一、印染生產(chǎn)傳統(tǒng)的工藝都是以水為介質(zhì)的反應(燒毛和機械整理除外)，由于水相反應的不完全性，造成很多的負面效果，如：

    1、廢水排放量大。

    印染生產(chǎn)，無論是練漂染色，還是印花整理，反應后殘留在織物上的染化料等，只能通過反復洗滌才能除凈。例如滌棉織物的熱熔染色，染后水洗一小時耗水就30m3左右。根據(jù)粗略統(tǒng)計，每生產(chǎn)萬米織物的耗水量為250~400m3，因此一個年產(chǎn)5000萬米的中型印染廠用水就達200萬m3左右，相當一個數(shù)十萬人口的城市居民的生活用水。由于這些用水只是反應中的介質(zhì)，并不進入產(chǎn)品結構，所以應用后基本上以等量廢水排放。

    2、廢水治理技術難度大。

    印染廢水中含有未反應的染化料、已反應的染化料副產(chǎn)物以及織物上脫落的各種雜物。廢水中的成份，也隨著市場需要和生產(chǎn)品種的頻繁更換而變化，所以印染廢水是所有工業(yè)廢水中最難治理的一種。目前所用的生物——物理的治理方法只能達到基本排放要求，雖然在色度上有所下降，但實際上只是一些有機物質(zhì)部分分解成較小分子的物質(zhì)。對這些分解產(chǎn)物性質(zhì)很難掌握也難控制，無法保證對環(huán)境沒有危害。

    3、廢水治理負荷沉重。

    目前常用的生物——物理的治理方法占地廣、投資多。更使工廠感到為難的是治理費用高昂。據(jù)估算，廢水治理后達到二級排放標準，費用基本與城市自來水相等。也就是說用1m3水要付2m3的價格。如果要達到回用標準，治理費用更高，所以歷來號召廢水回用，但實際上運作困難。近幾年來印染廢水與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不斷發(fā)生矛盾，必須引起重視。

    二、印染生產(chǎn)有史以來一直采用水相反應。這因為棉、毛、絲、麻都是親水性纖維，所以選擇的染化料也都是水溶性的。自從疏水性的合成纖維出現(xiàn)后，如滌綸就和傳統(tǒng)的水相反應工藝產(chǎn)生矛盾。初期研究只是如何使滌綸適應水相工藝如高溫高壓染色、載體染色等。后來進一步開發(fā)出半水相的熱熔染色法，最后又成功開發(fā)出氣相的轉移印花方法。這種印花方法完全實現(xiàn)了廢水零排放。我們要重視這種對傳統(tǒng)的突破現(xiàn)象，這是一個契機促使我們深人研究更多的氣相反應工藝。但由于決策層的近視，我們還在原地踏步。當前只能對印染生產(chǎn)工藝發(fā)展目標定在少水和無水工藝兩者結合上。這不僅能節(jié)約用水，減少廢水排放，而且還能節(jié)省能源。因為印染生產(chǎn)各工序要水洗，又要不斷烘干。

    三、印染生產(chǎn)工藝分前處理、染色、印花和整理四大部分。前處理是所有的印染品種必須進行的工序。它的基本性質(zhì)是去除織物上妨礙后續(xù)加工的天然和人為的雜質(zhì)。從目前的條件來說，適宜采取合并工藝的方法，以便節(jié)約用水，減少廢水排放。有如下兩種合并工藝。

    1、 酶法退漿、煮練和漂白合并工藝。

    酶作用快速，又有專一性不會損傷纖維。它作用織物后的分解產(chǎn)物在廢水中一般不會形成有毒害物質(zhì)，所以是綠色生產(chǎn)工藝的較理想加工用劑。

    酶法退漿自上世紀60年代我國開發(fā)的BF-7658酶以來，已日趨成熟。它可以去除淀粉和變性淀粉類漿料，符合今后發(fā)展變性淀粉上漿的趨勢。所以酶法退漿、煮練和漂白合并工藝以芽孢桿菌型淀粉酶的作用條件為基準，重點是煮練工序的酶種選擇，因為漂白可以采用過氧化氫，它的作用條件與酶類基本上互不干擾而可以共容。

    煮練的目的是去除棉纖維共生物，使織物具有良好的滲透效應，為后續(xù)工藝創(chuàng)造條件。另一個重要目標是去除織物上的棉籽殼，以凈化織物表面。

    傳統(tǒng)的觀點是棉花纖維共生物中的蠟質(zhì)影響滲透，所以歷來采用強堿皂化的手段去除。實際上主要妨礙滲透是果膠，蠟質(zhì)在纖維上并不形成均勻的拒水層，而是不規(guī)則的、有空隙的堆積。我們采用細菌Bacillua Polymyxa，霉菌Aspergillus Niger和Guscaroza Rbizopus所產(chǎn)生的果膠酶分別處理棉織物和有機溶劑對棉織物單獨萃取蠟質(zhì)進行比較，實驗證明阻礙棉織物的吸水性能主要是果膠質(zhì)而非棉蠟。

    棉織物表面的棉籽殼呈黑褐色，而且堅硬。以往認為它的結構中主要成份為木質(zhì)素。我們與北京大學生物系合作進行顯微剖析觀察，得到的情況是，棉籽殼具有五層結構，即表皮層、外色素層，無色細胞層、柵狀細胞層及內(nèi)色素層。通過分析可以得到如下的認識：

    (1)原來認為造成棉籽殼褐色的木質(zhì)素并不存在內(nèi)、外色素層，而卻存在于無色細胞層和柵狀細胞層，而且并沒有顯示黑褐色；

    (2)連接各層之間均為果膠質(zhì)；

    (3)由于無色細胞層與外色素層之間連接較為薄弱，因此實際上原布上的棉籽殼90%以上的只有外色素和表皮層兩層結構。通過顯微觀察，目前采用濃堿高溫煮練后的棉布，雖然表面潔凈，但實際上僅去除75%的棉籽殼，其余25%的仍然存在表皮層和外色素層，只是色素已去凈，并不妨礙以后加工。

    根據(jù)以上分析，選擇用果膠酶作為煮練主反應劑，它的作用為：

    a、 水解棉纖維上的果膠，使織物具有滲透性；

    b、 水解棉籽殼各層之間連接的果膠，再輔以機械運動，最終使棉籽殼結構各層離散而去除。

    在酶法煮練中，加入纖維素酶協(xié)同作用，應該慎重選擇酶種。因為纖維素酶是一種復合酶，由C1酶、CX酶和β葡萄苷酶組成。其中C1酶作用棉纖維結晶區(qū)，CX酶作用纖維無定形區(qū)。因此它對棉織物來說具有雙刃劍作用，既可疏松棉籽殼結構和去除棉織物上的毛茸，但也能侵犯織物本身，導致強度下降。只有選擇CX酶含量較高的纖維素酶比較合適。

    漂白可采用過氧化物酶控制過氧化氫分解。過氧化物酶與過氧化氫酶不同，只有載體(棉織物)存在下才能分解過氧化氫。

    由于酶的分子大，因此對織物滲透困難。在反應浴中習慣加入非離子型表面活性劑如烷基酚聚氧乙烯婁，它雖與酶作用無礙，但屬環(huán)境荷爾蒙類又不符合綠色生產(chǎn)要求，所以應開發(fā)符合生態(tài)環(huán)境的相應助劑代替或專用非離子型的生物類表面活性劑。

    退、煮、漂合并生產(chǎn)工藝的反應條件，如溫度，pH值和時間等最好與芽孢桿菌淀粉酶(如BF-7658酶)統(tǒng)一，達到相容作用。因為芽孢桿菌所產(chǎn)生的淀粉酶耐溫性高，作用快速和適應pH值范圍寬廣等特點。如一浴一步工序比較困難也可安排兩浴一步法或兩浴兩步法生產(chǎn)。

    2、堿法退漿、煮練和漂白合并工藝。

    這種方法的主反劑是氫氧化鈉和過氧化氫。

    A、一浴一步法

    a、汽蒸法

    用高濃度的氫氧化鈉和過氧化氫為主反應劑，用汽蒸為反應條件。這種工藝關鍵是選擇性能良好的耐堿雙氧水穩(wěn)定劑，不然在濃堿高溫條件下雙氧水會快速分解。這種工藝適合滌棉混紡的輕薄織物。

    b、冷堆法。

    這種方法采取室溫堆置，不但反應時間長，而且氫氧化鈉和過氧化氫的用量要高(比上法約高50~100%之間)。反應完后水洗是關鍵。本法適合純棉類織物。

    B、兩浴兩步法。

    a、退漿再經(jīng)堿氧煮漂汽蒸法。

    在堿氧煮漂一浴法汽蒸中，高溫濃堿易使雙氧水分解，因此必須選擇耐堿的雙氧水穩(wěn)定劑。本法適合純棉厚織物。

    b、退漿煮練后再經(jīng)氧漂汽蒸法。

    由于雙氧水單獨一浴處理，可用普通的雙氧水穩(wěn)定劑。本法適合純棉中薄織物及滌棉織物。

    四、染色和印花是加劇廢水復雜化的兩個工序。目前除選擇無害的染化料外，在減少廢水的排放量方面缺乏有效的對策。過去西方雖熱衷過有機溶劑染色，液氨染色。近來又提出超臨界CO2的染色方法，這些思路都還沒有脫離水相反應→液相反應的框架。而從轉移印花開發(fā)成功的實例，給我們開發(fā)氣相反應工藝的啟發(fā)，就是有可能擺脫傳統(tǒng)水相反應的束縛�，F(xiàn)在重點研究開發(fā)的是1、棉織物的轉移印花和2、氣相著色的設備和工藝。

    1、棉織物的轉移印花。

    棉織物是印染生產(chǎn)中最主要的品種，也是排放印染廢水最多的品種。

    用分散染料轉移印花滌綸織物的技術基礎是：(1)一部分分散染料能在200℃左右升華成氣體(也可能部分為氣-液態(tài))。(2)滌綸無定形區(qū)存在著1-10nm的微小空隙，當溫度上升到200℃左右時，無定形區(qū)分子運動劇烈，逐漸軟化成半熔融狀態(tài)，即所謂Liquid Layer(液層)，由于范德華引力的作用，氣態(tài)的分散染料的分子能運動到滌綸周圍，然后擴散進入無定形區(qū)，達到著色的目的。棉織物與滌綸織物比較，缺乏上述(2)的性能。所以棉織物轉移印花只有兩條途徑：

    A.創(chuàng)造條件使棉織物能接受并固著分散染料。

    B.開發(fā)能與棉纖維結合和具有升華性質(zhì)的新型染料。

    分述于后：

    A. 創(chuàng)造條件使棉織物能接受并固著分散染料。

    根據(jù)目前國內(nèi)外研究，約有下列一些方法：

    (a)在棉纖維上連接分散染料的受體。這類方法目前研究最多，優(yōu)點是可以選用現(xiàn)在商品化的分散染料的轉移印花紙，又可利用已有的轉移印花設備，較為方便和實用。

    目前研究的方法主要有：含羥甲基官能團類的處理劑如羥甲基丙烯酰胺法等，此類方法有一定效果，但織物上存在游離甲醛不符合綠色要求。

    (b)膨化法。如聚乙二醇預處理。聚乙二醇的作用存在正負兩重性。它既是高沸點的非離子性的極性溶劑可以溶脹棉纖維，類似滌綸受高溫時所產(chǎn)生的變化，同時又是分散染料的溶劑。但是它日久能產(chǎn)生分散染料泳移現(xiàn)象，不僅造成花紋模糊，而且牢度下降。

    (c)在棉纖維表面聚合高分子物質(zhì)薄層。這類高分子物質(zhì)如聚苯乙烯、聚酯和聚酰胺等，它們能與分散染料結合并有較好的染色牢度。這些均聚物的特點是耐洗性很強，既不能為水洗除去，也不為溶劑所能萃取。但缺點是手感粗硬，而且操作繁復，有的也能污染環(huán)境空氣不符合綠色生產(chǎn)要求。

    (d)將棉纖維進行變性處理。常用的方法有乙�；�、氰乙基化和苯甲酰化等。這類方法操作復雜，有的嚴重污染環(huán)境。如氰乙基化用的丙烯腈毒性很大。苯甲酰化法用的苯甲酰氯不但污染空而且腐蝕性很大。這些很不符合綠色生產(chǎn)要求。

    以上這些方法不但難符合當今綠色生產(chǎn)和質(zhì)量要求，而且都難以根除廢水排放，目前需要研究，有下列兩個方面：

    (1)開發(fā)一種非醛的和處理后不需要水洗的連接劑。

    (2)開發(fā)一種受熱能與分散染料同步轉移的連接劑。這樣可以將連接劑加入分散染料的印花漿中，免去織物予處理。

    以上(1)和(2)方法仍然使用分散染料，但是受生態(tài)紡織品要求的限制，目前能夠使用的品種越來越少。原來只需排除致癌的分散黃23號后還約有29種。但根據(jù)?ko-Tex Standard 100，其中分散黃1，3和9號，分散橙3號、分散紅1，11和17號以及分散藍1，3和26號屬禁用的過敏染料。據(jù)說這些染料具有脂溶性，容易為人體皮膚吸收。這樣排除這些品種后，適合轉移印花的分散染料不到20種。不僅“老三樣”組合不能用，本來認為較好的三原色組合即分散黃3號、分散紅4號和分散藍14號也需要重新調(diào)整。

    目前(1)法非醛的和預處理不需要水洗的連接劑已開發(fā)并通過試產(chǎn)，可以達到預期效果。但水洗牢度只有部分染料可以達到3級，仍需進一步提高。(2)法還在研究階段。

    B.開發(fā)能與棉纖維結合和具有升華性質(zhì)的新型染料。

    目前已有研究成果為日本東京大學武田教授，他和他的同事們發(fā)現(xiàn)一種含乙烯砜的偶氮結構的活性染料，能夠用于滌棉織物著色的負壓轉移印花，但僅有黃、橙兩色，色譜不全。作者曾在現(xiàn)有染料品種進行部分篩選，發(fā)現(xiàn)靛藍具有升華性，能在氣相狀態(tài)對棉布著色，也可用于負壓轉移印花。

    2、氣相著色的工藝和設備。

    氣相法的轉移印花同樣原理也可用于染色。這種染色并不一定需要載體。作者曾與生產(chǎn)真空設備的技術人員討論過染色的連續(xù)生產(chǎn)設備。即織物首先進入多級減壓室，然后運動至負壓的染料氣相反應室，最后從多級增壓室出布。這種負壓生產(chǎn)比較印染廠常用的高溫高壓設備來得安全。但目前還只停留在設計構思階段，需要進一步實踐驗證。

    五、織物需要整理，尤其是現(xiàn)代生活要求各種功能織物。上世紀中期開發(fā)的抗皺功能整理受到消費者青睞，近年來又陸續(xù)開發(fā)抗靜電、易去污、拒污、抗紫外線、增溫等功能也具有一定的商業(yè)價值。但是這種應用半個世紀的印染后的化學整理存在很多的問題。如不能排除廢水的排放和使用的功能整理劑品種達不到生態(tài)要求。如上述的羥甲基官能團的抗皺樹脂就是如此。

    印染后的化學整理從工藝效果來說也難達到滿意，最主要的問題是采用浸軋方式給液，功能性物質(zhì)水溶液在織物表面到里層呈梯度分布，烘干時因泳移作用，織物表面積聚功能物質(zhì)更多，不但影響效果而且有效期下降。

    針對以上的問題，發(fā)展方向應為：

    選擇具有抗靜電、抗紫外線、抗菌、阻燃和增溫等功能的人造纖維和合成纖維與棉混紡或交織代替現(xiàn)在功能性的后整理。為了加強效果也不排斥進行輔助性的化學整理，可以達到錦上添花的效果。

    棉織物的抗皺仍然是現(xiàn)代生活的需要和研究重點，現(xiàn)階段需要研究的是無醛的抗皺樹脂。目前雖然已經(jīng)開發(fā)一批品種，但還很難達到羥甲基官能團樹脂的水平。

    采用基因工程從根本上改變棉纖維織物容易折皺的缺點。據(jù)美國農(nóng)業(yè)生物技術公司宣布，他們已經(jīng)培養(yǎng)出帶有外源基因的“不皺棉花”。這種基因來自能夠產(chǎn)生“PHB”聚合物的細菌。他們將這種細菌的基因導入棉花的細胞中，生長出來的棉花仍保留原來的吸水、柔軟等特性。棉花是天然生長出來的紡織原料，要增添它的功能，采用傳統(tǒng)的織物后整理有較大的局限性。如若采用現(xiàn)代科學手段，則可能得到圓滿解決。