活性染料的絡合萃取脫色與回用

最新 09-15

活性染料染色存在染色工藝長，廢水色度和鹽鹼度高，排放量大等問題，對環境影響大。

如何減少活性染料高濃鹽鹼染色殘液對環境的污染，是國內外依然行業所面臨的重要課題。

研究表明，對活性染料浸染殘液進行脫色回用是有效解決活性染料殘液污染問題的重要途徑之一。經絡合萃取脫色後的殘液水解染料含量低，含有豐富的鹽鹼資源，將其回用於活性染色可充分利用其中的鹽鹼資源，減輕高濃鹽鹼殘液污染，對實現節能減排，清潔生產有著重大的意義。

早期活性染料殘液回用方法主要有補加染料直接回用，但由於存在大量水解染料使得回用染色布樣色差難以控制，且回用次數有限。也有採用物理吸附脫色回用的報道，但由於殘液色度高，很難將殘餘的染料除盡，進而影響回染效果。而且產生大量固體廢棄物，難以用於工業生產。

本實驗採用新型絡合萃取技術對活性染料殘液脫色，機理如下：

其特點在於脫色率高，可循環使用，損耗小，產生的水解染料濃縮液好處理，安全環保。反萃機理：

再使用少量活性碳除去少許萃取劑殘留，並測定殘液中電解質含量，補加染料重新用於活性染料染色。

試驗

1.1 試劑及儀器

試劑：萃取劑TX-C007，絮凝劑DM-2951、卡拉克靈（廣東德美精細化工股份有限公司），絮凝劑0686、絮凝劑TS-1（江蘇騰達助劑有限公司），活性碳、元明粉、純鹼、燒鹼、濃硫酸（均為分析純），活性紅3BS、活性黑KN-B、活性黃3RS、活性艷藍KN-R、活性黃CA、活性紅CA、活性紅EO、活性紅3BN、活性紅K-2BP、活性藍2G、活性藍CA、活性翠蘭KN-G、活性艷藍KN-R、活性黑B、活性黑GR、活性紫K3R、活性綠6B、Yellow1、Yellow2、Yellow3、Red1、Red2、Red3、Blue1、Blue2、Blue3、Black1、Black2、活性橙HE-R、活性橙HE-G、活性黃HE-4R、活性紅HE-3B、活性艷紅HE-7B。

儀器：Rapid 染色小樣機( 瑞比精密機械有限公司) ，實驗室pH 計( 瑞士Mettler-Toledo 公司)，HHS電熱恆溫水浴鍋、LO68-機械攪拌器（天津市華北實驗儀器有限公司），UV759S紫外-可見分光光度計（上海精密科學儀器有限公司），HJ-6多頭磁力加熱攪拌器（常州澳華儀器有限公司），UltraScan VIS 分光測色儀。

1.2 染色殘液準備

染色配方

染料：活性紅3BS/活性黑KN-B：5.0 %（o.w.f）

元明粉：70 g/L

純鹼：25 g/L

浴比1：10，以1 ℃/min升溫至60 ℃，保溫60 min，收集殘液待用。

1.3 脫色回用工藝

染色回用處理示意圖如圖1

1.4 脫色

分別將200ml染色殘液按油:水=1：35，在pH=3條件下，用磁力攪拌器室溫攪拌30min，靜置15min,溶液分離，調節下層水相pH=7.74，用可見分光光度計測試吸光度值，根據以下公式計算脫色率D。

D=(1-A1/A0) ×100%

式中，A0為脫色前吸光度；A1為脫色後吸光度。

1.5活性炭吸附處理

按1.4步驟脫色後再將脫色殘液按1：250質量比加入活性炭室溫下磁力攪拌10min過濾,以完全去除可能殘留的萃取劑。

1.6 含固量測試

按2B G73010-90烘箱-恆溫恆重法，測試1.4中脫色殘液的固含量（即為元明粉含量）。

結果與討論

2.1 萃取脫色工藝優化

2.1.1

萃取劑用量

染色殘液pH=3，添加不同用量的萃取劑，磁力攪拌30min，靜置15min分離，測試吸光度計算脫色率，結果見圖2，其中萃取劑的條件量（吸附比）為萃取劑：染色殘液= 1：50/40/30/20/10（質量比）。

由圖2可知萃取劑對活性染料的脫色效果較好，隨著吸附比（w萃取劑：w殘液）的增大，染料的脫色率提高，但吸附比從1：40提高至1：30時,活性紅3BS脫色率顯著提升至99.5%，活性黑KNB脫色率也提高至99%左右，繼續提高用量時則提升幅度不明顯，故確定吸附比控制在1：30為宜。

2.1.2

pH值

吸附比1:30，用磁力攪拌器室溫攪拌30min，靜置15min分離，測試脫色率，結果見圖3，其中工作液條件為pH=2/3/4/5/6。

由圖3可知，工作液pH為控制在2-3時，溶液脫色率維持在99%以上，而超過3後，脫色率迅速下降至30%左右，這是因為pH值升高時萃取劑的正電性減弱，與帶負電的染料分子的結合力下降，捕獲染料分子的能力下降引起，所以確定pH範圍控制在2-3為宜。

2.1.3

溫度

吸附比1:30，用機械攪拌器攪拌30min，靜置15min分離，測試脫色率，結果見圖4，其中工作液條件為溫度=25℃/40℃/60℃。

由圖4可知隨著溫度的升高，脫色率下降，採用室溫最好。

2.2萃取劑回收循環脫色效果

選取活性紅3BS殘液做萃取劑循環脫色試驗，結果如表1所示。

從表1中數據可以看到，隨著萃取劑循環使用次數的增加，脫色效果沒有明顯變化，由此證實萃取劑可多次循環使用，不影響脫色效果。

2.3 回用染色

2.3.1

脫色殘液循環回用染色效果

按以下配方染色，染色後收集殘液按1.4脫色後，測定元明粉含量，再補加染料與助劑，重複染色，如此回用5次。

染料：2.0 %（o.w.f）

元明粉：50 g/L

純鹼：18 g/L

浴比1：10，以1 ℃/min升溫至60 ℃，保溫60 min，冷水洗凈後皂洗，（1g/L DM- 1572 98℃×15min）烘乾測色，染色布樣K/S值及色差dE如表2。

由圖5可知，殘液循環回用5次，布樣K /S 值變化均很小，色差值均小於1，回用效果比較理想，基本滿足出貨要求。

2.3.2

不同脫色方法染色效果對比

將活性染色殘液使用絮凝劑DM-2951、卡拉克靈，絮凝劑0686，絮凝劑Ts-1脫色至與自來水相當，按2.3.1中配方和工藝補加鹽鹼循環回用染色，皂洗（1g/L DM- 1572 98℃×15min）烘乾測色，染色布樣K/S值及色差dE如下。

從表3中數據可以看出，五種脫色劑均能達到很好的脫色效果。其中卡拉克靈不溶於水，使用方法簡單，但吸附劑用量很大，無法重複回用，必然產生大量固體廢棄物。DM-2951，0686，Ts-1都是常規的絮凝劑，處理後殘液回用染色布樣出現嚴重色花，可能是這類試劑無法完全分離，在溶液中殘留量大，回用染色時與新加入的染料分子發生絮凝作用，使部分染料失效，同時絮凝後染料形成較大的聚集體，與纖維親和力變高，移染性差，造成嚴重色花。

TX-C007對染色無影響，回染效果最好。

2.3.3

其它活性染料殘液循環回用染色效果

按2.2中配方和工藝使用絡合萃取處理殘液補加鹽鹼循環回用染色，皂洗（1g/L DM- 157298℃×15min）烘乾測色，染色布樣K/S值及色差dE見表4。