紡織工業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，同時(shí)也是污染比較嚴重的行業(yè)。國家對紡織工業(yè)的節能減排高度重視。在紡織工業(yè)的污染物排放和能源消耗中，印染行業(yè)，特別是印染前處理又占了重要比例。我國單位織物能耗為世界平均水平的2.4倍，其中，染整行業(yè)的能耗占紡織行業(yè)的60%。紡織工業(yè)排放的廢水中，量大且污染嚴重的主要是印染廢水，占到80%。

在印染行業(yè)的能耗和污染物排放中，棉織物的印染，特別是棉織物的前處理又占了重要比例。由于目前棉織物還大量采用退漿性能差、難以生物降解的PVA漿料上漿，需采用高溫強堿退漿工藝，導致退漿廢水的CODcr值高、黏度大、pH值高、可生化性差，能耗、水耗和廢水排放量也很大。在棉織物的精練、漂白、染色環(huán)節，同樣會(huì )產(chǎn)生高能耗。

目前江南大學(xué)在環(huán)保漿料、生物酶處理、低溫漂白、超聲波水洗、超細涂料染色等五大集成技術(shù)方面均取得了一定的進(jìn)展，這些技術(shù)可實(shí)現“棉織物低溫印染”，使“末端治理”向“源頭控制”轉變，真正達到印染行業(yè)節能減排的目的。

江南大學(xué)研發(fā)的“棉織物低溫印染”新處理工藝呈現以下優(yōu)點(diǎn)：采用高性能變性淀粉替代PVA漿料上漿，可以采用a-淀粉酶退漿，會(huì )顯著(zhù)降低退漿廢水處理難度，并提高退漿質(zhì)量；精練過(guò)程通過(guò)角質(zhì)酶、堿性果膠酶作用，可以在50~60℃汽蒸或室溫下進(jìn)行冷堆，達到節能、節水和減排的目的；漂白環(huán)節用漂白活化劑，在50℃下進(jìn)行，可以達到節能降耗；染色過(guò)程，采用超細涂料及通過(guò)對棉纖維的陽(yáng)離子化處理，在室溫就可以進(jìn)行，從而達到節能目的，而且染色過(guò)程無(wú)需加鹽，涂料的利用率高；超聲波水洗可以貫穿退漿、精練、漂白、染色全過(guò)程，達到節能、節水的目的。

環(huán)保漿料替代PVA

PVA漿料上漿性能佳、應用廣泛、目前尚無(wú)良好的替代產(chǎn)品。但是PVA退漿困難、退漿廢水COD含量高，而且難以生物降解。1997年中國棉紡織行業(yè)協(xié)會(huì )提出“少用和不用PVA”，十幾年來(lái)已取得顯著(zhù)成效，部分品種已實(shí)現無(wú)PVA上漿，但在一些高難品種上要完全不用PVA漿料上漿，其整體技術(shù)的發(fā)展還任重道遠。

要解決PVA漿料退漿困難和環(huán)境污染問(wèn)題，有兩條技術(shù)路線(xiàn)：一是采用PVA酶，但其成本高，而且PVA分解酶目前還沒(méi)有產(chǎn)業(yè)化；二是開(kāi)發(fā)替代PVA的漿料，這種方法目前更現實(shí)。江南大學(xué)開(kāi)發(fā)了具有集陽(yáng)離子基、醋酸酯基等為一體的多重變性淀粉漿料，在取代PVA漿料、提高上漿效果方面取得了較好的進(jìn)展，并為生物酶退漿奠定了基礎。

今后重點(diǎn)應加強高性能多元深度變性淀粉、三元及多元聚丙烯酸酯漿料、組合漿料的復配增效機制、高增韌、高增塑漿料添加劑的研發(fā)，以實(shí)現完全替代PVA漿料。

生物酶前處理技術(shù)

棉織物生物酶前處理具有如下優(yōu)點(diǎn)：節省大量的工藝用水、能耗、化工原料等，同時(shí)減少對廢水的處理費用，因而生產(chǎn)綜合成本不高于傳統工藝；大幅減少廢水排放量及排放廢水中鹽、AOX、染料、化學(xué)藥劑等含量，廢水COD值顯著(zhù)降低；由于避免了強堿、氧化劑等化學(xué)藥劑對纖維的損傷，使得織物具有良好手感、外觀(guān)、物理機械性能及染色性能等，產(chǎn)品品質(zhì)明顯提高。

棉織物傳統高溫強堿染整前處理工藝存在以下問(wèn)題。水耗大: 1萬(wàn)米棉織物處理需消耗300噸水；能耗高:處理過(guò)程溫度95~100℃，占全工藝能耗45%；廢水處理難: pH>11、COD＞3000mg/L、BOD/COD<0.2；纖維損傷；設備易損壞。

工業(yè)化應用障礙：含PVA漿料織物阻礙淀粉酶退漿推廣應用，低品質(zhì)棉(如普梳棉)雜質(zhì)含量太高，特別是棉籽殼，生產(chǎn)時(shí)間偏長(cháng)。

今后需要進(jìn)一步攻關(guān)的方向：PVA替代漿料上漿織物酶退漿工藝；基于多酶功能復配的高效復合酶制備技術(shù)；棉籽殼酶法去除技術(shù)；酶法退煮冷堆技術(shù)及中溫連續汽蒸技術(shù)；側重工業(yè)化應用的生物酶前處理技術(shù)推廣。

生物酶前處理技術(shù)節能減排效果顯著(zhù)：以傳統纖維(棉織物)染整前處理為例，生物法前處理與傳統化學(xué)處理工藝比較：廢水排放量降低50%~60%，廢水COD值下降1/3~1/2，廢水pH值達到直接排放要求，節省染色時(shí)間1/2、用汽量降低2/3、耗電量降低1/2、綜合成本降低1/3~1/2。

低溫漂白技術(shù)

棉織物的常規漂白在98~100℃下進(jìn)行，加工過(guò)程能耗高，纖維損傷大。低溫漂白目前已能降到80℃下進(jìn)行。

江南大學(xué)研制出的基于陽(yáng)離子漂白活化劑的天然纖維低溫漂白技術(shù)：活化劑水溶性好，可與過(guò)氧化氫快速反應形成陽(yáng)離子活化過(guò)氧化氫體系，對纖維素有較好直接性，可中性漂白(pH7)，漂后無(wú)需大量水洗，漂后排放廢水無(wú)需特殊處理，特別是漂白溫度可降至50℃，顯著(zhù)節能，而且對棉纖維無(wú)明顯損傷。

超聲波低溫水洗技術(shù)

水洗是印染加工的必須工序，節水節能的水洗裝備一直是本行業(yè)的研究重點(diǎn)。紡織品印染加工需要大量的熱能(蒸汽)和水，其中水洗工序占了相當大的比例，無(wú)論是前處理中的退漿、煮練、漂白、絲光，還是染色或印花后去除浮色和雜質(zhì)，都必須經(jīng)過(guò)多道高溫水洗才能保證最終產(chǎn)品的質(zhì)量。水洗過(guò)程中用水量和蒸汽能耗分別占到整個(gè)印染用水和能耗的60%和40%以上。

江南大學(xué)研發(fā)的超聲波低溫水清洗原理：由超聲波發(fā)生器發(fā)出的高頻振蕩信號(頻率>20000赫茲的聲波)，通過(guò)換能器轉換成高頻機械振蕩而傳播到介質(zhì)，使水清洗液體流動(dòng)并產(chǎn)生數以萬(wàn)計的微小氣泡。存在于液體中的微小氣泡在聲場(chǎng)的作用下振動(dòng)，當聲壓達到一定值時(shí)，氣泡迅速增長(cháng)，然后突然閉合，在氣泡閉合時(shí)產(chǎn)生沖擊波，在其周?chē)a(chǎn)生上千個(gè)大氣壓力(空化效應)，破壞不溶性污物而使它們分散于清洗液中，從而達到清洗材料表面的目的。

通過(guò)有效組合超聲波裝置和印染設備，開(kāi)發(fā)出的超聲波染整水洗機，目前主要應用于染整加工中的各類(lèi)水洗：如退、煮、漂后水洗，染色后水洗，印花后水洗等。

江南大學(xué)聯(lián)合江蘇紅旗印染機械有限公司、無(wú)錫南方聲學(xué)工程有限公司聯(lián)合研制出國內首臺具有自主知識產(chǎn)權的超聲波印染水洗機。擁有“智能多頻恒功率超聲波裝置”、“印染用高效超聲波水洗單元”和“超聲波水洗工藝”三大集成技術(shù)。

2011年11月18日~12月20日，紹興海神印染制衣有限公司試用了超聲波印染水洗機，并檢測了超聲波水洗的洗滌效果，與常規水洗效果相比得出如下結論：所檢測21個(gè)批次印花產(chǎn)品的水洗效果，發(fā)現95%批次產(chǎn)品的超聲波洗一遍與常規洗兩遍的牢度相當甚至有所提高。2010年6月至今，常州印染機械試驗中心(常州霸洋紡織品有限公司)兩組超聲波水洗裝置用于實(shí)際生產(chǎn)。結果表明：超聲波水洗后織物的摩擦、皂洗牢度均好于常規水洗布，且產(chǎn)品質(zhì)量穩定。超聲波水洗省去了蒸汽加熱，帶來(lái)了較大的經(jīng)濟效益。

超細涂料染色技術(shù)

紡織品的常規染色往往需要在50~100℃，甚至超過(guò)100℃的溫度下進(jìn)行，而且染色浴比大，染浴中需加入大量的鹽類(lèi)作促染劑，染料利用率較低，染色用水及廢水排放量大、色度高、含鹽量高，特別是不同的纖維需要不同的染料及染色工藝，工藝復雜，染色質(zhì)量不易控制。

江南大學(xué)開(kāi)發(fā)的粒徑在200nm左右的超細涂料制備技術(shù)和基于纖維陽(yáng)離子預先/同時(shí)改性的超細涂料染色技術(shù)。與常規涂料染色相比,由于顏料超細化后，著(zhù)色強度、光澤和遮蓋力顯著(zhù)提高，超細涂料染色后的織物K/S值明顯增大，織物顏色更深，可顯著(zhù)節省涂料用量。采用超細涂料染色，僅需要在室溫下進(jìn)行，節能、節約染化料、節水，而且工藝簡(jiǎn)單、流程短(節時(shí)1/3)，染色質(zhì)量好。與染料染色相比，超細涂料染色具有四大優(yōu)點(diǎn)：對加工對象纖維的普適性、色譜選擇的廣泛多樣性、污染輕的環(huán)境優(yōu)化性、節能降耗的經(jīng)濟性。

□江南大學(xué) 高衛東 范雪榮 王強

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