TEKSTLDE KULLANILAN SUYUN ÖNEM VE ÖRNEK BR LETMEDE YAPILAN SU ANALZ ÇALIMALARI

Transkript

1 ISSN Ç.Ü.MÜH.MM.FAK.DERGS C$LT.19 SAYI.2 Aral-k December 2004 Ç.Ü.J.FAC.ENG.ARCH. VOL.19 NO.2 TEKSTLDE KULLANILAN SUYUN ÖNEM VE ÖRNEK BR LETMEDE YAPILAN SU ANALZ ÇALIMALARI Serin MAVRUZ ve R. Tu$rul O'ULATA Ç.Ü., Tekstil Mühendislii Bölümü, Adana/Türkiye ÖZET : Bu çalmada, seçilmi bir tekstil iletmesinin su kalitesinin belirlenmesi amacyla, deneysel bir çalma yürütülmütür. Tekstil iletmesinin boya-terbiye dairesinde kullanlan suyu analiz edilmi, ph, demir, toplam sertlik ve bikarbonat deerleri incelenerek, mevsimsel olarak söz konusu deerlerin deiimi gözlenmi ve su kalitesinin iletme artlarna uygunluu tespit edilmeye çallmtr. Anahtar kelimeler: Tekstil, tekstilde su kalitesi, toplam sertlik, bikarbonat. IMPORTANCE OF WATER QUALITY IN TEXTILE INDUSTRY AND A STUDY ON THE WATER QUALITY IN A CHOSEN TEXTILE MILL ABSTRACT : In this study, it was aimed to investigate water quality of dyehouse in a chosen textile mill. ph, iron, total hardness and bicarbonate quantity of water used in dyehouse was experimentaly examined and seasonal variations of these quantities were observed. In according with the results obtained; it was promoted on the water quality of the dyehouse to the mill and suggestions were given in the end of the paper. Key words: Textile, water quality in textile, total hardness, bicarbonate. 127

2 MAVRUZ ve O3ULATA 1. GR Terbiye iletmeleri, kumaa istenilen özellikleri ve rengi verirken bu ilemlerde kullanlacak kimyasallarn, boyarmaddelerin ve suyun kalitesi üzerinde hassasiyetle durmaldr. Tekstil fabrikalarnda, özellikle terbiye dairelerinde suyun önemi oldukça fazla olup, kasar, boyama, bask ve apre ilemlerinin temel sv maddesini su oluturmaktadr (1). &letmelerde üretim ile ilgili her türlü makine ve hammaddenin kaliteli olmasna ra'men, kullanlan sudan kaynakl olarak aa'daki problemler oluabilmektedir: - iletmelerde randman dümekte, - ürün kalitesi kötü olmakta, - üründe estetik bozukluk olmakta, - istenmeyen durular nedeni ile iletme zarara u'ramaktadr (2). Baz iletmelerde prosesler için gereken su yer altndan temin edilmekte, ancak yl içinde ya' durumuna göre yer alt su kaliteleri sürekli de'iebildi'inden, bu da boyahanelerde farkl özelliklere sahip su kullanlmasna neden olabilmektedir. Do'al olarak boyahanelerde ayn kalitede suyun kullanlamamasndan dolay, ayn boyama reçetelerinde farkl renk tonlar elde edilebilmektedir. Bu tip problemler nedeniyle istenen özellikte boyama elde edilememekte, ar miktarda boyarmadde ve kimyasallar tüketilmekte, boyama makineleri gereksiz yere megul edilmekte, enerji, zaman ve içilik kayplar artmaktadr. Bu sorunlarn önlenmesi için iletmeler, balangçta su kalitelerini saptamal ve yl boyunca ayn kalitede su kullanmaldrlar. Boyahanelerde kullanlacak suda; ph, sertlik, organik maddeler, demir, mangan, bikarbonat, nitrat, nitrit vb. de'erleri belli bir snrn üzerine çkmamaldr (3). Bu çalmada; Adana da yerleik bulunan bir tekstil iletmesinin boya-terbiye dairesinde kullanlan kuyu suyundan (sert su) 6 ay süreyle belli dönemlerde numuneler alnp, analizler yaplmtr. Bu suyun boya-terbiye ilemlerini büyük ölçüde etkiledi'i düünülen ph de'eri, demir, toplam sertlik ve bikarbonat miktarlar tespit edilmitir. Bu sonuçlar grafiklerle ifade edilerek, belirlenen süre içerisindeki su kalitesindeki de'iimler gözlenmi, mevsimsel olarak su kalitesinde önemli de'iiklikler olup olmad' belirlenmeye çallmtr. Ayrca; söz konusu de'erlerin iletme artlarna uygunlu'u da tespit edilmeye çallmtr. 2. DEAL BOYAMA SUYUNUN ÖZELLKLER Tekstil terbiyesinde kullanlacak su, belirli özelliklere sahip olmaldr. Ancak su genellikle istenilen özelliklerde bulunmamakta, baz ilemler neticesinde bu özelliklere kavuturulabilmektedir. Boyama banyosunda kullanlacak ideal bir suyun özellikleri Tablo 1 de verilmitir (4-6). 128

3 TEKST8LDE KULLANILAN SUYUN ÖNEM8 VE ÖRNEK B8R 8=LETMEDE YAPILAN SU ANAL8Z ÇALI=MALARI Tablo 1. Boyama Banyosunda Kullanlacak &deal Suyun Özellikleri Parametre S-n-r de$erler Görünüm Berrak Koku Kokusuz ph de'eri Nötr Sertlik < 5ºdH (6,25º eh; 8,95ºfH, 5,2ºUSA) Çözünmü kat maddeler < 1 mg/l Kat madde kalntlar < 5 mg/l Organik maddeler < 20 mg/l (KMnO 4 sarfiyat) &norganik tuzlar < 500 mg/l Demir miktar (Fe) < 0,1 mg/l Mangan miktar (Mn) < 0,02 mg/l Bakr miktar (Cu) < 0,005 mg/l Nitrat miktar (NO - 3 ) < 50 mg/l Nitrit miktar (NO - 2 ) < 5 mg/l Bikarbonat miktar [HCO - 3 ] < 50 mg/l Çalmada, iletme suyunun ph, demir, toplam sertlik ve bikarbonat miktarlar tespit edilmeye çallaca'ndan, söz konusu bu de'erlerin ürün üzerindeki etkileri aa'da açklanmtr ph Suda çözünmü tuzlar, asitler, bazlar, asit oksitler suyun ph derecesinin de'imesine sebep olmaktadrlar. ph de'erinin 7 nin altna dümesi ortama asit, üzerine çkmas ise alkali özellik vermektedir (7). Ham suyun ph n, çözünmü olarak bulunan karbonat, bikarbonat ve karbondioksit belirlemektedir. Sularda istenen ph de'eri kullanm noktasna göre 5,5 ile 8,5 arasnda de'imektedir (8) Demir Su içinde erimi halde bulunan demir iyonunun miktardr. Suya renkli ve tortulu bir görünüm vermektedir (8). Boyahanelerde kullanlan suda bulunan demir, boyama banyolarnda ciddi sorunlara neden olabilmekte, boyamalarn tonunu etkileyebilmektedir (9) Su Sertli$i Bir suyun sertli'i, o suyun sabunu çöktürme özelli'idir. Sabun balca Ca +2 ve Mg +2 iyonlar tarafndan çökeltilir. Ancak bu iyonlara oranla su kaynaklar içerisinde daha az miktarda bulunan di'er metal iyonlar da sabunun çöktürülmesinde etkilidirler. Bir suyun sertli'i, o suyun temas etmi oldu'u topraklardaki minerallerin suda çözünmesiyle yakndan ilgilidir. Yer alt sular daha fazla oranda mineral ile temas ettiklerinden yüzey sularndan daha serttir (10, 11). Sert su, içerisinde istenmeyen metal tuzlarn içeren sulardr. Terbiye dairelerinde kullanlan sularn sertli'i oldukça önemli olup, sertli'in fazla olmas durumunda tutum 129

4 MAVRUZ ve O3ULATA bozulmakta, tekstil malzemesi üzerinde yapkan bir kalnt, kirlilik ve bulank bir görünüm olumakta, sürtme haslklarnda düme meydana gelmektedir. Özellikle reaktif boyarmaddelerle selüloz esasl lifler boyanrken kalsiyum ve magnezyum miktar düük de olsa bu boyarmaddelerin difüzyon ve migrasyon özelliklerini etkileyebilmektedir (1, 12). Yukarda saylan olumsuz etkilerin yannda su sertli'i ayn zamanda sabun, boyarmadde gibi birçok reaktifin kullanm miktarnda da önemli rol oynamaktadr (4). Su sertli'i geçici sertlik ve kalc sertlik olarak ikiye ayrlmaktadr. Her iki sertli'in toplamna toplam (tüm) sertlik denilmektedir (1) Bikarbonat Özellikle reaktif boyarmaddeler ile yaplan boyamalarda bikarbonat ph de'iimine neden olmaktadr. Bir reaktif boyamada boyarmaddenin lifler tarafndan alnmas aamasnda, eklenen tuzun elektrolit etkisi ile boyarmadde elyafa çektirilmektedir. Scakl'n yükseltilmesi ile boyarmaddenin kuma üzerinde düzgün da'lm sa'lanmaktadr. Alkali dozajna kadar ph asidik ortamda kalmaldr. Ortamdaki bikarbonat, ph n asidik ortamda kalmasn engellemektedir. Böylece kuvvetli boyarmaddeler erken fiksasyona u'ramaktadr. Çünkü ph yükselmesi ile baz reaktif boyarmaddeler düük scaklkta, düzgün da'lm sa'lanmadan elyaf ile reaksiyona girerler. Bu durumda kuvvetli reaktivitedeki boyarmaddeler ilk önce selülozun en kolay ba'lar ile ba'lanmaktadr (13). Boyarmaddenin liflere fikse edildi'i aamada, yüksek scaklk ve/veya yüksek ph artlar sa'lanmsa, reaktif boyarmaddeler selüloz içindeki aktif alanla reaksiyona girmektedirler. Bu fazda ph de'erinin 10,8-11,2 arasnda olmas boyama verimi için önemli etkendir. Reaksiyon ortamna soda eklenmektedir. Ortamda bikarbonat oldu'u zaman soda dozaj sonras ph, 10,8 e çkamamaktadr. Bunun nedeni de bikarbonatn ph de'erini kendi ph tamponlama noktas olan 8,82 de'erine çekmek istemesindendir. Bikarbonatn boya-terbiye iletmelerinde neden oldu'u problemler aa'daki ekilde sralanabilmektedir: - Soda sonras ph de'eri ksa sürede dümektedir. - Beyaz çökeltiler olumakta ve renkler matlamaktadr. - Laboratuar-iletme ve partiler aras renk fark olumaktadr. - Boyarmaddeler liflere çektirilememektedir. - Baz renk haslklar düük çkmaktadr (13). 3. DE'ERLENDRME VE SONUÇ Deneysel çalmann yürütüldü'ü iletmenin boya terbiye dairesinde boyanan kumalarda; abraj, ba-son-orta-kenar fark ve partiler aras renk fark çkan kumalar gibi ciddi problemler yaanmaktadr. Hatal olan bu kumalar tekrar düzeltme reçetesi yazlp yeniden boyanmakta ya da farkl kalite snflarna ayrlmaktadr. Dolaysyla hatal üretilmi olan bu kumalar iletmeye; boyarmadde, kimyevi, enerji, içilik, zaman vb. tüketimi açsndan zarar vermektedir. Ayn reçete, ayn artlarda, ayn makinede sadece farkl günlerde boyand'nda bile kumata renk farkll' görülebilmektedir. Kuma lotu, kullanlan kimyeviler, 130

5 TEKST8LDE KULLANILAN SUYUN ÖNEM8 VE ÖRNEK B8R 8=LETMEDE YAPILAN SU ANAL8Z ÇALI=MALARI boyarmaddeler ayn oldu'u halde, meydana gelen renk farkllklarnn nedeni kontrol edilemeyen bir de'iken olan su olabilmektedir. &letmenin, boya-terbiye dairesinin her bölümünde (iplik boyama, kuma boyama, apre, içme suyu) kuyu suyu kullanlmaktadr. Bu su iyon de'itirici reçinelerden geçirilip, sertli'i alndktan sonra, yumuak su olarak isimlendirilip, iletmeye da'lmaktadr. Söz konusu iletmenin suyu, sadece iyon de'itirici reçinelerden geçirildi'i için, suyun sadece sertli'i giderilmektedir. Su da bulunan di'er iyonlar için bir iyiletirme yaplamamaktadr. Dolaysyla su, sadece sertli'inden arndrlm olarak iletmede kullanlmaktadr. Bu çalmada; suyun toplam sertlik de'eri ile birlikte boyamalarn renk ve haslk özelliklerini etkiledi'i düünülen ph, demir ve bikarbonat de'erleri de tespit edilerek iletme suyunun söz konusu de'erlerinin 6 aylk süre içerisindeki de'iimleri ve ideal de'erlere uygunlu'u aratrlmtr. Yaplan analizler sonucu elde edilen, suyun; ph, demir, toplam sertlik ve bikarbonat de'erleri Tablo 2 de analiz tarihleriyle birlikte srasyla verilmitir. Söz konusu tablodaki verilerin, hedef de'erlerle birlikte grafiksel gösterimi Lekil 1-4 de görülebilmektedir. Tablo 2. Su Analiz Sonuçlar Analiz Demir Toplam Sertlik Bikarbonat ph Tarihi (ppm) (ºdH) (ppm) 13/10/03 7,44 0,00 24, /10/03 7,35 0,00 24, /11/03 7, , /11/03 7,38 0,00 24, /12/03 7,41 0,00 24, /01/04 7,58 0,00 24, /01/14 7,39 0,00 24, /01/04 7,42 0,02 25, /02/04 7,48 0,01 25, /02/04 7,39 0,01 24, /03/04 7,45 0,00 23, /03/04 7,30 0,00 27, /04/04 7,27 0,00 27, /04/04 7,30 0,00 28,

6 MAVRUZ ve O3ULATA 7,7 0,1 ph De$eri 7,6 7,5 7,4 7,3 7,2 7,1 7 Demir De$eri (ppm) 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 6,9 0 ekil 1. ph De'erleri ekil 2. Demir De'erleri Toplam Sertlik (dh) Tarih Tarih hedef de'er ölçülen de'erler hedef de'er ölçülen de'erler Bikarbonat De$eri (ppm) Tarih Tarih hedef de'er ölçülen de'erler hedef de'er ölçülen de'erler ekil 3. Toplam Sertlik De'erleri ekil 4. Bikarbonat De'erleri Deneysel çalmada elde edilen sonuçlar ve öneriler aa'da verilmitir. - Boyahanelerde yaanlan renk ve haslk problemlerinin oluum nedeni sadece boyarmadde ve kimyasallardan de'il, sudan da kaynakl olabilmektedir. Bu nedenle boya-terbiye iletmeleri sularn sürekli kontrol altnda tutmaldrlar. - &letmeler balangçta ürünlerinin niteli'ine göre su kalitelerini belirlemeli ve yl boyunca ayn kalitede suyu kullanmaldrlar. - Yaplan analizler sonucu suyun ph de'erlerinin 7.27 ve 7.58 arasnda de'iti'i görülmektedir. &letmede kullanlabilmesi için suyun ph de'erinin nötr (ph=7) olmas gerekti'inden, bu durumda kuyu suyunun hafif bazik oldu'u söylenilebilmektedir. ph de'erlerinin ölçülen zaman aralklarnda çok büyük de'ime göstermedi'i de Lekil 1 de görülmektedir. 132

7 TEKST8LDE KULLANILAN SUYUN ÖNEM8 VE ÖRNEK B8R 8=LETMEDE YAPILAN SU ANAL8Z ÇALI=MALARI - Suyun demir de'erleri genelde sfr olmasna ra'men Ocak aynn sonlarnda ve Lubat aynda de'erler 0,01-0,02 ppm civarnda görülmektedir. Proseste kullanlacak suda demir miktarnn 0,1 ppm i amamas gerekti'inden iletme suyunun demir açsndan kullanma uygun oldu'u söylenebilmektedir (Lekil 2). - Suyun toplam sertlik de'erleri Lekil 3 den incelendi'inde, de'erlerde Lubat aynda azalma, Nisan aynda artma oldu'u görülmekte olup, di'er aylarda düzensiz art ve azallar söz konusudur. Toplam sertlik de'erlerinin 24ºdH civarnda oldu'u görülmektedir. Boyahanede kullanlacak suyun toplam sertlik de'erinin en fazla 5ºdH olmas gerekti'i düünülürse suyun sertlik de'erinin proseste kullanlmaya uygun olmad' ve mutlaka sertli'i oluturan kalsiyum ve magnezyum iyonlarndan arndrlmas gerekti'i söylenilebilmektedir. - Boyahanede kullanlacak sularda bikarbonat içeri'inin 50 ppm den az olmas gerekmektedir. Çünkü bikarbonat yüksek sda parçalanarak sodaya dönümekte, ortam ph n yükseltmekte ve abrajl boyamaya, renk tekrarlanabilirli'inin azalmasna neden olmaktadr. Lekil 4 den de görüldü'ü gibi suyun bikarbonat de'eri 460 ppm-500 ppm arasnda de'imektedir. Bu de'er de proses suyu kalite de'erlerine uymad'ndan, özellikle reaktif boyamalarda büyük problem oluturdu'u bilinen sudaki bikarbonatn yok edilmesi veya miktarnn <50 ppm olacak ekilde azaltlmas gerekmektedir. Yaplan analizler neticesinde suyun 6 ay boyunca de'ikenlik gösterdi'i, dolaysyla iletmenin standart bir su kalitesine sahip olmad' söylenebilmektedir. Özellikle suyun içerdi'i bikarbonat ve toplam sertlik de'erleri oldukça yüksek çkmtr. Analiz edilen ph, demir, toplam sertlik ve bikarbonat de'erleri mevsimsel olarak lineer bir de'iim göstermemektedir. Yalnzca toplam sertlik de'erinin Mart aynn sonunda ve Nisan aynda en yüksek de'erleri ald' görülebilmekte, dolaysyla ilkbahar mevsiminde suyun toplam sertlik miktarnn en yüksek de'erlerde oldu'u söylenebilmektedir. &letme suyunun toplam sertlik ve bikarbonat miktarlarnn bu de'erleriyle boyaterbiye ilemlerinde kullanlmas büyük renk ve haslk problemlerine neden olabilece'inden suyun sadece yumuatma sistemlerinden geçirilerek, sertli'inin alnmasyla iyiletirilmesinin yetersiz kald' düünülmektedir. Özellikle suyun bikarbonat ve ph de'erinin ideal boyama de'erlerinde olabilmesi için sudaki bikarbonat çok büyük oranda gideren ve ph ayarn sa'layan ters osmoz gibi su artma sistemlerinin kullanlmasnn iletmeye büyük fayda sa'layaca' düünülmektedir. 4. KAYNAKLAR 1. Yakartepe,Z. ve Yakartepe,M., Tekstil Terbiye Teknolojisi, Kasardan Apreye, T.K.A.M., Cilt 4, 8stanbul, Burkut,E., Son 20 Yl 8çinde Türkiye Sanayinde Su Teknii nin Yeri, Termodinamik Dergisi, Say 136, s.39-43, Mavruz,S. ve Oulata,R.T., Tekstilde Su Kalitesi ve Suda Bulunan Bikarbonatn Reaktif Boyamaya Etkisinin 8ncelenmesi, Tekstil&Teknik Dergisi, 2004 (basmda). 4. Serinda,O. ve Halefolu,Z., Tekstil Kimyas, Çukurova Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü, Adana,

8 MAVRUZ ve O3ULATA 5. Yavuz,N., 8letme Suyunun Kalitesi ve 8yonlar, Rudolf Duraner, Bursa, Özbucak Tekstil Tic.ve San. A.=., Boya-Terbiye Çalma Notlar, Destech, Su Semineri. Çukobirlik Tarm Kooperatifi,Adana, Sudaki Kirleticiler, Burkut,E., Tekstil Boyahanelerinde Su Kalitesinin Önemi, Termodinamik Dergisi, Say 72, s.42-43, 8stanbul, Gül,=., Su Kalitesi ve Kimyas, Çukurova Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü, Adana, Anaç,8., Boyahanelerde Su Artm Tesislerinde Dizayn Hatalar, Zararl Asidik Gazlar, Bikarbonatl Sularda Boyama Teknii, Tekstil Terbiye&Teknik Dergisi, Say 29, s.82-84, Güney Polgat San. ve Tic. A=., Teknik Doküman, Mersin, Uca,R., Çnarl,A., 8pekten,S., Çayl,G., Reaktif Boyamada Bikarbonat Problemlerinin Çözümü veya Soda Yerine; Colnor ile Sodyum Hidroksit Kullanm ve Avantajlar, I. Ulusal Tekstil Yardmc Kimyasallar Kongresi, Bursa,