在印染行业的能耗和污染物排放中,棉织物的印染,特别是棉织物的前处理又占了重要比例。由于目前棉织物还大量采用退浆性能差、难以生物降解的PVA浆料上浆,需采用高温强碱退浆工艺,导致退浆废水的CODcr值高、黏度大、pH值高、可生化性差,能耗、水耗和废水排放量也很大。在棉织物的精练、漂白、染色环节,同样会产生高能耗。
纺织工业是国民经济的支柱产业,同时也是污染比较严重的行业。国家对纺织工业的节能减排高度重视。在纺织工业的污染物排放和能源消耗中,印染行业,特别是印染前处理又占了重要比例。我国单位织物能耗为世界平均水平的2.4倍,其中,染整行业的能耗占纺织行业的60%。纺织工业排放的废水中,量大且污染严重的主要是印染废水,占到80%。
据华经纵横节能评估报告表介绍,目前江南大学在环保浆料、生物酶处理、低温漂白、超声波水洗、超细涂料染色等五大集成技术方面均取得了一定的进展,这些技术可实现“棉织物低温印染”,使“末端治理”向“源头控制”转变,真正达到印染行业节能减排的目的。
江南大学研发的“棉织物低温印染”新处理工艺呈现以下优点:采用高性能变性淀粉替代PVA浆料上浆,可以采用a-淀粉酶退浆,会显著降低退浆废水处理难度,并提高退浆质量;精练过程通过角质酶、碱性果胶酶作用,可以在50~60℃汽蒸或室温下进行冷堆,达到节能、节水和减排的目的;漂白环节用漂白活化剂,在50℃下进行,可以达到节能降耗;染色过程,采用超细涂料及通过对棉纤维的阳离子化处理,在室温就可以进行,从而达到节能目的,而且染色过程无需加盐,涂料的利用率高;超声波水洗可以贯穿退浆、精练、漂白、染色全过程,达到节能、节水的目的。
环保浆料替代PVA
PVA浆料上浆性能佳、应用广泛、目前尚无良好的替代产品。但是PVA退浆困难、退浆废水COD含量高,而且难以生物降解。1997年中国棉纺织行业协会提出“少用和不用PVA”,十几年来已取得显著成效,部分品种已实现无PVA上浆,但在一些高难品种上要完全不用PVA浆料上浆,其整体技术的发展还任重道远。
要解决PVA浆料退浆困难和环境污染问题,有两条技术路线:一是采用PVA酶,但其成本高,而且PVA分解酶目前还没有产业化;二是开发替代PVA的浆料,这种方法目前更现实。江南大学开发了具有集阳离子基、醋酸酯基等为一体的多重变性淀粉浆料,在取代PVA浆料、提高上浆效果方面取得了较好的进展,并为生物酶退浆奠定了基础。
生物酶前处理技术
棉织物生物酶前处理具有如下优点:节省大量的工艺用水、能耗、化工原料等,同时减少对废水的处理费用,因而生产综合成本不高于传统工艺;大幅减少废水排放量及排放废水中盐、AOX、染料、化学药剂等含量,废水COD值显著降低;由于避免了强碱、氧化剂等化学药剂对纤维的损伤,使得织物具有良好手感、外观、物理机械性能及染色性能等,产品品质明显提高。
棉织物传统高温强碱染整前处理工艺存在以下问题。水耗大:1万米棉织物处理需消耗300吨水;能耗高:处理过程温度95~100℃,占全工艺能耗45%;废水处理难:pH>11、COD>3000mg/L、BOD/COD<0.2;纤维损伤;设备易损坏。
工业化应用障碍:含PVA浆料织物阻碍淀粉酶退浆推广应用,低品质棉(如普梳棉)杂质含量太高,特别是棉籽壳,生产时间偏长。
低温漂白技术
棉织物的常规漂白在98~100℃下进行,加工过程能耗高,纤维损伤大。低温漂白目前已能降到80℃下进行。
江南大学研制出的基于阳离子漂白活化剂的天然纤维低温漂白技术:活化剂水溶性好,可与过氧化氢快速反应形成阳离子活化过氧化氢体系,对纤维素有较好直接性,可中性漂白(pH7),漂后无需大量水洗,漂后排放废水无需特殊处理,特别是漂白温度可降至50℃,显著节能,而且对棉纤维无明显损伤。
超声波低温水洗技术
水洗是印染加工的必须工序,节水节能的水洗装备一直是本行业的研究重点。纺织品印染加工需要大量的热能(蒸汽)和水,其中水洗工序占了相当大的比例,无论是前处理中的退浆、煮练、漂白、丝光,还是染色或印花后去除浮色和杂质,都必须经过多道高温水洗才能保证最终产品的质量。水洗过程中用水量和蒸汽能耗分别占到整个印染用水和能耗的60%和40%以上。
江南大学研发的超声波低温水清洗原理:由超声波发生器发出的高频振荡信号(频率>20000赫兹的声波),通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质,使水清洗液体流动并产生数以万计的微小气泡。存在于液体中的微小气泡在声场的作用下振动,当声压达到一定值时,气泡迅速增长,然后突然闭合,在气泡闭合时产生冲击波,在其周围产生上千个大气压力(空化效应),破坏不溶性污物而使它们分散于清洗液中,从而达到清洗材料表面的目的。
超细涂料染色技术
纺织品的常规染色往往需要在50~100℃,甚至超过100℃的温度下进行,而且染色浴比大,染浴中需加入大量的盐类作促染剂,染料利用率较低,染色用水及废水排放量大、色度高、含盐量高,特别是不同的纤维需要不同的染料及染色工艺,工艺复杂,染色质量不易控制。


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