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純棉織物漂白技術

來源：印染在線　發布時間：2011年07月27日

1傳統漂白方法
　　1．1次氯酸鈉漂白
　　次氯酸鈉漂白工藝和設備較簡單，多用于棉織物及維棉混紡織物漂白，有時也用于滌棉混紡織物漂白。但不能用于蠶絲、羊毛等蛋白質纖維漂白，因對蛋白質纖維有破壞作用，并使纖維泛黃。
　　由于次氯酸鈉漂白廢水中含有有效氯，會產生不可生物降解的可吸附有機氯化物AOX，因此很多國家都制定了嚴格的排放標準，規定廢水中活性氯(有效氯)含量不得高于3mg／L，有的國家則以立法的形式加以治理。目前使用次氯酸鈉漂白的工藝已很少見，僅在麻類織物漂白時有一些應用。
　　1．2亞氯酸鈉漂白
　　亞氯酸鈉分解會產生HCIO2、CIO2等成分，它的漂白速度隨著漂液的pH值的降低而增加，在酸性漂白范圍內，亞氯酸鈉溶液中ClO2的含量較高，一般認為HCIO2存在是必要的條件而Cl02可能是漂白的有效成分。
　　亞氯酸鈉是一種比較溫和的氧化劑，在正常漂白條件下不會損傷纖維，可用于棉、合纖及其混紡織物的漂白，但不適用于氨綸彈力織物和羊毛或其他蛋白質纖維織物的漂白。亞氯酸鈉去雜效率高，特別是去除棉籽殼能力強，因此對前處理要求比較低，甚至織物不經過退漿即可進行漂白，工藝路線較短，對滌綸等合成纖維也有漂白作用，產品白度好。但亞氯酸鈉成本高，且漂白過程中會產生有毒的和腐蝕性很強的CLO2氣體，對機器設備的材料和勞動保護要求很高，存在環境污染，因而受到很大限制，目前已極少使用。
　　1．3過氧化氫漂白
　　自2O世紀5O年代雙氧水漂白工藝在染整行業推廣以來在雙氧水大規模工業化生產的支持下，其在染整生產中得到了穩定而快速的應用，用雙氧水漂白產品的白度和白度穩定性好，適應范圍廣。不僅適用于各種纖維漂白，而且能采用多種加工工藝如浸漂、淋漂、軋卷漂和軋蒸漂等；同時可與堿退漿、堿精練同浴處理，將兩個工序(精練和漂白)或3個工序(退漿、精練和漂白)合為一步，形成前處理短流程工藝，且漂后織物白度高，深受印染企業歡迎

。
　　傳統氧漂工藝為：35%H2O24%(owf)，Na2SiO33．5%(ow1)，NazCO31%(owf)，NaOH1%(owf)，1h，90℃，浴比20：1，pH值9．5～1O．5時H2O2漂白作用較佳；但當pH值超過10．5后，漂白作用會下降。
　　目前應用最廣的兩種工藝都存在一些不足之處：(1)雙氧水汽蒸(或蒸煮)工藝需在高溫下處理長達1h才能完成漂白作用，不僅能耗高，而且對纖維損傷也較大，織物斷裂強力下降15或更多，纖維素纖維的降解率達4O～50，甚至更高。(2)對于雙氧水冷軋堆工藝，浸軋量、堆置時間、環境溫度和洗滌條件的波動等均對漂白較果有較大影響，其制品的品質穩定性有待改善。
　　2其他漂白方法
　　對棉及棉型織物漂白，除用上述氧化劑外，過酸類化合物如過醋酸、過碳酸鈉以及高錳酸鉀等也偶有應用。
　　2．1過氧乙酸漂白
　　由于環保和節能減排要求，傳統漂白方法越來越受到生產限制，因此近些年來過氧乙酸漂白開始受到人們的重視。過氧乙酸是對生態有利的環保型漂白劑，其對雜質的氧化能力較Hz()2更強，已在洗滌工業中有所應用。
　　關于過氧乙酸的漂白機理，一種觀點認為，在酸性條件下釋放的新生態氧，以及在中性或堿性條件下釋放的過氫氧根[OOH-]起漂白作用；而另一種觀點認為，過氧乙酸分解出的過氧羥基自由基[HOO-]起漂白作用。無論何種觀點，過氧乙酸對織物的漂白作用是通過氧化反應破壞色素共軛體系完成的。此外，過氧乙酸還能與含氮、含氧有機化合物、芳香族化合物、脂肪烴和脂肪酸發生反應，因此棉纖維上的果膠質、含氮物質、蠟狀物質和棉籽殼等，可在過氧乙酸的氧化作用下部分或全部轉變為可溶性的化合物而被去除。
　　國內已有人在過氧乙酸漂白新工藝方面做了一些研究，如天津工業大學研究采用復合果膠酶一過氧乙酸對棉織物進行前處理，不僅織物損傷小，手感柔軟，染色得色深，而且還節約能源，可減輕廢水污染，為環保

型工藝。
　　過氧乙酸對棉纖維具有較好的漂白作用。與次氯酸鈉和過氧化氫相比，在漂白反應中并不產生任何有毒副產物，對設備的腐蝕性低。過氧乙酸活化能比過氧化氫低，漂白條件溫和，所以較少損傷纖維。但也存在一些有待解決的問題，如當有諸如銅、錳或鐵這些重金屬離子存在時，過氧乙酸就會被催化分解，需加入穩定劑；當過氧乙酸在強堿性條件下漂白時和過氧化氫漂白一樣，對纖維有一定損傷。此時，對如何提高過氧乙酸漂白自度和其存放穩定性，還有待進一步研究。
　　2．2過碳酸鈉漂白
　　過碳酸鈉又稱PC，是雙氧水與碳酸鈉的加成物，外觀為白色結晶粉末。其活性氧含量為15～28％，易溶于水，呈堿性具有漂白和堿性兩種作用。其漂白工藝為：NaOH4g／L，PC4g／L，80℃，4h。此工藝與雙氧水10g／L，100℃，1h處理后的織物白度接近。但目前國內在紡織品漂白方面的應用研究較少，因此此工藝應用極少。
　　2．3過氧化尿素漂白
　　過氧化尿素是尿素和過氧化氫形成的加合物，理論活性氧含量為17．02％。過氧化尿素穩定性較好，在水溶液中可緩慢放出氧氣，作用時間長，目前主要用作固體消毒劑、供氧劑和漂白劑等。近年來過氧化尿素在國外的研究和應用有較大的發展。國內雖然生產尿素和過氧化氫的廠家很多，但對過氧化尿素的開發和應用，還很滯后。另外，對其用于紡織品漂白還缺乏深入研究。
　　過氧化尿素是一種新型漂白劑，其優勢在于不增加設備投資前提下，用一步法代替傳統的兩步或三步漂白方法，使產品質量達到相應的標準，大大縮短了紡織品前處理工藝時間。目前其漂白成本要稍高一些。但因其為固體物料，穩定性好，漂白過程中過氧化尿素水溶液加熱后會平穩、有效分解，持續放出活性氧。既能避免纖維損傷，又具有良好的漂白作用，利用率高，用量少，工藝簡單，反應時間短，故降低過氧化尿素漂白費用的潛力很大。但過氧化尿素漂白需要加適合的穩定劑，否則加熱后會釋放出活性氧，大量的

活性氧會損傷纖維，而末反應的活性氧會快速結合成氧氣放出，造成浪費并增加危險。
　　2．4高錳酸鉀漂白
　　高錳酸鉀在酸性或堿性介質中都具有氧化性，可以分解出活性氧（O），具有特殊的強氧化性；但在兩種介質中的作用不同，在酸性介質中氧化能力更強。
　　高錳酸鉀是一種強氧化劑，但是沒有作為漂白劑大量用于生產。這主要是它對棉有脆損作用及錳化物沉積沾污織物。漂白后織物上吸附部分未分解的高錳酸鉀，使織物呈棕黃色，需用稀草酸溶液進行清洗。
　　新的研究表明，如能適當預防，它對棉產生脆化作用的危險性比次氯酸鈉小；使用適當，能夠容易并安全地去除污漬。高錳酸鉀漂白法成本小于次氯酸鈉一雙氧水漂白法，而且排出廢水對環境污染較小，廢水中不含氯及其他用次氯酸鈉加工所含的產物。以上均為試驗性工藝結果，對大生產工藝至今仍未見報道，還需進一步研究。
　　3新型漂白方法
　　3．1活化雙氧水漂白
　　在紡織工業中用雙氧水漂白紡織品是很成熟的一種漂白方法。為滿足節約能源和降低加工成本的要求，煮漂一浴法等前處理短流程工藝得到開發和應用。為充分除去棉籽殼，前處理工藝中提高了燒堿濃度，因此雙氧水漂白中需用耐濃堿的氧漂穩定劑。雙氧水漂白新工藝的開發需要新穩定劑支持。2O世紀末開發出了活化雙氧水漂白體系新技術，使其在現行的雙氧水漂白堿性穩定性體系基礎上再向前推進了一步。
　　有人發現過氧乙酸漂白的利用率比雙氧水高，因此將羧酸(酰氯或酸酐)接枝到含氧、含氮、含硫的原子上(被接的化合物稱為離基)，其生成的化合物可使雙氧水的有效分解率提高，這類化合物稱為雙氧水活化劑。它在雙氧水存在下生成過酰基化合物(過羧酸)，同時分離出離基。因過羧基的漂白有效利用率高于雙氧水而起到漂白活化作用。被用作漂白活化劑的是酰基結合了某些基團的酰化劑，如四乙酰乙二胺(TAED)、壬酰氧基苯磺酸鈉(SNOBS)、四乙酰苷脲(TAGu)等，常用的是TAED。
　　在H2O2

漂白過程中，首先H2O2分解生成H00-，H00-被認為是漂白的活性成分。漂液中加入堿中和其中的H+，而使HOO一的濃度增加。再加入TAED時，TAED可與HOO-發生親核取代反應生成過氧乙酸陰離子和二乙酰乙二胺(DAED)。
　　過氧乙酸陰離子是比H2O2更活潑的漂白劑，能在低溫、低pH值條件下產生漂白作用。TAED和DAED兩者都是無毒、非致敏性、無致變性的化合物，且能生物降解為二氧化碳、水、氨和硝酸鹽，不產生乙二胺。因此它是環保型助劑。已有相關公司開發出此種類型的產品，如Warwick公司的WarwickT202。
　　實驗表明，在加入1～2g／LNa2C03漂白15~30min后，再加入適量TAED(TAED與H2O2的摩爾比為0．5：1時反應最完全)漂白20min，TAED可大大提高H2O2在較低溫度(70℃)和pH值6～7條件下漂白的效果。TAED也可促進常規高溫漂白時H202的分解，提高織物白度，而且可防止殘留H202對后道染色加工帶來的影響。添加活化劑的漂白工藝可以不用調節漂液的pH值，減少了堿的消耗，并且對織物的白度、強力沒有明顯的改變，不用加穩定劑，工藝簡單，成本可行，白度好。但活化雙氧水漂白新技術也存在一些需要解決的問題，如活化劑的價格較高，增加了生產成本；活化劑反應過程中往往還會伴隨副反應發生，因此還要對反應進行有效控制；活化劑用量還需要進一步優化，以及提高陽離子型活化劑在雙氧水漂白液中的穩定性。
　　3．2氣相漂白
臭氧為淺藍色、有刺激臭味的氣體，臭氧不穩定，在常溫下緩慢分解為氧。臭氧的氧化能力比氧強得多，是最強的氧化劑之一。在臭氧發生器中于很高的電壓下從空氣中產生臭氧，用這種方法制得的是氧和臭氧的混合物，在一般應用中不必進行分離。臭氧在漂白過程中從O3中分裂出活性氧，依靠新生態氧對織物色素的氧化作用達到漂白的目的。
　　“氣相氧漂”

在幾乎“干態”中進行，只需要一些濕氣，不用水因而達到了“零排放”。未作用完的臭氧，經尾氣處理后還原為氧氣，回歸大氣中，對環境無污染。臭氧漂白方法多處于實驗室研究，尚未生產應用。但在工業廢水處理中臭氧能將酚、苯、醇等氧化為無害物質，可使染色廢水褪色。
　　3．3生物酶漂白
　　由于棉織物傳統漂白方法存在許多問題，生物酶處理與傳統處理方法相比，在能源消耗、環境保護、處理效果等方面有獨特的優勢，因此一直受到人們的推崇。目前生物酶漂白尚處于開發階段，較為關注的是采用氧化還原酶，研究最多的有漆酶、過氧化氫酶和葡萄糖氧化酶3種。
　　3．3．1漆酶漂白
　　漆酶用于木漿漂白已獲成功。漆酶屬無基質特異性酶，能被它氧化的化合物范圍很廣，但像漆酶這樣的氧化還原酶需要某種介質(mediator)在反應中起傳送電子的作用。這種介質類似于催化劑，但由于在反應過程中會被消耗，因而并非真正的催化劑。現在使用的介質都存在效能和毒性方面的問題，因此將漆酶用于漂白的關鍵是找到合適的介質，且要積極研究開發該酶的實用化問題，降低應用成本。
　　3．3．2過氧化氫酶漂白
　　過氧化氫酶漂白效果并不明顯，但它能促進某些氧化劑的分解反應，因此可利用它來去除雙氧水漂白后剩余的過氧化氫，這就是所謂的“BleachCleanup”，由諾維信公司提出的氧漂生物凈化工藝。過氧化氫酶催化雙氧水分解如下：

過氧化氫酶在冷水中作用，可節約大量能源；無須還原劑或水漂洗，可節約大量水；水解產物為水和氧氣，可減少環境負荷。同時染色可在漂白后連續進行，因此節省了時間。過氧化氫酶只作用于雙氧水，對染色沒有干擾，因而有些產品可與染色同浴進行。
　　將過氧化氫酶用于棉織物的過氧化氫漂白，不僅可去除織物上殘留的過氧化氫，而且可以直接染色，具有高效、節能、無污染的優點，是綠色染整技術的重要工藝之

一。
　　到目前為止，使用過氧化氫酶尚未得到滿意的漂白效果，這可能是由于這種酶在漂白過程中很快便失活的緣故，從而導致很快失效。過氧化氫酶的成功應用也僅是用于雙氧水漂白之后的雙氧水去除，因此還需進一步研究.
　　3．3．3葡萄糖氧化酶漂白
　　葡萄糖氧化酶GOD(GlucoseOxidase)是需氧脫氫酶，被認為是最有可能推廣的酶漂白劑。葡萄糖氧化酶的漂白原理是葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化作用下，生成葡萄糖酸內酯和雙氧水，利用產物雙氧水對織物進行漂白。
　　葡萄糖氧化酶的作用可分為一個還原半反應和一個氧化半反應。在還原半反應中，底物通過電子轉移還原FAD，形成帶有兩個氫原子的FADHz和氧化產物。許多糖類和葡萄糖的衍生物都可以做COD的底物，但酶對I)_葡萄糖表現出更大的活性。在氧化半反應中，還原的黃素蛋白通過還原反應將變成Hz02獲得再生。除了02之外，一個電子受體(如過渡金屬復合體、二茂鐵衍生物和含硝基氧根的化合物)和兩個電子受體(苯醌衍生物)都是還原酶很好的底物。
　　葡萄糖酸內酯水解生成的葡萄糖酸，對金屬離子具有很強的螯合能力，因此漂白時無須加入雙氧水穩定劑。在這種情況下，為避免酶失活，處理浴應調節在微酸性至中性，溫度也應較低，此條件下處理織物的白度與傳統氧漂基本相同。由于天然油脂成分的殘留，織物手感柔軟，有厚實感。葡萄糖氧化酶漂白需要的葡萄糖可直接加入或從酶退漿、酶精練的產物葡萄糖獲得，使資源得以再利用。
　　目前葡萄糖氧化酶漂白也存在一些問題，如生成的雙氧水濃度較低；同時因為生產的葡萄糖氧化酶通常還有過氧化氫酶存在，葡萄糖氧化酶產生的H202有被過氧化氫酶分解的可能，因而需要對葡萄糖氧化酶進行精制，去除其中的過氧化氫酶，這樣也就增加了酶制劑的成本。
　　除此之外，其他新技術與傳統漂白工藝結合如采用20kHz頻率的超聲波對棉織物進行雙氧水漂白，可加速漂白速度，節約時間，其效果超過常

規漂白工藝；棉織物的電解煮漂，用NaOH作堿性電解液，在一定的溫度、電壓下電解。電解槽由石墨顆粒和網狀玻璃碳的多孔性堆積床為陰極和高表面積的平面狀為陽極組成。在處理時，電解液堿濃度需達到足以進行棉織物煮練的濃度，并含有一定量的精練劑。其處理效果、潤濕性顯著，瞬時吸水性<1s，白度好于常規工藝。由于電解時在陰極連續產生的H202能保持一個平衡的濃度，因此能有效控制所產生的H2O2，因而降低了H202對纖維的損傷。
　　4前景與展望
　　國內外市場對紡織品性能和功能的新需求，一方面使得國內傳統的印染業面臨新的發展機遇；另一方面市場化進程的加快和經濟的快速增長，給環境和資源帶來了巨大的壓力，因此使印染企業面臨新的挑戰。印染業的發展與環境的協調更是引人注目，印染業的清潔生產已到了刻不容緩的地步。多年來紡織染整加工廢棄物和廢水經以末端治理為主的實踐，有較好的效果；但是單一的末端治理不僅成為經濟發展的沉重負擔，而且越來越不能有效地解決環境污染問題，需要重新考慮環境治理方略。發達國家率先提出一種促進經濟與環境協調發展的清潔生產(Cleanproduction)新方式。而活化雙氧水漂白、過氧乙酸漂白、生物酶漂白技術等作為漂白的新技術，正符合這些要求，在環境保護、能源和水資源消耗等方面有著不可比擬的優勢，應具有很大的發展前景。