专题讲座报告

1、 轻化工程专题 讲座报告 学院： 纺织与材料 专业班级： 姓名： 学号： 目录 一研究背景3二研究思路3三研究内容与传统工艺的对比分析43.1乙醇-水体系中活性染料的溶解性能及其对纤维素纤维上染率的影响43.1.1染料的溶解性能43.1.1.1传统工艺中活性染料的溶解43.1.1.2乙醇-水体系中活性染料的溶解度53.1.2乙醇-水体系中乙醇体积分数对活性染料上染率的影响53.1.2.1传统水体系染色中浴比对活性染料上染率的影响53.1.2.2乙醇-水体系中乙醇体积分数对活性染料上染率的影响63.1.3乙醇-水体系中中性电解质对活性染料上染率的影响63.1.3.1传统水体系染色中中性电解质对活

2、性染料上染率的影响63.1.3.2乙醇-水体系中中性电解质对活性染料上染率的影响73.1.4乙醇-水体系中碱剂对活性染料上染率的影响83.1.4.1传统水体系染色中碱剂对活性染料上染率的影响83.1.4.2乙醇-水体系中碱剂对活性染料上染率的影响93.2乙醇-水体系中活性染料的染色性能及其染色工艺优化93.2.1乙醇-水体系中活性染料染色性能93.2.1.1棉织物预处理对活性染料染色性能的影响93.2.2乙醇-水体系中活性染料染色动力学113.2.2.1上染速率曲线113.2.2.2固色速率曲线123.2.3乙醇-水体系中活性染料染色工艺优化123.2.3.1传统水体系染色工艺123.2.3.

3、2三步加料升温染色工艺123.2.3.3乙醇-水体系中优化染色工艺与传统水体系染色工艺染色性能比较133.3乙醇-水体系中纤维素纤维上水解染料的解吸动力学及其影响因素153.3.1纤维素纤维上水解染料解吸的影响因素153.3.1.1乙醇-水体系中乙醇体积分数对解吸率的影响153.3.1.2温度对水解活性染料解吸率的影响173.3.1.3溶液pH值对水解活性染料解吸率的影响183.3.1.4时间对解吸率的影响203.3.2纤维素纤维上水解染料的解吸动力学213.3.2.1传统净洗工艺中棉织物上水解染料的解吸动力学213.3.2.2乙醇-水体系中棉织物上水解染料的解吸动力学233.3.2.3解吸平

4、衡时，传统净洗工艺与乙醇-水体系解吸率的比较243.4乙醇-水体系中的净洗剂与乙醇的协同增效作用及其对染色牢度的影响253.4.1乙醇-水体系中的净洗剂对抑制水解染料再吸附棉织物的影响253.4.1.1净洗剂浓度对抑制水解染料再吸附棉织物的影响253.4.1.2温度对抑制水解染料再吸附棉织物的影响263.4.1.3净洗时间对抑制水解染料再吸附棉织物的影响273.4.2乙醇-水体系中的净洗剂对净洗效果的影响273.4.2.1净洗剂浓度对净洗效果的影响273.4.2.2净洗温度对净洗效果的影响283.4.2.3净洗时间对净洗效果的影响293.4.3乙醇-水体系中净洗工艺优化30四结论31五展望32

5、 轻化工程专题讲座报告一研究背景活性染料自问世以来，凭借卓越的染色性能迅速发展成为当今纤维素纤维印染的首选染料。然而，在以水为介质的传统棉织物染色体系中，因活性染料在碱性固色时导致染料水解副反应，失去了与纤维素纤维发生共价结合的能力，大大降低了活性染料的利用率，活性染料的固色率不高，约为4085之间。同时，染色结束后，为了获得所要求的染色湿处理牢度，必须通过充分的洗涤去除分布在纤维内部、纤维表面以及纤维间毛细网络孔道中的水解染料。纯有机溶剂染色虽然提高了染料利用率，但受到染料品种、溶剂安全性和染色工艺可行性限制；小浴比染色受染料溶解性、设备专用性、染色匀染性和织物表面易擦伤的影响未能普及。此外

6、，传统以水为介质的净洗工艺水耗和能耗大，污水排放多。针对这一系列问题，尝试以乙醇-水体系作为活性染料染色和净洗介质。通过将乙醇-水体系作为活性染料染色介质，不仅可以实现无盐染色，而且能够提高染料利用率，而且染色残液中乙醇通过回收并循环使用，可减少水耗和污水排放。杜绝了盐对生态环境的破坏，简化了生产操作，实现了印染工业污染防治由“末端治理”向“源头预防"的转变，具有很好的推广应用价值。二研究思路 活性染料因为其染色简便、性价比高、色牢度好等优点成为了纤维素纤维染色的首选染料。传统以水为介质的染色方式使得活性染料在上染、固色的同时有近40的染料发生水解，为了提高成品织物的服用性能，染色后

7、必须经过充分洗涤以清除染色织物表面的水解染料。染色和净洗过程需要消耗大量的水和能源，并产生大量的染色废水。随着环境污染日趋恶化，淡水资源越来越少，能源价格不断上涨，作为人类生存必不可少的印染行业想要长盛不衰，必须通过技术革新走清洁生产之路。本文着重研究乙醇-水体系中棉织物的活性染料染色和净洗技术。系统分析了乙醇-水体系中活性染料溶解性能和染色性能，以及影响棉织物上水解染料在乙醇水体系中解吸的因素并利用净洗剂与乙醇的协同增效作用以提高染色牢度。三研究内容与传统工艺的对比分析3.1乙醇-水体系中活性染料的溶解性能及其对纤维素纤维上染率的影响3.1.1染料的溶解性能3.1.1.1传统工艺中活性染料的

8、溶解 在传统的以水为介质的活性染料染色方法中，作为外部介质的水为极性分子，活性染料为离子型的染料。当活性染料加入水中后，由于受到极性水分子的作用，打破染料分子间的相互作用力，使之减弱或拆散，染料便溶解于水。溶解后的染料形成水合离子。活性染料的溶解性能首先与染料分子中水溶性基团的性能和数量有关。分子中含有水溶性基团越多，活性染料在水溶液中的溶解度越高。另外，染液温度、染料浓度以及染色时所加的盐类和助剂等也会影响染料的溶解性能。一般温度越高越有利于染料溶解，不仅溶解速度快而且溶解度高；提高染料浓度以及加入电解质不利于染料的溶解，反而会促使染料聚合；在染液中加入尿素或表面活性剂，通过与染料分子形成氢

9、键，使染料分子之间的作用力减弱，有助于染料的溶解，提高染料的溶解度；染液中加入极性有机物，如醇、胺、季铵化合物等可以在染料表面形成一个溶剂层，可以保护己溶解的染料不发生聚集，并促进染料进一步电离和溶解，以提高溶解性能。由于纺织品染色一般都是以水作为外部介质，染料、助剂、设备等设计都是围绕水的特性而定。然而随着环境污染、能源危机等，使有机溶剂代替水作为染色介质成为了可能。3.1.1.2乙醇-水体系中活性染料的溶解度本课题选定乙醇作为一种染色外部介质，与水溶液形成乙醇-水混合体系，并测定了四只染料在不同乙醇体积分数的乙醇-水体系中的溶解度,结果见表3-1。表3-1 活性染料在不同乙醇-水体系中溶解

10、度从表3-1可以看出，四只染料在乙醇-水体系中溶解度明显低于水溶液中的溶解度，而且随着混合体系中乙醇体积分数的增加，溶解度急剧下降。工艺优点：乙醇作为最简单的无毒醇，沸点低，与水形成共沸物的沸点也低，回收成本不高，同时乙醇溶于水形成团簇分子结构，改变了乙醇水混合溶液的热力学特性，如表面张力、密度、介电常数、溶解度等。 工艺缺点：易溶于水溶液的活性染料，在乙醇-水体系中溶解度变得很低，对染色不利，可能会导致上染百分率降低等问题。3.1.2乙醇-水体系中乙醇体积分数对活性染料上染率的影响3.1.2.1传统水体系染色中浴比对活性染料上染率的影响图3-1 传统水体系染色中浴比对活性染料上染百分率的影响

11、图3-1为传统染浴中不加中性盐，染料浓度为1(o.W.f),浴比变化对染料上染率的影响。从图中可以看出，染色的浴比越小，上染率越高。3.1.2.2乙醇-水体系中乙醇体积分数对活性染料上染率的影响图3-2 乙醇体积分数对活性染料上染百分率的影响从图3-2中可以看出，随着乙醇-水体系中乙醇体积分数的增加，四只染料上染率显著提高。工艺优点：四只染料的上染率与传统水体系染色中浴比减少上染率提高的规律一致。工艺缺点：对于如RB71这样在乙醇-水体系(乙醇体积分数为90)中的溶解度比其他染料大的染料，在乙醇体积分数相同时，上染率偏低。3.1.3乙醇-水体系中中性电解质对活性染料上染率的影响3.1.3.1传

12、统水体系染色中中性电解质对活性染料上染率的影响图3-3 传统水体系染色中电解质浓度对活性染料上染百分率的影响从图3-3中可以看出，在传统水体系染色时，随着染浴中中性电解质浓度的提高，上染百分率不断提高，即染料对纤维素纤维的直接性提高。染色时从不含电解质到加入电解质，显著提高了活性染料对纤维素纤维的直接性。染浴中不含电解质时，活性染料对纤维素纤维的上染率比较低，染浴中活性染料的溶解度，使得染料吸附密度提高，从而提高染料上染率。然而，染浴中电解质浓度不断提高，上染百分率增加至一定程度后提升速率减慢。因此染浴中所加的电解质要适量，如果加入过多的电解质，不仅使染色时初染速率过快，造成染色不匀，而且还会

13、引起染料聚集，溶解度下降；染液浓度高时还会形成沉淀，导致色牢度不合格。3.1.3.2乙醇-水体系中中性电解质对活性染料上染率的影响表3-2 乙醇-水体系中电解质对活性染料溶解度的影响表3-3 活性染料中电解质的含量从表中可以看出，当乙醇-水体系中乙醇体积分数为90时，只要加入少量的电解质，染料的溶解度急剧下降，如乙醇-水体系的水中电解质浓度为2.5gL时，RY84、RRl20、RBl71和RB71四只染料的溶解度分别下降9231、9467、89.02、98.67；并且随着体系中电解质浓度进一步提高，染料的溶解度越来越小。工艺缺点：因此，当乙醇体积分数为90的乙醇水体系中加入电解质时，染料阴离子

14、的电介层迅速变薄，相互问的斥力减弱，促进染料分子相互靠近聚集，产生沉淀。由体系中加入电解质后溶解度变化可知，随着体系中电解质浓度的提高，染料不断析出，造成吸附至纤维素纤维上染料量越来越少。3.1.4乙醇-水体系中碱剂对活性染料上染率的影响3.1.4.1传统水体系染色中碱剂对活性染料上染率的影响图3-4 传统水体系染色中Na2C03浓度对活性染料上染百分率的影响 传统水体系染色时活性染料上染纤维素纤维曲线可分为两个阶段，第一阶段为加碱前，染料在中性染浴中吸附到纤维上，此时染料基本不与纤维发生共价结合；第二阶段为上染接近平衡时，加入碱剂，随着染液中pH值的提高，纤维上的活性染料迅速与纤维素分子发生

15、共价结合，并打破了原来的吸附平衡，又有部分的染料上染纤维并固着，因此上染百分率也相应地增加。从图3-4可以看出，在传统水体系染色中碱剂对RRl20和RBl71上染率的影响不明显，RRl20为79.53，RBl71为83.14，因此加碱后(ES)的差值就比较小。RY84由于分子结构中有10个磺酸基，比RRl20和RBl71多4个磺酸基。RY84溶解后因为电离而产生的负电荷增多，与纤维所带负电荷之间的库仑斥力增大，从而降低了染料对纤维的亲和力，S值明显小于RRl20和RBl7l，因此加碱浓度对RY84上染率影响比较明显。RB71染料母体结构为铜酞菁，S值为63.75，加碱浓度对上染率有一定影响。3

16、.1.4.2乙醇-水体系中碱剂对活性染料上染率的影响图3-5 乙醇-水体系中Na2C03浓度对活性染料上染百分率的影响 工艺优点：加入纯碱对上染率的提升较明显。 工艺缺点：当体系的水溶液中纯碱的浓度达到5gL时，上染率达到最大值；浓度超过5gL，染液中有Na2C03晶体析出，所以染色时所加入的纯碱量应适量。对于纯碱的加入量不好严格控制。3.2乙醇-水体系中活性染料的染色性能及其染色工艺优化3.2.1乙醇-水体系中活性染料染色性能3.2.1.1棉织物预处理对活性染料染色性能的影响棉纤维在传统染浴中，由于体系中自由状态的水充足，纤维可以充分溶胀，纤维分子链问的微隙增大，有利于染料的吸附和扩散。乙醇

17、-水体系(乙醇体积分数为90)体系与传统水体系相比，含有极少量的水，而且乙醇与水发生氢键结合后，自由状态的水更少，因此纤维素纤维得不到很好的溶胀，影响染料的吸附和扩散。乙醇-水体系(乙醇体积分数为90)中由于含水量比较少，纯碱较难溶解在极少量的自由水中，从而影响染色固色效率和匀染性。为了使纤维素纤维得到分溶胀并且不影响染料的吸附、扩散和固着，有研究将棉织物浸渍在NaOH或Na2C03溶液中，使纤维发生溶胀以及提供活性染料固色所需的pH条件。图3-6 预处理工艺对染色性能的影响 从图3-6棉织物几种预处理工艺对活性染料染色性能比较可知，经Na2C03预处理棉织物在乙醇-水体系(乙醇体积分数为90

18、)中染色，所获得上染率和固色率最高。活性染料在乙醇-水体系中与传统水体系中染色性能比较见表3-4，从表中可以看出，乙醇-水体系(乙醇体积分数为90)中活性染料的染色性能明显优于传统水体系中的染色性能，染料浓度为1，RY84、RRl20、RBl71和RB71上染率分别提高了1 374、1 759、1 187、3977，固色率分别提高了1967、2362、890、3926。表3-4 活性染料在乙醇-水体系与传统水体系染色性能的比较工艺优点：乙醇-水(乙醇体积分数为90)作为染色介质时，染色过程中无需加入中性盐，就可以达到很高的上染率。通过两种染色体系活性染料染色性能初步对比，乙醇-水体系染色工艺不

19、仅实现了无盐染色，而且提高了染料利用率、降低了水耗、减少了污水排放。3.2.2乙醇-水体系中活性染料染色动力学3.2.2.1上染速率曲线图3-7 乙醇-水体系中活性染料RRl20在水溶胀过的棉织物上的上染速率曲线图3-8 乙醇-水体系中活性染料RRl20在NaOH溶胀过的棉织物上的上染速率曲线图3-9 乙醇-水体系中活性染料RRl20在Na2C03溶胀过的棉织物上的上染速率曲线图3-10 传统水体系染色中活性染料RRl20在棉织物上的上染速率曲线(80)由图3-73-10可以看出，活性染料RRl20在棉纤维上的上染率随着染色时间的延长而增大，在初染阶段上染率增加较快，但染色达到一定时间后上染率

20、增加缓慢，最后趋于平衡。在乙醇-水体系(乙醇体积分数为90)中不同的染色温度达到染色平衡的时间也有所不同，染色温度越高，达到染色平衡的时间越短。从这个比较可以看出，乙醇-水体系中活性染料的染色机理有别于传统水体系中活性染料的染色机理。3.2.2.2固色速率曲线图3-11 乙醇-水染色与传统水体系染色固色速率曲线对比(80"C)3.2.3乙醇-水体系中活性染料染色工艺优化3.2.3.1传统水体系染色工艺图3-12 传统水体系RRl20染色工艺曲线3.2.3.2三步加料升温染色工艺染液+乙醇一乙醇一碱三步加料升温染色工艺图3-12 乙醇-水体系中RRl20染色工艺曲线(1)图3-13 乙

21、醇一水体系中RRl20染色工艺曲线(2)图3-14 乙醇-水体系中RRl20染色工艺曲线(3)图3-15 乙醇-水体系中RRl20染色工艺曲线(4)3.2.3.3乙醇-水体系中优化染色工艺与传统水体系染色工艺染色性能比较表3-5 乙醇-水体系优化染色工艺与传统水体系染色工艺染色性能的比较不同浓度活性染料在乙醇-水体系中采取40加入5ml染液和5ml乙醇运行10min后，再加入15ml乙醇并升温至60续染30min后，加入碱剂并升温至80固色60min染色工艺与传统水体系染色工艺染色性能的比较见表3-5。从表中可以很明显看出，优化后的乙醇-水体系活性染料染色工艺，无需加盐促染，染料的上染率和固色

22、率不仅均高于传统水体系染色工艺，染料利用率提高4.8723.41。最佳染色工艺：加入染液和14乙醇(染液与乙醇体积比为1：1)40运行10min后，再加入34乙醇(乙醇体积分数达到80)并升温至60续染30min后，加入碱剂并升温至80固色3060min。 工艺优点：优化后的乙醇-水体系活性染料染色工艺，无需加盐促染，染料的上染率和固色率不仅均高于传统水体系染色工艺，而且染色残液中乙醇通过回收并循环使用，可减少水耗和污水排放，杜绝了盐对生态环境的破坏，简化了生产操作，实现了印染工业污染防治由“末端治理”向“源头预防”的转变，具有很好的推广应用价值。3.3乙醇-水体系中纤维素纤维上水解染料的解吸

23、动力学及其影响因素活性染料自问世以来，相比其他棉用染料，其在纤维素纤维上染色性能具有明显的优势，用量也得到迅速发展。然而美中不足的是染料在上染固着的同时容易发生水解，导致染料利用率下降以及为了去除水解染料需要消耗大量水和能源。由此可见，净洗工艺己成为活性染料染色的关键工序之一，直接关系到印染行业节能减排和生态加工的水平。3.3.1纤维素纤维上水解染料解吸的影响因素3.3.1.1乙醇-水体系中乙醇体积分数对解吸率的影响（1）传统净洗工艺中浴比对解吸率的影响图3-16 传统净洗工艺中浴比对棉织物上水解染料解吸率的影响(95"C) 从图中可以看出，随着解吸溶液浴比的增加解吸率提高，水解染料

24、在纯水中解吸率略低于溶液中含有净洗剂AST的解吸率，净洗齐IJAST主要成份为MAAA；另外RRl20和RB71在纯水中浴比为1：30时，解吸率分别为6859、6945，而在含有29LAST的溶液中浴比为1：20时，两只染料的解吸率分别为6338、6342，这充分说明在棉织物上水解染料量相同前提下，大量的水洗可以有效的去除棉织物上水解活性染料。工艺缺点：传统净洗工艺中浴比越大越有利于棉织物上水解染料的去除，但是耗水也就越多，能耗也越大，产生的污水也越多，生产成本也越高。因此通过此方法增加水解染料的去除，不符合当前节能减排的要求。（2）乙醇-水体系中乙醇体积分数对解吸率的影响图3-17 乙醇体积

25、分数对棉织物上水解染料解吸率的影响(50)图3-18 乙醇体积分数对乙醇-水体系表面张力和密度的影响 图3-17温度为50。C、浴比为1：30的乙醇-水体系中，乙醇体积分数对棉织物上水解染料解吸率的影响。从图中可以看出乙醇-水体系中乙醇体积分数明显影响棉织物上水解染料的解吸，而且解吸规律与传统净沈工艺中浴比对解吸率的影响规律有所不同，说明水解染料在乙醇一水体系中的解吸机理与传统净洗工艺的解吸机理不同。从图3-18中可以看出，随着乙醇体积分数的增加，乙醇-水体系的表面张力和密度都越来越小。乙醇-水溶液表面张力下降，有助于纤维的润湿，促进水解染料从棉织物向乙醇-水体系中转移。工艺缺点：乙醇-水体系

26、中乙醇体积分数增加，染料的溶解度迅速下降，不利于棉织物上水解染料的解吸，从而解吸率也急剧下降。3.3.1.2温度对水解活性染料解吸率的影响（1）传统净洗工艺中温度对解吸率的影响图3-19 传统净洗工艺中温度对棉织物上水解染料解吸率的影响从图44中可以看出，不论在纯水溶液中还是含有净洗剂的溶液中，棉织物上水解活性染料的解吸率都是随温度的升高而递增。RRl20在6080时，随着温度升高，解吸率增大很快，但当温度大于80时，解吸率的增强趋于平缓。工艺缺点：染料在纤维上的吸附是放热过程，从纤维上解吸下来是吸热过程，故在染色后传统净洗工艺中，升高净洗液温度可降低水解染料对纤维的亲和力，从而有利于水解活性

27、染料的解吸。因此，传统净洗工艺都选择在高温条件下进行，主要是为了加快水解染料的解吸速度。但是高温净洗的染色工艺，会消耗大量的能源，而且过高的温度会对纤维造成一定的损伤。此外，过高的净洗温度会导致染色织物的上染百分率下降，染色残液中剩余过多的染料，增加了处理的负担，对环境也有很大程度的破坏。（2）乙醇-水体系中温度对解吸率的影响图3-20 乙醇-水体系中温度对棉织物上水解染料解吸率的影响从图3-20中可以看出，升高温度有利于棉织物上水解染料的解吸，也就是提高温度可以提高水解染料的去除率。一方面是由于染料从纤维上解吸下来是吸热过程，故升高解吸温度可降低水解染料对纤维的亲和力，从而有利于水解染料的解

28、吸；另一方面温度升高，染料在乙醇-水体系(乙醇体积分数为40)中的溶解度提高，促进染料从纤维上解吸到乙醇-水体系中。对比图3-19和图3-20，RB71在60乙醇-水体系(乙醇体积分数为40)中的解吸率基本达到95传统净洗工艺中的解吸率。按图3-20中温度升高解吸率提高的规律，RRl20在近80乙醇-水体系中的解吸率也会达到95传统水浴中的解吸率。工艺优点：与传统净洗工艺相比，乙醇-水体系(乙醇体积分数为40)去除棉织物上水解染料方法不仅可以降低净洗温度，而且通过乙醇回收后，可以减少净洗过程中水的消耗，节约资源。工艺缺点：残液中乙醇的回收系统、回收率、回收成本、回收乙醇再利用等问题需要在工业化

29、应用时得到解决。3.3.1.3溶液pH值对水解活性染料解吸率的影响（1）传统净洗工艺中pH值对解吸率的影响图3-21 传统净洗工艺中pH值对棉织物上水解染料解吸率的影响图3-21为吸附有相同量水解染料的棉织物在95传统水浴净洗液中，净洗液pH值对解吸率的影响。从图中可以看出，RRl20和RB71解吸率随着净洗液pH值的增加而提高。在碱性条件下一方面纤维与纤维上水解染料之间的电荷排斥力较大，有利于水解染料从纤维上解吸下来，另一方面解吸溶液中的水解染料与纤维表面之间的电荷排斥力大，再返沾吸附程度较小。因此，碱性条件有利于水解活性染料的解吸。工艺缺点：对于活性基为乙烯砜硫酸酯的活性染料或含乙烯砜硫酸

30、酯活性基的活性染料，在高温、碱性条件下净洗容易导致染料与纤维之间所形成的共价键发生断裂，造成净洗后颜色变浅。（2）乙醇-水体系中pH值对解吸率的影响图3-22 乙醇-水体系中pH值对棉织物上水解染料解吸率的影响图3-22为吸附有相同量水解染料的棉织物在不同pH值，50。C的乙醇-水体系(乙醇体积分数为40)中解吸30min后的曲线图，解吸规律与传统净洗工艺一致，随乙醇一水体系pH值的增加解吸率提高。棉织物上水解染料在乙醇-水体系中解吸最合适pH值应根据活性染料品种而定，一般宜在弱碱性或中性条件下进行。3.3.1.4时间对解吸率的影响（1）传统净洗工艺中时间对解吸率的影响图3-23 传统净洗工艺

31、中时间对棉织物上水解染料解吸率的影响 从图3-23中可以看出棉织物上水解染料的解吸随时间的延长不断提高，而且在开始阶段30min内，解吸速度比较快，主要原因是解吸溶液首先与吸附在棉织物纤维表面或纤维与纤维间的毛细网络孔道溶液中的水解染料作用，这时由于溶液与水解染料接触的阻力较小，容易解吸；解吸30min后，解吸率出现一个转折点，解吸速率减慢，原因是进入纤维内部的水解染料，要先从孔道中扩散出来到纤维表面，再从表面解吸，然后在纤维外溶液中扩散、稀释，因而解吸速度减慢，因此整个解吸过程分为快反应和慢反应两个阶段。（2）乙醇-水体系中时间对解吸率的影响图3-24 乙醇一水体系中时间对棉织物上水解染料解

32、吸率的影响图3-24为棉织物上水解染料在50的乙醇-水体系(乙醇体积分数为40)中解吸不同时间的结果。从图中可以看出两只染料在乙醇一水体系(乙醇体积分数为40)中解吸规律与传统净洗工艺的解吸规律一致，解吸过程分为快反应和慢反应两个阶段。工艺缺点：由于乙醇-水解吸体系的温度为50。C，相同时间内解吸率低于传统净洗工艺中解吸率。3.3.2纤维素纤维上水解染料的解吸动力学3.3.2.1传统净洗工艺中棉织物上水解染料的解吸动力学图3-25 传统净洗工艺中棉织物上水解染料RRl20在不同温度下的解吸速率曲线图3-26 传统净洗工艺中棉织物上水解染料RB71解吸速率曲线从图3-25和3-26可以看出，一级

33、指数衰减方程能很好的描述解吸体系中水解染料RRl20和RB71的量随时间变化，表明解吸液中水解染料的量与残留在棉织物上水解染料的量之间的变化最终会达到平衡状态。从图3-25、3-26和表3-7还可以看出，无论是在纯水溶液中解吸,还是在含有净洗齐JAST的溶液中解吸95条件下水解染料的平衡解吸量明显高于60和80条件下平衡解吸量，纯水溶液的解吸率由63.32上升到72.27，含有净洗齐IJAST溶液的解吸率提高了8.24。因此，提高解吸温度，可以加快解吸速度，提高解吸率和平衡解吸量，缩短解吸时间，提高生产效率。表3-7 传统净洗工艺中棉织物上水解染料解吸动力学参数3.3.2.2乙醇-水体系中棉织

34、物上水解染料的解吸动力学图3-27 乙醇-水体系中棉织物上水解染料RRl20和RB71解吸速率曲线表3-9 乙醇-水体系中棉织物上水解染料在不同温度下的解吸动力学参数 从图3-27中可以看出，棉织物上水解染料在乙醇-水体系(乙醇体积分数为40)中解吸规律与水解染料在传统净洗工艺中解吸规律类似，整个过程分为快反应和慢反应两个阶段。从表3-9动力学参数可以看出无论是快反应阶段还是慢反应阶段的速率常数都随着温度的提高增加。这充分说明升高温度不仅加快了水解染料的运动，有利于棉织物上水解染料的解吸，而且随着温度的提高水解染料的溶解度提高，促进水解染料从棉织物上解吸至乙醇-水体系中。3.3.2.3解吸平衡

35、时，传统净洗工艺与乙醇-水体系解吸率的比较图3-28 不同解吸体系中水解染料解吸性能比较图3-28为三种不同解吸体系中棉织物上水解染料解吸率的比较。从图中可以看出，当棉织物上水解染料解吸达到平衡时，传统净洗工艺在低温条件下解吸率很低，远远低于同温度下乙醇-水体系(乙醇体积分数为40)中的解吸率，所以传统净洗工艺必须选择高温净洗。棉织物上水解染料在乙醇-水体系(乙醇体积分数为40)中60。C解吸率达到甚至超过传统净洗工艺(含有AST 29L)95。C时解吸率。工艺优点：乙醇-水体系用于活性染料染色后净洗工艺不仅大幅度降低能耗，而且通过对净洗后溶剂回收循环使用，减少水耗和污水排放。3.4乙醇-水体

36、系中的净洗剂与乙醇的协同增效作用及其对染色牢度的影响 在乙醇-水体系(乙醇体积分数为40)中棉织物上水解染料由于解吸温度低，分子运动缓慢，因此需要较长时间达到解吸平衡。结合乙醇-水混合溶液的物理特性，要提高乙醇-水体系的净洗效率并提高净洗效果，可以试图在乙醇-水体系中加入净洗剂，但是净洗剂与乙醇在乙醇-水体系中必须保证能够兼容，并起协同增效作用。因此，为了加快乙醇-水体系中棉织物上水解染料在短时间内的解吸率，提高净洗效率，并防止解吸至溶液中的水解染料重新返沾至织物，本章研究了在乙醇一水体系(乙醇体积分数为40)中添加不同净沈剂，充分发挥净洗剂与乙醇的协同增效作用，提高染色牢度。3.4.1乙醇-

37、水体系中的净洗剂对抑制水解染料再吸附棉织物的影响3.4.1.1净洗剂浓度对抑制水解染料再吸附棉织物的影响图3-29 乙醇-水体系中净洗剂XCW浓度对抑制水解染料再吸附棉织物的影响 从图3-29中可以看出，随着乙醇-水体系中(乙醇体积分数为40)净洗剂XCW浓度的提高，染色残液的吸光度提高，染色织物的KS下降，这充分说明在乙醇-水体系中(乙醇体积分数为40)添加净洗剂XC-W可以抑制水解染料对棉织物的再吸附，而且防沾性能与其在乙醇一水体系中的浓度有关。在图3-29中还呈现净洗剂XC-W浓度越高，抑制水解染料再吸附棉织物效果越好的趋势。但是，在净洗过程中，PVP的用量也不是越高越好，当用量很高时不

38、但起不到防沾作用，反而促进沾色，主要是由于PVP大分子的架桥作用和对活性染料的静电引力作用使染料聚集并沉淀到织物表面，导致沾色。3.4.1.2温度对抑制水解染料再吸附棉织物的影响图3-30 乙醇-水体系中温度对抑制水解染料再吸附棉织物的影响(29，L净洗剂AST)图3-31 乙醇-水体系温度对抑制水解染料再吸附棉织物的影响(29，L净洗剂XC-W) 图3-30、3-31分别为乙醇-水体系中(乙醇体积分数为40)添加2gL净洗剂AST或29L净洗剂XC-W配成一定的水解染料溶液，温度对抑制水解染料再吸附棉织物的影响。从两图中可以看出，无论是乙醇-水体系中添加净洗剂AST还是添加净洗剂XC-W，随

39、着温度提高，四只水解染料的变化趋势基本相同，染色后残液的吸光度提高，染色布样的KS下降，具有抑制水解染料再吸附棉织物的效果。温度越高，抑制效果越好。3.4.1.3净洗时间对抑制水解染料再吸附棉织物的影响图3-32 乙醇-水体系水洗时间对抑制水解染料再吸附棉织物的影响(2gL净洗剂XC-W) 图3-32为乙醇-水体系中添加净洗剂后，时间对抑制水解染料再吸附棉织物的影响。从图中可以看出，随着时间的延长，染色残液的吸光度呈现下降的趋势，染色织物的KS呈现上升的趋势，说明延长时间对抑制水解染料再吸附棉织物效果不利。因此，在活性染料染色后工业化净洗过程中，净洗时间不宜太长，以防止浮色染料二次沾染和避免能

40、源浪费。3.4.2乙醇-水体系中的净洗剂对净洗效果的影响3.4.2.1净洗剂浓度对净洗效果的影响表3-10 净洗剂浓度对活性染料净洗效果的影响 从表3-10中可以看出，乙醇-水体系(乙醇体积分数为40)中所添加净洗剂AST的用量对净洗效果的影响不大，而乙醇-水体系中添加净沈剂XCW的浓度对净洗效果影响比较明显，净沈剂XC-W浓度越高，残液吸光度越高，染色棉织物表面浮色去除越多，净沈后织物的色牢度也越好，当浓度超过6gL时，残液吸光度和色牢度提升较缓慢。3.4.2.2净洗温度对净洗效果的影响表3-11 净洗温度对活性染料净洗效果的影响从表3-11中可以看出，温度对染色棉织物净洗效果有着很明显的影

41、响，温度越高，残液吸光度越高， 即升高净洗温度有助于染色织物表面的浮色染料脱离织物而进入净沈液中，一方面温度提高染料在溶液中的溶解度提高，另一方面温度提高加快了染料分子运动速度，结果表现为皂沈牢度中的棉布沾色和摩擦牢度提高。3.4.2.3净洗时间对净洗效果的影响表3-12 净洗时间对活性染料净洗效果的影响从表3-11中可以看出，染色后棉织物在乙醇-水体系中处理时间越长，所有残液的吸光度越大，去除浮色的效果越好。在工业化生产时，净洗时间选择一般控制在2030min，针对一些水溶性较好的染料，可以进一步缩短时间，以提高生产效果和降低生产成本。3.4.3乙醇-水体系中净洗工艺优化表3-12 净洗工艺

42、对活性染料净洗效果的影响根据乙醇-水体系中的净洗剂对抑制水解染料再吸附棉织物的影响和乙醇-水体系中的净洗剂对净洗效果的影响可知，温度越高，抑制效果和净洗效果越好；净沈剂XC-W防沾性和净洗能力比净洗剂AST强；处理时间延长有利于提高净洗效果但无益于抑制水解染料再吸附棉织物。从表3-12中可以看出，染色棉织物经过第一道为80。C乙醇-水体系(工艺、)净洗后，残液吸光度和色牢度基本达到传统95。C净洗效果(工艺、)，有些甚至超过了传统工艺的净洗效果。工艺优点：80乙醇-水和60乙醇-水洗后再冷水洗(工艺)的工艺相对于其他三种优化工艺来说，不仅减少了洗涤次数，提高生产效果，而且进一步降低能效和水耗；

43、相对于传统高温净洗工艺来说，大幅度降低了能耗和水耗。净洗残液中含有的乙醇可以通过溶剂回收方式将乙醇循环使用，显著降低生产综合成本。四结论在对纯有机溶剂染色、小浴染色和传统净洗工艺分析的基础之上，本论文尝试以乙醇水体系作为活性染料染色和净洗介质，分别研究相关的染色和净洗技术。乙醇-水体系中活性染料染色的最佳工艺为：加入染液和14乙醇(染液与乙醇体积比为1：1)40运行10min后，再加入34乙醇(乙醇体积分数达到80)并升温至60续染30min后，加入碱剂并升温至80固色3060min。优化后的乙醇-水体系活性染料染色工艺，无需加盐促染，染料的上染率和固色率不仅均高于传统水体系染色工艺，染料利用率提高4872341，而且染色残液中乙醇通过回收并循环使用，可减少水耗和污水排放；杜绝了盐对生态环境的破坏，简化了生产操作，实现了印染工业污染防治由“末端治理”向“源头预防”的转变，具有很好的推广应用价值。 棉织物上水解染料在乙醇-水体系(乙醇体积分数为40)中和传统净洗溶液中解吸都达到平衡时，水解染料在60乙醇-水体系中解吸率可以达到甚至超过95传统净洗液中解吸率，说明乙醇-水体系(乙醇体积分数为40)用于棉织物活性染料染色后的净洗，不仅具有潜在的节能节水效果，而且可以减少废水排放。在乙醇-水体系(乙醇体