Metilen biru dalam pewarnaan tekstil dan kertas: Basic Blue 9 di ruang pewarnaan

Metilen biru menghabiskan lima belas tahun sebagai pewarna komersial sebelum seseorang memberikannya kepada pasien. Heinrich Caro mensintesisnya di BASF pada tahun 1876 sebagai zat warna tekstil, dan baik sejarah BASF sendiri maupun American Chemical Society menjelaskannya sebagai pewarna yang dibuat untuk kapas. Pekerjaan pewarnaan medis Koch muncul sekitar tahun 1880, dan pengobatan malaria tahun 1891 muncul lebih belakangan lagi. Segala hal lain yang menjadi kegunaan senyawa ini, noda, indikator, obat, dimulai dari entri katalog pewarna.

Entri tersebut masih merupakan cara yang tepat untuk membaca zat ini dalam konteks industri. Dalam bahasa ruang pewarnaan, zat ini bukan methylthioninium chloride. Zat ini adalah Basic Blue 9.

Satu senyawa, dua sistem penomoran

Colour Index mengidentifikasi setiap pewarna komersial dua kali. Generic Name menjelaskan aplikasi dan penggunaan; Constitution Number menjelaskan struktur kimia. Metilen biru memiliki Generic Name C.I. Basic Blue 9 dan Constitution Number C.I. 52015, menempatkannya dalam kelas thiazine yang menempati nomor 52000 hingga 52999, sebagaimana dikonfirmasi oleh catatan Colour Index terbaru yang menggunakan metilen biru sebagai contoh.

Kimia di balik angka tersebut adalah kation fenotiazin yang berpasangan dengan klorida: formula anhidrat C16H18ClN3S dengan massa sekitar 319.9 g/mol dengan CAS 61-73-4, dan trihidrat komersial yang umum dengan massa sekitar 373.9 g/mol dengan CAS 7220-79-3. Bentuk garam komersial berupa kristal hijau gelap dengan kilau perunggu yang larut menjadi larutan biru tua, dan larutan 1 persen dari trihidrat memiliki pH 3 hingga 4.5 menurut PubChem dan tinjauan sifat molekuler terbaru. Siapa pun yang membeli dalam jumlah drum harus memeriksa nomor CAS yang tercantum pada label, karena satu kilogram trihidrat mengandung sekitar 15 persen lebih sedikit kromofor dibandingkan satu kilogram garam anhidrat. Pertanyaan tentang apa sebenarnya yang ditimbang perlu diselesaikan sebelum perhitungan pewarnaan apa pun.

Konsep pengikatan: kation yang mencari anion

Pewarna basa adalah pewarna kationik. Dalam larutan, spesies berwarna membawa muatan positif, sehingga secara alami mengikat serat yang menyediakan situs anionik. Fakta tunggal ini memprediksi hampir seluruh pola aplikasinya.

Serat akrilik adalah substrat contoh utama. Serat ini secara konvensional membawa gugus karboksilat atau sulfonat, dan tarikan ionik antara situs tersebut dan kation pewarna memberikan substantivitas kuat, sebagaimana dijelaskan dalam studi tentang pewarnaan kationik konvensional pada akrilik dan kimia serat akrilik. Wol dan sutra juga menyerap pewarna basa secara langsung pada situs bermuatan negatif dan menghasilkan warna cerah, meskipun referensi tekstil memperingatkan bahwa pewarna basa lama pada serat ini umumnya memiliki ketahanan cahaya yang buruk, sebuah poin yang dirangkum dalam buku teks pewarnaan tekstil terbuka.

Kapas adalah pengecualian penting. Selulosa yang tidak diolah memiliki sedikit afinitas terhadap pewarna basa tradisional, yang menjelaskan mengapa "pewarna untuk kapas" milik Caro membutuhkan bantuan. Praktik historis menggunakan mordan asam tanat pada kapas, yang biasanya difiksasi dengan tartar emetic (antimon potassium tartrate), menghasilkan kompleks pewarna tanin yang tidak larut pada serat. Buku panduan pewarnaan kapas dari masa tersebut menjelaskan tiga operasi, penyamakan, fiksasi, lalu pewarnaan, dalam The Dyeing of Cotton Fabrics. Nilon biasa memerlukan kualifikasi serupa: nilon terutama merupakan substrat pewarna asam, dan hanya nilon yang sengaja dimodifikasi dengan gugus sulfonat, yang dijual sebagai nilon yang dapat diwarnai dengan pewarna kationik dan dijelaskan dalam karya seperti US6312805B1, yang menyerap pewarna basa dengan kuat.

Jadi ringkasan seratnya sederhana. Kapas dengan mordan tanin karena alasan historis; wol dan sutra secara langsung tetapi mudah luntur; akrilik sebagai substrat modern yang secara kimia alami; nilon biasa sebagian besar tidak cocok.

Cemerlang, tetapi mudah luntur

Kelemahan utamanya bukan mendapatkan warna. Melainkan mempertahankannya. Studi tahun 2019 yang mewarnai kapas, sutra, dan wol secara langsung dengan metilen biru trihidrat mengukur tingkat ketahanan cahaya 1, tingkat terendah dalam skala tersebut, pada ketiga serat berdasarkan ISO 105-B02, dengan retensi meningkat hanya setelah perlakuan pasca dengan smektit, sebagaimana dilaporkan dalam RSC Advances. Literatur lama mengatakan hal yang sama dalam bahasa periode tersebut: banyak warna dasar mudah luntur terhadap cahaya, sebagaimana dicatat dalam artikel pewarnaan 1911 Encyclopaedia Britannica.

Kimia bak juga menambahkan kehati-hatian kedua. Pewarna basa biasanya diaplikasikan dalam kondisi netral hingga sedikit asam, dan basa kuat secara khusus buruk untuk metilen biru: dalam larutan alkali berair 0.1 M, zat ini terhidrolisis terutama menjadi methylene violet milik Bernthsen, produk lipofilik berwarna kuat, bukan tetap tidak berubah, menurut studi tentang pengaruh alkali terhadap metilen biru. Scouring alkali yang tertinggal pada barang, atau perlakuan akhir alkali, dapat menggeser warna karena alasan kimia yang tidak berkaitan dengan fiksasi. Siklus redoks di balik perubahan warna adalah topik terpisah, tetapi aturan praktisnya sederhana: hindari bak dari alkali kuat.

Kertas, tinta, dan salinan karbon

Pewarnaan kertas didokumentasikan sebagai aplikasi komersial saat ini. Pemasok Basic Blue 9 mencantumkan kertas bersama sutra, rami, kayu, dan bambu untuk pewarnaan serta pembuatan tinta dan colour lake, dalam lembar aplikasi produknya. Tinta memiliki jejak dokumentasi yang lebih kuat: India pernah mempertahankan standar khusus, IS 2230:1962 untuk pewarna metilen biru bagi industri tinta, yang kini ditarik tetapi tercatat dalam laporan tahunan BIS tahun 1962 hingga 1963 dan dikatalogkan sebagai ditarik.

Kertas karbon juga tercatat. Paten AS tahun 1933 untuk pelapis kertas karbon menjelaskan tinta minyak dan lilin yang mengandung pewarna anilin termasuk metilen biru, dalam US1925235A. Dan studi ilmu warisan tahun 2024 mengenai pensil salin biru bersejarah menemukan metilen biru sebagai salah satu pewarna yang paling umum, sambil mendokumentasikan perilaku yang dapat diprediksi oleh ruang pewarnaan: sensitivitas cahaya yang parah dan kecenderungan luntur saat basah, diterbitkan dalam npj Heritage Science. Pensil yang menyalin dengan sangat baik dan memudar di bawah sinar matahari memiliki kimia yang sama dengan kapas yang diwarnai dengan cemerlang dan memudar di jendela.

Tiga grade, tiga rezim spesifikasi

Berikut adalah perbandingan yang paling penting, karena nama yang sama mencakup material yang dibuat dengan spesifikasi yang tidak kompatibel. Grade tekstil, pewarna biologis, dan grade farmasi bukanlah tahapan dalam satu tangga kemurnian. Ketiganya menjawab pertanyaan yang berbeda.

Dua kebingungan dalam tabel perlu ditekankan. Pertama, pewarna tekstil "100 persen" bukan berarti kromofor murni 100 persen; ISO 105-Z10 mendefinisikan kekuatan sebagai relatif terhadap pewarna referensi. Kedua, pewarna tersertifikasi dengan kandungan pewarna 82 persen bukan berarti gagal sebagai bahan farmasi; zat tersebut lulus pengujian yang berbeda. Sisi farmasi digambarkan oleh laporan pengembangan proses yang mempertahankan total logam di bawah 20 ppm, Azure B di bawah 2 persen dan pengotor lain di bawah 0.5 persen, angka yang menjelaskan proses tersebut dalam studi Proveblue yang diterbitkan, bukan spesifikasi tekstil universal. Dan alasan Azure B memiliki standar referensi tersendiri adalah karena zat ini merupakan pengotor demetilasi utama sekaligus metabolit aktif secara farmakologis, sebuah topik yang dibahas dalam penelitian tentang Azure B.

Bagi ruang pewarnaan, pemeriksaan bahan masuk praktis mengikuti kolom kiri: warna dibandingkan dengan standar, kekuatan relatif, kelarutan dan bahan tidak larut, kadar air, serta konsistensi antar lot. Tidak ada dalam daftar tersebut yang menjadikan drum tersebut memenuhi syarat untuk laboratorium, apalagi untuk konsumsi.

Cara membaca lembar data Basic Blue 9

Lembar data teknis tipikal mencantumkan empat angka, dan masing-masing menjawab pertanyaan berbeda. Kekuatan, dinyatakan sebagai persentase terhadap lot referensi pemasok, memberi tahu pewarna berapa banyak pewarna yang harus ditimbang untuk kedalaman warna tertentu; lot dengan kekuatan 105 persen membutuhkan sekitar 5 persen lebih sedikit berat dibandingkan standar. Kandungan pewarna, bila dinyatakan, adalah fraksi kimia kromofor sebenarnya, dan selalu lebih rendah daripada angka kekuatan karena bubuk komersial mencakup kadar air dan pengencer. Bahan tidak larut dalam air, yang dibatasi pada tingkat seperti 1.5 persen, memprediksi bintik dan penyumbatan filter, bukan warna. Kadar air melengkapi gambaran, dan berinteraksi dengan pertanyaan hidrat: trihidrat membawa tiga air kristalisasi, sehingga satu kilogramnya mengandung kira-kira enam per tujuh kromofor dibandingkan satu kilogram garam anhidrat. Resep yang ditulis untuk satu hidrat tetapi ditimbang dengan hidrat lain akan kehilangan kedalaman warna sebesar fraksi tersebut sebelum barang masuk ke bak.

Catatan tentang efluen

Metilen biru memiliki warna sangat kuat dan mudah dilacak secara spektrofotometri, dengan studi adsorpsi biasanya memantau absorbansi tampaknya di sekitar 663 hingga 665 nm, seperti dalam studi biosorpsi dan studi adsorpsi hidrogel. Kemudahan tersebut menjadikannya pewarna kationik model dalam penelitian air limbah: tinjauan besar dalam Journal of Hazardous Materials membahas penghilangan melalui adsorpsi pada material berbiaya rendah, mencakup efluen tekstil, kertas, dan percetakan.

Status sebagai model memiliki dua sisi. Jumlah makalah adsorpsi tidak membuktikan bahwa metilen biru itu sendiri adalah polutan tekstil modern utama; hal tersebut membuktikan bahwa senyawa ini merupakan pengganti yang nyaman untuk pewarna kationik secara umum. Baca klaim tentang efluen dengan membedakan hal tersebut.

Nama tersebut adalah peringatan

Basic Blue 9, C.I. 52015, methylthioninium chloride: tiga nama untuk satu kromofor, dijual di bawah setidaknya tiga rezim spesifikasi. Material tekstil yang dibuat Caro untuk kapas tidak pernah diminta agar dapat dikonsumsi, dan tidak ada sertifikat yang dibuat untuk warna dan kekuatan yang dapat menjadikannya demikian. Ketika nama drum yang sama muncul di rak laboratorium, spesifikasi, bukan warna, yang memberi tahu apa yang Anda pegang.