Recuperación del colorante de aguas residuales textiles mediante nanoarcillas para su reutilización como pigmentos y nuevos baños de tintura

Abstract

[ES] La preocupación por la salud del planeta ha aumentado drásticamente y los efluentes textiles son de los más contaminantes en la industria a nivel mundial. Los procesos de ennoblecimiento textil y en especial los de tintorería, vierten grandes cantidades de residuos de difícil tratamiento como los colorantes. Las nanoarcillas pueden limpiar las aguas residuales de colorantes gracias a su capacidad de adsorción. En este trabajo fue posible analizar y cuantificar la cantidad de iones metálicos sustituidos por colorantes aniónicos cuando se adsorben, y determinar la cantidad óptima de nanoarcilla que debe utilizarse para adsorber todo el colorante. Las pruebas demostraron la cantidad específica de nanoarcilla que debe utilizarse y cómo optimizar los procesos posteriores de separación y procesamiento de la nanoarcilla. Se utilizó hidrotalcita como material adsorbente. En esta investigación se utilizaron diversos tipos colorantes, directos, reactivos, catiónicos y dispersos. Los patrones de difracción de rayos X (DRX) permitieron comprobar la recuperación de la forma de la hidrotalcita y confirmaron la adsorción de los colorantes. Se utilizó un análisis FTIR, XPS y EDX para comprobar la presencia de grupos característicos de los colorantes en los híbridos resultantes. Las pruebas termogravimétricas (TGA) corroboraron la adsorción del colorante y la mejora de la solidez térmica. La reflectancia solar total (TSR) mostró una mayor protección frente a la radiación UV-VIS-NIR. Gracias a los trabajos realizados, se ha podido establecer el punto máximo de adsorción de la hidrotalcita. Además, mediante la utilización de nanotecnologias han podido colorear sustratos textiles con nuevas técnicas de estampación aprovechando colorantes que se han desechado de baños de tintura no agotados. Las estampaciones obtenidas se someten a pruebas de solidez del color para compararlos con estampaciones más convencionales. Se realizaron mediciones del color mediante espectrofotómetros de reflexión para valorar el resultado del color tanto de los híbridos como de los textiles estampados exitosamente. Las pruebas de TGA-DTGA realizadas previamente a las estampaciones sobre los híbridos, permite adelantarse a los resultados de ciertas pruebas de solidez del color a la luz o el planchado, las cuales se ven mejoradas gracias a las acción de la hidrotalcita. Otro uso de las nanoarcillas híbridas obtenidas de la adsorción de colorantes es el de realizar nuevos baños de tintura para sustratos textiles. Mediante el uso del nanoadsorbente hidrotalcita, han logrado adsorber y recuperar colorantes de diferente carga como aniónicos, catiónicos y no iónicos para reutilizarlos de forma exitosa en nuevos baños de tintura. Las tinturas realizadas sobre tejidos de algodón, poliéster y acrílico han sido sometidas a diferentes pruebas de degradación del color para ver su viabilidad como productos finales, utilizando la espectroscopía de reflexión para la medida del atributo de color antes y después de los ensayos, mostrando resultados muy coherentes a los de una tintura convencional.

[CA] La preocupació per la salut del planeta ha augmentat dràsticament i els efluents tèxtils són dels més contaminants en la indústria a nivell mundial. Els processos d'ennobliment tèxtil i especialment els de tintoreria, aboquen grans quantitats de residus de difícil tractament com els colorants. Les nanoargiles poden netejar les aigües residuals de colorants gràcies a la seua capacitat d'adsorció. En aquest treball va ser possible analitzar i quantificar la quantitat d'ions metàl·lics substituïts per colorants aniònics quan es adsorben, i determinar la quantitat òptima de nanoarcilla que ha d'utilitzar-se per a adsorber tot el colorant. Les proves van demostrar la quantitat específica de nanoargila que ha d'utilitzar-se i com optimitzar els processos posteriors de separació i processament de la nanoargila. Es va utilitzar hidrotalcita com a material adsorbent. En aquesta investigació es van utilitzar diversos tipus colorants, directes, reactius, catiònics i dispersos. Els patrons de difracció de raigs X (DRX) van permetre comprovar la recuperació de la forma de la hidrotalcita i van confirmar l'adsorció dels colorants. Es va utilitzar una anàlisi FTIR, XPS i EDX per a comprovar la presència de grups característics dels colorants en els híbrids resultants. Les proves termogravimétricas (TGA) van corroborar l'adsorció del colorant i la millora de la solidesa tèrmica. La reflectància solar total (TSR) va mostrar una major protecció enfront de la radiació UV-VIS-NIR. Gràcies als treballs realitzats, s'ha pogut establir el punt màxim d'adsorció de la hidrotalcita. A més, mitjançant la utilització de nanotecnologies han pogut acolorir substrats tèxtils amb noves tècniques d'estampació aprofitant colorants que s'han rebutjat de banys de tintura no esgotats. Les estampacions obtingudes se sotmeten a proves de solidesa del color per a comparar-los amb estampacions més convencionals. Es van realitzar mesuraments del color mitjançant espectrofotòmetres de reflexió per a valorar el resultat del color tant dels híbrids com dels tèxtils estampats reeixidament. Les proves de TGA-DTGA realitzades prèviament a les estampacions sobre els híbrids, permet avançar-se als resultats d'unes certes proves de solidesa del color a la llum o el planxat, les quals es veuen millorades gràcies a les acció de la hidrotalcita. Un altre ús de les nanoargiles híbrides obtingudes de l'adsorció de colorants és el de realitzar nous banys de tintura per a substrats tèxtils. Mitjançant l'ús del nanoadsorbente hidrotalcita, han aconseguit adsorber i recuperar colorants de diferent càrrega com a aniònics, catiònics i no iònics per a reutilitzar-los de manera reeixida en nous banys de tintura. Les tintures realitzades sobre teixits de cotó, polièster i acrílic han sigut sotmeses a diferents proves de degradació del color per a veure la seua viabilitat com a productes finals, utilitzant la espectroscopía de reflexió per a la mesura de l'atribut de color abans i després dels assajos, mostrant resultats molt coherents als d'una tintura convencional.

[EN] Concern for the health of the planet has increased dramatically and textile effluents are among the most polluting in the industry worldwide. Textile finishing processes, especially dyeing, discharge large quantities of difficult-to-treat wastes such as dyestuffs. Nanoclays can clean wastewater of dyes thanks to their adsorption capacity. In this work it was possible to analyze and quantify the amount of metal ions substituted by anionic dyes when adsorbed, and to determine the optimum amount of nanoclay to be used to adsorb all the dye. The tests demonstrated the specific amount of nanoclay to be used and how to optimize the subsequent processes of separation and processing of the nanoclay. Hydrotalcite was used as the adsorbent material. Various types of dyes, direct, reactive, cationic and disperse dyes were used in this investigation. X-ray diffraction (XRD) patterns verified the recovery of the hydrotalcite form and confirmed the adsorption of the dyes. FTIR, XPS and EDX analysis were used to check the presence of characteristic groups of the dyes in the resulting hybrids. Thermogravimetric tests (TGA) corroborated dye adsorption and enhanced thermal robustness. Total solar reflectance (TSR) showed enhanced protection against UV-VIS-NIR radiation. Thanks to the work carried out, it was possible to establish the maximum adsorption point of hydrotalcite. In addition, by using nanotechnologies it is possible to color textile substrates with new printing techniques, taking advantage of dyes that have been discarded from dye baths that have not been exhausted. The prints obtained are subjected to color fastness tests to compare them with more conventional prints. Color measurements were performed using reflection spectrophotometers to assess the color performance of both hybrids and successfully printed textiles. The TGA-DTGA tests performed prior to printing on the hybrids allows to anticipate the results of certain color fastness tests to light or ironing, which are improved thanks to the action of the hydrotalcite. Various types of dyes, direct, reactive, cationic and disperse dyes were used in this investigation. X-ray diffraction (XRD) patterns verified the recovery of the hydrotalcite form and confirmed the adsorption of the dyes. FTIR, XPS and EDX analysis were used to check the presence of characteristic groups of the dyes in the resulting hybrids. Thermogravimetric tests (TGA) corroborated dye adsorption and enhanced thermal robustness. Total solar reflectance (TSR) showed enhanced protection against UV-VIS-NIR radiation. Thanks to the work carried out, it was possible to establish the maximum adsorption point of hydrotalcite. In addition, by using nanotechnologies it is possible to color textile substrates with new printing techniques, taking advantage of dyes that have been discarded from dye baths that have not been exhausted. The prints obtained are subjected to color fastness tests to compare them with more conventional prints. Color measurements were performed using reflection spectrophotometers to assess the color performance of both hybrids and successfully printed textiles. The TGA-DTGA tests performed prior to printing on the hybrids allows to anticipate the results of certain color fastness tests to light or ironing, which are improved thanks to the action of the hydrotalcite.