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纺织知识|超声波在棉织物退浆工艺中的适用性
2016-03-09  浏览:33
布艺之家讯:常见的织物退浆方式有热水、酸、碱、酶和氧化剂退浆等。传统的织物的退浆工艺往往消耗大量蒸汽和水,同时会产生大量的废水,因此如何提高退浆效率和实现清洁化生产一直是染整技术人员研究的方向。超声波技术作为一种清洁生产技术在染整工业中的应用已有报道,这些研究表明,超声波技术的应用能大大提高处理效率,缩短工艺流程,减少能源消耗和污水的排放等。由此可以推测,将超声波技术应用到传统的织物退浆工艺中,必然能起到一定的促进作用。

超声波技术在退浆工艺中的应用研究已有报道。由于超声波的空化作用受液体粘滞系数、表现张力、蒸汽压力、温度、声波的频率和强度、体系的相结构以及环境压力等因素的影响,超声波对不同退浆工艺的促进作用也有所不同。本文将超声波技术应用到棉织物的热水退浆、碱退浆和淀粉酶退浆工艺中,测定了不同退浆工艺中超声波对织物的淀粉退浆率和PVA退浆率的影响,分析了超声波在传统退浆工艺中的适用性。 1试验部分

1.1材料与仪器

材料:1 4.5tex x 14.5tex棉坯布(浆料成分:变性淀粉、PVA 1799):润湿剂JFC;7658淀粉酶(粉状);硼酸;盐酸;碘;碘化钾;高氯酸;酚酞:醋酸;碘酸钾;氢氧化钠(以上试剂均为分析纯)。

仪器:SGT28—300型超声波仪(江苏张家港声达超声电气有限公司):GKC-21CR6型六孔数显电热恒温水浴锅;JY2004电子分析天平。

1.2方法

1.2.1织物淀粉退浆率的测定

采用高氯酸法,分别测定坯布和退浆后织物上淀粉的含量,计算织物淀粉退浆率。

1.2.2织物PVA退浆率的测定

采用PVA-H3BO3-I2比色法,分别测定坯布和退浆后织物上PVA的含量,计算织物PVA退浆率。

1.2.3热水退浆工艺

将坯布放入95℃热水中处理一定时间后取出,在70℃左右的温水中洗涤5min,再用冷水把织物表面的残留物冲洗干净,烘干待测。

1.2.4碱退浆工艺

工艺处方:氢氧化钠2g/L,润湿剂JFC 1~2滴/L,温度90℃,浴比1:50。将坯布放入退浆液中处理一定时间后取出,在70℃左右的温水中洗涤5min,再用冷水把织物表面的残留物冲洗干净,烘干待测。

1.2.5淀粉酶退浆工艺

工艺处方:淀粉酶5g/L,氯化纳2g/L,润湿剂JFC 1~2滴/L,温度50℃,浴比1:50。先将坯布放入60℃左右的热水中浸泡5min左右,然后放入退浆液中处理一定时间后取出,在50℃左右的温水中洗涤5min,再用冷水把织物表面的残留物冲洗干净,烘干待测。 2结果与讨论

2.1超声波对不同退浆工艺的影响

2.1.1热水退浆工艺

分别测定常规热水退浆和在超声波条件下热水退浆后织物的淀粉退浆率和PVA退浆率,其结果如表1所示。

表1超声波对热水退浆工艺的影晌

从表1看出,由于PVA在热水中的溶解性能较好,PVA在热水中的退浆效果也较好;而淀粉在热水中的退浆率较低,这是由于淀粉退浆主要靠的是淀粉的吸湿、膨胀和脱落,热水对淀粉浆膜和胶结层的作用只破坏其内部结构,使形状发生变化,因此在没有任何退浆剂以及一定的机械条件下要想得到高的退浆率是困难的。

比较超声波条件下和常规条件下淀粉退浆率和PVA退浆率,可以看出超声波对淀粉和PVA的去除具有一定的促进作用,但作用效果不明显。 2.1.2碱退浆工艺

分别测定常规碱退浆工艺和在超声波辅助条件下碱退浆工艺的淀粉退浆率和PVA退浆率,结果见表2。

表2超声波对碱退浆工艺的影响

比较表2及表1可以看出,由于PVA在碱性溶液中的溶解性能高,因此其退浆率明显高于单纯热水退浆:而淀粉在碱性溶液中易于溶胀,从凝胶状态变为溶胶状态,从而明显提高了退浆速率。从超声波对退浆效果的影响情况来看,超声波对淀粉和PVA的去除也具有一定的促进作用,其中对淀粉去除的促进作用较在热水中要明显一些,但作用效果不是很突出。

2.1.3淀粉酶退浆工艺

测定常规淀粉酶退浆工艺和在超声波条件下淀粉酶退浆后织物的淀粉退浆率和PVA退浆率,结果如表3所示。

表3超声波对淀粉酶退浆工艺的影响

从表3可以看出,采用淀粉酶退浆,淀粉的去除速度较快,虽然退浆温度较低,但由于淀粉的快速去除,.PVA的退浆速度也较快。很明显,在淀粉酶退浆工艺中,超声波对淀粉和PVA去除的促进作用非常突出,所需的退浆时间减少了一半。

由此可以判明,超声波对淀粉酶退浆工艺的促进作用较为明显,而对热水退浆和碱退浆工艺的促进作用不明显,这主要是因为:

(1)对于大多数化学反应来说,反应速度均随声强的增加而增加,但是,超声波的强度受介质温度的影响极大。研究表明,随着液体温度的提高,声强的影响明显下降,在50℃水中发生的空化效应最大。

(2)热水退浆工艺和碱退浆工艺都采用了较高的温度,超声波声强的影响明显下降,因此对淀粉和PVA的去除作用效果不明显;而淀粉酶退浆工艺采用的温度为50℃左右,此时空化效应最大,因此对淀粉和PVA的去除起到了明显的加速作用。

2.2超声波辅助淀粉酶退浆工艺条件

2.2.1温度对超声波辅助淀粉酶退浆的影响

选择不同的温度(30℃~90℃),在超声波条件下进行淀粉酶退浆,处理15min后取出,洗净烘干,测定其淀粉退浆率,得到温度与淀粉退浆率的关系曲线,如图1所示。

由图1看出,温度较低时,由于淀粉酶的活性较低,因此淀粉退浆率较低;随着温度的升高,淀粉酶的活性逐渐提高,淀粉的退浆率也逐渐提高。考虑到酶本身属于蛋白质,温度过高会导致酶的失活,同时超声波在50℃时空化效应最佳,因此可以选择超声波淀粉酶退浆工艺温度为50℃。

图1温度对超声波辅助淀粉酶退浆工艺的影响 2.2.2时间对超声波辅助淀粉酶退浆的影响

在超声波条件下进行淀粉酶退浆,处理不同时间后取出,洗净烘干,测定其淀粉退浆率,得到时间与淀粉退浆率的关系曲线,如图2所示。

图2时间对超声波辅助淀粉酶退浆工艺的影响

从图2可以看出,在超声波条件下淀粉的退浆速度很快,在1Omin以后淀粉退浆率趋于平稳,此时再延长退浆时间已没有意义,因此选择超声波辅助淀粉酶退浆工艺适宜的退浆时间为10~15min。

2.2.3酶用量对超声波辅助淀粉酶退浆的影响

将坯布放入不同淀粉酶浓度的退浆液中,在超声波条件下进行退浆,处理15min后取出,洗净烘干,测定其淀粉退浆率,得到淀粉酶用量与淀粉退浆率的关系曲线,如图3所示。

图3淀粉酶用量对超声波辅助淀粉酶退浆工艺的影响

很明显,随着淀粉酶用量的提高,淀粉退浆率逐渐提高,但当淀粉酶用量达到5g/L后,淀粉退浆率不再提高,因此超声波辅助淀粉酶退浆工艺适宜的淀粉酶用量为5g/L。 3结论

超声波对棉织物淀粉酶退浆工艺的促进作用较为突出,而对热水退浆和碱退浆的作用效果不明显,因此超声波比较适用于淀粉酶退浆工艺。

超声波辅助淀粉酶退浆工艺的最佳条件是:淀粉酶的用量为5g/L,温度50℃,处理时间10~15min。

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