液体分散染料染色工艺及机理研究

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涤纶是合成纤维中第一大类纺织纤维,常用粉体分散染料以间歇式的高温高压染色为主,其过程产生的污水排放量大、能源消耗高,环保压力严峻。节能减排染色技术一定是未来涤纶染色的发展趋势。液体分散染料由于分散剂含量少,染料上染涤纶纤维时更容易离开染液向纤维内部扩散,最终提高上染率。然而过快上染速率会导致染色不匀等染色疵病。另外,液体分散染料染色时,因分散剂增溶于染液和富集于织物表面的染料减少,可以减少染色的废水污染物排放。为此,本文选用了三种液体分散染料,探究了液体分散染料的高温高压涤纶染色工艺,评估了在不同水洗工序下的染色织物的色牢度和废水排放COD值,并研究了液体分散染料的染色热力学和动力学参数,其目的为评估液体分散染料高温高压涤纶染色工艺在当今节能减排要求下的可行性。具体内容和研究结果如下:(1)涤纶织物液体分散染料染色工艺研究:研究了匀染剂MP的质量浓度、p H、染色保温温度和染色保温时间对染料上染率、染色织物的染色性能的影响,优化了液体分散染料的染色工艺条件,并与粉体分散染料的染色进行比较。研究结果表明,液体分散染料染色所需的匀染剂MP质量浓度为0.5 g/L,染浴p H值为6;染色保温温度为130°C,最少染色保温10~40分钟(根据染料浓度调整),所染织物的K/S值高和匀染性良好。与粉体分散染料的染色工艺相比,液体分散染料染色的织物K/S值较高,匀染性好,染色时间短,减少了76%的醋酸使用,提高了20%以上染色效率,明显地减少了生产成本和能源消耗;从染色性能来说,液体分散染料完全可以替代粉体分散染料采用高温高压染色法染色涤纶,并该染色方法具有节能特点。(2)液体分散染料染色涤纶织物的水洗工艺评估:设计了三种水洗工序,对比分析了两种剂型的分散染料在染色牢度和染色废水排放COD值的差异。研究结果表明:在高染料浓度下(5.0%o.w.f.),经过三种不同水洗工序的液体分散染料染色织物耐摩擦色牢度均在4级及以上,符合涤纶印染布国家标准;而粉体分散染料染色织物必须经过还原清洗才能保持涤纶染色织物的耐摩擦牢度在4级;液体分散染料的染色残液废水和水洗废水色度均比粉体分散染料的低。液体分散染料的染色废水的COD值相对粉体分散染料大大减少;液体分散染料染色织物可以免除还原清洗工序,其耐摩擦色牢度水洗仍符合涤纶印染布国家标准,其工艺节约了100%的氢氧化钠和连二亚硫酸钠使用和33.3%的用水,水洗效率提高33.3%,大大减少了生产成本,提高了水洗效率和染色废水的质量,减少了废水排放总量,减轻了后续污水处理的成本和负担。(3)液体分散染料染色机理研究:通过绘制吸附等温线和上染速率曲线,计算了两种剂型的分散染料在高温高压染色时的热力学参数和动力学参数。研究结果表明:分散染料在上染涤纶织物的吸附等温线基本符合能斯特型吸附模型;与粉体分散染料相比,液体分散染料的亲和力更大,染色热负值绝对值更大,染色熵值更大,表观扩散系数更大,表明液体分散染料更容易被吸附,并向纤维内部扩散,更快达到染色平衡。论文研究表明,采用液体分散染料,通过高温高压染色,可以在达到良好染色性能的基础上,还可以免除染色后的还原清洗,是一种清洁染色工艺,且工艺节能减排特点明显。
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