紡織生產廢水的物理化學處理技術

陳長鋒

（上饒幼兒師范高等專科學校，江西 上饒 334000）

自古以來，織物和纖維一直是日常生活中的重要組成部分。織物在服裝上的應用是為了保護人體免受惡劣天氣的影響，或者是為了識別社會地位、響應不同的時尚和趨勢。每個家庭都有紡織品，如毛巾、餐巾、茶巾、桌布、地毯和窗簾。在交通工具中，如汽車、火車、飛機上的安全氣囊、安全帶、地毯、座椅內飾和輪胎，都將織物用作加固布料[1]。

隨著時代的發展，人們對織物的需求不斷提高，與纖維生產環境相關的影響以及隨后的處理操作也越來越多。研究表明，紡織工業對淡水和大氣微系統具有危險性，因為在制造過程中使用了大量的工業有害和有毒的化學物質，并在紡織產品的生命周期中釋放污染物。紡織工業在清洗、漂白、染色、印刷和整理過程中產生的紡織廢水是一種深色液體，由紡織染料、有機或無機酸、堿、鹽、氧化劑和還原劑、漂白劑和輔助化學品組成，輔料有退漿劑、去污劑、潤濕劑、低聚物去污劑、過氧化物穩定劑、清堿劑、染料浴潤滑劑、緩沖劑、染料穩定劑、剝離劑、無泡劑、織物柔軟劑等，由此產生成分復雜、惡臭、有懸浮顆粒、高pH的紡織生產廢水[2]。

鑒于這些復雜的生態問題，到了2020年，我國開始在循環經濟行動計劃中，促進和鼓勵紡織生產廢水生態處理，改善社會環境，提高行業競爭力。

1 織物的基本結構

織物的原意是“編織”，最初僅指機織織物，后來又納入由其他方法制成的織物，如線、繩、編結、花邊、刺繡以及非織造的織物。從技術上講，織造的基本結構包括兩組細絲：第一組稱為經紗，是預先設定和固定的；第二組是緯紗，依次插入第一組細絲中。具體步驟：（1）開口。在開口過程中，經紗被分為兩種花型，一種是間隔的，一種是分開的。一種是從另一種中升起，從而在經紗之間形成開口。（2）引緯。可將紗線插入所創建的開口內。（3）打散。通過將緯紗推入織物的組織內部，生產二維平面織造結構，即平面內定向纖維。根據紡織類型，還存在其他的常規技術，通過這些技術，可以獲得其他織物，如針織物、編織物和無紡布[3]。

2 紡織生產廢水的化學處理技術

從纖維生產到織物實現的不同步驟，可以具體分為以下操作：纖維生產、紗線生產、織物生產、前處理、印染和后整理。紡織原料主要分為兩大類：（1）天然纖維，來源于植物（棉花、亞麻、劍麻、大麻、苧麻、黃麻、香蕉、菠蘿、椰子、油棕）、動物皮毛（羊毛、兔絨）和礦物（石棉）；（2）人造纖維，是合成或再生的，來自石油資源，如聚酯、尼龍、氨綸、丙烯酸和聚丙烯，根據它們的性質，需要用不同的化學劑處理[4]。在紗線生產過程中，特別是在紡紗過程中，需要上油來減少各部件之間的摩擦；之后在織物生產過程中，應使用上漿品種和潤滑劑，避免在生產過程中纖維斷裂。

在染色之前，織物廢水應該進行預處理流程：（1）退漿，包括去除淀粉（上漿化學）和吸收能力的提高，由于淀粉阻礙了染料分子擴散到紗/織物中，通過酶解、稀無機酸水解或氧化，將淀粉轉化為水溶性成分；（2）精煉，用氫氧化鈉溶液和表面活性劑去除蠟、脂肪、果膠和潤滑油；（3）漂白，對纖維的天然乳狀外觀進行脫色，使纖維變成白色。在漂白過程中，經常使用次氯酸鈉、亞氯酸鈉、雙氧水等氧化劑；（4）染色，浸沒在高濃度氫氧化鈉溶液中，通過膨脹、解捻、纖維重定向，提高織物的抗拉強度、吸濕性、吸染性、亮度、尺寸穩定性等特性。事實上，在漂白過程中，濕纖維會經歷縱向收縮，可以通過拉伸和在施加單軸應力的情況下保持纖維來避免。所有染色劑所含的化學試劑，如偶氮（—N=N—）、羰基（—C=O）、硝基（—N=O）以及胺、羧基、磺酸鹽和羥基，都被認為是水污染物，因為它們使洗滌水產生不可逆轉、不可分解的顏色。

3 紡織生產廢水的物理處理技術

一般來說，在織物生產中流入生產廢水的物質可以附著在織物上，也可以蒸發掉，然后融入河水中，最終排放到環境中。雖然在大量空氣和水的稀釋下，這些物種很可能不會被迅速降解，因此，可以長距離運輸，并在沉積物或生物中積累（“持久性”）。此外，它們可以通過食物和皮膚進入人體并在體內積聚（“生物積聚”）。這些物種中有許多都是有毒的，紡織工業操作中的污染物都有不同的處理方法。例如在退漿操作中，常用酶和蠟處理生產廢水，在洗滌脂肪時，常用肥皂、表面活性劑、果膠和油類吸收生產廢水中的有害物質，對于漂白，則需要在雙氧水、水玻璃、有機穩定劑和堿性條件下進行操作；而金屬、鹽、堿性或酸性物種的顏色，可以適當使用金屬離子進行吸附；染色所需的甲醛、尿素、溶劑和金屬需要溶劑、蠟、樹脂和軟化劑進行處理[5]。很容易理解的是，所有操作都需要大量的水，因此被稱為濕法物理處理工藝。

用作紡織品生產原料的植物占地面積大，需要較大的可用空間。因此，工廠都設在低成本國家，需要將貨物從生產國運輸到消費國。這樣，不僅消耗了不可再生的燃料，而且光化學氧化產物也通過煙霧排放到空氣中。運輸和出售的最終產品被保存在包裝中，通常由不可生物降解的塑料、紙、鋁和棉花組成，最終成為紡織工業浪費的又一縮影。

4 紡織生產廢物處理的發展

紡織工業無論如何都對生態系統有很大的影響，會產生大量的固體廢物。廢物的種類可根據生產的功能進行分類：紡紗廢物由開絨廢物、毛條廢物、粗紗廢物、精梳落棉廢物、軟棉廢物和氣棉廢物組成[6]。衣物廢料有針織用的廢纖維素磺酸鹽和紗線、梭織用的廢纖維和紗線、梭織用的裁切廢料或舊衣物。

在非織造布生產過程中產生的浪費，處理起來十分困難。所以，未來可以采用4種方法進行處理：（1）將工業回收廢料轉化為原來的產品形式；（2）機械回收，指將紡織品切割和撕碎，再經熔化、再擠壓和再混合工序，以較低的質量和性能（無論是熱性能還是機械性能）再紡或再黏接成新的紗線和材料；（3）化學回收，通過熱解和水解等過程，重新轉化原始成分（化學品、單體或燃料）。這種活動主要包括部分或全部破壞織物垃圾的化學結構，然后重新組裝成原始材料的原始形式；（4）焚燒廢物以回收能源和熱量。

5 結語

紡織生產廢水處理較為困難。為了克服這一困難，并提供一種具有成本效益、環境可持續、高效和節能的污染控制和處理方案，開展了上述研究。通過這種處理，可以實現紡織制造過程的生態可持續性，以適應未來生態環境不同的要求。本研究希望能為紡織廢水處理提供一種創新、實用和環保的解決方案。