绿色化学和环境治理的关系绿色化学的十二条原则,大致可归纳总结为三个主要方面:一是提供给社会的化学品应当是无害且环境友好的;二是原料或产品是可再生的,能符合可持续发展的原则;三是生产过程是环境友好的,各种废物的排放不会对环境造成损害。过去,人们对化学品的好多偏见,大多是因为化学废物的排放引起的。由于染整是典型的化学湿处理过程,大量有色污水的排放是造成人们对印染行业有偏见的首要原因。
传统化学对环境治理的原则是先污染、后治理,即所谓的末端治理,这种治理方式不但耗费大量的财力物力,而且源头上得不到有效控制,并且还有可能造成二次污染;而绿色化学是通过对生产过程的创新,实现从源头上消除污染,变末端治理为源头预防。这就好比防火与灭火的关系,防是第一位的。
印染生产中有悖绿色化学原则的主要方面从绿色化学的原则出发,生态纺织品应该从两个层面上去理解。一是生产过程的绿色化,即染整生产的整个过程是清洁的、环境友好的和资源能源的利用是高效率的;二是其终端产品(纺织品)是生态的。在20世纪90年代,德国首先提出进入该国的纺织产品必须是环保的,即纺织品中不能含有可能致癌的可分解芳香胺类染料(偶氮染料)以及对甲醛含量有严格限制,所以现在人们一提起生态纺织品,往往强调的是其使用过程是生态的,即只强调终端产品的绿色化,也就是在印染过程中使用不含甲醛的助剂和不使用可分解芳香胺类染料,而忽视其生产过程的绿色化。这种只对消费者负责而不对生产地环境负责的所谓绿色加工显然不符合可持续发展的原则,决不是真正意义上的绿色染整。解决绿色染整的技术关键,还得分析传统印染生产中,有哪些因素有悖于绿色化学的基本精神,从中找出解决问题的对策。
工艺流程冗长,能耗巨大我国许多印染企业创新能力差,创新工艺流程及新产品占全部印染产品的比例不足10%,许多产品的生产工艺仍以传统工艺为主,如棉织物加工的工艺流程常经过煮、练、漂、烧毛、印染等多道工序;真丝绸要经过预处理、初练、复练、印染等工序;涤纶仿真丝织物要使用大量的烧碱(NaOH)。这些加工过程时间长,耗水量巨大,是形成印染废水的主要原因之一;另外,冗长工艺流程对热能的消耗也相当惊人。浙江地区中小型企业较多,大多依赖燃煤取能为主,煤耗大,热能利用率低,燃煤产生的SO2等废气是造成该地区酸雨的主要原因,对空气污染的同时也对本地区的蚕桑产业等构成威胁。
生产过程中染化料加入的随意性绿色化学要求生产过程中所采用的原料最大量地进入产品之中。美国斯坦福大学教授Trost在1991年首先提出了原子经济性的原则,他认为理想的化学反应是原料分子中原子百分之百地参与目的产物的形成,而不会产生任何副产物或废弃物质,从而达到零排放<4>。
基于这个原则,染整生产中所添加的染化料均应得到充分的利用,可实际生产状况并不尽然。笔者曾在印染企业工作了10年,深知印染企业的一些做法是和绿色染整理念不一致的,如一些职工为了缩短染色时间,增加染料的用量,使得染料的利用率降低,结果是大量的染料和助剂被排放到环境中,有些企业在染色过程中任意补料的现象也比较严重。由于工艺的不稳定和操作的随意性,使得染色后核样发现色泽有偏浅,便补加染料和助剂继续染色,且不计量地随意追加,也使得染料利用率极低,大量有色污水被排放到环境中,对环境构成威胁,况且这种染色织物的色牢度大大降低。
再如染后对样如果不合要求,对剥色剂的用量不计成本,一次剥不干净剥二次,二次不行加大保险粉用量,大量含硫化学品被排放到环境中,危害性可想而知。
为提高染后织物的水洗牢度,不是从注重透染上着手,也没有经过纤维与染料用量关系的考虑,认为只要是加入固色剂即可提高色牢度;碱减量和丝光工艺中不注意碱与其他助剂(如促进剂)相互配合作用,而是过多加入碱剂等等。这些做法都是和绿色染整背道而驰的。
对循环利用概念认识不足绿色化学注重对一切资源的可再生和循环使用,从而实现真正意义上的零排放。印染生产中可实现循环利用的主要是水、染料和热能。
在织物的染前处理中,大多加入少量的表面活性剂处理,特别是前处理后还常要进行出水,而这些前处理废水含杂少,完全可以循环利用。如涤纶等化纤织物含杂少,前处理简单,其前处理废水经一定处理后,完全可以作为染色工序的用水;如浙江嘉兴某印染厂曾利用真丝绸复练后的废水作为真丝绸染色用水,不但使废水得到了循环利用,而且由于复练废水中含有一定量的丝胶蛋白,对真丝绸染色过程中减少灰伤大有益处。
染整生产耗汽、耗能大。例如,染后平洗机出水温度通常高达85以上;又如高温高压染色后废气废液的排放温度在100以上,是否可以利用很值得研究。嘉兴能源计量所曾为这个问题和笔者进行过探讨,其主要设想是想对嘉兴某印染厂的高温高压染色机排出的高温废气加以利用,如一台高温高压染色机排出的高温废气能否为后一台的前处理用水加热。然而他们进行调研后认为,企业主对热能的再循环利用积极性一般。
染化料选择与绿色染整正如本文前面所述,生态纺织品并不排斥使用染化料,绿色染整并不放弃一切化学过程,关键是要对染化料的安全性有一定的认识。安全的染化料首先是在生产过程中无毒无害,其次在使用过程中不会产生有害物质,生产的生态纺织品既要对生产地环境友好,又要对终端使用对象负责。
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