精准的失控
作者：陈静如 裴刘军 张红娟 王际平 吴金丹
来源：《丝绸》2021年第12期
直流系统绝缘监测装置
摘要： 随着经济发展与生态环保之间矛盾的日益突出，纺织化学工业的发展对人类生活环境造成了严重的影响。近年来，整个行业以节水、节能、生态环保的生产理念对纺织化学清洁生产加工技术方面进行了大量研究和开发，并取得了一定的成就。文章对现有非水或无水染技术进行总结和分析，介绍了几种研究较多的非水介质染技术，包括有机溶剂染、液体石蜡染和硅基非水介质染。对比了这些染方法的应用和局限性，并着重介绍了硅基非水染技术和该技术的发展现状，以活性染料染棉为例，活性染料在该体系中上染率接近100%，固率高达90%以上，相较于传统水浴染提高了30%～40%，硅基非水介质染从源头上解决了棉纤维染污水排放量大、染料浪费严重的难题，为实 现染污水零排放奠定了基础，有望为纺织品染闯出一条清洁生产和可持续发展之路，改变传统染工业水环境污染严重的形象。
关键词： 活性染料;分散染料;溶剂染;硅基非水介质;液体石蜡;反胶束染
僧侣鞋 中图分类号： TS193.5
文献标志码： A
文章编号： 1001-7003（2021）12-0054-09
引用页码： 121110
DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2021.12.010（篇序）
Abstract： With the increasingly prominent contradiction between economic development and ecological environmental protection， the development of the textile chemical industry has exerted serious impact on human life environment. In recent years， through a large number of studies and development of textile chemistry cleaning
production and processing technology based on the concepts of water saving， energy saving， and ecological environmental protection， the whole industry has yielded some achievements. This article summarized and analyzed the existing non-aqueous or anhydrous dyeing technologies， and introduced several frequently researched non-aqueous medium dyeing technologies， including organic solvent dyeing， liquid paraffin dyeing and silicone non-aqueous dyeing. Then， the article compared the application and limitations of these dyeing methods， and specifically introduced the development state of silicone non-aqueous dyeing technology. Taking reactive dyed cotton as an example， it is found that the dye uptake rate of reactive dyes in the system is close to 100 %， a fixation rate of up to 90%， an increase of 30%-40% compared to the traditional water bath dyeing method. The silicone medium dyeing method has solved the problem of large sewage discharge from cotton fiber dyeing and serious dye waste from the source， laying the foundation to realize zero sewage discharge. It is expected to open up a path of cleaner production and sustainable development for textile dyeing and change the image of serious water pollution in the traditional dyeing industry.
Key words： reative dyes; disperse dyes; solvent dyeing; silicone non-aqueous dyeing; liquid paraffin; reverse micelle dyeing
紡织化学工业领域，水资源的巨大消耗和废水、废气的排放已成为制约行业可持续发展的重要难题。前处理、染和后整理是纺织化学工程中耗水量和污水、废气排量巨大的主要加工过程，特别是染前处理和后道水洗中大量的污水排到环境，对生态环境造成严重的影响[1-2]。目前传统水浴染大多在大浴比的水浴中进行，用水量非常大，研究者通过染设备的改进来降低染浴比或对污水进行处理再回用等，以及印染废水再生循环利用技术。虽然理论上省盐省水，但是在实际生产中产异化较高，工艺复杂，难以在纺织印染行业中推广[3]。棉纤维阳离子改性技术实现了棉纤维无盐的染，提高了上染率，但是阳离子改性的前处理工艺复杂且残液中的化学助剂增加了废水处理难度[4]。盐回用技术仍在传统水浴中进行染，染料利用率并没有提高，染中盐的平衡难以控制，且对染后道处理要求较高[5]。虽然传统水浴染通过设备的改进、污回用、盐回用或纺织品的前处理来减少污水的排放，显然关注生产过程中的某个部分或单纯对污水进行处理是不够的，必须对整个染加工过程及其工艺方法进行创新，从源头控制污染的产生才能有效减少污染排放。非水介质染技术是一种越来越受到关注的具有生态和环保品质的染新技术[6-
7]。
1非水介质染发展现状
目前出现了几种研究较多的清洁生产染技术，主要有真空升华染[8]、超临界CO2流体染[9-10]、溶剂染[11]和非水介质染[12]等。真空升华染的原理是利用染料在真空及加热的条件下发生升华而被气化，气化的染料通过环染的方式上染纤维。由于特殊的上染方式需要染料符合升华特性，使得染料品种受限，目前该技术适用于一些非离子型的分散染料和易升华的颜料，且染料升华的速度无法控制，染过程中染料对设备污染严重且清洗困难[13]，所以很难大规模应用于市场。超临界CO2流体[14-16]染的原理是使用超临界状态的CO2代替水作为染料载体，分散染料（疏水性）可以溶于超临界CO2，染时间更短，效率更高，需要专用的染设备，但价格过高，且高温高压设备操作具备一定的危险性。在超临界CO2介质中，活性染料、酸性染料、直接染料等常用水溶性染料几乎都不与该介质相溶，因此不适用于未改性的天然纤维[17]。纤维经过复杂的改性工艺提高了超临界CO2染工艺流程，成本也会随之增加，改性后的棉织物增重率约为22%，因此改性工艺还需要进一步探究[18-19]。溶剂染的基本原理是用溶剂代替水作为染介质，
溶剂染中有机溶剂能溶解低聚物，但这种染方法最大的缺点是上染率不高，染后溶剂回收利用难度非常大，溶剂一般是烷烃、烯烃的溶剂，且毒性大[20-23]，在市场中成熟并广泛应用还有待进一步研究[24]。不干胶贴标
在纺织印染行业中，非水介质染是替代传统水浴染较成功的尝试[25-26]。虽然非水介质不能溶解水溶性染料，但能输送物质和传递能量。非水介质染技术的一个主要优点是用水量很低，由于溶解染料和其他化学试剂所需的水很少，棉纤维的溶胀只需要少量的水溶液。在染过程中，所有的水溶液都能被棉织物完全吸收，而不需要任何促染盐，实现了活性染料对棉纤维的无盐染。对于非水介质的循环使用，经过短时间的静态分离后，可将90%以上的非水介质直接用于下次染。因此，整个染过程非常简单，染介质易循环使用。
测量空间 1.1二元介质染研究进展
周浩等[27]选择乙醇与水组成混合溶剂染体系，对常用的活性染料进行筛选，选出了能用于该体系的染料。纤维经过水预溶胀，以一定的带液率入染，活性染料在乙醇/水（体积比1︰4）体系中溶解度较低，无盐条件下，活性染料向带有水的棉织物表面扩散（
碱液也会扩散到纤维表面），然后在一定条件下染料向纤维内部扩散，发生键合反应，完成固着。该体系的应用特点是在无盐的情况下，活性染料获得95%以上的上染率，染过程中使用传统染1/10的碱量，可以获得80%以上的固着率，但是染残液中乙醇/水的体积比难以控制，染可控性难以把握。如表1所示，在不加盐的情况下，使用传统染1/10的碱量，C.I.活性蓝198就可以获得97%的竭染率和86.5%的固率，比传统染的固率提高了9%～20%。从织物的深来看，可以节省30.5%～42.5%的染料。
贾凯凯等[28]选取二甲基亚砜（DMSO）与碳酸二甲酯（DMC）混合后的溶剂代替水作为染介质，研究了棉和羊毛在该混合介质的染性能。由于活性染料在DMSO中有较高的溶解性，在染过程中使用DMSO/DMC混合溶剂，染料的上染率未曾到达70%以上[29]，固率最高在60%左右，与水浴相差不大。从图1可知，在有机溶剂中，C.I.活性红24染棉筒子纱的上染率高达92.3%，与传统水浴相比，上染率提高了20%;该种溶剂染并没有解决染棉纤维时上染率低，溶剂回收难度大、成本高等问题，同时溶剂的生理毒性也限制了大面积产业化的可行性[21-24]。
1.2反胶束染系统研究进展
反胶束是由某些表面活性剂在非极性介质中自组装而成的球形纳米级聚集体。它们的结构可以表示为极性液相的纳米级液滴，被表面活性剂分子单层包裹，均匀分布在非极性油相（油包水反相微乳状液）中[30]。氟表面活性剂有助于反胶束的热力学稳定性[31]，使用反胶束体系代替水作为介质，使染料上染纤维完成染过程，在反胶束体系下的染原理与传统水相染相似。图2为染料在反胶束体系中的染原理示意。
Sawada等[31-32]制备了AOT/异辛烷体系，这是一种常用于活性染料染的阴离子型反胶束体系。研究结果与传统水溶液体系相比，棉织物对直接染料的吸附量要高得多。随着AOT浓度和增溶水量的提高，活性染料在该体系的浓度也会增加，无需加盐促染，上染率便提高，所得染织物的表面深几乎不变。TANG等[33]在有机介质中使用由AOT/异辛烷（阴离子表面活性剂）组成的反胶束对棉花进行活性染料染，将染料水溶液注入AOT/异辛烷反胶束溶液中，搅拌至透明，制得55种染料溶液，在40 ℃时用两种不同的染槽分别对样品进行两个独立的染步骤（吸附和固），然后再进行皂洗。结果表明，在不添加电解质的情况下，活性染料能较好地溶解在反胶束中，并能有效地扩散到纤维中，获得较好的固结果。
YI等[34]制備了TX-100/正辛醇/异辛烷反胶束体系，同时使用M型活性染料，C.I.活性红195对棉织物染。在该体系中，加盐不会促进染料在织物上的吸附，且染料的平衡吸附量明显高于加盐的传统水浴染工艺。此反胶束体系中可实现棉织物C.I.活性红195的无盐染，与之前反胶束体系相比其水池极性更加均一。
WANG等[35]报道了使用聚乙二醇（PEG）为基础的非离子反胶束作为活性染料载体，在烷烃（庚烷和辛烷）介质中染棉纤维。如表2所示，烷烃染样品的得量比传统的水染样品的得量高。
为了避免烷烃类有机溶剂的污染，万伟等[36]采用十甲基环五硅氧烷（D5）作为替代品用于制备环境友好型非离子型反胶束体系：MOA-3/正辛醇/D5体系，将该体系用于棉织物的染。随着体系中的增溶水量的增加反胶束中染料浓度降低，织物的染深会随之降低。在该体系中，无机盐对活性染料上染过程没有促染作用，当碳酸钠作为碱剂时，其质量浓度在40 g/L，染30 min即可完成。该方法克服了传统反胶束连续相介质烃类溶剂的污染和超临界CO2反胶束设备的高压问题，扩大反胶束技术的应用。C.I.活性红195在MOA-3/正辛醇/D5反胶束中的染结果表明，活性染料在D5中的吸附效果远好于在传统水浴中的，但其总的固结果不如水浴中的好。
1非水介质染发展现状预制梁
目前出现了几种研究较多的清洁生产染技术，主要有真空升华染[8]、超临界CO2流体染[9-10]、溶剂染[11]和非水介质染[12]等。真空升华染的原理是利用染料在真空及加热的条件下发生升华而被气化，气化的染料通过环染的方式上染纤维。由于特殊的上染方式需要染料符合升华特性，使得染料品种受限，目前该技术适用于一些非离子型的分散染料和易升华的颜料，且染料升华的速度无法控制，染过程中染料对设备污染严重且清洗困难[13]，所以很难大规模应用于市场。超临界CO2流体[14-16]染的原理是使用超临界状态的CO2代替水作为染料载体，分散染料（疏水性）可以溶于超临界CO2，染时间更短，效率更高，需要专用的染设备，但价格过高，且高温高压设备操作具备一定的危险性。在超临界CO2介质中，活性染料、酸性染料、直接染料等常用水溶性染料几乎都不与该介质相溶，因此不适用于未改性的天然纤维[17]。纤维经过复杂的改性工艺提高了超临界CO2染工艺流程，成本也会随之增加，改性后的棉织物增重率约为22%，因此改性工艺还需要进一步探究[18-19]。溶剂染的基本原理是用溶剂代替水作为染介质，溶剂染中有机溶剂能溶解低聚物，但这种染方法最大的缺点是上染率不高，染后溶剂回收利用难度非常大，溶剂一般是烷烃、烯烃的溶剂，且毒性大[20-23]，在市场中
成熟并广泛应用还有待进一步研究[24]。
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