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棉織物無燒堿前處理工藝——實現(xiàn)高效節(jié)能環(huán)保的有效途徑

房寬峻

青島大學(xué)化學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院

纖維新材料與現(xiàn)代紡織國家重點實驗室培育基地

摘要：棉織物的前處理是這類產(chǎn)品印染加工過程中能耗、污染負(fù)荷和水耗最大的環(huán)節(jié)，其主要原因是在前處理過程中大量使用燒堿。本文在分析棉織物上存在的各種雜質(zhì)和燒堿及酶制劑對這些雜質(zhì)作用的基礎(chǔ)上，采用生物技術(shù)與化學(xué)技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)出無燒堿前處理工藝。生產(chǎn)應(yīng)用結(jié)果表明，無燒堿棉織物前處理工藝，流程短，能耗、水耗和廢水的COD值大大降低，生產(chǎn)效率高，是實現(xiàn)高效節(jié)能和環(huán)保的有效途徑。

關(guān)鍵詞：棉織物；無燒堿；前處理；高效；節(jié)能；環(huán)保

一、引言

天然纖維素纖維如棉麻及其混紡織物的前處理是印染加工過程中水、能消耗和高污染廢水產(chǎn)生量比較大的工序。據(jù)有關(guān)資料介紹[1]，棉織物漂白和洗滌耗水量占總耗水量的75%，但COD只有5%，污染負(fù)荷為8%；退漿和精練工藝中，產(chǎn)生的COD值和污染負(fù)荷占75%，但耗水量僅為5%；染色工藝產(chǎn)生的廢水份額為10-20%，產(chǎn)生的污染負(fù)荷為17%，如圖1所示。

圖1棉印染加工中的耗水量和污染負(fù)荷

棉織物印染加工存在的“三高”（耗水量高、能耗高和廢水COD值高）問題，與目前普遍使用的燒堿前處理工藝有關(guān)。

燒堿是傳統(tǒng)棉前處理工藝大量使用的化學(xué)品。長期以來，不論是在國內(nèi)外公開發(fā)表的文獻(xiàn)中，還是在設(shè)備、染化料助劑廠家提供的推薦工藝中，都把棉前處理工藝的基礎(chǔ)建立在燒堿對棉織物上雜質(zhì)的作用方面。這是因為，所有的研究結(jié)果都證明燒堿對棉織物上的各種雜質(zhì)具有去除作用。而燒堿的大量使用，又造成了棉織物印染的“三高”問題。

開發(fā)節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保的棉織物前處理工藝，需要對棉織物上存在的雜質(zhì)進(jìn)行重新認(rèn)識，在此基礎(chǔ)上分析燒堿對雜質(zhì)的作用機(jī)理，探討不用燒堿去除棉織物雜質(zhì)的方法，實現(xiàn)棉織物前處理工藝的高效、節(jié)能和環(huán)保。

二、棉織物上的雜質(zhì)

棉織物前處理的主要目的是去除棉織物上的雜質(zhì)，賦予其良好的外觀和染色印花性能。也就是說，棉織物上雜質(zhì)的種類、含量和性質(zhì)決定著棉織物前處理應(yīng)當(dāng)采用的工藝。棉織物上存在的雜質(zhì)可以分為以下三類：

伴生雜質(zhì)

棉纖維生長過程中伴生的雜質(zhì)成分及含量如表2所示。從截面結(jié)構(gòu)來看（見圖2），棉纖維由表皮層、初生胞壁、次生胞壁和胞腔組成。其中，次生胞壁的成分是纖維素，它是構(gòu)成棉纖維的主體。表皮層是棉纖維的最外層，主要由果膠

圖2棉纖維的截面結(jié)構(gòu)及模型[2-5]

質(zhì)、油蠟和蛋白質(zhì)等組成。初生胞壁緊連表皮層，處于次生胞壁和表皮層之間，主要是纖維素的網(wǎng)狀組織，也含有一定數(shù)量的油蠟和果膠質(zhì)等雜質(zhì)。胞腔位于棉纖維中心，含有蛋白質(zhì)、礦物鹽及一些色素等。顯然，棉纖維中的天然雜質(zhì)主要集中于初生胞壁和表皮層中。

表1棉纖維及其伴生雜質(zhì)的化學(xué)成分和含量[4]

棉籽殼

棉花在采摘和收獲加工過程中也會產(chǎn)生一些雜質(zhì)如棉籽殼、塑料繩、鐵絲等，但是經(jīng)過紡紗加工后，殘留在織物上的雜質(zhì)主要是棉籽殼。棉籽殼主要由木質(zhì)素、單寧、纖維素、半纖維素以及其它的多糖類物質(zhì)組成，此外還含有少量的色素、油蠟、蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)，其中木質(zhì)素是最主要的成分。棉籽殼是棉織物上最難去除的雜質(zhì)之一，棉籽殼的多少與配棉等級與棉紗質(zhì)量關(guān)系很大。

人工添加的雜質(zhì)

為了提高織造效率和坯布質(zhì)量，棉織物在織造過程中需要對經(jīng)紗進(jìn)行上漿。棉織物漿紗采用的漿料主要包括淀粉及其衍生物、聚乙烯醇（PVA）、蠟類潤滑劑、防腐劑等，一般織物的上漿率在4-8%左右。人工添加的雜質(zhì)，是造成目前印染前處理廢水COD值高的根本原因。