Tekstil Terbiye İşlemlerinde Ultrason Kullanımı. Use of Ultrasound in Textile Finishing

Transkript

1 Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi Cilt: 4, No: 3, 2010 (30-38) Electronic Journal of Textile Technologies Vol: 4, No: 3, 2010 (30-38) TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR e-issn: Derleme (Review) Burcu ERİŞMİŞ *, Hüseyin Aksel EREN * * Uludağ Üniversitesi Tekstil Mühendisliği Bölümü, Bursa/TÜRKİYE Özet Bu çal ışmada yeni ve geli şmekte olan teknolojilerden ultrason kullan ımının tekstil terbiye uygulanmalar ında kullanımı araştırılmıştır. Bilim ve teknolojide ultrason teknolojisi uzun zamand ır kullanılmaktadır ve ultrasonik uygulamaların kullanım alanları giderek artmaktadır. Tekstil sanayinde kullanımı yönünde ise çalışmalar yenidir ve hala uygulamaya yans ımış değildir. Literatürde anlat ılan deneysel çal ışmalarda tekstil terbiye i şlemlerinde ultrason kullanımının birçok avantaj sağladığı rapor edilmiştir. Ultrason tekstil endüstrisinde yıkamalarda tekstil materyali üzerindeki yabancı maddelerin daha etkin uzakla ştırılmasını sağlamaktadır ve böylece yıkama verimi artmaktadır. Ayr ıca ultrason enzimlerle kombine edilerek enzimlerin etkinliklerini art ırmak için de kullanılabilmektedir. Enzimlerin büyük moleküllü olmas ı nedeniyle hareket kabiliyetleri dü şüktür. Ultrason bu dezavantajlarını gidererek enzimden istenilen etkiyi gerçekle ştirmesinde yard ımcı olmaktadır. Örne ğin tekstil atık sularının enzimler yardımı ile arıtılmasında ve pamuklu kumaşların enzimatik işlemi (haşıl sökme) sırasında ultrason kullanımının işlem verimliliğini önemli ölçüde arttırdığı rapor edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Ultrason, Tekstil terbiyesi, Ozon, Enzim Abstract Use of Ultrasound in Textile Finishing In this study, the use of ultrasound, which is a new and emerging technology, in textile wet processing is investigated. The field of ultrasonic is still making strides towards perfection, but already many applications of ultrasonic energy have been found in science and technology. Ultrasonic is the science of sound waves above the limits of human audibility. The ultrasound in textile industry is a new method. It can be used for removing undesirable materials on textiles and improving effectiveness of enzyme molecules. In experimental studies mentioned in the literature use of ultrasound in textile treatment was reported to provide several advantages. Ultrasound in the textile wet processing increase washing efficiency by removing impurities on textile material more effectively. Besides, ultrasound combined with enzyme can be used to increase th enzyme activity. Enzymes mobility is low becouse of the large molecules ultrasound eliminate these disadvantages and help enzyme to achieve the disired effect. For example, with the help of enzymes in textile waste water treatment and enzymatic prozessing of cotton fabrics, the use of ultrasound increse process efficiency significantly. Keywords : Ultrasound, Textile Finishing, Ozone, Enzyme Bu makaleye atıf yapmak için Eren,H.A., Erişmiş,B., Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi Dergisi 2010, 4(3) How to cite this article Eren, H.A., Erişmiş,B., Use of Ultrasound in Textile Finishing Electronic Journal of Textile Technologies, 2010, 4(3) 30-38

2 Erişmiş, B., Eren, H.A. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2010 (3) GİRİŞ Ultrason teknolojisi bilim ve teknolojide uzun zamand ır kullan ılmaktadır ve ultrasonik uygulamalar ın kullanım alanlar ı giderek artmaktad ır. Ultrasonun endüstrideki en yayg ın kullan ım amac ı, ultrasonik kavitasyondan yararlan ılarak yap ılan temizlik i şlemidir. Tekstil sanayinde kullan ımı yönünde ise çalışmalar yenidir ve hala pratik uygulamaya yansımış değildir [1]. Ultrason teknolojisi endüstrinin farkl ı alanlar ında çe şitli fiziksel ve kimyasal reaksiyonlarda uzun yıllardan beri kullanılmakta ise de yaş terbiye işlemlerinin geliştirilmesinde kullanımı oldukça yenidir. Aynı zamanda ultrason boyama işlemleri yanı sıra tekstil atık sularının enzimler yardımı ile arıtılmasında da önemli role sahip olmaktadır. Pamuklu kumaşların enzimatik işlemi sırasında ultrason kullanımı, işlem verimliliğini önemli ölçüde arttırmaktadır. Ultrason tekstil endüstrisinde, gerek tekstil materyali üzerinde yabanc ı maddelerin iyi bir şekilde uzaklaştırılmasında kullan ılabilecek ayr ıca enzimlerle kombine edilerek, enzimlerin büyük moleküllü olması nedeniyle hareket kabiliyetlerinin dü şük olmas ı dezavantajlar ını gidererek enzimden istenilen etkiyi gerçekleştirmesinde ona destek olacaktır [2]. 2. ULTRASON Ultrason insan kula ğının i şitebildiği limitten daha yüksek frekansa sahip sese denir. Bu limit insandan insana de ğişmektedir. Bu de ğer sa ğlıklı bir gençte yakla şık 20 khz' dir. Frekans ı insanlar ın duyma sınırının üzerinde bulunan mekanik titre şimlerden meydana gelmiş bir enerji çeşidi olan ultrason enerjisi, dalgalar şeklinde ortamda yayılır [3]. Ses dalgaları Şekil 1 de de belirtildiği gibi üç gruba ayrılırlar; Ses Ötesi (Infrasound) frekansı 20 hertz veya altındaki sestir. İşitilebilir ses frekansı hertz arasında olan sestir. Ultrason 20 khz ile 10 MHz arasında değişen sonik spekturum aralığına sahip işitilemeyen sestir. Şekil 1: Ses dalgalarının yaklaşık frekansları ve genel uygulama alanları [3] 2.1. Ultrason Dalgalarının Elde Edilmesi Ultrasonik dalgalar, güç jeneratörleri taraf ından üretilen yüksek frekans ın; transducerlar (ultrason titreştiricileri) vasıtasıyla mekanik basınç dalgalarına çevrilmiş halidir. Transducerlar çekirde ği uygulanan elektrik veya manyetik alana tepkinin boyutlar ını değiştiren piezoelektrik veya magnetostriktiv elementten oluşmuş kompozit malzemelerdir. Transducer ın di ğer parçalar ı ise, enerji transferini geli ştirecek şekilde metalik folyolardan mamul malzemelerdir [4]. 31

3 Teknolojik Araştırmalar: TTED 2010 (3) Ultrases dalgalar ı s ıkışıp - seyrelmeler şeklinde maddesel ortamlarda yay ılır. Ultrases dalgalar ının bu sıkışıp seyrelme şeklindeki belirgin özelliği ultrasesle temizlemeye neden olan kavitasyon için önemlidir. Kavitasyon kavramı altında bir sıvının içinde boşlukların oluşumu ve bunu takiben de patlamas ı anlaşılır. Yüksek ultrasonik dalga ile içinde gaz çözülmüş olan bir sıvı işleme tabi tutulduğunda akustik kavitasyon olarak bilinen çok say ıda küçük baloncuklar meydana gelmektedir. Ultrasonik bas ınç dalgalanmas ına bağlı olarak baloncuklar tekrarl ı olarak genle şmeye ve büzülmeye ba şlarlar [5]. Baloncuklar içinde sıcaklık 5000 K ve bas ınç 300 atm' ye hatta daha güçlü sönmeler sonras ında daha yüksek s ıcaklık ve basınç olu şmaktadır. Bu enerji, kabarc ıkların bulundu ğu bölgeyi ısıtıp, kimyasal reaksiyonlara neden olmaktadır. Baloncukların içindeki bu yüksek bas ınç ve s ıcaklık ile baloncuk içindeki buhar çözülmekte ve OH', O', H' radikalleri, H molekülleri ve 0 3 molekülleri baloncuklar içinde olu şmaktadır. Bu kimyasal ürünler baloncuklar içinde da ğılmaktadır. İşte ultrasonun temel prensibi de aç ığa ç ıkan bu yüksek ısı ve enerjinin kullanılabilirliği üzerinedir [6]. 3. ULTRASON TEKNOLOJİSİNİN TEKSTİL TERBİYESİNDE KULLANIMI 3.1. Yıkama ve Durulama İşlemlerinde Ultrason Teknolojisinin Kullanımı Yıkama, boyama, durulama, ha şıl sökme, hidrofille ştirme ve a ğartma gibi ya ş tekstil i şlemlerinin iki büyük dezavantaj ı mevcuttur. Bunlar; çok yüksek miktarda enerji ve su tüketmeleri ile uzun i şlem sürelerine ihtiyaç duymalarıdır [1]. Yapılan bir çal ışmada ultrasonik enerji, reaktif boyarmaddelerle boyama sonras ı yap ılan y ıkama işleminde kullan ılmıştır. Ultrasonik y ıkamada su tüketiminin yar ı yar ıya azald ığı, i şlem süresinin kısaldığı ve enerji tasarrufu sağladığı belirtilmektedir [7]. Literatürde yer alan ba şka bir örnekte; pamuk lifinin dispers boyarmadde lekelenmesi sonras ı yap ılan yıkamalarda kuma şın ultrasonik i şlem s ırasında gösterdi ği de ğişmeler izlenmi ş, periyodik olarak boyarmaddeleri içeren kavitasyon baloncuklar ı olu ştuğu, bunlar ın büyüdü ğü ve bir süre sonra kuma ş üzerinden s ıvı ortama yöneldi ği gözlenmi ştir. Bu çal ışmada dispers boyarmadde pamuklu kuma şa herhangi bir kimyasal ba ğ ile ba ğlanmadığı için, ultrasonik etkiyi daha iyi gözlemlemek için seçilmi ştir [8]. Şekil 2: Ultrasonik i şlem s ırasında ultrasonik ba şlık üzerindeki boyarmaddelerde kavitasyon ile sağlanan yönelmeler (görüntüler arası geçen zaman 500 mili san.) [8] Şekil 2 den de görülebilece ği gibi periyodik olarak boyarmaddeleri içeren kavitasyon baloncuklar ı oluşmakta, bunlar büyümekte ve bir süre sonra kumaş üzerinden sıvı ortama yönelmektedirler [7] Haşıl Sökme, Pişirme ve Ağartma İşlemlerinde Ultrason Teknolojisinin Kullanımı 32

4 Erişmiş, B., Eren, H.A. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2010 (3) Ultrasonik haşıl sökme ile ni şasta haşılının parçalanmasında konvansiyonel ha şıl sökme yöntemine göre enerji tasarrufu sa ğlanmıştır. Ayr ıca, kimyasal maddelerin tasarrufu da söz konusu olmu ştur. İşlemlerin sonucunda elyaf degradasyonu da azalm ıştır. Ula şılan beyazl ık ve kuma şın ıslanma özelliği, ultrasonik metodun uygulanmadığı metodlarla karşılaştırıldığında aynıdır [1]. Yapılan diğer bir çalışmada yünün sulu ortamda klorlanarak çekmezlik özelli ği kazandırılması ultrasonik ortamda gerçekle ştirilmiştir. Ultrason varl ığında aktif klor miktar ının veya ph dü şüş miktar ının ultrasonun olmad ığı ortamla ayn ı oldu ğu bulunmu ştur ayr ıca ultrason varl ığında ortamda olu şabilecek hidrojen peroksidin hem aktif klor miktar ının kontrolünün sa ğlanmasında hem de klor art ıklarının uzaklaştırılmasında etkili olabilece ği öne sürülmü ştür. Yünün pulcuk yap ısına ise ultrasonik klorlama işlemi ile daha etkili ve homojen bir etkinin sa ğlandığı ve lifin ana gövdesine zarar verilmedi ği bildirilmiştir [9]. Pamuklu kumaşlarda H 2 O 2 ağartması için 20 khz'lik bir frekans kullan ıldığında, ağartma hızının arttığı, işlem süresinin de azald ığı görülmüştür. Kumaşın beyazlığının konvansiyonel yöntemle yap ılan ağartma işleminden daha iyi olduğu da belirtilmiştir [7,10] Boyama İşlemlerinde Ultrason Teknolojisinin Kullanımı Boyarmadde molekülleri çözeltide agregat olu şturma e ğilimindedir ve bu e ğilim boyarmaddenin moleküler kütlesinin göreceli olarak art ışıyla yükselir. Fakat yüksek s ıcaklıklar agregatlar ın parçalanmasına neden olur. Ultrasonik enerjinin çözeltideki boya agregatlar ın parçalanmas ına neden olduğu ve böylece boyarmaddelerin moleküler halde kalmasını sağladığı çok iyi bilinmektedir [11]. Ultrasonun boyama proseslerinde de kullanılabilirliği üzerine çalışmalar da bulunmaktadır. Ultrasonun polietilen teraftalat (PET) liflerinin dispers boyarmaddelerle boyanmas ına etkisinin araştırıldığı bir çalışmada C.I. Dispers Red 60 (DR60) ve C.I. Disperse Blue 56 (DB56), boyarmaddeleri kullanılmıştır. Denemeler sonrasında DB 56 boyarmaddesi ile boyamada ultrason varl ığının boya al ımına ve boyanma hızına etkisinin olmad ığı görülürken DR60 için hem boya al ımının hem de boyama h ızının arttığı tespit edilmiştir. DR 60 ile bu etkinin görülmesi di ğer boyarmaddeye göre daha kristalin olan bu boyan ın ultrason yard ımıyla daha küçük parçalara ayr ılmasına ba ğlanmıştır. Öte yandan lifin moleküler üstü yapısının da ultrason ile de ğişmediği de tespit edilmi ştir [12]. Db 56 n ın ultrasonlu ve ultrasonsuz boyama kineti ği kar şılaştırıldığında ultrasonla boya al ımı ve boyanma h ızında anlaml ı bir art ış görülmemiştir. PET lifleri ultrasonla DB56 ile boyand ığında patikül boyutunda ve boyama davran ışında hiçbir de ğişiklik olmad ığı görülmü ştür. PET liflerinin boyanmas ındaki etkinin büyük k ısmı boya partiküllerinin boyutuna bağlı olduğu sonucuna varılmıştır [12]. 80C üzerindeki s ıcaklıklarda boya al ımı ve boyanma h ızı oldukça artm ıştır. Boya al ımındaki art ış lifin camlaşma geçi ş s ıcaklığında gerçekle şmektedir. S ıcaklık artt ığında zincir segmentlerinin hareketinin artmasından dolayıdır. PET liflerinin boyanmasındaki etkinin büyük kısmı boya partiküllerinin boyutuna bağlı olduğu sonucuna varılmıştır [12]. İpek düşük sıcaklık (45 C ve 50 C) ve kısa sürede (15 dk.)ultrasonik ortamda boyandığında, 85 C'de 60 dk'lık konvansiyonel boyamaya göre daha fazla boya almaktad ır. Bundan ba şka kavitasyonun neden olduğu görünür bir lif zararı yoktur [13]. 33

5 Teknolojik Araştırmalar: TTED 2010 (3) Ultrasonik enerji kullan ılarak reaktif boyarmaddelerle yap ılan boyamalara ait bir çal ışmada, boyama sonrasında yapılan yıkama işlemlerinde yıkama flottelerine transfer edilen toplam boyarmadde miktar ını düşürdüğü ve haslık özelliklerini etkilemediği ifade edilmektedir [1]. (a) Şekil 3: a)db56 nın ultrason varlığında ve yokluğunda boya alımı b)dr60 ın ultrason varlığında ve yokluğunda boya alımı [12] (b) Pamuklu kuma şların direkt boyarmaddelerle ultrasonik enerji kullan ılarak boyanmas ında boyama kinetiğinin incelendi ği ba şka bir kaynakta, ultrasonik kavitasyonun boyama h ızını artt ırdığı ve kuma ş üzerine adsorblanan boyarmadde miktar ının daha fazla oldu ğu belirtilmektedir. İki farkl ı direkt boyarmaddenin kinetik değişkenlerine bağlı olarak ultrasonik ve konvansiyonel yöntemlere göre yap ılan boyamalara ait difüzyon katsay ılarının incelendi ği di ğer bir ara ştırmada, ultrasonik yöntemde, kavitasyona bağlı olarak difüzyon katsayısının daha yüksek olduğu ifade edilmektedir [1]. Literatürde yün liflerinin ultrasonik ortamda boyanmas ına ilişkin çalışmalardan bir tanesinde ultrasonun, yün liflerinin do ğal lak boyarmaddesi ile boyanabilirli ğini artt ırdığı belirtilmi ştir. Ultrason; boya flottesindeki büyük moleküllü boyarmadde agregratlar ını parçalayarak banyoda homojen bir dispersiyon dağılımı sa ğlamaktadır. Bunun yan ında banyodaki çözünmemi ş gazlar ın ve lifler aras ında bulunan havanın uzakla ştırılmasına yard ımcı oldu ğuna dolay ısıyla lif/boyarmadde etkile şiminin artt ığına, boyarmaddenin lif içerisine difüzyonunun arttığına değinilmektedir [14]. Naylon 6,6 n ın ultrasonik ortamda reaktif boyarmadde ile boyanmas ına ili şkin bir çal ışmada, Naylon 6,6 nın konvansiyonel yönteme göre ultrasonik ortamda daha verimli bir şekilde boyandığı belirtilmiştir. Boyama, boyarmaddenin lif yüzeyine adsorbsiyonu ve oradan da lif içerisine difüzyonu olmak üzere iki adımdan oluşmaktadır. Yapılan denemeler neticesinde naylon 6,6 n ın boyanmasında, boyamanın ilk 20 dakikasında ultrasonik ve konvansiyonel boyama aras ında bir fark görülmez iken, ultrasonun difüzyon adımında fark yaratt ığı belirlenmi ştir. Hatta ilk 20 dakikada boyarmadde al ımı aç ısından ultrasonik boyamanın daha kötü olduğu gözlemlenmiştir. Bunun nedeni olarak; ilk dakikalarda ultrasonun ortamdaki gazı uzaklaştırmaya çalışması, boyarmadde agregratlarını parçalamaya çalışması düşünülmüştür [15]. Literatürde PA/Lycra kar ışımı kumaşların boyanmas ına ilişkin bir çal ışmada, boyamalar konvansiyonel ve ultrasonik olarak iki farkl ı şekilde gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar ultrasonun boya al ımına olumlu etkisi olduğunu, yıkamalarda ise ultrasonik olarak boyanm ış kumaştan banyoya daha fazla boyarmadde geçti ği gözlemlenmiştir. Ayrıca haslıklara da hiçbir olumsuz etkisi olmadığı görülmüştür [16] Tekstil Terbiyesinde Ultrason + Ozon Kombinasyonu Kullanımı 34

6 Erişmiş, B., Eren, H.A. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2010 (3) Ozon (O 3 ) oksijenin üç atomlu bir allotropudur ve 2.07 V oksidasyon potansiyeline sahiptir. Bu de ğer tekstil sektöründe en yayg ın kullan ılan oksidasyon maddelerinden hidrojen peroksitin 1.77 V olan oksidasyon potansiyelinden daha yüksektir. Endüstriyel olarak ozon eldesi için ba şlıca iki metot 185 nm de UV kullan ımı ve Corona Discharge olarak bilinen dielektrik metottur. Ozonun yar ı ömrü suda 20 0 C da 20 dakika, havada ise 3 gündür. Ozonun sudaki çözünürlü ğü gaz faz ındaki ozonun konsantrasyonu ve sıcaklık ile doğru orantılı olarak değişmektedir [17]. Ozon; ka ğıt endüstrisinde odun hamurunun a ğartılması, at ık sular ın temizlenmesi ve toksik at ıkların giderilmesi, gıda sanayisi sularının dezenfeksiyonu ve otel odalar ı, gemiler, arabalar ve yang ın dumanına maruz kalm ış yap ılarda hava temizli ği ve koku giderimi amac ıyla kullan ılmaktadır. Ozon havuzlar ın dezenfeksiyonunda da kullanılmaktadır. Tekstil sektöründe ozon denim yıkamasında endüstriyel kullanım bulmuştur [18]. Dekolorizasyon çalışmaları için önerilen ba şlıca metotlar aktif kömür kullan ımı, flokulasyon, klorlama, ozonlama, H 2 O 2 kullan ımı, membran kullan ımı şeklindedir [19]. Bunlar aras ından özellikle ozonlama ümit verici bir metot olup üzerinde son y ıllarda oldukça yoğun çalışmalar yapılmıştır. Ozonlama ile renk gideriminde etkili olan ba şlıca faktörler: ph, temperatür, mekanik ajitasyon, çözelti bile şimi ve ozon dozajı olarak sayılabilir. Ozonlama ile renk giderimi konusunda oldukça başarılı sonuçlar rapor edilmiştir, bununla birlikte KO İ de ğerlerindeki azalma renkteki kadar h ızlı olmamaktad ır. Ara ştırmacılar baz ı durumlarda renk tamamen giderildikten sonra ozonlamaya devam ederek KO İ gideriminde daha yüksek oranlara ulaşmaya çalışmışlardır [20]. Yapılan bir çal ışmada, dü şük ve yüksek ph larda nötr ortama göre daha yüksek verim al ındığı [21], mekanik ajitasyonun kütle transferini art ırarak verimi yükseltti ği [22] ve temperatürün artmas ıyla ozon çözünürlüğünün azalmas ına kar şın reaksiyon h ızının artt ığı verimin çok fazla de ğişmediği görülmüştür [23]. Bunun yan ında banyoda bulunabilecek di ğer maddelerin, boyama yard ımcı kimyasallar ı ve di ğer atık sularla kar ışma sonucu gelen maddeler, ozonu tüketerek ozonlama verimini dü şürdüğü görülmüştür [20]. Özellikle boyama banyosunda bulunabilecek di ğer kimyasal maddelerin ozonlama verimine ve mineralizasyona etkisi konusunda daha fazla çal ışmaya gereksinim oldu ğu görülmü ştür. Oksidasyon reaksiyonlarını moleküler ozon ya da ozonun reaksiyonlar ıyla olu şan radikal türleri verdi ğinden ozon dozajı ya da ozonlama süresi arttıkça ozonlama etkinliğinin artacağı açıktır [23-28]. Endüstriyel kaynakl ı boyar madde içeren at ıksuların ar ıtımı zordur ve ileri ar ıtma tekni ği gerektirir. Tekstil at ık sular ı yüksek KO İ, ph, s ıcaklık ve toksik kat ı madde içeren endüstriyel kirli at ıksuların başında gelmekte ve toksik özelliklerinden dolay ı önemli bir çevresel problem olu şturmaktadır. Bu tip atıksuların ar ıtımı, boyar maddelerin yüksek konsantrasyonlarda organik boyar maddeler, surfaktantlar, komplex yapıda organik bile şikler içeren zor ayr ışabilen karmaşık kimyasal yap ılara sahip olmalar ından dolayı zor ve problemlidir [29]. Atıksuların içeriğindeki organik madde, ask ıda kat ı madde, nutrient madde ve toksik maddelerin çe şitli arıtma yöntemleriyle istenen düzeye indirgenme gereklili ği son derece önemlidir. İleri oksidasyon prosesleri (İOP), organiklerin oksidatif olarak parçalanmas ı için hidroksil radikallerinin (OH) üretilmesi prensibine dayanan, ortam s ıcaklığı ve bas ınçlı su ar ıtma i şlemleri olarak ifade edilmektedir. Hidroksil radikali (OH), ozon ve hidrojen peroksitten daha h ızlı reaksiyona girerek, büyük ölçüde ar ıtma maliyetlerini ve sistem boyutunu azalt ır. Ayr ıca OH. radikali güçlü, seçici olmayan bir kimyasal oksidanttır. Baz ı buhar fazl ı ileri oksidasyon prosesleri, tek oksijenli veya O(1D) olarak adland ırılan baskın oksidasyon türlerine sahiptir. Pek çok ileri oksidasyon prosesinde temel oksidasyon radikali olarak kullanılan hidroksil (OH) radikali, yüksek termodinamik oksidasyon potansiyeline sahiptir. Sonokimyasal oksidasyon (Ultrasound/H2O2, Ultrasound/O3 ) gibi kombine ileri oksidasyon proseslerinin yüksek oksidasyon kapasitesine sahip radikal üretimi yapan prosesler olduğu belirtilmektedir. Ozon ve ultrasonun kombine kullanımı ileri oksidatif yöntemler aras ında ümit verici yöntemlerdendir. Yaln ız ultrason veya 35

7 Teknolojik Araştırmalar: TTED 2010 (3) ozon ile karşılaştırıldığında daha etkili olduğu ve daha az enerji kullan ıldığı görülmektedir. Ayrıca ikincil kirliliğe yol açmama ve kalıcı kirliliklerin giderilmesinde etkili olma avantajlarına sahiptir [30] Tekstil Terbiyesinde Ultrason + Enzim Kombinasyonu Kullanımı Ultrason ile sıvı içindeki yüksek frekanslı ses dalgaları kavitasyona yol açmaktadır. Kumaş enzimatik bir çözelti içinde oldu ğunda oldukça büyük olan enzim molekülleri lif yüzeyine tutunacaklard ır. Biyolojik taşlama, kaynatma gibi enzimatik reaksiyonlar, enzim kat ı ve s ıvının birle ştiği s ıvı/katı ara yüzeyine ulaştığında ba şlayacaktır. Ancak bu olay enzimlerin büyük molekül yap ısından dolay ı biraz zaman almaktadır. Bu hacimli moleküller h ızlı bir şekilde bu ara yüzeye ula şamamaktadırlar ve lif içine penetrasyonları da zorla şmaktadır. Enzimlerin bu s ıvı engelini a şarak ulaşımlarını hızlandırmanın en iyi yolu da sıvıya bir hareket, sirkülasyon kazandırmaktır. Ultrason bu amaç için kullan ılabilir. Ultrason sıvı içinde kavitasyon baloncuklar ı olu şturur ve bu baloncuklar ın patlamas ıyla k ısa fakat şiddetli, şok dalgaları oluşur ve bu şok dalgaları da mükemmel bir harekete geçirme mekanizmas ı olarak görülmektedir. Ultrasonik enerji ile enzimlerin büyük, kararsız molekül yapılarının parçalanmaması için ultrason enerjisi uniform bir şekilde ve dü şük enzim konsantrasyonlar ında uygulanmal ıdır. Enzimatik i şlemlerin ultrasonik enerji ile desteklenmesi sonucu k ısa i şlem süreleri, pahal ı enzimlerin daha az miktarlarda kullanımı, daha az lif zararı ve daha uniform prosesler sağlanmıştır [4]. Yapılan bir çalışmada enzimatik işlemlerde amilaz ve pektinaz ile i şlem görmüş kumaşın ultrasona bağlı haşıl sökme ve kuma ş ıslanabilirliği değerleri ölçülmüştür. Ultrason varl ığında haşıl sökme derecesi ve kumaş ıslanabilirliği ultrasonsuz proseslerden aç ıkça daha yüksek oldu ğu belirtilmi ştir. Bu büyük moleküllü enzimleri harekete geçirmek için ultrason mekanizmas ının kullan ılmasıyla sa ğlanmıştır. Ultrason aynı banyoda uyguland ığında elde edilen iyi sonuçlar özellikle önemlidir çünkü böylece ba şka proseslere ihtiyaç duymaks ızın ayn ı banyo ile devam etmek mümkündür. Böylece dü şük su, zaman ve enerji tüketilir ve daha az at ık üretilir. Sonuç olarak ayn ı banyodaki prosesler ekonomik olarak daha önemli olmaya başlamıştır. 4.SONUÇ Mevcut tekstil yaş işlemlerinin iki büyük sakıncası vardır: uzun işlem süresi ve düşük enerji verimliliği. Ultrason daha k ısa i şlem süresi, daha ucuz kimyasal madde ve daha az sert fiziksel ko şullar gibi avantajlar sunar. Bu avantajlar da daha az maliyet ve belki de daha küçük alan ihtiyac ına neden olur. Tekstil ya ş i şlemleri içerisinde ultrason destekli boyaman ın en gelecek vaat eden alan oldu ğuna inanılmaktadır. Son zamanlarda tekstil boyama ve bitim işlemlerinin neden olduğu çevre sorunlarını çözmek için pek çok araştırma yapılmaktadır. Çeşitli yeni işlemler tanıtılmakta olup, ultrason da çevre sorunlar ının çözümüne bir alternatif olarak çal ışılmaktadır. Bu i şlem serbest radikal üreterek i şler ve ard ından biyolojik olarak işlem görebilen daha küçük zincirli ve daha az zararl ı bile şiklere dönüştürme ya da kirletici maddeleri mineralize etme amac ıyla kirletici moleküllere sald ırır. Bu da bu teknolojinin özellikle tekstil sektörü açısından nedenli önemli olduğunu göstermektedir. Ultrasonun ozonla kombine edilerek tekstil terbiyesinde kullan ılması yeni bir teknolojidir. Ultrason desteği ile ozonun ve enzimlerin mevcut kullan ımlarından daha geni ş alanlarda tekstil terbiyesinde faydalı k ılınmasıyla sağlanabilecek kazan ımlar enerji tasarrufu, kimyasal madde tasarrufu, çevre dostu üretim, su tasarrufu ve at ık yükünde azalmad ır. Bütün bu kazan ımlar günümüz çevre dostu yakla şımıyla paralellik göstermektedir. AÇIKLAMA Bu araştırma TUBİTAK 110M300 no lu proje kapsamında gerçekleştirilmiştir. 36

8 Erişmiş, B., Eren, H.A. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2010 (3) KAYNAKLAR 1. Duran,K., Perincek, S., Körlü, A. E., Bahtiyari, M. İ.,2007, Ultrason Teknolojisinin Tekstilde Kullanın Olanakları,Tekstil ve Konfeksiyon 2. Duran,K., Bahtiyari, M. İ., Körlü, A. E., Perincek, S., Özdemir, D., 2006, Ultrason Teknolojisi, Tekstil ve Konfeksiyon Duran,K.,Karabo ğa, C., Körlü, A. E.,2003, Ultrasonun Tekstil Ön Terbiyesinde Kullan ılabilirliği, Tekstil ve Konfeksiyon 5. Kozuka, T., Hatanaka, S., Yasui, K., Tuziuti,T., Mitome, H., 2002, Jpn.J. Appl. Phys., Part Yasui, K., Tuziuti, T., Iida, Y., 2005, Dependence of the Characteristics of Bubbles on Types of Sonochemical Reactors, Ultrasonics Sonochemistry 7. Koçak, D., Merdan, N., 2002, Sonokimya ve Ultrasonik Enerjinin Tekstil Sektöründe Kullan ımı, Kimya Teknolojileri, Sayı: Moholkar, V.S., 2002, Intensification of Textile Treatments; Sonoprocess Engineering, PhD Thesis, Universty of Twente 9. Khajavi,R., Azari, P., 2007, Effects of Ultrasound Irradiation on Wet Wool Chlorination Treatment, Pakistan Journal of Biological Sciences,10, Perincek, S.D., 2006, Ozon, UV, Ultrason Teknolojileri ve Kombinasyonlar ının Ön Terbiye İşlemlerinde Uygulanabilirliğinin Araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Ege Üniversitesi (9) 11. Vajnhandl,S., Le Marechal, A. M., Fakin,D., Volmajer,J.V, Tekstil Sektörü ve Ultrason,University of Meribor,Slovenya 12. Lee, K. W., Chung, Y. S., Kim, J. P., 2003, Characteristics of Ultrasonic Dyeing on Poly(ethlene Terephthalat), Textile Research Journal 13. Shukla,S.R., Manisha, R. Mathur, Low-temperature ultrasonic dyeing of silk Volume 111 Issue 11, Pages Kamel, M. M., El- Shishtawy, R. M., Yussef, B. M., Mashaly, H., 2005, Ultrasonic Assisted Dyeing III. Dyeing of Wool with Lac as a Naturel Dye, Dyes and Pigments 15. El-Shishtawy, R.M., Kamel, M.M., Hanna, H.L., Ahmed, N.SE, 2003, Ultrasonic assisted dyeing: Ultrasonic-assisted dyeing: I. Nylon dyeability with reactive dyes, Polymer International, 52: Merdan, N., Akal ın, M., Koçak, D., Usta, I., 2004, Effects of ultrasonic energy on dyeing of polyamide (microfibre)/lycra blends, Ultrasonics, Volume42, Issues

9 Teknolojik Araştırmalar: TTED 2010 (3) Ani ş, P ve Eren,H.A., 1998, Boyahane At ıksularından Rengin Uzakla ştırılmasında Uygun Teknolojilerin Gözden Geçirilmesi, Tekstil Terbiye & Teknik, 3(31), Arslan, I. ve Balcioglu, A., 2000, Effect Of Common Reactive Dye Auxiliaries on The Ozonation of Dyehouse Effluents Containing Vinylsulphone and Aminochlorotriazine Ring, Desalination, 130, Muthukumar, M. and Selvakumar, N., 2004, Studies on The Effect Of İnorganic Salts on Decolouration of Acid Dye Effluents by Ozonation, Dyes And Pigments, 62, Lin, C.C. and Liu, W.T., 2003, Ozone Oxidation in a Rotating Packed Bed, J.Chem.Technol Biotechnol, 78: Wu, J. and Wang, T., 2001, Ozonation of Aqueous Azo Dye in A Semi-Batch Reactor, Wat.Res., 35(4), Sevimli, M.F. ve Sar ıkaya, H.Z., 2002, Ozone Treatment of Textile Effluents and Dyes: Effect of Applied Ozone Dose, ph and Dye Concentration, J.Chem.Technolog. Biotechnol, 77: O ğuz, E., Keskinler, B. and Çelik Z.,2005, Ozonation of Aqueous Bomaplex Red Cr-L Dye in a Semi-Batch Reactor, Dyes 26. Koch, M., Yediler, A., Lienert, D., Insel, G. and Kettrup, A., 2002, Ozonation Of Hydrolysed Azo Reactive Yellow 84, Chemosphere, 46, Konsowa, A.H., 2003, Decolorisation of Wastewater Containing Direct Dye by Ozonation in a Batch Bubble Column Reactor, Desalination, 158, Ciardelli, G. and Ranieri, N., 2001, The Treatment and Reuse of Wastewater in The Textile Industry by Means of Ozonation And Electroflocculation, Wat.Res., 35(2), Şayan,E.,2005, Ultrases Kullanarak Reaktif Tekstil Boyarmaddesinin Renk ve KO İ Gideriminin Modellenmesi ve Optimizasyonu, II. Mühendislik Bilimleri Genç Araştırmacılar Kongresi, İstanbul 30. Zhao,L.,Mab,J., Xuedong Zhai,2009,Enhanced mechanism of catalytic ozonation by ultrasound with orthogonal dual frequencies for the degradation of nitrobenzene in aqueous solution 31. Karaboğa, C., Körlü, A.E., Duran, K., Bahtiyari, M.İ., 2007, Use of Ultrasonic Technology in Enzymatic Pretreatment Processes of Cotton Fabrics, Fibres & Textiles, Vol. 15, No. 4 (63) 38