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合理选用原料制造环保纺织印染助剂
日期: 来源:杭州科成化工有限公司 叶辉 阅读人数:936

合理选用原料制造环保纺织印染助剂

叶辉

(杭州科成化工有限公司,杭州310011)

:文章以异构十醇硫酸酯、异构十三醇醚羧酸酯为主体原料复合脂肪酸甲酯磺酸盐和烷基糖苷制备全棉前处理助剂;以异构十醇聚氧乙烯丙烯醚、天然有机酚聚氧乙烯丙烯醚为主体原料复合阴离子表面活性剂——异构十三醇醚羧酸酯制备涤纶同浴助剂。所制相关助剂在各方面效果不低于同类产品的同时,充分降低了产品自身的COD、氨氮值与各类可使水富营养化物质,有效地帮助印染企业实现节能减排的目的。

关键词:节能减排;COD;氨氮值;异构十醇硫酸酯;异构十三醇醚羧酸酯;脂肪酸甲酯磺酸盐;烷基糖苷;异构十醇聚氧乙烯丙烯醚;天然有机酚聚氧乙烯丙烯醚;异构十三醇醚羧酸酯

2018年4月1日环保税正式开始征收,第一批征收行业中纺织、印染、化工企业已经开始纳入缴纳范围,环保税的征收进一步加速了相关产业的升级改造,如何节能减排,如何清洁生产,如何高效利用资源生产出符合国际标准的绿色环保产品更是关系着我们纺织、印染、化工等相关企业的生存大计。

然而少有相关报导从纺织印染助剂源头控制来直接降低下游纺织印染企业的三废产生,作为纺织品生产与出口量世界第一,纺织印染助剂年消耗超过130万吨以上的大国,科学合理的选用更环保更高效的原材料来制造环保纺织印染助剂,配合印染企业优化生产工艺,减少生产过程中的酸碱、盐的使用量,降低印染废水中的COD、BOD、SS与有害物质,是我们纺织印染助剂行业长期关注的重点。以下是我们杭州科成化工有限公司在这方面所做的工作。

1、印染废水的主要组成

印染废水中主要的成分:纤维自带成份、纤维的共生物、纤维素、合成纤维的低聚物、动植物油脂等。

纺织印染过程中添加成分:纺织油剂、浆料、染色印花前处理、退浆、煮练、漂白过程中所加的酸碱、盐与印染助剂。染色印花过程中的染料、印花浆料、糊料、染色酸、中合酸碱类、盐类与尿素、染色载体、染色印花助剂。

染色印花后的各类柔软剂:拒水、涂层、阻燃防水防污、抗菌等助剂。从用水量来看印染废水的主要来源为染色印花前处理的废水与染色印花过程中的废水占印染废水总量的90%以上。所以,染色印花前处理、染色印花过程中所产生的废水是印染企业的主要污染源。

2、新时代纺织印染助剂配方设计

设计原则:避免使用法规禁用物质,根据纺织印染工艺设定要求制定合成路线,在相同效果条件下,选择更亲合环境无毒、低毒、易生物降解、能耗更低的产品。

长久以来我国纺织印染助剂,都是被动的跟随国际与国内的相关法律法规,在这一过程中造成了出口纺织品在国外召回,在前些年是很常见的事,很多大型纺织印染企业都蒙受了巨大的损失。

而这些化学物质都是在纺织印染工序中人为加入,印染助剂配方的设计也应该本着低碳绿色,可持续循环经济发展要求,首先本着降低能耗,提高效率。降低污染物含量特别是水质中的COD、BOD、SS、氨氮与各类可使水富营养化物质。由此我们筛选出在纺织印染占用量较大的棉织物和涤纶织物前处理和染色助剂。从合成原材料入手,加以研制相应的印染助剂,研究其应用性能,并与现有产品进行了对比试验。

3、实验部分1:

几种环保绿色表面活性剂合成助剂与印染厂家现使用助剂对比

3.1
原料的选择

异构十醇硫酸酯OEC-100C耐碱为80g/L、渗透(5g/l溶液)为3~5秒,无磷、生物降解性好,在配方中主要提高渗透、分散性能。

异构十三醇醚羧酸酯KEC-99加热稳定性好,在强碱高温下具有极强渗透力,有卓越的乳化、脱油、洗涤功能,在碱氧退浆时能迅速乳化,去除浆料,显著提高毛效,可显著提高任何体系之应用效果,本品复配在精练酶中有很好的效果。

脂肪酸甲酯磺酸盐MES高效表面活性剂和钙皂分散剂有优良的去污性、抗硬水性、低刺激性,表面活性优于烷基磺酸钠(LAS)且安全无毒,性能优良并可完全生物降解,具有突出的环保优势,而且具备良好的润湿、去污、泡沫、乳化、增溶等性能,特别是抗硬水性强,钙皂分散性好,在硬水和无磷条件下仍具有优异的去污、泡沫和湿润性。

烷基糖苷(APG)由天然脂肪醇和葡萄糖(淀粉水解产物)在酸性催化剂作用下合成的一种新型表面活性剂,具有非离子与阴离子表面活性剂的双重特性。该产品具无毒、无刺激性,微生物氧化分解生成二氧化碳、水及无机元素等完全无害物的效率5天达80%,20~30天超过90%,有优异的乳化力、净洗力、脱脂力与耐酸碱稳定性,在配方中主要提高产品毛效与白度。

精炼渗透剂:OEC-100C:13% 杭州科成化工有限公司

MES:17% 杭州科成化工有限公司

KEC-99:15% 杭州科成化工有限公司

APG:5% 杭州科成化工有限公司

去离子水:50%

分别与国外某公司精炼渗透剂、国内某公司精炼渗透剂,在实验室做了全棉前处理的相关对比;与JFC在全棉生物酶前处理工艺上进行了比较。

试验材料:40/2×16  100×56.63英寸纯棉格子布、标准圆帆布片、全棉坯布

实验设备与试剂:

烧碱:杭州常青化工有限公司

双氧水:杭州常青化工有限公司

双氧水稳定剂:杭州常青化工有限公司

精练渗透剂

分析天平:上海卓精电子科技有限公司

小轧车:绍兴市元茂机电设备有限公司

烘箱:OVEN-R-1 厦门瑞比精密机械有限公司

白度计:思维士测色仪SBDY-1型数显白度计

721N可见分光光度计:上海精密科学仪器有限公司

多参数水质快速分析仪:杭州盈傲仪器有限公司

便携式消解仪XC-200:杭州盈傲仪器有限公司

COD预制试剂管:杭州盈傲仪器有限公司

氨氮预制试剂管:杭州盈傲仪器有限公司

3.2
实验1:棉织物前处理条件对比

3.2.1渗透力的测定

取表面活性剂0.5g(精确至1/1000)用蒸馏水稀释至100g搅拌均匀至泡沫消失。把标准圆帆布片正面向上放入配好的溶液并开始计时,记录坯布沉至杯底时的时间,连续做三次,取平均沉降时间。

3.2.2耐碱力的测定

取样品1g(精确至1/1000)用蒸馏水稀释至100g搅拌均匀。取20g至三角瓶中用移液管将碱液滴定至轻微浑浊(边滴定边晃动三角瓶)记下碱液用量(ml)。耐碱力计算方法如下:

3.2.3毛效的测定

煮沸液配置

样品:1g/L(精确至1/10000)

30% NaOH:5g/L(精确至1/10000)

浴比:1:40

将全棉坯布放入煮沸液中100℃煮沸30分钟,用清水热洗二次、冷洗两次后,测布面pH值至中性后105℃烘干。于一端标尺1cm处记下零点,放平行至水平面,记录时间30min后观察水所润湿的布条高度。如有参差不齐情况,读取峰面最低值,并以两条布样平均值为检测数据。

3.2.4  COD的测定

COD含量通过多参数水质快速分析仪检测。

3.2.5氨氮值的测定

氨氮值含量通过多参数水质快速分析仪检测。

3.2.6检测数据

3.3
实验2:生物酶前处理条件对比

3.3.1测试

渗透力测试、耐碱力测试、毛效测试、COD测试、氨氮值测试参照3.2.1~3.2.5测试方法进行操作。

3.3.2工艺条件

工作液处方:

生物酶精炼工作液处方g/L:诺维信301L:9.0 精炼渗透剂/JFC-3:5 螯合分散剂:1 NaCl:1 工作液pH值:7.5;氧漂工作液处方g/L:H2O2:1.5 氧漂稳定剂:5 工作液pH值:10.5

工作流程:烧毛→浸轧酶液→汽蒸→热水洗(95℃ 5min)冷水洗→浸轧氧漂工作液→热水洗→冷水洗→烘干测试毛效白度

3.3.3数据检测

3.3.4结果讨论

以异构十醇硫酸酯、异构十三醇醚羧酸酯为主体原料配合脂肪酸甲酯磺酸盐和烷基糖苷制成的全棉前处理剂在不同的使用条件下精炼渗透效果不低于同类产品的同时充分降低了产品自身的COD、氨氮与各类可使水富营养化物质。

4、实验部分2:

涤纶炼染同浴助剂

4.1
原料的选择

XB-50异构十醇聚氧乙烯丙烯醚:含量99%,非离子,HLB值为11.5。

AEM-100B天然有机酚聚氧乙烯丙烯醚:含量99%,非离子,HLB值为13.5。

KEC-88 异构十三醇醚羧酸酯:含量55%,阴离子,HLB值为12。

经过多方面的应用对比实验,确立了最佳配比与工艺条件,以XB-50为渗透、分散、去污乳化体,以AEM-100B提高分散乳化与亲水亲油性,以KEC-88提高产品在高温条件下的分散、渗透、乳化稳定性、降低产品临界胶束浓度。

涤纶同浴助剂XB-15:15%  杭州科成化工有限公司

AEM-100B:25% 杭州科成化工有限公司

KEC-88:15% 杭州科成化工有限公司

去离子水:45%

分别与江苏产溶剂型涤纶同浴助剂、浙江产无机盐型涤纶同浴助剂、上海产涤纶同浴助剂进行对比。

4.2
各种同浴助剂处理效果对比

试验材料:

标准帖衬织布:上海纺织工业技术监督所

实验设备与试剂:

恒温水浴振荡器:SHY-A 莱州元茂仪器有限公司

烘箱:OVEN-R-1 厦门瑞比精密机械有限公司

分析天平:上海卓精电子科技有限公司

玻璃萃取器:华东医药

萃取铝皿:华东医药

乙醇试剂:华东医药

红外高温染色试验机:IRDYER 厦门瑞比精密机械有限公司

多参数水质快速分析仪:杭州盈傲仪器有限公司

便携式消解仪XC-200:杭州盈傲仪器有限公司

COD预制试剂管:杭州盈傲仪器有限公司

氨氮预制试剂管:杭州盈傲仪器有限公司

4.2.1含固量的测定

将一定质量的试样在一定温度下常压干燥一定时间,以加热后的试样质量与加热前试样质量的百分比表示含固量。

4.2.2乳化力的测定

将产品配置为10g/L的母液→5ml吸管吸取4ml母液于具塞量筒中→50ml量杯量取50ml石蜡→消泡剂0.3ml→静置10min→均匀用力摇动具塞量筒10下→静置1min,摇动10下(重复5次)→开始计时→量筒中溶液破乳(底部澄清)至10ml标线为止→记录时间为乳化力

4.2.3  COD的测定

COD含量通过多参数水质快速分析仪检测。

4.2.4氨氮值的测定

氨氮值含量通过多参数水质快速分析仪检测。

4.2.5除油及含油率的测定

取标准帖衬织布(15±0.01)g分别用江苏产溶剂型涤纶同浴助剂3g/L,浙江产无机盐型涤纶同浴助剂4g/L,上海产非/阴离子表面活性剂型涤纶同浴助剂2g/L与科成型涤纶同浴助剂2g/L,同步除油。

萃取出油后的含油率测定原理:用乙醇作萃取剂萃取,测算经不同除油剂除油后标准帖衬上的含油率。计算方式--萃取铝皿萃取前后质量之差除以除油后标准帖衬质量即得除油后标准帖衬的含油率。

4.2.6数据检测

4.2.7结果讨论

由于耐碱性分散染料色系不全,导致了涤纶染色工艺无法在碱性条件下全面推广。另外,有机溶剂在高温条件下挥发性强,对工作环境不利,溶剂的残留也降低了染料的各项牢度。这些技术现状决定了涤纶练染一浴加工需要相应的弱碱强乳化同浴练漂染色同浴助剂使用。

科成公司通过表面活性剂原料的合成线路优化,以及表面活性剂复配工艺的优化,以及涤纶炼染同浴工艺的优化实验,经过多方面对比,最终以异构十醇聚氧乙烯丙烯醚、天然有机酚聚氧乙烯丙烯醚为主体原料,复配阴离子表面活性剂——异构十三醇醚羧酸酯,制备涤纶练染同浴助剂,其效果不低于同类产品,同时也充分降低了产品自身的COD、氨氮值与各类可使水富营养化物质。

5、总结与展望

纺织印染助剂在为纺织印染行业解决一系列问题的同时,因其特殊的化学结构性质,也带给纺织印染行业相应的处理负担。2018年3至4月我们通过国内几家大型印染企业,分别就厂家具有代表性的助剂取样配置成100mg/L水溶液并检测水溶液中的COD和氨氮值,具体数据如下表:

不同的助剂有不同的助剂引起的COD和氨氮值,有些助剂具有较高的助剂本身的COD和氨氮值。由表可见纺织印染助剂这类产品在原材料结构选型、合成工艺以及复配工艺优化上还有很大的改进空间给我们广大专家与学者。

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