(东华大学纺织学院)
染整加工是纺织品生产过程中不可缺少的一个重要生产环节,它赋予纺织品令人赏心悦目的色彩、更好的使用性能。但是,染整加工也是纺织品生产过程中生态问题最多的环节,主要表现在水源污染、大气污染和产品污染三个方面。
水污染
染整加工过程使用大量的水作为加工介质,加工过程结束后含有染料、助剂和其他化学成份的废水被排放到河湖海或者就地渗入地下,造成自然界水源的污染。尽管我国已经有水资源保护法和污水排放等方面的多条法律,但是生产经营者为了追求经济利益,对染整废水不加处理或没有按照国家标准排放的不在少数。水污染是染整工业今后发展必须解决的关键问题。
染整加工过程中,织物与排放废水的重量比为1∶100~200,废水量约为用水量的60%~80%,因此全国的染整废水排放量约1×109吨。废水中含有大量的污染物,主要来自各种纤维材料加工时的染料、助剂和纤维上所含的杂质。纤维材料中,天然纤维所含的杂质最多。原棉所含杂质占纤维总重量的10%左右,主要是油蜡、果胶物质、棉籽壳等;原毛含杂质在50%以上,主要是沙土、草屑、羊毛脂等;生蚕丝含杂质约20%,主要是丝胶;原麻含杂质平均也在20%以上。化学纤维本身虽含杂质较少,但在生产过程中也要加入纺丝油剂等助剂,同样存在一定数量的杂质。纤维上所含的这些杂质在染整加工过程中通过前处理去除,被排入废水。染整加工所用的染料、助剂一般情况下不能全部与纤维作用保留在纤维上,有占纤维和染料助剂重量约15%左右的污染物被排人废水。这些污染物排入废水后,形成很深的色度、很高的BOD和COD值。
以棉织物的染整加工为例,在退浆过程中要去除经纱上的浆料和织造时上的油剂,需要使用大量的烧碱和一定数量的表面活性剂,因此废水的pH值很高。从织物上脱落下来的浆料溶入废水,大大增加了废水的BOD和COD值。另外,退浆过程水的消耗量也比较大。虽然煮练过程的水消耗量比较小,但是,由于大量烧碱和表面活性剂的使用,以及棉纤维上的油蜡、果胶物质、棉籽壳等杂质从纤维上脱落下来后进入废水,所以这一工序废水的碱性强,pH值高,颜色深(呈深褐色),BOD和COD值特别高。漂白过程水的消耗量虽然比较大,但是废水的BOD和COD值比较低。当使用次氯酸钠、亚氯酸钠作为漂白剂时,生产过程的环境污染和劳动保护是非常重要的。同时,含氯漂白剂的使用还会增加目前大家关注的可吸收卤代有机物(AOX)问题。丝光过程主要使用浓烧碱,并且大部分都回收利用,因此废水量和BOD、COD值都很低。染色加工过程中,由于染料上染率、助剂等的使用,虽然废水的BOD值相对较低,但是COD值却很高,水的消耗量比较大。在印花加工过程中,由于使用了糊料等助剂,废水的BOD和COD值都比较高,废水量也比较大。水洗过程水的消耗量仅次于漂白过程,但是BOD和COD值比较低。整理过程的耗水量很低,但是BOD和COD值很高。棉布染整加工所产生的废水情况见表1。从表1中可以看出,减少废水的毒性应当重点研究煮练、退浆、整理、染色和印花工艺,减少废水排放量应当在漂白、水洗、染色、印花和退浆工艺方面提高水的利用率。
表1 棉布染整加工所产生的废水情况
染整加工需要使用大量的无机和有机化学品,例如烧碱、硫酸、盐酸、磷酸、硫酸盐、磷酸盐、硅酸盐、染料、表面活性剂、荧光增白剂、糊料、树脂、柔软剂等等。这些物质和从纤维上脱落下来的果胶、油蜡、色素和浆料等杂质是染整废水产生毒性的主要原因。纺织品染整加工废水中的主要污染物及其危害程度,其中污染物的危害程度分为5级,1级最轻/5级最重。
大气污染
染整加工过程中由于使用了大量的会释放异味的物质,影响了生产车间的环境。此外,生产车间中蒸汽、热空气的泄漏和释放也影响着生产车间的环境。
目前最严重的是涂层加工对生产环境和大气的污染,此外涂料印花中使用的煤油等有机溶剂在烘干过程产生的大气污染也不容忽视。造成空气污染的主要是一些碳氢化合物如油、蜡和有机溶剂等。在涂层加工过程中,涂层织物经过焙烘工序,导致有机物蒸发,这些挥发性有机物进入空气中变成看得见的烟雾以及看不见但难闻的气味。烟雾由挥发性有机化合物的微小固体和液体颗粒组成,这些颗粒的大小为人体头发细度的百分之一,小于1 μm。挥发性有机化合物以气体形式悬浮在空中。美国环境保护局使用一种透明模板测定从烟囱冒出来的烟雾/气体混合物的浑浊度,浑浊度以0~100%表示,烟雾越浑浊,越容易被发现。
例如,一台拉幅机在160℃时排出的气体的浑浊度大于20%。气味实际上是不可测量的,人类的鼻于是自然界最出色的气味探测系统,它能辨别4000种不同的气味。纺织企业散发出的气味通常是平均分子量小于200的碳氢化合物。这些气味分子吸附在烟雾颗粒上,并随之扩散到很远的地方。因此,消除烟雾,气味就会失去往远处传播的载体。
产品污染
由于许多染整工厂一味追求低成本或者缺乏技术力量,使用了一些含有有毒物质的染料、助剂和其他化学品,这些物质残留在染整加工后的纺织品上造成产品污染,对消费者身体健康造成威胁。这些有毒物质在纺织品上的最大允许残留量在生态纺织品标准100中都有明确的规定和限制。
纺织品的生态染整工程不仅要生产出合格的生态纺织品,而且生产过程也必须是无污染或者少污染的。也就是说将来的纺织品染整工程必须解决以上关于水、大气和产品等三个方面的污染问题,只有这样,纺织工业才能得到健康和快速发展,满足不同消费者对纺织品的各种需求。
在我国加入WTO以后,给不景气的纺织产业就好像是注入一针强心剂,但同时我们会马上遇到各种各样的限制,尤其是欧美国家设置的“绿色堡垒”。
为了尽快冲破这一“绿色堡垒”,大幅度增加我国的纺织品面料在国际市场上的份额,更好地走向世界,生态纺织品生产技术的研究与开发是目前的热点之一。
我们现在研究与开发已经成功(实现产业化)或接近研制成功(实验室成果)的纺织品生态染整加工技术主要有:
1.高效短流程前处理技术,可以达到节水、节能和减少污水排放以及提高生产效率的目的。
2.生物酶前处理技术,代替或部分代替传统的前处理加工技术,节水、节能和减少污水的排放,提高纺织品的质量和增加附加值。
3.高效短流程染色技术,采用特殊的助剂,使得一种染料能够同时染两种或两种以上的纤维,可以达到节水、节能和减少污水排放以及提高生产效率的目的。
4.提高染料的利用率技术,主要是对染色工艺进行改进,或者是对纤维进行改性,使之在染色过程中能够得到高的利用率,从而达到减轻后道污水处理负担的目的。
5.非水染色技术,主要是对超临界二氧化碳流体染色技术进行研究与开发,其特点是:不使用水,无污染:染色时间短;残留染料可以回收利用;能量消耗小。