Ứng dụng ozone trong gia công dệt may

Ozone được áp dụng theo nhiều cách khác nhau cho các loại sợi khác nhau trong ngành dệt may. Xử lý nước thải/nước thải dệt nhuộm, tẩy trắng/khử màu, khử trùng và khử mùi trong các hoạt động giặt là. Vì việc xử lý nước thải liên quan đến dệt nhuộm nên bài viết này tập trung vào các ứng dụng khác của ozone, liên quan đến vải. Do khả năng oxy hóa cao của ozone, nó có thể phá vỡ các nhóm olefin của thuốc nhuộm màu chàm; do đó làm cho nó hữu ích cho việc tẩy trắng quần áo denim (tẩy khô). Quá trình ozon hóa đã được mô tả là một quá trình giảm tác động đến môi trường vì nó không cần hơi nước và nước so với quá trình tẩy denim thông thường (một quy trình ướt), tạo ra một lượng lớn nước thải.

Công nghệ ozone mang đến nhiều lợi ích riêng biệt trong ngành dệt may

Một số loại vải như polyester, cotton, mohair, polyetylen terephthalate (PET), lụa và lyocell đã được tẩy trắng thành công bằng ozone. So với các vật liệu dệt khác, người ta đã chứng minh rằng polyetylen terephthalate (PET) phân hủy trong quá trình xử lý phai màu bằng ôzôn; do đó nó đã được đề xuất cho sản xuất denim. Nhiều nghiên cứu khoa học chỉ ra rằng ozone làm tăng độ trắng và khả năng nhuộm của sợi protein. Giá trị hấp thụ nước (WPV) là 60 % và độ pH là 7 dường như là những điều kiện được chấp nhận tốt để tẩy trắng bằng ôzôn; trong khi đó, thời gian tiếp xúc có xu hướng phụ thuộc vào vật liệu. Một nghiên cứu khác cho thấy rằng hiệu suất tẩy trắng bằng ozon trên vải denim ở WPV là 60 % hiệu quả hơn so với ozon hóa khô. Các chuyên gia đã chứng minh rằng pH axit bằng 3 trong quá trình xử lý bằng ozone (85 g/m 3 trong 30 phút) mang lại kết quả khử màu tối ưu (hình dưới) chống lại thuốc nhuộm hoạt tính trên các mẫu vải bông ít bị hư hại hơn; tuy nhiên, một màu vàng nhẹ sau khi xử lý đã xuất hiện. Một phân tích về các tính chất vật lý và cơ học của vải denim sau khi tẩy bằng ozone (10 – 100 g/m 3 ; 5 – 30 phút), cho thấy độ co rút đáng kể (∼30 %) và khả năng chống đóng bao của vải giảm đáng kể ( ∼40 %); điều này chỉ ra rằng sự xuống cấp cơ học xảy ra khi xử lý bằng ozone – liều lượng ozone nên được lựa chọn cẩn thận để giảm thiểu những tác động này. Hơn nữa, Ozone đã được chứng minh là hiệu quả hơn khi kết hợp với năng lượng siêu âm. Điều này là do sự tăng cường thâm nhập ozone vào vải, được tạo ra bởi năng lượng siêu âm. Như đã chỉ ra trong các nghiên cứu sau đây, một số vết bẩn có thể gây khó khăn cho hoạt động của ozone chẳng hạn như các polyme silicon nhờn được tìm thấy trong bút đánh dấu bảng tạm thời, chất đánh bóng, sáp tự nhiên và dầu.

Hình ảnh vải nhuộm trước và sau khi xử lý bằng nước ozone, thể hiện đặc tính tẩy trắng của ozone trong các điều kiện thí nghiệm khác nhau; OD đại diện cho liều lượng ozone.

Các đặc tính kháng khuẩn và tẩy trắng của ozone cũng rất phù hợp với hoạt động giặt là. So với các chu trình giặt khử trùng bằng nhiệt/nhiệt độ cao thông thường (71 °C), giặt bằng ôzôn có thể được thực hiện ở nhiệt độ thấp (15 °C). Các chu kỳ rửa bằng nước lạnh ngụ ý tiết kiệm đáng kể chi phí năng lượng và được báo cáo là cao tới 90 % ở Hoa Kỳ và lên đến 21 nghìn bảng Anh trong một khách sạn thương mại 800 giường. ACS Clothing (một chuyên gia thực hiện cho thuê và đổi mới quần áo nổi tiếng ở Vương quốc Anh) cũng đã nhận được những lợi ích tương tự. Là một chất tẩy trắng mạnh và chất oxy hóa (ozone), giảm tiêu thụ các hóa chất khác (chất tẩy rửa, chất ổn định pH và các chất tẩy trắng độc hại khác); điều này có nghĩa là số chu kỳ xả ít hơn và lượng nước tiêu thụ ít hơn. Hơn nữa, việc vải giảm tiếp xúc với tác động cơ học ( thông qua ít chu kỳ giặt/xả hơn và xử lý ở nhiệt độ thấp hơn), giúp kéo dài tuổi thọ của quần áo. Điều này đặc biệt quan trọng đối với mô hình cho thuê hàng may mặc đang được các thương hiệu thời trang khác nhau ở Anh áp dụng. Xử lý ozone đang đóng một vai trò quan trọng trong việc kéo dài tuổi thọ và khả năng tái sử dụng của quần áo. Các hợp chất hữu cơ và vô cơ gây mùi cũng có thể bị phá vỡ bởi ozone; do đó khử mùi vải / hàng may mặc. Ngoài ra, nồng độ oxy hòa tan cao hơn trong nước thải giặt tẩy giúp tăng cường khả năng phân hủy sinh học của các chất ô nhiễm có trong đó; điều này có khả năng làm giảm năng suất và chi phí xử lý nước thải.

Việc vô hiệu hóa Clostridioides difficile (thường kháng với giặt bằng nhiệt thông thường) đã được chứng minh rộng rãi trong một số nghiên cứu khoa học. Một số nghiên cứu điển hình tại các cơ sở chăm sóc sức khỏe khác nhau đã được trình bày, với những lợi ích tuyệt vời đã được ghi nhận (giảm tới 7 log vi khuẩn). Trong khi một nhóm nghiên cứu khác đã chứng minh tác dụng ổn định của chất hoạt động bề mặt đối với nồng độ ôzôn, việc bổ sung chất tẩy rửa không được kiểm soát sẽ dẫn đến việc tiêu thụ ôzôn trong dung dịch, do đó làm giảm khả năng khử trùng vải. Họ cũng chỉ ra rằng việc sử dụng đồng thời ozon và chất hoạt động bề mặt có thể làm giảm khả năng tẩy rửa so với việc sử dụng duy nhất chất hoạt động bề mặt. Do đó, việc khử trùng bằng ozone có thể được để lại cho chu trình súc rửa, để cải thiện hiệu quả khử trùng bằng ozone, trong khi chất hoạt động bề mặt còn sót lại từ chu trình giặt chính sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho sự ổn định/duy trì nước của ozone, cùng với nhiệt độ thấp. Với đặc tính tẩy trắng của ozon đã được chứng minh, việc kiểm soát cẩn thận liều lượng của nó khi giặt quần áo màu trở nên tối quan trọng so với quần áo màu trắng. Các nhà nghiên cứu quan sát thấy hiện tượng mất màu trong các chu kỳ rửa khử trùng bằng ozone; do đó, việc sử dụng thuốc nhuộm chống oxy hóa có thể được khám phá thêm. Họ cũng báo cáo rằng tính toàn vẹn của vi sợi không bị ảnh hưởng trong quá trình rửa bằng ozone. Tuy nhiên, một nhà nghiên cứu khác đã báo cáo sự suy giảm độ bền kéo của sợi sau khi tiếp xúc lâu với ozone. Điều này được cho là do các liên kết yếu được tạo ra trong vùng vô định hình của sợi. Mặc dù thiệt hại này thấp hơn so với rửa thông thường, nhưng đáng để xem xét khả năng này trong các hoạt động rửa bằng ozone. Cũng cần lưu ý rằng ứng dụng này sẽ phụ thuộc vào tính chất hóa học của sợi, vì ozon cũng có thể làm suy giảm các thành phần cụ thể trong quá trình khử trùng.

Trong hình dưới, mức độ ô nhiễm điển hình được đưa ra, ở các khu vực khác nhau của quần áo đã qua sử dụng dễ bị nhiễm bẩn (ví dụ: vùng nách và bẹn); họ đã kiểm tra hiệu quả thâm nhập và khử trùng có thể đạt được khi sử dụng ozone. Người ta phát hiện ra rằng lượng ôzôn đến những khu vực dễ bị ô nhiễm này có thể thấp hơn 40 % so với nồng độ ôzôn xung quanh trong buồng khử trùng. Họ nhấn mạnh hướng treo, mật độ đóng gói hàng may mặc và cấu trúc dệt là các thông số quan trọng ảnh hưởng đến sự xâm nhập và khử trùng cuối cùng của khí ozone. Một nghiên cứu tương tự của cùng tác giả trên vải cotton-polyester cho thấy rằng liều ozone 80 ppmv.min (160 g.min/m 3 ) là đủ để vô hiệu hóa hoàn toàn một mẫu vải bị ô nhiễm nặng (chứa A. fumigatusC. albicans , E. coli & S.aureus ). Các quy trình ozon hóa khí như vậy cũng rất quan trọng đối với các ứng dụng khử mùi quy mô lớn. Một cân nhắc quan trọng khi tiến hành ozon hóa vật liệu dệt bằng khí là ảnh hưởng của việc xử lý đối với tính toàn vẹn cấu trúc của sợi. Bên cạnh mối quan tâm ngày càng tăng gần đây đối với việc tái sử dụng thiết bị bảo hộ cá nhân (hướng tới giảm thiểu chất thải), ngành công nghiệp quần áo cũng đang tích cực tìm cách áp dụng mô hình cho thuê quần áo, như một phương tiện để thúc đẩy sử dụng cuối cùng của cộng đồng, kéo dài tuổi thọ của chúng và giảm bãi rác. rác thải. Việc áp dụng ozon hóa dạng khí có tiềm năng đáng kể cho mục đích này, đồng thời giảm sự phụ thuộc của các quy trình giặt là tiêu thụ nhiều nước cho mục đích khử trùng. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng trừ khi sợi của những vật liệu này được làm bằng vật liệu không bị ảnh hưởng bởi chất oxy hóa mạnh, quá trình ozon hóa có thể không hoạt động như mong đợi.

Ứng dụng khí ozon để khử nhiễm quần áo cho thấy mức độ nhiễm bẩn ở các khu vực khác nhau của quần áo đã qua sử dụng

Tác động của xử lý khí ozone đối với tính toàn vẹn cấu trúc của sợi bông-polyester (F); (a) cho thấy các tế bào Candida albicans (C) sau khi áp dụng chế độ ngủ gật ozone 100 ppmv.min; trong khi đó (b) hiển thị các vùng sợi (DF) bị hư hỏng sau khi xử lý 160 ppmv.min với sự có mặt của các tế bào E.coli (C). Các mẫu vải đã trải qua tới 10 chu kỳ xử lý ôzôn trước khi hình ảnh này được chụp.

Như vậy, trong ngành dệt may, ozone không chỉ mang lại hiệu quả trong xử lý nước thải mà chúng cũng đóng góp vai trò đang kể trong việc làm sạch sợi vải, khử trùng sản phẩm. Bằng những lợi ích này, ứng dụng ozone ngày càng trở nên rộng rãi và phong phú hơn.

Nguồn tin: ncbi.nlm.nih.gov

0901.856.888