摘 要：采用原位礦化染色技術(shù)對亞麻紗線進(jìn)行活性染料染色，探究了染色過程工藝參數(shù)對染色效果的影響。優(yōu)化的亞麻紗線原位礦化染色工藝為：染料4%（omf），Na2SO480g/L，XGA-12.0%（omf），礦化助劑XBD1.0%（omf），礦化助劑XYS5.0%（omf），礦化時(shí)間30min。結(jié)果表明：原位礦化染色工藝與傳統(tǒng)染色技術(shù)染品的色澤及色牢度指標(biāo)基本一致；原位礦化染色可減少染色用水40%，排放廢水的CODCr值降低45%左右，簡化了后處理工序，染色時(shí)間縮短23%，具有顯著的節(jié)能減排以及提高效率的作用。
關(guān)鍵詞：染色；活性染料；原位礦化；亞麻紗線
0前言
采用活性染料對亞麻紗線進(jìn)行染色存在染料利用率低、染色后處理繁瑣、耗水量大、環(huán)境污染嚴(yán)重、加工效率低等問題[1,2,3]。目前，處理活性染料廢水的技術(shù)主要有納濾膜分離法[4]、有機(jī)改性劑吸附法[5,6]、電化學(xué)法、氧化法[7]、微生物生化法、混凝沉淀（或氣?。┓ǖ?，但使用單一技術(shù)處理仍會存在一系列的問題，如達(dá)不到出水標(biāo)準(zhǔn)、處理費(fèi)用高等[8]。
使用原位礦化染色技術(shù)[9,10,11]對亞麻紗線進(jìn)行活性染料染色，能夠?qū)⑷驹≈屑凹喚€表面殘余的染料以及其他有機(jī)污物礦化分解為無機(jī)小分子物、H2O和CO2，去除紗線表面浮色，減輕后處理負(fù)擔(dān)，簡化后處理工序，同時(shí)降低染色廢水中有機(jī)污染物的含量，實(shí)現(xiàn)節(jié)水、節(jié)能、減排的目的。
本試驗(yàn)采用安諾素系列活性染料對亞麻紗線進(jìn)行原位礦化染色，分析礦化工藝參數(shù)對染色效果的影響，確定最佳工藝參數(shù)，并與傳統(tǒng)工藝染品各項(xiàng)指標(biāo)以及染色工藝的節(jié)能減排效果進(jìn)行比較，為亞麻紗線清潔染色奠定良好的基礎(chǔ)。
1試驗(yàn)部分
1.1紗線、試劑及儀器
紗線亞麻紗線（市售）
試劑安諾素紅3BF、黃3RF、藍(lán)BF、特黑M（上海安諾其集團(tuán)股份有限公司），礦化助劑XYS、XGA-1、XBD（自制）
儀器JA3003型電子天平（上海越平科學(xué)儀器有限公司），SDM2-12-140多功能染色機(jī)[立信染整機(jī)械（深圳）有限公司]，SW-12A型耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)（無錫紡織儀器廠），X-Rite Colori7分光測色儀（愛色麗公司），STARTER 2100 p H計(jì)[奧豪斯儀器（上海）有限公司]，COD-571型化學(xué)需氧量COD測定儀（上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司）
1.2試驗(yàn)方法
1.2.1傳統(tǒng)染色工藝
染色工藝處方
傳統(tǒng)染色工藝曲線見圖1。
圖1 傳統(tǒng)染色工藝曲線
1.3測試方法
(1）色牢度
參照GB/T 3920—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)湍Σ辽味取?、GB/T 3921—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)驮硐瓷味取窚y定染色紗線耐摩擦及耐洗色牢度。
(2)K/S值及色差
按照GB/T 6688—2008《染料相對強(qiáng)度和色差的測定儀器法》，采用Color i7測色配色儀，測定染色紗線的K/S值及色差。色差測試以傳統(tǒng)染色紗線樣作為標(biāo)準(zhǔn)樣，測試原位礦化工藝染色紗線與同批次傳統(tǒng)染色紗線間的色差值（ΔE）。
(3）化學(xué)需氧量CODCr
按照GB/T 29599—2013《紡織染整助劑化學(xué)需氧量（COD）的測定》測定傳統(tǒng)染色殘液與后處理殘液的化學(xué)需氧量CODCr。
(4）節(jié)水率
統(tǒng)計(jì)兩種工藝各階段排液體積，分別匯總為工藝總耗水量，按式（1）計(jì)算節(jié)水率[12]。
式中：V1為傳統(tǒng)染色工藝耗水總量；V2為原位礦化染色工藝耗水總量。
(5）生產(chǎn)效率
統(tǒng)計(jì)兩種染色工藝完成所需要的時(shí)間，依據(jù)式（2）計(jì)算得到生產(chǎn)效率的提升率。
式中：t1為傳統(tǒng)染色工藝總用時(shí)；t2為原位礦化染色工藝總用時(shí)。
(6）固色率
收集染色殘液，以及后處理洗滌殘液，測試其吸光度，按照式（3）計(jì)算固色率。
式中：Ai為染色殘液至第i份皂洗或水洗殘液稀釋ni倍后的吸光度；A0為參比染液稀釋n0倍后的吸光度。
2結(jié)果與討論
2.1原位礦化染色工藝的優(yōu)化
2.1.1Na2SO4用量
以Na2SO4為變量，通過與傳統(tǒng)工藝染色效果對比，探究Na2SO4用量對原位礦化工藝染色效果的影響，結(jié)果如表1所示。
表1 Na2SO4用量對染色效果的影響
由表1可知，隨著Na2SO4用量的增大，原位礦化工藝中染料固色率及染色紗線的K/S值均相應(yīng)提高。當(dāng)Na2SO4質(zhì)量濃度為80g/L時(shí)，染色紗線的K/S值為18.147，固色率為82.75%，色差為0.7，此時(shí)，固色率和染色K/S值均與傳統(tǒng)工藝染色效果基本一致；進(jìn)一步提高其用量，染料固色率及染色紗線K/S值提升幅度明顯降低。原位礦化工藝染色以2.0%(omf）堿劑XGA-1取代傳統(tǒng)工藝染色固色堿劑20g/L純堿，避免純堿應(yīng)用對礦化反應(yīng)的干擾。采用原位礦化工藝染色，可適當(dāng)提高Na2SO4用量，以彌補(bǔ)堿劑總用量降低對染料利用率的影響，以獲得良好的促染效果。
2.1.2堿劑XGA-1用量的優(yōu)化
原位礦化染色過程中加入純堿會導(dǎo)致染浴中的有機(jī)物礦化不充分，對染品的色牢度造成影響。采用自制助劑XGA-1作為固色堿劑，通過與傳統(tǒng)染色工藝染色效果相比較，探究XGA-1用量對原位礦化染色效果的影響，結(jié)果如表2所示。
表2 XGA-1用量對染色效果的影響
由表2可知，隨著XGA-1用量的提高，原位礦化染色固色率及K/S值先增大后降低，色差逐漸提高。XGA-1質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%(omf）時(shí)，染色紗線的K/S值為18.342，固色率為83.58%，染色效果與傳統(tǒng)工藝基本一致。XGA-1質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過2.0%(omf）時(shí)，染料的固色率有所降低，紗線K/S值先增大后降低。染浴中加入堿劑XGA-1，促進(jìn)活性染料的活性基與亞麻纖維的羥基發(fā)生反應(yīng)形成共價(jià)鍵結(jié)合，促進(jìn)染料在纖維上固著，從而提高紗線的K/S值與固色率；加入過量的堿劑，染料與纖維反應(yīng)的速率加快，紗線表面色深提高，K/S值增大，但活性染料的水解速度加快，導(dǎo)致染料固色率降低。綜合紗線K/S值及固色率，確定后續(xù)原位礦化工藝中XGA-1質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%(omf）。
2.1.3礦化助劑XBD用量的優(yōu)化
探究XBD用量對原位礦化工藝染色效果的影響，結(jié)果如表3所示。
表3 礦化助劑XBD用量對染色效果的影響
由表3可知，在礦化染色過程中，隨著礦化助劑XBD用量的提高，對應(yīng)紗線的K/S值逐漸降低，與傳統(tǒng)工藝染色紗線的色澤差異逐步增大，而紗線色牢度先提升后趨于穩(wěn)定。通過礦化助劑XBD與助劑XYS的協(xié)同作用，將纖維表面浮色及染浴中殘余染料礦化分解為無機(jī)小分子物，因此XBD的用量直接影響礦化分解效率。XBD質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.8%(omf）時(shí)，礦化效率低，礦化結(jié)束后紗線表面的浮色未被充分分解，K/S值相對較高，染色牢度偏差；在XBD質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%(omf）時(shí)，紗線的色牢度與色差均達(dá)到最佳效果，紗線K/S值與傳統(tǒng)工藝染色紗線相近；進(jìn)一步提高XBD用量，礦化作用過強(qiáng)，紗線色差有所增大。因此，將XBD質(zhì)量分?jǐn)?shù)定為1.0%(omf）。
2.1.4礦化助劑XYS用量的優(yōu)化
探究XYS用量對原位礦化工藝染色效果的影響，結(jié)果如表4所示。
表4 礦化助劑XYS用量對染色效果的影響
由表4可知，隨著助劑XYS用量的提高，原位礦化工藝染色紗線的K/S值先減小后增大，對應(yīng)紗線色差值先減小后增大，亞麻紗線的色牢度得到明顯改善。通過助劑XYS與礦化助劑XBD的協(xié)同作用，對染浴中及纖維表面的浮色進(jìn)行礦化分解，XYS用量對礦化程度有較大影響。當(dāng)XYS質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%(omf）以下時(shí)，礦化作用較弱，浮色去除不充分，K/S值降低幅度小，原位礦化染色紗線與傳統(tǒng)染色紗線之間色差較大、色牢度較差；XYS質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到5%(omf），染浴及紗線上的浮色被充分礦化分解，對應(yīng)染色紗線色差減小，色牢度與傳統(tǒng)染色紗線色牢度水平相當(dāng)；當(dāng)XYS用量過大時(shí)，礦化作用過強(qiáng)，色差變大。綜合考慮紗線的K/S值與固色率，XYS質(zhì)量分?jǐn)?shù)定為5%(omf）。
2.1.5礦化時(shí)間的優(yōu)化
探究礦化時(shí)間對原位礦化染色工藝染色效果的影響，結(jié)果如表5所示。
表5 礦化時(shí)間對染色效果的影響
由表5可知，隨著礦化反應(yīng)的進(jìn)行，染色紗線K/S值先提高后下降，對應(yīng)紗線色差值先減小后增大，紗線的色牢度提高后趨于穩(wěn)定。說明延長礦化時(shí)間，能有效提高礦化效果，充分去除紗線表面殘余浮色，提高最終染色紗線品質(zhì)。當(dāng)?shù)V化時(shí)間為30min時(shí)，原位礦化染色紗線各項(xiàng)指標(biāo)與傳統(tǒng)工藝染色效果基本一致?？紤]到能耗、生產(chǎn)效率等因素，礦化時(shí)間定為30 min。
2.2不同工藝染色效果
為比較原位礦化染色工藝與傳統(tǒng)染色工藝染色效果的差異，對多個(gè)色號進(jìn)行染色試驗(yàn)，色號信息如表7所示，染色性能指標(biāo)如表8所示，節(jié)水減排效果如表9所示。
表7 色號信息
表8 染色紗線性能指標(biāo)
表9 節(jié)水和減排效果
由表8、9可知：不同染色工藝染得紗線色澤及色牢度指標(biāo)基本一致；原位礦化工藝染色過程中不排放染色殘液，采用礦化助劑對廢棄染料等有機(jī)物進(jìn)行礦化消解作用，有效降低排放廢水的污染負(fù)荷，使CODCr值下降45%左右；通過礦化作用，簡化了染色洗滌過程，與傳統(tǒng)染色工藝相比，節(jié)約用水40%；傳統(tǒng)工藝染色總耗時(shí)達(dá)6 h，原位礦化染色節(jié)約用時(shí)23%左右，提高了生產(chǎn)效率。
3結(jié)論
(1）優(yōu)化的亞麻紗線原位礦化染色工藝為染料4%(omf),Na2SO480 g/L,XGA-1 2.0%(omf），礦化助劑XBD1.0%(omf），礦化助劑XYS 5.0%(omf），礦化時(shí)間30 min。
(2）與傳統(tǒng)工藝染色效果相比，采用原位礦化染色工藝對亞麻紗線進(jìn)行染色，可節(jié)約染色用水40%，降低排放廢水CODCr值45%左右，節(jié)約染色時(shí)間23%，染色牢度及染品色澤效果與傳統(tǒng)染色工藝一致，具有顯著的節(jié)水、減排、節(jié)能與提高生產(chǎn)效率的效果。
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文章摘自：趙江龍,徐成書,邢建偉,歐陽磊,張朋飛.亞麻紗線的活性染料原位礦化染色[J].印染,2022,48(08):26-29+39.
