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硫化染料染色中硫化碱可以取代吗?
​任松鹤
石家庄美施达生物化工有限公司
2019/12/6
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硫化染料染色中硫化碱可以取代吗?


任松鹤

(石家庄美施达生物化工有限公司  河北石家庄  050000)

 

1.传统染色中为什么大家都使用硫化碱?

硫化染料是纤维素纤维染色应用中的主要染料之一,年消耗量仅低于活性染料,居第二位。硫化染料价格低廉、日晒和水洗牢度良好、适用性强,不含有偶氮基、重金属和可吸附有机卤化物,无过敏性和致癌性,被认为是一种无毒染料,是蓝、黑等深色织物染色最重要的染料。

硫化染料本身不溶于水,不能上染纤维,染色时需要加入还原剂将其还原成与纤维有亲和力的水溶性形态(隐色体)上染纤维,上染后再氧化把隐色体重新变成不溶性的色淀沉积在纤维上,获得优良的染色牢度。

因而,硫化碱(包括硫氢化钠)作为硫化染料染色的还原剂至今一直在使用,主要原因有以下几点:

(1)硫化碱价格低廉,还原电位稳定,染液的粘度低,利于上染;

(2)采用硫化碱染色,染后织物的染色深度、纯度和牢度与其他还原剂相比占优。

在染色过程中,硫化碱主要有以下作用:

(1)作还原剂,为硫化染料还原提供新生态的[H];

(2)作碱剂,将已还原的硫化染料隐色酸中和生成隐色体钠盐溶于染液,保证染料的上染;

(3)为染液中提供足量的钠离子,提高染料的上染率。

2.现在为什么要取代硫化碱?

硫化碱,学名硫化钠,又称臭碱、黄碱,工业用硫化碱的有效成分一般为50%左右,外观为黄褐色固体。它是一种还原剂,又是一种较强的碱剂,性质稳定。硫化碱的还原能力低于保险粉,碱性低于烧碱大于纯碱,对皮肤有较强的腐蚀性。

硫化碱在水中发生水解,水解产物NaHS对染料有还原作用,反应如下:

Na2S + H2O → NaHS + NaOH

2NaSH + 3H2O → Na2S2O3 + 8[H]

R-S-S-R′+ 2[H] → R-SH + R′-SH

染色过程中,部分硫化碱分解,参与上染过程,但为了保持染液的还原电位稳定,必须加入过量的硫化碱,用量一般为染料用量的50%~250%。过量的硫化碱容易造成严重的污染,主要体现在以下几个方面:

(1)染色过程中产生硫化氢有毒气体,在空气中达到一定含量时,能引起眩晕、心悸、恶心,污染环境,损害染色工人的身体健康,车间的硫化氢气体对电子元件损伤严重,同时残留在织物上的硫化氢气味影响了后续加工和消费者的健康。

(2)染色后产生大量的含硫废水,纺织染整工业水污染物排放标准(GB4287-92)规定,废水中硫化物的最高排放量为2mg/L,BOD 80mg/L,COD 240mg/L,采用硫化钠作为还原剂,硫化染料染色废水中的硫化物含量一般为400~1500mg/L, COD在1000~1300mg/L左右,严重超标。

(3)废水中S2-浓度较高,S2-是生化毒性物质,造成废水处理系统的崩溃,废水用活性污泥法和凝聚沉淀法都不能充分处理好,排放水质难达要求。

(4)硫化碱杂质多,染后织物容易产生黄色沉积物,同时染色织物上的硫含量高易导致织物在储存过程中脆损。

另外,硫化碱暴露在空气中会吸收水、CO2、O2等,使有效成分下降而逐渐失效,所以储存时要加盖密封,如存贮不当易释放出有毒的硫化氢气体。

因而,无论从生产、储存的安全性和环保性,还是从染色织物的产品质量考虑,取代硫化碱是势在必行的发展趋势。

3.哪些物质可以取代硫化碱?

在硫化染料染色中,目前最常用的硫化碱替代物有还原糖、硼氢化钠、二氧化硫脲、保险粉等。

硼氢化钠价格太高,没有工业使用价值。二氧化硫脲在工厂使用过程中要严格控制用量,当二氧化硫脲浓度过低时,无法起到很好的还原作用,使其无法明显地附着于织物上,导致水洗牢度差;在其浓度过大时,则发生过还原反应,导致过强的还原效果,从而使得水洗牢度变差,且成本较之硫化碱上升6~8倍。保险粉尽管还原电位很高,但由于硫化染料需要在90~100℃染色,其分解速度过快,染色的得色很低,没有应用价值。

相比而言,葡萄糖无味,对人健康和环境无不良影响,如果应用得当可以取代硫化碱染色,但存在以下问题:

(1)葡萄糖需要在比较高的烧碱浓度下才能充分还原硫化染料,烧碱浓度高,对黏胶等再生纤维素纤维染色容易造成强力下降,同时烧碱浓度过高,染料的上染率下降,因而普遍反映用葡萄糖染色,织物的染色深度和色光不及硫化碱。

(2)葡萄糖存在还原电位不稳定,染液粘度大,容易造成染色不匀,粘轧辊等问题,因而葡萄糖的使用也不普遍。

采用石家庄美施达生物化工有限公司的环保型还原剂AS,用量为硫化碱的50%,与硫化碱相比,染色深度、色光及染后物理机械性能相似。无硫化氢气体释放,染色废液中COD值较硫化碱下降23%,BOD值较硫化碱下降22%,大幅度降低废水处理成本,综合成本与硫化碱相当,与葡萄糖相比,可解决如下问题:

(1)需要的烧碱少,一般浸染烧碱用量1~1.25g/L即可,而葡萄糖需要4~5g/L。

(2)还原电位稳定性好,在轧染时,染液的粘度比葡萄糖低50%以上。

(3)染色深度比葡萄糖深10~20%,颜色色光纯正。

粉状硫化黑染色时,可以采用染料量的20~30%的硫化碱,30~40%的还原剂混合使用,由于少量的硫化碱参与了染色过程,残留少,不会造成环境污染,同时兼顾了织物色光的一致性;液体硫化黑染色时,还原剂AS的用量为染料量的15~20%即可。

 

作者简介:

任松鹤,硕士研究生,主要从事牛仔染色及洗水助剂的创新应用,负责公司的技术支持与销售工作。

手  机:15031163611


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