棉织物无烧碱前处理工艺——实现高效节能环保的有效途径

棉织物无烧碱前处理工艺——实现高效节能环保的有效途径

房宽峻

青岛大学化学化工与环境学院

纤维新材料与现代纺织国家重点实验室培育基地

摘要：棉织物的前处理是这类产品印染加工过程中能耗、污染负荷和水耗最大的环节，其主要原因是在前处理过程中大量使用烧碱。本文在分析棉织物上存在的各种杂质和烧碱及酶制剂对这些杂质作用的基础上，采用生物技术与化学技术相结合，开发出无烧碱前处理工艺。生产应用结果表明，无烧碱棉织物前处理工艺，流程短，能耗、水耗和废水的COD值大大降低，生产效率高，是实现高效节能和环保的有效途径。

关键词：棉织物；无烧碱；前处理；高效；节能；环保

一、引言

天然纤维素纤维如棉麻及其混纺织物的前处理是印染加工过程中水、能消耗和高污染废水产生量比较大的工序。据有关资料介绍[1]，棉织物漂白和洗涤耗水量占总耗水量的75%，但COD只有5%，污染负荷为8%；退浆和精练工艺中，产生的COD值和污染负荷占75%，但耗水量仅为5%；染色工艺产生的废水份额为10-20%，产生的污染负荷为17%，如图1所示。

图1棉印染加工中的耗水量和污染负荷

棉织物印染加工存在的“三高”（耗水量高、能耗高和废水COD值高）问题，与目前普遍使用的烧碱前处理工艺有关。

烧碱是传统棉前处理工艺大量使用的化学品。长期以来，不论是在国内外公开发表的文献中，还是在设备、染化料助剂厂家提供的推荐工艺中，都把棉前处理工艺的基础建立在烧碱对棉织物上杂质的作用方面。这是因为，所有的研究结果都证明烧碱对棉织物上的各种杂质具有去除作用。而烧碱的大量使用，又造成了棉织物印染的“三高”问题。

开发节能、节水、环保的棉织物前处理工艺，需要对棉织物上存在的杂质进行重新认识，在此基础上分析烧碱对杂质的作用机理，探讨不用烧碱去除棉织物杂质的方法，实现棉织物前处理工艺的高效、节能和环保。

二、棉织物上的杂质

棉织物前处理的主要目的是去除棉织物上的杂质，赋予其良好的外观和染色印花性能。也就是说，棉织物上杂质的种类、含量和性质决定着棉织物前处理应当采用的工艺。棉织物上存在的杂质可以分为以下三类：

伴生杂质

棉纤维生长过程中伴生的杂质成分及含量如表2所示。从截面结构来看（见图2），棉纤维由表皮层、初生胞壁、次生胞壁和胞腔组成。其中，次生胞壁的成分是纤维素，它是构成棉纤维的主体。表皮层是棉纤维的最外层，主要由果胶

图2棉纤维的截面结构及模型[2-5]

质、油蜡和蛋白质等组成。初生胞壁紧连表皮层，处于次生胞壁和表皮层之间，主要是纤维素的网状组织，也含有一定数量的油蜡和果胶质等杂质。胞腔位于棉纤维中心，含有蛋白质、矿物盐及一些色素等。显然，棉纤维中的天然杂质主要集中于初生胞壁和表皮层中。

表1棉纤维及其伴生杂质的化学成分和含量[4]

棉籽壳

棉花在采摘和收获加工过程中也会产生一些杂质如棉籽壳、塑料绳、铁丝等，但是经过纺纱加工后，残留在织物上的杂质主要是棉籽壳。棉籽壳主要由木质素、单宁、纤维素、半纤维素以及其它的多糖类物质组成，此外还含有少量的色素、油蜡、蛋白质和矿物质，其中木质素是最主要的成分。棉籽壳是棉织物上最难去除的杂质之一，棉籽壳的多少与配棉等级与棉纱质量关系很大。

人工添加的杂质

为了提高织造效率和坯布质量，棉织物在织造过程中需要对经纱进行上浆。棉织物浆纱采用的浆料主要包括淀粉及其衍生物、聚乙烯醇（PVA）、蜡类润滑剂、防腐剂等，一般织物的上浆率在4-8%左右。人工添加的杂质，是造成目前印染前处理废水COD值高的根本原因。

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