高效環(huán)保漂白劑與傳統(tǒng)漂白劑的對比分析

李寒宇

(黑龍江省化工研究院)

1 高效環(huán)保漂白劑介紹、應(yīng)用范圍及迫切性

1.1 高效環(huán)保漂白劑介紹

高效環(huán)保新型漂白劑項目是由黑龍江省化工研究院有限責(zé)任公司獨立開發(fā)的，該產(chǎn)品屬于國際首創(chuàng)的新型高效環(huán)保綠色化工產(chǎn)品，該項目在2005年被黑龍江科技廳列為攻關(guān)項目，并得到高新技術(shù)產(chǎn)品化專項資金的支持。

產(chǎn)品呈白色粉末狀，不宜融于水，宜存放，活性氧含量高。

1.2 高效環(huán)保漂白劑應(yīng)用范圍

產(chǎn)品用于紡織行業(yè)，漂白亞麻、苧麻織物;印染行業(yè)，漂白脫脂棉、羽毛、牛仔布;造紙行業(yè)中，漂白紙漿。

1.3 高效環(huán)保應(yīng)用迫切性

目前國內(nèi)使用最廣泛的就是亞氯酸鈉等含氯漂白劑。由于含氯漂白劑在漂白的同時產(chǎn)生二惡英、三氯甲烷、a-鹵代醛類等“三致”物質(zhì)。它們會溶解在漂白廢液中或沉淀在織物纖維表面，具有積累毒性，給環(huán)境帶來嚴重的污染，威脅人類的健康。很多發(fā)達國家已經(jīng)制訂政策、法規(guī)，嚴格限制含氯漂白劑的使用，并且把漂白廢水中可吸附有機鹵化物AOX(Absorbable Organic Halogens)的濃度作為控制指標之一，所以開發(fā)不產(chǎn)生有機氯化物的無氯漂白工藝已經(jīng)成為當(dāng)今國際紡織工業(yè)研究的熱點之一。主要的漂白劑包括以下幾種。

氯氣:氧化性強，漂白和脫木質(zhì)素能力好，對纖維素降解能力小，并且價格便宜、工藝成熟。但它們存在的最大問題是，由于氯氣能同許多有機物發(fā)生氯化反應(yīng)，生成很多氯代有機物，而氯代有機物大多是極其有害健康的，比如生成的三氯甲烷、四氯甲烷、二惡英等氯代物。其實是安全問題，由于氯氣運輸、管儲方面的不安全;在投加方面，氣體同水體的溶解性較低，容易散失，水中留存余量難以達到標準;氯氣瓶氣壓不斷變化，存在投加計量不夠準確的問題;加之，氯氣等氣體的極強擴散性對環(huán)境存在毒害作用，游離氯的高活性容易形成許多像四氯化碳一類的致癌物質(zhì)。

次氯酸鹽:消毒效果好，投加準確，操作安全，使用方便，易于儲存，對環(huán)境無毒害，不存在跑氣泄漏，可以在任意環(huán)境工作狀況下投加。漂白時產(chǎn)生較多的三氯甲烷、a-鹵代醛類等物質(zhì)。這些有機鹵化物具有致癌性、致畸胎性、致突發(fā)性及多發(fā)性腦神經(jīng)病變等，并且具有積累毒性。它們?nèi)芙庠谄讖U液中或沉淀在織物纖維表面，給環(huán)境帶來嚴重的污染。

二氧化氯:在高于110℃時，二氧化氯沸騰，成為一種黃綠色氣體。它是一種極活潑的化合物，稍經(jīng)受熱，就會迅速而爆炸性分解為氯氣和氧氣。二氧化氯具有比氯氣更大的刺激性和毒性，毒性為氯氣的40倍。由于它是氣體，易于擴散，受熱又容易分解，在纖維表面停留時間較短，能夠不損傷纖維，所以在造紙、印染等行業(yè)得到很好應(yīng)用。但是，這些比空氣重的氣體總是會沿地面進行擴散，很難排除。一旦污染形成，這些有毒氣體就不可能在一個較短的時間里消除。二氧化氯極其不穩(wěn)定以及揮發(fā)性，不能像次氯酸鈉固體可以運輸，運輸中很容易發(fā)生爆炸事故，所以只有依靠現(xiàn)場制備，但是會造成嚴重的設(shè)備腐蝕和工作環(huán)境污染。

雙氧水:其價格便宜，生產(chǎn)工藝簡單而成為工業(yè)漂白中使用量最大的含氧漂白劑，但它的最大缺點是對木質(zhì)素的去除作用很弱，因而多用于含木質(zhì)素較少的纖維漂白工序。

臭氧:其氧化性比雙氧水強，同時又具有較好的去除木質(zhì)素作用，是一種良好的漂白劑，但它的選擇性極差，對纖維素有較強的降解作用，一般只能用于織物的初級輕度漂白。

過氧乙酸:其氧化電位較高(0.986V)與亞氯酸鈉相近(1.073V)，氧化性強并且對木質(zhì)素具有較強的去除作用。但是過氧乙酸具有較強的腐蝕性，不穩(wěn)定(國標儲存期為一個月)，所以不宜在工業(yè)上采用。

這些所謂的新型漂白劑都有各自的特點，但是它們存在對環(huán)境會造成重大污染或是漂白效果不太理想、生產(chǎn)成本較為昂貴的問題。因此有必要研究開發(fā)一種環(huán)境友好、漂白效果好而且生產(chǎn)成本較低的漂白劑。

2 漂白劑應(yīng)用的分析

2.1 漂白工藝設(shè)備配置情況

漂白工藝設(shè)備配置情況見表1。

表1 漂白工藝設(shè)備一覽表

2.2 漂白原理及工藝

雙氧水在堿性條件下能分解產(chǎn)生HO·自由基和HOO·自由基，它們能和亞氯酸鈉中的亞氯酸離子反應(yīng)而生成新的自由基，從而分解亞麻中的雜質(zhì)，破壞纖維素中的天然色素。但是在整個反應(yīng)過程中會產(chǎn)生二氧化氯。當(dāng)用亞氯酸鈉漂白達到企業(yè)標準的要求，繼續(xù)增加亞氯酸鈉的濃度白度增加的不大，但卻使強度有所下降。為達到所需要的白度，用雙氧水進行復(fù)漂。

3 結(jié)論

(1)氣體污染及能耗較低

傳統(tǒng)的次氯酸鈉漂白劑在漂白的過程中，由于亞麻對次氯酸的還原作用，會產(chǎn)生大量的氯氣，它主要通過呼吸道侵入人體，氯氣對上呼吸道黏膜會造成有害的影響。在亞氯酸鈉漂白過程中，會逸出帶刺激性的二氧化氯氣體，二氧化氯具有比氯氣更大的刺激性和毒性，易發(fā)生低水平爆炸。新型漂白劑在整個漂白工藝中基本上不會產(chǎn)生任何氣體，當(dāng)然也不會危害人體健康，污染周圍空氣環(huán)境。

不管采用哪種工藝，漂白過程中都需要用到水氣加熱反應(yīng)器內(nèi)的熱水進行漂白工藝，這需要燃燒煤炭來提供熱量，在消耗大量的能量的同時也會產(chǎn)生許多二氧化碳、二氧化硫以及氮氧化物等，對大氣環(huán)境造成污染。經(jīng)過計算，每漂白一噸亞麻，采用新型環(huán)保高效漂白劑所消耗的能量為亞氯酸鈉工藝的56.3％，能夠節(jié)省43.7％的能量;同時，排放到大氣中的二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物也能減少43.7％，大大減輕了對大氣的污染。

(2)水污染較輕，廢水處理費用大為降低

亞氯酸鈉漂白劑漂白和新型高效環(huán)保漂白劑相比，由于其含有氯化物，可生化性差，用水量大，所以在污水處理部分投資，土建，設(shè)備，年運行費用，總運行費現(xiàn)值，現(xiàn)值總費用等方面均有較大的投入。

用亞氯酸鈉漂白的整體費用為333.1萬元，新型環(huán)保漂白劑漂白的整體費用是207.2萬元，計算處理新型環(huán)保漂白劑漂白亞麻所產(chǎn)生廢水的費用只占亞氯酸鈉漂白的費用的62％。