纯棉织物漂白技术-纺织技术中心

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纯棉织物漂白技术

来源：印染在线　发布时间：2011年07月27日

1传统漂白方法
　　1．1次氯酸钠漂白
　　次氯酸钠漂白工艺和设备较简单，多用于棉织物及维棉混纺织物漂白，有时也用于涤棉混纺织物漂白。但不能用于蚕丝、羊毛等蛋白质纤维漂白，因对蛋白质纤维有破坏作用，并使纤维泛黄。
　　由于次氯酸钠漂白废水中含有有效氯，会产生不可生物降解的可吸附有机氯化物AOX，因此很多国家都制定了严格的排放标准，规定废水中活性氯(有效氯)含量不得高于3mg／L，有的国家则以立法的形式加以治理。目前使用次氯酸钠漂白的工艺已很少见，仅在麻类织物漂白时有一些应用。
　　1．2亚氯酸钠漂白
　　亚氯酸钠分解会产生HCIO2、CIO2等成分，它的漂白速度随着漂液的pH值的降低而增加，在酸性漂白范围内，亚氯酸钠溶液中ClO2的含量较高，一般认为HCIO2存在是必要的条件而Cl02可能是漂白的有效成分。
　　亚氯酸钠是一种比较温和的氧化剂，在正常漂白条件下不会损伤纤维，可用于棉、合纤及其混纺织物的漂白，但不适用于氨纶弹力织物和羊毛或其他蛋白质纤维织物的漂白。亚氯酸钠去杂效率高，特别是去除棉籽壳能力强，因此对前处理要求比较低，甚至织物不经过退浆即可进行漂白，工艺路线较短，对涤纶等合成纤维也有漂白作用，产品白度好。但亚氯酸钠成本高，且漂白过程中会产生有毒的和腐蚀性很强的CLO2气体，对机器设备的材料和劳动保护要求很高，存在环境污染，因而受到很大限制，目前已极少使用。
　　1．3过氧化氢漂白
　　自2O世纪5O年代双氧水漂白工艺在染整行业推广以来在双氧水大规模工业化生产的支持下，其在染整生产中得到了稳定而快速的应用，用双氧水漂白产品的白度和白度稳定性好，适应范围广。不仅适用于各种纤维漂白，而且能采用多种加工工艺如浸漂、淋漂、轧卷漂和轧蒸漂等；同时可与碱退浆、碱精练同浴处理，将两个工序(精练和漂白)或3个工序(退浆、精练和漂白)合为一步，形成前处理短流程工艺，且漂后织物白度高，深受印染企业欢迎

。
　　传统氧漂工艺为：35%H2O24%(owf)，Na2SiO33．5%(ow1)，NazCO31%(owf)，NaOH1%(owf)，1h，90℃，浴比20：1，pH值9．5～1O．5时H2O2漂白作用较佳；但当pH值超过10．5后，漂白作用会下降。
　　目前应用最广的两种工艺都存在一些不足之处：(1)双氧水汽蒸(或蒸煮)工艺需在高温下处理长达1h才能完成漂白作用，不仅能耗高，而且对纤维损伤也较大，织物断裂强力下降15或更多，纤维素纤维的降解率达4O～50，甚至更高。(2)对于双氧水冷轧堆工艺，浸轧量、堆置时间、环境温度和洗涤条件的波动等均对漂白较果有较大影响，其制品的品质稳定性有待改善。
　　2其他漂白方法
　　对棉及棉型织物漂白，除用上述氧化剂外，过酸类化合物如过醋酸、过碳酸钠以及高锰酸钾等也偶有应用。
　　2．1过氧乙酸漂白
　　由于环保和节能减排要求，传统漂白方法越来越受到生产限制，因此近些年来过氧乙酸漂白开始受到人们的重视。过氧乙酸是对生态有利的环保型漂白剂，其对杂质的氧化能力较Hz()2更强，已在洗涤工业中有所应用。
　　关于过氧乙酸的漂白机理，一种观点认为，在酸性条件下释放的新生态氧，以及在中性或碱性条件下释放的过氢氧根[OOH-]起漂白作用；而另一种观点认为，过氧乙酸分解出的过氧羟基自由基[HOO-]起漂白作用。无论何种观点，过氧乙酸对织物的漂白作用是通过氧化反应破坏色素共轭体系完成的。此外，过氧乙酸还能与含氮、含氧有机化合物、芳香族化合物、脂肪烃和脂肪酸发生反应，因此棉纤维上的果胶质、含氮物质、蜡状物质和棉籽壳等，可在过氧乙酸的氧化作用下部分或全部转变为可溶性的化合物而被去除。
　　国内已有人在过氧乙酸漂白新工艺方面做了一些研究，如天津工业大学研究采用复合果胶酶一过氧乙酸对棉织物进行前处理，不仅织物损伤小，手感柔软，染色得色深，而且还节约能源，可减轻废水污染，为环保

型工艺。
　　过氧乙酸对棉纤维具有较好的漂白作用。与次氯酸钠和过氧化氢相比，在漂白反应中并不产生任何有毒副产物，对设备的腐蚀性低。过氧乙酸活化能比过氧化氢低，漂白条件温和，所以较少损伤纤维。但也存在一些有待解决的问题，如当有诸如铜、锰或铁这些重金属离子存在时，过氧乙酸就会被催化分解，需加入稳定剂；当过氧乙酸在强碱性条件下漂白时和过氧化氢漂白一样，对纤维有一定损伤。此时，对如何提高过氧乙酸漂白自度和其存放稳定性，还有待进一步研究。
　　2．2过碳酸钠漂白
　　过碳酸钠又称PC，是双氧水与碳酸钠的加成物，外观为白色结晶粉末。其活性氧含量为15～28％，易溶于水，呈碱性具有漂白和碱性两种作用。其漂白工艺为：NaOH4g／L，PC4g／L，80℃，4h。此工艺与双氧水10g／L，100℃，1h处理后的织物白度接近。但目前国内在纺织品漂白方面的应用研究较少，因此此工艺应用极少。
　　2．3过氧化尿素漂白
　　过氧化尿素是尿素和过氧化氢形成的加合物，理论活性氧含量为17．02％。过氧化尿素稳定性较好，在水溶液中可缓慢放出氧气，作用时间长，目前主要用作固体消毒剂、供氧剂和漂白剂等。近年来过氧化尿素在国外的研究和应用有较大的发展。国内虽然生产尿素和过氧化氢的厂家很多，但对过氧化尿素的开发和应用，还很滞后。另外，对其用于纺织品漂白还缺乏深入研究。
　　过氧化尿素是一种新型漂白剂，其优势在于不增加设备投资前提下，用一步法代替传统的两步或三步漂白方法，使产品质量达到相应的标准，大大缩短了纺织品前处理工艺时间。目前其漂白成本要稍高一些。但因其为固体物料，稳定性好，漂白过程中过氧化尿素水溶液加热后会平稳、有效分解，持续放出活性氧。既能避免纤维损伤，又具有良好的漂白作用，利用率高，用量少，工艺简单，反应时间短，故降低过氧化尿素漂白费用的潜力很大。但过氧化尿素漂白需要加适合的稳定剂，否则加热后会释放出活性氧，大量的

活性氧会损伤纤维，而末反应的活性氧会快速结合成氧气放出，造成浪费并增加危险。
　　2．4高锰酸钾漂白
　　高锰酸钾在酸性或碱性介质中都具有氧化性，可以分解出活性氧（O），具有特殊的强氧化性；但在两种介质中的作用不同，在酸性介质中氧化能力更强。
　　高锰酸钾是一种强氧化剂，但是没有作为漂白剂大量用于生产。这主要是它对棉有脆损作用及锰化物沉积沾污织物。漂白后织物上吸附部分未分解的高锰酸钾，使织物呈棕黄色，需用稀草酸溶液进行清洗。
　　新的研究表明，如能适当预防，它对棉产生脆化作用的危险性比次氯酸钠小；使用适当，能够容易并安全地去除污渍。高锰酸钾漂白法成本小于次氯酸钠一双氧水漂白法，而且排出废水对环境污染较小，废水中不含氯及其他用次氯酸钠加工所含的产物。以上均为试验性工艺结果，对大生产工艺至今仍未见报道，还需进一步研究。
　　3新型漂白方法
　　3．1活化双氧水漂白
　　在纺织工业中用双氧水漂白纺织品是很成熟的一种漂白方法。为满足节约能源和降低加工成本的要求，煮漂一浴法等前处理短流程工艺得到开发和应用。为充分除去棉籽壳，前处理工艺中提高了烧碱浓度，因此双氧水漂白中需用耐浓碱的氧漂稳定剂。双氧水漂白新工艺的开发需要新稳定剂支持。2O世纪末开发出了活化双氧水漂白体系新技术，使其在现行的双氧水漂白碱性稳定性体系基础上再向前推进了一步。
　　有人发现过氧乙酸漂白的利用率比双氧水高，因此将羧酸(酰氯或酸酐)接枝到含氧、含氮、含硫的原子上(被接的化合物称为离基)，其生成的化合物可使双氧水的有效分解率提高，这类化合物称为双氧水活化剂。它在双氧水存在下生成过酰基化合物(过羧酸)，同时分离出离基。因过羧基的漂白有效利用率高于双氧水而起到漂白活化作用。被用作漂白活化剂的是酰基结合了某些基团的酰化剂，如四乙酰乙二胺(TAED)、壬酰氧基苯磺酸钠(SNOBS)、四乙酰苷脲(TAGu)等，常用的是TAED。
　　在H2O2

漂白过程中，首先H2O2分解生成H00-，H00-被认为是漂白的活性成分。漂液中加入碱中和其中的H+，而使HOO一的浓度增加。再加入TAED时，TAED可与HOO-发生亲核取代反应生成过氧乙酸阴离子和二乙酰乙二胺(DAED)。
　　过氧乙酸阴离子是比H2O2更活泼的漂白剂，能在低温、低pH值条件下产生漂白作用。TAED和DAED两者都是无毒、非致敏性、无致变性的化合物，且能生物降解为二氧化碳、水、氨和硝酸盐，不产生乙二胺。因此它是环保型助剂。已有相关公司开发出此种类型的产品，如Warwick公司的WarwickT202。
　　实验表明，在加入1～2g／LNa2C03漂白15~30min后，再加入适量TAED(TAED与H2O2的摩尔比为0．5：1时反应最完全)漂白20min，TAED可大大提高H2O2在较低温度(70℃)和pH值6～7条件下漂白的效果。TAED也可促进常规高温漂白时H202的分解，提高织物白度，而且可防止残留H202对后道染色加工带来的影响。添加活化剂的漂白工艺可以不用调节漂液的pH值，减少了碱的消耗，并且对织物的白度、强力没有明显的改变，不用加稳定剂，工艺简单，成本可行，白度好。但活化双氧水漂白新技术也存在一些需要解决的问题，如活化剂的价格较高，增加了生产成本；活化剂反应过程中往往还会伴随副反应发生，因此还要对反应进行有效控制；活化剂用量还需要进一步优化，以及提高阳离子型活化剂在双氧水漂白液中的稳定性。
　　3．2气相漂白
臭氧为浅蓝色、有刺激臭味的气体，臭氧不稳定，在常温下缓慢分解为氧。臭氧的氧化能力比氧强得多，是最强的氧化剂之一。在臭氧发生器中于很高的电压下从空气中产生臭氧，用这种方法制得的是氧和臭氧的混合物，在一般应用中不必进行分离。臭氧在漂白过程中从O3中分裂出活性氧，依靠新生态氧对织物色素的氧化作用达到漂白的目的。
　　“气相氧漂”

在几乎“干态”中进行，只需要一些湿气，不用水因而达到了“零排放”。未作用完的臭氧，经尾气处理后还原为氧气，回归大气中，对环境无污染。臭氧漂白方法多处于实验室研究，尚未生产应用。但在工业废水处理中臭氧能将酚、苯、醇等氧化为无害物质，可使染色废水褪色。
　　3．3生物酶漂白
　　由于棉织物传统漂白方法存在许多问题，生物酶处理与传统处理方法相比，在能源消耗、环境保护、处理效果等方面有独特的优势，因此一直受到人们的推崇。目前生物酶漂白尚处于开发阶段，较为关注的是采用氧化还原酶，研究最多的有漆酶、过氧化氢酶和葡萄糖氧化酶3种。
　　3．3．1漆酶漂白
　　漆酶用于木浆漂白已获成功。漆酶属无基质特异性酶，能被它氧化的化合物范围很广，但像漆酶这样的氧化还原酶需要某种介质(mediator)在反应中起传送电子的作用。这种介质类似于催化剂，但由于在反应过程中会被消耗，因而并非真正的催化剂。现在使用的介质都存在效能和毒性方面的问题，因此将漆酶用于漂白的关键是找到合适的介质，且要积极研究开发该酶的实用化问题，降低应用成本。
　　3．3．2过氧化氢酶漂白
　　过氧化氢酶漂白效果并不明显，但它能促进某些氧化剂的分解反应，因此可利用它来去除双氧水漂白后剩余的过氧化氢，这就是所谓的“BleachCleanup”，由诺维信公司提出的氧漂生物净化工艺。过氧化氢酶催化双氧水分解如下：

过氧化氢酶在冷水中作用，可节约大量能源；无须还原剂或水漂洗，可节约大量水；水解产物为水和氧气，可减少环境负荷。同时染色可在漂白后连续进行，因此节省了时间。过氧化氢酶只作用于双氧水，对染色没有干扰，因而有些产品可与染色同浴进行。
　　将过氧化氢酶用于棉织物的过氧化氢漂白，不仅可去除织物上残留的过氧化氢，而且可以直接染色，具有高效、节能、无污染的优点，是绿色染整技术的重要工艺之

一。
　　到目前为止，使用过氧化氢酶尚未得到满意的漂白效果，这可能是由于这种酶在漂白过程中很快便失活的缘故，从而导致很快失效。过氧化氢酶的成功应用也仅是用于双氧水漂白之后的双氧水去除，因此还需进一步研究.
　　3．3．3葡萄糖氧化酶漂白
　　葡萄糖氧化酶GOD(GlucoseOxidase)是需氧脱氢酶，被认为是最有可能推广的酶漂白剂。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，生成葡萄糖酸内酯和双氧水，利用产物双氧水对织物进行漂白。
　　葡萄糖氧化酶的作用可分为一个还原半反应和一个氧化半反应。在还原半反应中，底物通过电子转移还原FAD，形成带有两个氢原子的FADHz和氧化产物。许多糖类和葡萄糖的衍生物都可以做COD的底物，但酶对I)_葡萄糖表现出更大的活性。在氧化半反应中，还原的黄素蛋白通过还原反应将变成Hz02获得再生。除了02之外，一个电子受体(如过渡金属复合体、二茂铁衍生物和含硝基氧根的化合物)和两个电子受体(苯醌衍生物)都是还原酶很好的底物。
　　葡萄糖酸内酯水解生成的葡萄糖酸，对金属离子具有很强的螯合能力，因此漂白时无须加入双氧水稳定剂。在这种情况下，为避免酶失活，处理浴应调节在微酸性至中性，温度也应较低，此条件下处理织物的白度与传统氧漂基本相同。由于天然油脂成分的残留，织物手感柔软，有厚实感。葡萄糖氧化酶漂白需要的葡萄糖可直接加入或从酶退浆、酶精练的产物葡萄糖获得，使资源得以再利用。
　　目前葡萄糖氧化酶漂白也存在一些问题，如生成的双氧水浓度较低；同时因为生产的葡萄糖氧化酶通常还有过氧化氢酶存在，葡萄糖氧化酶产生的H202有被过氧化氢酶分解的可能，因而需要对葡萄糖氧化酶进行精制，去除其中的过氧化氢酶，这样也就增加了酶制剂的成本。
　　除此之外，其他新技术与传统漂白工艺结合如采用20kHz频率的超声波对棉织物进行双氧水漂白，可加速漂白速度，节约时间，其效果超过常

规漂白工艺；棉织物的电解煮漂，用NaOH作碱性电解液，在一定的温度、电压下电解。电解槽由石墨颗粒和网状玻璃碳的多孔性堆积床为阴极和高表面积的平面状为阳极组成。在处理时，电解液碱浓度需达到足以进行棉织物煮练的浓度，并含有一定量的精练剂。其处理效果、润湿性显著，瞬时吸水性<1s，白度好于常规工艺。由于电解时在阴极连续产生的H202能保持一个平衡的浓度，因此能有效控制所产生的H2O2，因而降低了H202对纤维的损伤。
　　4前景与展望
　　国内外市场对纺织品性能和功能的新需求，一方面使得国内传统的印染业面临新的发展机遇；另一方面市场化进程的加快和经济的快速增长，给环境和资源带来了巨大的压力，因此使印染企业面临新的挑战。印染业的发展与环境的协调更是引人注目，印染业的清洁生产已到了刻不容缓的地步。多年来纺织染整加工废弃物和废水经以末端治理为主的实践，有较好的效果；但是单一的末端治理不仅成为经济发展的沉重负担，而且越来越不能有效地解决环境污染问题，需要重新考虑环境治理方略。发达国家率先提出一种促进经济与环境协调发展的清洁生产(Cleanproduction)新方式。而活化双氧水漂白、过氧乙酸漂白、生物酶漂白技术等作为漂白的新技术，正符合这些要求，在环境保护、能源和水资源消耗等方面有着不可比拟的优势，应具有很大的发展前景。

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