科创中国

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需求背景

  我国纺织行业年耗水量超过100亿t，废水排放量占全国各行业的第六位。其中印染行业又是纺织行业中的废水排放大户，每天大约有400万t的废水排放，政府每年需花费大量的资金进行污水处理。我国"十一五"规划纲要指出，"十一五"期间单位国内生产总值能耗降低20％左右，主要污染物排放总量减少10%。推动节能减排政策是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。印染行业的低盐染色、冷轧堆染色及湿短蒸染色等促进了节能减排的实现。

  活性染料以分子结构简单、色泽鲜艳、色谱齐全、使用方便、成本较低等优点而著称。自1956年合成染料推向市场以来，经过半个世纪的发展，活性染料在我国已成为仅次于分散染料的第二大类染料，成为在纤维素纤维上应用最广泛的一类染料。目前世界上纤维素纤维用活性染料的年产量达到25万t左右，约占世界染料总年产量的20%，另外，活性染料新品种的开发速度在各类染料中名列前茅。

  活性染料染色目前存在的突出问题是竭染率和固色率较低，如单活性基的活性染料固色率只有50%~60%，双活性基及多活性基活性染料固色率有很大提高，最高达90％左右，但实际应用时大部分在80％左右，这是因为活性染料与纤维共价键结合的同时发生水解反应。另外，活性染料中含有的水溶性基团，在水中能电离成染料阴离子，而纤维素纤维在染浴中一般带有负电荷，故染色过程中染料与纤维之间存在着静电斥力，这将大大影响上染率。为此，染色时需加入大量无机盐（氯化钠或硫酸钠），以起到抑制棉纤维表面负电荷聚集和促进染料的吸附作用。

   随着活性染料染色的发展，所带来的废水排放问题也受到越来越多的关注。活性染料染色废水主要有两大来源，一是活性染料与纤维反应的同时，还能与水发生水解反应，水解产物一般不能再与纤维发生反应，从而降低染料的利用率，染色后水洗液中有较多的染料，造成水资源的污染。另一方面从生态角度来讲，大量无机盐的加入，不能通过简单的物理化学及生化方法加以处理。高含盐量的印染废水排放直接改变了江河湖泊的水质，破坏了水的生态环境，而盐分的高渗透性将导致江湖周围的土质盐碱化，降低农作物的产量。工业污水处理当中，含盐废水的处理难度要远远高于水解的染料。

  在传统的活性染料染棉工艺中，存在染料利用率低，用盐量大，染色废水处理负担重等一系列问题。为此，近年来国内外大力研究如何减少盐用量，进行低盐甚至无盐染色研究。

需解决的主要技术难题

1. 不使用盐促染：技术需求的核心是在纤维素散纤、纱线等活性染料染色过程中不使用盐或极少量用盐，开发一种无盐（超低盐）染色技术；

2. 染料利用率和附着性：新技术应确保染料能够均匀、高效地附着到散纤、纱线表面，染料利用率达到90%及以上，节约染色成本，染色效果与传统方法相当。

3．环保性及功能性：新技术有效降低染色废水排放、减少化学品使用，且促染盐用量逐步降为零。

期望实现的主要技术目标

1．染色全过程节水90%，或染色用水循环利用率达到90%；节约染料15%以上；减少染色全过程用盐80%以上，为实现促染盐用量逐步降为零奠定基础，碱剂用量降低50%及以上；

2．染色全过程运行成本和传统技术相当；形成色谱齐全的染料体系以及功能齐全的专用配套助剂；

3．染色产品的色牢度和传统技术相当，耐水色牢度（沾色、变色）≥3-4级，耐干摩擦色牢度≥3-4 级，耐湿摩擦色牢度≥2-3 级；其他质量指标符合行业和国家标准；

4.建立完整的无盐染色理论和染色工艺，技术可应用于纤维素散纤、纱线等活性染料染色，形成无盐（超低盐）染色清洁生产的新产品1—2件；

5.形成色谱齐全的活性染料体系，功能齐全的专用配套助剂并建立1条无盐染色中试线。

处理进度