現(xiàn)行印染生產(chǎn)與環(huán)保的矛盾及其改革途徑探討

　　我國印染生產(chǎn)源遠流長、歷史悠久，近年來迅猛發(fā)展，據(jù)國家統(tǒng)計局統(tǒng)計，2006年全國規(guī)模以上印染廠已有1948家，印染布的總產(chǎn)量已達430億米，工業(yè)總產(chǎn)值為1675億元，出口額近130億美元。我國印染生產(chǎn)歷年來注意吸收和不斷創(chuàng)新，現(xiàn)在已擁有成套的成熟生產(chǎn)技術(shù)，在世界上屬于先進水平。但是從環(huán)保要求來說還是不盡人意，就排放廢水一項來說就觸目驚心，這種矛盾存在已久，由于各層決策者重視程度不足，以致形成目前的被動局面。

　　印染生產(chǎn)的工藝無論是我國古代，還是今天沿用的西方工業(yè)技術(shù)，除個別工序外都是采用水相反應(yīng)。這是由于當(dāng)時使用的天然纖維都是親水性的，所以使用的染料和助劑基本上也都是水溶性的。上世紀(jì)初，染料和顏料還是用水溶性來界定就是例證，在我國文字中，“漂”“染”的水旁就是歷史遺留的痕跡。水相反應(yīng)最大的不足就是它的反應(yīng)不完全性。其中水只是一種溶劑、一種介質(zhì)。經(jīng)過長期實踐證明，這種生產(chǎn)方法的造成主要問題有：

　　(1)大量消耗淡水。

　　我國印染生產(chǎn)用水，每百米織物耗水1.5－4.0噸，其中以印花用水量最大。我國是一個缺水國家，如此大量消耗淡水，將嚴(yán)重制約國家的發(fā)展。

　　(2)大量排放廢水。

　　由于印染生產(chǎn)水只是一種介質(zhì)，并不參與產(chǎn)品的組成，所以用后基本上全部排放。這些廢水如不治理，必然污染江河大地。由于印染廢水成分復(fù)雜多變等原因，目前只停留在淺度處理，只能滿足排放要求，而治理費用相當(dāng)于用水價格，昂貴的成本成為企業(yè)的沉重負(fù)擔(dān)。

　　(3)浪費原料。

　　由于水相反應(yīng)的不完全性，很多染料和助劑殘留在廢水中。根據(jù)歐洲材料統(tǒng)計，全世界每年僅染料一項就要流失4萬噸以上。

　　(4)造成服用上的隱患。

　　反應(yīng)后殘留在織物上的物質(zhì)必須去除，才能不阻礙下一個工序的正常進行，尤其最終成品能殘留物質(zhì)造成服用上的隱患。去除方法只能用清水通過溶解來達到。如果殘留物中有不溶性部分還需要采取分解來轉(zhuǎn)換。當(dāng)織物上殘留物和水洗液中濃度達到平衡時，溶解作用就終止，此時必須更換清水，才能使水溶解作用繼續(xù)。雖然采用加溫和機械作用，這種用水溶解的洗除方法效果并不令人滿意。在生產(chǎn)中，尤其在最后水洗中稍有不慎，就會造成衣服上殘留物超標(biāo)成為隱患。

　　(5)消耗大量能源。

　　印染生產(chǎn)由多工序組合，為了促進反應(yīng)，不少工序需要干態(tài)織物進入，水洗后的織物只能依靠熱能蒸發(fā)水份。這種干濕狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，在印染生產(chǎn)中少則三次，多則五六次。每次轉(zhuǎn)換都消耗大量蒸汽，以簡單的烘干機為例，每小時消耗蒸40×104Pa汽就達到450－600Kg。還有許多高溫反應(yīng)需要大量的更高壓蒸汽，這許許多多耗汽累積起來，消耗熱能十分可觀。

　　人們開始認(rèn)識到這種越來越尖銳的矛盾，尋找新的非水生產(chǎn)改革途徑。

　　一、1955年開發(fā)溶劑煮練，1969年研究溶劑染色。

　　前者用三氯乙烯脫除棉纖維上棉臘，后者用四氯乙烯作為分散染料溶劑對滌綸纖維染色。實踐發(fā)現(xiàn)滌綸在四氯乙烯中，纖維非晶區(qū)能產(chǎn)生棉在水中類似的變化，這樣為染著提供了可能。當(dāng)初選擇三氯乙烯和四氯乙烯為溶劑為介質(zhì)的條件是：(1)不燃燒或者燃點很高；(2)無毒性或者毒性很小；(3)表面張力小；(4)容易回收；(5)沸點適當(dāng)；(6)染料和助劑溶解度好；(7)在一定溫度內(nèi)不至于產(chǎn)生化學(xué)分解；(8)不損傷纖維；(9)價格便宜，供應(yīng)方便；(10)比熱和蒸發(fā)熱小。

　　后來各國競相設(shè)計這種煮練和染色生產(chǎn)設(shè)備，通過實踐可知，這種方法有下列優(yōu)點：

　　(1)溶劑可以回收利用，基本上無廢物排放。

　　(2)溶劑的比熱和蒸發(fā)熱小，可節(jié)省熱能。

　　(3)染色速度快，勻染性好，得色豐滿。

　　(4)廢水可以減少。

　　存在問題是現(xiàn)有分散染料在溶劑中的溶解度較低，只有少數(shù)如RssolinBrillRedBS，RssolinRed

　　VioletFBL等能達到1％以上滿足連續(xù)染色要求，因此必須在常用染料分子中導(dǎo)入疏水團，這就牽涉到染料的改造。

　　當(dāng)初開發(fā)這種工藝只是為了生產(chǎn)安全和節(jié)省能源，忽視了三氯乙烯和四氯乙烯對人身安全的危害作用。事實證明這類溶劑不但毒性很強，而且有致癌性，因此絕對不能應(yīng)用。如果能像生產(chǎn)Tencel一樣找到無毒有效可回收的溶劑NMMO代替有害的粘膠纖維，這種方法也是值得進一步研究的。

　　二、超臨界CO2染色。

　　超臨界染色是1989年由德國西北紡織研究中心E．Schollmeyer氏發(fā)明。它采用超臨界流體作為染料介質(zhì)染色。在超臨界范圍內(nèi)的物質(zhì)既不是氣體，也不是液體，而是兼具有氣體和液體性能的均相物質(zhì)。超臨界流體的密度與液體相同，但它的粘度、擴散系數(shù)和氣體相近。當(dāng)超臨界流體在膨脹或冷卻時，作為溶劑的超臨界流體的溶解度將很快降低而析出溶解的物質(zhì)。利用這個特性可用于染色，且容易回收。常用的超臨界流體是CO2，它是容易液化的無毒物質(zhì)。

　　CO2經(jīng)冷卻液化后，由泵打壓到染料罐，使CO2與染料溶解，然后至染色罐內(nèi)與織物進行染色。染色條件是15－25MPa，80－120℃，染色時間1h左右。

　　超臨界染色的特點是：

　　(1)不用水為介質(zhì)，也不排放廢水。

　　(2)超臨界狀態(tài)的CO2具有很高的表面張力，低粘度和較高的擴展系數(shù)，具有對分散染料的易溶性。

　　(3)不用染色助劑。

　　這種方法存在的問題是：

　　(1)使用高壓，安全性能差。

　　(2)設(shè)備投資高。

　　(3)不適用于天然纖維，如棉、毛、絲等。

　　本方法雖屬于無水染色，但還停留在“有介質(zhì)染色”的傳統(tǒng)認(rèn)識上。它采用昂貴的超臨界流體來代替水為介質(zhì)。由于CO2的憎水性，難于用作天然纖維染色。為了解決這個難題，需要添加一種所謂進入劑來提高CO2的極性。更需要改良染料，使它在CO2中能有較高的溶解度。這種方法牽涉面較多。如不能用于天然纖維則難滿足消費需要。

　　三、天然纖維織物的轉(zhuǎn)移印花。

　　轉(zhuǎn)移印花采用無介質(zhì)的氣相反應(yīng)，是目前印染生產(chǎn)中首先擺脫水相反應(yīng)的全新工藝，這也實現(xiàn)了廢水的零排放。過去有人指出轉(zhuǎn)移印花的載體--紙張是轉(zhuǎn)移造紙廠的污染。但實踐證明，轉(zhuǎn)移印花后的花紙基本上沒有損傷，完全可以由紙廠回用，而且印花廠還能得到30%的經(jīng)濟補償，成為印染廠和造紙廠的雙贏局面。現(xiàn)在轉(zhuǎn)移印花生產(chǎn)過程中存在的最大問題是局限玻璃化溫度比較明確的合成纖維，從上世界80年代以來生產(chǎn)量就徘徊在全世界印花總量的5%左右，因此為了滿足消費者需要，必須開發(fā)天然纖維織物的轉(zhuǎn)移印花。由于國內(nèi)外重視，這已經(jīng)成為研究的熱點，并有很多方法和專利被開發(fā)。但是這些方法存在的共同問題是工序增多，更重要的是不能實現(xiàn)廢水零排放，這和現(xiàn)行的轉(zhuǎn)移印花生產(chǎn)相差甚大。目前研究的重點應(yīng)是開發(fā)一系列新染料。這些染料必需具有下列特征：

　　(1)能在200℃左右升華。

　　(2)能與纖維素纖維結(jié)合固著。

　　應(yīng)當(dāng)用符合以上要求的染料代替現(xiàn)用的分散染料。只有天然纖維織物上也能應(yīng)用，才不但能滿足消費要求，而且可以根本緩解目前印染生產(chǎn)與環(huán)保的矛盾。