低特纯棉细布前处理清洁生产工艺研讨9-36

岳仕芳^1.
21. 常州纺织服装职业技术学院; 2. 常州市新型纺织材料重点实验室

原载：第九届全国染整前处理学术讨论会论文集；313-319

【摘要】探讨生物酶用于低特纯棉织物前处理、以实现无碱煮练。课题提出了先退漂再生物酶精练的工艺方式，优化出较为合适的工艺，半制品质量指标能达到常规半制品质量指标要求；并试验对比了工厂常见前处理工艺的质量、成本和残液中污染指标，得出了较理想的“清洁生产”工艺，推荐工艺适合常规设备条件的要求，进一步推广应用于行业企业，能大幅度降低能耗、水耗和环境污水，是印染行业实现低碳、清洁生产的有效途径之一。

【关键词】低特；纯棉；无碱；生物酶精练；污染指标

1 引言

近年来，低特纯棉轻薄织物以其舒适柔软的质感、良好的吸湿、透气性等特点而深受喜爱。然而低特纱单纱强力低，在织造中易断经，所以经纱常用淀粉或变性淀粉浆、PVA及聚丙烯酰胺等混合浆料上浆^【¹^】，上浆率高达12-14%，以增强纱线强力，提高纱线的耐磨性，减少经纱断头^【²^】。但这给印染前处理生产增加了负担。若采用传统的退、煮、漂三步法工艺进行前处理，需在烧碱在高温条件下处理，工艺流程长，能耗、水耗大^［³^］；若采用碱氧轧蒸一浴一步高效短流程前处理工艺，工艺控制较难，强力损伤严重，由于织物含浆重、毛效等相关指标很难满足后续要求；而退煮→氧漂两步法处理，则碱浓度高，退煮时间较长，煮练后水洗要求仍然很高，强力损伤仍较大；近年来助剂市场开发的多功能精练剂能代替传统碱氧工艺中的烧碱、稳定剂、高效精练剂与双氧水协同作用达到前处理目的，新型碱氧一浴一步轧蒸工艺，与传统碱氧工艺相比有一定的优势，但织物强力仍下降明显，这对强力宝贵的低特轻薄织物仍不适合，所以探讨适合低特纯棉细布的无碱、清洁生产工艺具有十分重要的现实意义。

据广泛调研，目前机织物无烧碱前处理的生物酶前处理工艺代替传统有碱处理工艺尚未进行批量生产，本课题研究的低特细布棉籽壳含量较少，采用生物酶精练有一定的优势，但因含浆率高、若按常规工艺顺序：复合酶退浆、精练→氧漂，因织物含浆高、生物酶难以向纤维内部移动、从而阻碍其对果胶质进行特殊生物催化裂解，经多方试验按该工艺程序对棉织物前处理，处理后织物的毛效都很低，甚至为0；若按退浆→酶练→氧漂工艺进行，则工艺流程长，能耗、水耗大；针对该类织物原坯白度较高、上浆多为复合浆的特点，采用退浆漂白合一（后简称氧退漂）→再复合酶练，将退浆和氧漂合为一步，浆料被退除后、有利于生物酶有效地与纤维表里接触、从而发挥作用，氧漂过程不紧去除了色素、在表面活性剂的协同作用下、棉纤维的初生胞壁蜡状物质部分被乳化分散去除，初生胞壁结构紧密度降低也有利于后续酶练，期待借此既可以缩短工艺流程，又能能满足质量要求。我们对此工艺方法进行了试验工艺优化，得出了较为适合纯棉低特细布的生物酶前处理工艺，并与传统工艺对比质量及污染指标。

2 试验准备

2.1 材料

5.8tex×5.8tex 354×346全棉细布。

2.2 药品

生物精练酶301L（工业品，上海某助剂有限公司）； BF-7658淀粉酶（工业品）；LFD 精练剂浓缩品（上海某助剂有限公司、工业品）；螯合剂（工业品）；碱氧稳定剂（工业品，常州某化工有限公司）；30%双氧水（工业品）；40%氢氧化钠（工业品）；碳酸钠（工业品）；硅酸钠（工业品）；多功能精练剂GX-1（无锡某助剂厂、工业品）；氯化钠（工业品）。

2.3 主要仪器设备

小轧车（厦门瑞比）；IR-24P红外线高温染样机（厦门瑞比）；101A-3B电热鼓风干燥箱（上海实验仪器有限公司）；Datacolor 电脑测色配色仪（美国DTC）；YG026M-250型电子织物强力机（温州方圆仪器有限公司）；YG871型毛细效应测定仪（温州方圆仪器有限公司）；雷磁PHS-3C精密PH计（上海精密仪器有限公司）；5B-3B型COD快速测仪（兰州连华环保科技有限公司）

2.4 测试方法

断裂强力参照GB/T 3923-1（5cm）织物拉伸性能测试条样法。

白度在Datacolor测色仪上测定Ca值白度，10°视场、D65光源、小孔径。

毛效按FZ/T 01071-2008 纺织品毛细效应试验方法（30min）进行。

PH值用PH计测量。

CODcr值快速COD测试按国家环保部标准 HJ/T 399-2007进行。

色度比色管稀释倍数比色法。

3 试验方案设计

3.1 传统碱氧一浴一步轧蒸工艺

3.1.1 工艺流程及条件（江苏某工厂生产工艺）：

原坯布→浸轧工作液（室温，100～110%，多浸多轧）→汽蒸（100～102℃，60min）→热水洗（95℃以上，3次）→温水洗（70-80℃）→冷水洗→烘干。

3.1.2 工艺处方：

100%双氧水 8g/L

100%NaOH 30g/L

碱氧稳定剂 5g/L

LFD精练剂 3g/L

螯合剂 1g/L

3.2 碱退煮-氧漂两步法工艺

3.2.1 工艺流程及条件（江苏某工厂生产工艺）：

原坯布→浸轧退浆煮练液（70～80℃，100～110%，多浸多轧）→汽蒸（100～102℃，80min）→热水洗（95℃以上，3次）→温水洗（70-80℃）→冷水洗→浸轧漂白工作液（室温，100～110%，二浸二轧）→汽蒸（100～102℃，50min）→热水洗（95℃以上，3次）→温水洗（70-80℃）→冷水洗→烘干。

3.2.2 工艺处方：

（1）退浆煮练液：（2）漂白液处方：

100%NaOH 40g/L 100%H₂0₂ 4.5g/L

LFD精练剂 3g/L 稳定剂 3g/L

螯合剂 1g/L 螯合剂分散剂 1g/L

NaOH调节pH值 10.5～11

3.3 新型碱氧工艺

3.3.1 新型碱氧一浴一步轧蒸工艺

3.3.1.1 工艺流程及条件（江苏某工厂生产工艺）：

原坯布→浸轧工作液（室温，100～110%，多浸多轧）→汽蒸（100～102℃，80min）→热水洗（95℃以上，3次）→温水洗（70～80℃）→冷水洗→烘干。

3.3.1.2 工艺处方：

100%H₂0₂ 4.5g/L

净棉酶GX-1 25g/L

3.3.2 碱退→新型碱氧一浴一步轧蒸工艺

先碱退浆，再按照3.3.1工艺进行。退浆工艺如下：

碱退浆工艺流程及主要条件：原坯布→浸轧退浆液（70～80℃，80～90%，多浸多轧）→汽蒸（100～102℃，30min）→热水洗（95℃以上，3次）→温水洗（70～80℃）→冷水洗。

碱退浆处方：

100%NaOH 20g/L

LFD精练剂 3g/L

螯合剂 1g/L

3.4 生物酶前处理工艺

3.4.1 复合生物酶保温堆置退煮-氧漂工艺

3.4.1.1 工艺流程及条件：

原坯布→浸轧酶液（50～60℃，100～110%，多浸多轧）→保温堆置（60℃，4h）→热水洗（95℃以上，3次）→温水洗（70～80℃）→冷水洗→浸轧漂白工作液（室温，100～110%，多浸多轧）→汽蒸（100～102℃，50min）→热水洗（95℃以上，3次）→温水洗（70～80℃）→冷水洗→烘干。

3.4.1.2 工艺处方：

（1）复合酶工作液处方：（2）氧漂处方

生物精练酶-301L 5g/L 100%H₂0₂ 4.5g/L

BF-7658淀粉酶 2g/L 稳定剂 3g/L

氯化钠 5g/L 螯合剂 1g/L

LFD精练剂 3g/L NaOH调节pH值 10.5～11

3.4.2 氧退漂→生物酶保温堆置工艺

3.4.2.1 织物先做氧退漂白再生物酶保温堆置，工艺流程为：原坯布→浸轧退、漂工作液（室温，100～110%，多浸多轧）→汽蒸（100～102℃，50min）→热水洗（95℃以上，3次）→温水洗（70～80℃）→冷水洗→浸轧酶液（50～60℃，100～110%，多浸多轧）→保温转堆（60℃，4h）→后处理。

酶堆置后处理采用两种方式：（1）热水洗，即热水洗（95℃以上，3次）→温水洗（70～80℃）→冷水洗→烘干。（2）纯碱洗，即热水洗（纯碱3g/L，精练剂1g/L，95℃以上，1-2min）→热水洗（95℃以上，2次）→温水洗（70～80℃）→冷水洗→烘干。

生物酶工作液处方及氧漂工作液处方均同3.4.1.2。

3.4.3 氧退漂→生物酶室温堆置工艺

3.4.3.1 工艺流程及条件：

原坯布→浸轧退、漂工作液（室温，100～110%，多浸多轧）→汽蒸（100～102℃，50min）→热水洗（95℃以上，3次）→温水洗（70-80℃）→浸轧生物酶工作液（50～60℃，100～110%，多浸多轧）→室温堆置24h→后处理。

后处理分别按3.4.2热水洗和纯碱洗进行。

3.4.3.2 工艺处方

漂白处方及复合酶堆置同3.4.1.2。

4 试验结果与讨论

4.1 碱氧一浴轧蒸工艺试验与讨论

3.1工艺方案为江苏常州某工厂生产工艺，按其工艺条件在实验室进行小样制作，测得的半制品质量指标为白度82.31%、毛效7.6cm/30min、强力损伤率30.9%，半制品质标基本符合要求，但织物的强力损伤很大。

4.2 退煮-漂白两步法工艺试验与讨论

3.2工艺方案也是江苏常州某工厂生产工艺，按其工艺条件在实验室进行小样制作，测得半制品质量指标为白度84.26%，毛效7.4cm/30min，强力损伤率18.6%，半制品质标基本符合要求，但对织物的强力损伤率比碱氧工艺小，但仍较大。

4.3 新型碱氧工艺工艺试验与讨论

4.3.1 新型碱氧工艺一浴一步轧蒸工艺试验与探讨

根据3.3.1工艺方案进行试验，测得半制品质量指标为白度82.7%，毛效4.8cm/30min，强力损伤率26.1%，此工艺虽然简单、操作方便，但对织物的强力损伤仍然很大，毛效也偏低，不符合染色或印花的要求。

4.3.2 碱退→新型碱氧一浴一步轧蒸工艺试验与探讨

按3.3.1工艺方案试验后毛效较差、可能原因是织物的浆料较高导致，故进行退浆、然后再有新型碱氧一浴一步轧蒸工艺处理，测得的半制品质量指标为白度83.14%、毛效7.2 cm/30min、强力损伤率达18.4%，强力损伤率仍偏大，但白度，毛效基本符合要求。

4.4 生物酶前处理工艺试验与探讨

4.4.1 复合生物酶保温堆置退煮-氧漂工艺试验与控讨

按3.4.1的方案进行试验，测得半制品白度为81.77%，毛效为0，强力损伤为13%，该工艺方案质量指标不能满足要求，导致毛效差的主要因素可能是织物上浆重、阻碍了生物复合酶充分发挥生物降解杂质的作用。因织物浆料为复合浆，首先采用双氧水处理，把退浆和氧漂合为一步，然后再用复合酶处理，这样有利于生物酶发挥效应。

4.4.2 氧退漂→生物酶精练工艺试验与探讨

从3.4.1复合生物酶保温堆置退煮→氧漂工艺试验结果看到，该工艺处理的结果毛效为0，进一步按照先氧退漂→生物酶精练两步法工艺进行试验，把生物酶精练按两种方式进行：一是保温短时堆置、二是室温堆长时堆置，同时对生物酶堆置后的后处理工艺按热水洗和热碱洗进行。

4.4.2.1 氧退漂→生物酶保温堆置工艺试验与探讨

根据3.4.2工艺流程与条件进行氧退漂→生物酶精练，后处理按热水洗和热碱洗进行，其处理效果如下表：

表1 不同条件后处理半制品质量对比

洗涤条件	热水洗	热碱洗
白度（%）	79.32	80.66
毛效（cm/30min）	5.2	8.7
强力损伤率（%）	8.6	4.4

由上表中处理结果比较可知，织物经氧退漂→生物酶精练→热水洗，织物白度基本符合要求，但毛效偏低，强力损伤率8.6%，处理效果不是太理想；将热水洗改为热碱洗后、织物毛效大幅度提高，达8.7cm/30min，而强力损伤率反而下降到4.4%，这可能是碱洗能有效去除织物上的残留杂质，纱线内应力集中得到有效改善的原因，白度也有一定的提高，从结果看来，氧退漂→生物酶精练→热碱洗工艺半制品质量符合要求。

4.4.2.2 氧退漂→生物酶室温堆置工艺

根据3.4.3工艺流程与条件进行氧退漂→生物酶室温堆置工艺精练，后处理按热水洗和热碱洗进行，其处理效果如下表：

表2 不同条件后处理半制品质量对比

序号	热水洗	热碱洗
白度（%）	81.99	82.15
毛效（cm/30min）	8.2	8.3
强力损伤（%）	5.7	2.6

由上表中处理结果比较可知，织物经氧退漂→生物酶室温堆置→热水洗工艺处理后，织物白度基本符合要求，毛效8.2 cm/30min也符合要求，强力损伤率5.7%，处理效果较为理想；将热水洗改为热碱洗后、白度满足要求，毛效8.3cm/30min，而强力损伤率下降到2.6%，这也有可能是碱洗有效去除织物上的残留杂质，纱线内部应力集中得到改善的原因。从结果看来，这两个方案半制品质量符合要求，但氧退漂→生物酶室温堆置→热水洗工艺更符合环保要求。

5 各工艺方案比较

5.1 半制品质量比较

把企业常用工艺与优化探讨的生物酶工艺质量进行复样，取样同等大小进行处理，以利收集同等体积残液有可比性，同时加强水洗，以避免假毛效，各工艺的半制品质量指标对比见表3：

表3 后处理方案不同对处理效果的影响

质量指标试验工艺	白度（%）	毛效 cm/30	强力损作率（%）	手感	外观	工艺评价
1．传统碱氧轧蒸工艺	83.50	7.5	30.4	较硬	洁净	不适合
2．碱退煮→氧漂两步法工艺	84.50	7.6	18.6	一般	洁净	不理想
3．新型碱氧一浴一步轧蒸工艺	82.40	4.9	26.0	较硬	洁净	不适合
4．碱退→新型碱氧一浴一步轧蒸工艺	83.50	7.4	18.2	一般	洁净	不理想
5．复合生物酶保温堆置退煮→氧漂工艺	81.57	0	12.9	一般	洁净	不适合
6．氧退漂→生物酶保温堆置→热水洗	80.10	5.3	10.6	柔软	洁净	不太理想
7．氧退漂→生物酶保温堆置→纯碱洗	81.66	8.5	4.5	柔软	洁净	符合要求
8．氧退漂→生物酶室温堆置→热水洗	81.39	8.2	2.8	柔软	洁净	符合要求
9．氧退漂→生物酶室温堆置→纯碱洗	82.35	8.3	5.8	柔软	洁净	符合要求

由上表质量指标可知：比较适合低特全棉织物的前处理工艺是7、8、9号工艺，即氧退漂→生物酶保温堆置→纯碱洗工艺；氧退漂→生物酶室温堆置→热水洗工艺和氧退漂→生物酶室温堆置→纯碱洗工艺。

5.2 各工艺方案的污染指标比较

对典型工艺处理同样大小的织物，收集同等体积的洗涤残液，测试PH值，色度和CODcr值，不同工艺的污染指标结果如下表：

表4 不同工艺的洗涤残液污染指标

污染指标试验工艺	pH值	色度（倍）	CODcr值（mg/L）
碱氧一浴一步轧蒸工艺	10.27	16	331.7
碱退煮→氧漂两步法工艺	9.91	32	319.9
碱退→新型碱氧一浴一步轧蒸工艺	9.82	16	284.1
氧退漂→生物酶保温堆置→纯碱洗	9.12	8	230.5
氧退漂→生物酶室温堆置→热水洗	8.35	8	149.6

从残液水的pH值看，在这些工艺中碱氧一浴轧蒸工艺，由于大量使用烧碱，故废水pH值最高10.27；氧退漂→生物酶冷堆→热水洗工艺，pH值为8.35、属最低；残液色度各工艺相并不大，仍是生物酶处理工艺最低；碱退煮-漂白两步法较其它几个工艺的色度深；从CODcr值比较，氧退漂→生物酶冷堆→热水洗工艺的CODcr值最低，这和生物酶去除杂质的原理有关，使得其分解的杂质已变成了小分子物质，从而使残液中的CODcr降低；氧退漂→生物酶保温堆置→纯碱洗工艺，由于碱洗液中含有纯碱与精炼剂，故CODcr较大。碱退→新型碱氧一浴一步轧蒸工艺废水的CODcr也较大。

综合质量和污染指标考虑，氧退漂→生物酶保温堆置→纯碱洗工艺由于是低温堆置，能耗较低，污染指标较低该工艺有一定的推广价值；氧退漂→生物酶冷堆→热水洗工艺是室温堆置，能耗最低，无需纯碱洗，污染指标低，质量较好，是最值得推广应用的工艺。

6 结语

（1）碱退煮-漂白两步法处理工艺；碱氧一浴一步轧蒸工艺；新型碱氧一浴一步轧蒸工艺；碱退→新型碱氧一浴一步轧蒸工艺。尽管半制品质量指标其本满足要求，但强力损伤率都在18%以上、损伤较大，不适合纯棉低特细布的前处理。

（2）氧退漂→生物酶保温堆置→纯碱洗工艺的半制品质量指标白度、毛效满足半制品质量要求，强力保留率较高，能耗偏低，污染指标属中等，有一定的推广价值。

（3）氧退漂→生物酶冷堆→纯碱洗工艺虽质量指标能满足要求，有一定适用价值。

（4）氧退漂→生物酶冷堆→热水洗的半制品质量指标为白度81.39%，毛效8.2cm/30min，强力损伤率2.8%，质量满足半制品质量要求，尤其是强力保留率高，且通过冷堆完成，能耗低，能实现无碱前处理工艺，废水的pH值为8.35，比常规工艺的废水pH值大大降低，CODcr值也较低，减少了排污量及废水的处理难度，顺应了“绿色染整”的发展方向，此工艺最值得推广应用。

（5）说明：文中提到的废水CODcr浓度值、残液pH值及色度只限于文中几个工艺方法的比较，不代表生产中废水实际排放值或浓度。（参考文献：略）