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纺织知识|二氧化氯应用于棉织物漂白的机理
2017-03-15  浏览:44
布艺之家讯:染整加工业对环境构成严重的威胁,已经受到业内人士的关注。并着手进行了大量的研究工作,以寻求代替危害环境的加工工艺、染料、助剂。众所周知,次氯酸钠以其成本低廉、工艺成熟、能耗低等优势。在纯棉织物的漂白加工中广泛应用。研究发现,在次氯酸钠使用过程中,会产生不可生物降解的可吸附有机氯化物AOX。很多国家都制定了严格的排放标准。有的国家则以立法的形式加以治理。在不远的将来“氯漂工艺”将成为历史,其替代品的研究迫在眉睫。

棉织物二氧化氯漂白工艺中,以价格便宜的氯酸钠、双氧水和浓硫酸为主原料反应生成活性二氧化氯溶液,对棉织物进行直接漂白,并且漂白过程中不产生有毒有害物质,也没有三废的排放,工艺环保不形成二次污染。因此,将二氧化氯溶液用于棉织物的漂白,不但减少了污染。而且节省了大量污染处理费用,操作时间有效缩短,劳动强度下降,经济效益和社会效益都显而易见,是值得推广的一种漂白工艺。

1棉织物漂白工艺介绍

漂白剂分氧化漂白剂和还原漂白剂两大类,还原漂白剂漂白后白度低,漂白稳定性差,在棉织物的漂白工艺中不宜选用。

目前国内外用于棉织物的漂白剂主要有次氯酸钠、过氧化氢(双氧水)、过氧酸、亚氯酸钠和酶制剂等。其漂白工艺分别简称为氯漂、氧漂、过氧酸漂、亚漂和酶漂工艺等。

1.1氯漂工艺

棉织物的氯漂工艺也称次氯酸钠法漂白工艺,是在漂白过程中使用次氯酸钠作为漂白剂对棉织物进行漂白”,这些漂白剂氧化性强,漂白和脱木质素能力好,并且价格便宜、工艺成熟。

在棉织物的氯漂工艺中,漂白剂次氯酸钠是一种选择性低的氧化剂,去杂质效率比较高,对棉织物的前处理要求低,对棉织物上的杂质、术质索以及附着在纤维上的色素都有很好的漂白作用,还能去除棉纤维上的浆料,从而获得较好的润湿性和较高的白度”。

氯漂工艺漂白时间较短。成本较低,便于控制,在很长一段时间里,被认为是理想的漂白工艺,至今在我国仍被广泛采用。

1.2氧漂工艺

棉织物的氧漂工艺也称为双氧水法漂白工艺。双氧水又叫过氧化氢,是一种无毒,但带有较强腐蚀性的氧化漂白剂”。双氧水是一种弱的二元酸。不稳定,易分解。在碱性条件下或遇到金属离子分解加速,其分解产物为H02-、H02·、HO·和02,其中H02-是漂白的有效成分,因此在漂白过程中溶液的pH值应为碱性或加入一些金属离子来提高双氧水的漂白速度”。

氧漂工艺中。双氧水的漂白作用主要是过氧氢阴离子的氧化作用而改变棉织物上的发色基团的结构。达到漂白的效果。双氧水生产工艺简单,使用方便,在漂白过程中通过氧化作用大大降低了水中BOD和COD的含量,不会对环境造成污染。漂白的废水中不含具有毒性的氯化物,都是氧化了的化台物,很容易生物降解,有时还可以回收药品和热能。

氧漂工艺适应性强,漂白后白度稳定性好,不返黄,漂白无污染,在国外的许多企业被广泛采用。

1.3过氧酸漂工艺

过氧酸漂工艺,是在漂白过程中使用过氧酸作为漂白剂对棉织物进行漂白,这些漂白剂氧化性强,漂白和脱木质素以及色素的选择性好,是一种生态可靠的漂白方法。过氧酸是一类物质的总称,它包括过氧乙酸(CH3C000H)、过氧硫酸(H2SO5)、过氧甲酸(HC000H)、二甲基二环氧乙烷(DMD)等许多种。以过氧乙酸为例,它是强氧化荆,是一种对环境友好的化学物质,其分解产物是乙酸和氧,对环境无毒无害。其优点是来源方便、作用力强和使用安全,对棉织物有脱色和漂白作用一。过氧酸脱色和漂白的选择性强,漂白过程中不与碳水化合物反应,能够进一步在漂白的同时提高棉织物的亮度。

过氧酸漂工艺投资少,易于控制,系统容易改造,脱色和漂白的选择性好,白度稳定性好,应用形式灵活,可与其它漂白工艺同时进行漂白。

1.4亚漂工艺

亚漂工艺也称为亚氯酸钠法漂白工艺或无元索氯漂白工艺,即在漂白过程中使用酸类物质对亚氯酸盐进行活化反应后释放出二氧化氯气体,用亚氯酸钠和二氧化氯共同作为漂白剂,对棉织物进行漂白。

亚氯酸钠和二氧化氯都是性能优良的漂白剂,它们选择性较好,而且它们不与有机物发生氯化反应,不产生有毒的有机氯化物,如有色氯酚类物质及其衍生物。它们漂白效果好,对纤维损伤小,漂白后的棉织物白度高、白度稳定性好,对棉纤维的降解少,漂白后的废水都是氧化了的化合物,很容易生物降解处理,消除了废水难处理的隐患。

亚漂工艺兼有退浆和煮练功能,漂白的白度好,达到沽白晶莹透亮,手感也很好,纤维的强力损失小,失重率低,适用于高档棉织物的漂白加工。 1.5酶漂工艺

酶漂工艺也称为生物漂白工艺,即利用微生物或其分泌的酶处理棉织物,对棉织物进行脱色漂白,改善棉织物的可漂性,一般作为漂白预处理,是近年来发展起来的一种新技术。

酶是一种结构复杂的化合物,漂白选择性较高。在水溶液中水解并被激活,它能略降解纤维中的非纤维素部分,特别是术质素、色素等物质,以达到对棉织物漂白的目的”

酶漂工艺环保、简单,能在一定程度上提高棉织物的白度,作为漂白预处理工艺。能够节约化学漂剂的用量和减轻污染负荷。

2二氧化氯的漂白机理

二氧化氯是一种高活性的杀菌、消毒、除臭剂,广泛的应用于各种水处理、空气净化消毒和食品防腐等方面,其作为一种新型消毒剂已被世界公认,展示出其广阔的发展前景,更值得人们关注的是二氧化氧作为一种漂白剂在工业上的应用。

2.1二氧化氯漂白原理

二氧化氯是一种强氧化剂,其有效氯是氯气的2.6倍,能与很多有机和无机化合物发生氧化还原反应,其漂白作用主要来自氧化漂白。

ClO2:与有机化台物的典型氧化作用,一般不会造成C-C键的彻底断裂而形成无机产物,如CO2和H20。因此,在ClO2的氧化化作用,一般不会造成C-C键的彻底断裂而形成无机产物,如

CO2和H20。因此,在ClO2的氧化作用中,大部分氧化产物还是有机物。一般破坏的部位是可氧化的氢原子或易氧化的官能团。

2.2棉织物中二氧化氯漂白原理

棉纤维属于天然纤维素纤维,分子式为(C6H10O5)n。,是由碳、氢、氧构成的线性大分子,棉纤维分子结构中的基本结构单元是葡萄双糖剩基,纤维分于由葡萄双糖剩1、4碳位用化合键重复联结而成,其基本单元是六环形不对称结构,是聚合度很大的的纤维大分子链,其分子链上的羟基,能与其它羟基结合成氢键,并借氧键结合而形成稳定的结构。这种结构相当稳定,一般不与二氧化氯发生反应,也很难发生降解反应”。二氧化氯氧化电位比附着在纤维上的色素和杂质的氧化电位高,比纤维本身的氧化电位低,氧化性能处于氯酸盐和次氯酸盐之间,对碳水化合物作用缓慢,用二氧化氯漂白织物纤维时可去除纤维上的色素和杂质,而对纤维本身没有伤害,二氧化氯的理论有效率含量为263%,是氯气的2.63倍,漂白精的3.29倍,在对纤维的漂白作用比氯气强20倍。

二氧化氯的漂白机理是通过放出原子氧和自身的强氧化能力而达到分解色素和杂质的目的,漂白织物的纤维强度不受影响,白度高,不返黄,漂白液中不含致癌的有机氯化物,而且使化学反应活性液得到提高,使纤维管腔内出现撕裂和溃烂,有利于使纤维管腔内难以精制的杂质得到清理和排除,另一方面是化学反应药剂易于渗入纤维内壁进行反应,有利于提高纤维素衍生物的纯度和均匀性。

2.2.1二氧化氯漂白的化学变化

二氧化氯是一种游离基,具有很强的氧化性。在酸性条件下,二氧化氯在棉织物漂白中发生复杂的的化学变化。二氧化氯在反应中。首先夺取一个电子转变成亚氯酸根离子,形成次氯酸和亚氯酸,或二氧化氯被还原成氯离子。次氯酸与元素氯在酸性溶液中是平衡存在的,亚氯酸非常活泼,易于与次氯酸反应又形成二氧化氯。或亚氯酸转变成次氯酸和氯酸根阴离子,或亚氯酸与氯离子形成次氯酸。亚氯酸发生分解形成二氧化氯、次氯酸和氯离子,亚氯酸根离子与欢氯酸反应可形成氯酸根离子,二氧化氯在0H-。作用下发生分解,形成氯酸盐和亚氯酸盐。因此在二氧化氯漂白反应体系中。存在ClO2、HClO2、ClO2-、ClO3-。、HClO和Cl2等多种反应中间体。在反应体系中形成的氯酸盐,对漂白不起作用,氯酸盐的形成导致二氧化氯漂白能力的损失。由于氯酸盐的形成随pH的增加而增加,主要来自于亚氯酸,因此控制反应中的pH值是非常重要的。

2.2.2 ClO2与靛蓝类物质的反应

在酸性条件下,ClO2可与靛蓝类物质反应,使靛蓝类物质发生脱色反应。其反应方程式如图1所示。 2.2.3 ClO2与有色酚娄的反应

二氧化氯可与有色酚类化台物反应生成无色的苯醌或醌式支链酸.反应方程式如图2所示。

2.2.4 ClO2与不饱和木素的反应

在棉织物上会含有少量芳环共扼的不饱和结构的木索,如茂,这类结构可与二氧化氯或次氯酸反应,双键上的加成反应,破坏了术索结构中的生色基团。二氧化氯对棉织物的显白效应,与二氧化氯对木素结构中这些生色基团(芳环共扼烯烃结构)的破坏有关”。并且是二氧化氯与不饱和木素结构的主要反应。

2.2.5 ClO2氯与联苯型物质反应

二氧化氯与联苯型结构物质的反应主要是发生了氧化脱甲氧基反应和开环反应,生成糠酸衍生物.

2.2.6 ClO2与甲氧甲酚物质反应

二氧化氯能与甲氧甲酚类物质反应,进行脱色,形成酯类.

2.2.7 CIO,与木索酚型物质反应

二氧化氯与术素酚型结构反应复杂,过程中形成各种氧化产物。最终形成白色的环化内酯结构阻目,这是二氧化氯漂白中的主要反应.

2.2.8 ClO2与非酚型显色物反应

二氧化氯与非酚型结构显色化合物的反应速率较慢,也形成相应的氧化产物。二氧化氯与非酚型结构化合物反应时,二氧化氯首先从芳环上吸收一个电子,使化合物形成自由基正离子,这些自由基正离子与二氧化氯继续反应,形成亚氯酸酯中间产物,再转变成糠酸和醌等化合物。3结论

随着人们环保意识的日益增强和环保法规的进一步严格,迫使棉织物漂白工业不断改进技术,朝着减少污染、消除污染的方向发展。

棉织物二氧化氯漂白工艺的研究成功将解决目前棉织物漂白工艺中存在的问题,不但提高了漂白后棉织物的性能,而且在漂白过程中不形成有色氯酚类物质及其衍生物,也不形成有剧毒的二恶英类物质,其废水经简单的pH值调节就能达到排放标准,与综合废水混合后,会提高综台废水的可处理性,降低了综合废水的处理费用。

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