環(huán)保染整技術盤點

環(huán)保染整技術盤點宋富佳瀏凱琳【期刊名稱】《紡織導報》【年(卷)，期】2018(000)011【總頁數(shù)】5頁(P63-67)【作者】宋富佳瀏凱琳【作者單位】中國紡織信息中心;中國紡織信息中心【正文語種】中文1環(huán)保前處理工藝技術1.1棉織物低溫快速連續(xù)練漂工藝常規(guī)棉織物練漂工藝路線長、耗能大、排污大，以退煮、漂兩段工藝為例，耗汽量高達2.9t/h。近年來發(fā)展的高溫煮練低溫漂白或低溫煮練高溫漂白等節(jié)能工藝技術，路線仍較長，耗能仍較大。山西彩佳印染有限公司開發(fā)的棉織物低溫快速連續(xù)練漂工藝(圖1)則通過快速低溫練漂助劑的應用，在現(xiàn)有常規(guī)連續(xù)氧漂生產(chǎn)線上采用高給液等工藝技術，實現(xiàn)了棉織物的高效低溫連續(xù)一浴一步法退煮漂工藝。圖1棉織物低溫快速連續(xù)練漂工藝設備流程示意圖該工藝突破了傳統(tǒng)冷堆工藝效率低和連續(xù)汽蒸工藝能耗高的弊病。較之常規(guī)冷堆工藝，棉織物低溫一浴一步低堿連續(xù)練漂工藝將堆置時間從12~24h減少為75~90min;較之常規(guī)兩步法汽蒸工藝，將傳統(tǒng)的練漂工藝溫度由100^降低到40°C,耗汽、耗水和化學品用量均減少50%以上，耗電量減少40%以上；在降低能耗的同時也降低了污染，練漂污水pH值由12降至7~8,COD總量降低60%以上。1.2復合生物酶短流程前處理工藝傳統(tǒng)棉紡織物退漿采用淀粉酶或燒堿/雙氧水，使用連續(xù)或冷堆法對織物上的漿料進行去除，其缺點是兼容性存在問題，淀粉酶只對淀粉有分解作用，對PVA無作用；燒堿/雙氧水冷堆對PVA有一定去除作用，但無法去除淀粉漿，也不適用于多纖維產(chǎn)品，另外還存在廢水難處理、手感硬、磨毛易出條花等問題。復合生物酶前處理工藝（圖2）則是采用淀粉酶、過氧化氫酶、果膠酶、雙氧水、非離子乳化劑，直接或在燒毛后浸軋工作液，然后保溫堆置12h以上，之后薄布直接漂白，厚布直接煮漂。圖2復合生物酶前處理作用機理復合生物酶短流程前處理工藝的纖維適應性廣，實際生產(chǎn)管控簡單；漿料去除率高，可實現(xiàn)PVA降解，在高支高密織物上的應用優(yōu)勢明顯；在高彈彈力類、磨毛類面料上的應用優(yōu)勢也非常突出。此外，該工藝節(jié)能減排降耗優(yōu)勢同樣明顯。傳統(tǒng)工藝流程長，退漿、煮練、漂白采用長車生產(chǎn)，水、電、汽的消耗量大，化學品特別是燒堿用量大，造成廢水含堿量高。復合生物酶短流程工藝采用軋酶、漂白/煮練、漂白工藝，可節(jié)約大量的水、電、汽，且因加工過程中用堿量極低，污水處理難度也相應降低。另外，該工藝可實現(xiàn)污水濃淡分離，有利于資源化利用。傳統(tǒng)工藝的污水量大，含堿高，COD含量低（5g/kg），處理方式受到限制，多采用UASB和水解酸化方式處理，效率低，藥劑耗用量大，污泥產(chǎn)出多。復合酶工藝產(chǎn)出污水量低，堿含量低，COD含量高（＞13g/kg），可采用CO2中和，不加任何藥劑，采用IC塔處理，可產(chǎn)出沼氣，然后利用沼氣燃燒制蒸汽，可實現(xiàn)資源化利用。2環(huán)保染色工藝技術2.1活性染料無鹽染色技術活性染料染色過程中鹽用量大、染料利用率低、能耗和水耗高、一次成功率低，一直是印染行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重大瓶頸。為了實現(xiàn)活性染料的無鹽染色，國內(nèi)外對纖維的陽離子改性進行了大量研究。雖然該技術能實現(xiàn)無鹽染色，但是，纖維陽離子化后極易染花，很難實現(xiàn)勻染。同時，染色產(chǎn)品的日曬牢度等指標下降。由青島大學牽頭研發(fā)的活性染料無鹽染色技術（圖3）突破了傳統(tǒng)染色理論和無鹽染色技術瓶頸，研發(fā)了織物和棉、麻原纖維無鹽染色成套技術和裝備，創(chuàng)建了基于活性染料電中性分子反應的無鹽染色新理論，開發(fā)了全色譜系列無鹽染色專用活性染料和固色堿劑。圖3活性染料無鹽連續(xù)染色工藝流程示意圖在成套技術及裝備創(chuàng)新開發(fā)的基礎上，該技術首次實現(xiàn)了無鹽染色的產(chǎn)業(yè)化應用，徹底消除了鹽的使用，大幅度提高了產(chǎn)品質(zhì)量和附加值?？椢锶旧淮纬晒β蔬_到98.5%，與兩相法染色相比，成功率提高5.5%，節(jié)能27%，減少污染物排放74.2%；與常規(guī)散纖維染色相比，生產(chǎn)成本降低32%，節(jié)約化學品67%，廢水排放量減少46%。2.2針織物平幅染整加工技術由于針織物結構的特殊性，目前針織物的染整加工大多為繩狀間歇式加工，在染缸里完成前處理、染色和水洗，需要消耗大量的水、電、汽，很多助劑和染料會隨著污水排掉，增加了污水處理負擔。而平幅連續(xù)染整加工可有效解決目前繩狀間歇式染整加工的問題，使針織布實現(xiàn)連續(xù)式前處理、冷染、水洗，解決缸差問題，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，同時大大減少了水、電、汽的消耗，達到節(jié)水減排、節(jié)能環(huán)保的目的。與繩狀間歇式染整加工相比，平幅連續(xù)染整加工可實現(xiàn)節(jié)水60%、節(jié)能50%、減少染化料助劑15%~25%，織物染色均勻性更高、表面更光潔。恒天立信旗下的高樂、瑞士Benninger（貝寧格）（圖4）、德國歐寶泰克等公司的針織物平幅漂白、染色、水洗等生產(chǎn)線，既可提高效率，又能降低加工成本，有力促進了針織物平幅連續(xù)加工的技術進步。恒天立信在山東已運轉(zhuǎn)的兩條針織物平幅漂白、絲光、染色、水洗及后整理生產(chǎn)線生產(chǎn)實踐證明，針織物的平幅加工具有下列優(yōu)點：不產(chǎn)生折皺；不起毛起球；減少15%~20%前處理和后加工成本（總計約10%）；不產(chǎn)生剖幅疵點所造成的織物損傷（干態(tài)針織物比濕態(tài)針織物更易剖幅）；相比溢流加工，可節(jié)約50%的蒸汽和水；不產(chǎn)生磨損或擦傷；化纖的收縮易控，重現(xiàn)性高。所以，針織物的平幅加工可在最佳的生產(chǎn)成本中獲得更好的生產(chǎn)效率，更低的用水量降低了廢水處理量，從而節(jié)約了水處理成本，減輕了環(huán)境的負擔。圖4貝寧格針織物平幅加工生產(chǎn)線2.3泡沫染整技術由于浴比小，泡沫染整技術可以大大節(jié)約用水，并顯著降低各種助劑的用量，縮短加工時間。此外，常規(guī)染色織物帶液率一般為60%~80%，泡沫染色織物帶液率—般為10%~40%，從而可減少廢水排放，降低對環(huán)境的影響。近年來，泡沫染整技術的發(fā)展主要在泡沫染色的理論研究、雙面泡沫整理技術和泡沫染整設備（圖5）的改進方面?；钚匀玖吓菽旧夹g：以十二烷基硫酸鈉、瓜爾膠與十二醇復配作為泡沫染色體系發(fā)泡劑和穩(wěn)定劑，在相同染料用量下，泡沫染色的固色率和表觀色深大于常規(guī)軋染，色牢度與常規(guī)軋染相當。單面異性多功能泡沫整理技術：單面整理，控制帶液率，在提高正面的防污易去污性能同時使反面具有較好的潤濕性，再進行阻燃整理，實現(xiàn)雙面不同功能的整理效果，且對手感影響小于涂層整理。該技術可應用于各種功能整理產(chǎn)品開發(fā)。圖5AUTOFOAM發(fā)泡機泡沫染整技術具有低給液、高效率、低排放的優(yōu)勢，但目前對泡沫的流變性、觸變性等理論研究還不成熟，給工業(yè)化生產(chǎn)的技術指導帶來困難。因此要加強泡沫染整相關的基礎理論研究，同時開發(fā)綠色環(huán)保且適應泡沫染整加工的各種助劑，提升泡沫染整設備的技術水平，實現(xiàn)泡沫技術在染整加工各環(huán)節(jié)中的應用。具體而言，泡沫染色需進一步完善涂料染色、活性染料染色技術，并結合泡沫染色設備的改進實現(xiàn)工業(yè)化推廣普及。泡沫整理需全面研究單面可控整理、雙面差異化多功能整理和三明治式多功能整理技術，根據(jù)不同的加工工藝和所用化學品正確選擇發(fā)泡劑、發(fā)泡方式和施加方式，實現(xiàn)其他整理技術無法實現(xiàn)的效果，開發(fā)各類功能性的運動服裝、家用紡織品、汽車內(nèi)飾用面料、醫(yī)用非織造布和衛(wèi)生用品等產(chǎn)品。2.4非水介質(zhì)染色技術紡織印染行業(yè)染色用水量和廢水排放量問題突出。采用非水介質(zhì)染色，從源頭制止污染、減少反應副產(chǎn)物，符合綠色發(fā)展理念。重要的非水介質(zhì)染色技術包括有機溶劑染色和超臨界CO2染色等。2.4.1有機溶劑染色技術溶劑染色以有機溶劑作為染色介質(zhì)，在有機溶劑中染料更容易與纖維結合，染色溫度比傳統(tǒng)工藝低，可減少熱量消耗，節(jié)省能源；染色介質(zhì)采用有機溶劑，染色時不需水，節(jié)省染色過程水消耗；溶劑與水不相溶，染色后廢液易于回收。早期用于染色的溶劑多為氯代烯烴，因其無法溶脹纖維、溶解染料，比較適用于分散染料染合成纖維，但易發(fā)生氧化還原反應，對環(huán)境和健康也有嚴重危害。溶劑反膠束染色法是一種新型的溶劑染色方法，該染色方法是將活性染料先溶解于少量水中制備高濃度的染料水溶液，然后將其分散于有機溶劑連續(xù)相中形成反膠束，再對纖維素纖維進行染色。早期用于反膠束染色的連續(xù)相介質(zhì)大多是脂肪烷烴、環(huán)烷烴、苯等非極性溶劑，對人體健康和環(huán)境都會造成較大傷害。浙江理工大學劉今強教授等人利用D5（十甲基環(huán)五硅氧烷）作為非水介質(zhì)，開發(fā)出活性染料/。5懸浮體系染色方法。該方法將活性染料與表面活性劑以球磨的方式分散在D5中，獲得高濃度色漿。染色時先將棉織物以一定濃度堿液浸軋，而后將帶有一定軋液率的織物入染，與之相配的D5皂洗技術也被開發(fā)出來。據(jù)報道，2017年11月由浙江理工大學王際平教授主要負責的〃非水介質(zhì)染色關鍵技術研究與產(chǎn)業(yè)化示范”國家重點研發(fā)計劃項目在杭州啟動，該項目主要針對傳統(tǒng)印染行業(yè)在紡織品染色過程中水資源的巨大消耗和污水排放多、難處理的問題，采用兩種不同的原創(chuàng)性關鍵技術體系（硅基非水介質(zhì)染色關鍵技術和極性/非極性二元非水介質(zhì)染色關鍵技術）來達到染色全過程節(jié)水95%、污水零排放的目的。2.4.2超臨界CO2流體染色技術超臨界CO2流體染色是一種非水染色技術，主要適用于非離子類的難溶性分散染料，適染的纖維包括滌綸、錦綸、醋酯纖維，也曾被研究用于丙綸和芳綸染色，最近被研究用于羊毛和棉等天然纖維的染色，其中最有前景的首推滌綸染色。該技術采用CO2作為染色介質(zhì)，把染料溶解送到纖維孔隙，使染料快速均勻地上染到織物上，染色結束后，CO2又可與染料充分分離，不需要清洗、烘干等操作過程，未利用的染料可回收。超臨界CO2染色技術在染色過程中無需助劑，不用水做介質(zhì)，不用染色后處理和染后烘燥，可節(jié)能80%左右，染色速度也比傳統(tǒng)工藝快好幾倍，效率較高。CO2還可以反復循環(huán)使用，殘留的染料可以粉末狀態(tài)回收，真正實現(xiàn)了高效節(jié)能環(huán)保。荷蘭DyeCoo公司開發(fā)的DyeOx（圖6）被認為是首臺超臨界CO2商業(yè)染色機。使用DyeOx染色，無需用水和助劑，上染率達98%。由于采用干式加工，所以其染色效率高，節(jié)能效果明顯，且95%的CO2可回收利用。DyeOx染色單元可3組并聯(lián)，單組最大載量200kg，日均產(chǎn)能4匚目前臺灣的福懋興業(yè)（FTC）、遠東新世界股份有限公司及儒鴻企業(yè)股份有限公司均將DyeCoo無水染色技術用于成衣面料的染色。圖6DyeOx超臨界CO2染色設備但是，采用超臨界CO2流體染色也存在一些需要解決的問題。一是生產(chǎn)設備價格高，而且是高壓系統(tǒng)，一次性投資較大；二是適用于超臨界CO2流體染色的染料品種不夠齊全，有關染色工藝也有待于進一步研究完善。2.4.3磁控濺射〃染色”技術以紡織品作為基材，運用高真空的磁控濺射技術在織物表面沉積不同納米金屬薄膜，可以制成各種功能性面料。例如，鍍鋁織物有防紫外線性能，鍍銀可得到抗菌性能，鍍銅可實現(xiàn)電磁屏蔽性能。磁控濺射技術所制備的復合織物鍍層致密均勻，結構穩(wěn)定，不僅保持了織物原有的柔軟性和服用性，還賦予紡織品各種功能。該方法不需要使用水、蒸汽和化學品，不存在環(huán)境污染，在紡織印染行業(yè)具有一定的應用前景。磁控濺射技術在染色加工中同樣有用武之地。3年前，筆者曾在上海面料展上見到一家韓國展商展示了一系列鍍金面料，從產(chǎn)品宣傳資料可以基本斷定其采用了磁控濺射技術。在國內(nèi)，北京納米生色科技有限公司推出的〃納米生色技術”（圖7）極有可能也采用了磁控濺射技術，將金屬材料及其氧化物、半導體材料或非金屬材料轉(zhuǎn)化為復合納米粒子，直接濺射到織物表面，從而產(chǎn)生色彩和圖案。據(jù)介紹，該技術綜合成本低于傳統(tǒng)的印染工藝，且占地省，能耗低，生產(chǎn)工藝不需要水，不排放廢水，可以實現(xiàn)自動化和智能化生產(chǎn)。圖7采用〃納米生色技術”制成的面料3環(huán)保型牛仔后整理技術在牛仔后整理領域，繼Jeanologia公司推出〃牛仔零排放加工中心”后，意大利成衣整理技術專家Tonello開發(fā)了一種集多功能于一體且可完成所有牛仔成衣后整理的作業(yè)系統(tǒng)。Tonello的這套系統(tǒng)由ECOfree2、NoStone?、Core和UP等單元組成。ECOfree2可將臭氧溶解在水中，使靛藍在洗滌過程中降解，能夠降低人工成本，并大幅減少水和化學品的使用。與LeviStrauss合作開發(fā)的NoStone?技術可在不使用浮石的情況下呈現(xiàn)石洗效果，從而提高生產(chǎn)效率。TonelloUP的優(yōu)勢包括降低浴比、能耗、加工時間和成本。Core單元用于創(chuàng)造特殊效果、提高性能，并能減少高達96%的水洗用水量。廣東愛斯達等單位合作開發(fā)了具有多面料交替自動化處理功能的激光剪裁與雕刻一體機（圖8）,實現(xiàn)了激光快速剪裁和局部水洗、雕花效果，優(yōu)化了工藝流程，提高了生產(chǎn)效率；開發(fā)了新型臭氧水洗工藝，使臭氧在氣相系統(tǒng)中快速實現(xiàn)服裝整體或局部脫色仿舊效果，替代傳統(tǒng)水浴氧化劑，減少了污染物排放；開發(fā)了針對牛仔服裝生產(chǎn)和管理特點的多系統(tǒng)集成的智能化生產(chǎn)平臺，以此為基礎建立了牛仔服裝生產(chǎn)單件流管理模式?；诖?項關鍵技術，與吊掛生產(chǎn)系統(tǒng)和先進的縫制設備集成，構成整個智能化生產(chǎn)系統(tǒng)。經(jīng)實際應用驗證，該生產(chǎn)系統(tǒng)可實現(xiàn)多品種混合投線和連續(xù)化生產(chǎn)，同時可減少用工成本1/4以上，提升總體生產(chǎn)效率20%~30%。另外，耗水量相對于傳統(tǒng)水洗工藝減少了45%~70%，廢水COD降低2