[前处理工艺中的节能减排产品与技术] 2018节能减排大赛时间

　　1酶在棉织物染整前处理中的应用 　　 　　1.1概述 　　全棉织物的前处理工艺,不论是传统工艺,还是短流程工艺,大都要在高温条件下采用烧碱、表面活性剂等化学药品来完成煮漂工序,所产生的废水对环境污染十分严重。
　　进入21世纪,生物酶在前处理工艺上的应用技术发展很快,在取代传统碱煮工艺和短流程的碱氧工艺方面现已十分成熟。生物酶产品由于特有的专一性、高效性、温和性、环保性、耗能低、工艺流程短和产品质量好等优点已成为前处理工艺的发展方向。
　　1.2酶氧无碱一步法工艺
　　生物酶精练技术是对传统棉前处理工艺的革命性突破。具有低能耗、低废水排放量、低COD和BOD的特点。对于前处理无特殊白度要求的纯棉针织物,可采用酶氧一步法工艺。该工艺利用复合精练酶代替NaOH的作用,并与H2O2配合对棉针织物进行前处理。
　　工艺原理如下:复合精练酶由多种生物酶(果胶酶、纤维素酶、脂肪酶和蛋白酶等)组成,这些生物酶在一定条件下对某种物质有专一的高效催化分解作用,可使坯布上的浆料、蜡质、果胶等杂质裂解而易溶于水,在机械力作用下脱落,从而达到退浆、煮练的效果,配合H2O2对织物的漂白作用,使退煮漂一步完成。
　　例如,生物酶制剂清棉师scolase100T(由生物复合酶和鳌合分散剂等复合而成)。生产中只需使用清棉师scolase100T和H2O2在 90 ～ 98 ℃时便可完成织物的退煮漂三合一前处理加工任务,退煮干净,白度均匀,强力无变化。
　　1.2.1传统前处理
　　工艺流程:毛坯 → 煮漂 → 水洗 → 过酸 → 去氧 → 染色。
　　工艺配方:27.5% H2O2,5.0 g/L;NaOH,1.5 g/L;精练剂,1.0 g/L;稳定剂,1.0 g/L。
　　工艺条件:浴比 1∶10,温度为 95 ℃,保温 60 min,再自然降温至 70 ℃排液,机内 90 ℃热水洗 20 min,降温至 60 ℃,排液、过酸、去氧。
　　1.2.2生物酶氧一浴练漂前处理
　　工艺流程:毛坯 → 生物酶氧练漂 → 水洗 → 染色。
　　工艺配方:生物酶,2.0 g/L;27.5% H2O2,5.0 g/L;渗透剂,1.0 g/L。
　　工艺条件:95 ℃保温 50min。
　　1.2.3酶氧一浴练漂前处理工艺节能减排效果
　　生物酶氧练漂前处理和煮漂一浴前处理相比节约能源显著。前处理 1 t织物,可节约水费 50 元/t、节约电费 40 元/t、节约汽费 200 元/t、节约时间 60 min左右。酶处理织物失重仅在 3% 左右,手感柔软,强力损伤小,不仅质量提高,且因实现了无碱工艺,污水中色度、COD值、pH值都比传统工艺低,污水排放pH值为 8,有利于环境治理。生物酶属于环保助剂,可以完全生物降解,不污染环境。综合成本比传统工艺低,促进了清洁化生产。因此,一般染色品种均可采用生物酶练漂前处理工艺。
　　1.3去除氧漂后残留的双氧水:利用过氧化氢酶
　　棉制品在染色前通常要进行精练漂白处理,但若在布面和水浴中有残留双氧水,一旦带入染浴中将破坏活性染料基团,使染料与棉纤维之间不能形成有效的共价键合而产生色浅、色花等染疵。传统去除残留双氧水方法是用 90 ℃热水、冷水反复洗涤,这样不仅要耗费过多的水、电、汽,工艺流程长,且有时不能完全去除双氧水。
　　具有专一特性环保型过氧化氢酶,是由非病原性的微生物经深层发酵而成,能将双氧水分解成水和氧气。过氧化氢酶除氧工艺仅需在氧漂结束后进行一道去碱中和洗涤后进水即可进行,可以缩短工艺时间,节约用水、降低能耗,高效彻底分解双氧水,降低废水量。尤其对纱线、筒子纱和针织物更为适用。同样,过氧化氢酶随pH值和温度的改变其活力也随之变化,在pH = 7 左右和 30 ～ 40 ℃时活性最大。生产应用前需试验分解酶与氧漂稳定剂等助剂的相容性,生产中稀释过氧化氢酶时不能使用直接蒸汽加热,防止过氧化氢酶高温状态下失去活性,保管存放过氧化氢酶需避开热源和光照。实际生产应用pH值范围为 6 ～ 8,温度为 30 ～ 40 ℃,酶用量 0.5 ～ 1.0 g/L,时间 20 ～ 30 min。
　　
　　由表 1 可以得出,过氧化氢酶具有高效性、专一性、处理条件的温和性和无毒性等特点,对于节约能源和减少废水排放,提高纺织品的加工效率和加工品质,保护生态环境具有重要意义,是纺织品染整加工中的一种理想助剂产品。
　　
　　2冷轧堆工艺在棉针织物前处理中的应用
　　
　　早在20世纪70年代,国外就开始采用棉前处理冷轧堆工艺来代替传统的棉前处理高温工艺,从而大大节约了能源(水、电、汽)。据有关报导,国外采用冷轧堆前处理工艺已占到前处理加工总数 30% 左右。我国在90年代中期,也有许多企业就该工艺的研究推广应用做了大量工作,在棉机织物冷轧堆大卷装上进行了大规模生产应用,取得了很好的效果。
　　但由于棉针织物在轧液后存在无法打卷循环转动等问题,前些年进行冷轧堆前处理仅有个别厂家进行小规模的试验。近年来一些厂家通过对棉针织物前处理采用冷轧堆工艺生产所必备的工艺、助剂、设备三大条件不断进行协同攻关,目前已有整套效果稳定的工艺、助剂、设备可供染厂采用。在江、浙地区针织染厂进行规模性推广应用,已取得了极为理想的效果。此工艺不仅可大幅度降低生产成本,同时大大减少了废水排放,而且产品质量稳定、牢度优良、手感丰满、失重率降低。
　　以 18 tex(32S)170 g/m2普纱汗布为例,采用 2 种不同前处理工艺进行比较。
　　(1)传统碱氧一浴法
　　工艺流程:进水 → 进布 → 加入烧碱、助剂、双氧水等 → 升温至 95 ℃以上(保温 45 ～ 60min) → 排液 → 进水 → 热水洗 → 酸洗中和 → 冷水洗 → 排液。
　　工艺处方:液态NaOH,5%;27.5% H2O2,8%;精练剂,1.0 g/L;稳定剂,3.0 g/L;螯合剂,2.0 g/L;浴比,1∶12。
　　(2)冷轧堆前处理工艺
　　工艺流程:浸轧处理液(轧余率 120% ～ 130%)→ 室温密封堆置(18 ～ 24 h)→ 连续热水洗、冷洗 → 染色(增白)。
　　工艺处方:27.5% H2O2,40 ～ 60 g/L;冷来帮,20 g/L;冷透强,5.0 g/L。
　　(3)传统碱氧一浴法与冷轧堆工艺综合能效对比
　　针织物采用冷轧堆前处理工艺和传统碱氧一浴法工艺生产同样产量的产品,可节约蒸汽 90%、节水 65%、节电80%,废水排放量减少 60%,染色机器利用率提高 30% 以上,织物损耗降低 2%,而且布面光洁,手感蓬松柔软,染料上染率也有所提高。
　　
　　3节能降耗低温练漂剂的工艺应用
　　
　　根据双氧水漂白原理,人们发现在双氧水漂白中,其有效分解成分并不高,多数分解为无漂白作用的物质,并由此推出了能促使双氧水有效分解的活化剂。活化剂的催化作用能使双氧水有效成分增加,提高其分解速率,从而起到降低漂白所需的时间和温度。
　　广东某精细化工股份有限公司和东华大学合作,共同开发了低温条件下的棉针织物低温练漂剂DM � 1361、低温练漂促进剂DM � 1370和漂白促进剂DM � 1420,实现了在低温条件下,利用化学方法结合溶解法去除棉纤维的共生物,双氧水活化剂降低双氧水的无效分解率,提高有效分解率,达到漂白目的。
　　工艺处方:DM � 1361,0.3 ～ 0.4 g/L;DM � 1370,0.5 ～ 2.0 g/L;DM � 1420,1.0 g/L;27.5% H2O2,5.0 g/L;NaOH,2.0 g/L;浴比,l∶10。
　　工艺条件:以 2 ～ 3 ℃/min升温至 70 ～ 80 ℃,保温 60 min,80 ℃热水洗,冷水洗净。
　　工艺特点:①对纯棉针织布,采用 80 ℃练漂可以达到常规煮漂工艺的白度和毛效,织物顶破强力也远好于常规煮漂工艺;②对Lyocell纤维而言,在高温漂白加工过程中易出现原纤化而造成疵病,加入低温活化助剂即在 70 ℃和 pH = 10 ～ 11 的条件下进行漂白,在获得理想白度的前提下又可有效地防止了原纤化的产生;③羊毛和棉混纺织物因羊毛纤维在高温和强碱状态下极易受到损伤,因此在前处理漂白过程中加入低温活化助剂进行双氧水温和练漂,既防止了羊毛纤维受损,又满足了棉纤部分去杂的要求。
　　低温练漂工艺同常规煮漂工艺成本对比(以处理 1 t棉织物计):低温练漂工艺助剂成本较常规工艺高出 55%,计 143 元/t;但可以节省 40% 的蒸汽,计 448 元/t。可见,低温工艺总成本较常规工艺可节省成本 14%,计 305 元/t。