無(wú)水少水染色技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用分析

隨著環(huán)境問(wèn)題的日益突出以及新技術(shù)的不斷發(fā)展，紡織行業(yè)需要加快構(gòu)建綠色低碳循環(huán)發(fā)展體系，逐步樹(shù)立清潔生產(chǎn)的理念，推動(dòng)資源循環(huán)利用、生產(chǎn)工藝變革及污水處理技術(shù)的更新升級(jí)，從源頭牽制污染物的產(chǎn)生。無(wú)水少水染色技術(shù)的發(fā)展，不僅能夠幫助印染企業(yè)減少污水排放，也能為水資源匱乏地區(qū)發(fā)展印染產(chǎn)業(yè)提供可能性。

紡織印染行業(yè)從業(yè)者針對(duì)“少水無(wú)水技術(shù)”提出了不同的解決思路，如超臨界二氧化碳染色技術(shù)、有機(jī)溶劑染色技術(shù)、離子液體染色技術(shù)、非水介質(zhì)無(wú)鹽少水染色技術(shù)等，且部分技術(shù)已經(jīng)進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)化嘗試，并獲得市場(chǎng)認(rèn)可。

超臨界二氧化碳染色技術(shù)

超臨界二氧化碳染色技術(shù)是目前最受矚目的無(wú)水染色技術(shù)之一，其原理是當(dāng)溫度和壓力達(dá)到二氧化碳臨界點(diǎn)時(shí)，二氧化碳將變成一種均勻的流體介質(zhì)，能夠溶解分散染料并將其從外界獲得的能量傳遞給染料及被染纖維，為染料在纖維上的上染、擴(kuò)散、附著提供能量保障。其可以做到染色過(guò)程零污水排放，染色完成后染料及二氧化碳回收利用，且染后織物呈干燥狀態(tài)，無(wú)須烘干處理。

超臨界二氧化碳染色技術(shù)能夠顯著減少染色過(guò)程中水的使用，目前已經(jīng)完成對(duì)合成纖維、天然纖維及多組分纖維的染色工藝開(kāi)發(fā)，但在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用和推廣上仍然存在諸多困難：超臨界二氧化碳染色設(shè)備和工藝相比傳統(tǒng)水浴染色更復(fù)雜，需要嚴(yán)格控制超臨界二氧化碳流體的溫度、壓力和流動(dòng)速度等參數(shù)，以確保染色效果；操作超臨界二氧化碳染色設(shè)備需要具備專業(yè)的知識(shí)和技能，人力成本較高；超臨界二氧化碳流體染色技術(shù)需要通過(guò)加熱和高壓狀態(tài)來(lái)維持，在消耗大量能源的同時(shí)也可能帶來(lái)安全隱患。這些問(wèn)題都限制了超臨界二氧化碳染色技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室或半產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐向真正大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展。

有機(jī)溶劑染色技術(shù)

早期的溶劑染色技術(shù)，以氯代烯烴（如全氯乙烯、三氯乙烯等）為染色介質(zhì)對(duì)合成纖維進(jìn)行染色，然而其使用限制性較多，難以對(duì)纖維素纖維上染，且易揮發(fā)到空氣中對(duì)人體造成傷害。為解決選用的溶劑不能溶解親水性染料且無(wú)法溶脹纖維的問(wèn)題，目前以二甲基亞砜（DMSO）及其混合溶劑代替水作為染色介質(zhì)對(duì)棉纖維染色的研究較多，如DMSO/碳酸二甲酯（DMC）、DMSO/四氯乙烯（PCE）、DMSO/辛酸乙酯（EO）等，但溶劑對(duì)人體的生理毒性也限制了產(chǎn)業(yè)化的可行性。為避免使用有毒溶劑，乙醇與一定體積的水混合作為染色溶劑的技術(shù)在國(guó)內(nèi)逐漸得到發(fā)展。乙醇/水體系無(wú)鹽低堿染色技術(shù)是將經(jīng)過(guò)水預(yù)溶脹的纖維，以一定的帶液率浸入到乙醇/水體系中，實(shí)現(xiàn)活性染料無(wú)鹽低堿的染色方法。由于化工行業(yè)對(duì)無(wú)水乙醇的巨大需求，且乙醇/水分離回收工藝十分成熟，能夠?qū)崿F(xiàn)溶劑的循環(huán)利用。

離子液體染色技術(shù)

離子液體是一種特殊的液體，其主要組成是離子對(duì)（陽(yáng)離子和陰離子），而不是傳統(tǒng)溶劑中的分子，其理化性質(zhì)可以通過(guò)離子對(duì)的組成及含量進(jìn)行調(diào)整。一般而言，離子液體具有低揮發(fā)性、熱穩(wěn)定性和良好的溶解能力。離子液體在紡織染整中的應(yīng)用研究涵蓋了紡織品生產(chǎn)過(guò)程的多個(gè)方面，包括化學(xué)纖維的生產(chǎn)、紡織品前處理、后整理及末端的污水處理等。

在理論研究層面上，離子液體染色技術(shù)不需要使用傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑，其本身具有低揮發(fā)性和生物可降解性，符合綠色染整的要求，且適用性高，可以通過(guò)設(shè)計(jì)合成特定的離子液體以實(shí)現(xiàn)所需的染色效果，如不同的色彩表現(xiàn)、光學(xué)效應(yīng)和功能改性等。但對(duì)于工業(yè)化生產(chǎn)而言，離子液體染色技術(shù)仍處于研究和開(kāi)發(fā)階段，相關(guān)的研究及數(shù)據(jù)較少，不同染料及紡織品在不同離子液體體系中的適應(yīng)性不同，缺乏適用于產(chǎn)業(yè)化的標(biāo)準(zhǔn)。從成本層面上，離子液體的生產(chǎn)純化及回收成本都較高，且為了保證染色產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，還需要在生產(chǎn)過(guò)程中保持離子液體的一致性，這也增加了研究和操作的成本。

液氨染色技術(shù)

液氨由氨氣加壓或冷卻制得，目前在棉織物免燙整理、毛織物防氈縮整理等商業(yè)化應(yīng)用中比較普遍，其作為染色介質(zhì)一般用于纖維素纖維的染色?；钚匀玖显谝喊敝腥芙舛雀撸捅砻鎻埩Φ奶匦允沟靡喊笨梢詳y帶活性染料快速潤(rùn)濕和膨脹纖維，做到快速上染。染色結(jié)束后，液氨氣化回收重新液化，氨與染料分離，染料和氨都可以回收使用。同時(shí)，液氨處理還可以賦予織物更柔軟的手感，使其表面更光潔。但僅使用液氨染色，會(huì)導(dǎo)致竭染率、固色率低，耐水洗色牢度差，因此織物需要經(jīng)過(guò)改性處理以提高其與染料的親和力。

與超臨界二氧化碳染色技術(shù)類似，液氨染色技術(shù)需要保持液態(tài)氨的狀態(tài)，加重了能源損耗。常溫下氨具有強(qiáng)烈的刺激性氣味，對(duì)操作人員和環(huán)境有一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，該技術(shù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究較少，缺乏更廣泛的產(chǎn)業(yè)化研究。

非水介質(zhì)回收和水循環(huán)利用技術(shù)路線

近年來(lái)，非水介質(zhì)無(wú)鹽少水染色技術(shù)在紡織行業(yè)內(nèi)備受關(guān)注，該技術(shù)的原理是利用親水性染料在攜帶水膜的纖維和非水介質(zhì)兩相間的分配，極大地有利于染料對(duì)纖維的上染，僅保留了溶脹纖維、溶解染料、促進(jìn)染料與纖維反應(yīng)的極少量水（100%～180%，o.w.f），而將用以物質(zhì)傳送、傳熱的那部分水用一種非水溶劑代替。非水介質(zhì)無(wú)鹽少水染色體系中，染料以懸浮顆粒或乳化的高濃度染液微滴分布在染色介質(zhì)中，染料隨著介質(zhì)的運(yùn)行而不斷反復(fù)地接觸纖維表面水膜，借助非水介質(zhì)超低的表面張力，染料與纖維表面接觸均勻，最終上染率可接近100%。

非水介質(zhì)無(wú)鹽少水染色技術(shù)

國(guó)內(nèi)外研究者以非水介質(zhì)無(wú)鹽少水染色技術(shù)的原理探究為基礎(chǔ)，不斷探索著介質(zhì)選擇的可能性，以求在成本及綠色屬性上擁有更大的優(yōu)勢(shì)。如開(kāi)發(fā)出諸如液體石蠟、食用油等新的非水染色介質(zhì)及其相關(guān)染色工藝技術(shù)，促進(jìn)了非水介質(zhì)無(wú)鹽少水染色技術(shù)的不斷發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。但由于該技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用時(shí)間較短，在大規(guī)模生產(chǎn)層面仍不夠成熟。同時(shí)，推廣新的染色技術(shù)仍需行業(yè)的認(rèn)可和接受，與非水介質(zhì)無(wú)鹽少水染色技術(shù)相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范有待進(jìn)一步完善。

更多內(nèi)容請(qǐng)見(jiàn)紡織導(dǎo)報(bào)2023年第4期《無(wú)水少水染色技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用分析》一文。