استفاده از اوزون در صنایع نساجی

صنعت نساجی منبعی عمده برای آلاینده‌های زیست‌محیطی می‌باشد. در واقع، حضور جهانی آن بدان معناست که این صنعت مسبب یک مشکل جهانی است. منبع اساسی انتشارات مرتبط با نساجی (گازها وغیره)، از چاپ پارچه‌ای نشات می‌گیرد که در آن که یک طرح و یا متن تزیینی توسط روش‌های گوناگون چاپ صفحه بر محصولات پارچه‌ای ایجاد می‌شود. این فرایند منجر به تولید مولکول‌های مقاوم به تخریب در فاضلاب محصولات و نیز گاز آلی فرار (VOC) می‌شود. مقابله با محدودیات زیست‌محیطی نیاز به تصفیه‌ی موثر هوا و بخارهای آب جهت ایمن‌سازی یک محیط کاری سلامت دارد.

تمامی موارد ذکر شده، با بهره‌گیری از اوزون در صنایع نساجی، که راهی موثر برای کاهش هزینه‌های عملکردی و پایین آوردن آلودگی های زیست‌محیطی در قیاس با شیوه‌های قدیمی می‌باشد، قابل دستیابی است.

اوزون به صورتی موفقیت‌آمیز جهت حذف رنگ از جریان‌های فاضلاب نساجی در کارخانه‌‌های سراسر دنیا و همچنین در سایر فرایندهای فاضلاب صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. به منظور تصفیه‌ی فاضلاب، غالبا از اوزون در ارتباط با سیستم‌های تصفیه‌ی بیولوژیکی مانند لجن فعال، بهره‌جویی می‌شود. رنگ‌های ارگانیک معمولا به دلیل اندازه‌ی مولکولی بزرگ، از خود مقاومت نشان داده و به ندرت می‌توان آن‌ها را با جذب سطحی بر لجن فعال، حذف نمود. از اوزون عمدتا پس از تصفیه‌ی بیولوژیکی بهره گرفته می‌شود اما در برخی موارد هم، پیش از فرایند بیولوژیکی به کار می‌رود. چنانچه فاضلاب به سختی زیست‌ تخریب‌پذیر بوده و یا بر لجن فعال اثر سمی داشته باشد، مرحله‌ی پیش‌تصفیه گزینه‌ای است که مطرح می‌شود.

اوزون میتواند پیش از فرایند بیولوژیکی مورد استفاده قرار گیرد. چرا که موجب تبدیل مولکول‌های آلی درشت به گونه‌های کوچک‌تر با زیست تخریب‌پذیری بیشتر میشود. این مسئله می‌تواند بهره‌وری فرایند بیولوژیک را تقویت کند. به علاوه، تصفیه‌ی فاضلاب توسط اوزون، سبب می‌شود میزان اکسیژن موجود در آب افزایش یابد ( اکسیژن‌های تبدیل‌نشده و اوزون‌هایی که تجزیه به اکسیژنی که پیش‌تر مخلوط با آب بود، می‌شوند) که منجر به بهبود فرایندهای هوازی خواهد شد. استفاده از اوزون در صنایع نساجی یک پیشرفت 20 تا 30 درصدی در عملکرد سیستم بیولوژیکی مشاهده شده است.

تاثیر اوزون بر بهبود زیست تخریب‌پذیری و کاهش سمیت آب تصفیه‌شده قابل ذکر است. هنگامی که سمیت آب تصفیه‌شده مورد بررسی قرار می‌گیرد، لازم است که اثرگذاری فرایند تصفیه بر این پارامتر، در نظر گرفته شود؛ تخریب یک مولکول آلی درشت و در عوض ایجاد تعداد بیشتری مولکول‌های سمی در یک فرایند تصفیه، مشاهده شده است؛ به عنوان نمونه، اوزون‌زنی به ماده‌ی Methyl tert-butyl ether بدون هر گونه‌ عامل افزودنی و یا فرایندهای تصفیه می‌تواند منجر به ایجاد یک فاضلاب سمی‌تر شود.

نکته‌ی دیگر، حضور surfactant ها (مواد مسبب کاهش کشش‌های سطحی) و اهمیت حذف آن‌ها از آب است. در برخی مناطق، غلظت‌های مربوط به surfactant به شدت کنترل شده و الزاما زیر 1 ppm نگه داشته می‌شود. این مسئله، نیاز به اکسیدان‌ها را افزایش می‌دهد. بعضی از فاضلاب‌ها نساجی، شامل رنگ و نیز surfactant‌ ها می‌باشند.

اوزون در از بین بردن رنگ از تمامی رنگ‌های مورد استفاده در فرایند نساجی، موثر واقع می‌شود. مقدار اوزون می‌تواند بسته به تعدادی از عوامل، متغیر باشد: چه میزان رنگ در فرایند بیولوژیکی از بین رفته است، نوع رنگ مصرف‌شده، این مسئله که اوزون در چه بخشی از فرایند به کار می‌رود و … . دانستن مقدار مناسب اوزون مورد نیاز، در راستای هدف از بین بردن رنگ از آب از منظر اقتصادی حیاتی است. به صورت کلی، پیش‌بینی مقدار اوزون مورد نیاز آسان نمی‌باشد؛ بنابراین تقریبا در تمام مواردی که تجربیات پیشین وجود ندارد، بررسی‌های آزمایشی به کار گرفته می‌شود.

برای دستیابی به حذف رنگ 95 درصدی، حدودا 1 میلی‌گرم اوزون برای 1 میلی‌گرم رنگ لازم است اگرچه که این نسبت بسته به نوع رنگ، متفاوت می‌باشد. نسبت ذکرشده، می‌تواند تا 1.5 برابر به منظور حذف 100 درصدی افزایش یابد. زمان واکنش نیز حدودا به مدت 10 دقیقه است. در صنعت نساجی، دوز مورد استفاده‌ی معمول، ممکن است پس از یک مرتبه تصفیه‌ی بیولوژیکی 15 تا 25 میلی‌گرم  بر لیتر برسد. توجه به این نکته ضروری است که دوز به کار رفته‌ی اوزون، تنها برای بی رنگ کردن پساب است نه تجزیه کامل مواد موجود در پساب.

طراحی اوزون ساز

اغلب اوزون ژنراتور‌های صنعتی با بهره‌گیری از روش تخلیه‌ی الکتریکی، اکسیژن را به اوزون تبدیل می‌کنند. اکسیژن می‌تواند از هوای خشک، اکسیژن ساز و یا LOX (اکسیژن مایع) به دست آید. استفاده از اکسیژن در یک سیستم بر پایه‌ی اوزون، در درجه‌ی نخست، از نظر اقتصادی بررسی میشود. بهره‌جویی از اکسیژن، اندازه‌ی ژنراتور را برای تولید مقدار معینی از اوزون کاهش داده و همچنین مصرف انرژی را پایین تر می آورد.هزینه‌ی استفاده از LOX (شامل تجهیزات مربوط به ذخیره و تبخیر LOX و یا هوای فشرده‌شده‌ی اضافی مورد نیاز) منجر به افزایش حجم و قیمت دستگاه میشود و همچنین مصرف انرژی بالایی دارند بنابراین تمایل کمتری در استفاده از LOX وجود دارد.

استفاده از هوا برای تغذیه ورودی اوزون ساز معمولا بدترین حالت ممکن است زیرا با توجه به میزان بالای اوزون مورد نیاز، حجم دستگاه بسیار بزرگ خواهد شد و مصرف انرژی نیز بالا میرود. در این حالت شما نیاز به یک کمپروسور هوا، خشک کن هوا، اوزون ساز، سیستم تزریق اوزون و یک سیستم تخریب اوزون خواهید داشت. استفاده از هوای خشک به منظور عملکرد موفقیت‌آمیز ژنراتور اوزون، بسیار حائز اهمیت است. 

برای اوزون حل‌شده باید امکان در تماس ماندن با آّب برای مدت زمان معینی فراهم شود تا واکنش بتواند به اتمام برسد. چنین زمانی احتمالا در حدود 20-10 دقیقه است. برای دستیابی به این زمان نگه‌داری، نوعی مخزن و یا مجرای تماسی مورد نیاز است. این مخزن همچنین می‌تواند به منظور ایجاد امکان جدایش میان گاز و مایع به کار گرفته شود.