合理選用原料制造環保紡織印染助劑
葉輝
（杭州科成化工有限公司，杭州310011）
摘 要 ：文章以異構十醇硫酸酯、異構十三醇醚羧酸酯為主體原料復合脂肪酸甲酯磺酸鹽和烷基糖苷制備全棉前處理助劑；以異構十醇聚氧乙烯丙烯醚、天然有機酚聚氧乙烯丙烯醚為主體原料復合陰離子表面活性劑——異構十三醇醚羧酸酯制備滌綸同浴助劑。所制相關助劑在各方面效果不低于同類產品的同時，充分降低了產品自身的COD、氨氮值與各類可使水富營養化物質，有效地幫助印染企業實現節能減排的目的。
關鍵詞 ：節能減排；COD；氨氮值；異構十醇硫酸酯；異構十三醇醚羧酸酯；脂肪酸甲酯磺酸鹽；烷基糖苷；異構十醇聚氧乙烯丙烯醚；天然有機酚聚氧乙烯丙烯醚；異構十三醇醚羧酸酯
2018年4月1日環保稅正式開始征收，第一批征收行業中紡織、印染、化工企業已經開始納入繳納范圍，環保稅的征收進一步加速了相關產業的升級改造，如何節能減排，如何清潔生產，如何高效利用資源生產出符合國際標準的綠色環保產品更是關系著我們紡織、印染、化工等相關企業的生存大計。
然而少有相關報導從紡織印染助劑源頭控制來直接降低下游紡織印染企業的三廢產生，作為紡織品生產與出口量世界第一，紡織印染助劑年消耗超過130萬噸以上的大國，科學合理的選用更環保更高效的原材料來制造環保紡織印染助劑，配合印染企業優化生產工藝，減少生產過程中的酸堿、鹽的使用量，降低印染廢水中的COD、BOD、SS與有害物質，是我們紡織印染助劑行業長期關注的重點。以下是我們杭州科成化工有限公司在這方面所做的工作。
印染廢水中主要的成分：纖維自帶成份、纖維的共生物、纖維素、合成纖維的低聚物、動植物油脂等。
紡織印染過程中添加成分：紡織油劑、漿料、染色印花前處理、退漿、煮練、漂白過程中所加的酸堿、鹽與印染助劑。染色印花過程中的染料、印花漿料、糊料、染色酸、中合酸堿類、鹽類與尿素、染色載體、染色印花助劑。
染色印花后的各類柔軟劑：拒水、涂層、阻燃防水防污、抗菌等助劑。從用水量來看印染廢水的主要來源為染色印花前處理的廢水與染色印花過程中的廢水占印染廢水總量的90%以上。所以，染色印花前處理、染色印花過程中所產生的廢水是印染企業的主要污染源。
設計原則：避免使用法規禁用物質，根據紡織印染工藝設定要求制定合成路線，在相同效果條件下，選擇更親合環境無毒、低毒、易生物降解、能耗更低的產品。
長久以來我國紡織印染助劑，都是被動的跟隨國際與國內的相關法律法規，在這一過程中造成了出口紡織品在國外召回，在前些年是很常見的事，很多大型紡織印染企業都蒙受了巨大的損失。
而這些化學物質都是在紡織印染工序中人為加入，印染助劑配方的設計也應該本著低碳綠色，可持續循環經濟發展要求，首先本著降低能耗，提高效率。降低污染物含量特別是水質中的COD、BOD、SS、氨氮與各類可使水富營養化物質。由此我們篩選出在紡織印染占用量較大的棉織物和滌綸織物前處理和染色助劑。從合成原材料入手，加以研制相應的印染助劑，研究其應用性能，并與現有產品進行了對比試驗。
幾種環保綠色表面活性劑合成助劑與印染廠家現使用助劑對比
異構十醇硫酸酯OEC-100C耐堿為80g/L、滲透（5g/l溶液）為3～5秒，無磷、生物降解性好，在配方中主要提高滲透、分散性能。
異構十三醇醚羧酸酯KEC-99加熱穩定性好，在強堿高溫下具有極強滲透力，有卓越的乳化、脫油、洗滌功能，在堿氧退漿時能迅速乳化，去除漿料，顯著提高毛效，可顯著提高任何體系之應用效果，本品復配在精練酶中有很好的效果。
脂肪酸甲酯磺酸鹽MES高效表面活性劑和鈣皂分散劑有優良的去污性、抗硬水性、低刺激性，表面活性優于烷基磺酸鈉（LAS）且安全無毒，性能優良并可完全生物降解，具有突出的環保優勢，而且具備良好的潤濕、去污、泡沫、乳化、增溶等性能，特別是抗硬水性強，鈣皂分散性好，在硬水和無磷條件下仍具有優異的去污、泡沫和濕潤性。
烷基糖苷（APG）由天然脂肪醇和葡萄糖（淀粉水解產物）在酸性催化劑作用下合成的一種新型表面活性劑，具有非離子與陰離子表面活性劑的雙重特性。該產品具無毒、無刺激性，微生物氧化分解生成二氧化碳、水及無機元素等完全無害物的效率5天達80%，20～30天超過90%，有優異的乳化力、凈洗力、脫脂力與耐酸堿穩定性，在配方中主要提高產品毛效與白度。
精煉滲透劑：OEC-100C:13% 杭州科成化工有限公司
MES:17% 杭州科成化工有限公司
KEC-99:15% 杭州科成化工有限公司
APG:5% 杭州科成化工有限公司
去離子水：50%
分別與國外某公司精煉滲透劑、國內某公司精煉滲透劑，在實驗室做了全棉前處理的相關對比；與JFC在全棉生物酶前處理工藝上進行了比較。
試驗材料：40/2×16 100×56.63英寸純棉格子布、標準圓帆布片、全棉坯布
實驗設備與試劑：
燒堿：杭州常青化工有限公司
雙氧水：杭州常青化工有限公司
雙氧水穩定劑：杭州常青化工有限公司
精練滲透劑
分析天平：上海卓精電子科技有限公司
小軋車：紹興市元茂機電設備有限公司
烘箱：OVEN-R-1 廈門瑞比精密機械有限公司
白度計：思維士測色儀SBDY-1型數顯白度計
721N可見分光光度計：上海精密科學儀器有限公司
多參數水質快速分析儀：杭州盈傲儀器有限公司
便攜式消解儀XC-200：杭州盈傲儀器有限公司
COD預制試劑管：杭州盈傲儀器有限公司
氨氮預制試劑管：杭州盈傲儀器有限公司
3.2.1滲透力的測定
取表面活性劑0.5g（精確至1/1000）用蒸餾水稀釋至100g攪拌均勻至泡沫消失。把標準圓帆布片正面向上放入配好的溶液并開始計時，記錄坯布沉至杯底時的時間，連續做三次，取平均沉降時間。
3.2.2耐堿力的測定
取樣品1g（精確至1/1000）用蒸餾水稀釋至100g攪拌均勻。取20g至三角瓶中用移液管將堿液滴定至輕微渾濁（邊滴定邊晃動三角瓶）記下堿液用量（ml）。耐堿力計算方法如下：
3.2.3毛效的測定
煮沸液配置
樣品：1g/L（精確至1/10000）
30% NaOH：5g/L（精確至1/10000）
浴比：1:40
將全棉坯布放入煮沸液中100℃煮沸30分鐘，用清水熱洗二次、冷洗兩次后，測布面pH值至中性后105℃烘干。于一端標尺1cm處記下零點，放平行至水平面，記錄時間30min后觀察水所潤濕的布條高度。如有參差不齊情況，讀取峰面最低值，并以兩條布樣平均值為檢測數據。
3.2.4 COD的測定
COD含量通過多參數水質快速分析儀檢測。
3.2.5氨氮值的測定
氨氮值含量通過多參數水質快速分析儀檢測。
3.2.6檢測數據
3.3.1測試
滲透力測試、耐堿力測試、毛效測試、COD測試、氨氮值測試參照3.2.1～3.2.5測試方法進行操作。
3.3.2工藝條件
工作液處方：
生物酶精煉工作液處方g/L：諾維信301L：9.0 精煉滲透劑/JFC-3：5 螯合分散劑：1 NaCl：1 工作液pH值：7.5；氧漂工作液處方g/L：H 2 O 2 ：1.5 氧漂穩定劑：5 工作液pH值：10.5
工作流程：燒毛→浸軋酶液→汽蒸→熱水洗（95℃ 5min）冷水洗→浸軋氧漂工作液→熱水洗→冷水洗→烘干測試毛效白度
3.3.3數據檢測
3.3.4結果討論
以異構十醇硫酸酯、異構十三醇醚羧酸酯為主體原料配合脂肪酸甲酯磺酸鹽和烷基糖苷制成的全棉前處理劑在不同的使用條件下精煉滲透效果不低于同類產品的同時充分降低了產品自身的COD、氨氮與各類可使水富營養化物質。
滌綸煉染同浴助劑
XB-50異構十醇聚氧乙烯丙烯醚：含量99%，非離子，HLB值為11.5。
AEM-100B天然有機酚聚氧乙烯丙烯醚：含量99%，非離子，HLB值為13.5。
KEC-88 異構十三醇醚羧酸酯：含量55%，陰離子，HLB值為12。
經過多方面的應用對比實驗，確立了最佳配比與工藝條件，以XB-50為滲透、分散、去污乳化體，以AEM-100B提高分散乳化與親水親油性，以KEC-88提高產品在高溫條件下的分散、滲透、乳化穩定性、降低產品臨界膠束濃度。
滌綸同浴助劑XB-15：15% 杭州科成化工有限公司
AEM-100B：25% 杭州科成化工有限公司
KEC-88：15% 杭州科成化工有限公司
去離子水：45%
分別與江蘇產溶劑型滌綸同浴助劑、浙江產無機鹽型滌綸同浴助劑、上海產滌綸同浴助劑進行對比。
試驗材料：
標準帖襯織布：上海紡織工業技術監督所
實驗設備與試劑：
恒溫水浴振蕩器：SHY-A 萊州元茂儀器有限公司
烘箱：OVEN-R-1 廈門瑞比精密機械有限公司
分析天平：上海卓精電子科技有限公司
玻璃萃取器：華東醫藥
萃取鋁皿：華東醫藥
乙醇試劑：華東醫藥
紅外高溫染色試驗機：IRDYER 廈門瑞比精密機械有限公司
多參數水質快速分析儀：杭州盈傲儀器有限公司
便攜式消解儀XC-200：杭州盈傲儀器有限公司
COD預制試劑管：杭州盈傲儀器有限公司
氨氮預制試劑管：杭州盈傲儀器有限公司
4.2.1含固量的測定
將一定質量的試樣在一定溫度下常壓干燥一定時間，以加熱后的試樣質量與加熱前試樣質量的百分比表示含固量。
4.2.2乳化力的測定
將產品配置為10g/L的母液→5ml吸管吸取4ml母液于具塞量筒中→50ml量杯量取50ml石蠟→消泡劑0.3ml→靜置10min→均勻用力搖動具塞量筒10下→靜置1min，搖動10下（重復5次）→開始計時→量筒中溶液破乳（底部澄清）至10ml標線為止→記錄時間為乳化力
4.2.3 COD的測定
COD含量通過多參數水質快速分析儀檢測。
4.2.4氨氮值的測定
氨氮值含量通過多參數水質快速分析儀檢測。
4.2.5除油及含油率的測定
取標準帖襯織布（15±0.01）g分別用江蘇產溶劑型滌綸同浴助劑3g/L，浙江產無機鹽型滌綸同浴助劑4g/L，上海產非/陰離子表面活性劑型滌綸同浴助劑2g/L與科成型滌綸同浴助劑2g/L，同步除油。
萃取出油后的含油率測定原理：用乙醇作萃取劑萃取，測算經不同除油劑除油后標準帖襯上的含油率。計算方式--萃取鋁皿萃取前后質量之差除以除油后標準帖襯質量即得除油后標準帖襯的含油率。
4.2.6數據檢測
4.2.7結果討論
由于耐堿性分散染料色系不全，導致了滌綸染色工藝無法在堿性條件下全面推廣。另外，有機溶劑在高溫條件下揮發性強，對工作環境不利，溶劑的殘留也降低了染料的各項牢度。這些技術現狀決定了滌綸練染一浴加工需要相應的弱堿強乳化同浴練漂染色同浴助劑使用。
科成公司通過表面活性劑原料的合成線路優化，以及表面活性劑復配工藝的優化，以及滌綸煉染同浴工藝的優化實驗，經過多方面對比，最終以異構十醇聚氧乙烯丙烯醚、天然有機酚聚氧乙烯丙烯醚為主體原料，復配陰離子表面活性劑——異構十三醇醚羧酸酯，制備滌綸練染同浴助劑，其效果不低于同類產品，同時也充分降低了產品自身的COD、氨氮值與各類可使水富營養化物質。
紡織印染助劑在為紡織印染行業解決一系列問題的同時，因其特殊的化學結構性質，也帶給紡織印染行業相應的處理負擔。2018年3至4月我們通過國內幾家大型印染企業，分別就廠家具有代表性的助劑取樣配置成100mg/L水溶液并檢測水溶液中的COD和氨氮值，具體數據如下表：
不同的助劑有不同的助劑引起的COD和氨氮值，有些助劑具有較高的助劑本身的COD和氨氮值。由表可見紡織印染助劑這類產品在原材料結構選型、合成工藝以及復配工藝優化上還有很大的改進空間給我們廣大專家與學者。
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