Bleaching of Cotton/Lyocell Fabrics with Heterogeneous Photocatalysis with Titanium (IV) Oxide Under UV Light and Investigation of the Effect of Oxygen Radicals on Bleaching Process

Abstract

Cellulosic fibers, generally, are not used as final product or get further textile processes such as dyeing, printing or finishing, unless they are bleached. In this study, cotton/lyocell fabrics were bleached with ultraviolet radiation accompanied by TiO2. Photocatalytic characteristic of TiO2 was utilized for bleaching. Oxygen radical generation from TiO2 surface under UV radiation was ensured. The effect of TiO2 concentrations between 1-300 g/L was investigated. Optimum pH, temperature and durations were determined for the best bleaching effect. Hydrogen peroxide bleaching was carried out and the results were compared with photo-bleaching. The changes on the tenacity and hydrophilicity characteristics of the fabric were investigated. Oxygen radicals in the TiO2 bleaching bath were determined with Electron Spin Resonance technique and fluorescein assay. An alternative environmental friendly bleaching method which depends on catalytic reactions was presented as a result of the performed experiments.

Keywords

• Cellulose
• bleaching
• TiO2
• ultraviolet light
• photocatalysis
• oxygen radicals

Pamuk/Lyocell Kumaşların Titanyum (IV) Oksit Varlığında Ultraviyole Işınlarıyla Hetorojen Fotokataliz İle Ağartılması Ve Ağartma İşlemine Oksijen Radikali Varlığının Etkisinin İncelenmesi

Abstract

Selülozik liflerden üretilen tekstil materyalleri genellikle, ağartma işlemi uygulanmadan boyama, baskı ve bitim işlemi gibi tekstil proseslerine tabi tutulmazlar veya son ürün olarak kullanılmazlar. Bu çalışma kapsamında pamuk/lyocell karışımı selülozik kumaşlar TiO2 varlığında ultraviyole (UV) ışığıyla ağartılmıştır. Ağartma işleminde TiO2’nin fotokatalitik özelliğinden faydalanılarak UV ışık altında oksijen radikalleri salımı yapması sağlanmış, ortaya çıkan radikaller vasıtasıyla ağartma işlemi gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmalarda 1-300 g/L arasında değişen TiO2 konsantrasyonunun etkisi incelenmiştir. En iyi ağartma etkisi için gerekli olan pH derecesi, optimum sıcaklık değerleri ve süresi araştırılmıştır. Uygulamalar sonrasında yapılan spektrofotometre ölçümleriyle beyazlık indeksleri belirlenmiştir. Hidrojen peroksitle uygulamalar yapılarak foto-ağartmayla elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Foto ağartma sonrasında kumaşın mukavemet ve hidrofilite özelliklerindeki değişim incelenmiştir. Elektron Spin Rezonans (ESR) ölçümleriyle ve floresin analiziyle TiO2 ağartma flottesindeki oksijen radikalleri saptanmıştır. Çalışmanın sonuçlarına göre, katalitik reaksiyonlarla etki gösteren, minimum kimyasal tüketimiyle çevreye duyarlı alternatif bir ağartma yöntemi ortaya konmuştur.

Keywords

• Selüloz
• ağartma
• TiO2
• ultraviyole ışık
• fotokataliz
• oksijen radikalleri

Thanks

Desteklerinden dolayı Dokuz Eylül Üniversitesi Tekstil Mühendisliği Bölümü’ne ve Dokuz Eylül Üniversitesi Fizik Bölümü Öğretim Üyesi Prof. Dr. Birol Engin’e ve Araştırma Görevlisi Dr. Ufuk Paksu’ya teşekkürlerimi sunarım. Menderes Tekstil A.Ş. ve Tekstil Mühendisi Tolga Tekinaslan’a teşekkür ederim.

References

1. Referansların tamamı makale dosyası içerisinde verilmiştir.
2. Karmakar, S.R., (1999), Chemical Technology in the Pre-treatment Processes of Textiles, Elsevier, Amsterdam.
3. Carr, C.M., (1995) Chemistry of the Textiles Industry, Chapman&Hall, Londra.
4. Gedik, G., Avinc, O. (2018) Bleaching of Hemp (Cannabis Sativa L.) Fibers with Peracetic Acid for Textiles Industry Purposes, Fibers and Polymers, 19, 1, 82-93.
5. Wang, N., Tang, P., Zhao, C., Zhang Z., Sun, G. (2020) An environmentally friendly bleaching process for cotton fabrics: mechanism and application of UV/H2O2 system, Cellulose, 27, 1071–1083