新型环保还原剂硫化染料染色的应用实践
彭志忠
（广东佛山市敬展纺织材料有限公司 广东佛山 528216）
摘 要：分析了硫化染料染棉织物/纱线用硫化碱的性能与缺点，采用新型环保还原剂Sudersul替代硫化碱用于棉硫化染料染色，阐述了其在染色生产、生态环境保护和储存的安全性以及污水排放等，以及染色织物的产品质量等方面的性能优势，是取代硫化碱等硫化物环境友好的环保还原剂。
关键词：新型高效还原剂；硫化染料染色；棉织物/纱线；节能减排；环境友好型
前 言
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；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等，无过敏性和致癌性；因其制造工艺简单、成本低廉、染色牢度较好，可获得坚牢度好的深黑、深蓝及棕等色泽，是黑、蓝色等特深色棉织物/纱线染色最重要的染料；但硫化染料本身不溶于水，不能直接上染纤维，可以溶解到碱性还原液中（如硫化碱等）。
为此，其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（隐色体钠盐）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，以获得优良的染色牢度与色泽。
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，传统的硫化染料染色工艺中，部分硫化碱存有分解，一部分参与上染过程，但为了保持染液的还原电位稳定，需要加入较过量的硫化碱，用量一般为硫化染料用量的110%～150%，其印染废水中硫化物含量高达300～1000mg/L以上，而按照纺织染整工业水污染排放标准中有关规定，废水中硫化物的最高允许排放量仅为2.0mg/L，很显然印染废水中硫化物含量严重超标，大量硫化物产生的硫化氢恶臭气体；同时高浓的含硫S2-废水直接排放会对水生物产生危害，腐蚀污水系统，损害操作工人的身心健康。
硫化碱的有效成分低而杂质多，染色后会产生大量废渣，其印染废水中CODcr值也很高；同时染色后织物容易产生黄色等沉积物，染色后棉织物/纱线上的硫含量高易导致织物在储存与使用过程中脆损。
随着国家对环境保护力度的不断加大，推动纺织印染及服装行业危险和不清洁化学品的零容忍和零排放，含硫S2-印染废水废渣的处理成本越来越高以及带来的环境和生态污染问题等，印染厂迫切希望能找到一种既能达到印染生产要求、又能符合环保并能显著降低染色生产及废水物处理成本的硫化碱（硫化物）替代产品，因此采用对环境无污染（无硫或低硫的）高性能新型还原剂替代硫化碱是势在必行的发展趋势。
1．试验测试
1.1 实验材料及试剂
织物：22tex（26s）纯棉针织物（原胚布）。
染化料：硫化黑BR200%、硫化蓝、硫化碱、环保还原剂Sudersul（佛山敬展纺织材料有限公司）、渗透剂TG、纯碱、烧碱NaOH、元明粉、冰醋酸、皂洗剂CP。
仪器与设备：Datacolor SF600测色配色仪（Datacolor公司），FA20114电子天平，顺德荟宝染色小样机，水洗色牢度测试仪，WD-520电热鼓风干燥箱，Y571D干湿摩擦测色牢度仪。
1.2 测试方法
（1）染色得色量K/S值及色光测试
采用Datacolor SF650测色仪测试织物K/S值及色光变化。
（2）皂洗牢度
按照GB/T 3921-1995《纺织品色牢度试验 耐皂洗色牢度》测定。
（3）摩擦牢度
按照GB/T 3920-1997《纺织品色牢度试验 耐摩擦色牢度》测定。
（4）CODcr含量测试
按照GB/T 16489-1996《水质*硫化物的测定，亚甲基蓝分光光度法》测定。
1.3 染色工艺
A．工艺流程（以浸染为例）
棉针织物→加碱剂及渗透剂→染色→升温至98℃→加染料及硫化碱（或还原剂Sudersul）及碱剂→加元明粉染色60min→降温60～65℃→排液→水洗、氧化→皂洗→水洗→烘干→测试。
B．新型还原剂Sudersul与传统硫化碱工艺对比
1.3.1 染色处方（浴比1∶10）
1.3.2 染色工艺曲线
A．硫化碱染色工艺
B．新型还原剂染色工艺
2．结果与讨论
2.1 棉织物染色得色量及色牢度
按照上1.3染色工艺，分别采用硫化碱与还原剂Sudersul对棉针织物进行（硫化黑/蓝）硫化染料染色，然后以硫化碱染色织物为标样（其得色深度为100%），相对得色深度与色光由Datacolor SF650测试仪检测，测试对比染色织物色泽深度与色光差异；结果见下表2。
从上表2可知，新型还原剂Sudersul硫化染料染色的棉针织物得色量比硫化碱染色有所改善，且颜色色泽的鲜艳度较好，色光纯正。
同时，分别测试硫化碱与还原剂Sudersul硫化染料（硫化黑）染色的棉针织物色牢度，结果见下表3。
从上表3可知，新型还原剂Sudersul硫化染料染色比硫化碱染色棉织物的湿摩擦牢度与皂洗牢度都要好。
2.2 新型还原剂Sudersul工艺与硫化碱染色工艺成本比较
广东某针织染厂以生产一吨硫化黑棉针织布为例，对比采用新型还原剂Sudersul与常规硫化碱的硫化染料染色棉针织物的综合生产成本，结果见下表4。
表4中部分单价为2021年06月资料，由某染厂提供：硫化黑BR（200%）9.0元/kg，硫化碱（50%）3.5元/kg，烧碱（98%）4.0元/kg，纯碱2.2元/kg，元明粉0.70元/kg，皂洗剂6.5元/kg，Sudersul还原剂7.0元/kg，水5.0元/吨，电0.9元/度，蒸汽220.0元/吨。
由表4中可见，新型还原剂Sudersul硫化黑染一吨特深黑色棉布生产（染化料、水电及蒸汽）成本与硫化碱工艺基本接近，也没有增加印染染色生产的成本。
2.3 新型还原剂Sudersul工艺染色生产的清洁性
棉针织染厂硫化染料染色使用新型还原剂Sudersul后，对比测试了其与硫化碱染色工艺的染色染液还原性硫含量（硫化物）及废水CODcr值、硫S2-含量和废气中硫化氢气体等情况；测试结果见下表5。
从表5数据显示，新型还原剂Sudersul染色工艺比硫化碱染色的废水CODcr有明显的降低，高达61%以上，也减少了废水中大量的污泥和含硫S2-化物（含硫S2-量降低了83.84%），废气中硫化氢降低了85.77%；染厂采用新型还原剂Sudersul的硫化染料染色工艺，从源头上减少了染液中硫元素的含量；因而车间及周边不存在恶臭的气味，染色液及废水含杂极低也不存在堵塞热交换器与设备管道，工人劳动强度大幅降低；大大的降低企业生产过程中产生的废水、废气，很大程度上减少了对环境的污染。
同时染色后的织物/纱线上的残留物极少，可降低溢流水洗时间约30%，节省水/电显著，也提高了生产效率，染后织物/纱线的手感也得到改善；另外，新型还原剂Sudersul可有效保护污水处理生化系统“生物菌种”，赋予其活力及生长。
3．结语
3.1 新型环保还原剂Sudersul用量为硫化染料的60～65%（而仅为硫化碱总量的45～55%），与硫化碱相比，染色深度、色光相似；染色效果（颜色色光纯正）、色牢度都比较理想，棉织物/纱线染色后的水洗也简单些，可提升了染色后织物或纱线的柔软程度。
3.2 新型还原剂Sudersul水溶性强、易扩散渗透，还原电位稳定性，透染性与匀染性良好；染色废液中CODcr值较硫化碱工艺下降61%以上，含硫S2-量降低了83.84%，废气中硫化氢降低了85.77%；还原剂Sudersul替代硫化碱用于硫化染料染色，大大降低硫化氢等气体释放，利于员工身体健康；具有显著的节能减排效果，大幅度降低废水处理成本，有利于解决硫化染料染色的环保问题与减排。
3.3 新型还原剂Sudersul硫化染料染色，大幅度降低了织物上硫（硫S2-及硫化物）的含量，避免了织物在保存与服用过程中的纤维脆化现象（尤其是硫化黑），消除了残留在衣服上的硫磺等腥臭味，有助于消费者对服装的绿色消费，是环境友好的硫化染料染色高效还原剂；染色后的染色设备/管道也变得清洁，减少车间和设备的腐蚀，降低安全隐患，更利于清洁化生产。
作者简介：
彭志忠，江西新余人，印染高级工程师，从事染整技术三十多年；一直致力于纺织染整、印花新技术和新材料研究及染化料应用技术管理等。
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