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活性染料作为最常用的棉用染料,自发明以来,围绕提高染料固色率、减少无机盐用量、治理染色废水而展开的研究接连不断。相比这些传统末端治理技术,从源头控制污染的清洁染色技术在可持续发展方面更具优势。本文从两个方面围绕“非水染色新技术”展开研究:1)探讨了乙烯砜染料在混合非质子有机溶剂中对棉的染色技术,为项目中后续的筒子纱溶剂染色的中试提供科学依据。在非质子溶剂中,二甲基亚砜(DMSO)溶胀棉的能力出众,被选为该体系的溶剂之一。碳酸二甲酯(DMC)作为一种助溶剂,通过提高染料在DMSO/DMC混合溶剂中的化学位促进染料吸附,实现了无盐染色。DMSO和DMC这两种溶剂均是环境友好、安全性高的绿色溶剂。研究发现有机碱才能帮助乙烯砜染料在溶剂染色中固色。在所选胺碱中,1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷(DABCO)是促进染料同棉纤维反应的最有效碱剂。HPLC证实该体系下的固色机理是染料首先同胺碱形成活性的中间体。染色残液经简单染化料补充和溶剂比例调整后可直接进行循环回用。10次循环染色织物的色深始终保持一致。对于乙烯砜型染料,该染色方法具有普适性,染后织物有良好的提升性和色牢度。基于DMSO/DMC体系的非水染色方法从源头上杜绝了活性染料无效水解以及无机盐的使用,并且染色残液可以循环回用,在染色可持续发展上体现了一定的优势。2)从环境管理角度出发,使用生命周期评价(LCA)方法分析比较了传统水相全棉筒子纱染色工艺和一种基于DMSO/全氯乙烯(PCE)体系的筒子纱溶剂染色工艺。本文采用SimaPro软件中的CML-IA baseline方法,通过收集两种筒子纱生产过程的物质能源消耗和污染物排放清单,定量评估了两种筒子纱染色工艺在全球变暖(GWP)、酸化(AP)、非生物损耗(ADP)、非生物化石燃料损耗(ADP(fossil fuels))、臭氧层损耗(ODP)、富营养化(EP)以及光化学氧化(POCP)这7个方面的环境影响。结果表明,DMSO/PCE体系下染色的筒子纱的7种标准化潜值均高于水相染色筒子纱,因而没有在环境影响方面体现出优势。通过对输入参数的贡献分析和敏感度分析,发现DMSO/PCE溶剂染色方法的主要问题在于PCE的使用。特别在ODP方面,PCE极易造成臭氧层损耗,染色过程中PCE的泄露系数与POCP潜值直接相关。此外,很大部分的环境影响来自溶剂染色方法采用的130℃高温固色,该过程消耗了大量电能,间接增加了环境负荷。因此,非水染色技术开发的首要任务是选择环境友好、低毒性的溶剂,并通过优化降低染色过程中的能量消耗。本课题组后续将对DMSO/DMC体系的非水染色技术展开具体的生命周期评价,体现该技术在现有非水染色技术中的环境保护和可持续发展优势。