紡織工業是國民經濟的支柱產業,同時也是污染比較嚴重的行業。國家對紡織工業的節能減排高度重視。在紡織工業的污染物排放和能源消耗中,印染行業,特別是印染前處理又占了重要比例。我國單位織物能耗為世界平均水平的2.4倍,其中,染整行業的能耗占紡織行業的60%。紡織工業排放的廢水中,量大且污染嚴重的主要是印染廢水,占到80%。
在印染行業的能耗和污染物排放中,棉織物的印染,特別是棉織物的前處理又占了重要比例。由于目前棉織物還大量采用退漿性能差、難以生物降解的PVA漿料上漿,需采用高溫強堿退漿工藝,導致退漿廢水的CODcr值高、黏度大、pH值高、可生化性差,能耗、水耗和廢水排放量也很大。在棉織物的精練、漂白、染色環節,同樣會產生高能耗。
目前江南大學在環保漿料、生物酶處理、低溫漂白、超聲波水洗、超細涂料染色等五大集成技術方面均取得了一定的進展,這些技術可實現“棉織物低溫印染”,使“末端治理”向“源頭控制”轉變,真正達到印染行業節能減排的目的。
江南大學研發的“棉織物低溫印染”新處理工藝呈現以下優點:采用高性能變性淀粉替代PVA漿料上漿,可以采用a-淀粉酶退漿,會顯著降低退漿廢水處理難度,并提高退漿質量;精練過程通過角質酶、堿性果膠酶作用,可以在50~60℃汽蒸或室溫下進行冷堆,達到節能、節水和減排的目的;漂白環節用漂白活化劑,在50℃下進行,可以達到節能降耗;染色過程,采用超細涂料及通過對棉纖維的陽離子化處理,在室溫就可以進行,從而達到節能目的,而且染色過程無需加鹽,涂料的利用率高;超聲波水洗可以貫穿退漿、精練、漂白、染色全過程,達到節能、節水的目的。
環保漿料替代PVA
PVA漿料上漿性能佳、應用廣泛、目前尚無良好的替代產品。但是PVA退漿困難、退漿廢水COD含量高,而且難以生物降解。1997年中國棉紡織行業協會提出“少用和不用PVA”,十幾年來已取得顯著成效,部分品種已實現無PVA上漿,但在一些高難品種上要完全不用PVA漿料上漿,其整體技術的發展還任重道遠。
要解決PVA漿料退漿困難和環境污染問題,有兩條技術路線:一是采用PVA酶,但其成本高,而且PVA分解酶目前還沒有產業化;二是開發替代PVA的漿料,這種方法目前更現實。江南大學開發了具有集陽離子基、醋酸酯基等為一體的多重變性淀粉漿料,在取代PVA漿料、提高上漿效果方面取得了較好的進展,并為生物酶退漿奠定了基礎。
今后重點應加強高性能多元深度變性淀粉、三元及多元聚丙烯酸酯漿料、組合漿料的復配增效機制、高增韌、高增塑漿料添加劑的研發,以實現完全替代PVA漿料。
生物酶前處理技術
棉織物生物酶前處理具有如下優點:節省大量的工藝用水、能耗、化工原料等,同時減少對廢水的處理費用,因而生產綜合成本不高于傳統工藝;大幅減少廢水排放量及排放廢水中鹽、AOX、染料、化學藥劑等含量,廢水COD值顯著降低;由于避免了強堿、氧化劑等化學藥劑對纖維的損傷,使得織物具有良好手感、外觀、物理機械性能及染色性能等,產品品質明顯提高。
棉織物傳統高溫強堿染整前處理工藝存在以下問題。水耗大:1萬米棉織物處理需消耗300噸水;能耗高:處理過程溫度95~100℃,占全工藝能耗45%;廢水處理難:pH>11、COD>3000mg/L、BOD/COD<0.2;纖維損傷;設備易損壞。
工業化應用障礙:含PVA漿料織物阻礙淀粉酶退漿推廣應用,低品質棉(如普梳棉)雜質含量太高,特別是棉籽殼,生產時間偏長。
今后需要進一步攻關的方向:PVA替代漿料上漿織物酶退漿工藝;基于多酶功能復配的高效復合酶制備技術;棉籽殼酶法去除技術;酶法退煮冷堆技術及中溫連續汽蒸技術;側重工業化應用的生物酶前處理技術推廣。
生物酶前處理技術節能減排效果顯著:以傳統纖維(棉織物)染整前處理為例,生物法前處理與傳統化學處理工藝比較:廢水排放量降低50%~60%,廢水COD值下降1/3~1/2,廢水pH值達到直接排放要求,節省染色時間1/2、用汽量降低2/3、耗電量降低1/2、綜合成本降低1/3~1/2。
低溫漂白技術
棉織物的常規漂白在98~100℃下進行,加工過程能耗高,纖維損傷大。低溫漂白目前已能降到80℃下進行。
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