“染整節能減排新技術”課程的教學與實踐研究

俞丹 王煒

[摘 要] 節能減排是國家的環境戰略，是印染行業實現產業升級、可持續發展的必經之路。“染整節能減排新技術”課程作為輕化工程專業的專業課程之一，在傳播節能減排新知識、培養具有創新能力和高質量工程技術人才中擔負著重要的責任。該課程在講授印染行業國內節能減排新技術的基礎上，結合產業政策分析強調了印染行業推行節能減排新技術的必要性。通過該課程的學習，學生將掌握節能減排的新技術，熟悉該領域的前沿知識。通過對東華大學化工生物學院輕化工程專業對于這門課程的教學情況進行深入的思考，提出了新工科背景下的教學培養模式，為如何培養紡織工業發展的專業人才提供了新思路。

[關鍵詞] 染整;節能減排;輕化工程;教學;創新能力

[作者簡介] 俞 丹（1978—），女，浙江杭州人，工學博士，東華大學化學化工與生物工程學院副教授，主要從事紡織品的功能整理及先進加工研究。

[中圖分類號] G642.4? [文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）31-0092-04? ? ?[收稿日期] 2021-06-13

一、引言

目前，世界各國都面臨能源危機及環境保護問題，且該問題日益嚴重。紡織產業是非常重要的支柱性產業，對提高我國經濟發展速度起到了極大的作用，其中印染產業不僅是紡織、紗布與服裝加工的中間環節，還在紡織品整理、附加值的提高中起著關鍵作用。印染產業是高耗能及高排放的工業產業，雖然近年來通過優化技術路線總體上優化了生產流程，逐步減少了水能源的消耗和廢水的排放，向綠色可循環發展，但是由于產量的提高及環境要求標準的日趨嚴格，為了促使我國紡織印染行業可持續發展，目前對于節能減排技術的創新與發展問題的需求也日益迫切。紡織印染企業目前多集中于江浙粵一帶，逐步形成大規模的生產群，一些企業在初步滿足生產銷售目標的同時，也在逐步發展各種節能減排的新技術手段，結合紡織領域的面料技術開發新的材料與加工工藝，制造不同的新型服裝，在滿足高性能及高穿著舒適性的同時，提高環保型及綠色型的技術加工手段，并且引入自動化工藝、學習節能減排的新措施，最終生產低能耗的綠色產品。在這些優化的工程中，染整專業人員需要總結生產規律，創新技術手段，攻克行業發展的難題，培養紡織染整相關專業學生的能力，與高校進一步開展產學研的合作方式，將進一步改善印染行業的發展現狀[1]。

東華大學（原中國紡織大學）化學化工與生物工程學院的“紡織化學與染整工程”學科屬“雙一流”國家重點學科和上海市重點學科，同時依托東華大學紡織化學與染整工程國家級技術研究中心、生態紡織教育部重點實驗室等，上述基地擁有先進且齊備的分析測試硬件、軟件設施，不僅可隨時提供各項分析儀器及設備，且擁有完整的與紡織纖維性能直接或間接相關的分析測試儀器，比如可隨時提供纖維強伸度儀、纖維強力測試儀和纖維細度儀等分析測試設備，具有很強的學科和科研基地支撐。目前，輕化工程專業也在新形勢、新機遇下積極謀求改革。在這門課的講授中，將使三種體系——科技創新體系、理論教學體系和實踐教學體系完全融為一體，拓展印染工業節能減排的新技術，改革教學的評價標準，重點體現創新能力的培養，實現優秀紡織印染專業人才的培養目標。

二、教學內容上的思考

下面，筆者將對于紡織染整的新工藝、新產品、新材料及新性能進行梳理，通過生產加工工序的前處理環節、染色工序、印花工序及后處理工藝來逐個展開探討目前主要的綠色染整技術，通過案例的舉例幫助讀者了解行業發展現狀及面對的瓶頸與困難。

1.首先，從能耗分析。印染加工過程中，目前多使用的能源為蒸汽、電、天然氣、水和柴油等天然資源。以一些案例為例，幫助學生更好理解。首先是染缸的冷凝水實現回流，通過外加熱染缸的手段將其加熱，通過設備外接的冷凝水管道來實現部分水的循環再利用。其次，降溫中應用的冷卻水可以回收再利用，可以用于布料的染色，這個過程回收的水具有一定的溫度，便于染色，可以省去一定的蒸汽能量，也在一定程度上節約了能源消耗。最后，布料經過水洗后，通過設置擠壓工序，將里面的水分擠出，獲得的水分溫度較高，同時也省去了脫水的用電[2]。

2.前處理是染整工藝的關鍵環節。傳統前處理工藝主要包含對布料的退漿、煮練和漂白三步法工藝，而這個過程中會產生大量的廢水，占印染廢水量的一半以上。通過工藝的調整，可以實現水資源的大幅度回收與利用。生物酶也初步開始運用于前處理的工藝，生物酶綠色環保，造成的污染小，對漿料去除率高，但是也存在功能性相對單一的弊端。而開發的復合生物酶工藝，通過多種酶、雙氧水及表面活性劑，進行保溫堆置處理，纖維適應性好，用堿量低，環境污染小。

3.染色工藝中用水量、染液的污染也是印染工業的主要問題，對于該工序進行相應的節能減排也是非常關鍵的問題。目前，主要分為對纖維的改性處理和對染色工藝的創新。對纖維進行改性，可以提高染色性能和染色牢度，也可以在一定程度上增加染料的利用率。陽離子改性棉織物的工藝采用浸染法，表面形成的正電、正負電的吸附作用有利于減少電解質的使用量，通過引入前處理工藝，可控且簡便。低堿、低鹽和無鹽染色的活性染料，用高性能代用鹽來實現低鹽、無鹽染色。另外，無水染色也是目前研究的一個熱點，選擇非水或無水條件進行染色可以實現清潔生產的效果，其中超臨界二氧化碳作為一種媒介，染色后無須多余的水洗操作，所利用的二氧化碳在自然界含量豐富，價格低廉，在使用后可以再重復利用[3]。

4.印花的節能減排目前主要集中在印花糊料的設計及印花設備的研發方面。從天然高分子材料中提取可用物質，進行改性，可以制備綠色的印花漿料。然而，目前漿料的制備存在一些問題，例如在天然漿料中往往會加入非綠色的防腐劑，同時所用漿料存在與織物的結合牢度差的問題。開發用量低效果好的綠色漿料可以減少對環境的污染及減小能源的消耗。在印花工藝的設計上，冷轉移印花已經發展得較為成熟，該方法速度快，圖案印制清晰，用水量低，污染相對較低，已經獲得廣泛的使用。而新興的數字噴墨印花將印花漿料從多組噴涂設備噴出，可以獲得更精準的圖案，而且主要依賴電能，可以實現節能減排的效果，總體上還是相對綠色的生產方式，但是相對來說生產效率較低、設備成本較高。