第一章水和表面活性剂

染整工艺原理（一）（练漂整）学时数： 40主讲教师：陆必泰第一章 水和表面活性剂 在染整加工过程中是以水为介质的，水质的好坏直接影响染化药剂的稳定性以及加工产品的质量，因此，必须熟悉和掌握： 水的性质 水的处理方法 衡量水质的基本指标2 染整用水 一、水和水质1、水 据印染厂调查统计，平均每生产 103M织物，约耗水 20吨左右，其中练漂用水量占一半以上。水源：地面水： 江、河、湖水等。水质受流量、季节及周围环境的影响，并含有较多的悬浮物。地下水： 井水、泉水等。水质稳定，但受地质的影响，并含有较多的矿物质。2、水质 天然水并不纯净，通常含有以下杂质：（ 1）有机悬浮物、泥沙；（ 2）矿物质如钙、镁、铁、铝、锰、氯、硫酸根等离子化合物；如果水中含有上述杂质通常称为硬水。 3、硬水对染整加工的影响1） F 其一：会使织物泛黄，而产生锈斑，影响织物的白度；其二：双氧水漂白时， F 能催化双氧水分解，易使棉纤维脆损；2） CL 影响漂白织物的白度；3） Ca 、 Mg 其一：能与阴离子表面活性剂如肥皂等形成沉淀，不仅使其失去原有作用，而且还会造成加工疵点； 其二：能与染料形成沉淀，而使鲜艳度变差，牢度降低；4）硬水其一：对锅炉的安全形成隐患，严重时会引发爆炸； 其二：形成的锅垢对燃料的节约影响很大；其三：会引起锅炉的腐蚀，水中的氧及二氧化碳和铁作用形成碳酸亚铁，然后进一步水解成氢氧化亚铁即二、 染整厂对水质的要求外 观： 无色、无臭、透明pH值： 6.5 7.4总硬度（）： 0 25铁（）： 0.02 0.1锰（）： 0.02总碱度（）： 35 64总含固量（）： 65 150三、 衡量水质的重要指标1、 硬度暂时硬度： 由 Ca 、 Mg 所形成的重碳酸盐而造成的硬度称为暂时硬度；这些物质加热煮沸能被除去。Ca（ HCO3） 2CaCO 3 + CO2+ H2OMg（ HCO3） 2MgCO 3 + CO2+ H2O永久硬度 ：由 Ca 、 Mg 所形成的氧化物、氯化物、硫酸盐等而造成的硬度称为永久硬度。这些物质经加热煮沸时，不会发生沉淀而被去除。总硬度 ：暂时硬度和永久硬度之和。水中杂质量越多，总硬度也就越高，水质就越差 。2、硬度常用的表示方法 水的硬度表示方法各国尚不统一，我国常用 ppm来表示。 ppm： 每一百万份水中钙镁盐含量换算成 CaCO3的份数，即每升水中所含CaCO3的毫克数（ mg/L）。四、水质的分析方法1、 总硬度的测定（ EDTA法）1）测定原理 在 H 10的条件下，指示剂铬黑 T（EBT） 能和水中的 Ca 、 Mg 形成红色的络合物，滴定时加入乙二氨四羧酸二钠盐（ EDTA） 后，转变成 EDTA与 Ca 、 Mg 的络合物而放出铬黑 T指示剂本身的纯兰色，这时即为终点。2）操作方法 (1) 取水样 100ml， 置于 250ml的锥形瓶中；(2)加入 5mlNH4OH NH4CL缓冲液，控制 H10；(3) 加入 5滴 0.5%EBT指示剂；(4) 用 0.05N的 EDTA标准溶液进行滴定，瓶中的颜色变化过程为： 红色 紫色 蓝色 （终点），记录消耗的 EDTA的毫升数即： VEDTA（ ml）；3）计算 总硬度（以 CaCO3、 ppm计） 25VEDTA（ ml） 4）硬水和软水的区别水 质 ppm以 CaCO3计软 水 0 57略硬水 57 100硬 水 100 286极硬水 2862、总碱度（对甲基橙指示剂）是指水中碳酸盐以及氢氧化物等碱性物质含量而言的。1）测定原理 在水中加入适量甲基橙指示剂，用标准酸溶液来滴定，可以测定出上述物质的总含量。2）操作方法 （ 1）取水样 100ml， 置于 100ml的锥形瓶中；（ 2）加入 3滴甲基橙指示剂；（ 3）用 0.1N的 H2SO4标准溶液进行滴定，瓶中的颜色变化过程为：橘黄色 橘红色（终点），记录消耗的 H2SO4的毫升数即：V H2SO4（ ml）；3）计算总碱度（以 CaCO3、 ppm计） 50VH2SO4（ ml）3、总含固量指水中可溶性固体和悬浮固体的总和。测定时，取一定量（ 100 ml） 水样，置于预先已称量的蒸发皿中，移于烘箱内，于 1050C烘至恒重，冷却至室温后，迅速称取其重量。总含固量（以 CaCO3、 ppm计）式中： W 蒸发皿与总固体总量之和；W1 蒸发皿重量；3 水的软化一、石灰 -纯碱沉淀法1、石灰的作用 去除造成暂时硬度的重碳酸盐Ca(HCO3)2 Ca(OH)2 2CaCO 3 2H2O g(HCO3)2 Ca(OH)2 gCO3 CaCO3 2H2O2、 纯碱的作用 去除造成永久硬度的硫酸盐使用该法软化水，可使水的硬度降到 10ppm以下。二、离子交换法即利用固型物体中的钠离子来交换水中的钙镁离子。1、泡沸石法使用该法软化水，可使水的硬度降到 2ppm以下。2、磺化煤法将褐煤用浓硫酸在 150 1800C下处理后得到的产物为 H型产品；若再用烧碱处理得到的为 N型产品。可分别用 H（ K）、 N（ K） 表示。其软化作用如下所示。3、离子交换树脂1）阳离子交换树脂 如国产 732离子交换树脂，是具有磺酸基的强酸性阳离子交换树脂，能交换水中的钙、镁等阳离子。 2）阴离子交换树脂如国产的 717离子交换树脂，是具有季铵盐结构的强碱性阴离子交换树脂，具有与水中阴离子交换的能力。 3）交换树脂的再生 阳离子或阴离子交换树脂使用一定时间后即失效，因此必须让其再生。通常阳离子交换树脂可用 4% 盐酸溶液处理，而阴离子交换树脂可用 4% 的烧碱溶液处理，使其再生后反复利用。三、化学软化法（软水剂）1、磷酸三钠 通过化学反应使水中的钙、镁盐转变成磷酸的钙盐或镁盐而沉淀。2、纯碱 作为软水剂主要去除水中的钙、镁离子 3、六偏磷酸钠 能与钙、镁离子形成比较稳定的络合物，而不再具有硬水的性质。4、胺的醋酸衍生物 1） EDTA2）氨三乙酸钠染整生产加工过程中，在配制染化料溶液时一般要加入软水，如果没有软水，就必须要加入上述软水剂。使用成本：纯碱、磷酸三钠六偏磷酸钠EDTA软化效果：纯碱、磷酸三钠六偏磷酸钠EDTA4 表面张力和表面吸附现象一、表面张力当一滴水或其它液体从滴管中掉下来时，有形成球形的倾向，并使液滴保持最小的表面积，而获得相对稳定的状态。这是因为水或其它液体表面有一种 “力 ”，通常将其称为表面张力。图 1 1 液体分子受力作用示意图 图 1 2 液体的表面张力三、表面吸附现象 当一液体中溶有另一种物质时，它的表面张力要发生一定的变化。其变化规律可用吉布斯（ Gibbs） 等温吸附公式来表述即式中：溶液与空气或其蒸汽接触的单位表面层内溶质的量； 表面张力； R 理想气体常数； 浓度； T 绝对温度； 讨论： 当在溶液中加入溶质后，可能出现的情况如下： 1）若 0，则 0，表明表层溶质浓度大于溶液内部浓度，这种现象为表面正吸附现象； 2）若 0，则 0，表明表层溶质浓度小于溶液内部浓度，这种现象为表面负吸附现象；5 表面活性剂的结构特征及其溶液的性质一、定义表面活性剂 (S.A.A)（ Surface