活性染料新型染色

活性染料新型染色 活性染料新型染色碱SN 摘要:叙述了染色碱SN的经济技术特性;用大量实例说明了SN的在浸染工艺中节能减排的优势:简要地概括使用SN时应注意的事项及技术措施，强调纯碱替代品的应用是行业实施节能降耗、污染减排一种技术途径和必然趋势。 关键词:染色碱SN、节能减排、优势、措施 我国是一个纺织及出口大国，近几年出口一直保持逐年递增的态势。印染行业是用水大户，也是污染大户，尽管各级政府不断加大监管力度，但现仍有许多企业污水排放不达标，甚至还有大型印染厂污水不经处理直接偷偷排放的现象时有发生，造成我国的水域资源环境有进一步恶化的倾向。珠三角、长三角情况更为突出，受污染程度之深，实在令人担忧。尽管经济是繁荣发展了，但是人类赖以生存的资源环境却遭到了严重的破坏。作为染整工作者，我们有责任和义务为保护自己赖以生存的环境而努力探索、为实现我国染整业可持续发展做出贡献。 要发展经济，更要保护好环境，首先是要从源头上进行防治。目前印染行业实施“节能降耗、污染减排和资源节约”的突破，在技术层面上主要有两个方面:一是染整设备的技术改造，淘汰耗能耗水多、染化料用量大的旧设备。尤其是浸染设备，目前1:6甚至1:3.5浴比的染色设备日益成熟，可节约40%以上用水和大量染化料，同时废水量也大幅降低，但这类设备价格高，要在全行业普及还需要时间;二是革新工艺，采用对环境友好的助剂。新型染色碱SN就是染整加工中关键的染色工艺所大量使用的纯碱替代品，以减缓目前耗水多、染化料用量大、污水排放量大的突出问题，提供实现小浴比(少水染色)关键技术的创新产品。 新型染色碱SN是一种活性染料染色工艺优化剂。无纯碱用量大、不宜化料、尤其不适应小浴比的染色、染后水洗耗水多、对水域环境污染严重、其粉尘对工人身体健康有危害等缺陷。同浴比条件下可至少节约10%的洁净水和减少10%的污水排放;同时在染色废水中的COD可降低50%以上。如全行业用染色碱取代纯碱仅只需30万吨、每年可减少近300万吨固体碱排入祖国的江河湖海，使日益恶化的水域资源环境和土壤的盐碱化得以改善。经在全国各地一些印染厂使用，用户一致评价是:? 比使用纯碱直接成本降低10%-30,，使用方便可靠。 ? 对染色的产品质量、尤其是染色牢度有明显提高，降低染厂返修率。? 极大的减轻了工人的劳动强度，无粉尘污染，为实现清洁生产提供了一条可靠的技术途径。? 综合成本降低:省时、省水、省电、省冰醋酸，废水中的COD也比纯碱降一半以上、降低了处理污水负荷和费用，具有很高的经济效益和社会效益。 新型染色碱SN是我公司近几年开发出的创新产品，2005年10月经省级鉴定国内专家一致认为:该项成果技术居国际领先水平，2006年度列为国家重点新产品。 1(SN的经济技术指标特性 1.1主要技术指标 1.1.1含有机羧酸的高浓缩缓冲复合碱 采取有机羧酸滴加聚合、与无机碱以及强碱分散剂等复合独特生产工艺技术，极大的提高了SN产品的有效成份的含量，更好的模拟了纯碱的pH曲线。 此图数据测试:在25?温度条件下，去离子水配制各浓度碱液，采用美国Hanna公司HI98128 pH/温度计测试。(精确到pH?0.01，I温度?0.1?) 1.1.2 密度1.70(20?)， -15-60?密闭下存放一年。 染色碱取代纯碱必须要适用于各种不同结构活性染料的浅、中、深色的染色、与纯碱相比较获得更一致的色光甚至超过纯碱固色的得色深度。提高含固量、尤其是有效成份的含量，而又要保证产品稳定性，这是该产品大比例取代纯碱的难点，也是关键点。(目前市场代用碱名目繁多，良莠不齐，普达不到纯碱固色的得色深度，拼色红光不够)这也是SN与国内外同类产品相比较而最大的优势所在。(下列数据为江苏某公司所测) 1 不同碱剂浓度的相对色力度(%) 染料 代用碱 最大吸收波结构 纯碱 长nm) 1 2 3 4 类型 20g/L 活性红 100 107.08 101.26 95.45 92.41 550 偶氮异双 M-3BE 活性基染料 铜酞菁乙烯砜100 105.49 117.22 113.63 110.26 670 活性翠蓝 染料 B-BGFN 100 117.24 113.72 95.14 87.02 610 活性黑 双偶氮乙 KN-B 烯砜染料 染色条件:2%o.w.f、六偏磷酸钠1.5 g/L、 食盐40 g/L 、碱剂(见表)浴比1:40、 65?吸色30 min; 65?固色40 min ?皂洗。DatacolorSF600X测色仪测试。 表-1显示:不同结构类型的活性染料，采用新型染色碱固色，其得色深度(固色率)可以达到甚至可以超过纯碱固色的得色深度。这与两年前“新型固色碱”的实际水平相比，是个了不起进步。然而，要获得较高的得色量(与纯碱相比)，有一个前提条件，那就是实际用量必须“恰当”。 1.2高的性价比 纯碱在过去的几年里，随着能源、以及燃油价格的上涨也上涨了50%，市场均价为1680元/吨，而染色碱平均以1/9的量取代，即110kg就替代一吨纯碱，可降低直接成本15%—25%。各个工厂均有一套成熟的工艺，我们向其推荐使用SN时均提供用量表、以及直接取代纯碱的比例。 表2 SN参考用量表 染料% ? 0.05 0.1 0.5 1.0 2.0 3.0 4.0 6.0以上 g/L0.8-1.2 1.0-1.4 1.3-1.8 1.5-2.6 1.8-2.8 2.0-3.2 2.5-3.4 2.5-3.8 或% 说明:浴比?1:8用量为0.8—3.8g/L，若配色中以B黑，R兰为主色，应选择对应纯碱浓度范围的下限(1/10);若配色中以翠兰、红为主色，应选择对应纯碱浓度范围的上限(1/8);黄为主或其它拼色，则选择中间值(1/9)。深黑色(1/8) SN适用于各种型号的浸染工艺设备:如国产各种机型、进口的德国Than、Thies、意大利MCS以及希腊缸、而立信的GN和ECO各系列染缸则优势更为显著，更能体现多、快、好、省的优势;适应各种纤维材料包括莫代尔、天丝、人棉莱卡;各种纤维型态包括散纤、筒子纱、绞纱 等;适应各种染料染色工艺如升温法、降温法、恒散温法;加料方式也非常灵活简捷，可手动三次、也可一次曲线加入;与纯碱比较更易控制色花疵病，得色浓艳丰满，并且湿摩和白布沾色有明显提高。近三年来，在全国各地近50家染厂长期使用，至今无一 例投诉。 1.3环保特性 SN产品经国际纺织环保协会秘书处(瑞士)纺织检定公司检测，符合OEKO-Tex100-200 ，并颁发ECO证书(ECO-Passport for Chemicais，Auxiliaries and Dyestuffs No.SHXA 044219 Testex-zurich)，第ZHXA044219号检验报告如下: Oeko-Tex 活性染料染 经染色处理 表--3 100-200标准 色碱SN产品 过的绿色织物 pH值 (符合.EN 1413，1998)号， 4.0-7.5 12.9 6.6 水提取物 [pH] 甲醛分析(符合JISL-1041)号 无甲醛 [ppm] 无 无 九种重金属测定 毫克/千克 (OEKO-Tex)金属检测 ,58.52 ,22.15 酚(加氯和OPP) (符合OEKO-Tex200)号 ,50.1 ,0.03 五氯苯酚 四氯苯酚 联苯酚 有机锡混合物(符合OEKO-Tex200) ,1.5 ,0.06 加氯的苯/甲苯(16种衍生物) ,1.0 无 (符合OEKO-Tex200) 汗渍牢度(符合ISO 105/E04)号， 耐酸: 色变性 等级 4-5 上染率 等级 3-4 4-5 耐碱: 色变性 等级 4-5 上染率 等级 3-4 4-5 摩擦牢度(符合ISO 105/X12:12003) 干摩擦牢度测试 等级 4 4-5 湿摩擦牢度测试 等级 3-4 水洗牢度 (符合ISO105/E01) 色变性 等级 4-5 上染率 等级 3 4-5 2(节能降耗、污染减排的显著效果 2.1节能降耗、资源节约 在众多用户中，普遍反映使用SN后达到节能降耗、增收节支、污染减排的效果。有染厂老板高度评价SN为三省产品，即“老板省钱、干部省事、工人省力、还环保。”现就某上市集团公司在使用SN近两年，所提供的生产实例数据进行分析。 表4 染色处方 工艺处方 ? ? 雷玛唑黑B133 %(owf) 3.5 3.5 雷玛唑红 3BS %(owf) 0.5 0.5 雷玛唑黄3RS %(owf) 0.5 0.5 元明粉g/l 70 70 纯碱g/l 30 __ SN g/l __ 3.0 冰醋酸% 0.5 __ 纯碱与SN对比工艺(全棉32S单面布 立信GN-28缸 浴比1:10) 2.1.1省时、省水、节约能源、成本降低 纯碱工艺加碱时间很长，而且必须分三次加入，加碱速度的控制对产品质量起着决定性的作用。而用染色碱SN工艺，虽然固色阶段的时间稍长， 但加碱可以一次性(曲线)加入，无需考虑色花问题。染色后水洗次数少，工艺时间缩短一小时。 在图2中，与纯碱比较SN工艺在染后减少一次水洗和一次HAc的热水处理。这样在中深色染色中一吨布可节约20吨水，也节省HAc(70?)的加热蒸汽。在染色阶段省去了超过20%清洁水。从表4中?缸省去了0.5%(owf)的HAc。 纯碱与SN工艺成本对比:表--5 纯碱工艺 SN工艺 项目 用量 成本(元/吨项目 用量 成本(元/吨 布) 布) 雷马唑黑3.5% 910 雷马唑黑3.5% 910 B133 B133 雷马唑红3BS 0.5% 160 雷马唑黄3BS 0.5% 160 雷马唑黄3RS 0.5% 190 雷马唑黄3RS 0.5% 190 元明粉 70g/l 455 元明粉 70g/l 455 纯碱 30g/l 450 SN 3.0g/l 360 冰醋酸 0.5g/l 46 — — — 皂洗剂 1g/l 61 皂洗剂 1g/l 61 水 90(吨/吨布) 180 水 70(吨/吨布) 140 电 302(度/吨布) 166 电 250(度/吨布) 137 合计 2618元/吨布 合计 2413元/吨布 表-6摘自《印染》2006第7期《染色碱SN在筒子纱染色中的应用》 筒子纱染色成本比较(以深咖啡为例) 表-6 项目 试样1 试样2 试样3 用量g/L 金额/元 用量g/L 金额/元 用量g/L 金额/元 染料% 8.0 2880.00 8.0 2880.00 6.8 2448.00 其它助剂 — 1046.41 — 978.17 — 978.17 纯碱 20 306.00 — — — — 染色碱SN — — 2.5 255.00 — 255.00 冰醋酸 68.24 — — — — — 合计 — 4300.65 — 4113.17 — 3681.17 由表-6可知，使用染色碱SN染色工艺，成本低于纯碱染色工艺， 试样2比试样1减少直接成本187.48元/吨纱。试样3比试样1减少工艺综合成本619.48元/吨纱 2.1.2 染化料、助剂的节约 在一些港资企业中，有较多地地使用Na2CO3- NaOH混合碱工艺，从表面上看用碱的成本是大幅下降了，但只要我们通过大批量生产全面对比分析，就会出现这种工艺综合成本并没降低，而是提高了，并且带来了质量不稳定的可能性。 (全棉32支汗布 立信E-38 浴比1:9) 混合碱与SN的工艺比较: 配色处方(深宝兰色为例) 表-7 ? ?(染料-15%) 活性黄 3RN %(owf) 1.158 0.985 活性红3BSN %(owf) 1.06 0.901 活性黑 B %(owf) 4.5 3.825 NaCl (g/l) 80 80 Na2CO3 (g/l) 6 __ NaOH (g/l) 0.9 __ SN (g/l) __ 2.8 HAC(98%) (g/l) 0.7 0.2 给色量的检测对比 在测色仪上进行检测，以?号样为标准(力度100%)，?号样(力度99，89%)，色泽差异见表-8 ，而染厂控制标准允许差值为?0.4 色光的检测对比 表-8 光源 DL* Da* Db* Dc* Dh* De* FO2 0.00 0.17 0.08 -0.09 0.17 0.19 D65 -0.01 0.22 0.08 -0.08 0.22 0.24 A 0.03 0.27 0.15 -0.12 0.28 0.31 DatacolorSF600X测色仪测试 从表7-8看出，同比?尽管减少染料15%，但给色量差异仅0.11%.，色光控制也好于控制标准;湿摩擦牢度高半级。混合碱两次加碱时间长达70min，造成工艺时间延长，而加完NaOH后的时间仅30min，(如时间过长，会造成染料大量水解)这样有三个负面效应，一是染料浪费、二是水洗负荷加重对牢度不利，三是污水处理负荷和费用增加。虽然SN的直接成本高出近180元/t，但省10kg染料的费用却远不止180元。而SN省时、省水、省染料、省HAC等，综合成本是降低的。最重要的是质量有保证，用NaOH很危险，易产生色花。 表9《印染》2006第7期《染色碱SN在筒子纱染色中的应用》 表-9 处方/%(owf) 试样1 试样2 试样3 菲诺红S-3BF 2.00 2.00 1.55 菲诺黄S-3RF 3.80 3.80 3.25 玛德素元青N150 2.20 2.20 2.00 NaCl g/L 80 80 80 Na2CO3 g/L 20 — — 染色碱SNg/L — 2.5 2.5 浴比 1:13 1:13 1:13 温度 /? 60 60 60 时间 /min 60 75 75 表9处方染色结果表明，3只色纱试样着色均匀未发现阴阳色或色斑。试样2比试样1偏深偏红10%，试样3在减少染料用量10%—20%情况下，颜色深浅与试样1相同。固色用染色碱SN较纯碱得色量高10%左右。另外，大红色、黑色，结果与上述情况相似。 2.2污染减排 2.2.1废水中COD大幅降低 表10 纯碱工艺与SN工艺染色废水COD对比 化学需氧量COD cr/(mgl) 试验条件 纯碱工艺 染色碱SN工艺 染色残液 2641 1216 一次水洗 1348 564 二次水洗 923 356 三次水洗 793 208 注:以上数据是取二缸残液测量的平均值。 2.2.2在低浴比染色机上的优势 加强环保和节约资源在经济生活中越来越显重要，人们已从末端治理改为源头防治，低浴比染色机将在浸染方面逐步占为主导地位。由于浴比小电解质浓度高，染料初始上染率高而不容易扩散转移，极易造成色花。而SN以其电解质浓度小易扩散转移的特点，在小浴比染色机上容易控制色花。在许多工厂所引进德国、意大利、希腊的小浴比染色机上的长时间使用均展现出其卓越的优势。无论是色花抑制、浴比的精确控制、都很便利。 3(技术措施 纯碱替代产品在在行业中是个令人瞩目的研究项目，产品在市场上也越来越多地出现。这是好事情，有竞争才会有进步，才会让用户有更多地选择。但不同牌号产品的质量最终反映在匀染性、上色率、重现性、产品自身稳定性、以及环保特性却是千差万别;价格也是非常混乱，同一公司这样的产品质量会好吗,因此，染厂准备使用该类产品时一定要谨慎，必须经过充分对比，有比较才会有鉴别，才会作出正确的决定。 3.1用量的确定 SN的用量是根据颜色来决定取代纯碱的。红与翠兰G用量最高，是纯碱用量的1/8、R 兰与B黑为最少是纯碱用量的1/10、切切不可搞错，红黄黑三拼色用量相当则1/9、深黑色的用量为上限(1/8)。(如咖啡红多一些，黑B少些也可用1/8.5、反之，深宝兰B黑多一些，红少则用1/9.5。) 特浅色(纯碱用量不足6g/l)SN用量偏大、可能超过1/8—1/10的用量， 因SN产品最低用量为0.8 g/l，如原工艺纯碱为5g/l、那么红色1/8取代就仅有0.6 g/l，小于SN产品的最低用量. 特浅色用碱量极少对生产成本影响也小。 SN用量计算、称量要准确，容器要一定专用干净。 3.2打小样(仿色) SN的稀释一定以重量百分比10%(wt)，具体方法:将三角烧瓶放在电子秤上回零。用干净的移液管吸取，如加入为25.8 g，则将水补充至258 g即可(10% wt)。工艺曲线的选用同纯碱一样，考虑到SN促染的功能较纯碱弱一些，建议打小样固色时间较纯碱要延时10 min(增加10 min对于大生产可忽略不计，更何况用SN染后水洗要省时很多)。 染厂在与纯碱进行充分对比染色试验后，制定出符合厂情的工艺用量表，并且针对工艺特点、设备状况和工人操作习惯，制订相应的措施;说到底很简单就是统一标准。 3.3大生产 3.3.1浴比的控制 SN用量少，平均仅只纯碱用量的1/9，染液中离子强度低，促染的功能要弱一些(上色缓慢，不易色花是优点)，浴比的变化所造成波动要比纯碱大一些，尤其是超水比易造成色浅。例如:500?缸只生产230?布，又如原是常温J缸(1:10)生产，复染到KU—133类的拉缸上进行(1:18的浴比，用纯碱也会色浅并考虑染料加成，用SN更不能忽略)。要注意浴比变化，复样浴比与生产浴比尽可能相近。由于生产时，经常有染缸变更或不满载情况，工艺员及时调整工艺，如浴比增加20%—50%，则需延长固色时间;浴比如增加50%以上，必须调整处方。 3.3.2 SN的注入方式: 如配置有电脑曲线加料系统可一次性注入，但必须是先慢后快，即使是电脑设定了速率=70%，但一定要在初加碱时确认速率=70%。立信染缸在许多工厂使用时，经常会遇到设定速率与实际执行不相符的情况. 应立即由设备人员最好请设备厂家技术人员来调试。 在未配置电脑自动曲线加料装置的设备上，敏感色的加碱则应分批加入，先慢后快。有的用户采用一些小窍门，做到又快又好又省。 4(结束语 近年来纯碱替代品在印染厂的使用也越来越多，在提高上色率、改善匀染性能、以及稳定性和环保性能等方面都取得了突破性的进展，越来越多的染厂从中获得了实惠和收益。染色碱SN的广泛推广应用，国家也给予了充分地肯定;四个部委批复了染色碱SN为2006年度国家重点新产品，同时也给予了政策上的扶持。可以予见未来几年染色碱工艺取代纯碱将成为染厂的常规工艺。因为: 1(客观上，实施“节能降耗、污染减排”战略已成为基本国策，它充分反映了广大人民群众的强烈诉求、体现国家要实现可持续发展、创建合谐社会的坚强决心。各级政府也相应出台了治理考核指标和硬性管理措施。促使印染厂更多地去关注和寻求新的、高性价比的环保型产品，以求适应不断变化的社会环境。 2(印染企业要在激烈的市场中，打破欧美的绿色壁垒，将会更多地使用绿色环保型产品;同时也将更有利于企业节能降耗、提高质量、增加经济和社会效益。