活性染料染色残液的重复回用

摘要：活性染料染色需要消耗大量盐碱，使染色残液中盐碱含量高，给污水处理带来较大难度，影响活性染料染色的主要因素有盐的浓度、碱的浓度、染色浴比及温度。本文通过在恒温染色工艺条件下，测定正常染色及残液染色的用水量、染液pH值、染色织物深度，探讨活性染料染色过程中染料及盐碱的消耗情况，进行活性染料单色和拼色染色残液回用试验。结果表明，每次回用染色染料用量减少原始用量的5％左右，盐的补充用量与水的消耗成正比，碱由于部分水解使染液pH递减，每次回用需要补加总用量的5％-l 0％，车间大货的生产验证了活性染料染色残液的回用具有可行性。

1印染厂现状分析

印染行业是国家四大污染整治行业之一，2013年印染行业入网排污标准COD从原先的小于500ppm提高到小于200 ppm，为此一些小的印染厂承受不了排污限制及污水处理成本的压力而关门倒闭，部分印染厂停业整顿，花大成本进行污水处理工程改造，有的补充反渗透膜处理技术新增中水回用工程，污水处理成本从原先的l元／吨增加到6元／吨。解决印染厂的这个难题的方法，就是通过设备的改进，通过工艺技术的改造，通过染色污水的重复利用，来减少或者不产生印染污水，做到零排放是我们印染厂的最终目标。本文所研究的活性染料染色残液的重复回用，不改造染色设备就可以达到减少污水处理成本，减少助剂和染料成本的目的，为印染厂减少排污，做到接近零排放提供了新的思路。

2活性染料染色残液重复回用技术的研究和分析

2.1活性染料染色残液重复回用方法

方法一：在间隙式染色机旁边或者上方做一个与染机同等容量的辅缸，并通过泵与染色机相连，活性染料染色结束后，把残液泵到辅缸中，与原染液相比，残液量会少10％左右(准确量可通过测试得到)。等下缸回用染色时，在辅缸中补加l0％的水及相应的元明粉和纯碱，把辅缸中的残液放回染机中，以同样的染色工艺染第二缸同一产品，再重复上述操作回用残液做第三、第四、第五…第N缸产品的染色．

方法二(发明专利：ZL201210142739．7)：不做辅缸，把N个同样容量的染色机通过泵连接起来，准备好N缸染同样颜色的同样产品，第一缸染色结束后，把残液泵到第二个染缸中，补加10％的水及相应的元明粉和纯碱，开始第二缸产品的染色，染色结束后再把残液泵到第三个染缸中，补加10％的水及相应的元明粉和纯碱，开始第三缸产品的染色，重复上述操作回用残液做第四、第五．．．第N缸产品的染色。

2.2活性染料染色残液的重复回用技术的优点

理论上讲，只要是染同样的产品，活性染料染色残液可一直重复回用下去，做到染色残液的真正零排放，但实际上一般能重复回用4-5次。就按回用5次来分析此残液回用技术的优点，回用5次，就是染6缸产品，以黑色为例染l00 kg产品，染色配方：活性黑6％、元明粉60g/L、纯碱25 g/L，按1：10的浴比计算，见表l比较。

表1工艺处方比较

正常染五缸产品所用染料30公斤、元明粉300公斤、纯碱125公斤、染色用水(不包括后处理用水)5吨，排污4.5吨，而残液回用染五缸产品所用染料28.5公斤、元明粉30公斤、纯碱l2.5公斤、染色用水(不包括后处理用水)0．5吨，排污0.9吨。通过5次回用可节省染料l.5公斤、元明粉270公斤、纯碱112.5公斤，节省染色用水(不包括后处理用水)4.5吨，减少污水排放3.6吨。节省的染料比较少，但在节省元明粉和纯碱，减少用水减少排污相当可观，元明粉和纯碱的回用率为90％，染色用水的回用率90％，污水回用率80％。一般污水处理中水回用率只有50％-60％，而且处理成本高，处理效果有时会不好，反渗透膜的保养和更换成本也高，这就是活性染料染色残液重复回用的优越性。

2.3活性染料染色残液的重复回用试验和分析

2.3.1染色工艺

为了确保五次回用染色工艺与第一次染色工艺的一致性，活性染料对棉或再生纤维素纤维的染色工艺采用恒温法，染色工艺曲线见图l。

由于每次残液回收后的温度在50～60℃范围内，当补加l0％的水和相应的元明粉和纯碱后温度会在50℃左右，而且只能是恒温先加碱法的染色工艺，才能保证每次回用染色时工艺的一致性，开始回用染色时只要泵回补加后的残液先升温到60℃，再用20 min时间加活性染料开始染色就可以了。

2.3.2单色黑色重复回用试验

为了验证残液回用染色的可行性，先用单色黑色用上述恒温法工艺进行如下试验：取事先氧漂好的棉布10 g，浴比1：20。材料：60支棉氨平纹布。

第一次染色配方：

KN-B活性黑0．4 g(4％)

元明粉8 g(80％)

碱4 g(40％)

正常染色时测得pH=11.58，染色结束后取出样布经水洗皂洗水洗后烘干留样标为00。取20 mL残液在不加任何助剂和染料情况下染1g同样的布，残液染色后测得如下数据：

从K/S数值说明残液染色后织物还是有约一成的颜色，残液中的染料有部分已经水解，但还有部分还没水解，还能上染织物。

第一次回用：取残液，需要补充30 mL水到200 mL，补加相应的元明粉为30×5+200=0.75，纯碱为30×2．5÷200=0.375，升温到60℃，补加KN-B活性黑染料为0．4-0．7×0．4÷18．2=0．384开始第一次残液染色，此时测得染液的pH=11.53，染色结束后取出样布经水洗皂洗水洗后烘干留样标为01，取20mL第一次回用残液在不加任何染料和助剂情况下染lg同样的布，残液染色后测得如下数据：

第二次回用：取残液，需要补充30mL水到200mL，补加相应的元明粉为30×5+200=0．75，纯碱为30×2．5÷200=0．375，升温到60℃，补加KN-B活性黑染料为0．4-1．58×0．4÷l6．85=0．363，开始第二次残液染色，此时测得染液的pH=11．51。染色结束后取出样布经水洗皂洗水洗后烘干留样标为02，取20mL第二次回用残液在不加任何染料和助剂情况下染1g同样的布，残液染色后测得的数据：

第三次回用：取残液，需要补充30mL水到200mL，补加相应的元明粉为30×5+200=0．75，纯碱为30×2．5--200=0．375，升温到60。C，补加KN．B活性黑染料为0．4-2．15×0．4-17．10=0．350开始第三次残液染色，此时测得染液的pH=11．49，染色结束后取出样布经水洗皂洗水洗后烘干留样标为03，取20mL第三次回用残液在不加任何染料和助剂情况下染19同样的布，残液染色后测得如下数据：

第四次回用：取残液，需要补充30mL水到200mL，补加相应的元明粉为30X×5+200=0．75，纯碱为30×2．5÷200=0．375，升温到60℃，补加KN-B活性黑染料为0．4-2．38×0．4÷17．62=0．346开始第四次残液染色，此时测得染液的pH=11．49，染色结束后取出样布经水洗皂洗水洗后烘干留样标为04，取20mL第二次回用残液在不加任何染料和助剂情况下染lg同样的布，残液染色后测得如下数据：

第五次回用：取残液，需要补充30mL水到200mL，补加相应的元明粉为30×5÷200=0．75，纯碱为30×2．5÷200=0．375，升温到60℃，补加KN-B活性黑染料为0．4-2．56×0．4÷17．7=0．342开始第五次残液染色，此时测得染液的pH=11.46，染色结束后取出样布经水洗皂洗水洗后烘干留样标为05，取20mL第二次回用残液在不加任何染料和助剂情况下染1g同样的布，残液染色后测得如下数据：

从试验K／S数据分析，随着一次次残液的回用染色，残液的颜色会越来越深，残液染得的颜色深度有所增加，每次残液回用染色可减去染料5％左右，第一、第二次回用染色减染料5％后所得的颜色深浅比较接近，而第三、第四、第五次回用染色基本上不能再减染料了，从此试验得出的结论是活性染料单色残液回用染色不是每次可以提减5％染料，而是每次回用染色染料用量只能减原始染料用量的5％。

2.3.3三拼色酒红重复回用试验

基于上述单色试验，我们又做了三拼色试验，并做了些改进，就是每次回用染色的工艺同上面，染色配方都要一样，为原染色配方的95％，试验报告如下：

染色工艺：恒温法。材料：60支棉氨平纹布l0g，事先氧漂好。颜色：酒红。

染色配方如下：

浴比l：20(200 mL)，正常染色时测得pH=11．78。

染色结束后取出样布经水洗皂洗水洗后烘干留样标为O0。取20mL残液在不加任何助剂和染料情况下染1g同样的布，残液染色后测得；HT数据：

第一次回用：取残液补充30ml,水到200mL，补加相应的元明粉为30×10÷200=1．5g，纯碱为30×5÷200=0．759，升温到60℃，补加染料为初次配方的95％，开始第一次残液染色，此时测得染液的pH=11．72，染色结束后取出样布经水洗皂洗水洗后烘干留样标为01。取20mL第一次回用残液在不加任何染料和助剂情况下染lg同样的布，残液染色后测得如下数据：

第二次回用：取残液补充30mL水到200mL，补加相应的元明粉为30×10÷200=1．5g，纯碱为30×5÷200=0．75g，升温到60℃，补加染料也为初次配方的95％，开始第二次残液染色，此时测得染液的pH=11．63，染色结束后取出样布经水洗皂洗水洗后烘干留样标为02。取20mL第二次回用残液在不加任何染料和助剂情况下染lg同样的布，残液染色后测得如下数据：

第三次回用：取残液补充30mL水到200mL，补加相应的元明粉为30×10÷200=1．5g，纯碱为30×5÷200=0．75g，升温到60℃，补加染料为初次配方的95％，开始第三次残液染色，此时测得染液的pH=11．58，染色结束后取出样布经水洗皂洗水洗后烘干留样标为03。取20mL第三次回用残液在不加任何染料和助剂情况下染lg同样的布，残液染色后测得如下数据：

第四次回用：取残液补充30mL水到200mL，补加相应的元明粉为30×10÷200=1．5g，纯碱为30×10÷200=0．75g，升温到60℃，补加染料为初次配方的95％，开始第四次残液染色，此时测得染液的pH=11．53，染色结束后取出样布经水洗皂洗水洗后烘干留样标为04。取20 mL第四次回用残液在不加任何染料和助剂情况下染lg同样的布，残液染色后测得如下数据：

第五次回用：取残液补充30mL水到200mL，补加相应的元明粉为30×10÷200=1．5g，纯碱为30×5÷200=0．75g，升温到60℃，补加染料为初次配方的95％，开始第五次残液染色，此时测得染液的pH=11．52，染色结束后取出样布经水洗皂洗水洗后烘干留样标为05。取20 mL第五次回用残液在不加任何染料和助剂情况下染1g同样的布，残液染色后测得如下数据：

在允许试验一定误差情况下，l-5次残液回用染色的配方为初次配方染料用量的95％，补加元明粉和纯碱一样条件下，从此试验K／S数据分析，随着一次次残液的回用染色，残液的颜色会越来越深，残液染得的颜色深度有所增加，第1-5次回用染色后的颜色深浅和色光接近，色差级别接近4级。从试验pH值数据看，随着一次次回用染色，残液的pH值在递减，分析回用染色颜色的递减与pH值递减有关，所以为了让每次回用染色颜色更接近，每次回用染色时可再补加总纯碱量的5-10％。

2.4活性染料染色残液重复回用色牢度情况

为了验证每次回用后色牢度的情况，我们对上述二试验每次回用后的色牢度进行测试，测试标准为IS0。从IS0洗涤测试报告看，五次回用染色面料的多纤维沾色牢度大都有4级以上，酒红有一次回用染色面料牢度有半级差异，也属正常情况，所以结论是每次残液回用染色面料的色牢度都合格。

2.5活性染料染色残液重复回用实例

为了证实实际大货残液回用染色的可行性，我们做了二次回用的大货实际操作，大货染色具体做法如下。面料：40支棉纱与20/30包纱交织无缝内衣套装，棉纱在外层，包纱在里层。颜色：黑色。

染色配方(60℃恒温法)：

活性黑W-NN6.5％

活性黄3RS0.52％

活性红3BS0.35％

元明粉60 g/L

纯碱20 g/L

染色浴比1：1 5

具体操作：选取相连的三个l00公斤的成衣染色机，分别标为l#、2#、3#，准备三缸l00公斤的无缝内衣套装，称好元明粉、纯碱和染料，按照恒温法染色工艺进行染色，染色结束后，用临时移动泵把染色残液从l#缸泵到2#缸，补加15％的水量和相应的元明粉及纯碱，再加5％的纯碱，加95％的染料配方，升温到60℃进行第一次回用染色，同时l#缸进行下道工序处理。当2#缸染色结束后，用同样方法把第一次回用染色的残液泵到3#缸中重复上述操作，开始第二次残液回用染色，当三个染缸染色全部结束后，对此三缸染色的颜色进行比较，颜色基本一致，缸差为4级。

3活性染料染色残液重复回用试验结论

通过上述小样和大货的试验，活性染料染色残液重复回用是可行的，从理论上讲活性染料染色，残液可以回用N次，但实际上一般回用4-5次。以回用5次计算，就活性染料染色工序，虽然染料用量减少不多，但元明粉和纯碱可节省90％，用水可减少90％，排污也减少90％，大大减低了染色成本，是目前最实际最有用的不经过中水处理直接回用污水的方法。不仅回用了少量染料，还回用了全部助剂，还减少了用水，减少了排污，减轻了污水处理中水回用的成本。本文只叙述了活性染料残液重复回用同样的颜色，其实中浅颜色活性染料残液也可重复回用成深颜色或者黑色，除了活性染料残液重复回用外，弱酸性染料锦纶染色、阳离子染料腈纶或改性涤纶染色、分散染料涤纶染色的残液都可以重复回用染色。如果可以配备多个辅缸的话，可以把氧漂、水洗、皂洗、固色、柔软等都可以重复回用起来，实现真正清洁生产、零排污这个目标。