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低温练漂的节能减排工

来源:中国纺机网编辑部 发布时间:2013年08月20日

棉纤维上含有0.4%~1.2%的果胶质、0.4%~1.2%的蜡质、1.0%~1.9%的蛋白质、0.7%~1.6%的灰分及少量的色素等天然杂质,称之为棉纤维的天然共生物。这些杂质主要存在于棉纤维的角质层和初生胞壁中。它们的存在使棉具有疏水性,阻碍了染料的渗透和扩散。加之纺纱时进行上浆,人为地施加了浆料、抗静电剂和润滑剂。在染整时必须将杂质、浆料、油剂通过退浆、煮练、漂白三道工序予以去除,以保证棉的润湿、渗透性和白度,为后续染色、印花、整理创造必要条件。

由于当前的浆料品种很多,有淀粉、变性淀粉、丙烯酸酯、变性种子胶、海藻酸钠、CMC、PVA等复配成上浆剂。各厂选用品种差异很大,配方不一,增加了退浆的难度。特别是PVA,即使退浆率达到95%,残留的5%PVA仍然会导致染色不匀,产生色花。各种浆料最好的退浆剂是双氧水。用生物酶退浆,效率高,但因有专一性,只对特定的浆料有效,对其他浆料则一无效能。

棉漂白有次氯酸钠、双氧水和亚氯酸钠三种,以亚氯酸钠漂白白度最佳,但分解物二氧化氯毒性很大、腐蚀设备严重。碱性次氯酸钠漂白白度最差,且不能与煮练同浴进行。双氧水漂白白度居中。用双氧水漂白,可将退浆、煮练、漂白三工序合而为一。在传统煮练工艺中,以烧碱作为蛋白质、果胶、油蜡的水解剂和皂化剂,再用表面活性剂将分解物乳化和分散而从棉纤维上去除。但这些反应都必须在高温下进行,同时双氧水的漂白作用也要在95℃以上才发挥。低温时,双氧水分解出有效成分很慢。因此传统工艺都是在100℃,甚至135℃的高温高压设备中进行,练漂时间60~90min,耗用蒸汽量很大,每吨棉针织品约需蒸汽5~6t,占整个染整用汽量的60%左右。因此出现了低温冷轧堆练漂工艺,它是棉织物浸轧高浓度烧碱、双氧水和表面活性剂溶液,轧后打卷,冷堆16~24h,利用浓度高、反应时间长来达到反应的目的,但分解出来的杂质牢固地附在织物上,非用高温强力

洗涤不可。因此练漂质量达不到中、高档产品的要求,使用受到限制。传统工艺因使用烧碱,它会与纤维素反应生成纤维素钠,不易从纤维上洗下来,练漂后必须反复用水洗涤,耗水量很大,练漂用水量约占整个染整用水量的50%,也相应地增加了污水排放量。

节能减排已成为全球的共识,研究、推广低温练漂工艺成为热点、焦点。

(1)低温煮练的原理

低温练漂必须分别实现低温煮练和低温漂白。低温工艺中去除棉纤维上的共生物、色素和浆料。

生物酶煮练和烧碱煮练都是将共生物水解。前者是生物催化反应,后者是化学水解。化学水解反应的速度取决于反应温度、反应物的浓度和催化剂的使用。一般地说,反应温度相差10℃,其反应速率相差2~3倍,要达到相同的水解率,在低10℃的条件下反应,时问要延长2~3倍。提高反应物浓度也能提高反应速度,取决于它是几级反应,若是一级化学反应,反应速率与反应物的摩尔浓度成正比。催化剂可以大大提高反应速率,取决于使用的催化剂的催化效率,选择优异的催化剂就可以降低反应温度。煮练时烧碱本身就是催化剂。

冷轧堆煮练工艺就是利用提高反应物浓度和延长反应时间来完成的。

低温煮练的基本原理是:煮练时共生物的水解反应是可逆反应,反应速率取决于反应物的浓度和生成物的浓度,若生成物积聚的浓度高时,反应速度降低,甚至逆反应增加。因此,及时将生成物去除,既有利于水解反应的进行,又可提高水解反应的速度。使用溶剂将水解反应产物萃取去除,使反应有利于生成水解物的方向进行,从而提高反应速率,使水解反应(煮练)可降低温度。同时,有机溶剂也能直接萃取棉脂、棉蜡,提高纤维的亲水性。这就我国著名学者黄茂福教授研究发明低温煮练的基本原理。

(2)低温漂白的原理

因过羧基的漂白有效利用率高于双氧水而起到漂白活化作用。若过羧酸的碳原子数小于8的,生成的过羧酸能溶解于水中,不易吸附到纤维上,使纤维表面上过羧酸浓度与溶液中相同,其双氧水活化效率较小,如TAED

。这种活化剂称为亲水性活化剂。若过羧酸的碳原子数大于8,因其过羧酸不溶于水而易被纤维吸附而使纤维表面浓度高于溶液,其双氧水活化效率高,这种活化剂称为疏水性活化剂,如NOBS。

用醋酐与乙二胺(用作离基)反应生成四乙酰乙二胺(TAED)。TAED与等摩尔双氧水反应生成过醋酸,过醋酸的活性比双氧水大,加速了漂白。同时释放出离基乙二胺。NOBS也是这样,与双氧水作用后生成过壬酸与离基苯酚磺酸。

酰类活化剂单独使用时,它与双氧水的反应是等摩尔反应,2mol的双氧水(68g)要与1ml的活化剂(216g TAED)反应,纯TAED的用量是双氧水(100%)的3倍,若用1g/L的100%双氧水,100%的TAED要用3.2g/L才能发挥最佳效果。因此不少人做1g/L TAED试验后认为TAED没有好的活化效率,主要是没有用足够的用量。但使用如此高的浓度其成本不胜负担,国外专利介绍其最低用量为2g/L方能于80℃漂白。即使这样印染厂还是承担不了,因TAED的价格很贵。

为克服活化剂高用量的缺点,经研究发现使用复合活化剂可以发挥协同作用,从而使活化剂用量降到0.2~0.4g/L。并且自制了活化剂,使使用成本大为降低,根据上述基本原理,上海祺瑞纺织化工有限公司研制开发了用于低温练漂的低温练漂剂QR一2010、QR一2011、QR一2020。以不同比例用于棉针织物、机织物、毛巾、纱、筒子纱和混纺物的低温练漂,优选了不同温度的双氧水练漂液配方。在数十家不同类型的印染厂进行大样试验,都取得了很好效果。

(3)全棉或棉混纺织物低温退煮漂三合一浸渍法工艺

工艺流程:棉制品→浸渍退煮漂溶液(40~80℃,60~90min)→排液→水洗(60℃,15min)→排液→加水、醋酸中和到pH=6~7,加去氧酶去除残留双氧水→直接加染料染色。表3-5系低温退煮漂三合一浸渍法工艺效果。

表3-5低温退煮漂三合一浸渍法工艺效果<

传统工艺的毛效高4~6cm,白度高2%~3%,双氧水分解率高10%~15%。


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