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棉織物無燒堿前處理工藝——實現高效節能環保的有效途徑

房寬峻

青島大學化學化工與環境學院

纖維新材料與現代紡織國家重點實驗室培育基地

摘要：棉織物的前處理是這類產品印染加工過程中能耗、污染負荷和水耗最大的環節，其主要原因是在前處理過程中大量使用燒堿。本文在分析棉織物上存在的各種雜質和燒堿及酶制劑對這些雜質作用的基礎上，采用生物技術與化學技術相結合，開發出無燒堿前處理工藝。生產應用結果表明，無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，生產效率高，是實現高效節能和環保的有效途徑。

關鍵詞：棉織物；無燒堿；前處理；高效；節能；環保

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程中水、能消耗和高污染廢水產生量比較大的工序。據有關資料介紹[1]，棉織物漂白和洗滌耗水量占總耗水量的75%，但COD只有5%，污染負荷為8%；退漿和精練工藝中，產生的COD值和污染負荷占75%，但耗水量僅為5%；染色工藝產生的廢水份額為10-20%，產生的污染負荷為17%，如圖1所示。

圖1棉印染加工中的耗水量和污染負荷

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）問題，與目前普遍使用的燒堿前處理工藝有關。

燒堿是傳統棉前處理工藝大量使用的化學品。長期以來，不論是在國內外公開發表的文獻中，還是在設備、染化料助劑廠家提供的推薦工藝中，都把棉前處理工藝的基礎建立在燒堿對棉織物上雜質的作用方面。這是因為，所有的研究結果都證明燒堿對棉織物上的各種雜質具有去除作用。而燒堿的大量使用，又造成了棉織物印染的“三高”問題。

開發節能、節水、環保的棉織物前處理工藝，需要對棉織物上存在的雜質進行重新認識，在此基礎上分析燒堿對雜質的作用機理，探討不用燒堿去除棉織物雜質的方法，實現棉織物前處理工藝的高效、節能和環保。

二、棉織物上的雜質

棉織物前處理的主要目的是去除棉織物上的雜質，賦予其良好的外觀和染色印花性能。也就是說，棉織物上雜質的種類、含量和性質決定著棉織物前處理應當采用的工藝。棉織物上存在的雜質可以分為以下三類：

伴生雜質

棉纖維生長過程中伴生的雜質成分及含量如表2所示。從截面結構來看（見圖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棉纖維的截面結構及模型[2-5]

質、油蠟和蛋白質等組成。初生胞壁緊連表皮層，處于次生胞壁和表皮層之間，主要是纖維素的網狀組織，也含有一定數量的油蠟和果膠質等雜質。胞腔位于棉纖維中心，含有蛋白質、礦物鹽及一些色素等。顯然，棉纖維中的天然雜質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的化學成分和含量[4]

棉籽殼

棉花在采摘和收獲加工過程中也會產生一些雜質如棉籽殼、塑料繩、鐵絲等，但是經過紡紗加工后，殘留在織物上的雜質主要是棉籽殼。棉籽殼主要由木質素、單寧、纖維素、半纖維素以及其它的多糖類物質組成，此外還含有少量的色素、油蠟、蛋白質和礦物質，其中木質素是最主要的成分。棉籽殼是棉織物上最難去除的雜質之一，棉籽殼的多少與配棉等級與棉紗質量關系很大。

人工添加的雜質

為了提高織造效率和坯布質量，棉織物在織造過程中需要對經紗進行上漿。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）、蠟類潤滑劑、防腐劑等，一般織物的上漿率在4-8%左右。人工添加的雜質，是造成目前印染前處理廢水COD值高的根本原因。