Post on 24-Nov-2021
transcript
UNIVERSITATEA TEHNICĂ „GH. ASACHI”
IAȘI
FACULTATEA DE TEXTILE – PIELĂRIE ȘI
MANAGEMENT INDUSTRIAL
CONTRIBUŢII LA MODELAREA ȘI OPTIMIZAREA TEHNOLOGIILOR DIN FINISAREA CHIMICĂ TEXTILĂ ȘI
EPURAREA APELOR UZATE TEXTILE
- REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT -
Conducător doctorat: Prof. univ. dr. ing. Romen Butnaru
Doctorand: Ing. Iulia Stănescu
IAŞI - 2017
Mulţumiri
La finalizarea acestei teze de doctorat, mă
simt onorată să adresez cuvinte de sinceră
mulţumire şi sentimente de considerație domnului
profesor doctor inginer Romen Butnaru care, în
calitate de conducător ştiinţific, prin sfaturile
pertinente și încrederea și sprijinul acordate, a
contribuit la realizarea acestei lucrări.
Nu în ultimul rând doresc să mulțumesc
familiei pentru înțelegerea și sprijinul moral pe care
mi le-au dat în această perioadă.
5
CUPRINS 1. INTRODUCERE 9
2. DEFINIREA PROBLEMEI DE CERCETARE, OBIECTIVE ȘI SCOPURI 10
3. STADIUL ACTUAL AL CUNOAȘTERII ÎN DOMENIU 13
3. 1. Proiectarea experimentelor și analiza rezultatelor în vederea modelării și optimizării
proceselor 13
3. 1. 1. Introducere 13
3. 1. 2. Categorii de experimente 15
3. 1. 3. Proiectarea și analiza experimentelor 15
3. 1. 4. Noțiuni de bază și terminologie în proiectarea experimentelor 18
3. 1. 5. Principii de bază a proiectării experimentelor 18
3. 1. 6. Principalele etape în realizarea de modele folosind proiectarea experimentelor 19
3. 1. 6. 1. Alegerea funcției scop 20
3. 1. 6. 2. Alegerea variabilelor independente 21
3. 1. 7. Planuri factoriale cu două niveluri 2k 22
3. 1. 7. 1. Planuri factoriale complete cu două niveluri 23
3. 1. 7. 2. Planuri factoriale fracționate (reduse) cu două niveluri 2K-P 25
3. 1. 8. Planuri factoriale cu trei niveluri 3k 25
3. 1. 9. Planuri experimentale de tip suprafață de răspuns (Response Surface - RSM) 28
3. 1. 9. 1. Planuri experimentale Plackett-Burman 29
3. 1. 9. 2. Planuri experimentale Hadamard 32
3. 1. 9. 3. Planuri experimentale compozite 32
3. 1. 9. 3. 1. Plan experimental Box-Behnken (central compozit) 35
3. 1. 9. 3. 2. Plan experimental Doehlert 36
3. 1. 9. 4. Proiectarea experimentelor după metoda Taguchi 37
3. 2. Stadiul actual al optimizării proceselor în finisarea chimică textilă 39
3. 3. Posibilități de aplicare a teoriei fractale în domeniul optimizării nanostructurii
materialelor textile 43
3. 3. 1. Prezentare generală 43
3. 3. 2. Folosirea fractalilor pentru generare de imagini 44
3. 3. 3. Folosirea fractalilor pentru modelarea proceselor textile 45
3. 3. 4. Cercetări proprii privind elemente de logică fractală în domeniul nanostructurilor 47
3. 3. 4. 1. Model al hidrodinamicii fractale 48
3. 3. 4. 2. Ruperea spontană a simetriei la scală fractală şi implicaţiile sale 50
3. 3. 4. 3. Topologia la scală fractală şi implicaţiile sale 52
3. 3. 4. 4. Concluzii 52
3. 4. Stadiul actual al optimizării proceselor în epurarea apelor uzate de la vopsirea
materialelor textile 53
3. 4. 1. Epurare prin adsorbție 53
3. 4. 2. Epurare prin coagulare-floculare 55
3. 4. 3. Epurare apelor uzate prin procese de oxidare avansată 56
3. 4. 3. 1. Decolorare ape uzate cu Reactiv Fenton și tip Fenton 57
3. 4. 3. 1. 1. Caracteristici ale Reactivului Fenton și tip Fenton 57
3. 4. 3. 1. 2. Modelarea și optimizarea proceselor de decolorare a apelor uzate folosind
sisteme Fenton sau tip Fenton 58
3. 4. 3. 1. 3. Modelarea și optimizarea proceselor de decolorare a apelor uzate folosind
sisteme foto-Fenton 60
4. REALIZĂRI PERSONALE ÎN DOMENIUL MODELĂRII ȘI OPTIMIZĂRII PROCESELOR
DIN FINISAREA CHIMICĂ TEXTILĂ ȘI EPURAREA APELOR UZATE TEXTILE 62
4. 1. Realizări personale în domeniul modelării și optimizării proceselor din finisarea chimică
textilă 62
4. 1. 1. Folosirea metodei Plackett-Burman de programare a experimentelor pentru determinarea
principalilor factori care influențează procesul de spălare finală a materialelor celulozice
vopsite cu coloranți reactivi 62
4. 1. 1. 1. Introducere 62
4. 1. 1. 2. Experimente 64
4. 1. 1. 2. 1. Materiale 64
4. 1. 1. 2. 2. Procedeul de vopsire/spălare finală 65
4. 1. 1. 2. 3. Determinarea colorantului hidrolizat îndepărtat prin spălare 66
4. 1. 1. 2. 4. Proiectarea experimentelor 66
6
4. 1. 1. 3. Rezultate și discuții 68
4. 1. 1. 3. 1. Colorantul Reactive Orange 13 69
4. 1. 1. 3. 2. Colorantul Reactive Blue 4 73
4. 1. 1. 4. Concluzii 77
4. 1. 2. Optimizarea procesului de spălare finală a vopsirilor pe materiale celulozice cu
coloranți reactivi folosind metoda Doehlert 77
4. 1. 2. 1. Experimente 78
4. 1. 2. 1. 1. Materiale 78
4. 1. 2. 1. 2. Procedeul de vopsire și de spălare ulterioară 78
4. 1. 2. 1. 3. Determinarea colorantului hidrolizat îndepărtat prin spălare 79
4. 1. 2. 1. 4. Proiectarea experimentelor 79
4. 1. 2. 2. Rezultate și discuții 82
4. 1. 2. 3. Concluzii 89
4. 2. Realizări personale în domeniul modelării și optimizării proceselor de epurare a apelor
uzate textile 90
4. 2. 1. Studiul grad poluare al apelor uzate de la vopsirea materialelor celulozice cu coloranți direcți 90
4. 2. 1. 1. Materiale 91
4. 2. 1. 2. Metode de analiză 96
4. 2. 1. 3. Rezultate și discuții 98
4. 2. 1. 4. Concluzii 102
4. 2. 2. Optimizarea decolorării apelor uzate de la vopsirea cu colorantul direct Dinamine
Turquoise Blue FBL printr-un proces oxidativ Fenton folosind metoda suprafeței
de răspuns 103
4. 2. 2. 1. Experimente 104
4. 2. 2. 1. 1. Materiale 104
4. 2. 2. 1. 2. Determinarea gradului de decolorare 104
4. 2. 2. 1. 3. Programul experimental 104
4. 2. 2. 2. Rezultate și discuții 105
4. 2. 2. 3. Concluzii 110
4. 2. 3. Studiul gradului de poluare al apelor uzate de la vopsirea materialelor celulozice cu
coloranți reactivi 111
4. 2. 3. 1. Materiale 115
4. 2. 3. 2. Metode de analiză 118
4. 2. 3. 3. Rezultate și discuții 120
4. 2. 3. 4. Concluzii 123
4. 2. 4. Optimizarea procesului de decolorare printr-un proces foto Fenton a apelor uzate de
la vopsirea cu colorantul reactiv Remazol Brilliant Blue R folosind metoda Taguchi 123
4. 2. 4. 1. Experimente 124
4. 2. 4. 1. 1. Materiale, reactivi și aparatură 124
4. 2. 4. 1. 2. Determinarea gradului de decolorare 126
4. 2. 4. 1. 3. Program experimental 126
4. 2. 4. 2. Rezultate și discuții 129
4. 2. 4. 3. Concluzii 137
4. 2. 5. Studiul gradului de poluare la vopsirea cu coloranți acizi 137
4. 2. 5. 1. Materiale 138
4. 2. 5. 2. Metode de analiză 141
4. 2. 5. 3. Rezultate și discuții 141
4. 2. 5. 4. Concluzii 143
4. 2. 6. Optimizarea procesului de decolorare prin coagulare a apelor uzate de la vopsirea
cu coloranți acizi folosind metoda Box – Benhken de proiectarea a experimentelor 143
4. 2. 6. 1. Experimente 145
4. 2. 6. 1. 1. Materiale 145
4. 2. 6. 1. 2. Determinarea gradului de decolorare 145
4. 2. 6. 1. 3. Program experimental 145
4. 2. 6. 2. Rezultate și discuții 147
4. 2. 6. 2. 1. Decolorarea prin coagulare floculare a colorantului Acid Yellow 42 147
4. 2. 6. 2. 2. Decolorarea prin coagulare floculare a colorantului Acid Red 97 152
4. 2. 6. 3. Concluzii 157
5. Concluzii generale 157
BIBLIOGRAFIE 165
7
Introducere
În contextul evoluției recente a domeniului textil, silit să facă față cerințelor impuse de
globalizare, între care nevoia de produse de înaltă calitate la prețuri competitive și de creștere a
productivității, la care se asociază mereu mai stringentele cerințe de ordin ecologic, ce au o
semnificație esențială, este necesară identificarea și valorificarea oricărui potențial avut la dispoziție
(Ferus-Comelo și al., 2005). Un rol aparte revine din acest punct de vedere sectorului de finisare
chimică a produselor textile, responsabil din multe puncte de vedere de caracteristicile estetice și de
confort ale produsului, dar și de poluarea produsă (în special asupra apelor uzate generate).
Pentru a atinge aceste deziderate, fiecare proces trebuie reanalizat și perfecționat astfel încât
să poată fi adus la maximul de performanță realizabil. Cercetarea și dezvoltarea au un rol determinant
în cadrul eforturilor de îmbunătățire în domeniul industriei textile și a finisării chimice textile cu
precădere, iar folosirea proiectării experimentelor în vederea modelării și optimizării proceselor a
devenit o practică standard. De aceea studierea rolului fiecăruia dintre parametri și a interacțiunilor
dintre aceștia în cadrul procesului, cu realizarea unui model matematic care să stea la baza identificării
valorilor parametrilor tehnologici ce pot conduce la performanță maximă este o prioritate a etapei
actuale.
Motivația acestei lucrări este determinată de necesitatea de a optimiza tehnologiile de finisare
a produselor textile, unele dintre ele vechi de zeci de ani, cât și a celor de epurare a apelor uzate
produse în procesul de finisare, știut fiind impactul semnificativ pe care acestea îl pot avea asupra
mediului și complexitatea operațiilor de epurare necesare.
Obiectivul acestei lucrări este de a contribui la îmbogățirea cunoștințelor legate de tehnologiile
din domeniul chimie textile și al epurării apelor uzate textile, în vederea optimizării unora dintre cele
mai importante procese, cu identificarea valorilor optime ale parametrilor tehnologici semnificativi.
Lucrarea cuprinde trei direcții de abordare:
Analiza unor procese tradiționale de pregătire și vopsire a textilelor în vederea modelării și
optimizării acestora.
Studiul posibilităților de modelare și optimizare a proceselor de epurare a apelor uzate
rezultate într-unul dintre cele mai poluante tehnologii de finisare chimică textilă (este vorba
de procesele de vopsire);
Analiza posibilităților de aplicare a teoriilor fractale în domeniul optimizării nanostructurii
materialelor textile
Elaborarea lucrării presupune parcurgerea următoarelor etape:
A. Definirea problemei de cercetare
B. Stabilirea scopului și obiectivelor
C. Cadrul teoretic
D. Definirea strategiei de cercetare
E. Studiul propriu-zis
F. Evidențierea rezultatelor și a concluziilor
Studiul va avea o componentă teoretică și una practică. Componenta teoretică are rolul
de a stabili care este stadiul actual al cunoașterii în domeniu, iar cea practică urmărește să aducă
elemente de noutate, care să constituie contribuții la dezvoltarea cunoașterii de până în prezent.
Partea practică va fi structurată în trei studii cu obiective separate, toate subsumate
obiectivului declarat al cercetării.
Cele trei studii se vor ocupa de:
Studiul 1 – modelarea și optimizarea unora dintre cele mai semnificative operații de finisare
chimică textilă
Studiul 2 – modelarea și optimizarea operațiilor de epurare a apelor uzate de la vopsirea
textilelor.
Studiul 3 - aplicării teoriilor fractale în domeniul optimizării nanostructurii materialelor
textile.
Scopul cercetării este acela de a identifica valorile optime ale parametrilor de lucru în unele
dintre cele mai importante procese de finisare chimică textilă, respectiv de epurare a apelor uzate
textile, în vederea asigurării celor mai bune efecte atât din punct de vedere tehnologic, dar și al
protecției mediului.
Obiectivele cercetării
8
Stadiul actual al cunoașterii
1. Rolul proiectării experimentelor în cercetarea științifică
2. Principii generale de design al experimentelor
perceput 3. Metode de optimizare a efectului variabilelor independente folosind proiectarea
experimentelor: metoda factorială, central compozită, Box – Behnken, Taguchi
4. Studiu privind stadiul actual în modelarea și optimizarea proceselor de finisare chimică
textilă
5. Studiu privind stadiul actual în modelarea și optimizarea proceselor de epurare a apelor
uzate provenite de la finisarea chimică textilă
riscului perceput Studiu 1 – modelarea și optimizarea unora dintre cele mai semnificative operații de finisare
chimică textilă
1.
Cercetări privind determinarea principalilor factori care influențează procesul de
spălare finală a vopsirilor materialelor celulozice cu coloranți reactivi folosind
metoda Plackett-Burman de programare a experimentelor
2. Cercetări privind optimizarea procesului de spălare finală a vopsirilor pe materiale
celulozice cu coloranți reactivi folosind metoda Doehlert
Studiu 2 – modelarea și optimizarea operațiilor de epurare a apelor uzate de la vopsirea
textilelor
1. Cercetări privind nivelul de poluare înregistrat la vopsirea materialelor textile cu
coloranți direcți
2. Cercetări privind nivelul de poluare înregistrat la vopsirea materialelor textile cu
coloranți reactivi
3. Cercetări privind nivelul de poluare înregistrat la vopsirea materialelor textile cu
coloranți acizi
4.
Cercetări privind modelarea și optimizarea proceselor de epurare prin tratare cu
reactiv Fenton a apelor uzate de la vopsirea cu coloranți direcți folosind metoda
suprafeței de răspuns de programare a experimentelor
5.
Cercetări privind modelarea și optimizarea proceselor de decolorare printr-un proces
foto Fenton a apelor uzate de la vopsirea cu coloranți reactivi folosind metoda
Taguchi
perceput 6.
Cercetări privind modelarea și optimizarea procesului de decolorare prin coagulare a
apelor uzate de la vopsirea cu coloranți acizi folosind programul experimental Box –
Behnken
Studiu 3 – aplicarea teoriei fractalilor pentru explicarea nanostructurii materialelor textile
1. Cercetări privind aplicarea teoriilor fractale în domeniul optimizării nanostructurii
materialelor textile
După capitolele preliminare introducere, respectiv definire a problemei de cercetare, obiective
și scopuri, teza de doctorat este structurată în două părți.
Prima parte este trece în revistă stadiul actual al cunoașterii în domeniul proiectării
experimentelor și analiza rezultatelor în vederea modelării și optimizării proceselor, precum și
aplicațiile în domeniul finisării chimice textile, respectiv al epurării apelor uzate textile, în timp ce a
doua parte este dedicată realizărilor personale în domeniul modelării și optimizării proceselor din
finisarea chimică textilă și epurarea apelor uzate textile.
Teza de doctorat are 185 de pagini, 92 de figuri, 51 de tabele și 240 de referințe bibliografice.
Introducerea prezintă pe scurt motivația lucrării, respectiv necesitatea ca în domeniul textil
să se realizeze produse de înaltă calitate la prețuri competitive cu o constantă creștere a productivității
pentru a face față cerințelor impuse de globalizare. La aceste comandamente se adaugă mereu mai
stringentele cerințe de ordin ecologic, ce au o semnificație esențială, și de aceea este necesară
identificarea și valorificarea oricărui potențial avut la dispoziție (Ferus-Comelo și al., 2005). Un rol
aparte revine din acest punct de vedere sectorului de finisare chimică a produselor textile, unde fiecare
proces trebuie reanalizat și perfecționat astfel încât să poată fi adus la maximul de performanță
9
realizabil, inclusiv prin proiectarea experimentelor în vederea modelării și optimizării proceselor a
devenit o practică standard. Prezenta lucrare își propune studierea rolului fiecăruia dintre parametri
și a interacțiunilor dintre aceștia în cadrul unora dintre cele mai poluante operații de finisare, respectiv
de epurarea apelor uzate rezultate, cu realizarea de modele matematice care să stea la baza identificării
valorilor parametrilor tehnologici ce pot conduce la performanță maximă.
Primul capitol al părții de documentare este dedicat proiectării experimentelor și analizei
rezultatelor modelării și optimizării proceselor. Se discută etapele de lucru în vederea realizării unor
modele folosind proiectarea experimentelor, prezentându-se o clasificare a planurilor factoriale de tip
suprafață de răspuns și a planurilor experimentale compozite utilizabile în cercetarea tehnologiilor
din finisarea textilă. Se detaliază planurile experimentale Plackett- Burman, Box-Behnken, Doelhert
și Taguchi
Al doilea capitol al primei părți a tezei tratează stadiul actual al cercetărilor efectuate privind
optimizarea unor tratamente din domeniul finisării chimice textile. În acest context sunt semnalate o
serie de cercetări privind optimizarea proceselor de pregătire curățire, în special degresarea
enzimatică a bumbacului, albirea bumbacului cu apă oxigenată, albirea bumbacului cu ozon, etc. De
asemenea sunt trecute în revistă o serie de cercetări privind optimizarea procesului de vopsire a
amestecurilor bumbac/lână, vopsirea la temperatură înaltă a materialelor din poliester cu coloranți de
dispersie, vopsirea enzimatică a lânii, tratarea ignifugă a materialelor din bumbac.
Următorul capitol al părții de documentare se referă la stadiul actual al optimizării
proceselor de epurare al apelor uzate rezultate de la vopsirea materialelor textile, insistând asupra
epurării prin adsorbție, epurarea prin coagulare floculare, epurarea prin procedee de oxidare avansată
folosind sisteme Fenton, sisteme foto Fenton și tip Fenton (H2O2/Men+), Ozon/UV, Ozon/H2O2, Ozon
/UV/H2O2.
Capitolul destinat aplicării teoriei fractale în domeniul optimizării nanostructurii materialelor
textile relevă faptul că folosirea teoriei fractalilor reprezintă o abordare de nouă în ceea ce privește
studiul, modelarea și optimizarea fenomenelor ce stau la baza proceselor textile. Sunt prezentate date
privind folosirea fractalilor pentru generare de imagini, deoarece multe modele textile prezintă
elemente care le conferă caracteristici de fractal, datorită apelul la autosimilaritate. Fractalii sunt
folosiți pentru modelarea proceselor textile, având în vedere caracteristicile fractale ale porilor
prezenți în structura fibrelor, sau în controlul defectelor de suprafață a materialelor textile. Elemente
de logică fractală sunt utilizabile în domeniul studiului nanostructurilor.
În teză se discută un model al hidrodinamicii fractale și se detaliază posibilitatea aplicării unei
metodei topologice în studiul nanostructurii materialelor textile.
A doua parte a tezei, care cuprinde realizările originale ale doctorandei, cuprinde două
direcții de abordare, cărora le corespund două capitole:
realizări obținute în domeniul modelării și optimizării proceselor din finisarea chimică textilă;
realizări din domeniul modelării și optimizării proceselor de epurare a apelor uzate textile.
Primul capitol al părții a doua a tezei prezintă rezultatele cercetărilor din zona tehnologiilor
din finisarea chimică textilă; s-a ales ca domeniu de investigare o etapă foarte dificilă din tehnologia
de finisare și anume spălarea finală de la vopsirea materialelor celulozice cu coloranți reactivi.
Într-o primă etapă s-a folosit metoda Plackett-Burman de programare a experimentelor pentru
determinarea principalilor factori care influențează procesul de spălare finală a materialelor celulozice
vopsite cu doi coloranți reactivi: unul monoclortriazinic (Reactive Orange 13) și unul diclortriazinic
(Reactive Blue 4). După vopsirea realizată după rețeta corespunzătoare clasei din care face parte
colorantul reactiv, a urmat spălarea după tehnologia clasică ce cuprinde etapele prezentate în tabelul
10, și determinarea concentrația colorantului hidrolizat în apele globale de la spălarea finală realizată
folosind curbele de calibrare obținute prin măsurarea absorbanței unor soluții de colorant de
concentrații cunoscute. Absorbanța a fost măsurată la lungimea de undă a absorbției maxime (488 nm
pentru Reactive Orange 13 și 598 nm pentru Reactive Blue 4), utilizând un spectrofotometru Spectro
UV/Vis Dual Beam Labomed UVS-2800.
Tabel 10. Etapele procesului de spălare finală
Nr. Etapă spălare Temperatură Auxiliari chimici
1. Spălare cu deversare 15 -
2. Clătire caldă 50 -
3. Neutralizare 50 3 g/l Acid acetic
10
Nr. Etapă spălare Temperatură Auxiliari chimici
4. Spălare cu deversare 15 -
5. Săpunire la fierbere 95 2 g/L Cotoblanc NSR
6. Clătire caldă 50 -
7. Spălare cu deversare 15 -
8. Săpunire la fierbere 95 2 g/L Cotoblanc NSR
9. Clătire caldă 50 -
10. Spălare cu deversare 15 -
11. Neutralizare 40 2 g/l Acetic acid
Pentru găsirea etapele procesului de spălare care influențează în mod semnificativ
îndepărtarea colorantului reactiv hidrolizat de pe materialul vopsit experimentele au fost concepute
în conformitate cu planul experimental Plackett-Burman, un design multifactorial cu două nivele.
Variabilele care au fost alese pentru planul experimental, precum și valorile lor de nivel minim
(– 1), respectiv maxim (+ 1) sunt prezentate în Tabelul 11.
Tabel 11. Factorii testați în proiectarea experimentelor Plackett-Burman și nivelele lor
Var
iabil
e
indep
enden
te
Spăl
are
cu
dev
ersa
re
Clă
tire
cal
dă
Neu
tral
izar
e
Spăl
are
cu
dev
ersa
re
Săp
unir
e la
fier
ber
e
Clă
tire
cal
dă
Spăl
are
cu
dev
ersa
re
Săp
unir
e la
fier
ber
e
Clă
tire
cal
dă
Spăl
are
cu
dev
ersa
re
Neu
tral
izar
e
Codificare A B C D E F G H J K L
(-1) fără 50oC fără fără - 50oC fără - 50oC fără fără
(+) cu 95oC cu cu
2 g/L
Cotoblanc
NSR
95oC cu
2 g/L
Cotoblanc
NSR
95oC cu cu
Pentru a stabili influența variabilelor studiate asupra gradului de îndepărtare a colorantului
reactiv hidrolizat au fost efectuate analize statistice prin aplicarea ANOVA utilizând software-ul
Minitab, care calculează suma pătratelor (SS) – secvențială și ajustată, media pătratelor ajustată (Adj
MS), valorile lui F, ale lui P, ale testului Student t și intervalele de încredere.
Valoarea obținută pentru coeficientul de determinare R2 a fost de 98,51%, ceea ce indică
faptul că 98,51% din variabilitatea funcției scop poate fi descrisă de către modelul matematic obținut,
și deci arată un acord corespunzător între valorile experimentale și cele previzionate, deoarece un
model de regresie cu valoarea lui R2 apropiată de unitate este considerat a avea o foarte mare
capacitate de corelare (Mabrouk și al., 2012).
Valoarea coeficientului de determinare ajustat (adjusted R2) a fost de 96,47%, ceea ce
semnifică de asemenea o bună corespondență între rezultatele experimentale și cele obținute prin
intermediul modelului matematic (Kiruthika și al., 2011).
Ecuația polinomială de regresie de ordin întâi pentru colorantul Reactive Orange 13 (în unități
codificate) este:
Y = 234,94 + 12,71 A + 22,14 B + 3,71 C + 10,60 D + 6,50 E + 14,93 F + 1,94 G + 1,93 H + 10,95 J
+ 4,36 K + 1,39 L
În figura 17 este prezentat graficul efectelor standardizate ale factorilor, cu indicarea gradului de
semnificanță a fiecăruia dintre ei. În acest grafic, punctele ce nu se găsesc în apropierea liniei indică,
de obicei, efecte semnificative la un nivel de semnificanță de 5%. Efecte semnificative sunt mai mari
și, în general, mai îndepărtate de la linie decât efecte nesemnificative, care tind să fie mai mici și
centrate spre zero. După cum se poate observa din această figură, factorii G, H și L nu sunt
semnificativi și nu influențează răspunsul.
11
Figura 17. Curba normală a efectelor standardizate pentru factorii ce influențează procesul după
vopsire a colorantului Reactive Orange 13
Diagrama Pareto confirmă constatările din graficul efectelor standardizate. Din figura
18Figura se poate observa că temperatura primele două băi calde de clătire are cel mai important
efect asupra îndepărtării colorant hidrolizat. Factorii au fost organizate în ordinea importanței, după
cum urmează: B (prima baie caldă de clătire) > F (a doua baie caldă de clătire) > A (prima clătire cu
deversare) > J (a treia baie caldă de clătire) > D (a doua clătire cu deversare) > E (prima baie de
săpunire la fierbere) > K (ultima clătire cu deversare) > C (prima baie de neutralizare) > G (a treia
clătire cu deversare) > H (a doua baie de săpunire la fierbere) > L (ultima neutralizare).
Figura 18. Diagrama Pareto ce arată efectul factorilor de influență a procesului de spălare
asupra îndepărtării colorantului hidrolizat Reactive Orange 13
Așa cum este prezentat în figura 19, toți factorii au efecte pozitive asupra îndepărtare
hidrolizat colorant reactiv, dar pentru cinci dintre acestea (C, G, H, K, L) efectul este neglijabil. Se
poate observa că pentru colorantul monoclortriazinic studiat procesul de îndepărtare a colorantului
hidrolizat este în mare măsură dependent de băile de clătire la cald (în special primele două). O
creștere a temperaturii acestor băi conduce la o îmbunătățire semnificativă a procesului de
îndepărtare, în timp ce băile de săpunire la fierbere, respectiv cele de neutralizare au foarte puțină
influență. Cu toate acestea, prima baie de clătire (factorul A) încă joacă un rol semnificativ în procesul
de clătire.
12
Figura 19. Diagramele principalelor efecte pentru îndepărtarea prin spălare a colorantului hidrolizat
Reactive Orange 13
O abordare similară s-a făcut în cazul celui de-al doilea colorant reactiv (Reactive Blue 4),
constatându-se că în acest caz principalii parametri semnificativi au fost cele trei etape de clătire
caldă, ambele etape de neutralizare arătând o influență limitată asupra eliminării colorantului.
S-a concluzionat că prin ridicarea temperaturii băilor de clătire se poate reduce numărul băilor
de clătire rece cu deversare (unele dintre cele mai mari consumatoare de apă), în special pentru
colorantul diclortriazinic, și neutralizarea poate fi complet exclusă pentru aceeași clasă de coloranți
reactivi, în timp ce doar o baie de neutralizare poate fi benefică pentru îndepărtarea coloranților
monoclortriazinici. În acest fel se reduc semnificativ consumul de apă, durata procesului, precum și
consumul de detergent. Nu numai consumul de apă și substanțe chimice este mai mic, dar apele uzate
generate sunt în cantitate mai mică și au un grad de poluare mai redus.
Rezultatele obținute sunt analizate în continuare prin investigarea amănunțită a factorilor
semnificativi și a eventualelor lor interacțiuni, în vederea modelarii procesului și pentru optimizarea
acestuia. S-a apelat la metoda Doehlert (plan experimental compozit), metode care se completează cu
metoda Plackett – Burman folosită anterior, pentru a stabili modul de influență al parametrilor celor
mai importanți pentru eficacitatea procesului de spălare a vopsirilor cu coloranți reactivi, respectiv
temperatura celor trei băi de spălare fierbinte, care a fost variată în intervalul 55 – 95oC.
Experimentele și analiza acestora s-a efectuat pentru fiecare dintre cei doi coloranți reactivi,
funcția scop fiind gradul de îndepărtare a colorantului hidrolizat rezidual. Codificarea variabilelor
independente pentru cei doi coloranți este prezentată în tabelul 17.
Tabel 17. Corespondența valorilor codificate cu valorile reale (temperatura băilor de clătire, oC)
Factori -1 -0,86603 -0,81650 -0,57735 -0,5 -0,28868 0 0,28868 0,5 0,57735 0,81650 0,86603 1
X1 55 - - - 65 - 75 - 85 - - - 95
X2 55 - 61,66 63,45 75 86,54 88,43 - 95 -
X3 - - 55 - - - 75 - - - 95 - -
Rezultatele obținute au fost analizate statistic folosind programul NemrodW. Analiza
statistică a arătat că modelul generat furnizează o bună descriere teoretică a răspunsurilor
experimentale, deoarece coeficientul de regresie a fost estimat cu un coeficient determinare ridicat
(R2 = 0,978), ceea ce înseamnă că modelul este capabil să explice mai mult de 97,8 % dintre
răspunsurile observate (Cavalitto și Mignone, 2007).
Neglijând termenii statistic nesemnificativi (p> 0,05) și recalculând coeficienții, modelul de
suprafață răspuns este dat de ecuația:
Y = 260,667 + 44,125X1 + 23,445X2 + 14,289X3-20,501X22 (48)
Se observă că toți cei trei parametri analizați au influență pozitivă asupra gradului de
îndepărtare a colorantului Reactive Orange 13 prin spălarea finală. Cel mai mare coeficient se
13
regăsește la factorul X1 (temperatura primei băi de spălare), ceea ce indică efectul considerabil al
acestui parametru asupra eficienței procesului de spălare.
Curbele de contur (curbe de răspuns constant) și reprezentarea tridimensională a acelorași
dependențe prezentate în Figura – 25 confirmă constatările rezultate din analiza ecuației modelului.
Examinând curbele de contur (izorăspuns) din figura 24a se poate observa că valorile
concentrației de colorant din soluția globală de la spălarea reactivă finală pentru colorantul
monoclortriazinic variază între 198 și 283 g/l, valorile maxime fiind obținute în zona în care ambele
variabile independente X1 și X2 au cele mai mari valori. Această corespondență este confirmată și de
reprezentarea tridimensională a dependenței date in figurile 23 a și b, 24 a și b, 25 a și b.
a b
Figura 24. Curbele de contur corespunzătoare variației funcției scop în funcție de factorii X1
și X2 (stânga) și suprafața de răspuns corespunzătoare (dreapta) pentru colorantul Reactive
Orange 13
După studierea factorilor de influență a procesului de spălare și în cazul celui de-al doilea
colorant reactiv, s-a concluzionat că modelele generate furnizează o bună descriere teoretică a
răspunsurilor experimentale, deoarece coeficientul de regresie a fost estimat cu un coeficient
determinare ridicat.
Cea mai mare influență asupra eficacității îndepărtării primului colorant reactiv hidrolizat are
prima baie de spălare, a cărei temperatură trebuie menținută în zona temperaturii de fierbere. Chiar
dacă influența asupra funcției scop este mai mică în cazul celei de-a doua variabile independente
(temperatura celei de-a doua băi de spălare fierbinte), această influență rămâne semnificativă, așa
cum o arată figurile 24 - 25. În schimb temperatura celei de-a treia băi de spălare are o influență mai
limitată, temperatura acesteia putând fi redusă cu circa 10oC. În cazul colorantului Reactive Blue 4
este de remarcat efectul sinergetic al factorilor X1și X2. Pentru ambii coloranți studiați se poate estima
că o reducere a temperaturii celei de-a treia băi de spălare cu 10oC, asociată cu renunțarea la a treia
clătire cu deversare, ultima etapă de săpunire la fierbere și neutralizarea finală (pentru colorantul
Reactive Orange 13), respectiv la ambele etape de neutralizare (pentru colorantul Reactive Blue 4),
conduce la o îndepărtare eficace a colorantului hidrolizat, deci la rezistențe superioare ale vopsirilor,
în condițiile unor importante reduceri ale consumului de apă, de auxiliari chimici și de energie.
Următorul subcapitol al părții experimentale a tezei prezintă rezultatele obținute în abordarea
celei de a doua direcție de cercetare și anume domeniul modelării și optimizării proceselor de epurare
a apelor uzate textile. În acest scop cercetările s-au axat pe trei direcții : epurarea apelor uzate rezultate
în urma vopsirii materialelor celulozice cu coloranți direcți, vopsirii cu coloranți reactivi și vopsirii
lânii cu coloranți acizi.
Într-o primă etapă s-a analizat gradul de poluare al apelor uzate rezultate în urma vopsirii
bumbacului cu coloranți direcți, pentru experimentări utilizându-se 9 coloranți din care 7 prezintă
structuri azoice, 1 colorant cu structură stilbenică și 1 colorant ftalocianinic ce conține cupru în
moleculă.
14
Pentru fiecare dintre coloranți s-a determinat epuizarea procentuală ca funcție a concentrației
inițiale și finale de colorant în baia de vopsire folosind relația (Gunay, 2011):
𝐸 =𝑐1−𝑐2
𝑐1× 100,% (50)
unde:
E- epuizarea procentuală
c1, c2 – concentrațiile de colorant anterior și respectiv ulterior vopsirii (Matyjas și Rybicki, 2003).
De asemenea s-a determinat Consumul chimic de oxigen prin metoda cu bicromat de potasiu
(CCO-Cr), cantitatea de solidele totale conform standardul EPA 2540 B și cantitatea de solide volatile
în conformitate cu standardul EPA 2540 E.
Valorile epuizării pentru coloranții analizați sunt prezentate în tabelul 24, iar un exemplu de
date ce ilustrează caracteristicile ecologice cele mai importante ale apelor uzate de la vopsire,
respectiv de la spălarea de după vopsirea cu coloranți direcți (CCO-Cr, cantitatea de solide totale,
respectiv volatile), sunt prezentate în figurile 34 - 35
Tabel 24. Epuizarea coloranților analizați pentru diferite concentrații de vopsire
Nr. Colorant Variantă Concentrație
colorant, %
Epuizare,
%
1. Fast Yellow EPL (C.I. Direct Yellow 126)
a 1 75,5
b 0,5 77,7
c 0,2 76,3
2. Dinamine Scarlet 4BS
(C.I. Direct Red 23)
a 2,5 95
b 1 95,2
c 0,5 93,4
3. Dinamine Fast Rubine BL
(C.I. Direct Red 83)
a 4 56,7
b 2 75
c 1 70,4
4. Dinamine Turquoise Blue FBL
(C.I. Direct Blue 199)
a 2 51,2
b 1 66,8
c 0,5 73,7
5. Crisofenine
(C.I. Direct Yellow 12)
a 0,5 93,7
b 0,3 90,7
c 0,1 97
6. Direct Brown 3R
(Direct Red 111)
a 2 88,8
b 0,5 90,9
c 0,05 87
7 Dinamine Red 5BR
(C.I. Direct Red 80)
a 2 99,7
b 0,5 99,3
c 0,05 98,9
8. Dinamine Fast Blue 3R
(Direct Blue 67)
a 4 73,7
b 1 97
c 0,1 100
9. Dinamine Fast Green BGH
(Direct Green 26)
a 2 88
b 1 90,2
c 0,5 91,8
15
Figura 34. Caracteristici ecologice ale
apelor uzate de la vopsirea cu Dinamine
Scarlet 4BS
Figura 35. Caracteristici ecologice ale
apelor uzate de la vopsirea cu Fast Yellow
EPL
Pe baza datelor obținute s-au tras următoarele concluzii;
apele uzate de la vopsire sunt fierbinți, iar cele de la spălarea de după vopsire sunt calde, ceea
ce poate fi benefic atunci când se urmărește aplicarea unor procese de decolorare care sunt
influențate favorabil de temperaturi din această zonă (în condițiile în care tratarea pentru
decolorare se face imediat după desfășurarea vopsirii, respectiv spălării finale).
Valoarea reziduului total (solide dizolvate și în suspensie) prezintă variații semnificative de
la colorant la colorant. Valori ridicate ale acestui indice se înregistrează la folosirea de
concentrații mari de colorant, atunci când și concentrațiile auxiliarilor de vopsire (clorură de
sodiu, carbonat de sodiu) cresc corespunzător, auxiliari de vopsire ce se regăsesc aproape
integral în apele uzate de vopsire.
încărcarea organică, exprimată prin consumul chimic de oxigen, este importantă pentru
majoritatea apelor uzate de la vopsire, ea crescând o dată cu creșterea concentrației de
colorant. Pentru majoritatea apelor uzate de la vopsirile în culori deschise valoarea
Consumului Chimic de Oxigen obținută se încadrează în limitele impuse de reglementările
românești (NTPA 002/2005 indică o valoare maximă pentru COD de 300 mg/L atunci când
aceste ape uzate sunt evacuate într-o rețea orășenească de canalizare, situație comună
majorității sectoarelor de finisare chimică textilă (NTPA, 2005)).
În afară de nivelul de epuizare obținut la vopsire, există o anumită cantitate de colorant legată
superficial de substratul textil și care se îndepărtează în etapa de spălare de după vopsire. S-a
constatat că același fenomen se manifestă și în cazul apelor uzate de la spălare, unde cantitatea
de CCO-Cr scade o dată cu descreșterea concentrației de colorant la vopsire.
Intervalul dintre evacuarea celor două tipuri de apă uzată este relativ scurt (30 minute fără
timpul de încărcare/descărcare a utilajului), și de aceea se poate aprecia că amestecarea celor
două tipuri de ape uzate poate fi o soluție (atunci când epurarea apelor uzate globale este mai
eficace).
În continuare s-a realizat optimizarea procesului de decolorare a apelor uzate de la vopsirea
cu colorantul direct Dinamine Turquoise Blue FBL printr-un proces oxidativ Fenton folosind metoda
suprafeței de răspuns (varianta de programe a experimentelor central compozit rotabilă cu 3
variabile).
Gradul de decolorare procentual a fost calculat ca raport între descreșterea relativă a
absorbanței și absorbanța probei netratate:.
Gradul de decolorare = 𝐴𝑏𝑠𝑜−𝐴𝑏𝑠𝑓
𝐴𝑏𝑠0× 100, [%] (53)
S-a folosit un program de experimentare central compozit cu trei factori, neblocat, cu 6 puncte
centrale și alfa egal cu 1,682. Variabilă dependentă (funcția scop) este gradul de decolorare, exprimat
în procente, iar factorii (variabilele independente) sunt concentrația de colorant, temperatura de
tratare și concentrația de apă oxigenată. Pe baza datelor experimentale a fost obținut modelul
matematic, respectiv coeficienții ecuației de regresie. Pentru aplicarea testului F, determinarea valorii
p, a testului t și a lui R2 s-a utilizat software-ul MINITAB, varianta 17. Gradul de semnificație a
coeficienților ecuației de regresie a fost estimat prin intermediul testului t Student și a rezultatului p
al testului.
S-a constatat că interacțiunii X2X3 îi corespunde o valoare a lui p de 0,722, deci se consideră
a fi nesemnificativă și este eliminată din relația matematică a modelului.
16
Deoarece pentru R2, ce dă măsura gradului de concordanță a modelului, s-a găsit valoare de
97,22%, s-a concluzionat că modelul pătratic este corespunzător scopului de modelare a procesului
de decolorare a soluțiilor de colorant Dinamine Turquoise Blue FBL în funcție de cei trei factori aleși.
În continuarea a fost îndepărtat termenul nesemnificativ și s-a procedat la recalcularea
coeficienților ecuației de regresie. În figura 43 sunt ilustrate rezultatele analizei obținute folosind
Minitab 17.
Figura 43. Rezultatele analizei Minitab
Ecuația care modelează procesul de decolorarea oxidativă a soluțiilor colorantului direct
Dinamine Turquoise Blue FBL cu reactiv Fenton este deci următoarea:
Y = 77,91-14,57X1 + 5,24X2 + 16,92X3 -5,00X12 -8,29X2
2 -9,92X32 + 3,18X1X2 + 6,027X1X3 (54)
Se poate constata relația de directă proporționalitate între ultimii doi factori și funcția scop,
ilustrată de coeficienții pozitivi ai acestora. Este de subliniat semnificația deosebită pe care o are al
treilea factor (concentrația de apă oxigenată), ce are cel mai mare coeficient pozitiv. Așa cum era de
anticipat, creșterea concentrației de colorant va influența negativ gradul de decolorare, lucru ilustrat
de coeficientul negativ al factorului X1 (concentrația de colorant). Prin comparație cu rolul factorilor
X1 și X3, rolul termenului liniar temperatură de tratare precum și al termenilor pătratici este mai puțin
pronunțat.
În continuare a fost analizată influența fiecăruia dintre cei trei factori asupra funcției scop
folosind suprafețele de răspuns și curbele de contur.
Efectul combinat al perechilor de factori asupra funcției scop atunci când al treilea factor este
menținut constant la valoarea codificată 0 este ilustrat de suprafețele de răspuns și curbele de contur
prezentate în figura 44.
Se poate observa din graficele suprafețelor de răspuns că gradul de decolorare crește
semnificativ cu mărirea concentrației de apă oxigenată, pentru fiecare cuplu de factori (la menținerea
constantă a celui de-al treilea la valoarea centrală codificată 0) înregistrându-se un punct de maxim.
Valorile factorilor care conduc la cel mai ridicat grad de decolorare, precum și interacțiunile
dintre cuplurile de factori se pot observa din curbele de răspuns egal. Se poate observa de aici rolul
concentrației de colorant, constant invers proporțională cu gradul de decolorare. În schimb, pentru
ceilalți doi factori (concentrația de apă oxigenată și temperatura de tratare) există o dependentă directă
între ei și variabila independentă până la atingerea unui punct de maxim, după care relația devine de
inversă proporționalitate.
17
Figura 1. Suprafețe de răspuns și curbe de contur pentru a treia variabilă independentă
constantă la valoarea codificată 0
În continuare s-a utilizat funcția Response Optimizer din Minitab 17 pentru a obține valorile
globale ale factorilor care împreună dau răspunsul optim (Li și Rasmussen, 2003).
Pentru optimizarea răspunsului s-a folosit drept obiectiv maximizarea, cu stabilirea valorilor
de 80% și 100% pentru minim, respectiv maxim, valoarea inițială pentru toți factorii fiind valoarea
minimă.
Optimizarea răspunsului pentru cele trei variabile independente este prezentată în figura 45.
Figura 45. Optimizarea răspunsului
Soluția obținută (valori codificate) este X1 = -1,1042; X2 = 0,1189 și X3 = 0,5266, cu un grad
de decolorare previzionat de 90,64%.
Traducând datele codate în valorile tehnologice, se constată că gradul de decolorare maxim
se atinge pentru o concentrație de colorant de 7,59%, temperatură de tratare de 30,7oC și concentrație
de apă oxigenată de 6,9 mM.
Un al treilea subcapitol al părții experimentale se referă la gradului de poluare al apelor uzate
de la vopsirea materialelor celulozice cu coloranți reactivi. Au fost analizați următorii șase coloranți
reactivi ce aparțin principalelor grupe de sisteme reactive: Reactive Orange 13 (monoclortriazinic),
Reactive Blue 4 (diclortriazinic), Reactive Brown 45 (monofluortriazinic); Reactive Blue 19
(vinilsulfonic), Reactive Red 120 (bis-monoclorotriazinic), Reactive Black 5 (bis-vinilsulfonic),
determinându-se gradul de epuizare, consumul chimic de oxigen, cantitatea de solide totale și
cantitatea de solide volatile.
Valorile epuizării procentuale sunt prezentate în tabelul 35, iar în figurile 48 – 49 sunt
prezentate caracteristicile ecologice ale apelor uzate provenite de la vopsirea cu doi dintre coloranții
reactivi analizați.
18
Tabel 351. Valorile epuizării procentuale pentru coloranții reactivi studiați
Nr. Colorant Concentrație
colorant, %
Epuizare,
%
1. Reactive Orange 13
0,5 76,1
1 76,7
3 75,1
2. Reactive Blue 4
0,5 89,7
1 90,2
3 89,1
3. Reactive Brown 45
0,5 79,1
1 79
3 78,4
4. Reactive Blue 19
0,5 84,3
1 84,3
3 78,6
5. Reactive Red 120
0,5 78,3
1 75,4
3 71,3
6. Reactive Black 5
0,5 88,5
1 85,6
3 86,1
Figura 48. Caracteristici ecologice ale
apelor uzate de la vopsirea cu Reactive
Orange 13
Figura 49. Caracteristici ecologice ale
apelor uzate de la vopsirea cu Reactive
Blue 4
A fost analizată și alcalinitatea flotei reziduale de vopsire, precum și a apelor uzate de la
spălarea ulterioară, rezultatele fiind prezentate în tabelul 36.
Tabel 26. Alcalinitatea apelor uzate de la vopsire, respectiv spălarea finală
Nr. Colorant
Concentrație
colorant, %
pH
Ape uzate
vopsire
Ape uzate
spălare
1. Reactive Orange 13
0,5 11 9
1 11 9
3 11 9
2. Reactive Blue 4
0,5 10 8,5
1 10 8,5
3 10 8,5
3. Reactive Brown 45
0,5 10 8,5
1 10 8,5
3 10 8,5
4. Reactive Blue 19 0,5 10 8,5
1 10 8,5
19
Nr. Colorant
Concentrație
colorant, %
pH
Ape uzate
vopsire
Ape uzate
spălare
3 10 8,5
5. Reactive Red 120
0,5 10,5 9
1 10,5 9
3 10,5 9
6. Reactive Black 5
0,5 10 8,5
1 10 8,5
3 10 8,5
Analizând aceste rezultate, se observă următoarele:
epuizarea variază în limite destul de largi, de regulă valorile epuizării fiind mai mici o dată cu
creșterea concentrației de colorant în flota de vopsire, fără ca diferențele să fie semnificative;
încărcarea organică este relativ ridicată, inclusiv în cazul apelor uzate de la vopsire, ca urmare,
pe de o parte a gradului de epuizare nu foarte ridicat, cât și a prezenței colorantului reactiv
hidrolizat în flotele de spălare; se observă existența unei strânse dependențe între conținutul
de CCO și concentrația colorantului în baia de vopsire, explicabilă prin faptul că nu există alte
substanțe organice în flotă (cu excepția unor eventuale resturi de fibre sau alte reziduuri
organice provenite de la materialul vopsit);
alcalinitatea apelor uzate este ridicată, în special pentru flota reziduală de vopsire, ceea ce
poate face necesară o fază de neutralizare a apelor uzate, chiar după amestecarea apelor uzate
de la vopsire cu cele globale ale sectorului de finisare, deoarece numeroase etape de pregătire
ale articolelor textile din bumbac reclamă de asemenea un mediu alcalin (degresarea, albirea
cu apă oxigenată, de exemplu);
cantitatea de solide totale este mare și foarte mare, explicația constând în cantitatea de sare pe
care o reclamă coloranții reactivi. Aceste valori sunt substanțial mai mici pentru apele uzate
de la spălarea ulterioară vopsirii.
În continuare s-a realizat optimizarea procesului de decolorare printr-un proces foto Fenton a
apelor uzate de la vopsirea cu unul dintre coloranții reactivi analizați anterior, colorantul reactiv
Remazol Brilliant Blue R (Reactive Blue 19), folosind metoda Taguchi.
Pentru a determina gradul de decolorare s-au folosit soluții de colorant în concentrațiile
prevăzute de programul experimental, menținute la temperatura reclamată de experiment. După
adăugarea reactivului Fenton soluția a fost agitată pentru durate variabile cuprinse între 15 și 60 de
minute, în tot acest timp fiind supusă iradierii cu radiații UV produse de o lampă de cuarț cu vapori
de mercur de presiune medie.
Pe baza unor studii experimentale anterioare (Aris și Sharratt, 2007; Ramachandran și
Kumarasamy, 2013; Kortangsakul și Hunsom, 2009; Iorvelino și al., 2015) au fost aleși patru
factori de influență a procesului, fiecare dintre acești factori fiind studiat la patru nivele. Factorii
și nivelele matricii ortogonale Taguchi sunt prezentate în tabelul 37.
Tabel 2. Elementele matricii experimentale
Nivele
Factori
A
pH
B
Durată, min
C
Concentrație colorant, mg/L
D
Putere de iradiere KW/L
1 2 15 2 3
2 3 30 7 6
3 4 45 10 9
4 5 60 15 15
Pe baza numărului de factori și a numărului de nivele s-a stabilit matricea ortogonală
corespunzătoare, și anume designul Taguchi L16. Datele experimentale au fost prelucrate folosind
programul Minitab 17.
După efectuarea experimentelor, rezultatele au fost convertite în valori de rapoarte S / N
(semnal/zgomot). Valorile de răspuns și valorile S / N corespunzătoare sunt prezentate în tabelul 40.
20
Tabel 40
Parametri A B C D S/N
1 1 1 1 1 37,5359
2 1 2 2 2 38,4752
3 1 3 3 3 39,0170
4 1 4 4 4 39,6905
5 2 1 2 3 37,6391
6 2 2 1 4 39,9390
7 2 3 4 1 37,0983
8 2 4 3 2 38,2125
9 3 1 3 4 37,2783
10 3 2 4 3 37,6732
11 3 3 1 2 39,0268
12 3 4 2 1 37,7972
13 4 1 4 2 34,8545
14 4 2 3 1 35,6923
15 4 3 2 4 38,8501
16 4 4 1 3 39,6273
Graficele din figurile 57 și 58 arată separat variația răspunsurile individuale pentru cei patru
parametri analizați, respectiv pH, durată, concentrația de colorant și puterea de iradiere.
Figura 57. Variația raportului S/N pentru
fiecare din cei patru parametri
Figura 2. Variația valorilor funcției scop cu
fiecare din cei patru parametri
În aceste grafice abscisa indică valoarea fiecărui parametru de proces la cele 4 niveluri, iar
ordonata reprezintă raportul S/N, respectiv valoarea de răspuns. Linia orizontală indică valoarea
medie a valorilor din ordonată. Se poate observa cum în cazul factorilor A și C descreșterea valorilor
acestora conduce la o creștere a efectului urmărit, în timp ce în cazul celorlalți doi factori relația este
de directă proporționalitate. O dependență similară se încadrează și în cazul raportului S/N.
În urma analizei ANOVA se obține o valoarea lui R este 99,92%, ceea ce indică o foarte bună
concordanță a modelului, respectiv 99,92% din variabilitatea a răspunsului poate fi explicată de
model. Valoarea coeficientului de determinare ajustat R-sq ajustat e de 99,58%, valoare foarte mare
care indică capacitatea ridicată a modelului de a reproduce fenomenul.
Modelul este dat de relația:
Y = 80,606 + 5,644 A1 + 1,519 A2 - 1,456 A3 - 5,706 A4 - 10,631 B1 - 0,456 B2 + 3,869 B3
+ 7,219 B4 + 9,344 C1 + 0,719 C2 - 4,431 C3 - 5,631 C4 - 9,256 D1 - 3,106 D2 + 3,844 D3 + 8,519 D4
(65)
Ordinea coeficienților de valoare absolută indică importanța relativă a fiecărui factor în raport
cu răspunsul; factorul cu cel mai mare coeficient are cel mai mare impact. Sumele secvențiale și
ajustate de pătrate în analiza varianței indică, de asemenea, importanța relativă a fiecărui factor;
factorul cu cea mai mare sumă de pătrate are cel mai mare impact.
Tabelele generate de program includ parametrul Delta, care compară amploarea relativă a
efectelor. Statistica Delta este dată de diferența dintre cea mai mare și cea mai mică medie pentru
21
fiecare factor. Minitab atribuie ranguri pe baza valorilor Delta; Locul 1 la cea mai mare valoare Delta,
Locul 2 la a doua cea mai mare, și așa mai departe.
Din valorile parametrului Delta calculate pentru cei patru factori, ce poate observa că cea mai
mare importanță o are valoarea duratei de tratare, urmată în ordine de gradul de iradiere, concentrația
de colorant și valoarea pH-ului (figura 59).
Figura 59. Valorile Delta
pentru cei patru factori studiați
Figura 60. Interacțiunile dintre factori
Graficele interacțiunilor dintre factori, care permit să se observe existența, respectiv absența
interacțiunilor dintre factori, sunt prezentate în figura 60. Liniile paralele indică absența
interacțiunilor, în timp ce intersecțiile arată prezența de interacțiuni între factori (Panda și Singh,
2013). Se poate observa că factorul 2 interacționează cu toți ceilalți trei factori, constatându-se o
interacțiune limitată în cazul factorilor 1 și 4 (valoarea pH-ului și puterea de iradiere).
Doua dintre efectele combinațiilor de câte doi factori asupra gradului de decolorare sunt
prezentate în figurile 63 - 64.
Figura 63. Efectul factorilor A și B
asupra gradului de decolorare
Figura 64. Efectul factorilor A și C
asupra gradului de decolorare
Se observă ca valorile maxime ale gradului de decolorare se înregistrează pentru A = 1,91 și
B = 1,8 , respectiv A = 1,12 și C = 3,75, ceea ce confirmă importanța pe care o are durata de tratare,
dar și cea a concentrației de colorant.
Valori optime globale sunt 2 pentru valoarea pH-ului, durata de tratare de 60 de minute,
concentrația de colorant de 2 mg/L și puterea de iradiere de15 KW/L, condiții în care se obține un
grad de decolorare de 99,45%.
Cel de-al cincilea subcapitol al părții experimentale urmărește gradul de poluare înregistrat la
vopsirea cu coloranți acizi. Au fost studiați 4 coloranți acizi: doi coloranți din categorie celor de mică
egalizare (milling dyes): Acid Yellow 42 (Dinacid Milling Yellow M) și Acid Red 97 (Dinacid Fast
Scarlet G) obținuți de la Dintex Dyechem Ltd. și doi coloranți de mare egalizare, Acid Blue 45
(Sandolan Blue E-BL) și respectiv Acid Green 16 (Sandolan Brilliant Green E-B). Și în acest caz s-
au determinat următoarele caracteristici: epuizarea procentuală (tabel 45), consumul chimic de
oxigen, conținutul de solide totale, respectiv volatile în conformitate cu metodele indicate anterior.
22
Tabel 45. Valorile epuizării procentuale pentru coloranții acizi analizați
Nr. Colorant Variantă Concentrație
colorant, %
Epuizare,
%
1. Acid Yellow 42
a 3 89,7
b 2 90,2
c 0,5 94,3
2. Acid Red 97
a 3 87,9
b 2 91,1
c 0,5 93,9
3. Acid Blue 45
a 3 93,4
b 2 95,3
c 0,5 98,2
4. Acid Green 16
a 3 88,3
b 2 88,7
c 0,5 94,2
Se observă din tabelul 45 ca în cazul coloranților acizi studiați se înregistrează cele mai
ridicate valori ale gradului de epuizare (în comparației cu celelalte două clase de coloranți analizate
anterior). În cazul concentrațiilor mari de vopsire (3%) epuizarea ia valori mai mici, dar chiar și acest
caz sunt situații în care se depășește 90% (colorantul Acid Blue 45). Același colorant antrachinonic
prezintă o epuizare aproape completă în cazul unei vopsiri cu 0,5% colorant (98,2%), în timp ce doi
dintre ceilalți coloranți studiați prezintă valori ale gradului de epuizare de peste 94%. Cea mai mică
valoare a epuizării are colorantul Acid Red 97, dar chiar și în cazul acestuia se obține o epuizare de
93,9% pentru vopsirea cu 0,5% colorant.
Câteva dintre caracteristicile ecologice cele mai importante ale apelor uzate de la vopsire,
respectiv de la spălarea de după vopsirea cu coloranți acizi, sunt exemplificate în figurile 71 - 72.
Figura 71. Caracteristici ecologice ale apelor
uzate de la vopsirea cu Acid Yellow 42
Figura 72. Caracteristici ecologice ale apelor
uzate de la vopsirea cu Acid Red 97
Se observă că valorile consumului chimic de oxigen, respectiv încărcarea organică aferentă
flotelor reziduale, au valori substanțial mai reduse decât în cazul coloranților reactivi, explicația fiind
dată de epuizarea mai mare, deci de conținutul mai scăzut de colorant netrecut pe materialul textil.
Cele mai mari valori ale consumului chimic de oxigen se înregistrează pentru flota reziduală de la
vopsirea cu 3% colorant Acid Yellow 42, când se obține un CCO de 423 mg/L, iar cele mai mici în
cazul flotei reziduale de la vopsea cu 0,5% colorant Acid Blue 45, când, urmare a epuizării avansate,
valoarea CCO este de 6,1 mg/L. În cazul apelor uzate de la spălarea ulterioară vopsirii apele
încărcarea organică este firesc mai mică, cu toate că procentual se atinge și 20% din valoarea
încărcării organice de la vopsire, ca urmare a rezistențelor la spălare modeste ale vopsirilor cu
coloranți acizi.
Conținutul de solide totale din băile de vopsire este redus, fiind mult mai mic decât în cazul
coloranților reactivi, explicația constând in gradul ridicat de epuizare și, mai ales, în conținutul mult
mai mic de electrolit. Valoarea solidelor volatile este redusă, ea corespunzând componentei organice
a reziduului total.
A fost de asemenea determinată valoarea pH-ului apelor uzate rezultate de la vopsire,
respectiv spălarea ulterioară vopsirii. Flotele uzate de vopsire au pH cuprins între 4,8 (pentru
coloranții de mare egalizare) și 6 (pentru coloranții de mare epuizare), în timp ce flotele reziduale de
23
la spălare au pH-ul cuprins între 6,5 și 7.
În ultimul subcapitol al părții experimentale se realizează optimizarea procesului de
decolorare prin coagulare a apelor uzate de la vopsirea cu coloranți acizi folosind metoda Box –
Benhken de proiectarea a experimentelor. S-a ales procesul de decolorare prin coagulare al apelor
uzate de la vopsirea cu coloranți acizi deoarece acești coloranți au tendința de a forma soluții coloidale
(în special cei de medie și slabă egalizare). S-a folosit drept agent de coagulare sulfatul de aluminiu,
coagulantul cel mai utilizat în tratarea apei pentru potabilizare, ce acționează prin intermediul
polihidroxo-complecșilor de tipul [Al8(OH)20]+4, care se formează în zona de pH acid (Gurses și al.,
2003), motiv pentru care este de preferat utilizarea acestui coagulant în acest caz, apele uzate de la
vopsirea cu coloranți acizi având pH-ul în această zonă.
Au fost studiați cei doi coloranții acizi din categorie celor de mică egalizare (milling dyes):
Acid Yellow 42 și Acid Red 97 (Dinacid Milling Yellow M și Dinacid Fast Scarlet G).
Pentru efectuarea experimentelor s-a ales un program experimental Box – Behnken, ce face
parte din categoria metodelor de proiectarea a experimentelor tip suprafață de răspuns, fiind un model
rotativ sau aproape rotativ de ordin doi bazat pe modele factoriale incomplete cu trei niveluri.
S-a apelat la acest tip de program experimental pentru avantajul oferit în cazul a trei variabile
independente, și anume un număr redus de experimente. Mai mult, o comparație între Box-Benhken
și celelalte modele de tip suprafață răspuns a demonstrat că matricile Box-Benhken și Doehlert sunt
ceva mai eficiente decât designul central compozit, dar mult mai eficiente decât modelele factoriale
complete cu trei niveluri (Ferreira și al., 2007).
Cele trei variabile independente sunt valoarea pH-ului inițial, concentrația de agent de
coagulare, respectiv concentrația soluției de colorant. Codificarea acestor trei variabile este prezentată
în tabelul 46.
Tabel 46. Codificarea variabilelor independente
Variabile independente Unități de măsură Valori codificate
-1 0 1
pH unități pH 4 6 8
Concentrație coagulant mg/l 50 150 250
Concentrație colorant mg/l 10 105 200
Dacă în cazul primelor două variabile independente domeniul experimental a fost ales pe baza
datelor existente în literatură (Apostol și al., 2011; Daud și al., 2013; Madhavi și al., 2014; Song și
al., 2015), in cazul concentrației de colorant s-a avut în vederea o vopsire cu 1 – 3% colorant, la un
raport de flota de 1: 20 – 1:50 și un nivel al epuizării de 90%, corespunzător datelor experimentale
înregistrate în studiul precedent (4. 2. 5. Studiul gradului de poluare la vopsirea cu coloranți
aciziError! Reference source not found.).
Pentru prelucrarea rezultatelor s-a folosit programul Design-Expert versiunea 7.1 (Stat-Ease).
În continuare sunt prezentate rezultatele obținute pentru unul dintre cei doi coloranți studiați (Acid
Yellow 42).
Valoarea testului F pentru modelul obținut este foarte mare (109,87), ceea ce indică faptul că
modelul este semnificativ, existând o probabilitate de doar 0,01% ca, în cazul acestui model,
rezultatele să fie alterate de zgomot.
Coeficienții variabilelor independente se consideră a fi semnificativi pentru o valoare a
criteriului p mai mică de 0,05, condiție îndeplinită de toți termenii ecuației de regresie, care, ca
urmare, sunt semnificativi.
Valoarea "Pred R-squared" de 0,9081 este în acord cu "Adj R-squared" de 0,9839.
"Adeq Precision" măsoară raportul dintre semnal și zgomot, fiind de dorit o valoare mai mare
decât 4. Raportul obținut în acest caz este de 27,957, ceea ce indică un semnal adecvat, confirmând
faptul că modelul poate fi folosit pentru a naviga în spațiul experimental ales.
Ca urmare, ecuația ce descrie procesul de decolorare a colorantului Acid Yellow 42 prin
coagulare cu sulfat de aluminiu, în funcție de cei trei parametri aleși, este următoarea:
Grad decolorare = 68,00+3,13X1+12,75X2+9,13X3+3,75X1X2+11,00X1X3+9,75X2X3-22,00X12-
13,75X22-13,50X3
2. (68)
Studiind ecuația, se poate observa că dintre cei trei factori, o influență foarte mare au
24
concentrația de coagulant și cea de colorant în apa reziduală, așa cum dovedesc coeficienții mari ai
termenilor X2 (în special) și X3. De remarcat și efectul sinergetic al termenilor X1 și X3, respectiv X2
și X3 (dovedit de coeficienții mari ai termenilor X1X3 și X2X3).
Graficele de diagnostic, cum ar fi cele ce corelează valorile prezise cu valorile reale, respectiv
dependența normală a reziduurilor (figurile 75 - 76) permit să se caracterizeze gradul de exactitate al
modelării. Se poate observa un acord adecvat între datele reale și cele calculate din model.
Figura 75. Grafic de diagnostic
Previzionat vs. actual
Figura 76. Grafic de diagnostic
Dependența normală a reziduurilor
Două exemple de graficele de tip suprafață răspuns sunt prezentate în figurile 77 – 78..
Figura 3. Suprafețe de răspuns pentru
dependența de X1 și X2
Figura 4. Suprafețe de răspuns pentru
dependența de X1 și X3
Se observă simetria suprafețelor de răspuns și încadrarea valorilor maxime ale răspunsurilor
în interiorul domeniului avut în vedere la experimentare (curbele de contur sunt circulare și zona de
maxim este în interiorul planului experimental).
Intersecția suprafețelor de răspuns obținute cu planuri pentru care expresia funcției scop este
constantă, urmată de proiecția ortogonala a curbelor de intersecție obținute dă naștere curbelor de
contur, a căror reprezentare grafică permite vizualizarea valorilor factorilor pentru care se obține
valoarea maximă a funcției scop. Două astfel de reprezentări grafice sunt prezentate în figurile 80 –
81.
25
Figura 80. Curbe de contur Grad de
decolorare f(X1, X2)
Figura 81. Curbe de contur Grad de
decolorare f(X1, X3)
Se constată că în toate cele trei cazuri valoarea ce indică condițiile optime (de maxim în cazul
experimentului) se regăsesc în zona centrală a curbelor concentrice cuprinse în planul experimentului.
Impunând condiția de maximizare a funcției scop, se obține grupul de valori al celor trei variabile
independente caspabile să ofere cel mai mare efect de decolorare (Figura83).
Figura 83. Valorile variabilelor independente ce conduc la cel mai mare grad de decolorare al
colorantului Acid Yelow 42
Aceste valori codificate sunt de 0,81 pentru valoarea pH-ului, 0,93 pentru concentrația de
coagulant și 1 pentru concentrația de colorant, condiții în care gradul de decolorare este de 72,48%.
Aceste valori corespund unor valori reale de 7,6 pentru pH, 243 mg/L pentru concentrația de
coagulant și 200 mg/L pentru cea de colorant.
26
Principale contribuții în domeniul modelării și optimizării proceselor de finisare chimică textilă
S-a realizat o cuprinzătoare sinteză a cercetării științifice în domeniul modelării și optimizării
tehnologiilor de finisare, respectiv de epurare a apelor uzate rezultate în urma finisării chimice
textile;
Se studiază un model al hidrodinamicii fractale și se detaliază posibilitatea aplicării unei metodei
topologice în studiul nanostructurii materialelor textile;
Se studiază posibilitatea reducerii consumului de apă și a nivelului de impurificare a acesteia la
vopsirea materialelor celulozice cu coloranți reactivi, una dintre cele mai mari consumatoare de
apă operații din finisarea chimică textilă, fiind identificate etapele cu impact semnificativ asupra
eficienței operației, precum și a celor ce pot fi omise. Pentru aceasta se face apel la metoda
Plackett-Burman de programare a experimentelor, pentru prelucrarea datelor folosindu-se
pachetul de software MINITAB (Release 17.1.0.0, PA, USA).
Pe baza rezultatelor obținute, se modelează și optimizează procesul de spălare în varianta
restrânsă, folosind metoda Doehlert (plan experimental compozit). Rezultatele obținute au fost
analizate statistic folosind programul NemrodW. Rezultatele obținute conduc la o îndepărtare
eficace a colorantului hidrolizat, deci la rezistențe superioare ale vopsirilor, în condițiile unor
importante reduceri ale consumului de apă, de auxiliari chimici și de energie.
Se face o analiză a principalilor parametri care caracterizează caracterul poluant al apelor uzate
de la vopsirea cu coloranți direcți (9 coloranți din diferite clase chimice), reactivi (9 coloranți din
diferite clase chimice) și respectiv acizi (4 coloranți din diferite clase tehnologice). Concluziile
acestor studii sunt utile pentru proiectarea ulterioară a etapelor de epurare, și sunt folosite în
etapele ulterioare ale cercetării, când sunt analizate atât procese de natură fizico-chimică precum
coagularea, cât și procese din categoria proceselor de oxidare avansată.
Se realizează optimizarea decolorării apelor uzate de la vopsirea cu colorantul direct Dinamine
Turquoise Blue FBL printr-un proces oxidativ Fenton folosind metoda suprafeței de răspuns
(varianta de programe a experimentelor central compozit rotabilă cu 3 variabile), fiind
identificate condițiile de tratare care asigură un înalt efect de decolorare;
Este aplicată metoda Taguchi pentru optimizarea procesului de decolorare printr-un proces foto
Fenton a apelor uzate de la vopsirea cu colorantul reactiv Remazol Brilliant Blue R (Reactive
Blue 19);
Se aplică metoda Box – Benhken de proiectarea a experimentelor în vederea optimizării
procesului de decolorare prin coagulare a apelor uzate de la vopsirea cu coloranți acizi, fiind
analizați doi coloranți, iar rezultatele sunt prelucrare statistic folosind programul Design-Expert
versiunea 7.1 (Stat-Ease).
27
Bibliografie selectivă
5. Agop, M., Casian Botez, I., Bîrlescu, V. S., Popa, R. F. (2015) On the Memorizing Ability of
Nanostructures, Journal of Computational and Theoretical Nanoscience 12(4), p. 682-688
11. Al-Momen, S., George, L., Naji, R. (2015) Texture classification using spline, wavelet
decomposition and fractal dimension. Applied and Computational Mathematics, 4(1), p. 5 – 10
12. Amaro, J.A., Ferreiro, S. (2004) Application of factorial design and Doehlert matrix in the
13. Ammayappan, L., Shakyawar, D. B., Gupta, N. P. (2011) Optimization of Dyeing Condition
for Wool/Cotton Union Fabric with Direct Dye Using Box-Behnken Design, Fibers and Polymers,
12(7), p. 957 – 962
14. Anouzla, A., Abrouki, Y., Souabi, S., Safi, M., Loukili, H., Rhbal, H., Slimani, R. (2014)
Optimisation of coagulation process with SIWW is coagulant for colour and COD removal of acid
dye effluent using central composite design experiment, International Journal of Environmental
Monitoring and Analysis, 2(6-1), p. 1 - 5
30. Ben Ticha, M., Meksi, N., Drira, N., Kechida, M., Mhenni, M.F. (2013) A promising route to
dye cotton by indigo with an ecological exhaustion process: A dyeing process optimization based on
a response surface methodology, Industrial Crops and Products 46, p. 350 – 358
36. Bertea, A.F., Butnaru, R., Berariu, R. (2013) Cellulose Chem. Technol., 47(1-2), p. 133 – 139
37. Bertea, A.F., Butnaru, R., Bertea, A.P. (2013) Response surface methodology applied for the
optimization of Reactive Black 5 discoloration in a Fenton-like process, Environmental Engineering
and Management Journal, 12(5), p. 1091 – 1099
46. Buthiyappan, A., Abdul Aziz, A.R., Daud, W. (2013) Optimization of Reactive Dyes
Degradation by Fenton oxidation Using Response Surface Method, Proceedings of the Hong Kong
International Conference on Engineering and Applied Science, 19-22 December 2013, Hong Kong,
p. 518 – 522
47. Butnaru, R., Bertea, A. (2001). Finisarea produselor textile, Rotaprint UTI, Iaşi
48. Butyagin, P. A., Butkova, N.T., Rovenkova, T.A., Malvinov, E.A., Finger, G.G., Gracheva,
Y.L. (1974) Khimicheskie Volokna, 4, p. 24 – 26
49. Candela, A., Coello, J., Palet, C. (2013) Doehlert experimental design as a tool to study liquid–
liquid systems for the recovery of Uranium (VI) traces, Separation and Purification Technology, 118,
p. 399 – 405
59. Chattopadhyay, D.P. (2011) Chemistry of dyeing, in Clark, M. ”Handbook of textile and
industrial dyeing”, Woodhead Publishing, Philadelphia, USA, p. 150 – 183
60. Chen, H., Zhang, J., Dang, Y., Shu, G. (2014) Optimization for immobilization of β-
galactosidase using plackett-burman design and steepest ascent method, Journal of Chemical and
Pharmaceutical Research, 6(4), p. 612 - 616
69. Damyanov, G.B., Stoyanova, D. (2013) Textile Processes: Quality Control and Design of
Experiments, Momentum Press®, LLC 222 East 46th Street, New York
76. Dutta, S., Singh, P. (2014) The Plackett-Burman Model-Optimization of Significant
Nutritional Parameters for Petroleum Bioremediation by Pseudomonas sp., International Journal of
Advanced Research, 2(1), p. 898 - 902
86. Fernandes, M. (2016) From Three Fishers: Statistician, Geneticist and Person to Only One
Fisher: The Scientist. Journal of Biometrics & Biostatistics, 7(1), p. 1 - 3
100. Gunay, M. (2011) The Future of Dye House Quality Control with the Introduction of Right-
First Dyeing Technologies, in ”Textile Dyeing”, edited by Hauser, P., InTech, Rijeka, Croatia, p. 119
103. Haddar, W., Ben Ticha, M., Guesmi, A., Khoffi, F., Durand, B. (2014) A novel approach for
a natural dyeing process of cotton fabric with Hibiscus mutabilis (Gulzuba): process development
and optimization using statistical analysis, Journal of Cleaner Production, 68, p. 114 – 120
107. Hong, B., Chen, L., Xue, G., XieQ., Chen, F. (2014) Optimization of oxalic acid pretreatment
of moso bamboo for textile fiber using response surface methodology, Cellulose, 21, p. 2157 – 2166
111. Iervolino; G., Vaiano, V., Sannino, D., Rizzo, L., Sarno, G., Ciambelli, P., Isupova, L. (2015)
Influence of Operating Conditions in the Photo-Fenton Removal of Tartrazine on Structured
Catalysts, Chemical Engineering Transactions, 43, p. 979-984
129. Li, B., Dong, Y., Ding, Z., Xu, Y, Zou, C. (2013) Renovation and Reuse of Reactive Dyeing
Effluent by a Novel Heterogeneous Fenton System Based on Metal Modified PTFE Fibrous
Catalyst/H2O2, International Journal of Photoenergy, 2013, p. 1 - 10
28
139. Madhavi, T., Srimurali, M., Nagendra Prasad, K. (2014) Color removal from industrial waste
water using alum. Journal of Environmental Research And Development, 8(4), p. 890 - 894
146. Mason, R., Gunst, R., Hess, J. (2003) Statistical Design and Analysis of Experiments With
Applications to Engineering and Science, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey
152. Moga, I.C., Iordănescu, M., Pricop, F., Scarlat, R., Dorogan, A. (2013) Quality monitoring
for wastewater generated by the textile finishing, Industria Textilă, 64(3), p. 222 - 228
156. Montgomery, D.C. (2013) Design and analysis of experiments - Eighth edition, John Wiley
& Sons, Inc., Hoboken, NJ
161. Nagla, J. R. (2014) Statistics for Textile Engineers, Woodhead Publishing India Pvt. Ltd.,
New Delhi, India
164. Nandhini, M., Suchithra, B., Saravanathamizhan, R., Prakash, D. G. (2014) Optimization of
parameters for dye removal by electro-oxidation using Taguchi Design. J. Electrochem. Sci. Eng.,
4(4), p. 227 - 234
166. Ndaliman, M.B., Khan, A.A., Ali, M.Y., Wahid, Z. (2013) Determination of Influential
Factors on EDMed Surface Properties Using Plackett-Burman Design, World Appl. Sci. J., 21(13)
(Mathematical Applications in Engineering), p. 88 - 93
193. Ramachandran, G., Kumarasamy, T. (2013) Degradation of Textile Dyeing Wastewater by a
Modified Solar Photo-Fenton Process Using Steel Scrap/H2O2, Clean – Soil, Air, Water, 41(3), p,
267 – 274
199. Salihu, A., Bala, M., Bala, S. M. (2013) Application of Plackett-Burman Experimental Design
for Lipase Production by Aspergillus niger Using Shea Butter Cake ISRN Biotechnology, 1, p. 1 - 5
206. Shanthi, R., Krishnabai, G. (2013) Process optimization for bioscouring of cotton and lycra
cotton weft knits by Box and Behnken design, Carbohydrate Polymers, 96, p. 291 – 295
212. Song, Y., Dong, B., Gao, N., Deng, Y. (2015) Comparative Evaluation of Aluminum Sulfate
and Ferric Sulfate-Induced Coagulations as Pretreatment of Microfiltration for Treatment of Surface
Water. Int. J. Environ. Res. Public Health, 12, p. 6700 - 6709
223. Tarbaoui, M., Oumam, M., Fakhfakh, N., Charrouf, M., Berrada, M., Bennamara, A.,
Abourriche, A. (2014) Optimization of conditions for the preparation of new adsorbent material from
residues of marine algae applying a response surface methodology , IOSR Journal of Applied
Chemistry, 7(10), p. 76 - 86
228. Trabelsi, S., Oturan, N., Bellakhal, N., Oturan, M. (2012) Application of Doehlert matrix to
determine the optimal conditions for landfill leachate treatment by electro-Fenton process, J. Mater.
Environ. Sci., 3(3), p. 426 - 433
29
Activitate științifică
ARTICOLE PUBLICATE ÎN REVISTE DE SPECIALITATE DE CIRCULAȚIE
INTERNAȚIONALĂ ISI- 5 lucrări
1. Manea, L.R., Stănescu, I., Nichita, E., Agop, M. (2015) Some Fractal Logical Elements in
Nanostructures. Journal of Computational and Theoretical Nanoscience, Vol.12, p. 4373–4376
2. Stănescu, I., Butnaru, R., Bertea, A., Bertea, A.P. (2014) Pollution generated by cotton dyeing
with direct dyes. Industria textilă, 65(6), p. 318 – 323
3. Stănescu, I., Bertea, A., Butnariu, A., Manea, L. M., Bertea, A.P. (2016) Determination of
influential factors on exhaust reactive dyeing of cellulose fibers wash-off process using Plackett-
Burman experimental design, Cellulose Chemistry and Technology, acceptat pentru publicare
4. Stănescu, I., Manea, L.R., Bertea, A., Bertea, A.P., Sandu, I.C.A. (2016) Application of the
Taguchi Method in the Optimization of the Photo-Fenton Discoloration of Wastewater from
Reactive Blue 19 Dyeing, Revista de Chimie, 67(10), p. 2082 – 2086
5. Stănescu, I., Manea, L.R., Bertea, A., Bertea, A.P., Sandu, I. (2016) Box-Benhken Experimental
Design Optimization of the Coagulation Discoloration Process of Waste Water from Dyeing with
Acid Dyes, Revista de Chimie, 67(11), p. 2276 – 2280