فرایند رنگ کردن یک فیلم شفاف رزین، که ذرات پیگمنت در آن پراکنده‌شده‌اند، دور الیاف و فیلامنت ها تشکیل می‌شود. کالای رنگ‌شده به سبب استحکام پیوند بیندر (چسب) فیلم و لیف، دارای ثبات خوبی در برابر عملیات شستشوست. کاربرد اصلی اکثر مواد رنگرزی کرومی، در رنگرزی پشم است، اما بعضی از آن‌ها دارای کاربرد ثانوی مهمی نیز هستند؛ برای مثال، در رنگرزی ابریشم، نایلون و چرم نیز به کار می‌روند [۱].
۲-۱-۳- انواع روش‌های حذف مواد از آب

• • روش شیمیایی

• • روش فیزیکی

• • روش بیولوژیکی

۲-۱-۳-۱- روش شیمیایی