在印染行業(yè)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(qiáng)堿退漿工藝，導(dǎo)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(huán)節(jié)，同樣會(huì)產(chǎn)生高能耗。
目前江南大學(xué)在環(huán)保漿料、生物酶處理、低溫漂白、超聲波水洗、超細(xì)涂料染色等五大集成技術(shù)方面均取得了一定的進(jìn)展，這些技術(shù)可實(shí)現(xiàn)“棉織物低溫印染”，使“末端治理”向“源頭控制”轉(zhuǎn)變，真正達(dá)到印染行業(yè)節(jié)能減排的目的。
江南大學(xué)研發(fā)的“棉織物低溫印染”新處理工藝呈現(xiàn)以下優(yōu)點(diǎn)：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(huì)顯著降低退漿廢水處理難度，并提高退漿質(zhì)量；精練過程通過角質(zhì)酶、堿性果膠酶作用，可以在50~60℃汽蒸或室溫下進(jìn)行冷堆，達(dá)到節(jié)能、節(jié)水和減排的目的；漂白環(huán)節(jié)用漂白活化劑，在50℃下進(jìn)行，可以達(dá)到節(jié)能降耗；染色過程，采用超細(xì)涂料及通過對(duì)棉纖維的陽離子化處理，在室溫就可以進(jìn)行，從而達(dá)到節(jié)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(dá)到節(jié)能、節(jié)水的目的。
環(huán)保漿料替代PVA
PVA漿料上漿性能佳、應(yīng)用廣泛、目前尚無良好的替代產(chǎn)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(yè)協(xié)會(huì)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(shí)現(xiàn)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(shù)的發(fā)展還任重道遠(yuǎn)。要解決PVA漿料退漿困難和環(huán)境污染問題，有兩條技術(shù)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(chǎn)業(yè)化；二是開發(fā)替代PVA的漿料，這種方法目前更現(xiàn)實(shí)。江南大學(xué)開發(fā)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(jìn)展，并為生物酶退漿奠定了基礎(chǔ)。
今后重點(diǎn)應(yīng)加強(qiáng)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(fù)配增效機(jī)制、高增韌、高增塑漿料添加劑的研發(fā)，以實(shí)現(xiàn)完全替代PVA漿料。
生物酶前處理技術(shù)
棉織物生物酶前處理具有如下優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省大量的工藝用水、能耗、化工原料等，同時(shí)減少對(duì)廢水的處理費(fèi)用，因而生產(chǎn)綜合成本不高于傳統(tǒng)工藝；大幅減少廢水排放量及排放廢水中鹽、AOX、染料、化學(xué)藥劑等含量，廢水COD值顯著降低；由于避免了強(qiáng)堿、氧化劑等化學(xué)藥劑對(duì)纖維的損傷，使得織物具有良好手感、外觀、物理機(jī)械性能及染色性能等，產(chǎn)品品質(zhì)明顯提高。
棉織物傳統(tǒng)高溫強(qiáng)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(shè)備易損壞。
工業(yè)化應(yīng)用障礙：含PVA漿料織物阻礙淀粉酶退漿推廣應(yīng)用，低品質(zhì)棉(如普梳棉)雜質(zhì)含量太高，特別是棉籽殼，生產(chǎn)時(shí)間偏長。
今后需要進(jìn)一步攻關(guān)的方向：PVA替代漿料上漿織物酶退漿工藝；基于多酶功能復(fù)配的高效復(fù)合酶制備技術(shù)；棉籽殼酶法去除技術(shù)；酶法退煮冷堆技術(shù)及中溫連續(xù)汽蒸技術(shù)；側(cè)重工業(yè)化應(yīng)用的生物酶前處理技術(shù)推廣。
生物酶前處理技術(shù)節(jié)能減排效果顯著：以傳統(tǒng)纖維(棉織物)染整前處理為例，生物法前處理與傳統(tǒng)化學(xué)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(dá)到直接排放要求，節(jié)省染色時(shí)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(shù)
棉織物的常規(guī)漂白在98~100℃下進(jìn)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(jìn)行。江南大學(xué)研制出的基于陽離子漂白活化劑的天然纖維低溫漂白技術(shù)：活化劑水溶性好，可與過氧化氫快速反應(yīng)形成陽離子活化過氧化氫體系，對(duì)纖維素有較好直接性，可中性漂白(pH7)，漂后無需大量水洗，漂后排放廢水無需特殊處理，特別是漂白溫度可降至50℃，顯著節(jié)能，而且對(duì)棉纖維無明顯損傷。
超聲波低溫水洗技術(shù)
水洗是印染加工的必須工序，節(jié)水節(jié)能的水洗裝備一直是本行業(yè)的研究重點(diǎn)。紡織品印染加工需要大量的熱能(蒸汽)和水，其中水洗工序占了相當(dāng)大的比例，無論是前處理中的退漿、煮練、漂白、絲光，還是染色或印花后去除浮色和雜質(zhì)，都必須經(jīng)過多道高溫水洗才能保證最終產(chǎn)品的質(zhì)量。水洗過程中用水量和蒸汽能耗分別占到整個(gè)印染用水和能耗的60%和40%以上。
江南大學(xué)研發(fā)的超聲波低溫水清洗原理：由超聲波發(fā)生器發(fā)出的高頻振蕩信號(hào)(頻率>20000赫茲的聲波)，通過換能器轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振蕩而傳播到介質(zhì)，使水清洗液體流動(dòng)并產(chǎn)生數(shù)以萬計(jì)的微小氣泡。存在于液體中的微小氣泡在聲場的作用下振動(dòng)，當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時(shí)，氣泡迅速增長，然后突然閉合，在氣泡閉合時(shí)產(chǎn)生沖擊波，在其周圍產(chǎn)生上千個(gè)大氣壓力(空化效應(yīng))，破壞不溶性污物而使它們分散于清洗液中，從而達(dá)到清洗材料表面的目的。
通過有效組合超聲波裝置和印染設(shè)備，開發(fā)出的超聲波染整水洗機(jī)，目前主要應(yīng)用于染整加工中的各類水洗：如退、煮、漂后水洗，染色后水洗，印花后水洗等。
江南大學(xué)聯(lián)合江蘇紅旗印染機(jī)械有限公司、無錫南方聲學(xué)工程有限公司聯(lián)合研制出國內(nèi)首臺(tái)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的超聲波印染水洗機(jī)。擁有“智能多頻恒功率超聲波裝置”、“印染用高效超聲波水洗單元”和“超聲波水洗工藝”三大集成技術(shù)。
2011年11月18日~12月20日，紹興海神印染制衣有限公司試用了超聲波印染水洗機(jī)，并檢測了超聲波水洗的洗滌效果，與常規(guī)水洗效果相比得出如下結(jié)論：所檢測21個(gè)批次印花產(chǎn)品的水洗效果，發(fā)現(xiàn)95%批次產(chǎn)品的超聲波洗一遍與常規(guī)洗兩遍的牢度相當(dāng)甚至有所提高。2010年6月至今，常州印染機(jī)械試驗(yàn)中心(常州霸洋紡織品有限公司)兩組超聲波水洗裝置用于實(shí)際生產(chǎn)。結(jié)果表明：超聲波水洗后織物的摩擦、皂洗牢度均好于常規(guī)水洗布，且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。超聲波水洗省去了蒸汽加熱，帶來了較大的經(jīng)濟(jì)效益。
超細(xì)涂料染色技術(shù)
紡織品的常規(guī)染色往往需要在50~100℃，甚至超過100℃的溫度下進(jìn)行，而且染色浴比大，染浴中需加入大量的鹽類作促染劑，染料利用率較低，染色用水及廢水排放量大、色度高、含鹽量高，特別是不同的纖維需要不同的染料及染色工藝，工藝復(fù)雜，染色質(zhì)量不易控制。江南大學(xué)開發(fā)的粒徑在200nm左右的超細(xì)涂料制備技術(shù)和基于纖維陽離子預(yù)先/同時(shí)改性的超細(xì)涂料染色技術(shù)。與常規(guī)涂料染色相比,由于顏料超細(xì)化后，著色強(qiáng)度、光澤和遮蓋力顯著提高，超細(xì)涂料染色后的織物K/S值明顯增大，織物顏色更深，可顯著節(jié)省涂料用量。采用超細(xì)涂料染色，僅需要在室溫下進(jìn)行，節(jié)能、節(jié)約染化料、節(jié)水，而且工藝簡單、流程短(節(jié)時(shí)1/3)，染色質(zhì)量好。與染料染色相比，超細(xì)涂料染色具有四大優(yōu)點(diǎn)：對(duì)加工對(duì)象纖維的普適性、色譜選擇的廣泛多樣性、污染輕的環(huán)境優(yōu)化性、節(jié)能降耗的經(jīng)濟(jì)性。
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