Published July 14, 2022 | Version v1
Publication Open

FT-IR Analysis of Beta vulgaris Peels and Pomace Dye Extracts and Surface Analysis of Optimally Dyed-Mordanted Cellulosic Fabrics

Creators

  • 1. Moi University
  • 2. University of Kabianga

Description

FT-IR spectroscopy is a nondestructive technique that can be utilized for the qualitative characterization of natural dyes and dyed substrates through structure elucidation. This work aimed at the characterization of natural dye extract from Beta vulgaris peels and pomaces and surface analysis of optimally dyed-mordanted cotton (cellulosic) fabric using Fourier Transform Infrared (FT-IR) spectroscopy, as well as colour fastness tests (light, washing, rubbing, and perspiration). Response surface methodology (RSM) was employed in the optimization of dyeing temperature (T), time (t), and pH, as well as applying the relative percent change in colour strength (ΔE) of dyed fabrics as the response. The natural mordants (tannic acid-alum) were compared with synthetic mordants (K2Cr2O7, FeSO4, and CuSO4) using the three mordanting methods. The optimized dyeing parameters were T (55°C), t (75 minutes), and pH (6.5), as a result of comparatively high relative % ΔE (11%). The FT-IR analysis of the extract revealed different characteristic absorption peak values for various functional groups: 3282.82 cm−1 (–OH stretch), 2932.96 cm−1 (C–H stretch), and 1588.91 cm−1 (C=N stretch), among others. The C=N bond stretch biomarks the presence of nitrogen-containing compounds such as the reddish betanin pigments. p > 0.05 of the dyeing parameters implied that they are not significant but affect dyeing probably alongside other factors such as mordanting. The spectral analysis of bleached and optimally dyed (nonmordanted and mordanted) fabrics revealed varied peaks indicating different functional groups suggesting the presence of cellulose and the binding of mordants with chromophores in the dye extract which yield different shades. Postmordanting showed mean ratings of 4-5 (excellent) among all fastness tests, displayed by tannic acid-alum, FeSO4, and CuSO4. Generally, mordanting resulted in enhanced dye stability and improved colour fastness. To identify specific chromophores in dye extracts and their molecular configurations due to mordants, advanced FT-IR hyphenated systems can be employed.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

التحليل الطيفي FT - IR هو تقنية غير مدمرة يمكن استخدامها للتوصيف النوعي للأصباغ الطبيعية والركائز المصبوغة من خلال توضيح الهيكل. يهدف هذا العمل إلى توصيف مستخلص الصبغة الطبيعية من قشور وتثاؤب بيتا الشائع وتحليل السطح للنسيج القطني (السليلوزي) المصبوغ على النحو الأمثل باستخدام مطياف فورييه لتحويل الأشعة تحت الحمراء (FT - IR)، بالإضافة إلى اختبارات ثبات اللون (الضوء والغسيل والفرك والعرق). تم استخدام منهجية سطح الاستجابة (RSM) في تحسين درجة حرارة الصباغة (T) والوقت (t) ودرجة الحموضة، بالإضافة إلى تطبيق النسبة المئوية للتغير النسبي في قوة اللون (ΔE) للأقمشة المصبوغة كاستجابة. تمت مقارنة المواد الطبيعية (حمض التانيك - الألوم) مع المواد الاصطناعية (K2Cr2O7 و FeSO4 و CuSO4) باستخدام طرق التركيب الثلاث. كانت معلمات الصباغة المحسنة هي T (55 درجة مئوية)، t (75 دقيقة)، ودرجة الحموضة (6.5)، نتيجة لارتفاع نسبي نسبي ٪ ΔE (11 ٪). كشف تحليل FT - IR للمستخلص عن قيم ذروة امتصاص مميزة مختلفة لمجموعات وظيفية مختلفة: 3282.82 سم−1 (- OH stretch)، 2932.96 سم−1 (C - H stretch)، و 1588.91 سم−1 (C=N stretch)، من بين أمور أخرى. يشير امتداد الرابطة C=N الحيوي إلى وجود المركبات التي تحتوي على النيتروجين مثل أصباغ البيتانين المحمر. يشير p > 0.05 من معلمات الصباغة إلى أنها ليست مهمة ولكنها تؤثر على الصباغة ربما جنبًا إلى جنب مع عوامل أخرى مثل الصباغة. كشف التحليل الطيفي للأقمشة المبيضة والمصبوغة على النحو الأمثل عن قمم متنوعة تشير إلى مجموعات وظيفية مختلفة تشير إلى وجود السليلوز وربط المواد مع حاملات اللون في مستخلص الصبغة الذي ينتج ظلالًا مختلفة. أظهر ما بعد التطابق متوسط تقييمات 4-5 (ممتاز) بين جميع اختبارات الثبات، والتي يتم عرضها بواسطة حمض التانيك - الشب، FeSO4، و CuSO4. بشكل عام، أدى الترصيع إلى تعزيز ثبات الصبغة وتحسين ثبات اللون. لتحديد الحاملات اللونية المحددة في مستخلصات الصبغة وتكويناتها الجزيئية بسبب المواد، يمكن استخدام أنظمة FT - IR الواصلة المتقدمة.

Translated Description (French)

La spectroscopie FT-IR est une technique non destructive qui peut être utilisée pour la caractérisation qualitative des colorants naturels et des substrats teints par élucidation de la structure. Ce travail visait la caractérisation de l'extrait de colorant naturel à partir de pelures et de marrons de Beta vulgaris et l'analyse de surface d'un tissu de coton (cellulosique) teint de manière optimale en utilisant la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR), ainsi que des tests de solidité des couleurs (lumière, lavage, frottement et transpiration). La méthodologie de surface de réponse (RSM) a été utilisée dans l'optimisation de la température de teinture (T), du temps (t) et du pH, ainsi que dans l'application du pourcentage relatif de changement de la force de couleur (ΔE) des tissus teints comme réponse. Les mordants naturels (acide tannique-alun) ont été comparés à des mordants synthétiques (K2Cr2O7, FeSO4 et CuSO4) en utilisant les trois méthodes de mordançage. Les paramètres de coloration optimisés étaient T (55 °C), t (75 minutes) et pH (6,5), en raison du pourcentage relatif relativement élevé de ΔE (11 %). L'analyse FT-IR de l'extrait a révélé différentes valeurs de pic d'absorption caractéristiques pour divers groupes fonctionnels : 3282,82 cm−1 (étirement –OH), 2932,96 cm−1 (étirement C–H) et 1588,91 cm−1 (étirement C=N), entre autres. L'étirement de la liaison C=N marque la présence de composés contenant de l'azote tels que les pigments de bétanine rougeâtre. p > 0,05 des paramètres de coloration impliquaient qu'ils ne sont pas significatifs mais affectent la coloration probablement aux côtés d'autres facteurs tels que le mordançage. L'analyse spectrale des tissus blanchis et teints de manière optimale (non mordantés et mordantés) a révélé des pics variés indiquant différents groupes fonctionnels suggérant la présence de cellulose et la liaison des mordants avec des chromophores dans l'extrait de teinture qui donnent différentes nuances. Le post-mordançage a montré des notes moyennes de 4-5 (excellentes) parmi tous les tests de solidité, affichés par l'acide tannique-alun, le FeSO4 et le CuSO4. En général, le mordançage a permis d'améliorer la stabilité des colorants et la solidité des couleurs. Pour identifier les chromophores spécifiques dans les extraits de colorants et leurs configurations moléculaires dues aux mordants, des systèmes avancés FT-IR à traits d'union peuvent être utilisés.

Translated Description (Spanish)

La espectroscopia FT-IR es una técnica no destructiva que se puede utilizar para la caracterización cualitativa de colorantes naturales y sustratos teñidos a través de la elucidación de la estructura. Este trabajo tuvo como objetivo la caracterización del extracto de tinte natural de las cáscaras y orujos de Beta vulgaris y el análisis de la superficie del tejido de algodón (celulósico) óptimamente teñido utilizando espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR), así como pruebas de solidez del color (luz, lavado, frotamiento y transpiración). La metodología de superficie de respuesta (RSM) se empleó en la optimización de la temperatura de teñido (T), el tiempo (t) y el pH, así como en la aplicación del cambio porcentual relativo en la intensidad del color (ΔE) de los tejidos teñidos como respuesta. Los mordientes naturales (ácido tánico-alumbre) se compararon con mordientes sintéticos (K2Cr2O7, FeSO4 y CuSO4) utilizando los tres métodos de mordiente. Los parámetros de tinción optimizados fueron T (55 °C), t (75 minutos) y pH (6,5), como resultado de % ΔE relativo comparativamente alto (11%). El análisis FT-IR del extracto reveló diferentes valores de pico de absorción característicos para varios grupos funcionales: 3282.82 cm-1 (estiramiento –OH), 2932.96 cm-1 (estiramiento C–H) y 1588.91 cm-1 (estiramiento C=N), entre otros. El estiramiento del enlace C=N biomarca la presencia de compuestos que contienen nitrógeno como los pigmentos rojizos de betanina. p > 0.05 de los parámetros de tinción implicaron que no son significativos pero afectan la tinción probablemente junto con otros factores como el mordiente. El análisis espectral de tejidos blanqueados y teñidos óptimamente (no mordentados y mordentados) reveló picos variados que indican diferentes grupos funcionales que sugieren la presencia de celulosa y la unión de mordientes con cromóforos en el extracto de tinte que producen diferentes tonos. El postmordentado mostró calificaciones medias de 4-5 (excelente) entre todas las pruebas de solidez, mostradas por ácido tánico-aluminio, FeSO4 y CuSO4. En general, el mordiente dio como resultado una mayor estabilidad del tinte y una mejor solidez del color. Para identificar cromóforos específicos en extractos de colorantes y sus configuraciones moleculares debido a mordientes, se pueden emplear sistemas avanzados con guiones FT-IR.

Files

2233414.pdf.pdf

Files (16.0 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:b08dc92840efe2b2ae0957b09fcac434
16.0 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحليل FT - IR لقشور بيتا فولغاريس ومستخلصات صبغة البوماس والتحليل السطحي للأقمشة السليلوزية المصبوغة على النحو الأمثل
Translated title (French)
Analyse FT-IR des pelures de Beta vulgaris et des extraits de colorants de grignons et analyse de surface de tissus cellulosiques à teinture optimale
Translated title (Spanish)
Análisis FT-IR de peelings de Beta vulgaris y extractos de colorante de orujo y análisis de superficie de telas celulósicas teñidas óptimamente

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4285494633
DOI
10.1155/2022/2233414

Is supplement to
https://openalex.org/W3175316456 (Other)
https://openalex.org/W3000527218 (Other)
https://openalex.org/W2791946359 (Other)
https://openalex.org/W2766589946 (Other)
https://openalex.org/W2755228478 (Other)
https://openalex.org/W2400468548 (Other)
https://openalex.org/W2372738570 (Other)
https://openalex.org/W2349286202 (Other)
https://openalex.org/W2240881228 (Other)
https://openalex.org/W2199741651 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Kenya

References

  • https://openalex.org/W1565449948
  • https://openalex.org/W1587421138
  • https://openalex.org/W1966570942
  • https://openalex.org/W1967029214
  • https://openalex.org/W1972381825
  • https://openalex.org/W1972847523
  • https://openalex.org/W1995587261
  • https://openalex.org/W1998083712
  • https://openalex.org/W2016527897
  • https://openalex.org/W2041410557
  • https://openalex.org/W2042194826
  • https://openalex.org/W2043662992
  • https://openalex.org/W2046457869
  • https://openalex.org/W2053980559
  • https://openalex.org/W2057099787
  • https://openalex.org/W2060704040
  • https://openalex.org/W2068459822
  • https://openalex.org/W2072240551
  • https://openalex.org/W2076140678
  • https://openalex.org/W2110525070
  • https://openalex.org/W2137210284
  • https://openalex.org/W215473783
  • https://openalex.org/W2170637947
  • https://openalex.org/W21904876
  • https://openalex.org/W2334197333
  • https://openalex.org/W2342069520
  • https://openalex.org/W2417950339
  • https://openalex.org/W2423335716
  • https://openalex.org/W2512708623
  • https://openalex.org/W2520790663
  • https://openalex.org/W2560657511
  • https://openalex.org/W2560869102
  • https://openalex.org/W2572261390
  • https://openalex.org/W2587741087
  • https://openalex.org/W2589564984
  • https://openalex.org/W2623127349
  • https://openalex.org/W2625322139
  • https://openalex.org/W2734925589
  • https://openalex.org/W2738734889
  • https://openalex.org/W2888745997
  • https://openalex.org/W2903691207
  • https://openalex.org/W2904088213
  • https://openalex.org/W3211589448
  • https://openalex.org/W4245844851