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棉织物果胶的去除研究

来源:印染在线 发布时间:2011年02月07日
棉纤维上的果胶质对棉织物的吸水性和染色性能影响较大。为增加果胶质的去除效果,本文选择不同种类的螯合剂(包括聚磷酸盐类、有机磷酸盐类和多羧酸类),进行了不同浓度、温度条件下的棉织物浸渍处理试验,并对果胶质去除率作了测定。试验结果表明,多羧酸类螯合剂中的乙二胺四乙酸(EDTA)对果胶质去除效果较好,EDTA与果胶酶组合应用时,棉织物的果胶质去除率超过90% 。 果胶质可以通过烧碱和果胶酶得到去除,除此以外,螯合剂对果胶的去除也有较好的促进作用。螯合剂之所以能促进果胶的去除,是由于果胶质中结合的钙镁离子,能与螯合剂有效结合成螯合物。随着果胶质中金属离子的去除,以果胶质为骨架的疏水性网状层中其他杂质间的结合力下降,精炼液中被陆续处理下来,通过水洗进一步得到去除,防止钙皂沉淀产生,也能改善织物白度和手感。 结果与讨论: 1.不同浓度螯合剂对果胶质去除的影响 聚磷酸盐(无机磷酸盐)能与金属离子形成螯合物或可溶性复盐,这类螯合剂包括焦磷酸盐、多聚磷酸盐等,生产中常用的软水剂六偏磷酸钠就属于此类。以三聚磷酸钠和六偏磷酸钠为例,用于棉织物果胶质去除试验时,得到的结果见表1。 表1 聚磷酸盐类螯合剂果胶质去除效果(%)
浓度g/L 1.0 2.0 4.8 8.0
三聚磷酸钠 68.0% 84.7% 86.1% 87.9%
六偏磷酸钠 34.5% 45.2% 55.8% 67.4%
注:100℃,60min,浴比:1:30 表1中三聚磷酸钠的处理效果较好,2g/L 时去除率已达85%,随着浓度的增加,果胶质的去除率趋于稳定。三聚磷酸钠的果胶质去除效果较好,一方面是由于其易进入棉纤维角皮层中,与其中的金属离子形成可溶性络合物,使果胶质间靠离子维系的紧密结构松动;同时三聚磷酸钠的溶液呈碱性,也不同程度地利于纤维溶胀和果胶质的去除。尽管聚磷酸盐的价格便宜,也有较好的金属离子络合能力,但是由于部分盐类高温下易水解,本身还容易造成水体富营养化,不利于环保,今年来逐步被新的螯合剂代替。 有机磷酸类螯合剂有较好的金属离子螯合作用,也有分散和悬浮杂质的作用,能利于果胶质去除,在棉织物精炼生产中有所应用。选用不同的有机磷酸类螯合剂乙二胺四甲叉膦酸钠(EDTMPS)、胺基三甲叉膦酸(ATMP)、羟基亚乙基二膦酸(HEDP)和二乙烯三胺五甲叉膦酸(DTPMPA)进行果胶质去除试验,结果见表2。 表2 有机磷酸盐类螯合剂果胶质去除效果(%) <
浓度g/L 2.0 4.0 8.0
HEDPA 25.0% 14.4% 39.4%
EDTMPS 78.1% 80.15 84.0%
ATMP 11.3% 23.6% 18.3%
DTPMPA 20.8% 15.1% 20.7%
注:100℃,60min,浴比1:30 表2的数据说明EDTMPS是试验中效果最好的一种有机膦酸类螯合剂。当用量为2g/L时,去除率就达到了78%,继续增加螯合剂EDTMPS用量,去除率上升缓慢,表明其作用已经接近充分,与金属离子的结合趋于饱和。除了聚磷酸盐和有机磷酸盐类螯合剂外,氨基(羟基)多羧酸类也有金属离子螯合作用。与韩磷类螯合剂相比,多羧酸类螯合剂不但生态污染少,对金属离子有螯合作用,热稳定性也较好。选用乙二胺四乙酸(EDTA)、柠檬酸三钠和草酸钠三种多羧酸类螯合剂进行棉织物果胶质去除试验,测得的去除效果见表3。 表3 多羧酸类螯合剂果胶质去除效果(%)
浓度g/l 1.0 2.0 4.0 8.0
EDTA 66.3% 87.7% 88.8% 91.3%
柠檬酸三钠 35.6% 69.5% 78.7% 79.7%
草酸钠 18.0% 39.7% 82.3% 84.6%
注:100℃,60min,浴比1:30。 表3中EDTA对果胶质的去除效果较好,当用量为2g/L时,果胶质去除率接近90%。EDTA是使用较多的一类螯合剂,其络合常数较大,高温下易渗入织物与纤维表层的金属离子结合,形成螯合物,剥离出纤维,使纤维表层的果胶质间杂质结合不再紧密,变得易去除。在棉织物和蚕丝精炼时,为消除钙镁离子的影响,也常加入0.1%~0.5%的EDTA. 2.不同处理温度对果胶质去除的影响 选用三类螯合剂中对果胶质去除效果较好的三聚磷酸钠、EDTA、EDMPS试验,不同温度条件下果胶质的去除效果见表4。 表4 不同温度下螯合剂果胶质去除效果(%)
温度℃ 60 70 80 90 100
三聚磷酸钠 64.4% 67.9% 73.2% 85.9% 84.7%
EDYMPS 9.2% 27.8%
38.6% 55.2% 78.1%
EDTA 26.2% 31.3% 68.1% 78.3% 87.7%
注:螯合剂2g/L,60min,浴比1:30。 表4中三聚磷酸钠低温下的果胶质去除效果较好,温度的上升有利于增加去除效果,但提高量较少。EDTMPS低温处理效果较差,随温度的上升去除率明显增加,呈规律的线性关系。EDTA在低温下果胶质去除效果不明显,随着处理温度升高果胶质去除率增加,100℃处理时果胶质去除率最高,表明EDTA在高温下更易发生螯合作用。EDTA为氨基多羧酸类螯合剂,高温条件下处理时,不但果胶质去除率高,稳定性也较好,因此是去除棉织物果胶质的较好的螯合剂。 3.螯合剂与果胶酶组合应用对果胶质去除的影响 已有的试验结果表明,EDTA在高温条件下浸渍处理时,具有较好的果胶质去除效果。采用果胶酶与EDTA组合应用,考察果胶质的综合去除效果,试验结果见表5。 表5 果胶酶+螯合剂果胶质去除效果(%)
果胶酶(g/L) 0 0.05 0.10 0.20
酶处理 0% 18.2% 47.4% 65.9%
酶+EDTA处理 71.4% 87.6% 92.5% 94.2%
注:工艺处方:果胶酶Xg/L EDTA 1g/L 浴比1:30 工艺流程:酶处理(65℃,30min)→水洗→烘干→EDTA处理(95℃,60min)→水洗→烘干分析表5中数据可得出,果胶酶与EDTA二浴法处理对棉织物的果胶质的去除效果良好。织物经过不同浓度的果胶酶处理后,再经EDTA处理,果胶质去除率都达到了90%左右,进一步表明EDTA对果胶质的去除效果较好。 4.结论 a.不同螯合剂对棉织物上果胶质均有一定去除效果,且随着螯合剂浓度增加、温度升高,果胶质去除效果增加。 b.相同处理条件下,EDTA对棉织物中果胶质具有更好的去除效果,且稳定性好,对生态环境影响也较小。 c.果胶酶与EDTA二浴组合应用可降低酶精炼中果胶酶用量,能提高各自单独应用时果胶质的去除效果。

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