紡織生產(chǎn)廢水的物理化學(xué)處理技術(shù)

陳長(zhǎng)鋒

（上饒幼兒師范高等?？茖W(xué)校，江西 上饒 334000）

自古以來，織物和纖維一直是日常生活中的重要組成部分。織物在服裝上的應(yīng)用是為了保護(hù)人體免受惡劣天氣的影響，或者是為了識(shí)別社會(huì)地位、響應(yīng)不同的時(shí)尚和趨勢(shì)。每個(gè)家庭都有紡織品，如毛巾、餐巾、茶巾、桌布、地毯和窗簾。在交通工具中，如汽車、火車、飛機(jī)上的安全氣囊、安全帶、地毯、座椅內(nèi)飾和輪胎，都將織物用作加固布料[1]。

隨著時(shí)代的發(fā)展，人們對(duì)織物的需求不斷提高，與纖維生產(chǎn)環(huán)境相關(guān)的影響以及隨后的處理操作也越來越多。研究表明，紡織工業(yè)對(duì)淡水和大氣微系統(tǒng)具有危險(xiǎn)性，因?yàn)樵谥圃爝^程中使用了大量的工業(yè)有害和有毒的化學(xué)物質(zhì)，并在紡織產(chǎn)品的生命周期中釋放污染物。紡織工業(yè)在清洗、漂白、染色、印刷和整理過程中產(chǎn)生的紡織廢水是一種深色液體，由紡織染料、有機(jī)或無機(jī)酸、堿、鹽、氧化劑和還原劑、漂白劑和輔助化學(xué)品組成，輔料有退漿劑、去污劑、潤(rùn)濕劑、低聚物去污劑、過氧化物穩(wěn)定劑、清堿劑、染料浴潤(rùn)滑劑、緩沖劑、染料穩(wěn)定劑、剝離劑、無泡劑、織物柔軟劑等，由此產(chǎn)生成分復(fù)雜、惡臭、有懸浮顆粒、高pH的紡織生產(chǎn)廢水[2]。

鑒于這些復(fù)雜的生態(tài)問題，到了2020年，我國(guó)開始在循環(huán)經(jīng)濟(jì)行動(dòng)計(jì)劃中，促進(jìn)和鼓勵(lì)紡織生產(chǎn)廢水生態(tài)處理，改善社會(huì)環(huán)境，提高行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

1 織物的基本結(jié)構(gòu)

織物的原意是“編織”，最初僅指機(jī)織織物，后來又納入由其他方法制成的織物，如線、繩、編結(jié)、花邊、刺繡以及非織造的織物。從技術(shù)上講，織造的基本結(jié)構(gòu)包括兩組細(xì)絲：第一組稱為經(jīng)紗，是預(yù)先設(shè)定和固定的；第二組是緯紗，依次插入第一組細(xì)絲中。具體步驟：（1）開口。在開口過程中，經(jīng)紗被分為兩種花型，一種是間隔的，一種是分開的。一種是從另一種中升起，從而在經(jīng)紗之間形成開口。（2）引緯?？蓪⒓喚€插入所創(chuàng)建的開口內(nèi)。（3）打散。通過將緯紗推入織物的組織內(nèi)部，生產(chǎn)二維平面織造結(jié)構(gòu)，即平面內(nèi)定向纖維。根據(jù)紡織類型，還存在其他的常規(guī)技術(shù)，通過這些技術(shù)，可以獲得其他織物，如針織物、編織物和無紡布[3]。

2 紡織生產(chǎn)廢水的化學(xué)處理技術(shù)

從纖維生產(chǎn)到織物實(shí)現(xiàn)的不同步驟，可以具體分為以下操作：纖維生產(chǎn)、紗線生產(chǎn)、織物生產(chǎn)、前處理、印染和后整理。紡織原料主要分為兩大類：（1）天然纖維，來源于植物（棉花、亞麻、劍麻、大麻、苧麻、黃麻、香蕉、菠蘿、椰子、油棕）、動(dòng)物皮毛（羊毛、兔絨）和礦物（石棉）；（2）人造纖維，是合成或再生的，來自石油資源，如聚酯、尼龍、氨綸、丙烯酸和聚丙烯，根據(jù)它們的性質(zhì)，需要用不同的化學(xué)劑處理[4]。在紗線生產(chǎn)過程中，特別是在紡紗過程中，需要上油來減少各部件之間的摩擦；之后在織物生產(chǎn)過程中，應(yīng)使用上漿品種和潤(rùn)滑劑，避免在生產(chǎn)過程中纖維斷裂。

在染色之前，織物廢水應(yīng)該進(jìn)行預(yù)處理流程：（1）退漿，包括去除淀粉（上漿化學(xué)）和吸收能力的提高，由于淀粉阻礙了染料分子擴(kuò)散到紗/織物中，通過酶解、稀無機(jī)酸水解或氧化，將淀粉轉(zhuǎn)化為水溶性成分；（2）精煉，用氫氧化鈉溶液和表面活性劑去除蠟、脂肪、果膠和潤(rùn)滑油；（3）漂白，對(duì)纖維的天然乳狀外觀進(jìn)行脫色，使纖維變成白色。在漂白過程中，經(jīng)常使用次氯酸鈉、亞氯酸鈉、雙氧水等氧化劑；（4）染色，浸沒在高濃度氫氧化鈉溶液中，通過膨脹、解捻、纖維重定向，提高織物的抗拉強(qiáng)度、吸濕性、吸染性、亮度、尺寸穩(wěn)定性等特性。事實(shí)上，在漂白過程中，濕纖維會(huì)經(jīng)歷縱向收縮，可以通過拉伸和在施加單軸應(yīng)力的情況下保持纖維來避免。所有染色劑所含的化學(xué)試劑，如偶氮（—N=N—）、羰基（—C=O）、硝基（—N=O）以及胺、羧基、磺酸鹽和羥基，都被認(rèn)為是水污染物，因?yàn)樗鼈兪瓜礈焖a(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)、不可分解的顏色。

3 紡織生產(chǎn)廢水的物理處理技術(shù)

一般來說，在織物生產(chǎn)中流入生產(chǎn)廢水的物質(zhì)可以附著在織物上，也可以蒸發(fā)掉，然后融入河水中，最終排放到環(huán)境中。雖然在大量空氣和水的稀釋下，這些物種很可能不會(huì)被迅速降解，因此，可以長(zhǎng)距離運(yùn)輸，并在沉積物或生物中積累（“持久性”）。此外，它們可以通過食物和皮膚進(jìn)入人體并在體內(nèi)積聚（“生物積聚”）。這些物種中有許多都是有毒的，紡織工業(yè)操作中的污染物都有不同的處理方法。例如在退漿操作中，常用酶和蠟處理生產(chǎn)廢水，在洗滌脂肪時(shí)，常用肥皂、表面活性劑、果膠和油類吸收生產(chǎn)廢水中的有害物質(zhì)，對(duì)于漂白，則需要在雙氧水、水玻璃、有機(jī)穩(wěn)定劑和堿性條件下進(jìn)行操作；而金屬、鹽、堿性或酸性物種的顏色，可以適當(dāng)使用金屬離子進(jìn)行吸附；染色所需的甲醛、尿素、溶劑和金屬需要溶劑、蠟、樹脂和軟化劑進(jìn)行處理[5]。很容易理解的是，所有操作都需要大量的水，因此被稱為濕法物理處理工藝。

用作紡織品生產(chǎn)原料的植物占地面積大，需要較大的可用空間。因此，工廠都設(shè)在低成本國(guó)家，需要將貨物從生產(chǎn)國(guó)運(yùn)輸?shù)较M(fèi)國(guó)。這樣，不僅消耗了不可再生的燃料，而且光化學(xué)氧化產(chǎn)物也通過煙霧排放到空氣中。運(yùn)輸和出售的最終產(chǎn)品被保存在包裝中，通常由不可生物降解的塑料、紙、鋁和棉花組成，最終成為紡織工業(yè)浪費(fèi)的又一縮影。

4 紡織生產(chǎn)廢物處理的發(fā)展

紡織工業(yè)無論如何都對(duì)生態(tài)系統(tǒng)有很大的影響，會(huì)產(chǎn)生大量的固體廢物。廢物的種類可根據(jù)生產(chǎn)的功能進(jìn)行分類：紡紗廢物由開絨廢物、毛條廢物、粗紗廢物、精梳落棉廢物、軟棉廢物和氣棉廢物組成[6]。衣物廢料有針織用的廢纖維素磺酸鹽和紗線、梭織用的廢纖維和紗線、梭織用的裁切廢料或舊衣物。

在非織造布生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的浪費(fèi)，處理起來十分困難。所以，未來可以采用4種方法進(jìn)行處理：（1）將工業(yè)回收廢料轉(zhuǎn)化為原來的產(chǎn)品形式；（2）機(jī)械回收，指將紡織品切割和撕碎，再經(jīng)熔化、再擠壓和再混合工序，以較低的質(zhì)量和性能（無論是熱性能還是機(jī)械性能）再紡或再黏接成新的紗線和材料；（3）化學(xué)回收，通過熱解和水解等過程，重新轉(zhuǎn)化原始成分（化學(xué)品、單體或燃料）。這種活動(dòng)主要包括部分或全部破壞織物垃圾的化學(xué)結(jié)構(gòu)，然后重新組裝成原始材料的原始形式；（4）焚燒廢物以回收能源和熱量。

5 結(jié)語

紡織生產(chǎn)廢水處理較為困難。為了克服這一困難，并提供一種具有成本效益、環(huán)境可持續(xù)、高效和節(jié)能的污染控制和處理方案，開展了上述研究。通過這種處理，可以實(shí)現(xiàn)紡織制造過程的生態(tài)可持續(xù)性，以適應(yīng)未來生態(tài)環(huán)境不同的要求。本研究希望能為紡織廢水處理提供一種創(chuàng)新、實(shí)用和環(huán)保的解決方案。