布艺之家讯：一、引言
天然纤维素纤维如棉麻及其混纺织物的前处理仍然是印染加工过程中水、能消耗和高污染废水产生量比较大的工序。据有关资料介绍，在整个印染湿加工过程中，漂白和洗涤耗水量占总耗水量的75％，但COD只有5％，污染负荷为8％：退浆和精练耗水量为5％，产生的COD值和污染负荷为75％；染色耗水量为20％，产生的污染负荷为27％。以棉织物的染整加工为例，在退浆过程中要去除经纱上的浆料和织造时上的蜡等润滑剂，需要使用大量的烧碱和一定数量的表面活性剂，因此废水的pH值很高。从织物上脱落下来的浆料溶入废水，大大增加了废水的BOD和COD值。此外，退浆过程中水的消耗量也比较大。虽然煮练过程的水消耗量比较小，但是由于大量烧碱和表面活性剂的使用，以及棉纤维上的油蜡、果胶质、棉籽壳等杂质从纤维上脱落下来后进入废水，所以这一工序废水的碱性强，pH值高，颜色深(呈深褐色)，BOD和COD值特别高。漂白过程水的消耗量虽然比较大，但是废水的BOD和COD值比较低。当使用次氯酸钠、亚氯酸钠做为漂白剂时，生产过程的环境污染和劳动保护是非常重要的，同时，含氯漂白剂的使用还会增加目前大家关注的可吸附卤代有机物(AOX)问题。丝光过程主要使用浓烧碱，并且大部分都回收利用，因此废水量和BOD、COD值都很低。染色加工过程中，由于染料上染率、助剂等的使用，虽然废水的BOD值相对较低，但是COD值却很高，并且水的消耗量比较大。在印花加工过程中，由于使用了糊料等助剂，废水的BOD和COD值都比较高，废水量也比较大。水洗过程中水的消耗量仅次于漂白过程，但是BOD和COD值比较低。整理过程的耗水量很低，但是BOD和COD值很高。棉布染整加工所产生的废水情况见表1。从中可以看出，染整加工中BOD和COD从低到高的顺序依次是：煮练、退浆、整理、染色和印花工序，废水量由大到小的顺序依次是：漂白、水洗、染色、印花、退浆工序。减少废水的毒性应当重点研究煮练、退浆、整理、染色和印花工艺，减少废水排放量应当在漂白、水洗、染色、印花和退浆工艺方面提高水的利用率。传统的天然纤维素纤维前处理都采用以烧碱为主体的高温加工工艺，不仅造成了前处理废水的有害物质含量比较高，而且还导致了传统工艺的高能耗和高生产成本。因此，前处理是棉麻印染工厂节能减排的重点环节之一。
表1棉布染整加工所产生的废水情况
为了解决棉织物印染前处理的高能耗、高水耗和高污染等问题，人们利用各种新技术不断地进行研究与开发，高效节能环保的前处理工艺不断问世，并得到应用，在不同程度上解决了棉织物前处理存在的环保问题。然而，这是一个永恒的话题。近年来，随着世界经济格局的不断变化，中国已经成为世界上最大的纺织品生产和出口国。不仅如此，随着国内人民生活水平的不断提高，国内消费者对纺织品的需求也臼益增加。有资料显示，近年来棉纤维占全球所有纤维消费量的39％左右，是人们消费量最大的纤维品种之一。因此，棉织物高效节能环保工艺的研究与开发仍然是非常重要的课题。
本文将从棉织物上的杂质出发，探讨棉织物高效节能环保工艺研究与开发的理论依据，并与大家分享棉织物高效节能环保工艺的最新研究成果。二、棉织物上的杂质
棉织物前处理的主要目的是去除棉织物上的杂质，赋予其良好的外观和染色印花性能。也就是说，棉织物上杂质的种类、含量和性质决定着棉织物前处理应当采用的工艺。因此，开发高效节能环保的棉织物前处理工艺，需要清楚认识棉织物上存在哪些杂质。棉织物上存在的杂质可以分为以下三类：
1、棉纤维生长中伴生的杂质
表2棉纤维及其伴生杂质的化学成分和含量
棉纤维是由表皮层、初生胞壁、次生胞壁和胞腔组成的。其中次生胞壁的成分是纤维素，它是构成棉纤维的主体。表皮层是棉纤维的最外层，主要由果胶质、油蜡和蛋白质等组成。初生胞壁紧连表皮层，处于次生胞壁和表皮层之间，主要是纤维素的网状组织，也含有一定数量的油蜡和果胶质等杂质。胞腔位于棉纤维中心，含有蛋白质、矿物盐及一些色素等。显然，棉纤维中的天然杂质主要集中在初生胞壁和表皮层中。棉纤维生长过程中伴生的杂质成分及含量如表2所示。
2、棉花收获过程中产生的杂质
棉花在采摘和收获加工过程中也会产生一些杂质如棉籽壳、塑料绳、铁丝等，但是经过纺纱加工后，残留在织物上的杂质主要是棉籽壳。棉籽壳主要由木质素、单宁、纤维素、半纤维素以及其它的多糖类物质组成，此外还含有少量的色素、油蜡、蛋白质和矿物质，其中木质素是最主要的成分。棉织物上棉籽壳的多少与配棉等级与棉纱质量关系很大。
3、纺织过程中人工添加的杂质
为了提高织造效率和坯布质量，棉织物在织造过程中需要对经纱进行上浆。棉织物浆纱采用的浆料主要包括淀粉、聚乙烯醇(PvA)、蜡类润滑剂、防腐剂等，一般织物的上浆率在4~8％左右。
棉织物上的天然杂质和棉籽壳在高温(90℃以上)条件下会被烧碱溶胀、皂化和分解，从而从棉织物上脱落下来，达到去除的目的。在4~lOg／L烧碱的作用下，棉织物上的淀粉浆在一定温度(50℃以上)下会被烧碱溶胀，然后经过水洗会从棉织物上脱落下来。这就是长期以来我们用烧碱对棉织物进行前处理的主要依据。 三、棉织物高效节能环保前处理工艺的开发途径
以烧碱为主体的棉织物前处理存在的主要问题是：能耗高、处理时间长、废水中有害物质含量高。随着科学技术的不断发展，生物技术在印染工业中的应用越来越普遍，同时化学工业的发展为我们提供了许多更好的化学物质，为我们实现棉织物前处理工艺的高效、节能和环保奠定了基础。
1、认识生物助剂
酶是一种生物催化剂，具有高效、专一、处理条件温和等特点。近年来，纺织印染工业用酶制剂层出不穷，解决了许多以前解决不了的问题。但是，酶专一性的特点也造成了其仅对特定的杂质具有催化分解作用，对其它的杂质没有去除作用。例如，淀粉酶仅对淀粉具有催化分解作用，对聚乙烯醇浆料则没有作用；果胶酶仅对棉纤维表面的果胶质有作用，对油蜡、木质素等则没有催化分解作用。因此，仅靠生物助剂目前还不能有效去除棉织物上的各种杂质。
2、化学助剂的优缺点
化学物质的作用往往是多方面的，如烧碱不仅可以使淀粉、聚乙烯醇等浆料溶胀，而且可以使油蜡、果胶质、木质素等得到乳化、溶胀，从而被溶解、分散在水中，把这些杂质从织物上彻底地去除下来。烧碱在去除杂质的同时，还会使棉纤维得到溶胀，使其结构在前处理过程中发生变化。表面活性剂等化学物质对烧碱的作用具有很好的促进作用，因此在前处理助剂中被大量使用。化学助剂的缺点是条件比较剧烈，往往需要比较高的处理温度和比较长的处理时间，造成以烧碱为主体的棉织物前处理工艺能耗比较高。同时，由于杂质没有被分解，前处理废水的COD很高，处理难度很大。
3、生物与化学助剂结合是实现高效节能环保的主要途径
利用生物助剂的优点，在较温和的条件下去除棉织物上的部分杂质，破坏杂质在棉织物上的完整结构，为化学助剂的作用打下基础。然后，用化学助剂在相对温和的条件下去除剩余的杂质，减少前处理过程的能源消耗，降低废水的COD，是实现棉织物生态前处理的最佳途径之一。根椐这个设想，我们开发了高效节能系列棉织物高效节能环保前处理助剂。
在这个系列的前处理助剂中，我们主要考察了如下生物酶制剂对棉织物杂质的作用：
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