1、染料化学与环境保护2009 级 4 班 梁玲玲摘要：纺织业开发环保染色新技术的必要性。通过介绍几种环保染色新技术及这些技术的推广应用情况，阐明当今环保染色新技术革命方兴未艾，有很大的发展前景。关键词：绿色；环保；染色新技术还原染料是一类较老的优良染料，色谱齐全，颜色鲜艳，以其牢度好著称。它是棉用高级染料品种之一，大量应用于纤维素纤维和涤/棉混纺织物内棉组分的套染。有些还原染料还可用来染聚酯纤维和维纶。经过长期的研究改进和应用考验，这类染料中的许多品种已经得到了公认，成为长期沿用的品种1。还原染料都不溶于水, 需要用还原剂使这些染料形成可溶和可染色的隐色体。还原染料所使用的还原剂至今大多仍是连二
2、亚硫酸钠(保险粉)。还原染料仍然是目前要求高染色质量的各类纺织品染色中极其重要的染料品种。例如耐洗牢度要好的工作服、需要灭菌的医疗纺织品和需要有红外反射作用的军用纺织品等许多领域中要求好的耐氯牢度, 都需要应用还原染料染色2。从生态学观点, 还原染料也是目前纤维素纤维染色优先的选择。由于这些染料不溶于水, 不会积聚在水中和生物体中。而对生态的影响主要是应用还原剂和其他各种染色助剂, 在染色过程中使用后它们会最后留在废水中。因此有待开发新的环保的方法解决还原染料染色对环境的污染问题。目前研究最多的就是见电化学应用于还原染料的染色3。生态纺织品原则上要达到的标准2：符合在生产各个阶段中所用化学品的
3、生态-毒理学和卫生方面的一般要求；没有某些有害物质，或在市售纺织品上以特定限度以下存在，以避免对使用者的危害；生产期间排放在水中或空气中的污染应符合对环境影响的限制；满足关于染色牢度和其他性能的质量要求。实现生态纺织品的关键除了染料和助剂品种外，还与加工方法有着密切的关系。那么我们就要大力发展比较有前途的生态纺织品加工技术。染色是纺织品加工过程中的一个重要一环，开发染色新技术也是必然的。现代染色技术，首先是清洁的加工生产，另外还要赋予纺织品具有高新性能和多种功能。从这个目标观察，现代染色技术将在以下几方面获得优先发展4。一、为了建立清洁染色加工链，需要从原料、产品设计、加工和应用整个过程共同努
4、力，建立一个清洁染色生产体系。加强研究开发清洁生产和环保型纺织染料、助剂，满足在毒性、诱变致癌、遗传、神经过敏和免疫等方面的严格要求，选用的化工原材料必须符合环保要求5。人们以前对印染助剂首先考虑如何达到第一功效，很少考虑其对人体的影响。随着人们生活水平和环保意识的提高，对印染助剂的选择原则趋向于在对人体产生尽可能少的毒副作用和保证人体健康的前提下，再研究发挥助剂的最佳功效。二、新纤维和新组织结构染色：随着科学技术飞速发展发新纤维纤特别是多种纤维复合纺织材料会愈来愈多，纺织品的组织和结构也愈来愈复杂，要求的性能也愈来愈新，愈来愈多，它们的加工，包括染色会愈来愈复杂。目前国外的纺织布料纤维种类已
5、达56种，将来我国的纺织产品所含纤维种类也会愈来愈多。与此相适应的染料和化学品种类也会增多。因此，染色工艺和染色方法也将会迅速发展，与此同时对染色理论也会不断深入研究。一些目前正在开发的染色新技术将逐步成熟和得到应用。例如高效短流程染色、电子束和紫外线等的射线固色、喷墨印染和电子成相印染等，更新的染色技术还不断出现。三、目前，水仍是染色不可缺少的介质，而且用水多，排放的污水也多。节水染色，包括各种小浴比、低带液率的染色会继续不断发展，此外就是循环用水，加工后的水溶液通过净化，使水得到重复利用。开发非水染色将更加被重视，目前研究的超临界CO2流体染色，虽然希望它完全代替水作为染色介质是不现实的，
6、但在一些特殊的染色体系有望应用。另一种非水染色介质，即离子液体也有可能开发作为一种染色介质，由于它无蒸汽压力，在常压下进行染色，染色设备简单，而且通过调节离子液体的疏水组成，可以作为类染料的染色介质。实验证明，不仅直接、酸性、活性染料等离子染料有很好的溶解性和上染率，非离子染料，例如分散染料等也有好的上染率，因此它是一种较好的染色介质。非水介质染色的一个共同问题就是提高这些介质的循环利用率和降低成本。除此之外，一些新的非水染色介质还会被开发出来。四、未来是高度信息化网络时代，这也会反映到染色加工中来。为了适应高效快速反映，将建立多种通讯方式，从市场需求，原料供应，产品设计，定货交接，技术信息分
7、析到各道生产加工的连接和管理等方面都将建立在信息网络上进行。未来的染色也是高度自动化的，为了减少劳动力和提高加工效率和质量，所有加工都自动化设备控制下进行，这样将大大改善生产环境，无人生产车间将会愈来愈普遍。五、天然物体，特别是生物的颜色丰富多彩，产生颜色的途径多种多样，大致上可分色素生色和结构生色两大类。色素不仅结构各不相同，它们还有各自的特殊功能，例如叶绿素虽然是绿色的，它在植物中的功能主要是光合作用，将光能转化为电能、化学能和生物能。结构生色是通过对光的散射、干涉和衍射作用产生颜色的，一些动物，例如蝴蝶美丽的颜色和结构生色紧密有关，许多物体的颜色是色素生色和结构生色相互结合才显出的。目前
8、已有结构生色的彩色纤维和薄膜，它是一种不需化学品，无污染的生色途径，许多结构生色的特种纺织品将会受到重视。另外，新的仿生着色产品会愈来愈多。仿生着色纺织品将是多功能性的，产品不仅有美丽的颜色，还有抗菌、保湿、抗紫外线和具有光热、光电等转换功能。例如，最近日本就发现了生产青紫色色素的微生物并开发出使之应用于染色的新技术，用该技术染出的纺织品具有天然色素固有的柔和感。因此，所使用的染料既能生色，又具有其他功能性能的一些功能染料应用会增多，还会开发新的功能染料和化学品。总之，为了生态纺织品，不光要大力提倡发展环保染色新技术，整个纺织业从纤维生产、纺纱、织布以及服装加工各个环节的人们都在努力。印染业对
9、涉及环境的染料的加工技术，染料的开发及选用要求尤为强烈。特别是欧洲出现了研究活跃，制造业者积极投入的可喜态势。通过对染整加工的分析，人们也发现了进一步保护环境的可能性，如研制新型纤维，试制新的染料，染色方法等。传统古老的染色，随着现代科技发展和人们生活质量的提高，将会永葆青春，并进一步成为人类不可缺少的加工技术。目前我国已成为纺织染整加工生产大国，应该加强科技开发，特别是原创性技术开发，使我国尽快成为世界纺织染整强国一、清洁生产染料行业开展清洁生产，主要是针对生产中排污量较大的中间体。如硝基还原成氨基时，采用清洁的催化加氢工艺替代污染严重的硫化碱、铁粉还原工艺。目前国内苯胺生产已全部采用硝基苯
10、加氢还原工艺；3,3- 二氯联苯胺的生产已全部采用邻硝基氯苯催化加氢工艺；间二硝基苯液相加氢法生产间苯二胺已实现工业化，邻(对)氨基苯甲(乙)醚、邻(对)甲苯胺的生产也正在推广催化加氢工艺。清洁生产的另一项重要内容是开发和采用绿色原料路线。如国内已有企业实现了硝基苯与苯胺缩合法生产对氨基二苯胺工艺工业化，与以对硝基氯苯与苯胺为原料的甲酰苯胺间歇缩合法工艺相比，可减少约74的有机物、99的无机物和97的废水排放。间苯二酚氨化生产间氨基苯酚，比硝基苯通过发烟硫酸磺化、铁粉还原、碱熔及酸化生产间氨基苯酚，不仅大大简化了生产过程，还能使环境得到很大改善。二、节水和节能染料行业节水主要是提高循环冷却水和
11、生产用水(工艺用水和洗涤水)的重复利用率。提高循环冷却水的重复利用率主要是提高循环水的浓缩倍数，达到减少补充水量、降低污水排放量和节水的目的。节约生产用水因产品和生产工艺不同，所应采取的措施也不同。就活性染料生产而言，利用膜分离技术能省去盐析、压滤和蒸发浓缩等工序，可实现节水、降耗和减污等多重目的。三、副产物综合利用染料行业大力开展副产物综合利用，是发展循环经济的重要内容。多年来，国内许多生产企业和科研院所在副产物综合利用方面开展了大量的工作，比较典型的成果是硫化黑生产中的废污综合利用和酞菁蓝颜料生产中废硫酸循环利用。其中，硫化黑生产中的废污综合利用已实现工业化；而酞菁蓝颜料生产中废硫酸循环利
12、用尚处于应用推广期，前景可观。四、废物零排放模式山西临汾染化集团在硫化黑生产中，贯彻了循环经济的思路和理念，对废气、废液进行资源回收和再利用，取得了明显的经济效益和社会效益。硫化黑生产过程中释放出含有硫化氢、氨气、水蒸气的废气，临汾染化集团采取先将排出的废气冷凝冷却，使氨气部分溶解在冷凝液中生成氢氧化铵，再加入烧碱即能回用氨气。废气中的大量硫化氢用碱液吸收生成硫化钠和水，大约每吨硫化黑可回收纯度为60的硫化钠30千克50千克，可再回用于配制多硫化钠或加入硫化锅中使用。如果按硫化钠2000 元/ 吨计，每生产1 吨硫化黑可回收的碱价值在180300元。但其中由于少量氨未被脱除，因此回用工艺尚需进
13、一步完善。生产双倍硫化黑需在硫化工序后对反应物进行氧化、精制，在氧化锅中染料由还原态变成氧化态，同时多余的多硫化钠在空气中氧化成硫代硫酸钠。氧化态染料不溶于溶液中，对氧化后的物料进行过滤，可将染料与母液分离并洗涤，分离出的母液中含有五水硫代硫酸钠和氯化钠。将母液及洗液收集，其中五水硫代硫酸钠浓度约350 克/ 升，氯化钠浓度约60 克/ 升。将该废水进行浓缩、脱色、结晶、烘干、筛分，母液再回用，回收的硫代硫酸钠可达到HG/T2328-92工业硫代硫酸钠优级品和一级品的质量指标。以每吨硫化黑产生废水5 立方米计，可回收1 吨硫代硫酸钠。临汾染化集团年产3 万吨硫化黑，可回收硫代硫酸钠约3 万吨，
14、价值3300万元。临汾染化集团由于抓住了废气、废液的资源回收，每吨双倍硫化黑生产过程中排放的废气、废液再利用，可创造价值1200元左右五、资源最大化模式在酞菁蓝颜料的生产中，有的企业对酞菁蓝B 生产中排放的废硫酸进行再利用，代替盐酸用于处理粗品铜酞菁以生产精品铜酞菁，此外还用于酞菁蓝BGS 的酸处理，取得了明显的经济效益和社会效益。目前全国年产酞菁蓝15:0系列产品1.5万吨以上，全部采用酸溶或酸涨法工艺，按每吨产品平均消耗47 吨硫酸(浓度为98)计，每年产生1040的废硫酸大约在30多万吨。由于废硫酸中含有一定量的铜离子、脲缩合体、酞酰亚胺等杂质，其用途受到了一定的限制。将浓度不同的废硫酸
15、分别引入两个贮槽中收集起来，浓度较高的用于处理粗品酞菁铜，浓度较低的用于酞菁蓝GBS的酸处理。这样可将酞菁蓝B、酞菁蓝BGS 和精品铜酞菁生产过程中所使用的硫酸，基本上形成一个闭路循环，使资源得到高效利用、重复利用和循环利用，同时也解决了废硫酸的排放问题，减轻了对环境的污染。根据现有工艺，每生产1吨酞菁蓝GBS需消耗31的盐酸2.5 吨左右，目前盐酸的平均价格为400 元/ 吨，如使用废硫酸代替盐酸，仅此一项每吨产品可减少成本1000 元。此外每生产1 吨酞菁蓝GBS 需使用2 吨以上的氯化钙。增加氯化钙回收工序，氯化钙的回收率可达90左右，即每吨产品可回收氯化钙1. 8 吨，每吨产品的氯化钙
16、实际消耗量仅为200 千克。每吨无水氯化钙价格按1800 元计，每吨酞菁蓝GBS 可降低生产成本3240 元。用废硫酸代替盐酸可大大节约酸煮所消耗的热能和电能。从节约的成本费用中扣除增加的设备折旧废用，估计使用废硫酸可使每吨酞菁蓝BGS 的生产成本降低约2000 元。目前，国内酞菁蓝GBS 年产量在1.8 万吨以上，可增加经济效益3600 万元以上；再加上用废硫酸代替盐酸生产精品铜酞菁所增加效益，合计全国每年可因此新增效益3920 万元以上。此外废酸利用的社会效益也很可观。用废硫酸替代新鲜盐酸全国每年可减少5 万吨以上的废盐酸(浓度按31计)和3 万吨以上的氯化钙排入环境，或省去了处理这些废物所消耗的各种资源。目前，国内每生产1 吨酞菁颜料，排放废水量在500 吨以上，大多数生产厂家的废水都不能完全达标排放。而使用废硫酸对粗品铜酞菁进行处理，可使废水达标排放的成本和难度大大降低。
