高效再利用印染廢水對織物染色性能的影響

張建國，周 杰，呂思晨

（1.盛虹集團(tuán)，江蘇 蘇州 215228；2.中國長絲織造協(xié)會，北京 100020）

根據(jù)工信部《印染行業(yè)規(guī)范條件（2017版）》[1]要求，我國對印染行業(yè)單位產(chǎn)品水耗將按照＜1.6 t/100 m、企業(yè)的水重復(fù)利用率達(dá)到40%以上執(zhí)行。印染行業(yè)需依靠科技進(jìn)步、管理創(chuàng)新、產(chǎn)品開發(fā)、清潔生產(chǎn)、節(jié)能減排來推進(jìn)企業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級，其中提高印染廢水再利用率是大勢所趨[2-5]。

相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，工業(yè)廢水約占我國廢水總量的57%，而印染廢水則占廢水總量的35%[6]。該類廢水成分相當(dāng)復(fù)雜，往往含多種有機(jī)染料，并且毒性較強(qiáng)，色度深，pH波動大，難降解，組分變化大，因此選擇合適的廢水處理手段無疑對提高水資源利用率具有重要的意義。

盛虹集團(tuán)根據(jù)前處理不同工序出水水質(zhì)和污染物的特性，通過分質(zhì)處理和混合處理的分流處理，利用酸析技術(shù)實(shí)現(xiàn)減量廢水中對苯二甲酸低聚物和總銻協(xié)同處理去除。通過強(qiáng)化污泥活性和利用微電池原理降解提升了工藝效率，通過改進(jìn)深井曝氣的供氧系統(tǒng)、增加生物量、優(yōu)化調(diào)控微生物作用及潛力提高處理能力。通過使用高通量、抗高污染反滲透膜產(chǎn)品和在線監(jiān)控系統(tǒng)控制主要工藝段的工藝參數(shù)和關(guān)鍵控制條件，實(shí)現(xiàn)了印染廢水的高效再生利用，主要的水處理工藝路線如圖1所示。

項(xiàng)目通過對處理后的回用水進(jìn)行基本理化性質(zhì)測試，并與生產(chǎn)用清水作對比，探討對織物染色性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料

T400（75 D/48 F，680×520根/10 cm）。

300T滌塔夫（50 D/48 F，740×440根/10 cm）。

320T春亞紡（50 D/72 F，750×500根/10 cm）。

300T尼絲紡（40 D/34 F，750×440根/10 cm）。

75D仿記憶（75 D/72 F，800×350根/10 cm）。

斜紋桃皮絨（75 D/72 F×150 D/144 F，540×340根/10 cm）。

228T尼龍塔絲絨（70/48 F×160 D/96 F，630×270根/10 cm）。

圖1 印染廢水處理再利用工藝路線

1.2 染料及助劑

液堿（32%）、雙氧水、50%冰醋酸（工業(yè)級市售品），退漿劑TF-127HA、螯合分散劑TF-133F、分散勻染劑TF-212K、酸性勻染劑TF-217CA、碳六防水劑TG-4880、精煉劑TF-188A（浙江傳化集團(tuán)有限公司）；分散熒光黃10 G、分散熒光紅B、分散熒光桃紅BG、分散B艷（德司達(dá)染料有限公司）；分散300%ECT黑、分散200%深蘭H-GL、分散橙S-2RFL、分散200%紅玉SE-2GF、分散蘭2BLN、分散紅3B、分散灰E-N、分散金黃MRD（浙江龍盛集團(tuán)股份有限公司）；酸性翠蘭A-G、酸性A-3G黃[亨斯邁化工貿(mào)易（上海）有限公司]；酸性AB灰、酸性2BL灰、酸性67橙、酸性B-NS紅、酸性ACE黑、酸性M-R藏青、酸性M-A黃、酸性M-B紅、酸性還原清洗劑RC（上海雅運(yùn)紡織化工股份有限公司）；清水（河水經(jīng)凈化過濾處理后的生產(chǎn)用水）；膜處理水（印染廢水經(jīng)達(dá)標(biāo)處理后經(jīng)反滲透膜處理后的回用水）。

1.3 儀器

高溫高壓溢流染色機(jī)（臺灣東武工業(yè)股份有限公司），定型機(jī)（韓國美光機(jī)械株式會社），平幅退漿機(jī)（臺灣鴻榮染整機(jī)械股份有限公司），宏益金剛砂小樣機(jī)（杭州三錦儀器設(shè)備有限公司），Datacolor-SF600測配色系統(tǒng)（美國Datacolor）公司，M232型汗?jié)n色牢度儀、Y902N型汗?jié)n色牢度烘箱、Y507L型摩擦牢度儀（溫州大榮紡織儀器有限公司），CP323S電子分析天平、RTG-1210拉伸儀、DAU；3200斷裂測試儀[雅馬拓科技貿(mào)易（上海）有限公司]。

1.4 檢測方法

1.4.1 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

pH，按GB/T 6920——1986 玻璃電極法測定。

總硬度，按GB/T 7477——1987 EDTA滴定法測定。

電導(dǎo)率，按GB/T 6682——2008 電導(dǎo)儀法測定。

鐵，按GB/T 11911——1989 分光光度法測定。

錳，按GB/T 11911——1989 分光光度法測定。

色度，按GB/T 11903——1989 稀釋倍數(shù)法測定。

懸浮物，按GB/T 11901——1989 重量法測定。

濁度，按GB/T 13200——1991 測定。

化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD），按HJ 828——2017 重鉻酸鹽法測定。

1.4.2 織物指標(biāo)

耐水洗色牢度，按照ISO 105-C06：2010《紡織品色牢度試驗(yàn) 第C06部分：耐家庭和商業(yè)洗滌色牢度》A2S部分測定。

耐汗?jié)n色牢度，按照ISO 105-E04：2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 第E04部分：耐汗?jié)n色牢度》測定。

耐摩擦色牢度，按照ISO 105-X12：2002《紡織品 色牢度試驗(yàn) 第X12部分：耐摩擦色牢度》測定。

斷裂強(qiáng)力，按照GB/T 3923——1997《紡織品 織物拉伸性能 第一部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長的測定 條樣法》測定。

撕破強(qiáng)力，按照GB/T 3917.2——2009《紡織品 織物撕破性能 第2部分：褲型試樣（單縫）撕破強(qiáng)力的測定》測定。

接縫滑移，按照GB/T 13772.1——2008《紡織品 機(jī)織物接縫處紗線抗滑移的測定 第一部分：定滑移量法》進(jìn)行測試。每個(gè)樣品測定5次，取平均值。

反光度測試，按歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 471：2003《專業(yè)高能見度警示服測試方法及要求》測定。

顏色指標(biāo)，將染色后的織物晾干后，把待測織物折疊為雙層，采用UltraScan XE測色儀測定，表面得色深度用K/S值表示，顏色參數(shù)△L，△a，△b和△E值。

拒水性測試，根據(jù)AATCC Test Method 22-2010《拒水性：噴淋試驗(yàn)》進(jìn)行測試，樣大小為20 cm×20 cm，噴淋時(shí)間為25～30 s，輕敲測試織物兩端后與標(biāo)樣對照評級。

退漿效果，采用陽離子著色法評價(jià)。將退漿后的織物剪成6 cm×6 cm大小，然后用0.5%（omf）陽離子紅2GL，浴比1∶30 ～1∶50，染液pH=5。工藝條件：50 ℃×10 min，然后充分水洗干凈。烘干后目測織物著色情況，織物著色越深，漿料含量越多，退漿效果越差；反之，織物著色越淺，漿料含量越少，退漿效果越好。退漿率按照下式計(jì)算。

其中，m1為織物退漿前質(zhì)量；m2為織物退漿后質(zhì)量。

1.5 生產(chǎn)加工

織物加工流程如下：配桶→退卷→冷堆→平幅退漿→染色→脫水→開幅→定型→檢驗(yàn)→出倉。

1.5.1 冷堆

冷堆配方：液堿（32%）100 g/L，退漿劑TF-127HA 5 g/L，H2O21 g/L。

冷堆工藝：堆置溫度35 ℃，堆置時(shí)間24 h，卷架轉(zhuǎn)速10 r/min。

1.5.2 平幅退漿

退漿配方：液堿（32%）50 g/L，退漿劑TF-127HA 5 g/L，螯合分散劑TF-133F 2 g/L。

退漿工藝：溫度95 ℃，車速60 m/min。

1.5.3 染色

分散染料配方：分散染料X%（omf），分散勻染劑TF-212K 0.6 g/L，冰醋酸50% 1 g/L，上染工藝見圖2。

圖2 分散染料上染工藝

酸性染料配方：酸性染料X%（omf），酸性勻染劑TF-217CA 0.8 g/L，冰醋酸（50%）0.8 g/L，上染工藝見圖3。

圖3 酸性染料上染工藝

1.5.4 防水整理

配方與工藝：碳六防水TG-4880 20g/L，冰醋（50%）0.2 g/L，定型溫度175 ℃，車速45 m/min。

2 結(jié)果與討論

2.1 水質(zhì)

生產(chǎn)用清水與膜處理水的水質(zhì)測試結(jié)果如表1所示。

從表1可看出，膜處理后的印染廢水pH與生產(chǎn)用清水基本一致，但在COD、硬度、電導(dǎo)率、鐵離子、錳離子、濁度等指標(biāo)上明顯低于清水，說明經(jīng)膜處理后回用水的水質(zhì)優(yōu)于清水，符合高質(zhì)量生產(chǎn)用水要求。

2.2 水質(zhì)對前處理效果影響

按“1.4.2”中退漿效果檢測方法的陽離子著色法評價(jià)化學(xué)漿料方法，對織物的退漿效果進(jìn)行評價(jià)，結(jié)果如表2所示。

表1 生產(chǎn)用清水與膜處理水的水質(zhì)測試結(jié)果

表2 使用兩種生產(chǎn)用水經(jīng)前處理后的布面退漿效果

按“1.4.2”中退漿效果的檢測方法，對織物的退漿效果進(jìn)行評價(jià)，結(jié)果如表3所示。

表3 使用兩種生產(chǎn)用水經(jīng)前處理后的布面退漿率情況

用T/C標(biāo)準(zhǔn)污布，在相同的工藝條件下液堿2 g/L，精煉劑TF-188A 1 g/L，液量100 mL，浴比1∶25，升溫到100 ℃×30 min，降溫冷水烘干，測定污布去污后白度，結(jié)果如表4所示。

表4 使用兩種生產(chǎn)用水處理后的去污效果

按“1.4.2”中的斷裂強(qiáng)力、撕破強(qiáng)力、接縫滑移要求，經(jīng)兩種水質(zhì)按冷堆+平幅前處理后織物物理性能的變化情況，結(jié)果如表5——7所示。

表5 使用兩種生產(chǎn)用水前處理后對織物撕破強(qiáng)力的影響

表6 使用兩種生產(chǎn)用水前處理后對織物斷裂強(qiáng)力的影響

表7 使用兩種生產(chǎn)用水前處理后對織物接縫滑移的影響

從表2——7的數(shù)據(jù)中可以看出，經(jīng)使用清水與膜處理兩種不同水質(zhì)在相同工藝條件下進(jìn)行織物的前處理，處理后織物的退漿效果、退漿率對織物布面污物的去除效果，對織物的撕破強(qiáng)力、斷裂強(qiáng)力等物理性能的影響程度基本相似。這證明膜處理水質(zhì)適應(yīng)化纖面料的染整加工。

2.3 顏色影響對比

染色水質(zhì)直接影響著產(chǎn)品的品質(zhì)和染色的一次成功率，特別是大小樣的顏色色差和缸差問題。以自來水樣為原樣，分別對膜處理水樣、清水水樣進(jìn)行電腦測色（測色光源選用D65），具體測色情況如表8——9所示。

表8 使用兩種生產(chǎn)用水與自來水對織物染色的配方

通過顏色對比結(jié)果，清水與膜處理水對顏色的變化影響基本相似。

2.4 熒光色反光度對比

從表10——12的總體結(jié)果來看，使用同一配方、不同面料、3種不同水進(jìn)行打樣，熒光黃、熒光橙、熒光紅都能通過且符合EN 471的顏色要求。在明亮度方面，用自來水和膜處理水打樣要比清水打樣的艷些，證明膜處理水對分散染料顏色的染色加工是完全沒有問題的，色光純正艷麗。

表9 兩種生產(chǎn)用水與自來水對不同織物顏色對比的影響情況

表10 兩種生產(chǎn)用水與自來水對織物熒光紅（反光度）的影響

表11 兩種生產(chǎn)用水與自來水對織物熒光橙（反光度）的影響

表12 兩種生產(chǎn)用水與自來水對織物熒光黃（反光度）的影響

2.5 染色布面色牢度及均染性對比

根據(jù)染色配方及用兩種水樣生產(chǎn)，對320T春亞紡（黑色）、300T滌塔夫（藏青）、28T尼龍塔、絲絨（紫紅）、300T尼絲紡（黑色）進(jìn)行測試，成品面料的染色效果如表13——14所示。

從表13——15中的數(shù)據(jù)可以看出，使用清水與膜處理水兩種水樣進(jìn)行大生產(chǎn)加工后，對織物的耐水、汗?jié)n、摩擦色牢度基本一致，且布面表觀深度差異小、布面均勻度好，證明不同水質(zhì)對織物的染色均勻性和色牢度基本沒有影響。

表13 使用兩種生產(chǎn)用水經(jīng)分散染料染色后滌綸面料的色牢度情況

表14 使用兩種生產(chǎn)用水經(jīng)酸性染料染色后尼龍面料的色牢度情況

表15 使用兩種生產(chǎn)用水經(jīng)大生產(chǎn)染色后布面k/s及生產(chǎn)樣染色均勻度對比

2.6 后整理穩(wěn)定性對比

從表16中的數(shù)據(jù)可以看出，使用清水和膜處理水染色后與經(jīng)防水整理后織物的防水等級相同，基本沒有差異。在現(xiàn)場的后整理實(shí)踐中，印染廢水經(jīng)過膜處理再生回用與清水按一定比例混合使用在定型后整理碳六、碳八防水或柔軟加工，經(jīng)過長時(shí)間的應(yīng)用，定型工作液性能穩(wěn)定，沒有因?yàn)樗|(zhì)的問題引起乳液穩(wěn)定性破壞、發(fā)生惡性泡問題。手感或防水效果達(dá)到客戶要求，助劑的單位成本與全部使用清水加工相比也沒有增加。

表16 使用兩種生產(chǎn)用水經(jīng)防水整理后對織物防水等級的影響

3 結(jié)語

（1）印染廢水再生利用的水質(zhì)清澈，各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)完全能達(dá)到紡織染整工程中對染色回用水的指標(biāo)要求，產(chǎn)品顏色純正，品質(zhì)穩(wěn)定。

（2）通過對印染廢水反滲透膜處理水與清水按照一定的比例混合進(jìn)行染整加工，實(shí)現(xiàn)了廢水處理的再利用，減少了企業(yè)的用水成本，減少了廢水的排放，經(jīng)濟(jì)效益與社會效益明顯。