摘要：印染行業(yè)是耗能、用水和污染排放大戶，前處理和染色更是整個(gè)染整加工過程中耗能最多、廢水排放量最大的兩個(gè)工序，節(jié)能、節(jié)水、減排已刻不容緩．開發(fā)前處理和染色節(jié)能減排型助劑是國(guó)內(nèi)外研究的一個(gè)熱點(diǎn)．就低溫酶精練劑、氧漂活化劑、羊毛低溫染色助劑、分散染料染色載體、活性染料無(wú)鹽染色助劑、活性染料低溫節(jié)水皂洗劑和洗除活性染料浮色用酶洗滌劑的品種加以評(píng)述．
我國(guó)紡織業(yè)年耗水量超過100億t，廢水排放量為全國(guó)各行業(yè)的第6位，其中印染行業(yè)用水量占80％，約80億t，用水量按單位紡織品質(zhì)量是國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的2—3倍，單位能耗是他們的3—5倍．“十一五”環(huán)保目標(biāo)是到2010年單位能耗比2005年降低20％，污染物排放減少10％，用水量降低30％．因此，節(jié)能、節(jié)水、減排是印染行業(yè)刻不容緩的大事，除了改變陳舊的傳統(tǒng)染整工藝和使用先進(jìn)的節(jié)能、節(jié)水、減排的印染設(shè)備外，開發(fā)節(jié)能減排型的印染助劑也是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究的一個(gè)熱點(diǎn)．
1節(jié)能減排型前處理助劑的開發(fā)
1．1低溫酶精練劑
棉纖維上含有0．4％，1．2％果膠質(zhì)、0．4％～1．2％蠟質(zhì)、1．0％。1．9％蛋白質(zhì)、0．7％～1．6％灰分和少量的色素等天然雜質(zhì)，稱之為棉纖維的天然共生物．…這些雜質(zhì)主要存在于棉纖維的角質(zhì)層和初生胞壁中，它們使棉具有疏水性，染色時(shí)會(huì)阻礙染料的滲透和擴(kuò)散，加上紡紗上漿中施加了漿料、油劑，故在染整加工時(shí)必須將這些雜質(zhì)通過退漿、煮練、漂白工序予以去除，為后續(xù)的染色、印花、后整理創(chuàng)造必要的條件．
在傳統(tǒng)的煮練工藝中，燒堿作為皂化劑將果膠、油蠟、蛋白質(zhì)進(jìn)行水解，再用表面活性劑將分解物乳化和分散后從棉纖維上去除．但這些過程屬于化學(xué)反應(yīng)，并需要在100℃甚至135℃高溫(高壓)下進(jìn)行，耗汽量很大，lt棉針織品約需耗用蒸汽5—6 t，占整個(gè)染整加工過程中用汽量的60％左右．燒堿還會(huì)與纖維素反應(yīng)生成纖維素鈉，不易從纖維上洗下，煮練后必須反復(fù)用水洗滌，耗水量很大，約占整個(gè)染整過程用水量的50％左右，也增加了污水排放量．
低溫練漂是解決染整工藝節(jié)約能源、節(jié)約用水和減少排污量最為有效的方法，是當(dāng)今研究的重點(diǎn)．冷軋堆練漂工藝是利用高濃度化學(xué)物質(zhì)和延長(zhǎng)時(shí)間來(lái)達(dá)到化學(xué)反應(yīng)的目的，但分解出來(lái)的雜質(zhì)牢固地附著在織物上，必需用高溫水強(qiáng)力洗滌，否則產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)不到中高檔的要求．故在煮練劑中施加溶劑及時(shí)去除水解和皂化生成物，有利于提高水解反應(yīng)速率，降低煮練溫度，但使用有機(jī)溶劑是否可取值得商榷．
采用棉用酶制劑進(jìn)行煮練國(guó)外早在20世紀(jì)90年代已有研究，并有許多論著發(fā)表．岬l過去認(rèn)為棉煮練主要是去除棉蠟以提高滲透性，但經(jīng)四氯化碳萃取過的棉依然是零毛效，沒有提高滲透性．將果膠質(zhì)萃取后毛效都很好，因此，煮練對(duì)象應(yīng)是去除果膠質(zhì)，當(dāng)然，最理想的結(jié)果是在去除果膠質(zhì)的同時(shí)，也能部分去除其他雜質(zhì)．去除果膠質(zhì)選用果膠酶、半纖維素酶、
蛋白酶、脂肪酶等可起輔助作用．酶制劑生物催化反應(yīng)速度快，一般能在50—60℃反應(yīng)，可以節(jié)約能源．酶本身是蛋白質(zhì)，無(wú)毒，很容易生物降解，污水處理負(fù)擔(dān)輕，為環(huán)保型助劑．由于其催化反應(yīng)的專一性，僅能催化特定的一種物質(zhì)進(jìn)行水解或裂解反應(yīng)，所以，它可以從某些物質(zhì)中去除某一種特定的成分，果膠酶可在棉纖維中去除果膠質(zhì)．
果膠質(zhì)是以D一半乳糖醛酸的d—l，4一苷鍵結(jié)的多聚糖為主鏈，其部分羧酸基酯化成為甲酯，果膠質(zhì)中甲酯含量不同，酯化度不一，造成果膠質(zhì)疏水性不同．在這主鏈上有鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖、木糖和其他糖的支鏈，是一個(gè)分子結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的高聚物．果膠酶按其作用底物來(lái)分，有果膠酸酶、果膠酶和原果膠酶3種，其作用底物分別為果膠酸、果膠和原果膠．原始選用果膠酶進(jìn)行棉纖維煮練收效甚微。因?yàn)樗荒軐⒃z分解．改用原果膠酶，可明顯去除果膠質(zhì)，但效果仍不滿意．改用改性的果膠裂解酶后，才真正獲得成功，它將果膠質(zhì)分子鏈中無(wú)規(guī)部分的聚合物切斷，生成低聚物的混合物(內(nèi)切)，作用于果膠質(zhì)高聚物的分子鏈端部，使分子鏈水解，最后形成二聚體或單體(外切)．新的果膠裂解酶是從桿狀菌衍生而得的第三代果膠酶制劑，為解決其耐熱性，通過基因工程和DNA編碼的方法，將不同的細(xì)菌克隆在果膠裂解酶中，這是目前適用棉布煮練的新一代酶制劑．它能在50～80℃、pH值7．1 1、無(wú)需鈣鎂離子活化的情況下使用，適用于各種加工工藝，如浸漬法、軋蒸法等，加入表面活性劑和其他酶制劑，可以幫助去除油蠟等雜質(zhì)．應(yīng)用丹麥諾維信公司的果膠酶Scourzvme L、中性纖維素酶和復(fù)合酶對(duì)全棉精梳針織品(27．8 tex)進(jìn)行煮練，處理溫度60℃、pH 8．4、時(shí)間60 min，煮練后其果膠去除率分別為：果膠酶94．76％，中性纖維素酶31．37％，復(fù)合酶95．89％，常規(guī)堿煮練的果膠去除率為95．75％．凈洗后的潤(rùn)濕性達(dá)到1 s之內(nèi)，達(dá)到常規(guī)煮練水平．
1．2氧漂活化劑
雙氧水漂白的紡織品白度純正，穩(wěn)定性良好，沒有污染，不腐蝕設(shè)備，所以此法廣泛用于纖維素纖維和其他纖維的漂白．雙氧水漂白機(jī)理至今未有定論，大多數(shù)可接受的機(jī)理有：(1)過氧化氫作為一種弱酸，在堿性介質(zhì)中離解為過氧化氫負(fù)離子(H：O：+OH一≠HOO-+H20)；(2)過氧化氫負(fù)離子又是一種親核試劑，能引發(fā)過氧化氫形成游離基(HOO一+H202≠HOO-+HO·+0H一)，兩者都具有活性，可使色素氧化分解產(chǎn)生漂白作用．但傳統(tǒng)氧漂工藝因?yàn)殡p氧水活化能較高，必須達(dá)到活化能才能分解出有效的氧化劑HOO一或HOO·，故必須在95℃以上高溫、pH 11左右才能分解，分解率約為80％．同時(shí)，還存在歧化反應(yīng)，有效利用率約50％．冷軋堆練漂時(shí)，利用率僅20％左右，大部分被無(wú)效分解，加入穩(wěn)定劑目的是降低分解，提高利用率．常用穩(wěn)定劑中，水玻璃分解率為46％，AR一750為l 3％'Prestogen EB為l 6％，但都要在95℃漂白，能耗很高．
為使雙氧水能在較低的溫度下分解并提高其利用率，必須降低分解活化能，并控制分解速率．從家用洗滌劑中除過硼酸鈉氧化劑外添加活性劑使漂白溫度降低受到啟發(fā)，提出氧漂活化劑用于纖維素纖維漂白．【81比較成熟的是四乙酰乙二胺(TAED)和壬酰基氧苯磺酸鈉(NOBS)19I，這類漂白活化劑與HOO一作用生成漂白能力明顯強(qiáng)于雙氧水的過氧羧酸，從而使漂白可在較低溫度下進(jìn)行陋12l，反應(yīng)式如下：
由于過氧乙酸的氧化電位很高(僅次于臭氧)，所以具有低溫漂白作用，可以在70℃、pH 10．5條件下漂白，白度超過常規(guī)氧漂丁藝，并可減少纖維損傷．
NOBS稱為第二代漂白活化劑，屬于釋氧活化能更低的品種．NOBS在40～50℃即能產(chǎn)生壬基過氧酸負(fù)離子，反應(yīng)式如下：
由于溫度更低，對(duì)纖維損傷很小．因?yàn)楸匦柙趬A性條件下生成過氧化氫負(fù)離子，pH應(yīng)控制在10．5，但是在生成壬基過氧酸負(fù)離子的同時(shí)，產(chǎn)生酸性很強(qiáng)的對(duì)羥基苯磺酸。不利于過氧酸負(fù)離子的產(chǎn)生．
TAED是非離子型，NOBS為陰離子型．如果羧酸的碳原子數(shù)小于8，生成的過氧羧酸能溶解于水中，不易吸附到纖維上，使纖維表面的過氧羧酸濃度與水溶液中相同，則雙氧水活化效率較低，漂白效果較差，這種活化劑稱為親水性活化劑，如TAED．如果過氧羧酸的碳原子大于8，則不易溶于水，而被纖維所吸附，使纖維表面上過氧羧酸濃度高于水溶液，其雙氧水活化效率高，漂白效果也好，這種活化劑稱為疏水性活化劑，如NOBS．
繼TAED和NOBS之后，20世紀(jì)初又開發(fā)了N一酰基己內(nèi)酰胺(N—Acyl c印rolactam)類陽(yáng)離子活化劑，在漂白液中更易被呈陰離子性的纖維吸附，活化能力更強(qiáng)，在冷軋堆練漂工藝中，可由24 h堆置縮短到4～6 h；在雙氧水熱漂工藝中，溫度可降低，有利于節(jié)能和保護(hù)纖維不受損傷．這類活化劑的品種有N七4七三乙基銨甲撐)苯酰基】己內(nèi)酰胺氯化物(TBcc)和6七N，N，N一三甲基銨甲撐)己酰基己內(nèi)酰胺對(duì)甲苯磺酸(THC偈)，它們與過氧化負(fù)離子在堿性條件下反應(yīng)生成N一4一三乙基銨甲撐苯甲酰過氧酸。
以上4個(gè)過氧化物活化劑TAED、NOBS、TBCC和THCTS的分子結(jié)構(gòu)中都有羰基，羰基中氧原子的負(fù)電性高于碳原子，電子云密度趨于氧原子，碳原子處于缺電子狀態(tài)(部分負(fù)電荷)，遂與HOO一發(fā)生親核加成反應(yīng)，去除離基后生成過氧化有機(jī)酸，反應(yīng)式如下：
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