棉織物無(wú)燒堿前處理工藝——實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能環(huán)保的有效途徑
房寬峻
青島大學(xué)化學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院
纖維新材料與現(xiàn)代紡織國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地
摘要:棉織物的前處理是這類(lèi)產(chǎn)品印染加工過(guò)程中能耗、污染負(fù)荷和水耗最大的環(huán)節(jié),其主要原因是在前處理過(guò)程中大量使用燒堿。本文在分析棉織物上存在的各種雜質(zhì)和燒堿及酶制劑對(duì)這些雜質(zhì)作用的基礎(chǔ)上,采用生物技術(shù)與化學(xué)技術(shù)相結(jié)合,開(kāi)發(fā)出無(wú)燒堿前處理工藝。生產(chǎn)應(yīng)用結(jié)果表明,無(wú)燒堿棉織物前處理工藝,流程短,能耗、水耗和廢水的COD值大大降低,生產(chǎn)效率高,是實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能和環(huán)保的有效途徑。
關(guān)鍵詞:棉織物;無(wú)燒堿;前處理;高效;節(jié)能;環(huán)保
一、引言
天然纖維素纖維如棉麻及其混紡織物的前處理是印染加工過(guò)程中水、能消耗和高污染廢水產(chǎn)生量比較大的工序。據(jù)有關(guān)資料介紹[1],棉織物漂白和洗滌耗水量占總耗水量的75%,但COD只有5%,污染負(fù)荷為8%;退漿和精練工藝中,產(chǎn)生的COD值和污染負(fù)荷占75%,但耗水量?jī)H為5%;染色工藝產(chǎn)生的廢水份額為10-20%,產(chǎn)生的污染負(fù)荷為17%,如圖1所示。


圖1棉印染加工中的耗水量和污染負(fù)荷
棉織物印染加工存在的“三高”(耗水量高、能耗高和廢水COD值高)問(wèn)題,與目前普遍使用的燒堿前處理工藝有關(guān)。
燒堿是傳統(tǒng)棉前處理工藝大量使用的化學(xué)品。長(zhǎng)期以來(lái),不論是在國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)中,還是在設(shè)備、染化料助劑廠(chǎng)家提供的推薦工藝中,都把棉前處理工藝的基礎(chǔ)建立在燒堿對(duì)棉織物上雜質(zhì)的作用方面。這是因?yàn)椋械难芯拷Y(jié)果都證明燒堿對(duì)棉織物上的各種雜質(zhì)具有去除作用。而燒堿的大量使用,又造成了棉織物印染的“三高”問(wèn)題。
開(kāi)發(fā)節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保的棉織物前處理工藝,需要對(duì)棉織物上存在的雜質(zhì)進(jìn)行重新認(rèn)識(shí),在此基礎(chǔ)上分析燒堿對(duì)雜質(zhì)的作用機(jī)理,探討不用燒堿去除棉織物雜質(zhì)的方法,實(shí)現(xiàn)棉織物前處理工藝的高效、節(jié)能和環(huán)保。
二、棉織物上的雜質(zhì)
棉織物前處理的主要目的是去除棉織物上的雜質(zhì),賦予其良好的外觀和染色印花性能。也就是說(shuō),棉織物上雜質(zhì)的種類(lèi)、含量和性質(zhì)決定著棉織物前處理應(yīng)當(dāng)采用的工藝。棉織物上存在的雜質(zhì)可以分為以下三類(lèi):
伴生雜質(zhì)
棉纖維生長(zhǎng)過(guò)程中伴生的雜質(zhì)成分及含量如表2所示。從截面結(jié)構(gòu)來(lái)看(見(jiàn)圖2),棉纖維由表皮層、初生胞壁、次生胞壁和胞腔組成。其中,次生胞壁的成分是纖維素,它是構(gòu)成棉纖維的主體。表皮層是棉纖維的最外層,主要由果膠


圖2棉纖維的截面結(jié)構(gòu)及模型[2-5]
質(zhì)、油蠟和蛋白質(zhì)等組成。初生胞壁緊連表皮層,處于次生胞壁和表皮層之間,主要是纖維素的網(wǎng)狀組織,也含有一定數(shù)量的油蠟和果膠質(zhì)等雜質(zhì)。胞腔位于棉纖維中心,含有蛋白質(zhì)、礦物鹽及一些色素等。顯然,棉纖維中的天然雜質(zhì)主要集中于初生胞壁和表皮層中。
表1棉纖維及其伴生雜質(zhì)的化學(xué)成分和含量[4]
成分 | 成熟棉纖維 | 未成熟棉纖維 |
纖維素 | 90-95% | 減少 |
果膠質(zhì) | 0.7-1.2% | 增加 |
蛋白質(zhì) | 1.1-1.9% | 增加 |
蠟、脂肪 | 0.4-1.0% | 增加 |
有機(jī)酸 | 0.5-1.0% | 增加 |
總糖分 | ~0.3% | - |
灰分 | 0.7-1.6% | 增加 |
棉籽殼
棉花在采摘和收獲加工過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生一些雜質(zhì)如棉籽殼、塑料繩、鐵絲等,但是經(jīng)過(guò)紡紗加工后,殘留在織物上的雜質(zhì)主要是棉籽殼。棉籽殼主要由木質(zhì)素、單寧、纖維素、半纖維素以及其它的多糖類(lèi)物質(zhì)組成,此外還含有少量的色素、油蠟、蛋白質(zhì)和礦物質(zhì),其中木質(zhì)素是最主要的成分。棉籽殼是棉織物上最難去除的雜質(zhì)之一,棉籽殼的多少與配棉等級(jí)與棉紗質(zhì)量關(guān)系很大。
人工添加的雜質(zhì)
為了提高織造效率和坯布質(zhì)量,棉織物在織造過(guò)程中需要對(duì)經(jīng)紗進(jìn)行上漿。棉織物漿紗采用的漿料主要包括淀粉及其衍生物、聚乙烯醇(PVA)、蠟類(lèi)潤(rùn)滑劑、防腐劑等,一般織物的上漿率在4-8%左右。人工添加的雜質(zhì),是造成目前印染前處理廢水COD值高的根本原因。
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