鄭來久：超臨界CO2無水染色拓荒者

吳應清

鄭來久正在做實驗

在中華民族浩瀚的歷史長河中，紡織業是一顆璀璨的明珠，千百年來一直見證和承載著中華民族的興衰榮辱。時至今日，紡織業仍是為我國國民經濟建設發揮重要作用的傳統支柱產業之一。然而，據不完全統計，我國紡織印染行業廢水年排放量高達20億立方米，占據紡織業廢水年排放量的80%，殘留的大量未上染染化料難以進行工業處理，嚴重制約了我國紡織產業的清潔化發展。

20年前，國際上對于水污染治理意識普遍薄弱，大多數紡織印染企業為了節省成本，不約而同地選擇將廢水排入江河湖泊。廢水橫流、污濁不堪的環境深深地刺痛著一位年輕的紡織技術工作者的內心，并使他窺見了行業的未來發展方向。“未來中國紡織業想要可持續發展，必須克服環境污染問題，走清潔化發展道路。”懷揣著強烈的責任感和使命感，他開始不斷探索和嘗試紡織印染的清潔化技術突破，在數十年的耕耘中，先后主持完成了國家、省、市等相關科技項目30余項，帶領團隊為我國探索出了一條獨特的染色過程清潔化生產之路。他就是如今的大連工業大學紡織與材料工程學院二級教授、享受國務院特殊津貼、遼寧杰出科技工作者、中國紡織學術帶頭人、全國超臨界流體無水染色技術研發中心主任鄭來久。

從工程師到科學家

1988年，德國西北紡織研究中心（DTNW）的索爾邁爾（Schollmeyer）教授申請了一項專利：一種紡織物的超臨界流體染色。超臨界流體似液非液，似氣非氣，既具有液體的溶解能力，又具有氣體的擴散能力，這種特性使之有望成為新的印染溶劑。

彼時，鄭來久還是我國遼陽紡織企業的高級工程師，主要負責企業的技術改造工作，先后為企業引進了德國澤爾、瑞士蘇爾壽魯蒂、日本秋原等國際先進設備，組織員工與外國專家交流、學習新技術。新生的超臨界流體無水染色技術概念正是在這一時期與鄭來久不期而遇。雖然由于這項技術在當時僅有為數不多的理論被提出，并未引起國內相關從業者的重視，但也成為一顆“種子”，將“實現無水染色”這一紡織綠色加工夢想裝進鄭來久的心底，靜待破土而出。

在不算太長的“等待”過程中，鄭來久主持完成了“黃（洋）麻纖維化學改性紡J/C、J/T紗及系列服裝面料”研究，成果獲遼寧省科技進步獎二等獎，他被評為遼寧優秀科技工作者，享受國務院特殊津貼，開始走上紡織清潔化研究之路。2000年，由于紡織重點學科發展需要，鄭來久被調入大連工業大學（原大連輕工業學院），超臨界流體染色技術的“種子”終于等來了合適的時機，自此生根發芽，飛速成長。

早在大約1.4萬年前的新石器時代，華夏先祖就已開始利用葛、麻等韌皮纖維紡紗織布并進行簡單的染色處理，至商周時期，印染發展成為專門的行業，到漢代已有相當完善高超的配色和漂染、套染、媒染技術?？梢哉f，印染技術歷經千萬年的發展演變，雖然方法、技藝、材料千變萬化，但有一種核心材料始終未曾被取代，那就是水。不用水，要怎么染色？這在當時國內絕大多數人看來無異于天方夜譚。

懷揣著紡織綠色加工的夢想，鄭來久頂著質疑與壓力，在沒有設備、缺少資金的情況下，從零開始，利用學校原有的1L超臨界CO萃取設備培養了第一個超臨界流體染色研究生，正式開啟了超臨界CO無水染色技術研發之路。

2004年，“超臨界二氧化碳無水染色工藝技術研究”列入中國紡織工業協會科技指導性項目計劃。同年，鄭來久團隊與中昊光明化工研究設計院有限公司合作，成功研制出了超臨界CO無水染色實驗裝置；2006年，“超臨界CO無水染色關鍵工藝技術及裝備開發”榮獲第十六屆全國發明展覽會金獎；2009年，團隊進一步研發出了超臨界CO無水染色中試裝置……鄭來久等人從“一顆螺絲釘”開始，逐漸搭建出了我國第一個涵蓋基礎理論、工藝技術、染色裝備、染料合成、產品檢測等完整方向的超臨界流體無水染色技術綜合研究平臺，使超臨界CO無水染色技術真正有機會在我國發展完善。

此后經過數年的研究積累，團隊又先后獲批組建了“遼寧省超臨界二氧化碳無水染色重點實驗室”與“全國超臨界流體無水染色技術研發中心”，并使之成為我國超臨界CO無水染色技術的主要研究單位與重要的紡織印染技術人才培養基地。

從并跑到領跑

從20世紀90年代末開始，德國、美國、日本等發達國家相繼開展了超臨界CO無水染色技術的研究，其中的一些發達國家為了在國際上打壓中國的“紡織大國”地位，企圖以綠色紡織加工技術制約我國紡織業發展。彼時，要想趕超這一國際前沿技術，超臨界CO對不同紡織材料的染色效果差異、配套生產設備、合適的印染工藝等都是亟待突破的關鍵問題。鄭來久回憶：“紡織品的材料實在是太多了，需要進行大量不同的實驗。根據超臨界CO的特性，我們決定最先選擇以聚酯纖維染色為突破點?！睘榱藢崿F聚酯纖維無水染色，鄭來久帶領團隊歷經萬余次實驗，系統揭示了超臨界CO溫度場、壓力場、流體場態下纖維結構變化對染色性能的影響機制；為了解決染色勻染性和透染性難題，創新性地提出了大流量內循環工藝技術及獨特的內外染動靜態染色工藝，為超臨界CO無水染色奠定了理論和工藝技術基礎。

“實驗室側重于基礎和創新性研究，企業則是追求效益?！北藭r，聚酯纖維材料超臨界CO無水染色技術雖已進入工程化前期階段，但裝備制造成本較高，染色色系不全仍然是制約超臨界CO染色技術工業應用的“卡脖子”難題。于是鄭來久進一步組建了具有紡織工程、紡織化學與染整、化學工程、精細化工、機械制造等交叉背景的研究團隊，馬不停蹄地投入了新的研究。

那段時間里，鄭來久仿佛“著了魔”，夜以繼日地查閱文獻資料，進行實驗研究。在他的帶領下，團隊從工藝、裝備、染料等多方面入手，積極開展合作研究，最終依據待染紡織品的理性化性質與外觀結構特征，發明了適宜于纖維、筒紗、織物等的多元超臨界CO無水染色關鍵釜體，實現了CO對染料和紡織品的均勻傳質，以及紗線、織物、輔料等無水染色的“一釜多用”和小批量、多品種生產。不僅如此，他們還構建了超臨界CO無水染色深度分離回收系統，實現了染料、CO的循環回用和釜體的CO流體自清洗；研制了千升以上規模的工程化超臨界CO無水染色裝備系統，實現了對高密度紡織品的低能耗染色；首次闡明了超臨界CO、染料、纖維染色性能間的構效關系，提出了分散染料原染料超臨界CO無水染色及打樣拼配色技術，滿足工程化超臨界CO無水染色要求。

在上述原創性研究支撐下，鄭來久團隊完成的“超臨界CO流體多元釜體染色工藝及拼色技術”成果已在企業生產中得到了驗證和應用，真正實現了無污染、零排放的紡織染色過程清潔化生產，使我國超臨界CO無水染色技術步入全球技術領跑階段。

在有限的時間里做更多的研究

在新的貿易格局下，發展低碳經濟已成為世界各國的經濟導向標。面對全球倡導低碳經濟的革命性主張，面對白熱化的貿易競爭，我國整個紡織印染行業面臨著巨大的壓力。以回收的工業排放CO氣體為溶劑，既符合低碳消費理念，有利于增強我國紡織業國際競爭力，也與我國今天所提出的“碳達峰、碳中和”目標不謀而合。全國超臨界流體無水染色技術研發中心緣何能夠如此精準把控未來方向，在數十年前做出符合當今社會發展需求的道路抉擇？鄭來久常常將這一功勞歸結于團隊與“奇緣”：“那時候我們團隊只知道如果用CO來進行染色，既環保又經濟，能夠解決我國紡織印染行業的工業污染嚴重問題，是利國利民的好事，現在想來，真是一場奇緣?！?/p>如今，鄭來久所在的大連工業大學已掌握了成熟的無水染色工藝技術，獲授權美國發明專利4件、中國發明專利40余件，在《二氧化碳利用雜志》（

Journal of CO Utilization

）、《清潔生產雜志》（

Journal of Cleaner Production

）等權威期刊發表高水平論文60余篇，涵蓋超臨界CO無水染色工藝技術、裝備制造、染料制備及應用，形成了完全自主知識產權，打破了國外技術壟斷，并應邀在國際會議上作特邀報告和大會報告10人次。系列研究成果分別獲遼寧省科技進步獎一等獎2項、二等獎2項，高等學?？茖W研究優秀成果獎技術發明獎二等獎1項、科技進步獎二等獎1項等，從根源上解決了紡織染色的嚴重污染難題，取得了重大的生態效益和經濟社會效益。這一顛覆性技術提升了紡織印染科技水平，對我國紡織印染行業的綠色可持續發展和實現超臨界CO無水染色工程化技術的“中國創造”具有重要意義。

談及產學研合作時，鄭來久幾近哽咽：“2014年11月28日，在中國紡織工業聯合會原副會長陳樹津的推薦下，大連工業大學與青島即發集團股份有限公司簽署了‘針織制品超臨界CO無水染色工程化’技術開發（合作）合同，董事長陳玉蘭握著我的手說，‘不知我在有生之年能否看到無水染色產品’。時至今日，這一目標終于變成了現實?！?/p>

為了進一步推廣這項技術，鄭來久仍一如既往地保持著他幾十年的工作習慣——“5+2，白加黑”。身邊的許多人都對此十分費解，尤其是他的家人和朋友：“你這么拼命，到底圖什么？”他大多數時候總是沉默以對，偶爾才會“爭辯”幾句：“我也知道這樣的工作方式不科學，不健康，最好不要提倡。但我總感覺，人的一生仿佛有做不完的事情，我不敢放松，也不想放松，只希望在有限的時間里做好更多的研究工作?！蹦壳?，在進行技術推廣工作外，他還在撰寫我國第一部超臨界CO無水染色技術專著，籌劃第三屆超臨界CO無水染色國際會議，不斷擴大我國在該領域的國際影響力。

鄭來久團隊合影

“我忙碌半生，一路走來，從實驗室的建設、團隊的組建到成果的取得，都離不開大連工業大學的支持。如今，我培養的青年博士很多登上了高校講臺，他們研究的相關內容也先后得到了國家自然科學基金的資助，他們逐漸成長為我國超臨界流體染色技術研究的專業人才。在建黨百年之際，作為科研工作者和優秀黨員，我總算沒有辜負黨組織的期待和信任，為學校紡織學科的建設與發展做了一些工作。”然而鄭來久并不僅僅滿足于此，在他看來，超臨界CO無水染色技術發展到目前為止，雖然邁出了最關鍵的一步，實現了由0到1，但還有很多的問題需要進一步探索研究。與此同時，“碳達峰、碳中和”目標的提出，也使他看到了超臨界CO無水染色技術與團隊的進一步發展方向：面向新征程，迎接新挑戰，以“功成不必在我，功成必定有我”的決心，助力我國早日實現“雙碳”目標，引領超臨界CO無水染色技術發展。