【摘 要】
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纺织行业中传统的棉型织物双氧水(H2O2)漂白工艺通常在高温强碱的环境下进行,不仅能耗高、效率低,而且产生强碱性废水,还会对棉纤维造成严重损伤。研究人员发现在双氧水漂白体系中加入活化剂,可以激活双氧水原位生成氧化性更强的过氧酸,能够有效降低棉织物漂白时的温度,从而达到节能减排的目的。本论文首先基于活化双氧水低温漂白体系,将甘油三乙酸酯(GT)作为活化剂引入双氧水体系,构建H2O2/GT体系对棉针织
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纺织行业中传统的棉型织物双氧水(H2O2)漂白工艺通常在高温强碱的环境下进行,不仅能耗高、效率低,而且产生强碱性废水,还会对棉纤维造成严重损伤。研究人员发现在双氧水漂白体系中加入活化剂,可以激活双氧水原位生成氧化性更强的过氧酸,能够有效降低棉织物漂白时的温度,从而达到节能减排的目的。本论文首先基于活化双氧水低温漂白体系,将甘油三乙酸酯(GT)作为活化剂引入双氧水体系,构建H2O2/GT体系对棉针织物进行低温漂白,分别探讨了p H、双氧水用量、GT用量、漂白温度和时间等因素对漂白效果的影响,并对H2O2/GT体系的漂白性能进行了比较与评价;其次,采用响应面试验设计对H2O2/GT体系进行优化,并通过羟基自由基(HO·)的检测对H2O2/GT体系的漂白机理进行了研究。单因素实验结果表明,H2O2/GT体系能够在较低温度下对棉针织物进行漂白,并在p H 8-9时获得最佳织物白度;处理后的织物白度可达72.29,顶破强力损失率仅1.16%,且漂白后体系p H呈近中性;过量的双氧水对H2O2/GT体系没有叠加效应;稳定剂焦磷酸钠(TSPP)的添加与否对织物漂白影响较大。基于单因素实验,以织物白度作为响应值,通过中心复合设计实验(CCD)结合响应面分析方法(RSM)进一步优化了H2O2/GT漂白体系。将CCD实验数据进行拟合,得到的二次方回归模型的方差分析表明,温度是影响织物白度的首要因素,其次是时间和GT用量,而TSPP用量是不重要的影响因素。失拟分析表明该二次方模型比较适宜,可以准确反映并预测织物白度值。响应面优化后的漂白工艺为:GT,40 mmol/L;TSPP,2 g/L;70℃;40 min。通过HO·荧光探针检测发现,随着GT的加入,H2O2/GT体系中HO·浓度提高了近4倍。通过在H2O2/GT体系漂白过程中加入HO·捕捉剂的实验,证明了HO·浓度与织物白度密切相关。因此,推测H2O2/GT体系可能包含两种漂白路径:一是H2O2/GT体系反应原位生成的过氧乙酸(PAA)直接与棉纤维上的杂质反应;二是PAA分解成包括HO·在内的其他漂白活性物质与杂质反应。此外,桑色素模拟脱色的实验进一步证实了H2O2/GT体系的漂白性能。在H2O2/GT体系的基础上,采用酯酶(Esterase)催化原位合成过氧酸氧化各类底物的化学-酶联合催化工艺,构建了H2O2/GT/Esterase低温催化漂白体系并对其漂白性能进行了探讨。实验结果表明,酯酶的加入对H2O2/GT/Esterase体系的漂白性能有一定的促进作用,将棉针织物在70℃下处理60 min,白度高达72.43%,且顶破强力几乎无损失;碳酸氢钠(Na HCO3)是H2O2/GT/Esterase体系最理想的碱剂;羧酸酯种类对棉织物漂白效果的影响主要取决于酯羰基的数量和催化产物的性质。通过测定织物漂白过程中各阶段双氧水分解率及PAA含量,推测PAA是H2O2/GT/Esterase体系中起漂白作用的主要成分。研究表明,H2O2/GT体系可以在较温和的环境下对棉针织物进行漂白,能够获得与常规氧漂工艺相当的织物白度,对织物几乎无损伤,同时不产生碱性废水。因此,H2O2/GT体系可能为棉织物的漂白提供一种生态环保的途径。酯酶催化过酸漂白体系能够在低温近中性的条件下进行,结合纺织用生物酶,有助于实现酶法退煮漂一浴的棉织物前处理工艺。
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