Avfärgning av textilfärger

(1)

Avfärgning av textilfärger

med hjälp av skogsflis, fetvadd och vitrötesvamp

Degradation of textile dyes

by wood chips, cotton and fungi

Växjö 2007-06-12 Examensarbete nr: TD 078/2007 Helena Tranvik Redney Velasco Institutionen för teknik och design

(2)

SAMMANFATTNING

De textilindustrier som finns i u-länderna är oftast tekniskt enkla i sin utformning, bl.a. med avseende på det färgade avloppsvatten som släpps ut utan rening. Detta ger upphov till miljöförstöring pga. att vattnet innehåller höga salthalter, alkalinitet och stark färg.

Det ger även upphov till hälsoproblem då flera av de färger som används vid textilfärgning kan blir enzymatiskt nedbrutna i människans matsmältningssystem och bilda cancerogena substanser.

Syftet med denna studie var att undersöka om skogsflis, fetvadd och vitrötesvamp kan användas för att bryta ner färger som används vid textilfärgning i synnerhet i fattigare länder där problemen med utsläppen från textilfärgningsfabriker är stort. Huvudtanken med projektet är att med små medel förbättra miljö och hälsoförhållandena där textilindustrin befinner sig.

I denna studie användes tre olika textilfärger tillsammans med skogsflis, fetvadd och vitrötesvamp. I försöken med skogsflis har avfärgningen av textilfärgerna varit mycket effektiv. Detta har kunnat bekräftas genom analys med spektofotometer och genom visuella iakttagelser. Försök har även gjorts för att se om skogsflis kan återanvändas. Det

konstaterades att den kunde återanvändas. Försöket gav bättre resultat än om man använder ny skogflis. Detta konstaterades genom att avfärgningen gick snabbare med använd skogsflis än med ny skogsflis.

Försök gjordes med vitrötesvamp (Bjerkandera sp. BOL-13) på maltagarplattor innehållande textilfärg. Även vitrötesvamp var effektiv vid avfärgning av textilfärgerna.

(3)

INNEHÅLLSFÖRTECKNING

INLEDNING 4 Allmänt 4 Bakgrund 5 Reaktiva färger 6 Syfte 8 MATERIAL 9 Färger 9 Svamp 9 Skogsflis 9 Fetvadd 9 Kemikalier 9 Övrigt material 9 EXPERIMENT 10 Bjerkandera 10 Beredning av färgplattor 10 Fetvadd 11 Steril fetvadd 11

Osteril fetvadd med jord 11 Syresatt osteril fetvadd 11

Skogsflis 12

Steril skogsflis 12

Osteril skogsflis med Bjerkandera 12

Osteril skogsflis 13

Syresatt osteril skogsflis 13 Ny färgblandning och redan använd osteril skogsflis 13

ANALYS 14 Prover 14 Avfärgning av färgplattor 14 Undersökning i mikroskop 14 Spektofotometer 14 RESULTAT 15 Försök med färgplattor 15

Olika sorters maltagarplattor 15 Avfärgning av färgplattor med Bjerkandera 15 Försök med skogsflis och fetvadd 18 Visuell avfärgning av skogsflis och fetvaddprover 18 Färgkombinationen Reactive Black 5/Procion Red MX-5B 18

Färgkombinationen Reactive Blue 4/Procion Red MX-5B 19 Undersökning i mikroskop 20

(4)

DISKUSSION 21 APPENDIX

Färglösning 23

Agarplattor 23

Agarplattor med färg 23

Prover med skogsflis 23

Prover med fetvadd 23

Resultat från spektofotometern 24 Reactive Black 5/Procion Red MX-5B 24 Reactive Blue 4/Procion Red MX-5B 28

(5)

INLEDNING

Allmänt

Denna studie är en del av ett projekt mellan Växjö universitet och universitetet i Dar es Salaam i Tanzania. Projektet finansieras av SIDA (styrelsen för internationellt

utvecklingssamarbete).

Syftet med projektet är att hitta en bra och billig metod för att rena avloppsvatten från textilindustrin. Om projektet skulle ge upphov till en bra och billig reningsmetod skulle det även gynna många andra utvecklingsländer där det finns mycket textilindustrier.

Tanzania är ett av världens fattigaste länder och är geografiskt lokaliserat i Östafrika vid Indiska oceanen (bild 1). Afrikas högsta berg är beläget i Tanzania, nämligen Kilimanjaro. Tanzania delar tillsammans med andra Afrikanska stater på Viktoriasjön (bild 2) som är Afrikas största sjö (Nationalencyklopedin, 2007a), Malawisjön vilken utgör Afrikas tredje största sjö (Nationalencyklopedin, 2007b) och Tanganyikasjön som beräknas vara världens andra djupaste sjö med en vattenvolym som också är rankad till världens tvåa.

(Nationalencyklopedin, 2007c)

Bild 1: Karta över Tanzania. (Wikipedia Den fria encyklopedin 2007a)

(6)

Tanzania befinner sig nu i början av sin utveckling där bland annat textilindustrin är en ledande bransch. (Bonniers stora lexikon 2001) Men textilindustrin ger upphov till allvarliga miljöproblem pga det avfallsvatten som släpps ut. Vattnet från textilindustrierna släpps i många utvecklingsländer ut i avloppet utan rening. Vid textilfärgning används ett överskott av textilfärg vilket gör att den färg som inte fästs till textilen hamnar i avloppet.Vattnet som släpps ut är mycket förorenat med höga salthalter, alkalinitet och färgblandningar

innehållande många olika strukturer med olika egenskaper. (Alaton 2006) Genom att släppa ut höga halter av syntetiska färglösningar i naturen finns det risk för att färgerna hamnar i

dricksvattnet. Det är ett problem, då flera av dessa färger kan blir enzymatiskt nedbrutna i människans matsmältningssystem och bilda cancerogena substanser vilket utgör en stor hälsorisk (Enzyclopedia of Chemical Technology 1993).

I dag är Asien störst på marknaden inom textilfärgning. Den totala produktionen av textilfärger årligen uppskattas till 800 000 ton. (Wesenberg et al 2003)

Tanzanias BNP är 304 US$ per capita (2005) (Nationalencyklopedin, 2007d) som kan jämföras med Sveriges BNP 38 993 US$ per capita (2005) (Nationalencyklopedin, 2007e) dvs. Tanzanias BNP är 0,8 procent av Sveriges.

En tredjedel av befolkningen lever under inkomstgränsen för fattigdom i Tanzania som är 1 US$ per dag (Svenska FN-förbundet, 2007).

Detta ger en uppfattning om vilka skilda förutsättningar länder som Tanzania har jämfört med Sverige att åtgärda miljöproblem.

Bakgrund

Olika metoder kan användas för att rena vatten från textilfärg. De reningsmetoder som används är kemiska, fysikaliska eller biologiska. Dessa metoder skiljer sig inte bara i sin utformning utan även kostnadsmässigt. Exempelvis är kemiska och fysikaliska

reningsmetoder oftast dyrare än biologiska metoder.

Bland de förekommande kemiska reningsmetoderna är oxidationsprocesser de vanligaste. En av dessa är nyttjande av väteperoxid som genom oxidation klyver färgmolekylens aromatiska ring (Raghavacharya, 1997). En annan av dessa processer är användning av ozon som är mycket reaktivt och därmed fungerar som ett kraftigt oxidationsämne (Robinson et al 2001).

Då fysikaliska metoder tillämpas sker det oftast genom adsorption med hjälp av aktivt kol eller torv. Membranfiltrering och elektrokinetisk koagulation är två andra fysikaliska

metoder. (Robinson et al 2001). Problemet med många av de fysikaliska metoderna är att man inte bryter ner färgmolekylerna utan man överför färgen från en fas till en annan. Biologiska metoder är ofta ett bättre alternativ då de kan bryta ner färgen totalt. Dessutom brukar de vara mindre kostsamma.

Biologiska metoder sker med system som är luftade (aeroba) eller oluftade (anaeroba) men även kombinationer av aeroba och anaeroba system förekommer (Enzyclopedia of Chemical Technology 1993)

Exempel på biologiska reningsmetoder är rening med hjälp av vitrötesvamp eller andra mikrobiella kulturer och adsorption till levande/död mikrobiell biomassa.

(7)

som bryter ner färgmolekylen. (Robinson et al 2001)

Användning av skogsflis är också en potentiell reningsmetod eftersom skogsflis består av aromatiska strukturer som liknar strukturerna hos textilfärgerna vilket kan medföra att de mikroorganismer som finns i skogsflis är adapterade till att bryta ner strukturerna hos textilfärgerna.

De biologiska metoderna för att hantera avloppsvattnet från textilindustrin har blivit mer och mer ansedda pga att det är metoder som kan vara relativt billiga och lätta att använda.

Biologisk rening har använts i över 140 år. (Enzyclopedia of Chemical Technology 1993)

En kombination av kemiska, biologiska och fysikaliska metoderna brukar användas för att rena avloppsvattnet från textilindustrier. (Enzyclopedia of Chemical Technology 1993).

Adsorption kan användas för att rena textilvattnet från färg med hjälp av skogsflis som i huvudsak består av cellulosa, lignin och hemicellulosa. Adsorption till biomassa sker genom jonbyte. (Robinson et al 2001).

I många av de länder där det finns mycket textilindustrier är strömavbrott vanligt

förekommande eftersom länderna har en begränsad elproduktion. Biologisk rening är därför ett bra alternativ eftersom dammarna är relativt enkla i sin konstruktion, samtidigt som de inte kräver kontinuerlig el.

Avloppsvattnet från textilindustrier har en mycket stark färg som måste avfärgas innan vattnet släpps ut i vattendrag. Problemet är de syntetiska färgerna som har en komplex aromatisk struktur och är mycket resistenta. De mikroorganiser som har visat sig vara mest effektiva i att bryta ner syntetiska färger är vitrötesvamp. (Wesenberg et al 2003).

Reaktiva färger

Reaktiva färger innehåller elektrofila funktionella grupper som reagerar med de nukleofila grupper som finns i fibrer. De elektrofila och nukleofila grupperna bildar kovalenta

bindningar. Reaktiva färger används mest för att färga bomull men kan även användas för att färga ull och nylon. Färgerna har hög vattenbeständighet vilket beror på starka kemiska bindningar till textilen. (Enzyclopedia of Chemical Technology 1993). Trots detta utgör färgerna ett problem då färgmolekylerna kan reagera med hydroxyl joner i lösning. Detta ger upphov till mycket vattenlösliga hydrolyserade molekyler. 10-50 % av färgen kan återfinnas i avloppet (Carliell et al. 1996). 50 procent av alla kommersiella färger är azofärger.

(8)

Vi har gjort försök med textilfärgerna Reactive Black 5 (bild 3), Reactive Blue 4 (bild 4) och Procion Red MX-5B (bild 5).

Bild 3: Reactive Black 5 (Sigma Aldrich 2007a)

Bild 4: Reactive Blue 4 (Sigma Aldrich 2007b)

(9)

Syfte

I textilindustrin behöver man en bra och billig metod för att rena avloppsvattnet från textilfärger. Skogsflis består av aromatiska strukturer som liknar strukturerna hos

textilfärgerna vilket kan medföra att de mikroorganismer som finns i skogsflis är adapterade till att bryta ner strukturerna hos textilfärgerna. Skogsflisen är en blandning av rötter, bark och barr som adsorberar färg. Detta kan medföra att mikroorganismerna får mer tid för att bryta ner färgerna. En metod där man kan använda avfall från skog och bomullsindustrin är intressant eftersom den förutom att vara av tekniskt potentiellt intresse inte tär på landets ekonomiska resurser. En metod där man kan använda sig av vitrötesvamp eller skogsflis är av intresse. Vitrötesvamp producerar extracellulära enzymer som kan bryta ner textilfärg vilket gör dem intressanta att studera. Vitrötesvampen Bjerkandera sp. BOL-13 är intressant eftersom den kan växa under förhållanden där många andra mikroorganismer inte överlever. Den svamp som vi använt kommer ursprungligen från Bolivia från en mark förorenad med olja. Tidigare studier med Bjerkandera visar att den kan bryta ner textilfärger.

Syftet med denna studie var att undersöka om skogsflis, fetvadd och vitrötesvamp kan användas för att bryta ner färger som används vid textilfärgning i synnerhet i fattigare länder där problemen med utsläppen från textilfärgningsfabriker är stort.

(10)

MATERIAL

Färger

Reactive Black 5, Reactive Blue 4 och Procion Red MX-5B

Färgerna är tillverkade för textilfärgning och är inköpta på Sigma-Aldrich (Steinheim Tyskland).

Färglösningarna bestod av 0,2 g färg/liter vatten.

Agarplattorna bestod av 24 g maltextrakt och 500 ml kranvatten.

Svamp

Bjerkandera sp. BOL-13. Svampen kommer från Bolivia från en mark förorenad med olja.

Svampen ympades om på nya agarplattor (24 g maltextrakt till 500 ml kranvatten) en gång i månaden för att upprätthålla tillväxt och enzymaktivitet. Svampen förvarades i kylt och mörkt utrymme.

Skogsflis

Skogsflisen hämtades på fjärrvärmeverket Växjö Energi AB (VEAB) i Växjö.

Skogsflisen kom från lokala skogar med en maxradie på 100 km. Skogsflisen består främst av rötter, bark och granbarr. Denna flis användes eftersom det är hög aktivitet av

mikroorganismer i rötter och bark.

Fetvadd

Fetvadden som användes var av märket Apoliva och köptes på Apoteket.

Kemikalier

För sterilisering av bänkar och utrustning användes 70 % etanol.

Övrigt material

Verktygen som användes under hanteringen av proverna har varit sterila för att minska risk för kontamination av proverna.

Engångspipett: Sarstedt serological pipette 5 ml Engångsspruta: Omnifix 5 ml

Engångsfilter: 0,45 µm, max 7 bar Provrör: TPP 10 ml

(11)

EXPERIMENT

Bjearkandera sp. BOL-13 (BK)

Maltagarplattorna där BK skulle odlas förbereddes genom att fyra kolvar med maltagar gjordes. Två kolvar med vardera 24 g maltextrakt och 500 ml avjonat vatten och två kolvar innehållande 24 g maltextrakt vardera och 500 ml kranvatten gjordes.

Två olika sorters maltagarplattor gjordes i syfte att se om BK:s tillväxt påverkades.

Kolvarna med maltagar autoklaverades vid 121 °C (Harvey - Sterile Max 0200076) i 15 minuter. Här näst sattes två av kolvarna med maltagar i vattenbad 45 °C med skak (Grant OLS200) en kolv med maltagar och avjonat vatten och en med maltagar och kranvatten. De andra två sattes i vattenbad 45°C utan skak (Haake W13). Vattenbad användes för att förenkla hanteringen då kolvarna var varma och för att de inte skulle komma under temperaturen 40°C då maltagar stelnar.

Vattenbad med skak användes för att berika den ena uppsättning med syre i syfte att se om BK:s tillväxt påverkades.

Maltagarplattorna gjordes och fick stå i två dygn för att kontrollera att inga oönskade organismer växte på plattorna. BK ympades på de olika sorters maltagarplattor enligt punkterna nedan.

BK ympades på maltagarplattor enligt följande: • kranvatten med skak • avjonat vatten med skak • kranvatten utan skak • avjonat vatten utan skak

Beredning av färgplattor

För att skapa oss en bild av BK:s förmåga att avfärga textilfärger gjordes maltagarplattor med färg som BK tilläts växa på. Till 10 plattor användes 12 g maltagar och 250 ml kranvatten och följande färger tillsattes: Reactive Black 5, Reactive Blue 4 och Procion Red MX-5B. Även kombinationer av Reactive Black 5/Procion Red MX-5B och Reactive Blue 4/Procion Red MX-5B gjordes. Färgkoncentrationen var totalt 0,2 g färg/liter kranvatten.

Blandningarna autoklaverades vid 121 °C (Harvey - Sterile Max 0200076) i 15 minuter och sattes i 45 oC vattenbad (Haake W13). När temperaturen på blandningen blev hanterbar göts plattorna. Dessa lämnades i en vecka för att bekräfta att inga oönskade organismer börjat växa. Därefter ympades BK på de olika färgplattorna. Två plattor av varje

färg/färgkombination ympades med BK som sedan tilläts växa vid 23 °C.

(12)

Fetvadd

Till försöken med fetvadd användes 500 ml e-kolvar med 5,5 g fetvadd och 350 ml färglösning av följande färgkombinationer: Reactive Black 5/Procion Red MX-5B samt Reactive Blue 4/Procion Red MX-5B.

Färgkoncentrationen var totalt 0,2 g färg/ liter kranvatten för respektive blandning.

Försök med steril fetvadd, osteril fetvadd där jord tillsatts och syresatt osteril fetvadd gjordes.

Följande uppsättning gjordes med fetvadd. Dubbletter gjordes av samtliga prover.

Tabell 1. Prover som gjordes med fetvadd

Prov Material mängd material (g) mängd färglösning (ml)

A steril fetvadd 5,5 350

B osteril fetvadd med jord 5,5 350

C syresatt osteril fetvadd 5,5 350

Steril fetvadd

Sterila försök gjordes för att kunna jämföra hur mycket av färgen som adsorberas av materialet och hur mycket som tas omhand av mikroorganismer. Steriliseringen gjordes genom autoklavering av fetvadd (Harvey - Sterile Max 0200076) 2×90 minuter vid 121 oC med två dygns mellanrum för att förstöra eventuella sporer.

Under försökets gång stod proverna mörkt och i rumstemperatur.

Osteril fetvadd med jord

Till dessa försök sattes en tesked blomjord (3 g) till fetvadd och färglösning för att efterlikna det avfall från bomull som skulle kunna användas för avfärgning av textilfärg. Under försökets gång stod proverna mörkt och i rumstemperatur.

Syresatt osteril fetvadd

(13)

Skogsflis

Till försöken användes 500 ml e-kolvar med 65 g skogsflis och 350 ml färgblandning. Färgkoncentrationen var totalt 0,2 g färg/liter kranvatten.

Följande färgblandningar användes: Reactive Black 5/Procion Red MX-5B och Reactive Blue 4/Procion Red MX-5B.

Ett nät placerades i samtliga kolvar med skogsflis. På ena sidan nätet placerades skogsflis och på andra sidan tillsattes färgblandningen. Nätet användes för att skogsflisen skulle komma lite över ytan så att eventuella organismer som gynnas av syre skulle få möjlighet att växa.

Försök med steril skogsflis, osteril skogsflis med BK, osteril skogsflis, syresatt osteril skogsflis och använd osteril skogsflis gjordes.

Följande uppsättning gjordes med skogsflis. Dubbletter gjordes av samtliga prover.

Tabell 2. Prover som gjordes med skogsflis.

Prov Material mängd material (g) mängd färglösning (ml)

D steril skogsflis 65 350

E osteril skogsflis med BK 65 350 F osteril skogsflis 65 350 G syresatt osteril skogsflis 65 350 H använd osteril skogsflis 65 350 Steril skogsflis

Sterila försök med skogsflis gjordes för att kunna jämföra hur mycket av färgen som

adsorberas av materialet och hur mycket som tas omhand av mikroorganismer. Steriliseringen gjordes genom autoklavering av nät och e-kolvar. För att försäkra sig att om att det inte fanns någon mikrobiskt aktivitet autoklaveras skogsflisen (Harvey - Sterile Max 0200076) 2×90 minuter vid 121 oC med två dygns mellanrum för att förstöra eventuella sporer.

Under försökets gång stod proverna mörkt och i rumstemperatur.

Osteril skogsflis med Bjearkandera

1 cm2 BK togs från en maltagarplatta med god tillväxt och placerades på en fuktig bit flis ett par centimeter ovanför ytan av färgblandningen.

(14)

Osteril skogsflis

Försöket med osteril skogsflis är ett mycket enkelt sätt att avfärga färglösning. Under försökets gång stod proverna mörkt och i rumstemperatur.

Syresatt osteril skogsflis

Syresättning på proverna gjordes för att undersöka om överskott av syre hade någon inverkan på tillväxten av mikroorganismer. För att åstadkomma detta sattes e-kolvarna mörkt i

rumstemperatur och i vattenbad (Grant OLS200) med skak vilket var satt till 50 rpm.

Ny färglösning och redan använd osteril skogsflis

(15)

ANALYS

Prover

Dag 1, 2, 3, 4, 7, 9, 11, 13, 16, 20 och 27 togs prover från e-kolvarna. 2 ml togs ut från proven som filtrerades med sterila 0,45 µm filter och förvarades sedan i frys.

Avfärgning av färgplattor

Diametern av det avfärgade området mättes.

Undersökning i mikroskop

Undersökning i mikroskop gjordes på osteril skogsflis och använd osteril skogsflis för att fastställa att det förekom biologisk aktivitet. Undersökning gjordes på färgkombinationerna Reactive Black 5/Procion Red MX-5B och Reactive Blue 4/Procion Red MX-5B. Iakttagelser gjordes dag 3 och dag 7.

Spektofotometer

Spektofotometern som vi använt är av typen Lambda 35 UV/VIS och är tillverkad av Perkin Elmer instruments.

Textilfärgerna absorberar vid följande våglängder Reactive Black 5: 597 nm

Reactive Blue 4: 595 nm Procion Red MX-5B: 538 nm

Absorbansen för samtliga proverna mättes mellan våglängderna 200 till 700 nm

1 ml av varje prov analyserades i spektofotometer. För de prover som innehöll skogsflis togs 30 µl från provet som sedan späddes med 970 µl destillerat vatten.

(16)

RESULTAT

Försök med färgplattor och Bjerkandera

Olika sorters maltagarplattor

BK:s tillväxt på de olika sorters maltagarplattorna (utan färg) blev densamma, vilket bekräftar att användning av avjonat vatten eller kranvatten inte påverkar tillväxten på plattorna. Samma slutsats kan man dra där maltagarn är syresatt kontra ej syresatt.

Avfärgning av färgplattor med Bjerkandera

Bjerkandera ympades till färgplattor med färgkombinationerna Reactive Blue 4/Procion Red

MX-5B och Reactive Black 5/Procion Red MX-5B och färgerna Procion Red MX-5B, Reactive Blue 4 och Reactive Black 5.

Färgkombinationen Reactive Blue 4/Procion Red MX-5B (tabell 3) började avfärgas 5 dagar efter ympningen av Bjerkandera till färgplattorna. Efter 30 dagar hade hela plattan avfärgats.

5 dagar efter ympningen av Bjerkandera till färgplattorna med färgkombinationen Reactive Black 5/Procion Red MX-5B (tabell 4) kunde man se en svag avfärgning. Efter 14 dagar var hela plattan svagt avfärgad och efter 20 dagar var hela färgplattan tydligt avfärgad.

På färgplattan med Procion Red MX-5B (tabell 5) började avfärgningen att synas efter 5 dagar och efter 16 dagar kunde man se en tydlig avfärgning av hela färgplattan.

På färgplattan med Reactive Blue 4 (tabell 6) kunde man efter 5 dagar se en tydlig avfärgning av en del av plattan och efter 11 dagar kunde man se tydlig avfärgning av hela plattan.

5 dagar efter ympningen av Bjerkandera till färgplattan Reactive black 5 (tabell 7) kunde man se en svag avfärgning av en del av plattan. Efter 30 dagar var plattan helt avfärgad.

Reactive Blue 4 avfärgades snabbast av samtliga färger och färgkombinationer. Färgplattan avfärgades helt 11 dagar efter ympning av Bjerkandera till plattan.

(17)

Tabell 3. BK på färgplattor med färgkombinationen Reactive Blue 4/ Procion Red MX-5B. antal dagar efter ympning avfärgningens diameter platta 1 (cm) avfärgningens diameter platta 2 (cm) iakttagelser

dag 5 2,5 1,9 svag avfärgning

dag 11 3,5 2,5 tydlig avfärgning

dag 14 - - tydlig avfärgning fram till ∅ 3,5

sedan svag avfärgning

dag 16 - - svårt att tyda avfärgningens gräns

mellan svag ock tydlig avfärgning

dag 20 - - svårt att tyda avfärgningens gräns

mellan svag ock tydlig avfärgning

dag 30 8,5 8,5 tydlig avfärgning av hela plattan

Tabell 4. BK på färgplattor med färgkombinationen Reactive Black 5/Procion Red MX-5B. antal dagar efter ympning avfärgningens diameter platta 1 (cm) avfärgningens diameter platta 2 (cm) iakttagelser

dag 14 - - svag avfärgning av hela plattan

dag 16 - - svag avfärgning av hela plattan

(18)

Tabell 5. BK på färgplattor med färgen Procion Red MX-5B. antal dagar efter ympning avfärgningens diameter platta 1 (cm) avfärgningens diameter platta 2 (cm) iakttagelser

dag 11 6,2 5,6 tydlig avfärgning fram till ∅ 3 sedan

svag avfärgning

dag 14 - - tydlig avfärgning fram till ∅ 6 sedan

svag avfärgning

Tabell 6. BK på färgplattor med färgen Reactive Blue 4. antal dagar efter ympning avfärgningens diameter platta 1 (cm) avfärgningens diameter platta 2 (cm) iakttagelser

Tabell 7. BK på färgplattor med färgen Reactive Black 5. antal dagar efter ympning avfärgningens diameter platta 1 (cm) avfärgningens diameter platta 2 (cm) iakttagelser

dag 5 2,0 2,5 svag avfärgning.

dag 14 - - svag avfärgning.

(19)

Försök med skogsflis och fetvadd

Visuell avfärgning av skogsflis och fetvaddprover

Följande försök gjordes med fetvadd och skogsflis:

Prov Material

A steril fetvadd B osteril fetvadd med jord C syresatt osteril fetvadd D steril skogsflis E osteril skogsflis med BK F osteril skogsflis G syresatt osteril skogsflis H använd osteril skogsflis

Av alla prover gjordes det dubbletter därav numreringen 1 och 2 i tabell 8 och 9.

Av samtliga prover gjordes observationer som är rangordnade från 1 till 5 efter avfärgnings styrka enligt följande:

Färgkombinationen Reactive Black 5/Procion Red MX-5B

För proverna innehållande osteril skogsflis med BK (tabell 8, prov E) och osteril skogsflis (tabell 8, prov F) kunde man efter 3 dagar se en svag avfärgning och dag 9 var färgproverna starkt avfärgade. Man kunde se en tydlig avfärgning av svart och proverna var rödaktiga. Proverna innehållande syresatt osteril skogsflis (tabell 8, prov G) kunde man efter 3 dagar se en mycket svag avfärgning och dag 9 kunde man se en stark avfärgning och proverna var rödaktiga.

I proverna innehållande Reactive Black 5/Procion Red MX-5B och använd osteril skogsflis (tabell 8, prov H) kunde man se en visuell avfärgning redan efter en dag. Dag 16 var proverna starkt avfärgade. Efter dag 16 kunde man inte se någon ytterligare avfärgning av proverna.

I proven med steril skogsflis (tabell 8, prov D) och färgkombinationen Reactive Black 5/Procion Red MX-5B kunde man inte se någon visuell avfärgning under försökets gång.

Styrka Grad av avfärgning

1 mycket svag avfärgning

2 svag avfärgning

3 måttlig avfärgning

4 stark avfärgad

(20)

Dag 27 då försöken avslutades syntes ingen visuell avfärgning av färgproverna innehållande fetvadd och färgkombinationen Reactive Black 5/Procion Red MX-5B. Detta gällde för samtliga försök med fetvadd och färgkombinationen Reactive Black 5/Procion Red MX-5B (tabell 8, prov A, B, C).

Tabell 8. Prover med färgkombinationen Reactive Black 5/ Procion Red MX-5B. A, B och C är fetvaddsprover och D, E, F, G, H är skogsflisprover.

Prov dag 1 dag 2 dag 3 dag 4 dag 7 dag 9 dag 10 dag 11 dag 13 dag 14 dag 16 dag 20 dag 27 A1 1) A2 1) B1 1) B2 1) C1 1) C2 1) D1 3) 3) 3) 3) 3) 1) D2 3) 3) 3) 3) 3) 1) E1 22) 2,52) 32) 4 4 4 4 4 4 E2 22) 2,52) 32) 4 4 4 4 4 4 F1 22) 2,52) 3,52) 4 4 4 4 4 4 F2 22) 2,52) 3,52) 4 4 4 4 4 4 G1 12) 22) 32) 42) 4 4 4 4 4 G2 12) 22) 32) 42) 4 4 4 4 4 H1 22) 22) 22) 32) 32) 32) 32) 32) 32) 42) 42) 42) H2 22) 22) 22) 32) 32) 32) 32) 32) 32) 42) 42) 42) 1)

= ingen visuell avfärgning

2)

= tydlig avfärgning av svart, provet är rödaktigt

3)

= iakttagelser gjordes inte dessa dagar

Tomma rutor betyder att ingen förändring har observerats

Färgkombinationen Reactive Blue 4/Procion Red MX-5B

Proverna med osteril skogsflis och BK (tabell 9, prov E) och osteril skogsflis (tabell 9, prov F) kunde man efter 3 dagar se en mycket svag avfärgning. Dag 9 var proven svagt avfärgade och man kunde se en tydlig avfärgning av blå och provet var rödaktigt. Dag 15 var proverna mycket starkt avfärgade. Ungefär samma resultat gav observationerna av syresatt osteril skogsflis (tabell 9, prov G).

I proverna innehållande Reactive Blue 4/Procion Red MX-5B och använd osteril skogsflis (tabell 9, prov H) såg man avfärgning redan efter en dag. Dag 13 var proverna helt avfärgade.

(21)

Vid dag 27 kan man inte se någon visuell avfärgning på proverna innehållande

färgkombinationen Reactive Blue 4/Procion Red MX-5B och fetvadd. Detta gällde samtliga försök med fetvadd och färgkombinationen Reactive Blue 4/Procion Red MX-5B (tabell 9, prov A, B, C)

Tabell 9. Prover med färgkombinationen Reactive Blue 4/Procion Red MX-5B. A, B och C är fetvaddsprover och D, E, F, G, H är skogsflisprover.

Prov dag 1 dag 2 dag 3 dag 4 dag 7 dag 9 dag 11 dag 13 dag 16 dag 20 dag 27 A1 1) A2 1) B1 1) B2 1) C1 1) C2 1) D1 1 1 1 1 1 1 1 1 D2 E1 1 1 1 24) 44) 5 5 5 5 E2 1 1 1 24) 44) 5 5 5 5 F1 1 14) 24) 44) 5 5 5 5 F2 1 14) 24) 44) 5 5 5 5 G1 14) 14) 14) 24) 3 4 5 5 5 5 G2 14) 14) 14) 24) 3 4 5 5 5 5 H1 22) 22) 22) 32) 4 5 5 5 5 5 H2 22) 22) 22) 32) 4 5 5 5 5 5 1)

= ingen visuell avfärgning

4)

= tydlig avfärgning av blå, provet är rödaktigt

Tomma rutor betyder att ingen förändring har observerats

Undersökning i mikroskop

Iakttagelser i mikroskop gjordes på proverna med osteril skogsflis och på använd osteril skogsflis för färgkombinationerna Reactive Black 5/Procion Red MX-5B och Reactive Blue 4/Procion Red MX-5B. Iakttagelser gjordes dag 3 och dag 7.

För osteril skogsflis kunde man dag 3 se en dominans av stavformade bakterier i provet och dag 7 dominerades provet av djur.

I proverna med använd osteril skogsflis kunde man både dag 3 och dag 7 se en dominans av djur.

Den biologiska aktiviteten var densamma för de olika färgkombinationerna.

Spektofotometer

(22)

DISKUSSION

Av de visuella iakttagelser som har gjorts på färgplattorna kan man konstatera att BK var minst effektiv vid avfärgningen av Reactive Black 5 (tabell 7) och var mest effektiv för Reactive Blue 4 (tabell 6). Avfärgningen på färgplattorna med Procion Red MX-5B (tabell 5) avfärgades tidsmässigt mellan Reactive Blue 4 och Reactive Black 5.

Avfärgningen för färgkombinationer Reactive Blue 4/Procion Red MX-5B (tabell 3) i

jämförelse med den på Reactive Black 5/Procion Red MX-5B (tabell 4) visar att BK avfärgat de olika färgkombinationerna lika snabbt. Det kan tolkas som att Procion Red MX-5B

fördröjer avfärgningen för Reactive Blue 4/Procion Red MX-5B och påskyndar avfärgningen för Reactive Black 5/Procion Red MX-5B.

Försök gjordes med både steril/osteril skogsflis och fetvadd. Osteril skogsflis/fetvadd användes för att få med den naturliga floran. För att undersöka hur mycket färg som adsorberas av skogsflis respektive fetvadd gjordes sterila försök.

Proverna innehållande osteril skogsflis med BK, osteril skogsflis och syresatt osteril skogsflis avfärgades ungefär lika snabbt. Man kunde inte se någon större visuell skillnad mellan

proverna.

För proverna med osteril skogsflis och färgkombinationen Reactive Black 5/Procion Red MX-5B kunde man se en svag avfärgning redan dag 3 men vid dag 13 var provet inte fullständigt avfärgat. Detta kan jämföras med proverna med osteril skogsflis och

färgkombinationen Reactive Blue 4/Procion Red MX-5B där man ser en svag avfärgning först dag 9 men vid dag 13 var provet helt avfärgat. För samtliga prover med osteril skogsflis kunde man se tydlig avfärgning efter ungefär en vecka. Detta kan ses i tabell 8 och 9.

Eftersom skogsflisen avfärgar färglösningen ganska snabbt kan skogsflis vara ett alternativ för avfärgning av avloppsvattnet från textilfärgningsindustrin.

Samtliga färgprover med fetvadd gav ingen visuell avfärgning under de 27 dagar som försöket gjordes (tabell 8 och 9).

I figur 2, 3, 9 och 10 kan man se absorbansen mellan dag 1 och dag 27 för fetvadd. Dessa visar ingen större minskning i absorbansen mellan våglängderna 500 till 600 nm där färgerna absorberar.

Om man låter ett prov med färglösning och osteril fetvadd stå i 8 veckor kan man se avfärgning av färglösningen.

Fetvadd är därför inget bra alternativ om man vill avfärga avfallsvattnet från en textilfärgningsindustri eftersom avfärgningen tar för lång tid.

Iakttagelserna i mikroskop gjordes på proverna med osteril skogsflis och proverna med osteril använd skogsflis för färgkombinationerna Reactive Black5/Procion Red MX-5B och Reactive Blue 4/Procion Red MX-5B. För proverna med osteril skogsflis kunde man dag 3 se en

dominans av bakterier och dag 7 dominerade djur. I proverna med använd osteril skogsflis såg man en dominans av djur redan dag 3.

Då man tillsätter färglösning till osteril skogsflis sker en tillväxt av bakterier som bryter ner färgen. Efter ca en vecka ökar tillväxten av djur som livnär sig på bakterier. Efter två veckor har aktiviteten av mikroorganismer avtagit markant. Då man häller av den gamla

(23)

Detta tyder på att bakterierna anpassat sig och växer till snabbare så att avfärgningsförloppet sker tidigare vilket man kan se genom visuella iakttagelser av proverna.

I figur 4, 5, 6,12,13 och 14 kan man se förändringen i absorbansen mellan dag 1 och dag 7 för skogsflis. Figurerna visar en minskning mellan våglängderna 500 och 600 nm mellan dag 1 och dag 7 vilket tyder på att färgintensiteten på lösningen har avtagit pga. biologisk aktivitet och genom adsorption till biomassan. Då man jämför figurerna 4, 5, 6, 12, 13 och 14 kan man se att samtliga prover ger samma förändring i absorbansen mellan dag 1 och dag 7. Detta tyder på att tillsats av BK och syresättning till skogsflisen inte påverkar avfärgningen. Vid våglängderna 200 till 350 kan man se en ökning av absorbansen från dag 1 till dag 7 i figur 4, 5, 6, 12, 13 och 14. Förändringen kan bero på att skogsflisen avger ämnen till färglösningen och/eller att aromatiska nedbrytningsprodukter avges som ger en ökning i absorbansen. Vi kan inte säga med säkerhet vilket eller vilka ämne det är eftersom det kräver analys med hjälp av HPLC/MS.

Då man jämför figurerna 4, 5, 6,12,13 och 14 med varandra ser man att absorbansen mellan våglängderna 200 till 350 är olika i figurerna. Detta tyder på att en nedbrytning sker som varierar något mellan de olika färglösningarna.

Figur 11 visar steril färglösning med Reactive blue 4/Procion red MX-5B med steril skogsflis. Man kan se att en förändring i absorbansen vid våglängderna 500 till 600 nm från dag 1 till dag 23 där respektive färg absorberar. Förändringen förklaras troligen med att skogsflisen har adsorberat färgen.

Figur 7 och 15 visar förändringen i absorbansen för färgprov med ny färglösning och redan använd osteril flis. I figurerna kan man se en minskning i absorbansen mellan våglängderna 500 till 600 nm efter en vecka.

Genom visuella iakttagelser kan man se att den använda osterila skogsflisen börjar avfärgar ny tillsatt färglösning redan efter en dag. Efter 16 dagar är färgkombinationen Reactive Black 5/ Procion Red MX-5B starkt avfärgad. För färgkombinationen Reactive Blue 4/Procion Red MX-5B kan man även för den se visuell avfärgning efter en dag och efter 11 dagar är provet mycket starkt avfärgat. Resultaten från spektofotometern och de visuella iakttagelserna tyder på att skogsflisen kan återanvändas. Detta är intressant då användningen i praktiken skulle underlättas genom att man inte behöver byta ut all skogsflis efter att den använts en gång. Man kan i stället byta ut en del av skogsflisen med jämna mellanrum för att på så sätt hålla aktiviteten av mikroorganismer igång.

I samtliga figurer från spektofotometern kan man vid våglängderna 200 till 250 nm se att det sker en ökning efter hand i absorbansen. Detta kan bero på att skogsflisen avger fenoler vilken har ungefär samma våglängd som aminer och som finns i samtliga färger som undersökts. Man kan inte heller utesluta att aminer avges som nedbrytningsprodukt.

Textilfärger är uppbyggda på olika sätt kemiskt. Mikroorganismer reagerar olika i kontakt med olika färger pga. de kemiska skillnaderna hos färgerna. Vi har sett under försökets gång att mikroorganismerna avfärgar textilfärgerna olika snabbt.

Eftersom vi inte har identifierat eventuella nedbrytningsprodukter från skogsflis, fetvadd och textilfärg påbörjades en separationsmetod med hjälp av HPLC. Arbetet med

(24)

APPENDIX

Färglösning

0,2 g färg/liter kranvatten

Agarplattor

24 g maltextrakt till 500 ml avjonat vatten 24 g maltextrakt till 500 ml kranvatten

Agarplattor med färg

24 g maltextrakt till 500 ml färglösning (Reactive Black 5, Reactive Blue 4, Procion Red MX-5B, Reactive Black 5/Procion Red MX-MX-5B, Reactive Blue 4/Procion Red MX-5B).

Prover med skogsflis

65 g flis till 350 ml färglösning (Reactive Black 5/Procion Red MX-5B, Reactive Blue 4/Procion Red MX-5B).

65 g flis och 1 cm2 Bjerkandera till 350 ml färglösning (Reactive Black 5/Procion Red MX-5B, Reactive Blue 4/Procion Red MX-5B).

65 g steril flis till 350 ml färglösning (Reactive Black 5/Procion Red MX-5B, Reactive Blue 4/Procion Red MX-5B).

Till samtliga prover användes totalt 0,2 g färg/ liter.

Prover med fetvadd

5,5 g fetvadd till 350 ml färglösning (Reactive Black 5/Procion Red MX-5B, Reactive Blue 4/Procion Red MX-5B).

5,5 g steril fetvadd till 350 ml färglösning (Reactive Black 5/Procion Red MX-5B, Reactive Blue 4/Procion Red MX-5B).

(25)

Resultat från spektofotometern

Reactive Black 5/Procion Red MX-5B

Figur 1: Nollprov för färgkombinationen Reactive black 5/Procion red MX-5B.

(26)

Figur 3: Färgprov med fetvadd under syresättning. Blå linje visar dag 1 och röd linje dag 23.

(27)

Figur 5: Färgprov med osteril flis under syresättning. Blå linje visar dag 1 och röd linje dag 7.

(28)

(29)

Reactive Blue 4/Procion Red MX-5B

Figur 8: Nollprov för färgkombinationen Reactive blue 4/Procion red MX-5B.

(30)

Figur 10: Färgprov med fetvadd under syresättning. Blå linje visar dag 1 och röd linje dag 27.

(31)

Figur 12: Färgprov med osteril flis och BK. Blå linje visar dag 1 och röd linje dag 7.

(32)

Figur 14: Färgprov med osteril flis. Blå linje visar dag 1 och röd linje dag 7.

Figur 15: Färgprov med ny färglösning och redan använd osteril flis. Blå linje visar dag 1, röd linje dag 7 och grön dag 16.

(33)

REFERENSER

Referenser bilder

Wikipedia Den fria encyklopedin (2007a) “Tanzania”, WikipediA, http://sv.wikipedia.org/wiki/Tanzania (2007-04-24)

Wikipedia Den fria encyklopedin (2007b) “Viktoriasjön”, WikipediA, http://sv.wikipedia.org/wiki/Viktoriasj%C3%B6n (2007-04-24) Sigma Aldrich (2007a) ”Reactive black 5”, SIGMA ALDRICH,

http://www.sigmaaldrich.com/catalog/search/ProductDetail/SIAL/306452 (2007-04-25)

Sigma Aldrich (2007b) ”Reactive blue 4”, SIGMA ALDRICH,

Sigma Aldrich (2007c) ”Procion Red MX-5B”, SIGMA ALDRICH,

Referenser litteratur

Alaton I.A., Insel G., Eremektar G., Babuna F.G, Orhon D. (2006) Effect of textile auxiliaries

on the biodegradation of dyehouse effluent in activated sludge. Chemosphere 62: 1549-1557

Bonniers stora lexikon (2001)

Carliell C.M., Barclay S.J., Buckley C.A. (1996) Treatment of exhausted reactive dyebath effluent using anaerobic digestion: laboratory and full-scale trials. Water SA 22: 225-233.

Kroschwitz J.I. Encyclopedia of chemical technology (1993) vol 8, 4:e upplagan, s. 543-546, 809-835, 753-763. John Wiley & Sons. ISBN 0-471-52676-2

Kroschwitz J.I. Encyclopedia of chemical technology (1993) vol 15, 4:e upplagan, s. 268-269, John Wiley & Sons. ISBN 0-471-52684-3

Robinson T., McMullan G., Marchant R., Nigam P. (2001) Remediation of dyes in textile

effluent: a critical review on current treatment technologies with a proposed alternative.

Bioresource Technology 77:241-255

Wesenberg D., Kyriakides I., Agathos S.N.(2003) White-rot fungi and their enzymes for

(34)

Referenser internet

Nationalencyklopedin (2007a), ”Malawisjön”

http://www.ne.se/jsp/search/article.jsp?i_art_id=249300&i_word=malawi (2007-04-24)

Nationalencyklopedin (2007b), ”Viktoriasjön”

http://www.ne.se/jsp/search/article.jsp?i_art_id=342385&i_word=victoriasj%f6n (2007-04-24)

Nationalencyklopedin (2007c), ” Tanzania, Natur, Terrängformer och berggrund”

http://www.ne.se/jsp/search/article.jsp?i_art_id=324544&i_sect_id=324517&i_word=tanzani a&i_history=1 (2007-04-24)

Nationalencyklopedin (2007d), ”Tanzania, Landsfakta”

http://www.ne.se/jsp/search/article.jsp?i_art_id=324544&i_sect_id=324547&i_history=1 (2007-04-24)

Nationalencyklopedi(2007e),”Sverige,Landsfakta”

http://www.ne.se/jsp/search/article.jsp?i_art_id=320855&i_sect_id=320861&i_history=1 (2007-04-24)

Svenska FN-förbundet (2007), ”Frågor och svar”, Svenska FN-förbundet

(35)

Institutionen för teknik och design

351 95 Växjö