“染整節(jié)能減排新技術(shù)”課程的教學與實踐研究

俞丹 王煒

[摘 要] 節(jié)能減排是國家的環(huán)境戰(zhàn)略，是印染行業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級、可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路?！叭菊?jié)能減排新技術(shù)”課程作為輕化工程專業(yè)的專業(yè)課程之一，在傳播節(jié)能減排新知識、培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和高質(zhì)量工程技術(shù)人才中擔負著重要的責任。該課程在講授印染行業(yè)國內(nèi)節(jié)能減排新技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合產(chǎn)業(yè)政策分析強調(diào)了印染行業(yè)推行節(jié)能減排新技術(shù)的必要性。通過該課程的學習，學生將掌握節(jié)能減排的新技術(shù)，熟悉該領(lǐng)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(yè)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(yǎng)模式，為如何培養(yǎng)紡織工業(yè)發(fā)展的專業(yè)人才提供了新思路。

[關(guān)鍵詞] 染整;節(jié)能減排;輕化工程;教學;創(chuàng)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(huán)境保護問題，且該問題日益嚴重。紡織產(chǎn)業(yè)是非常重要的支柱性產(chǎn)業(yè)，對提高我國經(jīng)濟發(fā)展速度起到了極大的作用，其中印染產(chǎn)業(yè)不僅是紡織、紗布與服裝加工的中間環(huán)節(jié)，還在紡織品整理、附加值的提高中起著關(guān)鍵作用。印染產(chǎn)業(yè)是高耗能及高排放的工業(yè)產(chǎn)業(yè)，雖然近年來通過優(yōu)化技術(shù)路線總體上優(yōu)化了生產(chǎn)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(huán)發(fā)展，但是由于產(chǎn)量的提高及環(huán)境要求標準的日趨嚴格，為了促使我國紡織印染行業(yè)可持續(xù)發(fā)展，目前對于節(jié)能減排技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展問題的需求也日益迫切。紡織印染企業(yè)目前多集中于江浙粵一帶，逐步形成大規(guī)模的生產(chǎn)群，一些企業(yè)在初步滿足生產(chǎn)銷售目標的同時，也在逐步發(fā)展各種節(jié)能減排的新技術(shù)手段，結(jié)合紡織領(lǐng)域的面料技術(shù)開發(fā)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(huán)保型及綠色型的技術(shù)加工手段，并且引入自動化工藝、學習節(jié)能減排的新措施，最終生產(chǎn)低能耗的綠色產(chǎn)品。在這些優(yōu)化的工程中，染整專業(yè)人員需要總結(jié)生產(chǎn)規(guī)律，創(chuàng)新技術(shù)手段，攻克行業(yè)發(fā)展的難題，培養(yǎng)紡織染整相關(guān)專業(yè)學生的能力，與高校進一步開展產(chǎn)學研的合作方式，將進一步改善印染行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)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(shù)研究中心、生態(tài)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(shè)施，不僅可隨時提供各項分析儀器及設(shè)備，且擁有完整的與紡織纖維性能直接或間接相關(guān)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(shè)備，具有很強的學科和科研基地支撐。目前，輕化工程專業(yè)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(chuàng)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(yè)節(jié)能減排的新技術(shù)，改革教學的評價標準，重點體現(xiàn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，實現(xiàn)優(yōu)秀紡織印染專業(yè)人才的培養(yǎng)目標。

二、教學內(nèi)容上的思考

下面，筆者將對于紡織染整的新工藝、新產(chǎn)品、新材料及新性能進行梳理，通過生產(chǎn)加工工序的前處理環(huán)節(jié)、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(shù)，通過案例的舉例幫助讀者了解行業(yè)發(fā)展現(xiàn)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(xiàn)回流，通過外加熱染缸的手段將其加熱，通過設(shè)備外接的冷凝水管道來實現(xiàn)部分水的循環(huán)再利用。其次，降溫中應(yīng)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(jié)約了能源消耗。最后，布料經(jīng)過水洗后，通過設(shè)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(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)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(chǎn)生大量的廢水，占印染廢水量的一半以上。通過工藝的調(diào)整，可以實現(xiàn)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(huán)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(fā)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(yīng)性好，用堿量低，環(huán)境污染小。

3.染色工藝中用水量、染液的污染也是印染工業(yè)的主要問題，對于該工序進行相應(yīng)的節(jié)能減排也是非常關(guān)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(chuàng)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(zhì)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(xiàn)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(xiàn)清潔生產(chǎn)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(jié)能減排目前主要集中在印花糊料的設(shè)計及印花設(shè)備的研發(fā)方面。從天然高分子材料中提取可用物質(zhì)，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(jié)合牢度差的問題。開發(fā)用量低效果好的綠色漿料可以減少對環(huán)境的污染及減小能源的消耗。在印花工藝的設(shè)計上，冷轉(zhuǎn)移印花已經(jīng)發(fā)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(jīng)獲得廣泛的使用。而新興的數(shù)字噴墨印花將印花漿料從多組噴涂設(shè)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(xiàn)節(jié)能減排的效果，總體上還是相對綠色的生產(chǎn)方式，但是相對來說生產(chǎn)效率較低、設(shè)備成本較高。