纺织工业的清洁生产
成都纺织高等专科学校学报
Journal of Chengdu T extile C ollege
第19卷第3期(总第65期) 2002年7月 V ol . 19, N o . 3(Sum 65)
文章编号:1008-5580(2002) 03-013-05
纺织工业的清洁生产
税永红, 张利英
(成都纺织高等专科学校染化系, 成都610023)
摘要 讨论了清洁生产的内容、定义, 重点讨论了纺织工业可选用的绿色纤维原料与清洁生产的工艺和技术。认为纺织品清洁生产是我国纺织工业可持续发展, 佳模式。关键词 纺织工业 清洁生产 生态纤维 中图分类号:X791;X82016 文献标识码:A
1 概述
今天, 机:大气污染、海洋污染、、森林锐减、生物多样性减少、环境公害、有毒化学品和危险物等十大环境问题。其中大部分直接与工业和工业产品的污染有关。由于人口急剧增加, 资源消耗日益扩大, 因而人均耕地、淡水和矿产等资源占有量逐渐减少, 人口与资源的矛盾越来越尖锐。此外, 在人类物质生活随着工业化而不断改善的同时, 大量排放的生活污物和工业污染物使人类的生存环境日益恶化。
面对工业飞速发展带来的一系列环境问题, 许多企业虽然在污染源排放口安置了治理污染的设施, 但是常常因为人力的短缺和较高的操作管理成本影响了设施的使用和治理效果, 加之管理力度不够、执法不严导致一些废弃物直接排入环境。因此, 即使投入了大量的人力、物力、财力, 环境保护和污染治理工作结果并不理想。此时, 人们已意识到仅单纯地依靠这种末端治理已经不能有效地遏制住环境的恶化, 不能从根本上解决工业污染问题。但如果能通过工业加工过程的转化, 使原料中的所有组分都能够变成需要的产品, 则不会有废物排出, 还可达到原料利用率的最佳化, 达到经济效益和环境效益统一的目的。
纺织工业生产是我国环境污染较严重的行业, 特别是纺织印染加工中产生的废水, 不仅水量大, 色度高, 而且成分复杂。废水中含有染料、浆
收稿日期:2002-05-14
第一作者:税永红(1968-) , 女, 实验师
、助剂、油剂、酸碱、纤维杂质及无机盐或重金属离子等。其中, 染料结构中的硝基和胺基化合物及铜、铬、锌、砷等重金属元素具有较大的生物毒性, 严重污染环境。
许多科研人员正努力应付各种环境问题, 探讨并研究各种物质对环境造成的影响及如何清除污染。对持久的发展来说, 补救环境工作是必要的, 但仍有其不足之处。近年来, 可持续发展这个理念已经得社会、经济及环境方面的重视。走可持续发展道路是必然的选择“清洁生产”, 是实施可持续发展战略的最佳模式。朱 基曾在九届人大二次会议上作的《政府工作报告》中, 提出了“鼓励清洁生产”的新主张。清洁生产已正式提上国家的议程。
2 清洁生产的内容及意义
211 清洁生产的定义
清洁生产是在产品生产过程和产品预期消费中, 既合理利用自然资源, 把对人类和环境的危害减至最小, 又充分满足人们的需要, 使社会、经济效益最大的一种生产方式。清洁生产也是一种创造性思想。它将整体的污染预防战略持续地用于生产过程、产品和服务中。通过不断改善管理和技术进步, 提高资源综合利用率, 增加生态效益, 减少污染物排放, 以降低对环境和人类的危害。关于清洁生产, 联合国环境规划署与规划中心综合各种说法, 给出了以下定义:清洁生产是指将综合预防的环境策略持续地应用于生产过程和产品中, 以便减少对人类和环境的风险性。《中国21
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世纪议程》则指出:清洁生产是指既可满足人们的需要又可合理使用自然资源并保护环境的实用生产方法和措施; 其实质是一种物料和能耗最少的人类生产活动的规划和管理, 将废物量化、资源化和无害化, 或消灭于生产过程之中。212 清洁生产的内容
清洁生产包括以下几方面内容。21211 清洁能源清洁生产使自然资源和能源利用合理化, 经济效益最大化, 对人类和环境的危害最小化。在能源使用方面, 它包括新能源的开发、可再生能源的利用、现有能源的清洁利用及常规能源的清洁利用的方法。21212 清洁原料
点有:首先是一项系统工程, 其次是重在预防和有
效性, 三是经济性良好, 四是与企业发展相适应。
3 纺织工业的清洁生产
纺织工业的生产过程对环境污染较大。其清洁生产主要应体现以下几个方面的内容。311 尽量使用低污染、无污染的原料, 替代有毒有害的原材料
在纺织品的生产和消费过程中, 纤维是纺织品的最基本组成单元。它本身的性质决定纺织品的性质和用途, 料, 。31。借助于生物遗传技。色加工, 不仅节省了染料, 更重要的是没有三废排放, 不会造成环境污染, 可实现从原料到纺织乃至成衣全过程的清洁生产。31112 Ly ocell 纤维
Ly ocell 纤维是将纤维素浆粕溶解在有机溶液中通过纺丝而得到的再生纤维素纤维。它是一种无环境污染的人造纤维素纤维。由于纤维素是组成所有植物生态细胞的天然聚合物, 因而取材广泛且易于再生。在生产过程中, 溶剂NM MO (N -甲基吗啉—N -氧化物) 是一种安全的化学品, 且几乎可完全循环回收利用。纤维的最终产品是生物可降解的, 因此, 它也是一种真正的绿色纤维。除了环境保护方面的原因外, 其本身又有杰出的使用性能, 如良好的物理机械性能、吸水性、悬垂性、动感、高抗拉力及撕裂强度等。31113 聚乳酸纤维
聚乳酸纤维是采用玉米、小麦等淀粉原料经发酵转化成乳酸, 然后经聚合、纺丝而成的。聚乳酸纤维制品废弃后, 在土壤或水中微生物的作用下可分解成二氧化碳和水。形成的二氧化碳和水在太阳的光合作用下, 又会重新转变成淀粉的起始原料。借助光合作用又能减少空气中的二氧化碳含量。因此从生产到废弃消亡的整个过程完全是自然循环的, 对环境不产生任何污染。日本开发的Lactron 和法国Fiberweb 公司开发的Deposa 等都属于这类产品, 并已实现工业化生产。31114 甲壳素纤维
甲壳素是一种天然有机高分子多糖, 化学结构与纤维素相似。广泛分布于自然界甲壳纲动物
在使用原料方面, 缺原料。21213 , 节约原料, 生产中产出无毒、无害的中间产品, 减少副产品, 选用少废、无废工艺和高效设备, 减少生产过程中的危险因素(如高温、高压、易燃、易爆、强噪声、强振动声) , 合理安排生产进度, 物料实行再循环, 使用简便可靠的操作和控制方法, 完善管理等, 树立起良好的企业形象。21214 清洁的产品
产品在使用中、使用后不危害人体健康和生态环境。产品包装合理, 易于回收、复用、再生、处置和降解。使用寿命和使用功能合理。213 清洁生产的意义
清洁生产一是可大幅度减少资源消耗和废物产生, 还可使破坏了的生态环境得到缓解和恢复, 排除资源匮乏困境和污染困扰, 走工业可持续发展的道路。二是清洁生产改变了传统的被动 滞后的先污染后治理的污染控制模式, 强调在生产过程中提高资源、能源转化率, 减少污染物的产生, 降低对环境的不利影响。三是企业开展清洁生产, 可以避开由于末端治理而付出的高昂费用, 使可能产生的废物消灭在生产过程中。纺织工业生产是我国污染物排放量较大的行业之一, 推行清洁生产显得特别有意义。214 清洁生产的特点
清洁生产包括从原料选取、加工、提炼、产出、使用到报废处置及产品开发、规划、设计、建设、生产到运营管理等全过程所产生污染的控制。其特
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虾、蟹等甲壳中, 蕴藏量仅次于纤维素。甲壳素纤维就是将甲壳素溶于溶剂中, 经过纺丝、凝固、后处理制成。由于甲壳素及其衍生物在生物体内可以被降解, 产物不与体液反应, 在生物体内最终被酶解成氨基葡萄糖并被组织吸收, 不会产生蓄积作用, 因此具有良好的生物相容性。常用于生产医用缝线、医用敷料等。31115 可降解合成纤维常用的合成纤维大都不具有生物降解性。许多废弃的纺织品对环境的污染已成为一大公害。目前已开发出的有价格较低, 可生物降解的纤维如聚己内酯(PC L ) 纤维, 杜邦公司开发的Biomax 可生物降解的芳香族聚酯纤维, 东京showa 高聚物有限公司与showa penho 株式会社研制的由分脂肪族聚酯预聚物和011—5问世。
31116 回收材料制成的纤维
一道工序。除选择绿色纤维外, 应采用天然绿色
浆料。目前, 使用较多的天然浆料———淀粉, 虽有很好的生态学性质, 但也有许多不足。如使用时常加入甲醛、苯酚、萘酚等有毒有害化学品。使用较多的聚乙烯醇是一种很难被微生物分解的物质, 其C OD 值也较高, 生产中应尽可能少用或不用。可通过对淀粉进行改性或开发其他天然的浆料来解决。纺织企业要注意治理纺织厂的噪声和纤尘产生的污染, 选用低噪声、低纤尘的纺织设备, 保护工人的身体健康。31212 , 不仅要生产出, 故生产中产生的污染也最多。主要表现在水污染、大气污染和产品污染。纺织工业中的印染行业是我国排放工业废水量较大的部门之一, 其废水排放量占纺织工业废水排放量的80%。纺织品上有害物质的主要来源是染整加工
大多数合成的聚合物都不能生物降解。对非降解聚合物材料废弃物的回收再利用是有效利用资源, 减少对环境污染的重要途径之一。西欧国家已开始对饮料瓶进行回收, 压碎后重新制选母料, 再纺成高质量的纤维。目前美国、德国、意大利等国都已形成聚酯的工业化生产回收规模。回收聚酯纤维的服装生产也成为专门化。锦纶的回收主要集中于化纤地毯。对之用机械方法处理后, 再进行解聚, 可得己内酰胺。31117 其他纤维
过程, 所以推行绿色染整技术是纺织品清洁生产
的重要保证。
在染整的前处理过程中, 采用快速短流程, 可缩短处理时间, 并能够减少助剂和水的用量; 低温、低碱前处理既可节能、又可减少废水的含碱量, 利于废水的处理。目前生物酶在染整加工前处理工艺中已经展现出广阔而诱人的应用前景。它主要用于天然纤维织物的前处理, 用生物酶去除纤维或织物上的杂质, 为后续染整加工创造条件。生物酶退浆、精练等生物酶前处理技术, 不但可避免使用碱剂, 而且生物酶作为一种生物催化剂, 无毒无害, 用量少, 处理的条件较温和; 产生的废水可生物降解, 减少了污染, 节约了能量。在退
β—浆中使用的主要有α-淀粉酶、淀粉酶等。一般使用温度为50～70℃,pH 在6～7左右。应用
于棉织物精练加工的生物酶主要是果胶酶、脂肪酶和纤维素酶。由于过氧化氢酶每分钟可以分解五百万个双氧水分子, 并且分解温度低, 将过氧化氢酶应用于棉织物的过氧化氢漂白, 不仅可以去除织物上残留的过氧化氢, 而且可以直接染色, 比传统的还原剂法具有效率高、节能和无污染的优点, 是纺织品清洁生产的重要工艺之一。
为了解决染整加工过程所产生的水污染问题, 无水或非水染整加工工艺一直受到人们的关注。近年来, 采用等离子体技术或其他离子溅射
除上述绿色纤维外, 目前我国已成功地从萃取了油脂的豆渣中提取球状蛋白质, 经特殊处理后, 再经湿法纺丝制成大豆蛋白纤维。由于纤维本身主要由大豆蛋白质组成, 在纤维的生产过程中对环境无污染, 是一种易降解的, 同时对人体具有保健作用的高档纤维。另外, 牛奶纤维以及以海洋褐藻为原料的藻酸纤维的研制成功也为纺织品的绿色生产提供了原料。312 采用清洁高效的生产工艺采用清洁高效的生产工艺, 使物料能源高效益地转化成产品, 减少有害于环境的废物量, 对生产过程中排放的废物实行再利用, 做到变废为宝, 化害为利。31211 纺织的清洁生产
在纺织生产过程中, 浆纱是其中非常关键的
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技术、激光技术、超声波技术和紫外辐射技术去除织物表面的杂质有了很大进展。特别是用等离子体技术去除织物表面的浆料等杂质, 不仅具有污染小的优点, 而且还可以在纤维表面引入一些有利于染色、印花和整理的官能团, 是即将进入工业化应用阶段的绿色前处理技术。在前处理加工中除使用一些绿色工艺外, 应重视开发新一代的绿色表面活性剂、生态助剂在前处理工艺中的应用技术。
清洁的染色技术在染整加工过程中, 既应用无害染料和助剂, 又采用无污染或低污染工艺对纺织品进行染色加工。染色后排放的有色污水量少且容易净化处理, 耗能也低, 其染色产品是名副其实的“绿色”或生态纺织品。今后纺织品染色重点发展方向环境保护。楚, 。使用天然和生态型的染料和助剂不仅可以减少染料对人体的危害, 充分利用天然可再生资源, 而且可以大大减少染色废水的毒性。天然染料的染色废水的C OD 值比合成染料的C OD 值低得多, 有利于减少污水处理负担, 保护生态环境。使用对人体安全性高的染料进行染色, 不仅可以为消费者提供安全的纺织品, 而且有利于突破纺织品贸易中的绿色壁垒。由于生态纺织品标准中有许多禁用染料, 故纺织品染色生产过程应杜绝禁用染料的使用。要大力开发禁用染料的替代技术, 应用高固色率及高利用率的染料, 开发高染料利用率的染色工艺。如目前新型缓流和气流喷射染色机染色的浴比极小, 织物保持快速循环, 染色废水很少。采用喷雾、泡沫以及单面给液辊系统给液, 可以极大程度地降低给液率, 特别适合轧染时施加染液或其他化学品。涂料染色不发生上染过程, 其工艺简单, 染后不需水洗或只需轻度水洗, 因此废水少、节约能源。目前已有一些符合生态要求的涂料和粘合剂出现。另外也可通过纤维素纤维改性来提高染料利用率。
非水或无水染色是清洁染色的重要工艺方法, 是减少染色废水的一条重要途径。近年来, 应用超临界二氧化碳作为染色介质, 已成为关注的热点。超临界二氧化碳流体染色应用于涤纶、锦纶、氨纶和醋酯纤维的实验室染色, 取得了较好的效果。由于工业生产的设备成本较高, 故而推广
应用较困难。另外有人研究, 将染料制成带电荷
或磁性的颗粒, 再经过热焙烘、汽蒸或热压等方式使纺织品上的染料吸附、扩散并固着在纤维中, 染后只需经过一般性的洗涤或通过电场或磁场将未固着的染料从纤维上除去, 即可完成染色过程。气相或升华染色也不用水作染色介质。它是在较高温度或真空条件下使染料升华成气相, 并吸附和扩散于纤维中。目前主要采用一些非离子型的分散染料或易升华的染料。染后也不必水洗, 所以无废水产生, 。
, 因此开发低80～, 活性染料染纤维素纤维采; 另外采用助剂增溶染色, 可以降低、酸性等染料的染色温度。利用超声波染色, 不仅可使染料上染速度大大加快, 而且可显著改善透染和匀染效果, 还可以减少电解质用量, 有利于环境保护。目前对直接染料和活性染料超声波应用研究较多。利用紫外线、微波以及高能射线处理纺织品, 也可改善纤维的染色性质, 有的还能直接用于固色。
在印花及整理过程中, 产生的污染物主要是印花糊料、树脂整理剂、涂层剂、防水剂、防蛀虫剂及其他助剂。糊料的污染比较严重。目前一些新型糊料主要是通过对天然高分子化合物进行改性和利用石油化工原料合成得到。这些新型的糊料用量低, 易于回收和净化。工艺简单, 无污染或少污水的涂料印花已广泛应用于纺织品印花。无火油涂料印花糊料已经问世, 并逐步推广应用。另外数字喷墨印花、转移印花、电子照相印花、生物酶整理等绿色印花工艺及生态整理技术也在开发推广应用中。纺织品数字喷墨印花与传统印花相比, 具有墨水用量少, 无环境污染, 工艺简单, 自动化程度高, 颜色丰富多彩, 印花精度高的优点, 但印花速度比较慢, 墨水成本比较高。转移印花虽然在印花后不必蒸化或再焙烘, 也不必水洗, 既节能又无污水, 但需要使用大量的转移纸。这些转移纸使用后很难再利用。光电成像印花虽然还未能工业化应用, 但它是一种效率极高的有前途的“绿色”印花技术。
现在有一些新型的机械整理设备。由于它利用了物理机械整理无化学危害的特点, 使物理整理工艺再次受到重视。生物酶用于纺织品整理, 近年来发展很快, 不仅用于纤维素纤维纺织品的
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抛光、柔软等整理, 也用于羊毛等蛋白质纤维纺织品的防毡缩、抛光和柔软整理; 用于苎麻等纤维纺织品, 还可以改善刺痒和柔软性能, 其在Ly ocell 、粘胶纤维等方面的应用也受到人们的关注。在织物的后整理加工中, 用生物酶去除纤维表面的绒毛, 或者使纤维减量, 改善织物的外观和手感, 同样引起人们关注。另外, 无甲醛整理剂以多元羧酸类整理剂为突破口, 现已发展到工业试用的阶段。31213 服装的清洁生产
服装生产中的环境问题虽不是很多, 但由于服装的生产与纺织、染整加工过程密切相关, 故许多问题仍然不能忽视。特别是服装面料的选择, 缝线的选择, 衬里及其他辅料的选择, 最好选用生态纺织品标准100认证的产品。染料、染色牢度、pH 值、含量。。
生态的纺织产品。这种产品从原料到成品最终处置的整个周期中, 要求对人体和环境不产生污染危害或将有害影响减少到最低限度, 在商品使用寿命终结后, 能够便于回收利用, 不对环境造成污染或潜在威胁。因此, 在纺织工业清洁生产中应不断完善纺织企业的管理, 有保障纺织清洁生产的规章制度和操作规程, 并监督其实施。同时, 应有一个整洁、优美的厂容厂貌。发展纺织工业清洁生产, 采用有利于保护生态环境的绿色生产方式, , 是事。, 面临着。要参与国际竞争, 纺织工。大力推广纺织工业清洁生产, 研制和开发生态纺织品, 增强环境保护意识, 推动我国纺织染整技术的全面发展。
参考文献
[1]杜钰洲1发展绿色纺织, 参与国际竞争[J]1中国纺织,2001, (11)
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(责任编辑:俞亚山)
4 结束语
清洁生产是以节能、降耗、减少污染物排放为目的, 以科学管理、技术进步为手段, 达到保护人类健康和生态环境的目的。清洁生产是一个系统工程, 是对生产全过程及其产品的整个周期可能的污染采取预防的综合措施。纺织工业的清洁生产, 除了在原料、生产工艺及技术上应从污染预防、环境保护上考虑外, 还应向社会提供“绿色”、
The Clean Production in T extile I ndustry
SHUI Yong -hong
(Dyeing Chemistry Dept of Chengdu T extile C ollege , Chengdu , 610063)
Abstract :The paper discusses the significance and the techniques of the clean production and points out that clean production in textile industry is the best m odel contributing to the lasting development of our country ’s textile indus 2try and environment protection.
K eyw ords :pollution clean production ecological fibers environment protection