（化学工艺专业论文）二氧化氯对棉纤维的漂白工艺研究及应用.pdf

f c l a s s i f i e di n d e x ：t q12 4 4 3 u d c ：6 6 1 d i s s e r t a t i o nf o rt h em a s t e rd e g r e ei ne n g i n e e r i n g t h eb l e a c h i n go fc h l o r i n e d i o x i d ep r o c e s sr e s e a r c ha n d a p p l i c a t i o nf o rc o t t o nf i b e r c a n d i d a t e ： a n c i l l a r ys u p e r v i s o r ： a c a d e m i c d e g r e ea p p l i e df o r ： s p e c i a l i t y ：， d a t eo fs u b m i s s i o n ： d a t eo fo r a le x a m i n a t i o n ： u n i v e r s i t y ： z h a n gb o p r o f w a n gk u i t a o m a s t e ro f e n g i n e e r i n g c h e m i c a lt e c h n i c s o c t o b e r ，2 0 0 9 d e c e m b e r ，2 0 0 9 h e b e iu n i v e r s i t yo fs c i e n c ea n d t e c h n o l o g y 一 ；- i j t 科技大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发 表或撰写过的作品或成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：黎、液 指导教师签名： 沙卞月沙日 五覆旁 如p 堋 河北科技大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权河北科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 口保密，在一年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 骄保密。 ( 请在以上方框内打“4 ) 学位论文作者签名：袋淑 指导教师签名： w 刁年，月如日 力荔旁 冲7 年，月) 矿日 - 摘要 摘要 二氧化氯是一种强氧化剂，与双氧水和次氯酸钠相比，用于棉纤维漂白可有效 降解棉纤维中的色素和杂质，而且不会降低棉纤维强力，也不会造成水体的污染。 本文研究了二氧化氯对棉纤维漂白的漂白机理，通过对棉纤维漂白和氧化电位关系 的分析，明确了二氧化氯溶液氧化电位在0 9 - - 0 4v 时，更适合对棉纤维进行漂白。 研究了高纯度二氧化氯生产工艺，通过单因素试验，探索了不同进料比、反应 温度、反应时间、催化剂以及反应压力对反应的影响，并通过正交试验法，确定了 高纯二氧化氯溶液生产工艺的最佳工艺参数，即a 组分原料与b 组分原料进料比为 1 ：o 7 、反应温度为5 0 、反应时间为5 0m i n 、催化剂加入量为1 ，并通过试验 验证了其收率能达到9 7 5 2 。通过小试试验结果分析，研制了l k d a q f 型高纯二 氧化氯发生器，并将小试试验验证的最佳工艺条件在发生器上工业化试验，结果显 示，小试的工艺数据可行，发生器运行安全、稳定。 研究了棉纤维二氧化氯漂白工艺，通过单因素试验，分别讨论了二氧化氯浓度、 温度、p h 值、漂白时间、催化剂、表面活性剂对漂白效果的影响，并通过正交试验 法，确定了其最佳工艺条件，即漂白温度为5 0 、p h 值为4 、催化剂加入量为1 、 二氧化氯浓度为27 5 0m g l 、漂白时间6 0m i n ，并通过试验验证了它与正交试验中 的最佳结果基本相同，综合评分高达9 1 8 4 ，确定优化方案的漂白效果是较好的。并 依据小试试验结果进行漂白工艺工业化试验，结果显示，漂白工艺系统存在一些问 题，通过对漂白工艺系统的改进，工艺系统满足了工业化的要求，为工艺的再扩大 和推广提供了的基础数据。 通过对二氧化氯漂白工艺的技术经济指标评价和环境效益分析，明确了选择棉 纤维二氧化氯漂白工艺从经济指标上分析是可行的，它将改善棉纤维漂白过程中对 环境的影响，实现漂白工业污染控制达标，促进我国纺织工业发展，具有广阔的市 场前景和巨大环境效益。 关键词棉纤维；二氧化氯；漂白；工艺；工业化 河北科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t c h l o r i n ed i o x i d ei sak i n do fs t r o n go x i d a n t c o m p a r e dw i t hs o d i u mh y p o c h l o r i t ea n d h y d r o g e np e r o x i d e ，i t c a l lr e m o v et h ei m p u r i t ya n dc o l o r i n gm a t t e ri nf i b e rw i t h o u t r e d u c i n go ft h e i rs t r e n g t ha n dc a u s i n gw a t e rp o l l u t e d t h i sp a p e ri sd e v o t e dt os t u d yt h e b l e a c h i n gm e c h a n i s mo fc h l o r i n ed i o x i d ef o rc o t t o nf i b e r t h r o u g ht h ea n a l y s i so fr e l a t i o n b e t w e e no x i d i z i n ge l e c t r i cp o t e n t i a la n dt h eb l e a c h i n go fc o t t o nf i b e r , i ti sc l e a rt h a t c h l o r i n ed i o x i d es o l u t i o ni sm o r ea d a p t i v et ob l e a c hc o t t o nf i b e rw h e ni t se l e c t r i cp o t e n t i a l r a n g e s0 9 - 0 4v a f t e rs t u d i e dt h eh i g hp u r i f y i n gc h l o r i n ed i o x i d em a n u f a c t u r i n gt e c h n i q u e ，t h r o u g h t h eo n e f a c t o re x p e r i m e n t , i ts h o w st h a td i f f e r e n tf e e d i n gr a t i o ，t e m p e r a t u r e ，t i m e ，p r e s s u r e ， c a t a l y s th a v eas i g n i f i c a n te f f e c t o nt h er e a c t i o n t h r o u g ht h eo r t h o g o n a le x p e r i m e n t a l d e s i g n ，t h eo p t i m a lt e c h n o l o g i c a lp a r a m e t e ri sd e t e r m i n e d ：n a m e l y , t h ef e e d i n gr a t i oo fa i n g r e d i e n ta n dbi n g r e d i e n ti s1 ：o 7 ：t h er e a c t i o nt e m p e r a t u r ea n dt i m ea r e5 0 ，5 0m i n ， r e s p e c t i v e l y ；t h ed o s a g eo fc a t a l y s ti s 1 a n dt h ee x p e r i m e n tc o n f i r m st h a tt h ey i e l d c o e f f i c i e n to ft h i sp r o c e s st e c h n i q u ei su pt o9 7 5 2 b yt h ea n a l y t i c a lr e s u l t so ft h ej a r t e s t s ，w eh a v ed e v e l o p e dt h eh i g hp u r i f y i n gc h l o r i n ed i o x i d eg e n e r a t o rw h o s em o d e l n u m b e ri sl k d a q f t h e nw ep r o c e s st h et e s to fi n d u s t r i a l i z a t i o no nt h eg e n e r a t o rw i t h t h et h eo p t i m a lt e c h n o l o g i c a lp a r a m e t e rw h i c hw a sf r o mt h ej a rt e s t s t h er e s u l t ss h o w e d t h a tt h et e c h n i q u ed a t ai sf e a s i b l ea n dt h eg e n e r a t o rr u n ss a f e l ya n ds t e a d i l y a f t e rs t u d i e dt h eb l e a c h i n gt e c h n i q u eo fc h l o r i n ed i o x i d e ，t h r o u g ht h eo n e 。f a c t o r e x p e r i m e n t i tr e v e a l e d t h a tt h ei n f l u e n c eo ft h ec o n c e n t r a t i o no fc h l o r i n ed i o x i d e ， t e m p e r a t u r e ，p h ，t h eb l e a c h i n gt i m e ，c a t a l y s t ，t h es u r f a c ea c t i v ea g e n tt ot h e e f f e c to f b l e a c h i n g t h r o u g ht h eo r t h o g o n a le x p e r i m e n t a ld e s i g n ，t h eo p t i m a lt e c h n o l o g i c a l p a r a m e t e ri sa l s od e t e r m i n e d ：t h eb l e a c h i n gt e m p e r a t u r e ，p h ，t h ed o s a g eo fc a t a l y s t ，t h e c o n c e n t r a t i o no fc h l o r i n ed i o x i d e ，t h eb l e a c h i n gt i m ea r e5 0 ，4 ，1 ，27 5 0m g l ，6 0 m i n ，r e s p e c t i v e l y i ti sa l m o s ts i m i l a rt ot h er e s u l t so ft h eo r t h o g o n a le x p e r i m e n t a ld e s i g n b yt i l et e s t sa n dt h eg e n e r a lg r a d ec a nr e a c ha sh i g ha s91 8 4 f r o mt h ea b o v e ，i tp r o v e s t h a tb e t t e re f f e c to ft h eb l e a c h i n gc a nb ea c h i e v e db ya d o p t i n gt h eo p t i m i z a t i o nd e s i g n t h e nw ea d v a n c ei n d u s t r i a l i z a t i o nt e s to ft h eb l e a c h i n gt e c h n i q u ea c c o r d i n gt ot h er e s u l t s o ft h ej a rt e s t s t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h e r ew e r es o m ep r o b l e m se x i s t i n gi n t h e b l e a c h i n gs y s t e m h o w e v e r , b ym e a n so ft h ei m p r o v e m e n to fb l e a c h i n gs y s t e m ，i tc a r l m e e tt h en e e d so fi n d u s t r i a l i z a t i o na n dl a yf o u n d a t i o nf o ri t se x p a n d i n ga n de n l a r g e m e n t i l ， a b s t r a c t _ 目_ ，t 目_ _ = j = 目；_ 目；= = = = = = 目_ l 目= = = = = ；目= = = = = 目目i = = 目；= = = = = = = = = = = = b ys u p p l y i n gt h eb a s a ld a t a b vt h ea n a l y s i so ft e c h n i c a la n de c o n o m i ci n d e xo ft h ec h l o r i n ed i o x i d eb l e a c h i n g a n de n v i r o n m e n t a lb e n e f i t s ，i tp r o v e dt h a tt h eb l e a c h i n g t e c h n i q u eo fc h l o r i n ed i o x i d ew a s f e a l s i b l ei ne c o n o m i c s a tt h es a m et i m e ，i tc o u l di m p r o v et h ep r o c e s so fb l e a c h i n gf o r c o t t o nf i b e r , a l l e v i a t ei t si n f l u e n c et oe n v i r o n m e n t ，a c h i e v et h ee x i s t i n gn a t i o n a lq u a l i t y s t a n d a r do ft h eb l e a c h i n gi n d u s t r y , p r o m o t et h ed e v e l o p m e n to f t e x t i l ei n d u s t r y f r o mt h e a b o v e ，w ec a l ls e et h a tt h eb l e a c h i n gt e c h n i q u eo fc h l o r i n ed i o x i d eh a sc a p a c i o u sm a r k e t p r o s p e c ta n dh u g ee n v i r o n m e n t a lb e n e f i t s k e yw o r d s c o t t o nf i b e r ；c h l o r i d ed i o x i d e ；b l e a c h i n g ；t e c h n o l o g y ；i n d u s t r i a l i z a t i o n i i i k。 河北科技大学硕士学位论文 目录 摘要i a b s t r a c t - i i 第1 章绪论1 1 1 引言1 1 2 国内外棉纤维漂白工艺介绍2 1 2 1氯漂工艺2 1 2 2 氧漂工艺2 1 2 3过氧酸漂工艺3 1 2 4亚漂工艺3 1 2 5 酶漂工艺3 1 3 常用漂白工艺存在的问题4 1 3 1氯漂工艺4 1 3 2 氧漂工艺4 1 3 3 过氧酸漂工艺4 1 3 ，4 亚漂工艺4 1 3 5 酶漂工艺”5 1 4 棉纤维漂白工艺综合比较5 1 5 本课题的研究意义及主要研究的内容”6 1 5 1 本课题的研究意义6 1 5 2 本课题主要研究的内容6 第2 章棉纤维常用漂白工艺的漂白原理7 2 1 氯漂工艺7 2 1 1 次氯酸钠的性质7 2 1 2 氯漂工艺的漂白原理7 2 2 氧漂工艺7 2 2 1 双氧水的性质7 2 2 2 氧漂工艺的漂白原理8 2 3 过氧酸漂工艺8 2 3 1 过醋酸的性质8 2 3 2 过氧酸漂工艺的漂白原理9 i v 目录 2 4 亚漂工艺9 2 4 1亚氯酸钠的性质9 2 4 2 亚漂工艺的漂白原理9 2 5 酶漂工艺1o 2 5 1 酶漂工艺一1 0 2 5 2 酶漂工艺的漂白原理“1 0 2 6 本章小结”1 0 第3 章棉纤维二氧化氯漂白原理1 1 3 1 二氧化氯的物理性质”1 1 3 2 二氧化氯的化学性质”1 2 3 2 1 二氧化氯在水中的性质”1 2 3 2 2 二氧化氯与无机物的反应“1 2 3 2 3 二氧化氯与有机物的反应”1 2 3 3 二氧化氯对微生物的杀灭作用1 3 3 4 棉纤维二氧化氯漂白原理1 3 3 4 1 二氧化氯漂白原理”1 3 3 4 2 棉纤维二氧化氯漂白原理”1 4 3 5 本章小结1 8 第4 章高纯度二氧化氯溶液生产工艺研究。】9 4 1 前言1 9 4 2 试验原料、仪器2 0 4 2 1试验原料”2 0 4 2 2 试验仪器“2 0 4 3 分析方法2 0 4 3 1 五步碘量法2 0 4 3 2 反应纯度的计算方法2 1 4 3 3 反应转化率的计算方法”2 1 4 3 4 反应收率的计算方法2 l 4 4 结果与讨论”2 1 4 4 1 反应原理2 1 4 4 2 不同进料比对反应的影响”2 2 4 4 3 反应温度对反应的影响一2 3 4 4 4 反应时间对反应的影响2 5 4 4 5 催化剂的加入对反应的影响”2 5 v 河北科技大学硕士学位论文 4 4 6 反应压力对反应的影响“2 7 4 5 正交试验2 8 4 5 1 正交表的确定- 2 8 4 5 2 正交试验结果2 9 4 5 3 最优方案的验证3 0 4 6 本章小结”3 0 第5 章二氧化氯棉纤维漂白工艺研究”3 1 5 1 试验原料、仪器31 5 1 1 试验原料3 1 5 1 2 试验仪器”3 2 5 2 分析方法3 2 5 2 1 白度测定”3 2 5 2 2白度稳定性测定”3 2 5 2 3 纤维强力损失测定一3 2 5 2 4 漂白失重率测定”3 2 5 2 5 手感评价”3 3 5 2 6 起球起毛评价”3 3 5 3 结果与讨论3 3 5 3 1 棉纤维漂白和氧化电位关系”3 3 5 3 2 二氧化氯溶液浓度对漂白效果的影响“3 4 5 3 3 温度对漂白效果的影响”3 5 5 3 4p h 值对漂白效果的影响3 7 5 3 5 漂白时间对漂白效果的影响一3 8 5 3 6 催化剂对漂白效果的影响”4 0 5 3 7 表面活性剂对漂白效果的影响”4 0 5 3 8 水洗次数对漂白效果的影响 4 1 5 4 正交试验4 2 5 4 1 正交表的确定”4 2 5 4 2 正交试验结果4 3 5 4 3 正交结果分析4 4 5 4 4 最优方案的验证”4 5 5 5 本章小结4 5 第6 章工业化装置的建立及现场试验研究4 7 6 1 高纯二氧化氯溶液发生器及工业化试验4 7 v 1 目录 6 1 1 发生器介绍4 7 6 1 2 发生器工艺原理4 7 6 1 3发生器结构4 8 6 1 4 发生器操作及注意事项“4 9 6 1 5 发生器工业化试验“4 9 6 2 棉纤维二氧化氯漂白工艺系统5 0 6 2 1漂白工艺系统构成5 0 6 2 2 漂白工艺流程5 1 6 2 3漂白工艺技术方案5 2 6 2 4 漂白工艺工业化试验5 3 6 3 本章小结5 5 第7 章技术经济指标评价和环境效益分析5 6 7 1 技术经济指标评价5 6 7 1 1发生器主要技术经济指标“5 6 7 1 2 发生器原料成本核算”5 6 7 1 3棉纤维二氧化氯漂白工艺主要技术经济指标“5 7 7 1 3 二氧化氯漂白工艺与亚漂工艺的综合比较5 7 7 2 环境效益和社会效益分析“5 8 7 3 本章小结5 9 结论j ”6 0 参考文献：6 2 攻读硕士学位期间所发表的论文6 7 致谢6 8 v i i 】 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 引言 纺织工业是我国传统的支柱产业【1 】，在国民经济发展中具有举足轻重的作用【2 1 ， 根据中国纺织工业协会统计中心最新发布的报告显示，2 0 0 7 年我国纺织行业经济运 行稳健增长，纺织企业完成工业总产值3 05 0 0 多亿元，与去年相比增长2 1 9 ，实 现利润总额11 5 2 亿元，与2 0 0 6 年相比增长3 2 o ，出口额达17 7 2 亿美元，与2 0 0 6 年相比增长2 0 1 。 长期以来，纺织工业在满足人民衣着消费、增加社会就业、扩大出口创汇、积 累建设资金和为相关产业配套等方面发挥了重要作用【3 】。改革开放以来，纺织工业进 入了快速发展时期，基本形成了上中下游相衔接、门类齐全的产业体系，行业整体 素质不断提高【4 】。随着产业化的进展，国内外纺织品市场环境发生了深刻变化，纺织 工业积极推进结构调整，促进产业升级，加快实现我国由纺织大国向纺织强国的转 变5 1 。 虽然随着我国产业结构升级的不断加快，纺织工业占全国工业的比重有所下降， 但仍然是我国重要的加工产业，在国民经济快速发展和外部形势不断变化的条件下， 仍然保持着较高的发展速度。可以预见，纺织工业的未来仍具有广阔的发展空间， 将为中国的发展做出新的贡献1 6 j 。 随着纺织工业的快速发展，纺织工业污水治理问题一直困扰着企业和社会，尤 其是纤维漂白废水【7 】根据目前条件和技术水平，纺织工业废水的污染治理，首先要 开发清洁生产工艺，减少污染物的产生量。清洁生产己被越来越多的国家认为是一 项预防和治理污染的最佳战略，引起人们的高度重视，环境保护工作由过去的单一 末端治理转向清洁生产以及综合利用为主的预防治理战略。 我国从2 0 世纪9 0 年代就开始研究推广清洁生产工艺，取得了良好的效果。“先 污染，后治理 是在环境治理方面曾经经历过的一种模式，主要侧重于对企业的末 端治理，而忽视对生产全过程控制的环境治理方式【8 】，这种环境治理方式己经远远不 能适应社会发展的要求。我国作为发展中国家，要从根本上解决环境问题，就必须 在环境治理方面寻求新思路，走“预防为主、防治结合、综合利用、化害为利的 道路。 纺织工业“十五”规划中明确指出：纺织投资项目必须达到环保要求，积极推 行清洁生产技术，由过去的末端治理变为生产全过程的环保控制，实现可持续发展， 大力推行纺织业清洁生产。 河北科技大学硕士学位论文 本课题着重研究棉纺织业中的棉纤维漂白工艺，拟在生产环节中采用高纯二氧 化氯纯漂工艺技术，即采用高纯二氧化氯溶液直接进行棉纤维漂白，研究二氧化氯 对棉纤维的漂白工艺条件以及高纯二氧化氯溶液的生产工艺。将二氧化氯用于棉纤 维漂白，不但减少了污染，而且节省了大量的污染处理费用，经济效益和社会效益 显而易见，也达到了清洁生产的目的。 1 2 国内外棉纤维漂白工艺介绍 漂白剂分氧化漂白剂和还原漂白剂两大类【9 】，还原漂白剂漂白后白度低，漂白稳 定性差，在棉纤维的漂白工艺中不宣选用。 目前国内外用于棉纤维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 0 】。 1 2 1氯漂工艺 棉纤维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 为漂白剂对棉纤维进行漂白【1 l 】，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。 在棉纤维的氯漂工艺中，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，对棉纤维的前处理要求低，对棉纤维上的杂质、木质素以及附着在纤维 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 能和较高的白度【1 2 1 。 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 理想漂白工艺，至今在我国仍被广泛采用。 1 2 2 氧漂工艺 棉纤维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【1 3 】。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h 0 2 一、h 0 2 、h o 和 0 2 ，其中h 0 2 - 是漂白的有效成分，因此在漂白过程中溶液的p h 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【1 4 j 。 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纤维 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b o d 和c o d 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，都是氧化了的化合物，很容易生物降解，有 时还可以回收药品和热能【1 6 1 。 2 第1 章绪论 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 2 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纤维进行漂白，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【1 7 1 。 过氧酸是一类物质的总称，它包括过氧乙酸( c h 3 c o o o h ) 、过氧硫酸( h 2 s 0 5 ) 、 过氧甲酸( h c o o o h ) 、二甲基二环氧乙烷( d m d ) 等许多种。以过氧乙酸为例，它是 强氧化剂，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，对棉纤维有脱色和漂白作用【1 8 】。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 的同时提高棉纤维的亮度。 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【嘲。 1 2 4 亚漂工艺 亚漂工艺也称为亚氯酸钠法漂白工艺或无元素氯漂白工艺，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，对棉纤维进行漂白【2 0 】。 亚氯酸钠和二氧化氯都是一种性能优良漂白剂，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。 它们漂自效果好，对纤维损伤小，漂白后的棉纤维白度高、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【2 。 亚漂工艺兼有退浆和煮练功能，漂白的白度好，达到洁白晶莹透亮，手感也很 好，纤维的强力损失小，失重率低，适用于高档棉纤维的漂白加工。 1 2 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纤维，对棉 纤维进行脱色漂白，改善棉纤维的可漂性，一般作为漂白预处理，是近年来发展起 来的一种新技术【2 2 】。 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 能够降解纤维中的非纤维素部分，特别是木质素、色素等物质，以达到达到对棉纤 维漂白的目的 2 3 1 。 气 河北科技大学硕士学位论文 酶漂工艺环保，工艺简单，能在一定程度上提高棉纤维的白度，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 4 1 。 1 3 常用漂白工艺存在的问题 1 3 1氯漂工艺 氯漂工艺成本较低，设备简单，但棉纤维在漂白的同时生成许多有机氯化物， 也就是说在氧化脱色的同时发生了氯化反应，在漂白过程中不但形成有色氯酚类物 质及其衍生物，也产生了如p c d d s ( 多氯二苯一对一二恶英) 与p c d f s ( 多氯二苯呋哺) 等十几种有剧毒的二恶英类物质，同时也产生较多的三氯甲烷、a - 卤代醛类等物质， 这些有机卤化物具有致癌性、致畸胎性、致突发性及多发性脑神经病变等，并且具 有积累毒性口5 1 。它们溶解在漂白废液中或沉淀在纤维纤维表面，给环境带来严重的 污染，给人带来严重的危害。 国外技术发达国家，特别是西方国家在经历了二恶英对食物的污染风波后，纷 纷制定了严格的环境法规，限制了次氯酸钠的使用1 2 6 1 。 1 3 2 氧漂工艺 氧漂工艺成熟，双氧水生产工艺简单，使用方便，在漂白过程中不会对环境造 成污染2 7 1 ，但它的运行成本比次氯酸盐法高很多，在对纤维进行漂白时，对木质素 的去除作用较弱，对纤维素有降解作用。 在漂白过程中，双氧水破坏纤维发色基团，也使棉纤维的强力有所损失，造成 纤维脆损，影响棉纤维的手感【捌。 j ， 1 3 3过氧酸漂工艺 过氧酸漂工艺投资少，易于控制，能在漂白的过程中提高棉纤维的亮度，但漂 白后的棉纤维白度低，容易造成纤维脆损，影响棉纤维的手感口9 1 。过氧酸漂工艺选 择性强，在漂白过程中对某些发色基团很难进行氧化脱色【3 。 过氧酸漂工艺常常作为辅助漂白工艺与其它漂白工艺同时进行漂白。 1 3 4 亚漂工艺 亚漂工艺漂出的棉纤维产品性能优良， 白度好，达到洁白晶莹透亮，手感也很好， 水也容易处理【3 2 1 。 兼有退浆和煮练功能【3 ，漂白的棉纤维 纤维的强力损失小，失重率低，漂白废 但是棉纤维亚漂工艺复杂，操作时间长，成本较高，国内企业一般很难接受， 并且亚漂工艺的漂白原料亚氯酸钠的价格较高，而且不易存放，容易发生爆炸，安 全隐患较大。 4 第1 章绪论 1 3 5 酶漂工艺 酶漂工艺环保，工艺简单，能在一定程度上提高棉纤维的白度3 3 1 ，但是酶漂工 艺操作时间长，并需要高温，耗费热源较多，并且在漂白过程中酶制剂很容易失活。 酶漂工艺的选择性强，速度很慢，并且对纤维抗拉强度损失有影响【3 4 】。 1 4 棉纤维漂白工艺综合比较 将目前常用的棉纤维漂白工艺进行比较，见表1 1 。 表1 - 1 漂白工艺综合比较表 t a b 1 - 1t h es y n t h e t i cc o m p a r i s o nt a b l eo f b l e a c h i n gp r o c e s s 从表1 1 上可以看出，棉纤维的亚漂工艺具有很多优点，它选择性好，不与有机 物发生氯化反应产生有毒的有机氯化物p 5 1 ，漂白效果好，对纤维损伤小，漂白后的 棉纤维白度高、白度稳定性好，对棉纤维的降解少，而且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，在应用前景上，具有 较大的优势，但如何更好地发挥其优势，弥补其缺点，有待进一步研究。 5 河北科技大学硕士学位论文 1 5 本课题的研究意义及主要研究的内容 1 5 1 本课题的研究意义 本课题着重研究棉纺织工业中的棉纤维漂白工艺，拟在生产环节中以价格便宜 的氯酸钠、双氧水和浓硫酸为主原料反应生成高纯度的活性二氧化氯溶液，对棉纤 维进行漂白，以此来代替亚漂工艺。将高纯二氧化氯溶液用于棉纤维的漂白工艺， 这样不但减少了污染，而且节省了大量的污染处理费用，有效地缩短了操作时间， 降低了劳动强度，其经济效益和社会效益都是显而易见的，最终也达到了清洁生产 的目的。 本课题研究的漂白工艺，能够解决目前棉纤维漂白工艺上存在的问题，其成本 还不到亚漂工艺成本的三分之一，也将为纤维漂白新工艺的工业化应用提供了良好 的基础数据。本课题的完成可以取代目前工业上所采用的漂白工艺，将大大提高棉 纤维产品的质量，改善漂白过程中对环境的影响，实现纺织工业污染控制达标，促 进我国纺织工业发展，有广阔的市场前景和巨大的社会和环境效益，为增强我国纺 织工业的国际竞争力，具有重大现实意义。 1 5 2 本课题主要研究的内容 本课题主要进行了以下几个方面的研究工作： 1 ) 棉纤维常用漂白工艺的漂白原理的研究。 2 ) 二氧化氯对棉纤维漂白的漂白原理的研究。 3 ) 高纯度二氧化氯溶液生产工艺条件的研究。 4 ) 二氧化氯棉纤维漂白的工艺条件研究。 5 ) 工业化装置的建立及现场实验研究。 6 ) 二氧化氯漂白工艺系统经济指标评价和环境效益分析。 6 第2 章棉纤维常用漂白工艺的漂白原理 第2 章棉纤维常用漂白工艺的漂白原理 2 1氯漂工艺 2 1 1 次氯酸钠的性质 次氯酸钠的分子式为n a c l 0 ，它易溶于水，商品次氯酸钠原液为无色或淡黄色， 其浓度一般以有效氯含量来表示，一般有效氯浓度为1 0 - - - - 1 5 左右，其溶液中还 含有一定量的氯化钠和少量氯酸钠【3 6 1 。 次氯酸钠是一种弱酸盐，在水溶液中次氯酸钠发生部分水解，生成次氯酸和氢 氧化钠【3 7 】，其反应如下： n a c l 0 + h 2 0 h c l 0 + n a o h 次氯酸钠溶液在中性和酸性条件下都不稳定，只有在碱性条件下才能稳定，所 以，一般常见的次氯酸钠是其碱性的水溶液，p h 值要求1 2 左右1 3 8 】。 在次氯酸钠的水溶液中，加入过量的盐酸则有氯气产生： n a c l 0 + h c l 啼h 2 0 + c 1 2 t 由此可见，次氯酸钠溶液的组成随溶液的p h 值的变化而改变，溶液中次氯酸的 含量将随p h 值的下降而增加，直至p h