傳統印染過程不僅能耗和碳排放量高,還會產生包括廢水、廢氣、廢渣等在內的污染物。隨著我國“雙碳”目標的提出,印染行業在政策引領和技術革新的雙重推動下,向著低碳、綠色、環保方向轉型,并取得了突破性進展。
前處理改性技術
前處理改性技術的原理是對棉等天然纖維素纖維進行改性,先通過化學反應或物理吸附的方式使纖維帶上正電荷,然后在上染過程中,促使帶負電荷的活性染料分子與纖維吸附結合,顯著提高上染率,無需通過鹽、堿提高固色率,從而實現低鹽低堿(或無鹽無堿)染色。常見的改性劑以陽離子改性劑為主,有環氧類、氮雜環以及季銨鹽類等,也有從天然生物質中提取的改性劑。該技術的優勢在于能夠提高染料在織物上的上染率,減少鹽、堿的使用,同時減少染色廢水的產生,并能夠實現水的循環利用,目前已在新疆、山東、浙江等多地實現產業化應用。但其不足之處在于該技術只能應用于棉等纖維素纖維材料,無法應用于聚酯纖維、錦綸等材料。
超臨界二氧化碳染色技術
超臨界二氧化碳染色技術的原理是以超臨界二氧化碳為染色介質,利用其溶解性和高擴散性,使染料能夠觸達纖維孔隙,從而實現均勻、快速上染。染色過程結束后,二氧化碳能與染料充分分離、分開回收,無需后道清洗、烘干等過程。因二氧化碳流體對極性染料(如活性染料)溶解度差,對天然纖維染色存在一定困難,故超臨界二氧化碳技術目前主要應用于聚酯纖維織物等化纖織物的染色。該技術的優勢在于用水量極低,溶劑、染料循環利用率高,不易產生環境污染;不足之處在于對設備、工藝、操作要求高,過程需要高溫高壓環境,不僅能耗高,也存在一定的安全隱患,因此大規模推廣還需要一段時間。
超臨界二氧化碳染色工藝示意圖
其他非水介質染色技術
非水介質染色技術的原理是利用活性、酸性等染料的親水性,在纖維和非水介質兩相間進行分配,以提高纖維對染料的吸附效率。非水介質染色體系中,僅保留了極少量水,一方面用于溶脹纖維,使纖維攜帶水膜;另一方面用于溶解、滲透染料,促進染料與纖維反應。而非水介質既不能溶解染料,也不能和水相容,只能用于物質傳送和導熱。染料以高濃度的染液乳化微滴或懸浮顆粒形態分布在非水介質中,隨著介質的傳動,染料與纖維表面的水膜不斷接觸,由于非水介質表面張力很低,使得染料能夠與纖維表面均勻接觸,最終達到較高的上染率,且染料固著率遠超傳統水浴染色。常見的非水介質有硅氧烷類、醚類、烷烴類(異辛烷、石蠟、白油、植物油等)、砜及亞砜類等。該技術的優勢在于用水量、用鹽量極低,不產生印染廢水;不足之處在于部分非水介質具有毒性和生物蓄積性,其排放會對環境造成新的污染。
數碼噴墨印花技術
數碼噴墨印花技術的原理與噴墨打印機類似,是將圖案以數字形式輸入計算機,通過計算機系統進行分色等編輯,再利用噴嘴把專用染液直接噴到織物上,形成所需圖案。對比傳統印花需要制版、調制色漿等復雜環節,數碼噴墨印花按需噴墨、綠色環保,比傳統印花工藝節約染化料用量20%~30%,節水20%~30%,節省蒸汽10%~15%。該技術的優勢在于印花色彩豐富、精度高、生產周期短、批量靈活,契合當下紡織服裝行業多品種、小批量、高質量、快交貨的小單快返柔性生產模式;不足在于設備投資成本較高,高品質墨水等耗材成本也相對較高,相較其他綠色印染技術,其節水節能效果一般。
其他綠色印染技術
在國內外的研究探索中,還有很多其他的綠色印染技術,如液氨染色、小浴比間歇式染色、滌綸織物少水連續軋染、冷軋堆染色、少鹽少堿活性染料染色、筒子紗全自動成套染色等技術。這些技術在不同程度上減少了對水、化學品和能源的消耗,降低了廢水排放,符合紡織行業可持續發展的要求。然而,這些技術也存在一些共性問題,如設備投資較大、工藝控制復雜、對染料和織物的適應性要求較高等。未來,隨著技術的進一步發展和成本的降低,更多的綠色印染技術有望在紡織行業中得到更廣泛的應用。
更多內容,請關注紡織導報2025年第3期《我國印染行業綠色發展現狀》一文。
來源:紡織導報