转贴:棉织物前处理过程绿色化分析

风雷507

<table cellspacing="0" align="center" class="t_table"><tr><td><font style="font-size: 12px"><b>棉织物前处理过程绿色化分析</b> <br /><br />1前言<br /><br />生产过程的绿色化也就是绿色生产、清洁生产，包括清洁的原料、清洁的生产过程和清洁的产品。随着科学技术的进步和社会经济的发展，人们对生产过程的绿色化有了高度的重视，污染控制战略已由末端治理转向生产过程中的污染控制。在生产过程中，最大限度地减少源头污染，对源头不能消减的污染，采取无害于环境的循环控制利用，将污染解决在发生之前，减少对生态环境的影响，尽可能做到污水零排放或减少排放；采用无害或低害的反应物质，选择温和、安全的生产反应条件等措施[1 ]。<br /><br />纺织工业废水总排放量8O 以上是染整废水，含杂量大，色度深，水质变化大，治理困难。处理每吨污水最低需要0．70元的费用，有的甚至高达每吨3．00元L1]。印染助剂对环境的影响有安全性和生物降解性。印染助剂的安全性是能否投人生产使用应首先考虑的问题，它包括急性和慢性毒性、致癌性、对皮肤刺激性、致畸性、致变性，以及对水生物毒性和生理效应等，人们对安全性一直比较重视。近几年来，生物降解性受到人们的关注，生物降解性差的印染助剂会积聚起来，对环境造成污染。染整污水的排放造成多数江河的污染，对生态环境构成危害，因此节约用水和污水处理是解决染整行业污染的重大问题L4j。从产生污水的源头来看，主要是生产过程中产生的污水量大，含有难处理的化学物质，这就要求改进缩短工艺流程，减少污水的排放量，在生产过程中，不使用有害的或低害的助剂。本文从原料、产品角度考虑，对棉织物前处理过程(退浆、煮练、漂白、丝光)的绿色化加以分析。<br /><br />2 过程分析与结论<br /><br />2．1 退浆过程<br /><br />坯布上的浆料来自纺织厂为了提高纱线的织造性能给纱线所上的一定浆料。传统的浆料有天然的淀粉浆料和化学浆料PVA、PMA、CMC等。随着人们环保意识的增强，淀粉浆以其极大的天然优势，受到了人们的青睐和客户的欢迎。其他的化学浆料由于本身存在的缺陷将逐步被淘汰。<br /><br />浆料的存在为印染加工带来许多困难，诸如阻碍渗透，浪费染化原料，影响后序加工和产品质量等，因此浆料的去除是必要的。去除浆料的过程称为退浆，退浆有酶退浆、碱退浆、酸退浆、氧化剂退浆等多种方法。由于使用的化学药剂不同，其对废水成分和环境的影响也有所不同。<br />2．1．1 酶退浆<br /><br />该方法以BF一7658淀粉酶为主要反应剂。淀粉酶能催化淀粉大分子链发生水解，从而生成分子量较小、粘度较低、溶解度较高的一些低分子化合物，再经过水洗即可去除淀粉浆料[s ]。淀粉酶的转化率高，溶化速度快，适宜于连续化生产，效率高，退浆率高达8O 以上，最大的优点是废水治理简单。<br /><br />使用BF一7658淀粉酶要注意的问题是活化剂的配套适用。通常汽蒸法退浆液由BF一7658淀粉酶1～2g／L、食盐5g／I 醋酸调节pH 为6．5～7、表面活性剂lg／L等组成[7]。加食盐是为了增加酶的活性，醋酸是为了调节pH值，表面活性剂是提高棉织物的渗透性。除酶以外同样要求其他的助剂也必需符合环保要求。使用大量的食盐、醋酸、表面活性剂也能造成污染，希望除酶以外加入更好的助剂来活化酶，同时又不造成环境污染。<br /><br />2．1．2 碱退浆<br /><br />该方法以氢氧化钠为主要反应剂。氢氧化钠不能使淀粉溶解，但它能使淀粉发生剧烈的膨化，使分子间距增大，结构变松；同时也使得淀粉与棉纤维上的羟基之间的氢键结合受到破坏，进而使淀粉在棉纤维上的附着力下降，提高了它脱离棉纤维而溶解于水的能力，使其水溶性增加，再经水洗就可将淀粉去除[5 ]。氢氧化钠是腐蚀性很强的碱，溶解时污染空气，运输、贮藏要求高，废水不宜治理。通常汽蒸法退浆液由氢氧化钠10 g／I 、表面活性剂1～2 g／I等组成口]。碱退浆污染比较严重，生产环境不友好。<br /><br />2．1．3 酸退浆<br /><br />该方法以硫酸为主要反应剂。稀硫酸在适当的条件下使淀粉发生一定的水解而转变为可溶性淀粉、糖类的混合物，这些水解产物的水溶性较高，基于从棉织物上洗去。硫酸是腐蚀性很强的酸，溶解时污染空气，运输、贮藏要求高，废水也不宜治理。通常轧堆法退浆液由硫酸4～6g／L、表面活性剂1～2g／L等组成 。酸退浆对纤维有一定的损伤，污染比较严重，生产环境不友好。<br /><br />2．1．4 氧化剂退浆<br /><br />该方法以双氧水、次氯酸钠和过醋酸为主要反应剂。氧化剂能使浆料氧化降解，不但水溶性增大，而且洗液的粘稠性也减小，很容易把浆料去除。双氧水、次氯酸钠和过醋酸都是腐蚀性很强的氧化剂。<br /><br />(1)双氧水退浆。双氧水退浆以双氧水为主要反应剂。双氧水是氧化性极强的氧化剂，腐蚀性很强。轧蒸法退浆液由双氧水4～ 6g／L、氢氧化钠8～10g／L、表面活性剂2~4g／I 等组成[5]。双氧水本身对环境的污染不是很大，但其他助剂的污染要比双氧水严重。现在已有过氧化物酶代替其他助剂来控制双氧水的分解，从而减少污染。从另一个观点出发，也可考虑一下能否开发出新的催化剂，既能控制双氧水的分解，也能催化氧与浆料的反应，减少污染。<br /><br />(2)次氯酸钠退浆。次氯酸钠退浆是以次氯酸钠为主要反应剂的方法。次氯酸钠是反应性很强的氧化剂，由于其价格低廉，操作方便，设备简单，使用温度低，应用较广泛。轧堆法退浆液由次氯酸钠2g／L(有效氯)、氢氧化钠调节pH 为9．5～ 10、表面活性剂lg／I 等组成。退浆后还要以硫酸进行脱氯，以防氯损。在次氯酸钠的使用过程中，会产生不可降解的可吸附有机氯化物AOX，很多国家制定了严格的排放标准。次氯酸钠的使用将随着清洁生产要求的提高而逐步被淘汰。欧共体最新标准规定在通常情况下漂白废水中AOX 排放量应控制在40mgCl／Kg。<br /><br />(3)过醋酸退浆。过醋酸退浆是以过醋酸为主要反应剂的方法。过醋酸是冰醋酸与双氧水的平衡反应物，也可以用醋酸酐与双氧水反应制得。退浆液由过醋酸、焦磷酸钠、氢氧化钠、表面活性剂等组成。过醋酸具有较高的氧化电位，对环境无污染，退浆过程可在温和的条件下进行，织物上残留物易清洗，对织物损伤小，被认为是很有前途的“绿色氧化剂”。过醋酸作为氧化剂在漂白过程中应用较多，在退浆过程也应得到应用。<br /><br />根据以上的分析，对几种退浆方法加以比较，酶退浆、双氧水退浆和过醋酸退浆是附合清洁生产的工艺方法，应加以提倡，推广应用。<br /><br />2．2 煮练过程<br /><br />煮练要去除的是纤维素的共生物，主要包括果胶质、蜡状物质、含氮化合物、棉籽壳和灰分。这些共生物的存在，影响着纤维的吸湿性和白度。根据使用的煮练剂不同，煮练方法有碱煮练和酶精练。由于使用的煮练剂不同，排放废水的成分有所不同，因此治理工作的难易程度也就不同。<br /><br />2．2．1 碱煮练<br /><br />该方法以氢氧化钠为主要反应剂。通常轧蒸法煮练液由氢氧化钠20~40g／I 、表面活性剂5~8g／L、亚硫酸氢钠0～5g／L、磷酸钠0～lg／L等组成。<br /><br />用碱和助练剂在高温条件下处理棉织物，使纤维素共生物分解、乳化，再经水洗而被去除。该方法是以高温强碱反应进行，不仅生产环境恶劣，而且排放的废水碱度高、成分复杂，治理也较困难。<br /><br />2．2．2 酶精练<br /><br />该方法以生物酶为主要反应剂。由于煮练是对高温碱处理而言，目前对酶还不能采用高温，因酶不耐高温，否则酶将失活，所以只能精练，而不能煮练。能用于精练的酶有纤维素酶、果胶酶、蛋白酶等，有时也将几种酶复合在一起使用，协同去除各种纤维素共生物，效果会更好[1 。酶的作用主要是使纤维素共生物降解形成可溶性的产物，经过水洗去除。其作用比较复杂，需要进一步细致地研究。通常轧堆法精练液由生物酶6～8g／L、表面活性剂5～ 6g／L、pH 调节剂等组成。该方法加工条件温和，耗能低，废水也容易治理。通过碱煮练和酶精练的对比分析，酶精练不污环境，作业环境安全、能耗低。酶精练是符合清洁生产要求的加工方法，值得大力研究推广应用。<br /><br />2．3 漂白过程<br /><br />漂白的目的是去除棉纤维上的天然色素，赋予棉织物以必要的白度，进而提高染色和印花的色泽鲜艳度。漂白剂有次氯酸钠、亚氯酸钠、双氧水、过醋酸等。<br /><br />2．3．1 次氯酸钠漂白<br /><br />该方法以次氯酸钠为主要反应剂。漂白液的组成与次氯酸钠退浆液的组成相类似，也要用硫酸进行脱氯，同样不是清洁生产。<br /><br />2．3．2 亚氯酸钠漂白<br /><br />该方法以亚氯酸钠为主要反应剂。轧蒸法漂白液是由亚氯酸钠15~25g／L、活化剂l~2g／L、缓冲剂(控制pH)、表面活性剂3~5g／L等组成。在应用的过程中会产生有毒的二氧化氯，对人体非常有害，这种方法应该淘汰。<br /><br />2．3．3 双氧水漂白<br /><br />该方法以双氧水为主要反应剂。漂白液的组成与双氧水退浆液的组成相类似。现在提倡双氧水和过氧化物酶漂白，以减少对环境的污染。<br /><br />2．3．4 过醋酸漂白<br /><br />过醋酸漂白以过醋酸为主要反应剂。漂白液的组成与过醋酸退浆液的组成相类似。与其他漂白剂相比，过醋酸有许多优点：(1)氧化电位(0．986V)与亚氯酸钠相近(1．073V)；(2)不产生任何有毒作用，排放物完全可生物降解；(3)漂白反应可在弱酸或中性条件下进行，有利于保护纤维的机械性能。所以过醋酸漂白是优良的方法。<br /><br />2．4 退煮漂一浴过程<br /><br />为了节省能源，提高生产效率，取得良好的经济效益，通常将几个工序合并在一起进行加工，产生了一浴工艺，在生产实践中应用比较多。<br /><br />2．4．1 传统的退煮漂一浴<br /><br />该方法以氢氧化钠、双氧水为主要反应剂。其溶液组成为氢氧化钠、双氧水、稳定剂、表面活性剂等。虽然工艺流程较短，但是污染仍然存在，排放的废水不易治理。<br /><br />2．4．2 酶退煮漂一浴<br /><br />该方法以酶、双氧水为主要反应剂。酶退浆、酶精练、酶漂白都要用到酶。经过酶种的选择，可以将三个工序合并进行，是较理想的工艺过程，完全附合绿色生产，具有很高的应用价值。酶的退煮漂是最近几年研究的重点，生产中已有应用，但是仍存在很多问题，需要更进一步地研究。<br /><br />2．5 丝光过程<br /><br />棉织物丝光是指棉织物在经纬方向上都受到张力的情况下，用浓碱溶液或其他丝光剂处理，以改善织物性能的加工过程。通过丝光棉织物的强度有所提高，对染料的吸附能力有所增加，还产生丝一般的光泽。常用的丝光剂有氢氧化钠、液氨等。<br /><br />2．5．1 氢氧化钠丝光<br /><br />该方法以氢氧化钠为主要反应剂。使用的氢氧化钠浓度为240～280g／L，由于碱的浓度较高，需要回收利用，操作环境不友好。丝光后棉织物要经过大量的水洗，浪费水资源，且废水的排放量也较大，治理较困难。<br /><br />2．5．2 液氨丝光<br /><br />该方法以液态氨为主要反应剂。液氨循环利用，棉织物上残存的少量氨经烘干或水洗去除。液氨丝光对环境的污染较小。相比之下液氨丝光工艺的污染程度比氢氧化钠丝光工艺要小。<br /><br />2．6 退煮漂丝光一浴过程<br /><br />人们设想将前处理工艺合并为一个工艺过程进行加工，这样就可以大大提高效率，节约成本，所以对该工艺的可行性也进行了研究。<br /><br />该方法是以氢氧化钠、双氧水为主要反应剂，另外还要有稳定剂、表面活性剂。该工艺能使织物的毛效、白度、钡值等指标较理想，但强力下降较多。要使该工艺可行，关键是选择一种能在强碱性条件下，有效控制双氧水分解速率的稳定剂，提高双氧水漂白效果，使纤维避免不必要的损伤。由于该工艺所具有的特点，在考虑工艺过程绿色化的前提下，应该做深入细致地研究。<br /><br />2．7 加工方法的选择<br /><br />在不使用有害的物质和选择较短工艺过程的同时，还应考虑和选择适当的加工方法，实现操作环境的相对温和。加工方法和设备有密切关系，高温或高压条件下的操作环境友好程度较差。所采取的方法有以下几种。<br /><br />(1)浸轧堆置法。在一定温度下浸轧并保温堆置一定的时间；冷轧后施加张力保持一定时间(如丝光)。特点是节约能源和用水。<br /><br />(2)浸渍法。在一定温度的处理液中，保持一定的时间。一般在较高温度下进行。<br /><br />(3)浸轧汽蒸法。浸轧后，汽蒸一定的时间。<br /><br />(4)高温高压法。在高温高压的处理液中，保持一定的时间。<br /><br />总之，通过对棉织物前处理各工艺过程的分析，酶的退煮漂和液氨丝光是理想的清洁生产过程，应当重点研究和应用。同时对退煮漂丝光一浴工艺也应进行开发，希望尽早应用于生产。</font><br /></td></tr><tr><td><br /><br /></td></tr></table>

大智

理论知识太强了，讲点实际的