染整前處理工藝及助劑的研究進(jìn)展

文章編號(hào)：1672 - 500X (2015) 03 - 0010 - 04

收稿日期：2015 - 06 - 09

作者簡(jiǎn)介：秦文利(1969 -)，男，廣州番禺人，紡織染化工程師，從事染色、整理節(jié)能環(huán)保技術(shù)和管理工作。

在整染生產(chǎn)過(guò)程中織物前處理是一道基礎(chǔ)的工序，其能夠有效地穩(wěn)定染色、印花、后整理等后道工序的產(chǎn)品質(zhì)量，特別是純棉織物的前處理工藝最主要的目的就是要將紡織過(guò)程中附加的玷污物、助劑、漿料和織物上的天然雜質(zhì)去除，同時(shí)也要將化纖織物上的各種助劑和油劑去除掉，從而確?？椢锞哂休^高的強(qiáng)力和尺寸穩(wěn)定性、較好的手感及光澤、均勻的白度、良好的濕潤(rùn)性?，F(xiàn)在全棉織物前處理工藝不管是短流程的前處理工藝，還是傳統(tǒng)的退煮漂工藝都必須采用必要的化學(xué)藥品、表面活性劑、燒堿等，并且需在高溫條件下完成，因此會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成一定污染。染整行業(yè)在進(jìn)入21世紀(jì)之后開(kāi)始積極的采用清潔生產(chǎn)和生態(tài)工藝，并且希望能夠以此為基礎(chǔ)促進(jìn)染整行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。比如現(xiàn)在世界各國(guó)都在對(duì)生物酶制劑進(jìn)行積極的研究和開(kāi)發(fā)，希望能夠?qū)⒍塘鞒糖疤幚淼膲A氧工藝和使用燒堿的傳統(tǒng)前處理工藝淘汰掉。生物酶制劑在生物工程技術(shù)不斷發(fā)展的今天實(shí)現(xiàn)了較快的發(fā)展，尤其是一些前處理的生物酶制劑具有非?？焖俚难芯亢烷_(kāi)發(fā)速度。因?yàn)樯锩钢苿┚哂休^少的能耗、對(duì)環(huán)境無(wú)害、去雜效果好、易洗盡、可自然降解、反應(yīng)條件低、高效性以及專一性等特點(diǎn)，因此目前將生物酶制劑用于前處理工藝符合染整前處理過(guò)程追求高質(zhì)量和短流程的需求。如今我國(guó)在生物酶助劑方面的研究也取得了較大進(jìn)展，我國(guó)從上世界90年代開(kāi)始即對(duì)前處理工藝中生物酶的應(yīng)用進(jìn)行研究，在這方面已經(jīng)積累了大量經(jīng)驗(yàn)，目前我國(guó)用于前處理的生物酶主要包括過(guò)氧化氫酶、蛋白酶、脂肪酶、果膠酸、纖維素酶以及淀粉酶等。本文對(duì)染整前處理的工藝及助劑的技術(shù)進(jìn)步進(jìn)行了分析和介紹，希望能夠?qū)θ菊疤幚砉に嚰爸鷦┘夹g(shù)的不斷發(fā)展起到一定的促進(jìn)作用。

1　短流程前處理新工藝進(jìn)展

1. 1　新型漂白工藝

過(guò)醋酸漂白新工藝具有對(duì)生態(tài)有利的特點(diǎn)，在使用過(guò)程中不會(huì)有任何的毒副產(chǎn)品產(chǎn)生，而且也不會(huì)有AOX出現(xiàn)在廢水中，能夠?qū)崿F(xiàn)完全的生物降解，而且具有較低的設(shè)備腐蝕性。同時(shí)，相對(duì)于雙氧水而言，過(guò)醋酸漂白新工藝活性也比較低，對(duì)纖維只有較小的傷害，所以屬于最佳的氯酸鈉漂白工藝替代物。比如天津工業(yè)大學(xué)曾經(jīng)對(duì)棉織物進(jìn)行復(fù)合果膠酶過(guò)醋酸的處理工藝進(jìn)行了研究，研究表明，采用這種工藝的織物具有較小的損傷、比較軟的手感，同時(shí)還能夠達(dá)到節(jié)能的目的 [ 1 ]。研究結(jié)果表明，新型漂白工藝在短流程前處理中可以完全將氯漂工藝取代掉，特別是高檔亞麻織物更加適合采用這種工藝。寧夏大學(xué)在對(duì)純棉織物進(jìn)行漂白的時(shí)候選擇新型漂白劑過(guò)氧化尿素的工藝，并且研究了過(guò)氧化尿素漂白時(shí)pH值、時(shí)間和濃度等工藝條件，研究結(jié)果表明，在pH值為9的過(guò)氧化尿素溶液中進(jìn)行一個(gè)小時(shí)的漂白能夠獲得非常好的效果 [ 2 ]。新型漂白劑過(guò)氧化尿素的工藝在分解的過(guò)程中能夠保證均勻有效性，并且可以有效地防止出現(xiàn)纖維損傷的情況，使前處理漂白工藝流程得以縮短。由于新型漂白工藝能夠在漂白的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)持續(xù)放氧，所以新型漂白劑過(guò)氧化尿素具有較高的利用率、較少的用量、較短的反應(yīng)時(shí)間，而且其溶液可以反復(fù)利用，具有較低的綜合成本，因此新型漂白劑過(guò)氧化尿素的發(fā)展前景十分良好。

1. 2　超臨界二氧化碳無(wú)水處理工藝

超臨界二氧化碳無(wú)水處理工藝能夠使能耗和污水量得以顯著減少，在超臨界二氧化碳中傳統(tǒng)的漿料無(wú)法直接溶入，因此現(xiàn)在開(kāi)發(fā)出以氟化物為基礎(chǔ)的漿料，而且在滌棉混紡紗線的上漿中得到廣泛的應(yīng)用。大量實(shí)踐表明，相對(duì)于傳統(tǒng)的淀粉/PVA漿料，可溶于超臨界二氧化碳中的漿料可以使滌棉混紡紗線具有更加優(yōu)越的耐磨性能，利用超臨界二氧化碳的萃取/洗滌功能能夠?qū)⒖椢锷系臐{料去除掉，同時(shí)還可以將一定的合成漿料、油劑和蠟質(zhì)去除，因此超臨界二氧化碳無(wú)水處理工藝具有良好的應(yīng)用前景。

1. 3　等離子體前處理

等離子前處理技術(shù)只是對(duì)材料表面進(jìn)行改性，并不會(huì)破壞材料，同時(shí)還具有較少的污染，因此對(duì)環(huán)境的保護(hù)十分有利；其具有較低的能耗，而且很少使用水，因此還具有節(jié)能節(jié)水的特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)等離子技術(shù)處理之后的棉坯布不僅在親水性方面出現(xiàn)了顯著提升，而且還可以有效地氧化分解漿料，從而使?jié){料的溶解性得以提升，極大地改善了前處理效果。比如天津工業(yè)大學(xué)采用等離子體處理新技術(shù)作為前處理工藝，其加工而成的半制品相對(duì)于常規(guī)工藝在染色的K/S值、強(qiáng)力、白度、毛效等各方面均明顯要好，因此等離子前處理技術(shù)具有非常好的發(fā)展前景 [ 3 ]。

1. 4　生態(tài)型納米前處理劑

東華大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院開(kāi)發(fā)的生態(tài)型納米前處理劑的主要原料是納米級(jí)的天然礦石，在經(jīng)過(guò)超微分散、活化以及純化之后，再將少量的表面活性劑加入配制而成 [ 4 ]。在堿氧浴中生態(tài)型納米前處理劑具有較好的耐硬水性、雙氧水穩(wěn)定性、膨脹性、分散性和吸附性等特點(diǎn)。使用該助劑處理之后的織物具有手感極佳、表面柔順、染色性能好、白度好等特點(diǎn)，同時(shí)還具有較低的BOD、COD值，因此其環(huán)保效益十分顯著。

1. 5　在前處理加工中對(duì)超聲波技術(shù)的應(yīng)用

利用超聲波退漿的技術(shù)可以使織物上漿膜膨化和脫離的速度得以加快，并且可以提升退漿效率，尤其是在處理一些難膨化的漿膜時(shí)效果更好。同時(shí)，對(duì)棉織物進(jìn)行處理的時(shí)候也可以選擇20 kHz頻率的超聲波實(shí)施有效的雙氧水漂白，能夠很好地提升漂白速度，并且將節(jié)約大量的時(shí)間，因此相對(duì)于常規(guī)的漂白工藝而言具有更加好的效果。在漂白亞麻織物的時(shí)候選擇超聲波技術(shù)可以使雙氧水的反應(yīng)速度和用量得以有效降低，也可以使亞麻的剛性得到明顯改善，便于染色，而且也不需要再添加任何助劑，在棉紗線漂白的時(shí)候這種工藝具有十分顯著的優(yōu)勢(shì)。在對(duì)純棉織物進(jìn)行過(guò)醋酸漂白過(guò)程中選擇超聲波技術(shù)進(jìn)行輔助能取得較好的效果，能夠使過(guò)醋酸的分解率得以有效降低，并且可以使其利用率顯著提升。

1. 6　電解煮漂棉織物的工藝

選擇燒堿作為電解液，利用一定的電壓和溫度對(duì)其實(shí)施電解，采用網(wǎng)狀玻璃碳和石墨顆粒的高表面積的平面狀陽(yáng)極和多孔性堆積床陰極共同將電解槽組成。在具體的處理過(guò)程中只需要保證電解液具有可以煮練棉織物的堿濃度，同時(shí)還要具有一定數(shù)量的精煉劑 [ 5 ]。采用這種工藝具有非常好的處理效果和顯著的濕潤(rùn)性，其可以達(dá)到小于1 s的瞬時(shí)吸水性。因此在陰極連續(xù)產(chǎn)生的雙氧水在具體的電解過(guò)程中能夠始終處于平衡的濃度，可以有效地控制其產(chǎn)生的雙氧水，同時(shí)還可以有效地降低纖維的損傷。

2　前處理工藝及助劑發(fā)展意見(jiàn)

2. 1　優(yōu)化前處理工藝條件

首先必須充分認(rèn)識(shí)到在染整加工中前處理工藝作為一種基礎(chǔ)工序的重要作用，并且采取有效措施積極優(yōu)化前處理工藝條件。目前在前處理工藝中堿氧一浴短流程工藝仍然具有最關(guān)鍵的作用，但是如何對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化則屬于一個(gè)非常關(guān)鍵的問(wèn)題，還需要進(jìn)一步正確理解短流程前處理工藝、正確選用環(huán)保型助劑、合理確定堿氧的用量 [ 6 ]。

2. 2　提升前處理工藝清潔性

現(xiàn)在人們普遍具有越來(lái)越高的環(huán)保要求，因此必須采取有效措施提升前處理工藝的清潔性，只有這樣才能夠滿足可持續(xù)發(fā)展的要求，目前迫切需要積極運(yùn)用生物酶技術(shù)，淘汰傳統(tǒng)的氯漂工藝和堿氧工藝。在前處理工藝中應(yīng)用生物酶技術(shù)已經(jīng)得到了行業(yè)的普遍關(guān)注，目前國(guó)外幾家大公司開(kāi)發(fā)了一系列紡織染整用的酶制劑，而且在研發(fā)過(guò)程中對(duì)工藝條件的摸索、助劑的選擇、復(fù)合酶活性的控制調(diào)節(jié)、酶制劑的復(fù)配以及酶型號(hào)的選擇都比較關(guān)注。國(guó)外在對(duì)工業(yè)用酶進(jìn)行開(kāi)發(fā)的時(shí)候普遍采用現(xiàn)代生物技術(shù)，而在這方面我國(guó)跟發(fā)達(dá)國(guó)家還存在較大差距，所以要對(duì)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)以及與我國(guó)國(guó)情相符合的生物酶生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，目前急需解決去除PVA漿料、麻皮以及棉籽殼等漂白用酶制劑的研發(fā)問(wèn)題。

2. 3　開(kāi)發(fā)和應(yīng)用新的短流程前處理技術(shù)

現(xiàn)在能源緊張問(wèn)題變得越來(lái)越嚴(yán)重，特別是一些地方嚴(yán)重缺水。而在染整行業(yè)中，前處理工序水耗占整個(gè)工序水耗的70%以上，所以要高度重視開(kāi)發(fā)應(yīng)用新的前處理工藝和技術(shù)，比如納米技術(shù)、電解技術(shù)、生物酶生產(chǎn)技術(shù)、超聲波技術(shù)以及低溫等離子體技術(shù)等，同時(shí)還要高度關(guān)注新型漂白劑的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，以期能夠?qū)鹘y(tǒng)漂白工藝徹底取代，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn) [ 7 ]。

2. 4　染整工藝和助劑需同步發(fā)展

要想優(yōu)化前處理工藝，首先必須要重視新型助劑的開(kāi)發(fā)。助劑行業(yè)必須要對(duì)與標(biāo)準(zhǔn)化、系列化短流程前處理工藝相配套的新型助劑進(jìn)行積極研究，要對(duì)高新技術(shù)進(jìn)行積極利用，從而將有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)、容易生物降解、適用于短流程工藝的環(huán)保助劑開(kāi)發(fā)出來(lái)。同時(shí)認(rèn)真做好現(xiàn)代企業(yè)科學(xué)管理工作，確保助劑出廠產(chǎn)品質(zhì)量的延續(xù)性、穩(wěn)定性、成熟性和先進(jìn)性，不斷強(qiáng)化試化驗(yàn)檢測(cè)工作，這是確保責(zé)任制檢查考核的關(guān)鍵內(nèi)容。要以每個(gè)產(chǎn)品的不同特點(diǎn)為根據(jù)，制定相應(yīng)的試化驗(yàn)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)與工藝程序，做到突出重點(diǎn)，將助劑與成品、半成品的各項(xiàng)應(yīng)用性能和主要指標(biāo)準(zhǔn)確快速地反映出來(lái)。與此同時(shí)，助劑行業(yè)必須對(duì)環(huán)保型助劑進(jìn)行優(yōu)先開(kāi)發(fā)，環(huán)保型助劑必須具有不含AOX和環(huán)境激素、不會(huì)對(duì)水生物和人體產(chǎn)生危害、不超過(guò)限量的重金屬和甲醛、致癌芳胺等特點(diǎn) [ 8 ]。總之，助劑廠必須要積極配合染整廠，開(kāi)發(fā)與生態(tài)發(fā)展理念相符合的環(huán)保型助劑，同時(shí)還要做好把關(guān)和檢測(cè)工作，從而能夠有效推動(dòng)染整行業(yè)的不斷發(fā)展。歐盟的生態(tài)紡織標(biāo)準(zhǔn)，禁止使用7種表面活性劑，同時(shí)也包括由這7種表面活性劑組成的制劑和配方：二乙烯三胺五乙酸、乙二胺四乙酸、二(硬化牛油)二甲基氯化銨、二硬脂基二甲基氯化銨、雙(氫化牛油烷基)二甲基氯化銨、烷基苯磺酸鹽、烷基酚聚氧乙烯醚等。然而在印染助劑中這些表面活性劑卻大量應(yīng)用，比如在乳化劑、精練劑、洗滌劑中大量采用的烷基酚聚氧乙烯醚；在精練劑、洗滌劑中大量采用烷基苯磺酸鹽；在柔軟劑、抗靜電劑中大量采用三種季胺鹽；在螯合劑和氧漂穩(wěn)定劑中大量采用二乙烯三胺五乙酸和乙二胺四乙酸；尤其是在乳化劑、精練劑、洗滌劑、分散劑、滲透劑、潤(rùn)濕劑等各種印染助劑中大量采用烷基酚聚氧乙烯醚，這主要是由于烷基酚聚氧乙烯醚系列產(chǎn)品具有去污、增溶、洗滌、分散、滲透、潤(rùn)濕等很多優(yōu)異的功能，因此具有較大的用量和較多的品種。由于烷基酚聚氧乙烯醚會(huì)對(duì)人體造成極大的危害，因此要對(duì)烷基酚聚氧乙烯醚的使用具有正確的認(rèn)識(shí)?，F(xiàn)在必須要禁止繼續(xù)使用對(duì)含有烷基酚聚氧乙烯醚的助劑，并且對(duì)合適的表面活性劑進(jìn)行積極的研究，使之能夠取代烷基酚聚氧乙烯醚。目前脂肪醇聚氧乙烯醚能夠替代烷基酚聚氧乙烯醚，而且也有一些工藝采用表面活性劑烷基多苷來(lái)取代烷基酚聚氧乙烯醚，這些表面活性劑具有去污、增溶、洗滌、分散、滲透、潤(rùn)濕等很多優(yōu)異的功能，不含重金屬離子和致癌芳胺，不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生任何危害。

3　結(jié)語(yǔ)

我國(guó)的染整前處理工藝和助劑技術(shù)發(fā)展水平越來(lái)越高，然而與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍然存在較大差距。要想我國(guó)染整前處理工藝和助劑技術(shù)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，就必須對(duì)新工藝、新技術(shù)進(jìn)行積極研究和開(kāi)發(fā)，確保新工藝、新技術(shù)具有環(huán)保性，最終有效推動(dòng)我國(guó)染整前處理工藝和助劑技術(shù)的不斷發(fā)展。