鄭來久：超臨界CO2無水染色拓荒者

吳應(yīng)清

鄭來久正在做實驗

在中華民族浩瀚的歷史長河中，紡織業(yè)是一顆璀璨的明珠，千百年來一直見證和承載著中華民族的興衰榮辱。時至今日，紡織業(yè)仍是為我國國民經(jīng)濟建設(shè)發(fā)揮重要作用的傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè)之一。然而，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國紡織印染行業(yè)廢水年排放量高達20億立方米，占據(jù)紡織業(yè)廢水年排放量的80%，殘留的大量未上染染化料難以進行工業(yè)處理，嚴重制約了我國紡織產(chǎn)業(yè)的清潔化發(fā)展。

20年前，國際上對于水污染治理意識普遍薄弱，大多數(shù)紡織印染企業(yè)為了節(jié)省成本，不約而同地選擇將廢水排入江河湖泊。廢水橫流、污濁不堪的環(huán)境深深地刺痛著一位年輕的紡織技術(shù)工作者的內(nèi)心，并使他窺見了行業(yè)的未來發(fā)展方向。“未來中國紡織業(yè)想要可持續(xù)發(fā)展，必須克服環(huán)境污染問題，走清潔化發(fā)展道路?！睉汛е鴱娏业呢?zé)任感和使命感，他開始不斷探索和嘗試紡織印染的清潔化技術(shù)突破，在數(shù)十年的耕耘中，先后主持完成了國家、省、市等相關(guān)科技項目30余項，帶領(lǐng)團隊為我國探索出了一條獨特的染色過程清潔化生產(chǎn)之路。他就是如今的大連工業(yè)大學(xué)紡織與材料工程學(xué)院二級教授、享受國務(wù)院特殊津貼、遼寧杰出科技工作者、中國紡織學(xué)術(shù)帶頭人、全國超臨界流體無水染色技術(shù)研發(fā)中心主任鄭來久。

從工程師到科學(xué)家

1988年，德國西北紡織研究中心（DTNW）的索爾邁爾（Schollmeyer）教授申請了一項專利：一種紡織物的超臨界流體染色。超臨界流體似液非液，似氣非氣，既具有液體的溶解能力，又具有氣體的擴散能力，這種特性使之有望成為新的印染溶劑。

彼時，鄭來久還是我國遼陽紡織企業(yè)的高級工程師，主要負責(zé)企業(yè)的技術(shù)改造工作，先后為企業(yè)引進了德國澤爾、瑞士蘇爾壽魯?shù)佟⑷毡厩镌葒H先進設(shè)備，組織員工與外國專家交流、學(xué)習(xí)新技術(shù)。新生的超臨界流體無水染色技術(shù)概念正是在這一時期與鄭來久不期而遇。雖然由于這項技術(shù)在當(dāng)時僅有為數(shù)不多的理論被提出，并未引起國內(nèi)相關(guān)從業(yè)者的重視，但也成為一顆“種子”，將“實現(xiàn)無水染色”這一紡織綠色加工夢想裝進鄭來久的心底，靜待破土而出。

在不算太長的“等待”過程中，鄭來久主持完成了“黃（洋）麻纖維化學(xué)改性紡J/C、J/T紗及系列服裝面料”研究，成果獲遼寧省科技進步獎二等獎，他被評為遼寧優(yōu)秀科技工作者，享受國務(wù)院特殊津貼，開始走上紡織清潔化研究之路。2000年，由于紡織重點學(xué)科發(fā)展需要，鄭來久被調(diào)入大連工業(yè)大學(xué)（原大連輕工業(yè)學(xué)院），超臨界流體染色技術(shù)的“種子”終于等來了合適的時機，自此生根發(fā)芽，飛速成長。

早在大約1.4萬年前的新石器時代，華夏先祖就已開始利用葛、麻等韌皮纖維紡紗織布并進行簡單的染色處理，至商周時期，印染發(fā)展成為專門的行業(yè)，到漢代已有相當(dāng)完善高超的配色和漂染、套染、媒染技術(shù)?？梢哉f，印染技術(shù)歷經(jīng)千萬年的發(fā)展演變，雖然方法、技藝、材料千變?nèi)f化，但有一種核心材料始終未曾被取代，那就是水。不用水，要怎么染色？這在當(dāng)時國內(nèi)絕大多數(shù)人看來無異于天方夜譚。

懷揣著紡織綠色加工的夢想，鄭來久頂著質(zhì)疑與壓力，在沒有設(shè)備、缺少資金的情況下，從零開始，利用學(xué)校原有的1L超臨界CO萃取設(shè)備培養(yǎng)了第一個超臨界流體染色研究生，正式開啟了超臨界CO無水染色技術(shù)研發(fā)之路。

2004年，“超臨界二氧化碳無水染色工藝技術(shù)研究”列入中國紡織工業(yè)協(xié)會科技指導(dǎo)性項目計劃。同年，鄭來久團隊與中昊光明化工研究設(shè)計院有限公司合作，成功研制出了超臨界CO無水染色實驗裝置；2006年，“超臨界CO無水染色關(guān)鍵工藝技術(shù)及裝備開發(fā)”榮獲第十六屆全國發(fā)明展覽會金獎；2009年，團隊進一步研發(fā)出了超臨界CO無水染色中試裝置……鄭來久等人從“一顆螺絲釘”開始，逐漸搭建出了我國第一個涵蓋基礎(chǔ)理論、工藝技術(shù)、染色裝備、染料合成、產(chǎn)品檢測等完整方向的超臨界流體無水染色技術(shù)綜合研究平臺，使超臨界CO無水染色技術(shù)真正有機會在我國發(fā)展完善。

此后經(jīng)過數(shù)年的研究積累，團隊又先后獲批組建了“遼寧省超臨界二氧化碳無水染色重點實驗室”與“全國超臨界流體無水染色技術(shù)研發(fā)中心”，并使之成為我國超臨界CO無水染色技術(shù)的主要研究單位與重要的紡織印染技術(shù)人才培養(yǎng)基地。

從并跑到領(lǐng)跑

從20世紀90年代末開始，德國、美國、日本等發(fā)達國家相繼開展了超臨界CO無水染色技術(shù)的研究，其中的一些發(fā)達國家為了在國際上打壓中國的“紡織大國”地位，企圖以綠色紡織加工技術(shù)制約我國紡織業(yè)發(fā)展。彼時，要想趕超這一國際前沿技術(shù)，超臨界CO對不同紡織材料的染色效果差異、配套生產(chǎn)設(shè)備、合適的印染工藝等都是亟待突破的關(guān)鍵問題。鄭來久回憶：“紡織品的材料實在是太多了，需要進行大量不同的實驗。根據(jù)超臨界CO的特性，我們決定最先選擇以聚酯纖維染色為突破點?！睘榱藢崿F(xiàn)聚酯纖維無水染色，鄭來久帶領(lǐng)團隊歷經(jīng)萬余次實驗，系統(tǒng)揭示了超臨界CO溫度場、壓力場、流體場態(tài)下纖維結(jié)構(gòu)變化對染色性能的影響機制；為了解決染色勻染性和透染性難題，創(chuàng)新性地提出了大流量內(nèi)循環(huán)工藝技術(shù)及獨特的內(nèi)外染動靜態(tài)染色工藝，為超臨界CO無水染色奠定了理論和工藝技術(shù)基礎(chǔ)。

“實驗室側(cè)重于基礎(chǔ)和創(chuàng)新性研究，企業(yè)則是追求效益?！北藭r，聚酯纖維材料超臨界CO無水染色技術(shù)雖已進入工程化前期階段，但裝備制造成本較高，染色色系不全仍然是制約超臨界CO染色技術(shù)工業(yè)應(yīng)用的“卡脖子”難題。于是鄭來久進一步組建了具有紡織工程、紡織化學(xué)與染整、化學(xué)工程、精細化工、機械制造等交叉背景的研究團隊，馬不停蹄地投入了新的研究。

那段時間里，鄭來久仿佛“著了魔”，夜以繼日地查閱文獻資料，進行實驗研究。在他的帶領(lǐng)下，團隊從工藝、裝備、染料等多方面入手，積極開展合作研究，最終依據(jù)待染紡織品的理性化性質(zhì)與外觀結(jié)構(gòu)特征，發(fā)明了適宜于纖維、筒紗、織物等的多元超臨界CO無水染色關(guān)鍵釜體，實現(xiàn)了CO對染料和紡織品的均勻傳質(zhì)，以及紗線、織物、輔料等無水染色的“一釜多用”和小批量、多品種生產(chǎn)。不僅如此，他們還構(gòu)建了超臨界CO無水染色深度分離回收系統(tǒng)，實現(xiàn)了染料、CO的循環(huán)回用和釜體的CO流體自清洗；研制了千升以上規(guī)模的工程化超臨界CO無水染色裝備系統(tǒng)，實現(xiàn)了對高密度紡織品的低能耗染色；首次闡明了超臨界CO、染料、纖維染色性能間的構(gòu)效關(guān)系，提出了分散染料原染料超臨界CO無水染色及打樣拼配色技術(shù)，滿足工程化超臨界CO無水染色要求。

在上述原創(chuàng)性研究支撐下，鄭來久團隊完成的“超臨界CO流體多元釜體染色工藝及拼色技術(shù)”成果已在企業(yè)生產(chǎn)中得到了驗證和應(yīng)用，真正實現(xiàn)了無污染、零排放的紡織染色過程清潔化生產(chǎn)，使我國超臨界CO無水染色技術(shù)步入全球技術(shù)領(lǐng)跑階段。

在有限的時間里做更多的研究

在新的貿(mào)易格局下，發(fā)展低碳經(jīng)濟已成為世界各國的經(jīng)濟導(dǎo)向標(biāo)。面對全球倡導(dǎo)低碳經(jīng)濟的革命性主張，面對白熱化的貿(mào)易競爭，我國整個紡織印染行業(yè)面臨著巨大的壓力。以回收的工業(yè)排放CO氣體為溶劑，既符合低碳消費理念，有利于增強我國紡織業(yè)國際競爭力，也與我國今天所提出的“碳達峰、碳中和”目標(biāo)不謀而合。全國超臨界流體無水染色技術(shù)研發(fā)中心緣何能夠如此精準把控未來方向，在數(shù)十年前做出符合當(dāng)今社會發(fā)展需求的道路抉擇？鄭來久常常將這一功勞歸結(jié)于團隊與“奇緣”：“那時候我們團隊只知道如果用CO來進行染色，既環(huán)保又經(jīng)濟，能夠解決我國紡織印染行業(yè)的工業(yè)污染嚴重問題，是利國利民的好事，現(xiàn)在想來，真是一場奇緣?！?/p>如今，鄭來久所在的大連工業(yè)大學(xué)已掌握了成熟的無水染色工藝技術(shù)，獲授權(quán)美國發(fā)明專利4件、中國發(fā)明專利40余件，在《二氧化碳利用雜志》（

Journal of CO Utilization

）、《清潔生產(chǎn)雜志》（

Journal of Cleaner Production

）等權(quán)威期刊發(fā)表高水平論文60余篇，涵蓋超臨界CO無水染色工藝技術(shù)、裝備制造、染料制備及應(yīng)用，形成了完全自主知識產(chǎn)權(quán)，打破了國外技術(shù)壟斷，并應(yīng)邀在國際會議上作特邀報告和大會報告10人次。系列研究成果分別獲遼寧省科技進步獎一等獎2項、二等獎2項，高等學(xué)?？茖W(xué)研究優(yōu)秀成果獎技術(shù)發(fā)明獎二等獎1項、科技進步獎二等獎1項等，從根源上解決了紡織染色的嚴重污染難題，取得了重大的生態(tài)效益和經(jīng)濟社會效益。這一顛覆性技術(shù)提升了紡織印染科技水平，對我國紡織印染行業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展和實現(xiàn)超臨界CO無水染色工程化技術(shù)的“中國創(chuàng)造”具有重要意義。

談及產(chǎn)學(xué)研合作時，鄭來久幾近哽咽：“2014年11月28日，在中國紡織工業(yè)聯(lián)合會原副會長陳樹津的推薦下，大連工業(yè)大學(xué)與青島即發(fā)集團股份有限公司簽署了‘針織制品超臨界CO無水染色工程化’技術(shù)開發(fā)（合作）合同，董事長陳玉蘭握著我的手說，‘不知我在有生之年能否看到無水染色產(chǎn)品’。時至今日，這一目標(biāo)終于變成了現(xiàn)實?！?/p>

為了進一步推廣這項技術(shù)，鄭來久仍一如既往地保持著他幾十年的工作習(xí)慣——“5+2，白加黑”。身邊的許多人都對此十分費解，尤其是他的家人和朋友：“你這么拼命，到底圖什么？”他大多數(shù)時候總是沉默以對，偶爾才會“爭辯”幾句：“我也知道這樣的工作方式不科學(xué)，不健康，最好不要提倡。但我總感覺，人的一生仿佛有做不完的事情，我不敢放松，也不想放松，只希望在有限的時間里做好更多的研究工作?！蹦壳?，在進行技術(shù)推廣工作外，他還在撰寫我國第一部超臨界CO無水染色技術(shù)專著，籌劃第三屆超臨界CO無水染色國際會議，不斷擴大我國在該領(lǐng)域的國際影響力。

鄭來久團隊合影

“我忙碌半生，一路走來，從實驗室的建設(shè)、團隊的組建到成果的取得，都離不開大連工業(yè)大學(xué)的支持。如今，我培養(yǎng)的青年博士很多登上了高校講臺，他們研究的相關(guān)內(nèi)容也先后得到了國家自然科學(xué)基金的資助，他們逐漸成長為我國超臨界流體染色技術(shù)研究的專業(yè)人才。在建黨百年之際，作為科研工作者和優(yōu)秀黨員，我總算沒有辜負黨組織的期待和信任，為學(xué)校紡織學(xué)科的建設(shè)與發(fā)展做了一些工作?！比欢崄砭貌⒉粌H僅滿足于此，在他看來，超臨界CO無水染色技術(shù)發(fā)展到目前為止，雖然邁出了最關(guān)鍵的一步，實現(xiàn)了由0到1，但還有很多的問題需要進一步探索研究。與此同時，“碳達峰、碳中和”目標(biāo)的提出，也使他看到了超臨界CO無水染色技術(shù)與團隊的進一步發(fā)展方向：面向新征程，迎接新挑戰(zhàn)，以“功成不必在我，功成必定有我”的決心，助力我國早日實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，引領(lǐng)超臨界CO無水染色技術(shù)發(fā)展。