隨著生活水平的提高，消費者不僅要求衣著的美麗，也越來越關(guān)注服裝產(chǎn)品本身及其加工過程的生態(tài)環(huán)保性。作為紡織工業(yè)的重要組成部分，印染加工是美化人類生活的重要手段，但印染行業(yè)在轉(zhuǎn)型升級的同時，也要為天更藍、水更清、空氣更清新承擔起更多的責任。近年來，由于環(huán)保不達標，印染企業(yè)不斷出現(xiàn)關(guān)、停、并、轉(zhuǎn)事件。印染行業(yè)的環(huán)保問題有不少需要行業(yè)自身來解決，但是有些問題可以而且必須從源頭(供給側(cè))才能更徹底地解決。本文重點探討印染上游行業(yè)中的最大品種 —— 聚酯的合成及聚酯纖維的成型加工中困擾行業(yè)發(fā)展的環(huán)保問題。
印染廢水中的銻
重金屬銻的化合物對人體健康有害，屬可疑致癌物，尤其傷害肝臟。研究者曾對紹興市86家典型印染企業(yè)廢水中重金屬銻排放現(xiàn)狀及排放源進行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)總銻超標率超過25%。那么印染廢水中的銻能去除嗎?有人通過試驗，在廢水中添加硫酸鐵發(fā)生絮凝、吸附，使銻轉(zhuǎn)移到污泥中，而后進行焚燒。銻雖然從印染廢水中轉(zhuǎn)移出來，廢水排放合格了，但是最終的污泥焚燒又使得銻轉(zhuǎn)移并進入大氣中，其中一部分可能會被吸入人體，依然不能避免對人體的危害。
銻元素化學式及自然界中的銻
客觀地說，印染廢水中的銻與印染廠關(guān)聯(lián)不大，銻元素主要來自于坯布中的滌綸。我國滌綸的產(chǎn)量暫以4000萬t/a計，滌綸原料聚酯的合成過程中使用的催化劑約95%以上是醋酸銻或乙二醇銻等化合物，按照各元素的原子量計算銻元素在這些催化劑中占有的比例大約是40%。每生產(chǎn)1t聚酯需萬分之三(質(zhì)量比)的催化劑，也就是說年產(chǎn)4000萬t滌綸，其中含有銻元素的催化劑質(zhì)量為4800 t。滌綸織物或滌綸混紡織物大都需要在印染前進行堿退漿，有些還需要進行專門的堿減量處理。假設有50%的滌綸織物要經(jīng)過堿減量處理，加之退漿過程的減量率平均在15%左右，而上述處理過程會將滌綸中的銻元素帶入廢液，也就是說每年至少會有360 t的銻元素進入印染廢水。
減少或根除印染廢水中的銻元素需要從幾個方面入手：(1)使用其他催化劑替代銻類催化劑;(2)純滌綸盡可能不上漿;(3)直接使用細旦或微細旦滌綸，免去印染過程的堿減量處理工藝。雖然銻類催化劑是聚酯合成過程應用時間最久、研究和使用最成熟的催化劑，但它的毒性也早已被人們認知，歐盟已就部分產(chǎn)品制定了相關(guān)限制法規(guī)。武榮瑞在《成纖聚合物的合成與改性》一書中有專門的章節(jié)，介紹了聚酯合成時可使用的縮聚催化劑有5類，包括銻、鈦、錫、鍺及稀土類化合物。
實際上武榮瑞等早在1980年始就已經(jīng)在系統(tǒng)地研究鈦系催化劑在聚酯合成中的理論問題及在生產(chǎn)中的應用，在當時我國只有小化纖的時代，先后在江蘇省的鎮(zhèn)江鈦白粉廠、蘇州化纖廠、江南絲廠、揚州合成化工廠以及北京化工五廠、北京國棉一廠的0.5～2m3小聚合釜應用了2年以上，直至后來在天津石化滌綸廠由帝人公司引進的6m3間歇式聚酯合成裝置上獲得了應用。此后，儀征化纖研究院、上海石化公司研究院、三房巷集團及東華大學等單位都在進行鈦系催化劑的深入研究，尤其天津石化研究院與天津石化滌綸廠在鈦/銻復合催化劑在聚酯合成中的應用方面做了許多研究及產(chǎn)業(yè)化工作，并且已經(jīng)在10萬t/a連續(xù)式生產(chǎn)裝置大規(guī)模應用。表明鈦系催化劑已經(jīng)受到了國內(nèi)大型化纖企業(yè)的關(guān)注，建議國家相關(guān)部門從政策法規(guī)方面給予引導與支持，盡快促進非銻類催化劑在聚酯工業(yè)中的大規(guī)模應用。
印染廢水中的漿料
為了保證織物織造過程的順利進行，提高織布的速度、降低斷頭率，通常都要對滌綸經(jīng)紗先行上漿，這些漿料主要有淀粉類、羧甲基纖維素、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸酯以及改性聚酯類化合物，也可以是幾種材料的混合使用。然而這些漿料又必須在織物染整加工前用堿溶液處理將其洗掉，否則會影響織物的染色和后續(xù)加工，但是這些化學物質(zhì)洗除后，勢必增加染整廢水中的有機物含量，提高了廢水的化學需氧量(COD)。
浙江桐昆化纖集團已經(jīng)量產(chǎn)了一種在纖維成形過程給予強網(wǎng)絡處理的紗線，網(wǎng)絡牢固、網(wǎng)點密度高;浙江匯隆化纖有限公司還生產(chǎn)了母粒著色的強網(wǎng)絡纖維。這類強網(wǎng)絡絲、紗線已經(jīng)在一些機織物上應用，無需上漿便可以保證織造過程的正常進行。這樣，既省去了上漿工序，自然也就無需退漿，既降低了生產(chǎn)成本，又降低了印染廢水處理的負擔，一舉兩得。但是，滌綸強網(wǎng)會帶來織物硬挺度高、手感柔軟性不良的弊病。在生產(chǎn)上可通過纖維的細旦化、多孔化來改善。
滌綸的堿減量
通常情況下，為了改善滌綸織物的手感和風格，印染廠多會采取堿減量工藝。早期滌綸的生產(chǎn)加工，尚不具備生產(chǎn)細旦或微細旦纖維的技術(shù)，隨著科技的進步，人們借助于仿生學原理，試圖模仿桑蠶絲的細度、形狀制造仿蠶絲滌綸。一是設法將纖維截面做成三角形，二是降低滌綸的線密度?？茖W家利用了聚酯類高分子材料在堿性條件下水解的特性，將較粗的滌綸進行表面刻蝕，使纖維變細，達到仿絲綢的目的，同時發(fā)現(xiàn)這種不均勻刻蝕使得纖維的表面呈現(xiàn)出許多凹凸，這一技術(shù)被稱為“堿減量”。
“堿減量”滌綸纖維和織物
經(jīng)堿減量處理后的滌綸線密度降低，纖維更柔軟，表面的不光滑使其光澤更加柔和，纖維比表面積加大也改善了纖維的親水性能。該技術(shù)的采用提高了滌綸制品的手感和品質(zhì)，深受消費者的喜愛。然而，堿減量處理帶來的不利后果是廢水中增加了對苯二甲酸鈉鹽以及乙二醇以及銻元素等，提高了印染廢水處理的技術(shù)難度和成本。
隨著滌綸制造技術(shù)的提高，線密度1dtex以下微細旦纖維已經(jīng)非常普及，截面異形、纖維表面溝槽也可以實現(xiàn)。微細旦纖維織成的織物輕薄、柔軟，透氣性、懸垂性好，具有獨特的風格，可作為仿真絲材料?？茖W技術(shù)發(fā)展到今天，完全可以擺脫舊有思維模式，利用這些成熟技術(shù)取代堿減量工藝，生產(chǎn)出類似堿減量處理的纖維品種。這樣可以避免滌綸織物堿減量過程產(chǎn)生的大量高COD廢水，從而節(jié)省大量的人力、物力和財力。(了解本文詳細內(nèi)容，請關(guān)注：張大省，王建明.從源頭解決印染行業(yè)環(huán)保問題的幾點思考[J].紡織導報，2017(07)：92-96.)
來源:紡織導報
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