節能環保技術在還原染料中的應用

龐靖(廣州檢驗檢測認證集團有限公司，廣東 廣州 510000)

0 引言

還原染料在染色中，主要借助還原劑在堿液中將染料變成可溶性的銀色體鈉鹽，然后再經過水洗以及氧化處理，使得染料隱色體恢復原來的色淀狀態，從而更好地吸附在纖維上。還原劑主要起提供電子的作用，從而產生還原點位，使得染料分子上的羰基發生還原反應，還原成為醇基，再變成隱色體。目前印染行業中常用的還原劑是保險粉，也就是連二亞硫酸鈉，其還原能力強、染色效果鮮艷，但是化學穩定性比較差，在空氣中容易發生氧化反應，生成各種化學物質，從而對環境以及人類造成不良的影響，因此印染企業應當加強對新型節能環保還原工藝的研究和應用。

1 還原染料的特點

1.1 染色重現性良好

還原燃料是當代常用的染料之一，其優勢較多。首先，還原染料的染色重現性比較好，一般情況下，色澤主要是以中間色為主，而且中間色也是單一的組成，因此染色的重現性比較好。比如，要表現出綠色活性的顏色，一般是選用黃色活性和翠藍色活性的染料進行相互混合。為了保證不同顏色混合后的活性，在進行染色時必須做好控制措施。而且還原染料所具有的同一個色系的品種很多，比如綠色品種，所具有的單一結構品種也有好幾種，能夠滿足不同客戶的顏色需求，所以和活性染料相比，還原染料的染色重現性要優異很多。

1.2 耐光牢度高

還原染料還具有很強的耐光度，隨著經濟的發展，人們對于棉織物的耐光度要求越來越高，特別是淺色系的棉織物。所以加強對還原染料的使用，有利于提高當前棉織物的染色效果，所以還原染料在各種淺色衣物中的應用也十分廣泛，比如運動服、工作服、窗簾等。

1.3 耐氯牢度高

還原染料的耐氯牢度一般都可以達到4 級以上，所以其耐氯牢度是非常高的。此外，洗滌牢度也是很高的。還原染料還可以應用對于耐洗滌性要求高的或者需要用氯進行消毒的場合，比如醫院、旅館等，對于還原染料染色的衣物應用程度非常高，比較常見的有醫院床單、衣服、旅館床單等。

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1.4 對紅外線有很好的吸收

因為還原染料對于紅外線的吸收能力是比較好的，所以在一些特殊的場合或者部門也有著重要的應用，比如軍服的生產等。

2 還原染料中的節能環保技術

2.1 關于靛藍的預還原

關于還原染料和絮凝的回收，也是影響染料節能環保性的重要措施，在進行紡織物染色中，需要使用各種化學物質，比如染料以及其他化學物，在染色中，廢水中會存在部分還沒有被利用的化學物質，從而提高了廢水的污染程度，因此處理好廢水的化學物質，也是提高染色環保性的重要措施。之所以會在廢水中存在一定量的化學物質，主要是因為在染色中，由于染料的不完全消耗所產生的，要處理這些沒有消耗的化學物質，1kg 的處理無要消耗的水量大約在50～300L 之間，造成嚴重的水資源浪費。根據相關學者的研究，使用低成本的凝聚物可以對染色廢水進行處理，凝聚物主要是聚丙烯酰胺以及其他含有陽離子的基團共聚物，使用這些凝聚物處理廢水時，可以將廢水中的各種染料進行分離，其中所使用到的原理是架橋和電荷之間的吸引作用。根據相關實驗表明，在具有還原染料的染棉廢水當中，加入陽離子聚合電解質，可以從廢水中分離出90%以上的染料。影響分離效果主要是電解質的活性以及硫酸染料的酸堿值。隨著廢水酸堿值的降低，其分離效果會增加。如果在廢水中加入明礬進行二次的處理，廢水中的染料分離率可以高達到99%。在廢水中分離出來的染料還可以進行二次利用，比如應用在棉纖維的常規染色中，大大地提高還原染料染色的環保性和經濟性。

2.2 減少纖維染色用亞硫酸鹽的用量

Innova 染色技術需要在真空的條件下進行，在使用還原染料時，只需要使用少量的還原劑，就可以快速地進行還原反應，在染色過程中，也可借助連續皂來控制氧化過程。而且，Innova染色技術對環境的影響比較小，因為所使用的化學物質比較少，產生的廢液少，所以比較適用于大容量的染色，在降低生產成本的同時又起到節能減排的效果。為了提高染色效果，相關公司也對該還原染料進行深入研究和改善，特別是減少了還原染料的超微機型還原染料的粒徑，比如還原染料的粒徑可以控制在0.2～0.5μm，并且具有較好的分散性，在軋染液的儲存中也具有較高的穩定性。

2.3 還原染料電化學間接還原染色工藝的應用

在纖維染色市場中，還原染料的市場占有額是比較大，大約可以占到30%的市場份額。在進行還原染料染色中，使用電化學間接還原染色工藝，具有很強的節能環保性，因為能夠對不能再利用的還原劑進行再次使用。因為在進行染色時，間接的電解中，通過可溶性的可逆氧化還原系統，可以將陰極中的還原能力轉移到溶液當中，此時，染料就會在陰極區出現被還原的現象，隨著可逆氧化還原系統的繼續存在，染料繼續在陰極中不斷地再生，在再生中實現了對還原劑的更新。和傳統的還原劑染色工藝相比，間接電化學染色具有更強的環境保護作用，經濟效益更大，主要體現在四個方面：第一，電化學間接還原染色工藝，在染液中的還原條件是非常穩定的；第二，該工藝能夠再次呈現出染色的效果，和常規的染色方式具有相似的效果；第三，該工藝所使用的化學物質量非常有限，所以在廢水處理上也比較簡單；第四，該工藝所使用的染液是可以進行循環利用的，在染色中，為了避免化學副產物的形成，減少對化學還原劑的使用，BASF 公司也研究出新的電化學還原方法，為提高還原染料的節能環保性奠定技術基礎。

2.4 絮凝以及染料的回收

還原染料的應用廣泛，不僅是因為其具有良好的染色效果，還因為其綠色化的發展方向，節能環保效果好。比如，還原染料所使用的原料無害無毒，生產過程也是無公害的，使用的生產技術也是當前的節能環保新技術，對環境具有很好的保護作用。目前，還原染料所使用的節能環保技術是關于靛藍的預還原。因為在進行靛藍染色中，需要使用大量的還原劑，所以導致生產中會出現較高濃度的亞硫酸鹽和硫酸鹽廢水，對環境會造成較大的影響。因為亞硫酸鹽會對細菌造成毒害，而硫酸鹽如果在沒有空氣的情況下會對混凝土造成破壞，所以該生產過程會大大地影響靛藍的還原，從而影響紡織物的染色。隨著相關學者的深入研究，發現使用Indigo Solution BASF 20%，其中包含了20%的靛藍、5%的氫氧化鈉，能夠對靛藍進行預先還原的作用，而且不會對環境造成破壞。Indigo Solution BASF 20%需要在氮氣的保護下進行儲存，使用Indigo Solution BASF 20%溶液，可以使得在染色過程中，減少溶液中亞硫酸鹽和硫酸鹽的濃度，至少將濃度減少50%，而且洗滌的用水也可以通過過濾后進行重復使用。所以加強對靛藍的預還原，不僅可以保護環境，還可以加強廢水利用，減少生產費用。

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3 還原染料的節能環保發展方向

3.1 Innova染色技術中的新型還原染料

在進行還原染色中，主要存在的問題是亞硫酸鹽和硫酸鹽濃度高的情況，所以工作人員可以通過減少對纖維染色中亞硫酸鹽用量的措施來提高還原染料染色的環保型。還原染料在纖維素連續蒸汽軋染中，如果使用降低亞硫酸鹽的技術，可以有效地控制好溶液中亞硫酸鹽的濃度，但是在控制亞硫酸鹽濃度時，必須要保證該化合物的濃度保持在足夠安全的范圍之內。一般情況，在進行連續染色的情況，所給定的纖維素體，是存在著一定臨界濃度亞硫酸氫鹽的。如何獲得亞硫酸氫鹽的臨界濃度，工作人員可以通過相關的實驗來獲取數據，當獲得臨界濃度熟讀的時候，在使用還原染料染色過程中，就要加強對亞硫酸氫鹽濃度的控制。當溶液中亞硫酸氫鹽濃度高于臨界濃度的時候，染色的深度不會再發生變化，當濃度小于臨界濃度的時候，因為存在不完全還原的情況，所以染色的深度會變淺。

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3.2 電化學還原染色技術新型還原染料

電化學還原染色技術可以分成兩種類型進行研究，分別是直接電化學還原染色和間接電化學還原染色。直接電化學還原染色主要是使用傳統的還原劑來進行還原，然后再借助電極來發生電化學反應來進行還原染色，因此在靛藍的染色中比較常用。間接電化學還原染色，不是直接在電極上進行還原染色，而是通過在電極上發生電化學海員反映，使得原來的染料恢復到原來狀態，實現對染料的重復使用。在電化學還原染色技術中，常用的化學物質是一種可再生的物質，是Fe2+/Fe3+氧化還原系統，因為該物質在堿性的介質中擁有很高的負電性，有利于提高電子的轉移速度。

3.3 高耐氯要求染色中的新型還原染料

部分場所對于紡織物的耐氯程度要求比較高，特別是醫院、旅館等，所以加強對高耐氯還原染料的使用也十分廣泛。和活性染料相比，還原染料的耐氯牢度要高很多，但是在部分色譜要求上，和市場的要求還存在著一定的差距，比如藍色還原染料的耐氯牢度比較差，還原藍RSN 的耐氯牢度僅僅只有2 級，因此加強對新型藍色還原染料的研究十分重要。

4 結語

總體來說，為了保證紡織物的染色效果，減少染色問題的發生，大部分企業都會采用最為保守和成熟的工藝，依舊采用還原劑來進行還原染色。但是還原劑染色對于環境的影響比較大，而且生產成本也比較大，所以加強對還原染色新技術的研究是當前還原染料染色的發展方向，比如電化學技術，所排放的廢水比較少，生產成本低等，相關企業應當加強對還原染色新技術的研究。