纺织品生产加工过程中的节能减排

来源:用户上传      作者: 王莘蔚 陈蓉蓉

　　摘要：
　　真正的生态纺织品不仅对人体要安全，更重要的是这种纺织品的生产过程应当对环境没有污染，废弃后容易回收利用或被微生物分解，对环境不会造成污染。本文介绍了纺织品生产加工过程中（染整加工、废水处理）的一些节能减排新技术，以及废旧纺织品回收的重要性。
　　
　　关键词：节能减排；染整新技术；印染废水处理
　　
　　按照纺织生态学的要求，真正的生态纺织品不仅对人体要安全，即有害物质含量被控制在对人体安全的范围之内，而且更重要的是这种纺织品的生产过程应当对环境没有污染，废弃后容易回收利用或被微生物分解，对环境不会造成污染[1]。但在现阶段，完全符合纺织生态学标准的生态纺织品还很少，大多数纺织品只注重有害物质含量，而忽视了生产过程中的节能减排及后期的循环回收利用。
　　《纺织工业“十二五”科技进步纲要》的重点任务中提出要求，在全行业范围内加快研发和推广绿色环保技术，资源循环利用技术，高性能、高效率、节能减排的先进适用工艺、技术和装备，淘汰落后产能，全面完成国家下达的节能减排和淘汰落后任务，加快产业技术升级。
　　
　　染整加工过程中的节能减排技术
　　目前我国纺织印染行业在国家和地方政府相关政策的有力支持下正轰轰烈烈展开“节能减排”的大行动。主要采取的措施为两个方面：一是染整设备的改造，逐步淘汰高耗能、低产出、染化料助剂耗用量大的旧设备，发展新型的小浴比染色机，减少染色废水的排放量；二是重视开发新型染料、助剂，进行工艺革新，采用对环境友好、技术创新、节能降耗的绿色环保型染料、助剂产品，以减轻传统印染生产过程中存在的耗能多、污染严重的突出问题，使之符合清洁、环保、低“碳”标准。
　　（一）前处理工艺中的节能减排技术。
　　1. 酶在染整前处理中的应用。棉织物的前处理工艺，大都要在高温条件下采用烧碱、表面活性剂等化学药品来完成煮漂工序，所产生的废水对环境污染十分严重。生物酶在前处理工艺上取代传统碱煮工艺和短流程的碱氧工艺方面现已十分成熟。生物酶产品由于特有的专一性、高效性、温和性、环保性、耗能低、工艺流程短和产品质量好等优点已成为前处理工艺的发展方向。
　　2. 冷轧堆工艺在前处理中的应用。早在20世纪70年代，国外就开始采用棉前处理冷轧堆工艺来代替传统的棉前处理高温工艺，从而大大节约了能源（水、电、气）。据有关报道，国外采用冷轧堆前处理工艺已占到前处理加工总数 30% 左右。我国在20世纪90年代中期，也有许多企业就该工艺的研究推广应用做了大量工作，在棉机织物冷轧堆大卷装上进行了大规模生产应用，取得了很好的效果。
　　3.节能降耗低温练漂剂的工艺应用。根据双氧水漂白原理，人们发现在双氧水漂白中，其有效分解成分并不高，多数分解为无漂白作用的物质，并由此推出了能促使双氧水有效分解的活化剂。活化剂的催化作用能使双氧水有效成分增加，提高其分解速率，从而起到降低漂白所需的时间和温度。
　　（二）染色工艺中的节能减排技术
　　1.冷轧堆染色技术。冷轧堆染色是一种新型的染色方法，就是在常温下完成染料对织物的染色，可使用低温型活性染料[2]。在冷轧堆染色中，染料的扩散和固着是在常温下完成的，省去中间汽蒸（或焙烘）等工序，水与热能消耗均少，尤其适合小批量、多品种的生产。
　　工艺流程：织物浸轧染液 → 堆置染固 → 后处理。
　　冷轧堆染色工艺具有固色率高、节能降耗、废水排放量少等特点[3]。适用于活性染料染中厚棉织物，设备简单、液量小、透染性好、布面光洁，比传统的轧染工艺可节能50%，节水 40%，综合效益显著。
　　2.微胶囊分散染料染色技术。将某种物质用某些高分子化合物采用机械或化学方法包覆起来制成颗粒，在常态下为稳定的固体颗粒，在适当条件下它又可释放出来，这种颗粒称为微胶囊[4]。微胶囊分散染料可进行纯涤纶、锦纶、涤/棉混纺织物染色。包括梭织布、针织布、长毛绒、麂皮绒等。工厂可利用现有的溢流染色机上再连接一套专用的萃取机装置。微胶囊化分散染料采用蜜胺树脂预聚体作为壁材制备而成，使分散染料被囊壁严密包裹变成直径数微米的小颗粒，比表面积大，可在染浴中呈自由运动状态。
　　3.超临界CO2染色技术。超临界CO2染色是1989年由德国西北纺织研究中心E.Schollmeyer 发明的无水染色技术。该技术采用超临界CO2作为染色介质，把染料溶解送到纤维孔隙，使染料快速、均匀地上染到织物上，染色结束后CO2又能与染料充分分离，不需要清洗、烘干等操作过程，未利用的染料可回收。
　　工艺流程：将CO2加热加压到既非气体也非液体的超临界流体状态，由循环泵打压到染料罐和染色罐之间不断循环，超临界CO2流体边溶解染料边为织物上染。染色条件是20MPa~30MPa，80℃~160℃，染色时间1 h左右，染色完成后剩余染料和CO2均可回收并循环使用。超临界CO2染色技术具有节能减排、降低生产成本、适用性强等诸多优点，目前世界各国的研究试图将其推向实用化、产业化[5]。
　　4.超声波染色技术。超声波应用于染色加工，效果也更明显，它能使纤维表面的染液动力边界层减薄，起有力的搅拌作用，加速了染料对纤维表面的吸附，提高透染和匀染效果，并能加速染料在纤维内的扩散速率，对一些难溶或容易聚集的染料，超声波还可增加染料的溶解度或降低它的聚集程度，因而可加速上染作用。另外施加超声波后，可把溶解或截留的气体从织物内部驱逐至染液中，并通过气穴作用而排除，这样，就改善了染液对织物表面的渗透和润湿，缩短了染色时间。
　　国家在《纺织工业“十二五”科技进步纲要》中提出，推广已经发展成熟的生物酶退浆、冷轧堆前处理等高效短流程前处理工艺技术。这些高效短流程前处理技术如推广到印染总量的40%，可实现年节水、减少污水排放11330万吨，节能121万吨标准煤，节电16878万千瓦时（折合6781万吨标准煤）。推广已经发展成熟的涂料连续轧染、冷轧堆染色、丝绸数码印花等少水及无水印染加工技术。这些少水及无水印染加工技术如推广到印染总量的20%，可实现年节水、减少污水排放5000万吨，节能7.84万吨标准煤。这些新技术会为我国的节能减排作出巨大贡献。
　　
　　废水处理过程中的节能减排技术
　　我国的江河、湖泊及近海流域已普遍受到不同程度的污染，总体上呈现加重的趋势，造成污染加重的主要因素是工业废水和生活污水。纺织印染工业在生产过程中排放大量的废水和废渣会对环境产生污染，其中以印染行业生产过程中排放的废水对环境的污染最为严重。随着染料纺织工业的迅速发展，染料的品种和数量的日益增加，印染废水对环境的影响日益加剧，印染工业废水的治理研发成果也不断地得到转化应用。
　　1.活性炭吸附法。活性炭吸附面积大，有很强的吸附能力和选择性，对水中溶解有机物非常有效，但不能去除水中的胶体和疏水性染料，而且再生难度大，易流失，需不断补充，运行费用大，常用作废水的深处理。20 世纪60 年代初期，人们开始研究用有机纤维为原料开发具有独特化学结构、物理结构、优异吸附性的新型高效活性炭――活性炭纤维。活性炭纤维可以除去水中的亚甲基蓝、结晶紫、臭酚蓝等有机染料分子，其吸附量大，去除率高[6]。
　　2.膜分离技术。作为一种新兴的高效的分离、浓缩、提纯及净化技术，膜分离技术处理印染废水是通过对废水中污染物的分离、浓缩、回收而达到废水处理目的的，改变了以前废水处理过程复杂、污染严重、能耗高的局面，使印染废水处理相对简单，无二次污染，而且能回收可再利用物质，具有节能、无相变、设备简单、操作方便等特点。膜分离技术主要通过孔径筛分作用达到分离、净化和处理的目的。应用于印染废水处理的主要有微滤、超滤、纳滤和反渗透膜技术[7]。

　　3.光催化氧化法。氧化法是将染料分子中发色基团的不饱和双键氧化断裂，形成分子量小的有机物或无机物，从而使发色基团变为可降解的结构。光催化氧化法是利用某些物质(如铁配合物、简单化合物等) 在紫外光的作用下产生自由基，氧化染料分子从而实现脱色。以TiO2 为典型代表的光催化氧化法具有很好的脱色效果。但是目前光催化处理染料废水在工业化应用中仍受到一定限制。主要问题是染料体系的复杂性和测试方法的局限性。其次，是由于催化剂悬浮于水体中，加大了清理难度，增加对环境的二次污染。因此，对其大规模应用仍需进行深入研究[8]。
　　“十一五”期间，污染物控制技术明显进步，按可比价计算，纺织行业单位增加值污水排放量的累计下降幅度超过40%，污染物减排及治理技术明显进步。印染行业开发了对废水分质分流进行深度处理及回用的新技术，实现废水处理稳定达标，同时使印染布生产水回用率由2005年的7%提高到2010年的15%，大幅减少了污水排放。
　　
　　重视废旧纺织品回收再利用亦可促进节能减排
　　中国政府一直都相当重视废旧物品的回收，而且已成为一个重要的产业。但人们对于纺织服装再回收的认识却是相当薄弱，从研究角度而言，中国在纸张、玻璃和塑料等方面已经有了较为成熟的研究和再循环体系，从全球化视野来看，与国际纺织服装废旧物的研究进程和成果相比而言，中国废旧服装的再回收和相关研究就显得尤为滞后。根据统计，每年中国纺织服装的废弃物已超过百万吨，且呈递增趋势。
　　近年来，纺织品的消耗量迅速增加，导致纺织品原料出现紧缺，价格大幅度上扬。但与此同时，大量的废旧纺织品却大都被当作垃圾掩埋、焚烧，这既造成了资源浪费，又污染了环境。因此，废旧纺织品的回收再利用不仅可以节约大量资源，还可以减轻纺织工业对环境产生的污染。
　　目前，纺织废料的加工技术已经比较成熟，并形成了不同的工艺路线。纺织废料再加工技术．就是在回收分选纺织废料的基础上．通过一系列开松除杂系统，重新加工成可利用的纺织纤维的一种技术。加工后形成的纤维我们一般称之为“再加工纤维”。
　　纺织废料由于其来源的特殊性、其自身的卫生安全程度以及在整个加工还原过程，不可避免地在纤维中或多或少地存在多种对人体有害的细菌和各种化学残留物，将直接影响再加工纤维的各项安全性指标．并对从业人员的健康和安全造成危害[9]。
　　2008年4月10日，欧洲议会环境委员会在欧盟废弃物指令第二次修正案中提出了纺织废弃物回收再利用议案，提议规定欧盟各国在2015年底前必须构建纺织废弃物的回收体系[10]。我国可以借鉴欧盟及其他国家的成功经验，制定明确的法律法规和相应的标准，指导、规范废旧纺织品的回收再利用，如明确规定废旧纺织品的消毒办法和标准，规定废旧纺织品再生产品的卫生标准和质量标准等；设立废旧纺织品的回收再利用机构或组织；选择合适的回收再利用方法；开发回收再利用新技术。
　　《纺织工业“十二五”科技进步纲要》中亦计划，发展纯化纤和天然纤维废旧纺织品回收利用技术，形成环保、可持续的纤维综合利用技术，建立废旧纺织品回收再利用产业化示范基地。
　　这些节能减排新技术都是当前纺织品生产中比较受关注的，虽然许多技术还没实现产业化全面性的生产，一些技术性的问题也没有完全解决，但是它指明了生产过程中节能环保新技术的发展方向，为新技术的开发奠定了基础。它的价值也会在以后的实际应用中慢慢地显现，在纺织染整行业将会被更广泛地应用，促进我国纺织行业的转型升级。
　　
　　
　　参考文献：
　　[1]李向红,唐雯,高翼强.发展生态纺织品跨越绿色贸易壁垒[J].山东纺织科技,2003(1):45-47.
　　[2]顾浩.低碳经济时代的纺织化学品――发展与应用[J].纺织导,2010(4):33-37.
　　[3]田志颖,刘顺芳.浅议印染行业节能减排的几项措施[J].河北纺织,2010(2):19-21.
　　[4]徐谷仓.21世纪世界科技的发展与染整技术发展的展望(2)[J].染整技术,2000(12):6-9.
　　[5]洪凡.无水印染超临界CO2染色技术的研究进展[J].上海毛麻科技,2010(5):96-100.
　　[6]陈水挟,吴常青.剑麻基活性炭纤维对水中染料的吸附研究[J].合成纤维工业,1998,21(3):22-24.
　　[7]彭晓文,杨迎新.膜分离技术在印染废水处理中的应用[J].江西化工,2003(1):21-23.
　　[8]韩月,卢徐节,陈方雨.印染废水处理技术现状研究[J].工业安全与环保,2008(7 ):12-14.
　　[9]王一薇.纺织废料的回收利用及安全控制[J].中国纤检,2007(9):70-71.
　　[10]王来力,吴雄英,丁雪梅.废旧纺织品的回收再利用探讨[J].纺织导报,2009(4):26-29.
　　
　　
　　（作者单位：辽宁省纤维检验局）

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