无水染整技术的进展.doc

星塑夤基童叁丝红三些笪堡挞星亘挂夔蕉羼照 望鱼壁盟叁竺! 无水染整技术的进展 东华大学国家染整工程技术研究中心 戴瑾瑾 据2000年统计，纺织工业总用水量为92亿吨，其中新鲜水量66亿吨，位居全国各行业第二 位。印染工业总用水量64亿吨，占纺织业的70％，新鲜水取用量58亿吨，占纺织业88％，水的 回收利用率仅lO％。 众所周知，水是宝贵资源，但我国是一个水资源不足的国家。全国城市正常年份缺水60亿吨， 日缺水量达1600万吨。全国600多个城市中400多个供水不足，其中110个严重缺水。随着社会 经济的发展和城市化进程的加快，城市缺水问题尤为突出。缺水范围不断扩大，缺水程度日趋严 重。 对于制约我国社会经济可持续发展的水资源短缺问题，党中央国务院给予了高度的关注，在 大力倡导节水的同时，积极推广各种工业节水技术。对于耗水极为严重的印染行业，节水的任务 更为迫切，一方面要重视加工中水的回收、回用，另一方面要努力开发节水、无水的加工技术。 这也是当前国际上染整新技术的开发热点之一。 下面就几种正在开发的无水染整技术的进展作简要介绍。 1超临界流体技术 超l性界流体技术早期的工业化应用是萃取，用其代替有机溶剂从天然材料中提取有效成份， 广泛应用于食品、医药、香料等领域，如从咖啡中去除咖啡因，从啤酒花中提取啤酒酿造材料， 从中草药中萃取药物有效成份，也用于从花朵、芳香织物中获取香精、天然色素等。以超I临界流 体作为介质进行有机合成或聚合反应以制备材料的发展也十分迅速。此外，超临界流体在高效液 相色谱分析技术及制备纳米粉末等方面的应用也有很大的开发空间。 超临界流体代替水用于纺织品染色是对传统染色加工的一次革命，它从源头上杜绝废水的生 成，还兼有不用助剂，织物染色后不需清洗，染料利用率高等种种优点，所以自1991年德国 Shollmeyer等人发表了该染色方法的论文，就立即成为纺织化学界的热门话题，各国有关科技工 作者竞相加入研究队伍，目前队伍正在扩大。 1．1超临界流体性质 通过纯物质的相图，可说明超I临界流体的形成过程(图1)。图中标有S．L．乖I G的区???分别为 固相、液相和气相，T是三相共存的三相点。当气态物质被压缩其密度将不断增大，若同时伴随 温度升高，物质状态达到C点，该点即称为临界点。物质处于I临界温度(Tc)和临界压力(Pc) 以上的状态即为超I临界流体，由于此时物质已具有足够高的密度，即使再升高温度，也不会气化。 一一一一一一一一一一一 一一一一___一一戴瑾瑾 无水整染技术的进展一1 ／协  塞鱼塞塞坠毡篓王些的理丛墨卫挂壁蕉星监蠡 壁堡!主堡叁!! 这种状态的物质既不完全是液体，又不完全是气体，而是兼具二者特点的特殊流体。超临界流体 的一般宏观性质见表1。 囤1纯物质的相图 表1 气体、液体和超临界流体性质比较 从表l可看出，超临界流体的密度和液体相似近于1，这表示其对物质的溶解度与液体相当， 而其扩散系数和粘度则和气体接近。很多化合物都可形成超临界流体，但要求的条件不同(见表 2) 表2 几种物质的超临界常数 虽然可形成超临界流体的化合物很多，但考虑到达到超临界状态的难易，使用时的安全性， 化合物的稳定性及是否容易获得等因素，最常用的是二氧化碳。因为二氧化碳的超临界温度和压 戴瑾瑾无水整染技术的进展一2 1弓华  塞璺垦塞薹邕焦红王些塑盐星丑捷煞蕉垦迨堑 受堡!羔垡皇苎! 力较低(分别为31．1。C，7．4Mpa)，且不燃，不爆，无毒，无腐蚀性，又容易获得(是合成氨， 发酵等工业的副产品)，因此其应用最为广泛。但由于二氧化碳的非极性本质，超临界二氧化碳只 能溶解非极性物质。其溶解能力与CB～cs的饱和烃相似。当用于染色时，对非极性的分散染料有 一定的溶解能力，而对极性的离子型染料几乎不溶解，这就是超临界流体染色目前仅局限于涤纶 等合纤的原因所在。 1．2超临界流体染色 和以水为介质的常规染色相比，超临界染色具有工艺简单流程短的优点。 超临界染色I艺 图2常规工艺和超临界染色工艺的比较 从图2的比较可以看出，常规工艺染色工艺的工序长，染色中要加入多种化学助剂、盐和表 面活性剂，染色后要经还原清洗及热水、冷水等多道洗涤，然后烘干，才完成染色加工，染色和 清洗时不仅耗用大量水、化学品和净洗剂，同时还排出大量高度污染的废水，对环境造成不利影 响。此外，烘干时又需要消耗大量热能，是耗水耗能均高的加工方式。超临界流体染色只需一道 染色工序，所使用的是不加任何添加剂的染料滤饼，染色后织物也不用任何清洗，因为二氧化碳 挥发后织物是干燥的，也不需要烘干。所以，该技术不仅加工中不排放污水，染料可回收使用， 二氧化碳循环使用效率可高达90