活性紅X-3B染色棉織物的高級氧化剝色效果研究.pdf

1、紡織品在生產(chǎn)和使用過程中會不可避免地產(chǎn)生印染疵品、天然纖維邊角料和廢舊織物，對其進行回收利用不僅能提高資源的綜合利用率，緩解資源緊缺問題，還能減輕上述廢棄物的處置負荷，減少環(huán)境污染。有效剝色是有色紡織品回收利用的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的化學(xué)剝色需添加各種化學(xué)試劑，高溫和強堿的剝色條件易造成織物損傷而影響再利用，同時產(chǎn)生大量成分復(fù)雜且難生化的剝色廢水。生物法雖剝色條件溫和，但有效剝色菌種單一，耗時長。若能利用高級氧化過程中產(chǎn)生的強氧化劑(如羥基自由基

2、(·OH)等）對染色棉織物進行剝色，有望實現(xiàn)剝色過程的溫和處理以減輕織物損傷，并縮短剝色時間，降低剝色廢水處理負荷。
　　本文以活性紅X-3B染色棉紗布和斜紋棉布為研究對象，首先采用電化學(xué)法在水溶液體系對染色棉織物進行剝色，以NaCl或Na2SO4為電解質(zhì)，以釕銥鈦電極（Ti/TiO2-RuO2-IrO2）和氟樹脂改性的二氧化鉛電極(β-PbO2)為陽極，不銹鋼網(wǎng)為陰極，通過測定剝色前后織物的K/S值，計算剝色率，據(jù)此考察電解質(zhì)類

3、型、電解質(zhì)用量、電流密度和浴比（布與水的質(zhì)量比）等對電化學(xué)剝色效果的影響;其次，采用Fenton法對染色棉織物進行剝色，考察FeSO4用量、H2O2用量、水溶液初始pH值和浴比等對剝色效果的影響;根據(jù)剝色率和剝色前后織物的重量保留率，篩選出電化學(xué)剝色和Fenton剝色的適宜條件。剝色前后的棉織物通過掃描電子顯微鏡(SEM)和傅里葉紅外光譜儀(FTIR)分析電化學(xué)和Fenton剝色對棉織物質(zhì)量的影響;通過測定剝色出水的化學(xué)需氧量(COD)

4、和色度，分析剝色過程中水質(zhì)的變化，同時借助氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)測定剝色出水中的主要成分，初步推測活性紅X-3B從纖維表面剝離的機理，得出以下結(jié)論:
　　(1) Ti/TiO2-RuO2-IrO2陽極對活性紅X-3B染色棉紗布剝色時，由于NaCl電解質(zhì)體系中產(chǎn)生的活性氯對剝色起到了間接氧化作用，因此，NaCl體系的剝色效果明顯優(yōu)于Na2SO4體系。常溫常壓下，在NaCl用量為2.0 g/L，電流密度為15 mA/cm2

5、以及浴比為1∶40的條件下，對染比為1.0％的活性紅X-3B染色紗布剝色60 min后，靠近電極表面的纖維層和最外層的剝色率分別為98.14％和97.29％，各層剝色效果相近。剝色出水的COD和色度分別為19 mg/L和18度，GC-MS檢測到剝色出水含少量甲苯和氯代烴類有機物。SEM和FTIR分析表明，剝色后的棉纖維無水解和刻蝕現(xiàn)象，微觀分子結(jié)構(gòu)無明顯改變，但結(jié)晶度略有下降。對剝色后的紗布進行復(fù)染（1.0％染比），上染率的平均值為85

6、.73％，K/S值的平均值為3.76。可見，Ti/TiO2-RuO2-IrO2陽極剝色不僅能取得較好的剝色效果，同時對棉纖維的結(jié)構(gòu)和纖維復(fù)染影響很小，剝色出水有機污染負荷低。
　　(2)以Na2SO4為電解質(zhì)，使用β-PbO2電極對活性紅X-3B染色斜紋純棉棉布剝色20 min后，由于受陽極表面產(chǎn)生的·OH的壽命和擴散的限制，與NaCl為電解質(zhì)相比，剝色效果不明顯。常溫常壓下，在棉布與陽極間距為0.5 cm，NaCl用量為2.0

7、g/L，電流密度為15mA/cm2的條件下，對活性紅X-3B染色棉布（染比1.0％）剝色20 min，棉布剝色率可達90％以上;同一水剝色液用于染色棉布20次剝色后，仍可使染色棉布剝色率達到95％以上，剝色出水COD為5 mg/L;6次剝色后的剝色出水含少量甲苯和氯代烴類有機物。SEM和FTIR分析表明，剝色過程對棉布微觀結(jié)構(gòu)無明顯改變，但棉布結(jié)晶度升高;剝色后的棉布在染比為1.0％的染色液進行復(fù)染，上染率的平均值為29.14％，染色后

8、棉布的K/S平均值為1.78，比相同條件下原棉布的平均上染率低14.57％，但色牢度較高。β-PbO2陽極用于染色棉布的剝色在取得良好剝色效果的同時，可保證棉布性能不會造成損傷，水剝色液可反復(fù)用于染色棉布的剝色，降低了剝色出水產(chǎn)生量和污染負荷。
　　(3)利用Fenton氧化過程中產(chǎn)生的·OH對活性紅X-3B染色棉布進行剝色的最佳條件為:pH為3，F(xiàn)eSO4用量為300 mg/L，H2O2用量為900 mg/L，溫度為60℃，在此

9、條件下剝色70 min后，棉布的的剝色率為80.44％;剝色出水COD為127 mg/L，剝色出水成分中含少量甲苯等取代苯和2，2，4，6，6-庚烷。分析剝色前后棉布的SEM和FTIR圖發(fā)現(xiàn)，剝色過程中棉布無水解和刻蝕現(xiàn)象，但棉布結(jié)晶度升高。剝色后棉布以1.0％的染比復(fù)染后，棉布上染率的平均為71.64％，K/S的平均值為1.23。剝色對棉布上染率無明顯影響，但由于棉布表面鐵離子及其絡(luò)合物的作用，導(dǎo)致棉布的色牢度降低。
　　綜上所