綠色化學和環境治理的關系綠色化學的十二條原則,大致可歸納總結為三個主要方面:一是提供給社會的化學品應當是無害且環境友好的;二是原料或產品是可再生的,能符合可持續發展的原則;三是生產過程是環境友好的,各種廢物的排放不會對環境造成損害。過去,人們對化學品的好多偏見,大多是因為化學廢物的排放引起的。由于染整是典型的化學濕處理過程,大量有色污水的排放是造成人們對印染行業有偏見的首要原因。
傳統化學對環境治理的原則是先污染、后治理,即所謂的末端治理,這種治理方式不但耗費大量的財力物力,而且源頭上得不到有效控制,并且還有可能造成二次污染;而綠色化學是通過對生產過程的創新,實現從源頭上消除污染,變末端治理為源頭預防。這就好比防火與滅火的關系,防是第一位的。
印染生產中有悖綠色化學原則的主要方面從綠色化學的原則出發,生態紡織品應該從兩個層面上去理解。一是生產過程的綠色化,即染整生產的整個過程是清潔的、環境友好的和資源能源的利用是高效率的;二是其終端產品(紡織品)是生態的。在20世紀90年代,德國首先提出進入該國的紡織產品必須是環保的,即紡織品中不能含有可能致癌的可分解芳香胺類染料(偶氮染料)以及對甲醛含量有嚴格限制,所以現在人們一提起生態紡織品,往往強調的是其使用過程是生態的,即只強調終端產品的綠色化,也就是在印染過程中使用不含甲醛的助劑和不使用可分解芳香胺類染料,而忽視其生產過程的綠色化。這種只對消費者負責而不對生產地環境負責的所謂綠色加工顯然不符合可持續發展的原則,決不是真正意義上的綠色染整。解決綠色染整的技術關鍵,還得分析傳統印染生產中,有哪些因素有悖于綠色化學的基本精神,從中找出解決問題的對策。
工藝流程冗長,能耗巨大我國許多印染企業創新能力差,創新工藝流程及新產品占全部印染產品的比例不足10%,許多產品的生產工藝仍以傳統工藝為主,如棉織物加工的工藝流程常經過煮、練、漂、燒毛、印染等多道工序;真絲綢要經過預處理、初練、復練、印染等工序;滌綸仿真絲織物要使用大量的燒堿(NaOH)。這些加工過程時間長,耗水量巨大,是形成印染廢水的主要原因之一;另外,冗長工藝流程對熱能的消耗也相當驚人。浙江地區中小型企業較多,大多依賴燃煤取能為主,煤耗大,熱能利用率低,燃煤產生的SO2等廢氣是造成該地區酸雨的主要原因,對空氣污染的同時也對本地區的蠶桑產業等構成威脅。
生產過程中染化料加入的隨意性綠色化學要求生產過程中所采用的原料最大量地進入產品之中。美國斯坦福大學教授Trost在1991年首先提出了原子經濟性的原則,他認為理想的化學反應是原料分子中原子百分之百地參與目的產物的形成,而不會產生任何副產物或廢棄物質,從而達到零排放<4>。
基于這個原則,染整生產中所添加的染化料均應得到充分的利用,可實際生產狀況并不盡然。筆者曾在印染企業工作了10年,深知印染企業的一些做法是和綠色染整理念不一致的,如一些職工為了縮短染色時間,增加染料的用量,使得染料的利用率降低,結果是大量的染料和助劑被排放到環境中,有些企業在染色過程中任意補料的現象也比較嚴重。由于工藝的不穩定和操作的隨意性,使得染色后核樣發現色澤有偏淺,便補加染料和助劑繼續染色,且不計量地隨意追加,也使得染料利用率極低,大量有色污水被排放到環境中,對環境構成威脅,況且這種染色織物的色牢度大大降低。
再如染后對樣如果不合要求,對剝色劑的用量不計成本,一次剝不干凈剝二次,二次不行加大保險粉用量,大量含硫化學品被排放到環境中,危害性可想而知。
為提高染后織物的水洗牢度,不是從注重透染上著手,也沒有經過纖維與染料用量關系的考慮,認為只要是加入固色劑即可提高色牢度;堿減量和絲光工藝中不注意堿與其他助劑(如促進劑)相互配合作用,而是過多加入堿劑等等。這些做法都是和綠色染整背道而馳的。
對循環利用概念認識不足綠色化學注重對一切資源的可再生和循環使用,從而實現真正意義上的零排放。印染生產中可實現循環利用的主要是水、染料和熱能。
在織物的染前處理中,大多加入少量的表面活性劑處理,特別是前處理后還常要進行出水,而這些前處理廢水含雜少,完全可以循環利用。如滌綸等化纖織物含雜少,前處理簡單,其前處理廢水經一定處理后,完全可以作為染色工序的用水;如浙江嘉興某印染廠曾利用真絲綢復練后的廢水作為真絲綢染色用水,不但使廢水得到了循環利用,而且由于復練廢水中含有一定量的絲膠蛋白,對真絲綢染色過程中減少灰傷大有益處。
染整生產耗汽、耗能大。例如,染后平洗機出水溫度通常高達85以上;又如高溫高壓染色后廢氣廢液的排放溫度在100以上,是否可以利用很值得研究。嘉興能源計量所曾為這個問題和筆者進行過探討,其主要設想是想對嘉興某印染廠的高溫高壓染色機排出的高溫廢氣加以利用,如一臺高溫高壓染色機排出的高溫廢氣能否為后一臺的前處理用水加熱。然而他們進行調研后認為,企業主對熱能的再循環利用積極性一般。
染化料選擇與綠色染整正如本文前面所述,生態紡織品并不排斥使用染化料,綠色染整并不放棄一切化學過程,關鍵是要對染化料的安全性有一定的認識。安全的染化料首先是在生產過程中無毒無害,其次在使用過程中不會產生有害物質,生產的生態紡織品既要對生產地環境友好,又要對終端使用對象負責。
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