棉在有機(jī)溶劑中的活性染料染色及其環(huán)境影響評價.pdf

1、活性染料作為最常用的棉用染料，自發(fā)明以來，圍繞提高染料固色率、減少無機(jī)鹽用量、治理染色廢水而展開的研究接連不斷。相比這些傳統(tǒng)末端治理技術(shù)，從源頭控制污染的清潔染色技術(shù)在可持續(xù)發(fā)展方面更具優(yōu)勢。
　　本文從兩個方面圍繞“非水染色新技術(shù)”展開研究：
　　1）探討了乙烯砜染料在混合非質(zhì)子有機(jī)溶劑中對棉的染色技術(shù)，為項目中后續(xù)的筒子紗溶劑染色的中試提供科學(xué)依據(jù)。在非質(zhì)子溶劑中，二甲基亞砜（DMSO）溶脹棉的能力出眾，被選為該體系的溶

2、劑之一。碳酸二甲酯（DMC）作為一種助溶劑，通過提高染料在DMSO/DMC混合溶劑中的化學(xué)位促進(jìn)染料吸附，實現(xiàn)了無鹽染色。DMSO和DMC這兩種溶劑均是環(huán)境友好、安全性高的綠色溶劑。研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)堿才能幫助乙烯砜染料在溶劑染色中固色。在所選胺堿中，1,4-二氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷（DABCO）是促進(jìn)染料同棉纖維反應(yīng)的最有效堿劑。HPLC證實該體系下的固色機(jī)理是染料首先同胺堿形成活性的中間體。染色殘液經(jīng)簡單染化料補充和溶劑比例調(diào)整后可直

3、接進(jìn)行循環(huán)回用。10次循環(huán)染色織物的色深始終保持一致。對于乙烯砜型染料，該染色方法具有普適性，染后織物有良好的提升性和色牢度。基于 DMSO/DMC體系的非水染色方法從源頭上杜絕了活性染料無效水解以及無機(jī)鹽的使用，并且染色殘液可以循環(huán)回用，在染色可持續(xù)發(fā)展上體現(xiàn)了一定的優(yōu)勢。
　　2）從環(huán)境管理角度出發(fā)，使用生命周期評價（LCA）方法分析比較了傳統(tǒng)水相全棉筒子紗染色工藝和一種基于DMSO/全氯乙烯（PCE）體系的筒子紗溶劑染色工藝

4、。本文采用SimaPro軟件中的CML-IA baseline方法，通過收集兩種筒子紗生產(chǎn)過程的物質(zhì)能源消耗和污染物排放清單，定量評估了兩種筒子紗染色工藝在全球變暖（GWP）、酸化（AP）、非生物損耗（ADP）、非生物化石燃料損耗（ADP(fossil fuels)）、臭氧層損耗（ODP）、富營養(yǎng)化（EP）以及光化學(xué)氧化（POCP）這7個方面的環(huán)境影響。結(jié)果表明，DMSO/PCE體系下染色的筒子紗的7種標(biāo)準(zhǔn)化潛值均高于水相染色筒子紗，因

5、而沒有在環(huán)境影響方面體現(xiàn)出優(yōu)勢。通過對輸入?yún)?shù)的貢獻(xiàn)分析和敏感度分析，發(fā)現(xiàn)DMSO/PCE溶劑染色方法的主要問題在于PCE的使用。特別在ODP方面，PCE極易造成臭氧層損耗，染色過程中PCE的泄露系數(shù)與POCP潛值直接相關(guān)。此外，很大部分的環(huán)境影響來自溶劑染色方法采用的130℃高溫固色，該過程消耗了大量電能，間接增加了環(huán)境負(fù)荷。因此，非水染色技術(shù)開發(fā)的首要任務(wù)是選擇環(huán)境友好、低毒性的溶劑，并通過優(yōu)化降低染色過程中的能量消耗。本課題組后續(xù)