棉活性染料原位矿化染色及其矿化残液循环利用染色技术

发布时间：2020-06-13 02:55

【摘要】：采用活性染料对纤维素纤维制品进行染色加工,染色后染浴及纤维中存在废弃染料,为保证染色样品的各项色牢度,必须进行多次水洗、酸洗及高温皂洗等后处理加工,耗水量及污水排放量均较大。此外,染色中使用的无机盐排放后在污水处理环节无法被有效处理,含盐废水的排放会导致水与土地的盐化。针对上述问题,本课题提出活性染料原位矿化染色及其矿化残液循环利用染色技术。在棉针织物活性染料染色环节采用新型碱剂XGB作为固色碱剂,固色后在固色残液和染品共存的条件下,加入自主研发的系列原位矿化助剂进行处理,将染色残液中的有机污染物分解为无色小分子物及CO_2和H_2O,简化染色的后处理加工,降低染色的耗水量与污染排放量。矿化残液经简易处理后回用于后续染色加工,可实现无机盐的循环利用。活性染料原位矿化染色及其矿化残液循环利用技术的实施,可实现棉针织物的清洁化染色加工。课题研究了不同工艺条件下活性染料的染色热力学与动力学,并对原位矿化染色工艺各环节所涉及的参数进行优化,确定最佳染色工艺为:染色环节,染料用量2.6%(owf)~7.5%(owf)时,元明粉用量为80g/L~100g/L,用碱剂XGB将固色浴pH值调至11.0左右,60℃保温60min;原位矿化环节,处理pH值3.0左右,偶合剂XBC的用量为1.0%(owf),偶合剂XYS的用量为3.0%(owf)~5.0%(owf),60℃矿化处理30min;矿化残液回收环节,调节残液pH值至10.0左右,静置过滤后,将滤液pH值调至中性,回用于后续染色加工。活性染料矿化染色及其残液循环利用染色技术的吸附等温线与传统染色工艺一致,均符合弗莱因德利胥型吸附等温线,且染色动力学行为未发生变化。矿化处理使染色残液的吸光值降低99%以上,COD_(Cr)值降低55%~60%,矿化液的外观为无色澄清状态,为残液的回收利用奠定基础。原位矿化染色及其残液回用技术在棉织物活性染料染色中的应用,可节水37.5%左右,矿化残液回用四次减排无机盐62%左右。原位矿化及其残液循环利用染色样品的K/S值、色牢度与传统工艺基本一致,所得染品色差较小顶破强力较传统工艺低8%左右,在可控范围之内。扫描电镜、红外光谱、X射线衍射等测试结果均表明原位矿化及其残液循环利用染色对棉纤维的表观及内部微观结构无不良影响。本课题的研究,为棉制品活性染料节能、减排染色加工提供一种新途径。论文包含图26,表33,参考文献77。
【图文】：

模型图,棉纤维,形态结构,模型

图 2-1 棉纤维形态结构模型包括：壁的一层极薄的表皮，其主要成分的存在影响纤维的润湿渗透性能，生层，简称 P 层，处于表皮层里侧软性从而适应细胞体积增长的需要。生层，简称 S 层，在初生胞壁的里要由纤维素组成，是由纤维素在初棉纤维在生长、发育过程中，首先生胞壁的逐渐加厚，中腔逐渐被压缩

纤维素大分子,纤维素,分子结构式,羟基

图 2-2 纤维素分子结构式由图 2-2 可知，纤维素大分子每个组成单元中含有三个-OH，其中两个为仲羟基，一个为伯羟基。纤维素分子链中葡萄糖剩基上的三个羟基的性质主要影响纤维的反应性。活性染料染色时，染料分子与纤维素分子中葡萄糖剩基上的三个羟基反应性是不同的。其中，位于葡萄糖剩基上第 2，3 位的羟基受空间阻碍及染料可及度的影响，与活性染料发生亲核反应的概率较小；处于第 6 位的伯羟基相对“裸露”，在固色碱剂的作用下，伯羟基上的氢离子发生离去，形成-O-离子与活性染料的反应性基团发生亲核反应，形成牢固的共价键[48]。2.2 活性染料的分子结构及染色机理2.2.1 活性染料的性能和结构活性染料分子中具有水溶性基团，染色时有较高的稳定性，扩散性和匀染性。但是活性染料尚存在固色率低、高盐染色和高浓度尿素印花等问题，这是由于电荷斥力的存在使得染料的上染百分率受限，加之强碱条件下部分活性染料发生水解[49]，从而
【学位授予单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X791;TS193.632

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