李寒宇

(黑龍江省化工研究院)

1 高效環(huán)保漂白劑介紹、應(yīng)用范圍及迫切性

1.1 高效環(huán)保漂白劑介紹

高效環(huán)保新型漂白劑項(xiàng)目是由黑龍江省化工研究院有限責(zé)任公司獨(dú)立開(kāi)發(fā)的，該產(chǎn)品屬于國(guó)際首創(chuàng)的新型高效環(huán)保綠色化工產(chǎn)品，該項(xiàng)目在2005年被黑龍江科技廳列為攻關(guān)項(xiàng)目，并得到高新技術(shù)產(chǎn)品化專項(xiàng)資金的支持。

產(chǎn)品呈白色粉末狀，不宜融于水，宜存放，活性氧含量高。

1.2 高效環(huán)保漂白劑應(yīng)用范圍

產(chǎn)品用于紡織行業(yè)，漂白亞麻、苧麻織物;印染行業(yè)，漂白脫脂棉、羽毛、牛仔布;造紙行業(yè)中，漂白紙漿。

1.3 高效環(huán)保應(yīng)用迫切性

目前國(guó)內(nèi)使用最廣泛的就是亞氯酸鈉等含氯漂白劑。由于含氯漂白劑在漂白的同時(shí)產(chǎn)生二惡英、三氯甲烷、a-鹵代醛類等“三致”物質(zhì)。它們會(huì)溶解在漂白廢液中或沉淀在織物纖維表面，具有積累毒性，給環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的污染，威脅人類的健康。很多發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)制訂政策、法規(guī)，嚴(yán)格限制含氯漂白劑的使用，并且把漂白廢水中可吸附有機(jī)鹵化物AOX(Absorbable Organic Halogens)的濃度作為控制指標(biāo)之一，所以開(kāi)發(fā)不產(chǎn)生有機(jī)氯化物的無(wú)氯漂白工藝已經(jīng)成為當(dāng)今國(guó)際紡織工業(yè)研究的熱點(diǎn)之一。主要的漂白劑包括以下幾種。

氯氣:氧化性強(qiáng)，漂白和脫木質(zhì)素能力好，對(duì)纖維素降解能力小，并且價(jià)格便宜、工藝成熟。但它們存在的最大問(wèn)題是，由于氯氣能同許多有機(jī)物發(fā)生氯化反應(yīng)，生成很多氯代有機(jī)物，而氯代有機(jī)物大多是極其有害健康的，比如生成的三氯甲烷、四氯甲烷、二惡英等氯代物。其實(shí)是安全問(wèn)題，由于氯氣運(yùn)輸、管儲(chǔ)方面的不安全;在投加方面，氣體同水體的溶解性較低，容易散失，水中留存余量難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn);氯氣瓶氣壓不斷變化，存在投加計(jì)量不夠準(zhǔn)確的問(wèn)題;加之，氯氣等氣體的極強(qiáng)擴(kuò)散性對(duì)環(huán)境存在毒害作用，游離氯的高活性容易形成許多像四氯化碳一類的致癌物質(zhì)。

次氯酸鹽:消毒效果好，投加準(zhǔn)確，操作安全，使用方便，易于儲(chǔ)存，對(duì)環(huán)境無(wú)毒害，不存在跑氣泄漏，可以在任意環(huán)境工作狀況下投加。漂白時(shí)產(chǎn)生較多的三氯甲烷、a-鹵代醛類等物質(zhì)。這些有機(jī)鹵化物具有致癌性、致畸胎性、致突發(fā)性及多發(fā)性腦神經(jīng)病變等，并且具有積累毒性。它們?nèi)芙庠谄讖U液中或沉淀在織物纖維表面，給環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的污染。

二氧化氯:在高于110℃時(shí)，二氧化氯沸騰，成為一種黃綠色氣體。它是一種極活潑的化合物，稍經(jīng)受熱，就會(huì)迅速而爆炸性分解為氯氣和氧氣。二氧化氯具有比氯氣更大的刺激性和毒性，毒性為氯氣的40倍。由于它是氣體，易于擴(kuò)散，受熱又容易分解，在纖維表面停留時(shí)間較短，能夠不損傷纖維，所以在造紙、印染等行業(yè)得到很好應(yīng)用。但是，這些比空氣重的氣體總是會(huì)沿地面進(jìn)行擴(kuò)散，很難排除。一旦污染形成，這些有毒氣體就不可能在一個(gè)較短的時(shí)間里消除。二氧化氯極其不穩(wěn)定以及揮發(fā)性，不能像次氯酸鈉固體可以運(yùn)輸，運(yùn)輸中很容易發(fā)生爆炸事故，所以只有依靠現(xiàn)場(chǎng)制備，但是會(huì)造成嚴(yán)重的設(shè)備腐蝕和工作環(huán)境污染。

雙氧水:其價(jià)格便宜，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單而成為工業(yè)漂白中使用量最大的含氧漂白劑，但它的最大缺點(diǎn)是對(duì)木質(zhì)素的去除作用很弱，因而多用于含木質(zhì)素較少的纖維漂白工序。

臭氧:其氧化性比雙氧水強(qiáng)，同時(shí)又具有較好的去除木質(zhì)素作用，是一種良好的漂白劑，但它的選擇性極差，對(duì)纖維素有較強(qiáng)的降解作用，一般只能用于織物的初級(jí)輕度漂白。

過(guò)氧乙酸:其氧化電位較高(0.986V)與亞氯酸鈉相近(1.073V)，氧化性強(qiáng)并且對(duì)木質(zhì)素具有較強(qiáng)的去除作用。但是過(guò)氧乙酸具有較強(qiáng)的腐蝕性，不穩(wěn)定(國(guó)標(biāo)儲(chǔ)存期為一個(gè)月)，所以不宜在工業(yè)上采用。

這些所謂的新型漂白劑都有各自的特點(diǎn)，但是它們存在對(duì)環(huán)境會(huì)造成重大污染或是漂白效果不太理想、生產(chǎn)成本較為昂貴的問(wèn)題。因此有必要研究開(kāi)發(fā)一種環(huán)境友好、漂白效果好而且生產(chǎn)成本較低的漂白劑。

2 漂白劑應(yīng)用的分析

2.1 漂白工藝設(shè)備配置情況

漂白工藝設(shè)備配置情況見(jiàn)表1。

表1 漂白工藝設(shè)備一覽表

2.2 漂白原理及工藝

雙氧水在堿性條件下能分解產(chǎn)生HO·自由基和HOO·自由基，它們能和亞氯酸鈉中的亞氯酸離子反應(yīng)而生成新的自由基，從而分解亞麻中的雜質(zhì)，破壞纖維素中的天然色素。但是在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生二氧化氯。當(dāng)用亞氯酸鈉漂白達(dá)到企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，繼續(xù)增加亞氯酸鈉的濃度白度增加的不大，但卻使強(qiáng)度有所下降。為達(dá)到所需要的白度，用雙氧水進(jìn)行復(fù)漂。

3 結(jié)論

(1)氣體污染及能耗較低

傳統(tǒng)的次氯酸鈉漂白劑在漂白的過(guò)程中，由于亞麻對(duì)次氯酸的還原作用，會(huì)產(chǎn)生大量的氯氣，它主要通過(guò)呼吸道侵入人體，氯氣對(duì)上呼吸道黏膜會(huì)造成有害的影響。在亞氯酸鈉漂白過(guò)程中，會(huì)逸出帶刺激性的二氧化氯氣體，二氧化氯具有比氯氣更大的刺激性和毒性，易發(fā)生低水平爆炸。新型漂白劑在整個(gè)漂白工藝中基本上不會(huì)產(chǎn)生任何氣體，當(dāng)然也不會(huì)危害人體健康，污染周?chē)諝猸h(huán)境。

不管采用哪種工藝，漂白過(guò)程中都需要用到水氣加熱反應(yīng)器內(nèi)的熱水進(jìn)行漂白工藝，這需要燃燒煤炭來(lái)提供熱量，在消耗大量的能量的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生許多二氧化碳、二氧化硫以及氮氧化物等，對(duì)大氣環(huán)境造成污染。經(jīng)過(guò)計(jì)算，每漂白一噸亞麻，采用新型環(huán)保高效漂白劑所消耗的能量為亞氯酸鈉工藝的56.3％，能夠節(jié)省43.7％的能量;同時(shí)，排放到大氣中的二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物也能減少43.7％，大大減輕了對(duì)大氣的污染。

(2)水污染較輕，廢水處理費(fèi)用大為降低

亞氯酸鈉漂白劑漂白和新型高效環(huán)保漂白劑相比，由于其含有氯化物，可生化性差，用水量大，所以在污水處理部分投資，土建，設(shè)備，年運(yùn)行費(fèi)用，總運(yùn)行費(fèi)現(xiàn)值，現(xiàn)值總費(fèi)用等方面均有較大的投入。

用亞氯酸鈉漂白的整體費(fèi)用為333.1萬(wàn)元，新型環(huán)保漂白劑漂白的整體費(fèi)用是207.2萬(wàn)元，計(jì)算處理新型環(huán)保漂白劑漂白亞麻所產(chǎn)生廢水的費(fèi)用只占亞氯酸鈉漂白的費(fèi)用的62％。