循环经济是符合可持续发展理念的经济发展模式,强调节约资源及循环利用。
循环经济是符合可持续发展理念的经济发展模式,强调节约资源及循环利用。

循环经济是符合可持续发展理念的经济发展模式,强调节约资源及循环利用,其作用日趋重要。业界可通过不同方式,包括采用创新纺纱、织造及染整技术、有效处理印染污水、回收利用废旧纺织品、建设纺织印染循环工业园等,来促进纺织产业的循环经济发展。

纺织行业面临的诸多问题,例如贸易摩擦、贸易壁垒、人民币持续升值、出口退税率下调、原料及要素价格上涨、对水以及大气的污染。这些使得目前中国纺织业竞争十分激烈,尤其是在没有品牌化的中低档纺织品行业更加激烈。作为中国国民经济的支柱产业,纺织行业的可持续发展必须受到足够重视。

纺纱

纺纱作为纺织产业链重要的一环,其循环经济的发展显的尤为重要。纺纱之前要进行前处理工艺,其发展方向是高效、低耗、短流程传统的前处理中的煮漂工艺加工过程中需消耗大量的水、热能、碱,排放出大量含高浓度污染物的废水,严重制约了印染行业的运行和发展。

研究应用能耗低、排放污染物少的节能降耗练漂新工艺替代传统碱是实现纺织循环经济有效措施。在这方面山东济宁如意有限责任公司做的比较好其公司颜奇通过对各种新型助剂的研究、探讨与应用,试验出了集精练、漂白一体的前处理工艺。 

织造

织造之前的上浆是会对环境造成很大的危害。为发展循环经济,目前对上浆研究的重点是清洁的新型浆料、上浆技术等。PVA在涤棉混纺上浆中具有广阔的应用,但是PVA难降解,退浆困难,其废水污染严重,是阻碍纺织循环经济的重要一点。当前对PVA浆料的替代有深度变性的变性淀粉、接枝淀粉浆料、多重变性淀粉浆料、复合变性淀粉浆料等。

在减少浆料对环境的污染的同时,人们也对上浆方式和上浆技术进行了不懈的研究。现有的清洁的上浆技术有溶剂上浆、预湿上浆、泡沫上浆、热熔上浆、高压上浆、冷上浆等。

溶剂上浆是用低沸点、低比热的有机溶剂代替水。因表面张力小对纤维润湿作用强,浆在纱上分布均匀,能量消耗低,机器占地面积小,劳动生产率高。采用的最多的是全氯乙烯,1,1,1,一三氯乙烷等由于使用的这些溶剂蒸发快,对纱线具有很好的浸润性,这样就没有了传统上浆和退浆过程中的污水处理,符合纺织循环经济。

泡沫上浆采用易于发泡的浆液与发泡剂和压缩空气均匀混合由施泡装置将泡沫浆液均匀涂抹到经纱上,泡沫上浆以空气和水为传送介质起到节水的效果。

预湿上浆就是在经轴架与浆槽之间安装预湿装置,经纱在进入浆槽浸浆前,先经过包含高温热水的预湿水槽进行预湿,再经过一对挤压辊来控制经纱最终的回潮率,达到上浆的目的。这样能满足色织松式染色经轴上浆的要求,提高上浆质量,减少毛羽,提高浆纱的耐磨性和可织性,又可节约浆料和能源,并提高织机效率。

近年来发展起来的自动调浆技术,传统印花生产具有连续生产、染料颜色多变、且重复使用的特点为了保证不同布匹的花色相同仅仅依靠人工配制染料很难达到高质量的产品要求自动调浆技术正是为了解决上述问题而产生的

染整

染整作为纺织生产的最后一道工序,其发展循环经济是十分重要的。染整过程中必须对织物首先进行前处理。

冷轧堆前处理技术

为了节能减排,行业目前在大力发展冷轧堆前处理技术。该技术指在室温条件下用碱、双氧水、稳定剂、精炼剂等混合的处理浴对织物进行浸轧、上卷,然后密封在室温下存放,该技术流程短、结构简单、投资不大。

染整中的湿短蒸轧染工艺符合纺织循环经济的发展。湿短蒸连续轧染工艺中的汽蒸是在100℃以上的载体中进行,载体也都含有一定湿度,有的是过热蒸汽,有的是热空气与蒸汽的混合汽体。该工艺固色速度快,固色率高,无需烘干,染料不易泳移,用碱低或使用弱碱性碱剂,一般可不用尿素,并且重现性、匀染性和透染性好。

微悬浮体染色

微悬浮体染色是今年来新发展起来的一项染色技术由于微悬浮体染色是利用特制的微悬浮体助剂在染色过程微悬浮体助剂与染料形成微悬浮体体系增加了与纤维之间的亲和力,使得该体系能够在低温下能够较快的均匀的吸附到毛纤维上面。

随着温度的升高,染料逐渐从微悬浮体系中解聚释放出来,然后渗透进入毛纤维中,进而完成固着染色过程相比于传统染色可以保证相近上染率的同时可显着缩短染色时间节约能源

微胶囊染色

微胶囊染色作为一种缓释型染色,具有其他染色不具有的匀染性优势。微胶囊染色的技术核心是将染料作为芯材制成微胶囊。染色时,可直接将染料微胶囊投入染浴中,利用纤维、染浴和胶囊中染料的浓度差,使染料不断释放、吸附和上染纤维,完成染色。

利用微胶囊染料进行染色,可以制造出色彩斑斓的纺织品,同时可以有效地解决纺织印染中存在的一些问题,如降低成本、提高染料利用率、有利于废水净化和实现无助剂免水洗染色等,是染色工艺的发展方向,具有广阔的发展前景。

数码喷墨印花

纺织品数码喷墨印花是近年来发展起来的一项印花技术。其是在高压空气的推动下,经计算机分色处理喷嘴喷射到纺织品上,具有反应迅速、印花精度高、图案表现力强、染化料浪费少等特点,并且符合当前人们对个性化、小批量、多品种和高品质纺织品印花的要求。

这是当前纺织品印花技术发展的主要方向,符合纺织循环经济的发展。目前数码喷墨印花领域高性能染料的开发还比较少,是未来其进一步向绿色,循环经济发展所要解决的主要问题。

印染废气、碱液、废水

废气的处理

在纺织生产中,定型机产生的废气是染整行业主要的废气。定型机油烟排放大,能源浪费大,对环境污染大,因此对定型机废气的热能回收及净化处理非常重要。

定型机废气热能回收的原理是定型机排放的废气和加热的新鲜空气分别走两个完全隔离的通道,定型机的废气经过滤进入高效热交换器降温,再经过除热油烟装置排放;新鲜空气经过滤,再经过高效热交换器加热,送到定型机

未经处理的印染废水会对生态环境造成污染和破坏。碱液的回收利用

纺织加工中的许多环节都有碱的使用,尤其是在丝光阶段会有更多的废碱产生。然而目前大部分印染企业对于这些碱液未予以回收处理,而是直接与其他工序的废水混合在一起被排放掉。这样既造成了碱液浪费,又增加了污水处理难度和成本,更污染了环境。

纺织加工后通过对废液中的碱进行回收,处理后可供退浆、煮练、丝光等工序使用。废碱液的回收利用极大地降低了碱耗量、也降低了印染废水的碱度、排放量,减轻废水的处理难度,最终达到清洁生产,节能降耗的目的。除了对废碱液进行回收利用外,也有对废碱液运用氧化法、生物法、滤膜法进行处理的

废水的回收利用

印染废水来自于印染过程中的前处理、染色、印花、后整理等各个阶段,是每个阶段产生的废水的总称。印染废水占全国纺织废水排放量的80%,且污染物超标排放现象依然严峻,解决印染污水具有重要的现实意义和必要性。生物处理法、物理法、化学法是符合纺织循环经济的三大处理方法。

生物处理法

生物处理法中的微生物会产生酶,这些酶会去破坏不同的不饱和双键,而纺织染料中的几大染料偶氮、蒽醌、靛族、硫化染料均具有不饱和建,这些不饱和双键同时也是染料具有颜色的根本原因。微生物正是利用自身产生的酶去破坏染料的不饱和双键,在降解染料结构的同时,也会对染料的发色基团进行破坏,使得印染废水的色度降低。

目前,常用的生物处理法有好氧法、厌氧法,好氧生物法相对厌氧生物法更加常见。此外,有研究对好氧生化法进行工艺优化,对降解印染废水取得了优良的效果。

物理法

纺织厂需确保废水经妥善处理才可排放到水源中。

物理法包含吸附法及膜分离技术。吸附法对印染废水进行处理具有操作简便、能耗低、综合效益好等优点,所以在印染废水的处理中具有广阔的前景。

近些年,基于廉价环保的生物质材料,经过修饰加工制备得到吸附材料成为废水治理领域中的一个热门课题。有研究将羧基化壳聚糖键合到聚乙烯醇纤维并用于废水处理,主要处理废水中的重金属离子,并探究了影响吸附效率的各因素,结果表明了改性纤维对重金属的吸附性能变优。

曾有研究用橘子皮对活性蓝19进行吸附,吸附效果不错,随后用溴化十六烷基三甲铵对橘子皮进行改性,去除效率显著提高,如果能将农产物加以利用,这对生态系统的良性循环更加有利。

膜分离技术主要是根据混合物中各类分子的粒径大小的不同,以压力差、电势差或浓度差作为推动力使其穿过半透膜情况不一样为基础,从而实现分离。经过膜分离后,废水主要是由浓缩液和透过液两部分组成,它们可以回收或再进行生产,这样不仅可以实现资源的多次利用还不会造成污染。目前据报道,超滤膜和纳滤膜的适用性较广泛。

化学法

化学法包括混凝法以及氧化法。化学混凝法历史悠久,属于简单粗放式处理工艺。化学混凝法是先将混凝剂按一定比例添加到标的废水中,进行搅拌使混凝剂和标的废水充分混合,最大程度的发挥混凝剂的混凝效果,在混凝剂的作用下,废水中的污染物形成矾花沉降和废水分离。

符合纺织循环经济的氧化法有电化学法以及高级氧化技术。电化学法在印染废水的处理过程中有氧化、还原、混凝、絮凝等作用。根据废水中的成分物质不同,在不同的水体环境下,其发生作用的机理也不一样。

电化学法技术成熟可靠,已经成功在废水处理等领域推广应用,其设备简单易操作,而且处理效果明显,随着运行成本的不断降低,其在未来是发展纺织循环经济的一个重要方向。

高级氧化技术具有使用条件、环境广泛,降解彻底,迅速等优点成为处理印染废水的一项新的研究热点。高级氧化技术以羟基自由基的提出为标志,其本质是羟基自由基经过电子转移、亲电加成、脱氢反应等路径降解水中的污染物,最后将各种有机物转化为易生物降解的中间产物或CO2H2O和其它简单无机物。高级氧化技术的具体方法有超声氧化法,Fenton氧化法,臭氧氧化法等。

 国内不少城市均设立了旧衣回收箱,希望通过回收利用,减少资源浪费。

废旧纺织品的实收再利用

目前,从技术上对废旧纺织品的回收方法主要有物理回收利用、化学回收利用。废旧的棉织物经过切割或者开松后得到的纤维分为可纺纤维和不可纺纤维,对于可纺纤维,可以在纺纱后织成织物。经开松后得到的不可纺纤维,在对其进行定向或不定向的排列后,用机械或化学方法进行加固可制成非织造产品。 

化学回收利用是利用相关试剂破坏纤维中的高分子结构,使纺织品裂解为单体,低聚物再利用已有生物单体或低聚物合成制造新纤维。化学回收主要用于聚酯纤维、聚氨酯纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维等合成纤维。

主要方法有醇解法、水解法、碱解法、氨解法、胺解法、热解法、加氢裂解法、磷酸酯降解法、超临界流体降解法等。 

纺织行业的智能制造 

随着中国传统意义上的人口红利的消失,劳动力成本逐年攀升。相反在一些发展中国家,比如印度,越南,孟加拉国等其人口红利依然具有优势。为了应对这些发展中国家纺织业对中国纺织业的冲击,中国纺织业必须大力发展智能制造。

随着国内一些大型纺织厂例如,如意魏桥华孚溢达智能化智慧化数字化车间的建立,智能制造正在成为未来纺织行业发展的一个方向。比如运用了互联网技术、云技术、大数据技术来提升纺织相关设备使得纺织品实现了从纤维到纱线到布匹的自动化生产。

例如,将光电检测、视觉定位,以及一些其他智能技术、传感技术运用到最新的自动穿经机上,自动穿纱机的剪带钩将纱线在停经片、综眼及钢筘筘齿间隙间畅通的穿梭。

为了使纺织生产工序进行无缝连接,自动连接,减少工人任务量。智能化、智慧化、数字化的技术还可以运用在清梳联、粗细联、细络联等方面。

纺织印染循环工业园的建设 

纺织印染循环工业园的建设是未来纺织工业发展循环经济的一个重要方向。工业园的建设可以实现集中供电、供热、集中污染物处理,实现资源的梯级利用。

有项研究设想了一个纺织工业园,在该生态园内实现废气的洁净排放,大部分废水实现了多级利用;污泥利用热电厂余热干化后,与燃煤耦合进行生物质发电,整个园区通过水、能源和固废的多次再利用而最终达到了发展纺织循环经济的目的。

具体运作如下:

热电厂发电余热用于纺织企业热源,园区冬季供暖以及纺织热干化处理中心对污泥进行生物质发电。电厂的冷却水是未经过污染的水,可以进入到工作净水厂。

纺织印染厂产生的废水一部分可以直接到污水处理厂进行处理,另一部分可以对热电厂产生的炉渣进行混合达到脱硫的目的,脱硫后的废水相比未经过脱硫的废水,其处理成本变小;脱硫后的炉渣可以用于水泥建材,保温砖等的制作;工业园产生的废棉籽壳可以进行蘑菇的种植。

纺织热干化处理中心将印染污泥、净水污泥进行热干化,产生的干污泥,臭气进入到热电厂。

污水处理厂将整个工业园产生的废水进行处理达到排放标准后直接排放或者进入净水厂等待下一步继续利用。

(龚龑是塔里木大学机械电气化工程学院副教授兼副院长;董鹏飞是新疆大学纺织与服装学院研究生;张秀是塔里木大学机械电气化工程学院纺织工程本科生;钱麓安是北京师范大学附属实验中学高中部学生。)