رنگ­ها نقش حیاتی در تمدن بشری ایفا می­ کنند و طیف گسترد­ه­ای از برنامه ­های کاربردی در رنگرزی پارچه، چاپ کاغذ، عکاسی، دارویی، چرم، محصولات غذایی و … ایفا می­ کنند. رنگ­ها ممکن است با توجه به ساختار شیمیایی یا به واسطه استفاده و روش کاربردشان طبقه بندی شوند [۲۷].
۱-۱۰-۱- ساختارشیمیایی
مناسبترین سیستم برای طبقه بندی رنگ­ها توسط ساختار شیمیایی می­باشد که مزایای زیادی دارد، اول اینکه شناسایی رنگ­های متعلق به یک گروه که خواص مشخصه آن گروه را دارد آسان است برای مثال رنگ­های آزو (خواص قوی، از همه جانب خوب و مقرون به صرفه) و رنگ­های آنتراکینون (ضعیف، گران قیمت) می­باشد. دوم اینکه تعدادی از گروه ­های شیمیایی قابل کنترل وجود دارد (حدود۱۲ گروه) مهم­تر از همه این طبقه بندی به طور گسترده توسط هر دو گروه شیمیدان رنگ سنتزی و کارشناس رنگ مورد استفاده قرارگرفته است.

۱-۱۰-۲- به واسطه استفاده و روش کاربردیشان
در نظر گرفتن طبقه بندی رنگ با توجه به استفاده و یا روش کاربردشان قبل از در نظر گرفتن ساختار شیمیایی در جزئیات بسیار سودمند است، به دلیل نامگذاری رنگ و اصطلاحات مخصوص که از این سیستم ناشی می­ شود.
۱-۱۰-۲-۱- رنگ­های واکنشی
این رنگ­ها یک پیوند کووالانسی با فیبر، معمولاً پنبه تشکیل می­ دهند. سایت واکنشی بر روی رنگ از طریق اتصال کووالانسی رنگ تحت نفوذ گرما (حرارت) و pH (قلیایی) روی فیبر با گروه عاملی بر روی فیبر واکنش نشان می­دهد. مزیت بارز رنگ­های واکنشی بر رنگ­های مستقیم این است که ساختار شیمیایی آنها بسیار ساده­تر است، طیف جذبی آنها باند­های جذب باریکتر را نشان می­دهد و رنگرزی روشن­تر دارند. طبقات شیمیایی اصلی رنگ­های واکنشی رنگ­های آزو (از جمه آزو متالیزه)، فتالوسیانین، تری فنیل اوکسازین و آنتراکوینون هستند. رنگ­های واکنشی با درجه خلوص بالا در چاپ جوهر افشان منسوجات به خصوص پنبه استفاده می­ شود.
۱-۱۰-۲-۲- رنگ­های مستقیم
این دسته از رنگ­ها، رنگ­های آنیونی محلول در آب می­­­باشند و در محیط آبکی شامل الکترولیت برای رنگرزی الیاف سلولزی استفاده می­شوند و در حمام­های خنثی یا کمی قلیایی که حاوی کمی الکترولیت اضافی می­باشند اعمال شده ­اند. استفاده اصلی آن­ها رنگرزی پنبه و سلولز احیا شده، کاغذ، چرم و به میزان کمتر نایلون است. بسیاری از رنگ­های موجود در این دسته ترکیبات پلی­آزو، همراه با برخی از استیل­بن­ها، فتالوسیانین­ها و اکسازین­ها می­باشند.
۱-۱۰-۲-۳- رنگ­های خمی
این رنگ­ها در آب نامحلول هستند و مختص الیاف سلولزی به صورت نمک لوکوی محلول بعد از احیاء در حمام قلیایی که معمولاً با سدیم هیدروسولفید صورت می­گیرد استفاده شده ­اند. این لوکوی جذب الیاف شده به وسیله اکسیداسیون مجدداً به شکل نامحلول کتو در داخل الیاف در می ­آید. طبقات شیمیایی اصلی این رنگ­های خمی آنتراکینون و ایندیگوید هستند و بستر­های اصلی آن­ها پنبه، ابریشم مصنوعی و پشم می­باشند.
۱-۱۰-۲-۴- رنگ­های گوگردی
این رنگ­ها از کاهش در حمام قلیایی با سولفید سدیم به عنوان عامل کاهنده برای رنگرزی پنبه و ابریشم مصنوعی بکار برده شده ­اند و از گروه ­های نسبتاً کوچکی از رنگ­ها به حساب می­آیند اما کم هزینه بودن و خواص ثبات شستشویی باعث شده این گروه رنگ­ها از نظراقتصادی مهم و مقرون به صرفه باشند. استفاده اصلی آن­ها برای پنبه و ابریشم مصنوعی می­باشد.
۱-۱۰-۲-۵- رنگ­های دیسپرس
این گروه از رنگ­های غیر یونی نامحلول در آب جهت کاربرد برای الیاف آبگریز از پاشندگی­های آب می­باشند و در محیط­های آبکی همراه مواد دیسپرس کننده بکار می­روند. آن­ها عمدتاً بر روی پلی استر و به میزان کمتر بر روی نایلون، سلولز، استات سلولز و الیاف آکریلیک استفاده می­شوند. طبقات شیمیایی این رنگ­ها آزو، آنتراکینون، استیریل، نیترو و بنزو دی فورانون می­باشند.
۱-۱۰-۲-۶- رنگ­های اسیدی
رنگ­های اسیدی یک نمک سدیم از سولفونیک اسید، کربوکسیلیک اسید و یا فنل آلی است و دارای میل ترکیبی برای الیاف آمفوتریک می­باشد. رنگ­های اسیدی، رنگ­های آنیونی محلول در آب می­باشد که برای نایلون، پشم، ابریشم و آکریلیک اصلاح شده استفاده می­شوند. آن­ها همچنین تا حدی برای کاغذ، چرم، چاپ جوهر افشان، مواد غذایی، لوازم آرایشی و …. استفاده می­شوند. طبقات شیمیایی اصلی این رنگ­ها، رنگ­های آزو، آنتراکینون، تری فنیل متان،گزنتین، آزین، نیترو و نیتروزو می­باشند.
۱-۱۰-۲-۷- رنگ­های محلول
این گروه از رنگ­ها، رنگ­های محلول در حلال اما نامحلول در آب می­باشند و فاقد گروه ­های قطبی حل کننده مثل اسید سولفوریک، اسیدکربوکسیلیک یا آمونیوم نوع چهار هستند. برای رنگ آمیزی پلاستیک، بنزین، روغن و واکس استفاده می­شوند. طبقات شیمیایی این رنگ­ها­، رنگ­های آزو، تری فنیل متان، آنترکینون وفتالوسیانین هستند.
۱-۱۰-۲-۸- رنگ­های کاتیونی (بازی)
رنگ­های بازی محلول در آب هستند و محصول کاتیون­های رنگی در محلول می­باشند به همین دلیل غالباً به عنوان رنگ­های کاتیونی ارجاع داده شده ­اند و برای کاغذ، پلی­آکریلونیتریل، نایلون اصلاح شده و پلی استر اصلاح شده استفاده می­شوند. طبقات شیمیایی اصلی این رنگ­ها شامل سیانین، دی فنیل متان، آزو، آزین، اکسازین، گزنتین و آنتراکینون می­باشند.
۱-۱۱- انواع تکنولوژی در حذف رنگ
روش­های متنوع و مختلفی مثل روش­های زیستی، روش­های شیمیایی و روش­های وابسته به خواص فیزیکی و شیمیایی اجسام برای حذف رنگ­ها از محلول­ها وجود دارد که به شرح آنها پرداخته می­ شود[۲۸].
۱-۱۱-۱- روش­های زیستی
تخریب زیستی رنگ­ها و پلیمرها بسیار مشکل است و خیلی از مواد از نظر رفتار زیست محیطی نامناسب است. تمام سیستم­های بیولوژیکی نیازمند مصرف پیوسته شوینده می­باشند. بنابراین روش­های فیزیکی و شیمیایی مناسب­تر به نظر می­رسند. در روش­های زیستی یک فضای خیلی بزرگ مورد نیاز است و حساسیت روش به طور مدوام نسبت به مواد شیمیایی می­بایست تغییر کند. این روش دارای انعطاف پذیری کمی در طراحی و عملکرد است. در روش­های زیستی از فرایندهای تخریب زیستی مرسوم و متداول استفاده می­ شود و قادر به انجام حذف رنگ از محلول به طور مطلوب و رضایت بخش نخواهد بود. در این روش اگر چه خیلی از مولکول­های آلی تخریب می­شوند، اما تعداد دیگری از مواد به دلیل دارا بودن ساختار شیمیایی پیچیده قابل تخریب نخواهند بود.
۱-۱۱-۲- روش­های شیمیایی
جذب شیمیایی ناشی از تشکیل پیوندهای قوی بین گونه­هاست که این گونه پیوندها به علت تبادل الکترونی صورت می­گیرد و در بسیاری از حالات غیر قابل برگشت پذیر است. بسیاری از جاذب­ها موادی با تخلخل بالا هستند. به دلیل منافذ بسیار کوچک، فضای داخلی از فضای خارجی بزرگتر است. در بین تکنیک­های زیادی که برای حذف رنگ وجود دارد زمانی که از تکنیک جذب برای حذف انواع مختلف مواد رنگی استفاده می­ شود نتایج بهتری حاصل می­ شود. روش­های شیمیایی شامل انعقاد یا جمع شدن با فرایند­های شناور سازی، فیلتراسیون، رسوب کردن – جمع شدن، انعقاد سنتیکی الکتریکی، روش­های اکسیداسیون به وسیله اوزون، پرتو افکنی یا مراحل الکتروشیمیایی می­باشد که اغلب گران هستند.
۱-۱۱-۳- روش­های وابسته به خواص فیزیکی و شیمیایی اجسام
در بین این دسته از تکنیک­های حذف رنگ، جذب یک فرایند جداسازی تعادلی است که به دلیل طراحی ساده، عملکرد آسان ، انعطاف پذیری و حساسیت به آلاینده­های سمی توجه فزاینده­ای را به خود مبذول داشته است. جاذب از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه است و قبل از کاربرد نیاز چندانی به اصلاح و تغییر ندارد [۲۹ و ۳۰].
۱-۱۲- طراحی آزمایش^[۶]۱ (DOE)
طراحی آزمایش روشی برای انجام نظام­ مند مجموعه ­ای از آزمایش­ها است. هدف این روش بدست آوردن نتایج قابل اطمینان و مناسب بر مبنای تعداد محدودی مشاهده است. برای این منظور از ابزار­های آماری استفاده می­ شود. عمده­ترین ابزار­های این حوزه به دو گروه تقسیم بندی می شوند که عبارتند از ابزار­های طراحی و تحلیل آزمایش، در حوزه­ طراحی آزمایش روش­هایی مثل روش فاکتوریل کامل، روش­های مبتنی بر مربع لاتین و غیره وجود دارند و در حوزه­ تحلیل آزمایش تحلیل واریانس و مشتقات آن و همین طور تحلیل رگرسیون از مهم­ترین ابزار­ها هستند [۳۱]. هدف از بکارگیری تکنیک­های مختلف طراحی آزمایش، شناسایی عوامل مؤثر در فرایند و تعیین مقادیر بهینه می­باشد. با کمک تکنیک­های DOE می­توان اولاً متغیرهایی که بیشترین تأثیر را درخروجی دارند، تعیین کرد. ثانیاً متغیرهای ورودی مؤثر را به گونه ­ای تعیین کرد که مقادیر پاسخ را به مقدار اسمی خود نزدیک کرده، تغییرپذیری آن­ها را کوچک نموده و تأثیر عوامل غیرقابل کنترل را بر متغیر پاسخ کمترین نمود. مهم­ترین تکنیک­های مؤثر در طراحی آزمایش، تکنیک­های آماری می­باشد که از معمول­ترین این روش­ها، روش­های آماری نظیر )فاکتوریل(، روش رگرسیون و …. می­باشد [۳۲]. برای بهبود کارایی سیستم و تعیین شرایط بهینه )مقدار بهینه عامل­های مهم)، استفاده از مدل­های درجه دوم (طرح­های سطح پاسخ) که در آن­ها بیش از دو سطح برای هر عامل در نظر گرفته می­ شود، متداول است. طرح مرکب مرکزی (CCD)^[7]1 یکی از پرکاربردترین طرح­های سطح پاسخ برای این منظور است. این طرح برای نخستین بار به وسیله باکس و ویلسون معرفی شد که معایب و مشکلات روش‌های کلاسیک را رفع نمود. روش سطح پاسخ، مجموعه‌ای از روش‌های آماری و ریاضی است که برای افزایش بازده یک فرآیندی که پاسخ‌ها تحت تأثیر چندین متغیر می‌باشند، به کار می‌رود و هدف این روش بهینه‌سازی پاسخ‌ها است. علاوه بر بررسی اثر متغیرهای مستقل، این روش یک مدل ریاضی تولید می‌کندکه با توجه به جنبه نموداری مدل ریاضی، عبارت روش سطح پاسخ استفاده می‌شود [۳۳].
فصل دوم
مروری بر کارهای انجام شده
۲-۱-۱- مروری بر کارهای انجام شده در زمینه حذف رنگ