印染行业是用水大户,单位产品耗水量是发达国家的3倍左右。印染废水占全国纺织废水排放量的80%,主要水污染物COD排放量在各工业行业中居第4位,氨氮居第6位。水平均重复利用率不到10%(主要是循环冷却用水),是所有行业中最低的。

染化料的耗用量也比发达国家多2O%-30%。所以,印染废水长期以来困扰着企业与政府,并制约着行业的发展。《纺织工业调整和振兴规划》中将节能减排取得明显成效列为纺织行业近三年要达到的重要目标之一。规划强调:至2O10年,全行业要实现单位增加值能耗年均降低5%、水耗年均降低7%、废水排放量年均降低7%。对于纺织行业来说,节能减排不仅是一项义务,更是必须履行的责任。长三角区域内纺织印染行业发达,产业集群优势明显,印染废水处理已由原来分散式管理逐渐发展为集中处理。但相关调研统计资料表明,近半数印染企业,设备较陈旧,工艺较传统,技术力量较薄弱,技术改造、技术创新步伐不大,工艺优化、新技术应用尚未完全到位,过程控制、工艺管理、资源回收利用等方面还有巨大的提升空间。实施节能减排势在必行。

1 前处理节能减排生产技术

1.1 多功能精练剂与双氧水浸浴-步法工艺

适用于筒子纱及针织棉织物的前处理。该工艺利用是集碱剂、稳定、螯合剂、渗透剂、乳化剂、净洗剂多功能于一体的多功能精练剂,代替了传统碱氧工艺中的烧碱、稳定剂、渗透剂和精练剂,比传统工艺加料程序简化,节约投料时间至少10min,缩短了生产时间。此外,与H202协同配合对针织棉织物或纱线进行前处理,使退煮漂一步完成,可达到良好的退浆、煮练效果。处理结束采用热洗→酸洗→过氧化氢酶进行脱氧处理,不排液直接染色,减少一道水洗工序,每吨布至少节水10t。同时节省了染色初始升温的能耗。该助剂使用工作液pH值仅在10左右,后续清洗方便,废液pH值可下降0.5左右。CODcr有所降低。

1.2 高效短流程工艺

普通棉机织物采用碱-氧轧蒸一步法短流程退煮漂工艺,替代常规的退煮漂三步法,缩短了工艺流程,化学助剂与水、电、汽能源消耗可降低30%-50%。

对高支薄型棉机织物,采用多功能高效助剂与双氧水一浴一步轧蒸工艺,在保证产品质量的前提下,可缩短工艺流程,汽蒸时间节约1/4以上,水洗道数减少,提高了生产效率,水、电、汽等节约30%-40%以上,且残液pH值下降,污水处理负荷下降。

1.3 冷堆-短蒸工艺

高支高密织物、弹力织物由于传统冷轧堆-热洗工艺对热洗条件要求苛刻,毛效没有保证,最好采用“冷堆-短蒸工艺”,与传统工艺比较,质量有保证,汽蒸时间减少2/3以上,水洗道数减少一倍以上,水、电、汽可节约5O%以上,减少了污水排放量。

1.4 生物酶前处理技术

棉及其混纺织物采用生物酶处理技术可以大大提高退浆率,提高前处理织物品质,与传统的碱处理工艺相比,可节约大量助剂,减少能耗、水耗,据测算可使前处理成本降低20%左右,同时,污水排放量比碱处理明显减少,且污水中BOD/COD比值也只有碱退浆的1/10左右。生物酶前处理技术大大提高了污水的可生化性,降低了污水处理难度,做到污水稳定达标排放。

用“轧酶冷堆-低碱蒸-氧漂工艺”代替传统的三步法工艺。适用于包括纱卡在内的大多数的棉织物的练漂。工艺如下:烧毛→轧酶液(复合酶5g/L,JFC2g/L,5O-60℃,pH值8-9)→保湿堆置10h→热水洗二道→轧淡碱液(烧碱10-15g/L,配套助剂5g/L)→汽蒸(100-102℃,6O min)→常规氧漂→水洗烘干。

2 染色节能减排生产技术

2.1 冷轧堆染色技术

① 织物冷轧堆染色:织物冷轧堆染色是织物在室温下浸轧染料和碱剂混合染液(通过比例泵分别将染液和碱剂同时打入浸轧槽),利用轧辊挤压使染液吸附在织物表面,然后打卷,在低温下堆置一定时间,完成吸附、扩散、固着,最后水洗清除浮色。冷轧堆染色工艺流程短,不经烘干和汽蒸,从而节约能源。具有浴比小、上色率高达90%以上(比常规轧蒸法提高15%-25%),水解染料少,因此可以节约染料约10%-20%,缓解了污水脱色压力。且电解质用量少,染料利用率高,清洗容易,排污量小,环境污染少;和连续染色的轧烘、轧蒸工艺技术相比,可节省水、电、汽等资源达2O%-6O%。

② 纱线冷轧堆染色:传统的纱线染色主要采用筒子纱和绞线染色,二者都属于间歇式的浸染方式,染一吨纱至少需120t水,每吨纱用电1200kW左右,蒸汽8t左右,染色时有30%-50%左右的染料和助剂不能有效利用。常州君虹染整有限公司联合东华大学进行了“纯棉纱线冷轧堆染色技术与装备”的研究,突破了传统的筒子纱、绞纱间歇式浸染方式,是对纱线染色的一次革新。

工艺流程为:纱线成球→前处理(漂白浸轧→冷堆→除氧脱碱)→烘干冷却→染色浸轧→冷堆→皂洗→烘干→分纱整经→络筒或上浆。

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该工艺实现了纱线冷轧堆半连续化染色,相比传统纱线的绞纱或筒子纱染色方法其染色效率高、污染低、节水、节能,减排降耗,效益明显。

2.2 气流染色工艺

气流染色是由德国特恩公司发明的一种新型染色方法,与常规的染色机原理不同,气流染色机是以鼓风机产生的气流作为输布介质,气流驱动织物在染槽中高速运行,高速气流使绳状织物展开,多组喷淋管向织物喷淋染液,使染液在织物表面均匀分布而上染,由于气流传动的织物速率要高于液流系统,而且织物受到的张力较小,所以染色效率高、重现性好。气流染色机与常规喷射染色机相比,具有如下优点:1、浴比小(1:3),每kg织物只需用水16L,耗水量可减少50%以上;2、染色时间缩短50%;3、节约蒸汽50%;4、节省染化料如%,节能减排相当显著。

2.3 活性染料无盐轧蒸连续染色技术

常规活性染料二步法连续染色工艺为轧、烘、轧、蒸、洗;无盐染色工艺简化为三步,即轧、蒸、洗。在普通的连续轧染车上,使用后半部分还原蒸箱和皂洗后平洗机组完成活性染料染色全过程。与常规轧→烘→轧→蒸工艺相比可综合节能30-50%,织物染透性好并防止了染料泳移,而且染色时不用盐,减少了染色化学品用量90%,从根本上消除了印染污水中的盐难以去除的难题,另外浮色不易回沾,改善了染色布的洗涤性,减少排放污水30%以上,提高了染色牢度,使废水色度下降和用水量减少,有利于降低排放废水负荷。无盐轧蒸工艺的工艺流程:浸轧染液和专用固色碱剂的混合液→汽蒸(100-102℃,1.5min)→冷洗→热洗→皂洗→热洗→冷洗→烘干。

2.4 活性染料湿短蒸染色技术

活性染料湿短蒸连续轧染工艺是应用过热蒸汽或蒸汽与热空气混合气体来固色。它将织物经浸轧染液后不经干燥,在带有温湿度监控装置的反应箱内湿态汽蒸固色。该工艺简便、高效、节能、固着率高,并具有充分渗透、色泽均匀鲜艳、对环境友好等优点,它与Dystar公司和Monforts公司共同开发的E-contro1染色工艺基本相同,与我国开发的湿短蒸轧染工艺相比虽稍有区别(我国增加了红外线加热装置和高温加热装置)。湿短蒸连续轧染工艺中的汽蒸是在100℃以上的载体中进行,载体也都含有一定湿度,有的是过热蒸汽,有的是热空气与蒸汽的混合气体。因此汽蒸固色速度快,固色率高,染料不易泳移,碱剂用量低,或可应用污染少的弱碱性碱剂,一般可不用尿素,而且重现性、匀染性和透染性好。由于不经过烘干,湿织物直接汽蒸(焙蒸),节能明显。

2.5 涂料染色技术

涂料染色技术是一项能从根本上和源头上建立良好生态学环境的创新技术,同时又能全面兼顾清洁生产、确保能源和原材料节约、提高产品质量和性能,又能产生非凡风格的染色方式。

① 织物涂料轧染新工艺:涂料轧染新技术是织物通过变性技术使原纤维在染色状态呈现带阳电荷性,选用阴离子化的涂料在一定条件下实现涂料在纤维上的定位吸附,纤维呈正电荷的阳离子基团对呈阴离子性的涂料进行非物理吸附,由于变性过程中阳离子活性基团与纤维形成共价键结合,包括通过库仑力与纤维素结合,因此被吸附在纤维上的涂料具有较高的色牢度、染色提升率和较高的K/s值,实现了涂料颗粒的定位吸附使涂料染色能达到均匀、较多、较快吸附于纤维,完成涂料在纤维上类似于染料染色的上染过程。它比传统的涂料染色有优良的匀染性、较好的色牢度、上色率好、染深性高、手感好。其染色过程可以认为“零排污”或极少排放。工艺流程为:半制品→阳离子改性→烘干→涂料轧染→预烘→焙烘

② 纱线涂料连续环状轧染工艺:该技术采用了纱线前处理涂料染色后整理一步法连续轧染的创新工艺,改变了传统的纱线间歇式染色方式如绞纱、筒子纱染色等。除具有织物涂料染色轧染新技术的特点外,它可以做色织产品(梭织和针织),原则上使用坯纱染色(少数色号如特浅色、艳丽色需要煮漂外),因此节能减排效果更加显著,是一种生态环保的染色方式。工艺流程为:坯纱整经→经轴退绕→前处理→烘干→涂料染色→预烘→焙烘→(浆纱)→落轴

2.6 微胶囊分散染料无助剂免水洗染色技术

微胶囊分散染料染色技术,是基于微胶囊的缓释和隔离性能,染浴中只需加入少量醋酸用于调节pH值外不需要再加任何助剂。分散染料是高吸净的染料,因此染色结束后排出的染色污水中只有少量的残留染料、微胶囊壳和其它悬浮杂物,冷却后染料析出,经简单过滤后成无色水再利用于织物前处理。就染色而言实现了染色污水零排放。目前,该技术已开始了产业化生产与应用。据统计,每染一吨涤纶织物,节约用于染色的水为10-20t;节约用于染色后水洗用水约8O-120t。

2.7 溢流退浆染色一浴短流程染色技术

该工艺适用于涤纶及其混纺织物,采用微调加工浴pH值的方法,也可用于锦纶及其混纺织物。该新工艺的关键技术是使用特效阴离子型退浆剂和阴/非离子多功能表面活性剂,它们一方面能对浆料具有退除和稳定分散作用,另一方面还能对将加工液pH值稳定的控制在8.8左右。可以通过使用耐碱性匀染剂及碱性pH值缓冲剂,分散染料用碱性工艺染色,能稳定地控制pH值在8.5-10,获得优质退浆和染色效果。

该工艺将传统的退浆染色两浴法改为退浆染色一浴法,大大缩短了工艺流程,印染加工时间缩短了50%左右,用水量和污水排放量减少了50%左右,用电量减少了50%左右,用煤量减少了40%左右,节约综合成本45%左右。

3 印花节能减排生产技术

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3.1 数码喷墨印花技术

与传统工艺相比,数码喷射印花技术的生产用水量仅为原来的1/50,耗能为1/20,同时实现了精确的喷印控制一次完成,无染料和助剂的浪费及废弃,也没有污水排放。传统印花印后需冲洗网版,剩色浆多数需要废弃,印后的织物需要烘干,不仅造成染料、助剂、水资源、热能的浪费,而且也造成环境污染。

工艺过程:织物前处理→印前烘干→喷墨印花→印花烘干→汽蒸(100-102℃,5min) →水洗→烘干。

3.2 冷转移印花技术

随着电子技术的发展、染料的改进、助剂的开发,棉织物冷转移印花技术得到快速发展。已经成为棉织物可持续性染整加工技术之一。工艺流程如下:

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前处理后的织物

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]→给湿→冷转移印花→冷堆固色→水洗→定型

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原纸→隔离层涂油→印刷花型图案

由于冷转移印花技术工艺流程简化,在室温下转移印花,转移后也无须烘干直接冷堆固色,在印花过程中既不需要烘干,也不需要汽蒸或焙烘,比传统圆网印花可节省50%能耗;冷转移印花糊料用得非常少,在加之湿态堆置时间相对比较长,染料扩散充分,固色率高,不仅使得水洗变得简单,而且耗水量比传统圆网印花可节省60%;糊料用量小,染料渗透好,水洗用量少,产生的污水量不仅少,而且COD量相比传统圆网印花可降低约2/3;冷转移印花所排出的废水由于含糊料、染料、助剂等废弃物量低,从而使得污水处理也变得简单,90%的废水回收处理后可循环再用。

3.3 无纸转移印花技术

普通热转移印花工艺存在两大问题:一是印1米布要用1米纸,耗纸不仅占用成本,而且造成间接耗水和水污染;二是只能印制涤纶织物,应用面受到限制。

无纸热转移印花首先将染料制成印浆,再通过印刷的方式将花纹印制在一种特殊的基材上,然后与织物相贴经过热区,在热区基材上的花纹被转移到并固着在织物上,得到印花成品。其中,基材可重复使用。

无纸热转移印花工艺的突出优势是从源头节约能源,尤其是十分珍贵的水资源,符合国家可持续发展的战略方针。印染工艺生产的成本中将近50%是能源的消耗,节约能源意味着降低生产成本,而且能够生产传统印花工艺难以生产的高档产品。

无纸热转移印花工艺主要特点包括:无须蒸化固色、皂洗和水洗,在印花环节不耗蒸汽、煤、水,不产生污水;也不耗纸张,不产生因耗纸带来的间接耗水和水污染;印制的花纹具有精细、清晰、层次丰富、自然的特点,能够印制类似于照片和绘画风格的产品。

4 结论

节能减排是纺织企业提高管理水平,降低生产成本,提高经济效益和市场竞争力的必然选择,更是实现社会、经济、环境共赢。2007年和2008年中国印染行业协会共发布61项推荐节能减排先进技术,从节能减排角度而言,目前我们缺的不只是技术,主要是新技术推广应用的措施、新技术实施前期基础工作、企业的精细化管理理念及制度落实的保障措施等。

5 参考文献

[1]郭斌，清洁生产概论[M]北京:化学工业出版社.2001

[2]徐谷仓.我国染整工业和助剂工业的发展必须走生态工业的道路[J]江苏印染学术讨论会论文集,2002

[3]房宽峻.纺织品生态加工技术[M]北京，中国纺织出版社,2001

[4]龙湘，印染行业实施清洁生产工艺示范应用探讨[J]江苏冶金,2009年2月;135-138

[5]徐谷仓，推广采用节能降耗减排的科技成果[J]染整技术,2008年7月;21-25