دانلود پروژه کارآفرینی تولید انواع رنگ

فصل اول – معرفی طرح

1-2-مشخصات محصول

1-1-2- نام و کاربرد محصول:

ایجاد و راه انداری یک فضای کارگاهی و کارخانه ای جهت تولید رنگ های شیمیایی

2-1-2-مشخصات فنی محصول

تولید رنگ صنعتی در مقیاس متوسط با استفاده از ترکیبات نوین و طیف های نوظهور

3-1-2-معرفی روشهای تولید

استفاده از روش صنعتی تولید رنگ

4-1-2-تشریح مختصر فرایند

تولید رنگ

فصل دوم

 تعیین ظرفیت

فصل دوم – تعیین ظرفیت

2-2-تعیین ظرفیت تولید

-3-برآورد میزان مصرف مواد اولیه و قطعات خریدنی

-4-معرفی دستگاه ها و تجهیزات تولید

شرح فرایند و اطلاعات فنی مورد نیاز

مقدمه :

برای آشنایی با تاریخچه و سابقه صنعت رنگ کشور به سالهای 1300 باز می گردیم که هنوز رنگ در داخل کشور تولید نمی شد و استادکاران نقاش، رنگ مورد نیاز برای رنگ آمیزی کاخها و ابنیه دولتی را با استفاده از مواد گیاهی و معدنی در پای کار، به صورت دستی و با فرمولهای سنتی تولید می کردند.

  در سال 1318، اولین واحد رنگسازی امروزی به نام رنگسازی ایران اقدام به تولید و عرضه رنگ روغنی کارخانه‌ای نمود و پس از آن شرکتهای رنگ سرو  و  رنگ شمس فعالیت رنگسازی خود را آغاز نمودند. در آن سالها هنوز رنگ روغنی کارخانه‌ای با استفاده از روغن های گیاهی و پودرهای معدنی تولید می شد و این امر تا سال 1341 که اولین محصول رنگ روغنی با استفاده از رزین الکید توسط شرکت پلاسکار به بازار عرضه گردید، ادامه داشت.

  رنگ پلاستیک بر پایه پلی وینیل استات برای مصارف ساختمانی نیز برای اولین بار در سال 1338 توسط شرکت پلاسکار تولید و عرضه شد و پس از آن شرکتهای هاویلوکس ،رنگین، دیروپ، سوپر رنگ از سال 1341 تا 1347 به تدریج، رنگ پلاستیک خود را به بازار عرضه نمودند.

  در واقع می توان گفت که در سال 1344 صنعت رنگسازی در ایران شکل تازه ای یافت و واحدهای متعددی فعالیت خود را آغاز نمودند. شرکتهای تاباشیمی، دیروپ ایران، رنگین، سوپررنگ و پارس پامچال از جمله شرکتهایی هستند که در این سال پا به عرضه صنعت رنگ کشور گذاشته و محصولات جدیدی مانند لاکهای روی چوب، رنگهای هوا خشک و کوره‌ای صنعتی و رنگهای تعمیری خودرو را به بازار عرضه نمودند.

  از اواخر دهه 50 تعداد واحدهای تولیدکننده رنگ افزایش یافت و امروز صنعت رنگ کشور با بیش از 350 واحد صنعتی مجاز با مجموع ظرفیت 900 هزارتن در سال تولید انواع رنگهای ساختمانی و صنعتی و همچنین صدها واحد غیر مجاز مشغول به فعالیت می باشد.

  صنعت تولید رزینهای مورد مصرف در رنگسازی نیز در کشور سابقه ای طولانی دارد. برای بررسی تاریخچه این صنعت به سال 1344 باز می‌گردیم که برای اولین بار رزین الکید بوسیله رنگسازی ایران و رزین پلی‌وینیل‌استات نیز توسط  پلاسکار تولید گردید و پس از آن شرکتهای پارس سادولین، دیروپ ایران اقدام به تولید رزین الکید و هو خست ایران به تولید رزین پلی‌وینیل‌استات همت گماردند. و امروز صنعت رزین کشور با بیش از 120 واحد صنعتی و مجموع ظرفیت 750 هزارتن در سال قادر است انواع رزینهای پلی‌وینیل‌استات و کوپلیمرهای آن، انواع رزینهای الکید و اصلاح شده آن، آمینو رزینها، انواع پلی‌استر غیراشباع، رزینهای اکریلیک و رزین فنولیک را تولید نماید.

رنگ ها:

تنوع رنگ ها بسیار زیاد است:

1- رنگ روغنی معمولی که با تینر یا بنزین رقیق می شود برای کارهای ساده و معمولی استفاده می شود. استفاده از ریتاردر در رنگ روغنی باعث چسبندگی بیشتر کار می شود اما خشک شدن این رنگ طولانی و یا نیاز به خشک کن دارد.

2- رنگ پلی اتیلن که با تینر و ترجیحا با ریتاردر رقیق می شود. کیفیت متوسطی دارد ، سریع تر خشک می شود و چسبندگی متوسطی دارد که از رنگ روغنی بهتر است.

3- رنگ P.V.C که با ریتاردر رقیق می شود و کیفیت خوبی دارد و خیلی زود خشک می شود. رنگ پلی اتیلن و PVC دارای بیس رنگی هستند که با جوهر های رنگی مختلف رنگ می پذیرد و تنوع آن زیاد است.

4- رنگ پیگمنت: برای چاپ پارچه استفاده می شود و دارای بیس و خمیر رنگ بوده و کیفیت مناسبی برای چاپ پارچه دارد.

5- رنگ اورونیت: برای چاپ پارچه استفاده می شود و دارای بیس و خمیر رنگ بوده و کیفیتی خاص و برجسته روی پارچه ها می گذارد.

6- رنگ آب شور برای چاپ کارتن و مقوا استفاده می شود.

7-  رنگ پلاستیک قابل شستو شو برای پارچه استفاده می شود و ارزان تر از سایر رنگ ها است.

8- رنگ پخت بالا: برای رنگ روی کاغذ گل چینی و گل ملامین کاربرد دارد و قیمت بالایی داشته و برگهایی مخصوص به خود دارد.

9- رنگ ترانسفر یا برگردان که روی کاغذ معمولی چاپ می شود و با حرارت و پرس داغ روی لباس عمل چاپ انجام می شود.

10- پودر در رنگ های مختلف که با خمیر مخصوصی مخلوط شده و با آب حل می شود و برای چاپ اسکرچ استفاده می شود.

البته از انواع مرکب نیز می توان بهره برد.

حلال ها شامل آب برای رنگ های پلاستیک و برای سایر رنگ ها از ریتاردر – تینر – بنزین – نفت و حلال ویژه 410 شرکت نفت استفاده می شود.

رنگها را معمولا براساس خواص آنها و ساختمان ماده اصلی (ساختمان شیمیایی مواد) طبقه بندی می‌کنند. روش دیگر طبقه بندی رنگها براساس روش مصرف آنها در رنگرزی می‌باشد. روش و تکنیک رنگرزی به ساختمان ، طبیعت الیاف یا شئ مورد رنگرزی بستگی دارد. به عبارت دیگر رنگرزی پشم و ابریشم و دیگر الیاف به دست آمده از حیوانات با رنگرزی پنبه و الیاف به دست آمده از گیاهان تفاوت دارد.

نقش ساختمان شیمیایی الیاف در تعیین رنگ مورد نیاز

در رنگرزی همیشه ساختمان شیمیایی الیاف تعیین کننده نوع رنگ مورد نیاز و تکنیک رنگرزی می‌باشد. به عنوان مثال الیاف حیوان مانند پشم و ابریشم از پروتئین تشکیل شده‌اند و دارای گروههای اسیدی و بازی می‌باشند. این گروهها نقاطی هستند که در آنها مولکول رنگ خود را به الیاف متصل می‌کند. پس برای رنگرزی این گونه الیاف باید از رنگهایی که دارای بنیان اسیدی و بازی هستند استفاده کرد.

پنبه یک کربوهیدرات می‌باشد و تنها محتوی پیوندهای خنثای اتری و گروههای هیدروکسیل است. در این نقاط پیوندهای هیدروژنی بین الیاف و رنگ ایجاد می‌شود. پس باید از رنگهای متناسب با خصوصیات الیاف پنبه‌ای استفاده کرد. متصل کردن رنگ به الیاف مصنوعی و سنتزی مانند پلی اولفین‌ها و هیدروکربنها که کاملا عاری از گروههای قطبی هستند، تکنیک و روش دیگری را می‌طلبد. بر اساس روش رنگرزی به صورت زیر دسته‌بندی می‌شود.

رنگهای مستقیم یا رنگهای جوهری

این دسته از رنگها دارای گروهها و عوامل قطبی مانند عوامل اسیدی و بازی هستند و با استفاده از این گروهها ، رنگ با الیاف ترکیب می‌شود. برای رنگرزی پارچه با اینگونه رنگها فقط کافی است که پارچه را در محلول آبی و داغ رنگ فرو ببریم. اسید پیکریک و ماریتوس زرد از جمله این رنگها هستند. هر دو رنگ ، اسیدی بوده و با گروههای آمینه الیاف پروتئینی ترکیب می‌شوند. نایلون نیز که یک پلی‌آمید است، با این رنگها قابل رنگرزی است.

رنگ دانه‌ای

این دسته از رنگها شامل ترکیباتی هستند که می‌توانند با برخی از اکسیدهای فلزی ترکیب شده و نمکهای نامحلول و رنگی که لاک نامیده می‌شوند، تشکیل دهند. روش رنگرزی با این رنگها از کهن‌ترین روشهای تثبیت رنگ روی الیاف بوده است. این رنگها بیشتر برای رنگرزی ابریشم و پنبه بکار می‌رود. در رنگرزی با رنگهای دانه‌ای پارچه یا الیاف ، رنگی به نظر می‌رسند. چون الیاف توسط لایه‌ای از رسوب رنگین پوشانده می‌شود. برای ایجاد دندانه روی رنگها معمولا از اکسیدهای آلومینیوم ، کروم و آهن استفاده می‌شود. آلیزارین نمونه‌ای از این رنگها می‌باشد.

رنگ خمیری

رنگ خمیری ماده‌ای است که در شکل کاهش یافته ، محلول در آب بوده و ممکن است بی‌رنگ هم باشد. در این حالت الیاف به این رنگ آغشته شده و پس از جذب رنگ توسط الیاف ، آنها را از خمره خارج کرده و در معرض هوا با یک ماده شیمیایی اکسید کننده قرار می‌دهند. در این مرحله رنگ اکسید شده و به صورت رنگین و نامحلول در می‌آید. رنگهای باستانی ایندیگو و تیریان از این جمله‌اند.

رنگ واکنشی

این رنگها که تحت عنوان رنگهای ظاهر شونده هم شناخته می‌شوند، در درون خود پارچه ، تشکیل شده و ظاهر می‌گردند. مثال مهمی از این گروه رنگها ، رنگهای آزو می‌باشند. رنگرزی با این رنگها به این صورت است که پارچه را در محلول قلیایی ترکیبی که باید رنگ در آن مشتق شود (فنل یا نفتول) فرو می‌بریم. سپس پارچه را در محلول سرد آمین دی ازت دار شده در داخل خود الیاف انجام شده و رنگ تشکیل می‌گردد. به رنگی که به این صورت حاصل می‌شود رنگ یخی نیز می‌گویند، زیرا برای پایداری و جلوگیری از تجزیه نمک دی آزونیوم دمای پائین ضرورت دارد.

رنگ پخش شونده

این دسته از رنگها در خود الیاف محلول هستند، اما در آب نامحلول می‌باشند. رنگهای پخش شونده در رنگرزی بسیاری از الیاف سنتزی بکار می‌روند. به این الیاف گاهی اوقات الیاف آبگریز نیز گفته می‌شود. معمولا ساختمان شیمیایی آنها فاقد گروههای قطبی است. روش رنگرزی به اینگونه است که رنگ به صورت پودر نرم در بعضی از ترکیبات آلی مناسب (معمولا ترکیبات فنل) حل می‌شود و در دما و فشار بالا در حمام‌های ویژه به الیاف منتقل می‌شود.

کامپوزیت چیست  ؟

مواد کامپوزیتی مواد مهندسی ای هستند که از دو یا چند جزء تشکیل شده اند به گونه ای که این مواد مجزا و در مقیاس ماکروسکوپی قابل تشخیص هستند. کامپوزیت از دو قسمت اصلی ماتریکس و تقویت کننده تشکیل شده است. ماتریکس با احاطه کردن تقویت کننده آن را در محل نسبی خودش نگه می دارد. تقویت کننده موجب بهبود خواص مکانیکی ساختار میگردد. به طور کلی تقویت کننده میتواند به صورت فیبرهای کوتاه و یا بلند و پیوسته باشد

تعریف ASM: به ترکیب ماکروسکوپی دو یا چند مادهٔ مجزا که سطح مشترک مشخصی بین آنها وجود داشته باشد، کامپوزیت گفته می‌شود. [1]

دسته‌بندی کامپوزیت‌ها از لحاظ فاز زمینه

CMC (کامپوزیت‌های با زمینهٔ سرامیکی)

PMC (کامپوزیت‌های با زمینهٔ پلیمری)

MMC (کامپوزیت‌های با زمینهٔ فلزی)

 دسته‌بندی کامپوزیت‌ها از لحاظ نوع تقویت کننده

FRC (کامپوزیت‌های تقویت شده با فیبر)

PRC (کامپوزیت‌های تقویت شده توسط ذرات)

کامپوزیت‌های سبز(کامپوزیت‌های تجزیه‌پذیر زیستی)

در اینگونه کامپوزیت‌ها، فاز زمینه و تقویت کننده، از موادی که در طبیعت تجزیه می‌شوند،‌ساخته می‌شوند. در کامپوزیت‌های سبز، معمولاً فاز زمینه از پلیمرهای سنتزی قابل جذب بیولوژیکی و تقویت کننده‌ها از فیبرهای گیاهی ساخته می‌شوند. [2]

مزایای مواد کامپوزیتی

مهم‌ترین مزیت مواد کامپوزیتی آن است که با توجه به نیازها، می‌توان مواد جدیدی با خواص مطلوب تولید کرد. به طور کلی مواد کامپوزیتی دارای مزایای زیر هستند:

مقاومت مکانیکی نسبت به وزن بالا

مقاومت در برابر خوردگی بالا

خصوصیات خستگی عالی نسبت به فلزات

خواص عایق حرارتی خوب

کاربردها

الیاف شیشه (فایبرگلاس) یکی از پرکاربردترین کامپوزیت‌هاست. الیاف شیشه (فایبرگلاس) یک کامپوزیت با زمینه پلیمری است که توسط الیافهای شیشه تقویت شده است. الیاف شیشه متداول‌ترین الیاف مصرفی کامپوزیتها در ایران و جهان است . انواع الیاف شیشه عبارتند از انواع E ، C ، S و کوارتز. ترکیب الیاف شیشه نوع E یا الکتریکی ، از جنس آلومینیوم و بور و سیلیکات کلسیم بوده و دارای مقاومت ویژه الکتریکی بالایی است. الیاف شیشه نوع S ، تقریباْْ 40 درصد پایداری بیشتری نسبت به الیاف شیشه نوع E دارند. الیاف شیشه نوع C یا الیاف شیشه شیمیایی ، دارای ترکیب بور و سیلیکات کربنات دو سود بوده و نسبت به دو مورد پیشین پایداری شیمیایی بیشتری به ویژه در محیط‌های اسیدی دارد.الیاف شیشه کوارتز ، بیشتر در مواردی که ویژگی دی‌الکتریک پایین نیاز باشد، مانند پوشش آنتن‌ها و یا رادارهای هواپیما استفاده می‌شوند.

بسپار یا پلیمر :

بسپار یا پلیمر ماده‌ای شامل مولکول‌های بزرگی است که از واحدهای کوچک تکرار شونده که تکپار یا مونومر نامیده می شود‌، ساخته شده است.

نام

واژه «پلیمر» از کلمات یونانی «پلی» به معنای بسیار و «مر» به معنی قسمت، پاره یا قطعه گرفته شده است. در زبان فارسی به آن «بسپار» اطلاق می‌کنند.

واژه «پلیمر» از کلمات یونانی «پلی» به معنای بسیار و «مر» به معنی قسمت، پاره یا قطعه گرفته شده است. در زبان فارسی به آن «بسپار» اطلاق می‌کنند.

انواع بسپار

تعداد واحدهای تکرارشونده در یک مولکول بزرگ درجه بسپارش یادرجه پلیمریزاسیون نامیده می شود.بسپارهایی که فقط از یک نوع واحد تکرار شونده تشکیل شده‌اند، جوربسپار (Homopolymer) و آنهایی که از دو واحد تکرارشونده تشکیل شده‌اند، همبسپار (copolymer) نامیده می‌شوند. گاهی لفظ ترپلیمر (Terpolymer) نیز برای محصولات حاصل از پلیمریزاسیون سه مونومر به کار می‌رود. در عین حال، در مورد محصولاتی که با بیش از سه مونومر پلیمریزه شده اند، لفظ ناجوربسپار (Heteropolymer) رایج است. بیشتر مواد اساسی همچون پروتئین، چوب، کتین، لاستیک خام (کائوچو) و رزین‌ها که در موجودات زنده یافت می شود پلیمر هستند. بسیاری از مواد مصنوعی همچون پلاستیک‌ها، الیاف مصنوعی (نایلون، ریون و. . . )، چسب‌ها، شیشه و چینی مواد پلیمری هستند.

دسته بندی پلیمرها

پلیمرها به دو دسته پلیمرهای طبیعی و پلیمرهای مصنوعی تقسیم می‌شوند. البته پلیمرها را به روشهای مختلف دیگری نیز دسته بندی نیز می کنند. دسته بندی زیر بر اساس ساختار پلیمر انجام شده است.

پليمرها از نظر اثر پذ يری در برابر حرارت به دو دسته ترموپلاستيک ها (گرما نرم ها ) و ترموستها (گرماسخت ها ) تقسيم مي شوند . ترموپلاستيک ها , پليمرهايی هستند که هنگام حرارت دهی ذوب می شوند و هنگام سرد کردن جامد می شوند در حالی که ترموستها , پليمرهايی هستند که هنگام حرارت دهی ذوب نمی شوند بلکه در دماهای بسيار بالا به صورت برگشت ناپذيری تجزيه می شوند .

رزین :

پدیده تبادل یون برای اولین بار در سال 1850 و به دنبال مشاهده توانایی خاک‌های زراعی در تعویض برخی از یون‌ها مثل آمونیوم با یون کلسیم و منیزم موجود در ساختمان آنها گزارش شد. در سال 1870 با انجام آزمایش‌های متعددی ثابت شد که بعضی از کانیهای طبیعی بخصوص زئولیت‌ها واجد توانایی انجام تبادل یون هستند. در واقع به رزین‌های معدنی ، زئولیت می‌گویند و این مواد یون‌های سختی آور آب (کلسیم و منیزیم) را حذف می‌کردند و به جای آن یون سدیم آزاد می‌کردند از اینرو به زئولیت‌های سدیمی مشهور شدند که استفاده از آن در تصفیه آب مزایای زیاد داشت چون احتیاج به مواد شیمیایی نبود و اثرات جانبی هم نداشتند.

اما زئولیت‌های سدیمی دارای محدودیتهایی بودند. این زئولیتها می‌توانستند فقط سدیم را جایگزین کلسیم و منیزیم محلول در آب نمایند و آنیونهایی از قبیل سولفات ، کلراید و سیلیکات‌ها بدون تغییر باقی می‌مانند. واضح است چنین آبی برای صنایع مطلوب نیست. پس از انجام تحقیقات در اواسط دهه 1930 در هلند زئولیتهایی ساخته شد که به جای سدیم فعال ، هیدروژن فعال داشتند. این زئولیتها که به تعویض کننده‌های کاتیونی هیدروژنی معروف جدید ، سیلیس نداشته و علاوه بر این قادرند همزامان هم سختی آب را حذف کنند و هم قلیائیست آب را کاهش دهند.

برای بهبود تکنولوژی تصفیه آب ، گامهای اساسی در سال 1944 برداشته شد که باعث تولید زرین‌های تعویض آنیونی شد. زرین‌های کاتیونی هیدروژنی تمام کاتیونی آب را حذف می‌کنند و رزین‌های آنیونی تمام آنیونهای آب را از جمله سیلیس را حذف می‌نمایند ، در نتیجه می‌توان با استفاده از هر دو نوع زرین ، آب بدون یون تولید کرد. همچنین پژوهشگران دریافتند که سیلیکات آلومینیم موجود در خاک قادر به تعویض یونی می‌باشد. این نتیجه گیری با تهیه ژل سیلیکات آلومینیم از ترکیب محلول سولفات آلومینیم و سیلیکات سدیم به اثبات رسید. بنابراین اولین رزین مصنوعی که ساخته شد سیلیکات آلومینیم بود. و امروزه اکثر زرین‌های تعویض یونی که در تصفیه آب بکار می‌روند رزین‌های سنتزی هستند که با پلیمریزاسیون ترکیبات آلی حاصل شده‌اند.

شیمی رزین‌ها

رزین‌های موازنه کننده یون ، ذرات جامدی هستند که می‌توانند یونهای نامطلوب در محلول را با همان مقدار اکی والان از یون مطلوب با بار الکتریکی مشابه جایگزین کنند. رزین‌های تعویض یونی شامل بار مثبت کاتیونی و بار منفی آنیونی می‌باشد بگونه‌ای که از نظر الکتریکی خنثی هستند. موازنه کننده‌ها با محلول‌های الکترولیت این تفاوت را دارند که فقط یکی از دو یون ، متحرک و قابل تعویض است به عنوان مثال ، یک تعویض کننده کاتیونی سولفونیک دارای نقاط آنیونی غیر متحرکی است که شامل رادیکالهای آنیونی SO2-3 می‌باشد که کاتیون متحرکی مثل +H یا +Na به آن هستند.

این کاتیونهای متحرک می‌توانند در یک واکنش تعویض یونی شرکت کنند به همین صورت یک تعویض کننده آنیونی دارای نقاط کاتیونی غیر متحرکی است که آنیون‌های متحرکی مثل -Cl یا -OH به آن متصل می‌باشد. در اثر تعویض یون ، کاتیون‌ها یا آنیون‌های موجود در محلول با کاتیون‌ها و آنیون‌های موجود در رزین تعویض می‌شود ، بگونه‌ای که هم محلول و هم رزین از نظر الکتریکی خنثی باقی می‌ماند. در اینجا با تعادل جامد مایع سروکار داریم بدون آنکه جامد در محلول حل شود. برای آنکه یک تعویض کننده یونی جامد مفید باشد باید دارای شرایط زیر باشد:

خود دارای یون باشد.

در آب غیر محلول باشد.

فضای کافی در شبکه تعویض یونی داشته باشد ، بطوریکه یونها بتوانند به سهولت در شبکه جامد رزین وارد و یا از آن خارج شوند.

در مورد رزین‌های کاتیونی هر دانه رزین با آنیون غیر تحرک و یون متحرک +H را می‌توان همچون یک قطره اسید سولفوریک با غلظت 25% فرض نمود. این قطره در غشایی قرار دارد که فقط کاتیون می‌تواند از ان عبور نماید. شکل زیر تصویر یک دانه رزین و تصویر معادل یک قطره اسید سولفوریک 25% نشان می‌دهد.

طبقه بندی رزین‌ها

رزین‌ها بر حسب گروه عامل تعویض متصل به پایه پلیمری رزین به چهار دسته تقسیم می‌شوند:

رزین‌های کاتیونی قوی SAC) Strongacidis Cation)

رزین‌های کاتیونی ضعیف WAC) Weak acidis Cation)

رزین‌های آنیونی قوی SBA) Strongbasic anion)

رزین‌های آمونیونی ضعیف WBA) Weak basic anion

بطور کلی رزین‌های نوع قوی در یک محدوده وسیع PH و رزین‌های نوع ضعیف در یک محدوده کوچک از PH مناسب هستند. ولیکن با استفاده از رزین‌های نوع ضعیف ، صرفه جویی قابل توجهی در مصرف مواد شیمیایی مورد نیاز برای احیا رزین را باعث می‌شود. رزین‌های کاتیونی قوی قادر به جذب کلیه کاتیونهای موجود در آب می‌باشد ولی نوع ضعیف قادر به جذب کاتیونهای هستند که به قلیائست آب مرتبط است و محصول سیستم اسید کربنیک است.

نوع قوی

Ca(HCO3)2 OR MgSO4 + 2ZSO3H -----> Ca2++2H2CO3 OR Mg2+ + H2SO4

نوع ضعیف

Mg(HCO3)2 OR Ca(HCO3)2 + 2ZCOOH -----> (ZCOO)2+ + Mg(ZCOO)2+Ca + 2H2CO3

مزیت رزین‌های کاتیونی ضعیف بازدهی بالای آنها در مقایسه با رزینهای کاتیونی قوی می‌باشد ، در نتیجه باعث تولید پساب کمتر در احیا مکرر می‌گردد. اصولا زمانی که هدف جداسازی کلیه کاتیونهای آب است بکارگیری توام رزین کاتیونی قوی و ضعیف اقتصادی تر از بکارگیری رزینهای کاتیونی قوی می‌باشد. رزین‌های آنیونی قوی قادر به جذب کلیه آنیونهای موجود در آب بوده ولی رزین‌های آنیونی قادر به جذب آنیون اسیدهای قوی نظیر اسید سولفوریک ، کلریدریک و نیتریک می‌باشد. رزین‌های آنیونی ضعیف مقاومتر از رزینهای آنیونی قوی بوده و به همین جهت در سیستم‌های تصفیه آب ، رزین‌های آنیونی قوی در پاین دست رزینهای آنیونی ضعیف قرار می‌گیرند.

2HCl OR 2H2SiO3 + 2ZOH -----> 2ZHSio3ZCl + H2O

2HCl OR 2HNO3 + ZOH -----> 2ZCl OR 2ZNO3 + H2O

برخی از کاربردهای رزین‌ها

رزین‌های کاتیونی سدیمی نه تنها کاتیون‌های سختی آور آب بلکه همه یون‌های فلزی را با سدیم تعویض می‌کنند. برای احیا این نوع رزین‌های کافی است که رزین را با آب نمک شست و شو دهیم تا رزین به فرم اولیه خود برگردد.

با رزین‌های کاتیونی چه نوع هیدروژنی و چه نوع سدیمی می‌توان آهن و منگنز را چون بقیه کاتیونها حذف کرد اما به علت امکان آلوده شدن رزین‌ها معمولا مشکلاتی داشته و باید نکاتی را رعایت کرد. اولا باید دقت کرد که قبل از حذف یون آهن توسط رزین هیچ هوایی با آب در تماس قرار نگیرد چون در اثر مجاورت با هوا ، آهن و منگنز محلول در اب اکسیده شده غیر محلول در می‌آیند و در نتیجه روی ذرات رزین رسوب کرده و باعث آلوده شدن رزین می‌گردد.

با استفاده از رزین‌های تبادل یونی می‌توان لیزین را که جز اسید آمینه ضروری مورد نیاز رژیم غذایی خوکها ، ماکیان و سایر گونه‌های حیوانی می‌باشد ، را تخلیص کرد. دلیل اهمیت تخلیص این اسید آمینه ، نزدیکتر شدن رژیم غذایی حیوانات به نیازمندیهای آنها در مصرف مواد خام و ... است با توجه به اینکه مقدار لیزین در دانه‌ها ، بخصوص غلات ناچیز می‌باشد.

حذف سیلیکا از آبهای صنعتی با استفاده از رزین‌های آنیونی قوی

حذف آمونیاک از هوا بوسیله زئولیت‌های طبیعی اصلاح شده (کلینوتپلولیت)

شیمی رنگهای اصلی :

معمولا ترکیبات رنگی را به طرق مختلف طبقه‌بندی می‌کنند؛ مثلا رنگهای گیاهی و غیر گیاهی ، رنگ طبیعی و مصنوعی ، رنگ آلی و معدنی. ولی یکی از طبقه‌بندیهای جدید بر اساس کاربرد رنگهاست. در اینجا رنگها را بر اساس کارایی آنها در رنگرزی طبقه‌بندی می‌کنیم و خصوصیات هر یک و کاربردشان را مورد بررسی قرار می‌دهیم.

رنگهای بازی

این نوع رنگها ، از ترکیبات آلی یا هیدروکلریدها می‌باشند که کرومورفورها بصورت کاتیونی است. از این نظر این دسته رنگها را رنگهای کاتیونی نیز می‌گویند و معمولا دارای فرمول عمومی می‌باشند. رنگ باز وقتی ظاهر می‌شود که بصورت نمک در آید. رنگهای مختلفی که به این گروه تعلق دارند عبارتند از:

مشتقات تری‌فنیل متان نظیر مالاکیت سبز ، متیل سبز و ...

مشتقات تیازین که بارزترین نمونه آن آبی ‌متیلن است.

رنگ بازی که حاوی گروه اکسازین است، مانند آبی ملدولا.

آذین‌ها مانند قرمز خنثی

رنگهای بازی که حاوی گروههای آزو هستند، مانند قهوه‌ای بیسمارک

خصوصیات رنگهای بازی

رنگهای بازی به راحتی در الکل حل می‌شوند، ولی بندرت و تحت شرایط ویژه ای در آب حل می‌شوند. در برخی از موارد ، انحلال با تجزیه شدن مولکول رنگ همراه می‌شود. بدون استثنا همه آن با اسید تانیک ترکیب شده به جسم نامحلول تبدیل می‌شوند.

کاربرد رنگهای بازی در رنگرزی

الیاف سلولزی تمایلی به واکنش با رنگهای بازی ندارند، مگر اینکه تمایل را با آغشته کردن اسید تانیک به‌عنوان تثبیت کننده با الیاف سلولزی ایجاد کرد. رنگهای بازی برای رنگ آمیزی ابریشم و پشم مناسب هستند. برای الیاف سنتزی نیز عملیاتی شبیه به الیاف سلولزی باید انجام داد.

رنگهای اسیدی

این رنگها نمکهای سدیم ، اسیدهای سولفونیک و کربوکسیلیک هستند و برای الیاف سلولزی نامناسب‌اند. اما برای الیاف پروتئینی و پلی‌آمیدی مناسب‌اند. رنگهای اسیدی فقط بکمک گرما جذب الیاف می‌شوند و در کمتر از ابدا جذب الیاف نمی‌شوند و هر چه دما از بالاتر رود، شدت جذب رنگ توسط الیاف نیز افزایش می‌یابد. از انواع مختلف رنگها ، می‌توان نمونه‌های زیر را نام برد:

مشتقات تری ‌فنیل متان ، مانند آبی زایلن.

رنگهای نیترو که ترکیب آروماتیک موجود در ساختار آنها نیتره شده‌اند، معمولا برای الیاف پروتئینی مناسب‌اند، مانند زرد مفتول.

رنگهای حاوی گروه آزو مانند آزوگرانین.

رنگهای مستقیم

این رنگها بدلیل داشتن گروههای اسید سولفونیک یا نمکهای سدیم آنها به رنگهای اسیدی شباهت دارد و بطور کلی ، از ترکیبات سولفونه شده آزو می‌باشند. این رنگها مستقیما برای رنگرزی الیاف سلولزی بکار گرفته می‌شود. اما برای الیاف پروتئینی شرایط ویژه‌ای لازم است. مهمترین این سری رنگها عبارتند از :

رنگهای مستقیم منو آزو مانند دی ‌آزوامین اسکارلت B

رنگهای مستقیم دی آزو

رنگهای مستقیم تریس آزو ، مانند قهوه‌ای دی‌آزو

رنگهای مستقیم تترا آزو

ماهیت اتصال مولکولهای رنگ به الیاف عمدتا پیوند هیدروژنی است که بین هیدروژن گروه الیاف سلولزی با گروههای و موجود بر روی رنگهای مستقیم برقرار می‌شود. با افزایش دما تمایل رنگ پذیری الیاف ، کاهش می‌یابد.

رنگهای دندانه‌ای

این رنگها به‌تنهایی روی الیاف نمی‌توانند تثبیت شوند، بلکه برای این کار به ماده تثبیت کننده که اصطلاحا «دندانه» نامیده می‌شود، نیاز دارند که مهمترین انها هیدروکسیدهای کروم ، قلع ، آلومینیوم و آهن است. در این سیستم رنگرزی ، مولکولهای رنگ در نقش لیگاند یک یا چند الکترون غیر پیوندی خود را به فلزی که دارای اوربیتالهای خالی است، می‌دهند. بدین صورت پیوند داتیو بین آنها تشکیل می‌شود.

رنگهای دندانه‌ای دو نوع‌اند :

رنگهای دندانه‌ای طبیعی که از معروفترین آنها آلیزارین یا ( 1 و –2 دی هیدروکسی آنتراکینون ) را می‌توان نام برد.

رنگهای دندانه‌ای اسیدی که نمونه معرف آنها اریوکروم سیاه آوسولوکروم نارنجی M است که در رنگرزی الیاف پشم و پلی‌آمید کاربرد وسیعی دارند و هر دو بوسیله کروم تثبیت می‌شوند.

رنگهای آزوئیکی

این سری از رنگها در آب نامحلول‌اند و در داخل الیاف بوجود می‌آیند. سپس با باز دی‌ازوی نیتره شده ترکیب می‌شوند. عمدتا برای رنگ‌آمیزی الیاف سلولزی بکار می‌روند. اما برای الیاف پروتئین چندان مناسب بنظر نمی‌رسند. نمونه‌ای از این رنگها قرمز نیتروز امین است.

رنگهای گوگردی

این دسته از رنگها ترکیبات آلی پیچیده‌ای هستند که در ساختار آنها گوگرد شرکت دارد، براق نیستند و معمولا در رنگرزی الیاف سلولزی بکار می‌روند. در آب حل نمی‌شوند، ولی در محلول سولفید سدیم حل می‌شوند. در این عمل سولفید سدیم در نقش احیاکننده مولکول اصلی را به مولکولهای کوچکتر محلول در آب تفکیک می‌کند. یکی از رنگهای گوگردی را می‌توان از حرارت دادن پارائولوئیدین با گوگرد تهیه کرد. از حرارت دادن مخلوط دی هیدرو ـ تولوئیدن با بنزوروین و گوگرد ، نیز یک رنگ زرد که ایمدیال نامیده می‌شود، بدست می‌آید.

رنگهای خمره‌ای

این رنگها از نظر غیر محلول بودن در آب ، شبیه رنگهای گوگردی‌اند. بطوری که پس از واکنش با هیدرو سولفیت سدیم بصورت محلول در‌می‌آید. ایندیگو یکی از رنگهای طبیعی خمره‌ای است که امروزه در مقیاس صنعتی از قطران زغال ‌سنگ (نفتالین) تهیه می‌شود. رنگهای خمره‌ای به دو دسته تقسیم می‌شوند.

رنگهای خمره‌ای ایندیگویی حاوی کروموفور مثل مشتقات ایندیگویتی

رنگهای خمره‌ای آنتراکتیونی که از آنتراکینون مشتق می‌شوند. مثل: زردی ایندانترن

رنگهای کلوئیدی

الیاف هیدروفوبیک مانند استات سلولز نوع سوم و دوم ، عمدتا رنگها غیر محلول در آب را بهتر به خود می‌گیرند. این سری رنگها هم می‌توانند از زمره ترکیبات آزو باشد (مانند زرد قند دیسپر سول G ) و هم می‌توانند از مشتقات آنتراکینون باشد (مانند آبی براق دوانول CB) اتصال بین الیاف و رنگ از طریق پیوند هیدروژنی ، نیروهای واندروالسی و همچنین جاذبه دو قطبی ـ دو قطبی تامین می‌شود.

رنگهای فعال

رنگهایی که برای رنگ‌آمیزی الیاف سلولزی معرفی شده‌اند، پس از انتقال از حالت محلول به حالت جامد ، بر روی الیاف تثبیت می‌شوند و بعضی از آنها به علت اینکه در مقابل رطوبت مقاوم نیستند، کارایی چندانی ندارند (مانند رنگهای مستقیم). از اینرو پژوهشگران تلاش کردند تا رنگ را بوسیله پیوند کووالانسی به الیاف سلولزی متصل کنند. برای این منظور ، تمام کوشش خود را بر روی کلرید سیانوریک یا به بیان دیگر به رنگهای تری ازینیل معطوف داشتند. زیرا اتمهای کلر می‌تواند به‌آسانی بوسیله یک ، یا دو یا سه گروه هیدروکسیل یا گروه آمین و ... جایگزین شود و مولکول رنگ را به گروههای روی الیاف متصل کند. مانند رنگهای زرد و قرمز و آبی پرویسون.

رنگدانه و انواع آن :

معمولا مواد رنگی را به دو دسته پیگمانها ( رنگدانه‌ها ) و رنگها طبقه‌بندی می‌کنند. رنگدانه با رنگ متفاوت می‌باشد. تفاوت آنها در این است که رنگ بایستی توسط ماده مورد رنگرزی جذب شود در حالیکه رنگدانه فقط سطح جسم را رنگی می‌کند. رنگدانه‌ها در آب نامحلول هستند. اما می‌توان آنها را مانند رنگدانه‌های مورد مصرف در نقاشی ، توسط حلال مناسبی به صورت سوسپانسیون در آورد.

اگر ساختمان شیمیایی رنگدانه را بتوان اندکی تغییر داد بطوری که در آب انحلال پذیر گردد، در اینصورت ممکن است بتوان آن را به عنوان رنگ در رنگرزی مصرف کرد.

پیدایش پیگمانهای جدید در طول زمان به کندی صورت گرفت. بعد از سنتز اولین رنگ مصنوعی توسط "ویلیام پرکین" در سال 1856 متعاقباً در اوایل قرن بیستم ، پیگمانهای مصنوعی آلی تهیه و به بازار عرضه شدند. این پیگمانها دارای اهمیت خاصی بودند، زیرا علاوه بر موارد استعمال پیگمانهای معدنی ( لاکها ، رنگهای روغنی ، صنعت چاپ و … ) در رنگرزی الیاف و منسوجات هم بکار می‌رفتند. یکی از مهمترین اکتشافات در مورد پیگمانهای آلی ، کشف پیگمانهای فتالوسیانین در سال 1935 توسط شیمیدانهای شرکت رنگرزان اسکاتلند بود.

رنگدانه‌ها

رنگدانه‌ها یا پیگمانها ، مواد جامد تزئینی هستند که در شکل و اندازه‌های مختلف در حلالهای مربوط به حالت معلق تهیه و بکار می‌روند و مشتمل بر مواد سیاه – سفید و رنگی بوده ، موارد استفاده زیادی در رویه زدن ، رنگرزی انبوه و دیسپرسیون در هوا دارند.

انواع رنگدانه‌ها

معمولاً رنگدانه‌ها را براساس انواع شیمیایی به رنگدانه‌های معدنی یا آلی طبقه‌بندی می‌کنند، اما این رنگدانه‌های آلی یا معدنی می‌توانند طبیعی یا سنتزی باشند.

رنگدانه‌های طبیعی و مصنوعی

رنگدانه‌های معدنی طبیعی از پوسته زمین استخراج می‌شوند، خرد شده ، شسته شده ، از لحاظ اندازه درجه‌بندی می‌شوند. غالباً برای این رنگدانه‌های طبیعی ، معادل مصنوعی هم وجود دارد، یعنی رنگدانه از اجزاء دیگری در اثر یک فرآیند شیمیایی ساخته می‌شود. ظاهراً از نظر شیمیایی با نمونه طبیعی یکسان است، ولی اغلب خواص متفاوتی دارد و معمولاً به خاطر شکل بلوری مطلوبتر ، خلوص بیشتر و دانه‌بندی مطلوبتر ، مرغوبتر از نوع طبیعی می باشد.

رنگدانه‌های معدنی طبیعی که هنوز اهمیت دارند، از خانواده اکسید آهن می‌باشند که عبارتند از: گل اخرا ، گل ماشی (خاک سرخ) ، اخرای زرد ، اکسیدهای آهن قرمز زرد و سیاه.

رنگدانه‌های آلی

امروزه رنگدانه‌های آلی به مراتب بیشتر از رنگدانه‌های معدنی می‌باشند. بعضی از جدیدترین رنگدانه‌ها ساختمان آلی فلزی دارند. بیشتر رنگدانه‌های آلی ، مواد شیمیایی آلی هستند که روی یک هسته معدنی هیدروکسید آلومینیوم رسوب داده شده‌اند. از مهمترین رنگدانه‌های آلی می‌توان به گروه فتالوسیانین‌ها اشاره کرد که طیف رنگهای آبی و سبز را در بر می‌گیرند و فتالوسیانین مس ، رنگدانه آبی می‌باشد که به علت خواص مقاومتی خوب در برابر عوامل مختلف ، یک رنگدانه با ارزش به شمار می‌رود.

فتالوسیانین‌ها را از فتالیک و اوره سنتز می‌کنند. رنگدانه‌های آلی ، به صورتی که امروزه در صنعت استفاده می‌شوند، در طبیعت یافت نمی‌شوند و تقریباً همه آنها سنتزی می‌باشند.

عمده‌ترین رنگدانه‌های معدنی

پیگمانهای سفید