(一)染料
染料是染色印花生产的主要物料,又是排入废水中影响最大的物料。估计全世界纺织用染料生产量为40多万吨,印染加工过程中约损失10%~20%,这样每年至少就有4万吨染料溶解或分散于水体中,排入江河湖海和地面水中,对环境造成污染。染料对环境的污染主要表现在以下方面:
各种禁用偶氮染料,致癌、致敏及急毒性等染料的使用和排放,危害人类健康和对环境造成损害,目前大部分国家已立法禁止制造和应用。
染料本身含有可萃取重金属,它们具有高蓄积性、高毒性等特点。如酞菁铜盐含铜2%~6%,酞菁镍盐含镍2%~5%,金属络合染料含有铬,其他商品染料中也含有不同量的重金属。此外,染色过程中常需加入含有重金属的物质,如重铬酸钾,常在染色工艺中作硫化染料和还原染料的氧化剂,媒介染料的媒染剂,导致排放废水中重金属含量较高。这些重金属可以通过环境和纺织品在人体中累积,对人的健康造成无法逆转的巨大损害,尤其是对儿童的损害更为严重。此外,染料几乎是大分子量的多环芳香族结构的化合物,许多染料很难被氧化或还原破坏,具有一定的耐破坏性,这给印染废水的处理带来麻烦。
染料加工过程中未反应的原料,引入的各种添加剂和助剂所含有的环境激素、挥发性污染物、农药等都有可能对环境造成不可逆转的危害。
由于染料的存在,印染废水的色度一般较深,有时经脱色处理后还存在一定色度。某些上染率低的染料的使用,是造成印染废水中染料含量高和色度深的重要原因。
(二)印染加工中的各种助剂
印染加工所用的助剂一般情况下不与纤维作用保留在纤维上,加工终了几乎大量残留在将排放的废水中,是产生高浓度污染物的主体。而且其中常含有一定量难以生物降解的物质,增加了废水处理难度,造成水体严重污染。这些污染物排入废水后,将使废水形成很高的BOD值和COD值。
1.表面活性剂
印染生产中用量较多的助剂为表面活性剂,其中尤以阴离子型表面活性剂使用较多。表面活性剂对环境的影响首先是安全性,其次是生物降解性。一般,阳离子表面活性剂的毒性和对皮肤的刺激性比阴离子表面活性剂要强得多,而且由于其生物毒性而使生物降解受阻。非离子表面活性剂毒性最小。但非离子类中的烷基酚聚乙烯类表面活性剂有致变异性。阴离子表面活性剂的生物降解性与其疏水链的结构和亲水基的类型有关,亲水基为羧基的最易分解。由于支链烷基苯磺酸盐(ABS)难以被生物降解,对鱼类毒性较高。国外从20世纪60年代开始已用直链烷基苯磺酸钠(LAS)或烷基酚聚氧乙烯醚(APEO)代替。但是20世纪90年代德国、瑞士、丹麦等国家发现APEO类产品的分解代谢中间体酚类对人类仍有很高的毒性。因此,1988年起对该类产品的使用,在部分国家已实行限制,并要求加以改进,使之达到生物降解标准,并已在研究和开发替代品。2012年颁布的Oeko-Tex®Standard 100已将其中的OP、NP、OP(EO)1~2、NP(EO)1~9列入限制范围,并要求从2013年4月1日开始强制执行。十二烷基苯磺酸钠(LAS)是阴离子型表面活性剂中最重要的一种,产量占世界表面活性剂总产量的1/3。但也有报道,LAS经皮肤吸收后,对肝脏有损害,会引起脾脏缩小,具有致畸性和致癌性;其在应用中泡沫多、不耐碱,功能性差,难以生物降解,已逐步被其他助剂所替代。
2.含氯助剂
棉漂白工艺中次氯酸钠价格低廉,工艺、设备简单,亚氯酸钠去杂能力很强,对前处理工艺要求低、白度好,曾被广泛应用。但含氯漂白剂会使废水中存在可吸收性的有机氯,有时还可能产生少量二烷等有害物质。亚氯酸钠的问题更大,在酸性条件下,亚氯酸钠腐蚀性极强,在漂白过程中,释放的二氧化氯在大气中毒性非常大,会对工人的健康造成严重损害。
羊毛加工中的氯化防缩整理工艺,由于操作简单,成本低而应用较多,但在排放的废水中,存在较多的有机氯化物,主要由羊毛上的蛋白质和氯相互作用产生。这种有机污染物很难降解,使废水中可吸附有机卤化物(AOX)严重超标,AOX的毒性潜力很高,已被许多发达国家的法规严格限制,我国对此也有要求。
印花色浆传统采用的防霉防腐剂五氯苯酚(PCP)是一种强毒性物质,化学稳定性很高,自然降解过程漫长,不仅对人体有害,而且会对环境造成持久的损害。
3.含磷助剂(www.xing528.com)
近年来,很多含磷、氮的化合物常用作净洗剂和氧漂稳定剂的添加剂,如尿素、六偏磷酸钠等含氮、磷化合物,使废水总磷氮含量增高,排放后流入江河、湖泊,造成水域的富营养化,使藻类过度繁殖,水中含氧量下降,造成鱼类等水生动物窒息死亡,水生物生态失衡。
4.螯合剂
当前应用最多的织物漂白剂是过氧化氢,其本身对环境影响较小,但是漂白时添加的稳定剂,如氮基三醋酸(NTA)、乙二胺四乙酸(EDTA)和二乙烯三胺五乙酸(DTPA)等有机螯合剂,无机磷酸盐类、聚羧酸盐化合物等,虽然效果很好,但是生物降解性能很差,NTA为致癌物质。
5.后整理助剂
甲醛在纺织纤维的生产和纺织助剂的合成中得到广泛应用,但是甲醛对生物细胞的原生质是一种毒性物质,它可与生物体内的蛋白质结合,改变蛋白质的结构并将其凝固。甲醛对人的呼吸道和皮肤有强烈的刺激作用。纺织品在穿着或使用过程中若释放出游离甲醛会对人体健康造成极大的损害。甲醛排入废水中,也会对环境生态造成影响。
含溴和含氯阻燃剂是纺织材料的常用阻燃剂,如三(2,3-二溴丙基)磷酸酯(TRIS),自从证明有致癌性后早已停止生产和使用。其他应用较多的是溴—锑系和磷—氮系阻燃剂,但它们也都存在不同程度的毒害性;过去应用过的锑、锡、铬等金属氧化物阻燃剂排放到废水中,对人类和环境均有影响。
纺织品抗菌防臭、防虫整理剂,通常为有机化合物或季铵盐,它们中的大部分都有一定的毒性,常用于棉织物抗微生物整理的三丁基锡(TBT)对水生物毒性相当大,在废水中排放对环境影响较大。部分阳离子型柔软剂对废水也有污染。
据统计,印染生产中的常用药剂有200多种,某些酸、碱和盐相对无毒;一些易生物降解的动植物油脂、淀粉和肥皂等毒性也不高。但这些物质的大量排放对环境仍有一定影响,会给废水治理带来一定困难。
(三)纤维或织物上可去除的杂质
纤维或织物上所含杂质主要是纤维自身所含的杂质和纺织加工过程需加入的助剂或沾污的杂质。纤维材料中,天然纤维所含的杂质最多。原棉所含杂质占纤维总重量的10%左右,主要是蜡质、果胶物质、棉籽壳等;原毛含杂质在50%以上,主要是沙土、草屑、羊毛脂等;蚕丝含杂质约20%以上,主要是丝胶;原麻含杂质平均也在20%以上;化学纤维本身虽含杂质较少,但在生产过程中要加入纺丝油剂等助剂,同样存在一定量的杂质。纤维上所含的这些杂质在染整加工过程中通过前处理去除,被排入废水。这部分废水量占染整废水总量的50%~60%,污染物含量高,而色度相对较低。
纺织加工中加入的助剂,主要为油剂和浆料等。油剂包括矿物油、乳化剂、润滑剂和抗静电剂等;浆料包括淀粉浆、改性淀粉浆,以及聚乙烯醇、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺和高分子合成浆料等。由于化学纤维的增加,经纱上浆较多采用变性淀粉浆和聚乙烯醇(PVA)混合浆,PVA是一种较难生物降解的物质,使废水的可生物降解性降低。
另外,涤纶碱减量工艺废水中含有较高浓度的涤纶水解产物——对苯二甲酸等有机物,这些水解物较难生物降解,废水的COD值高达10000mg/L左右,且碱度也较高,是较难处理的印染废水。
(四)大气污染
印染加工过程的大气污染主要是由于生产过程中使用了大量会释放异味的物质、生产车间中蒸气和热空气的泄漏和释放等。目前最严重的是涂层加工对环境和大气的污染,此外,涂料印花中使用的煤油等有机溶剂在烘干过程产生的大气污染也不能忽视。空气污染物主要是一些碳氢化合物,如油、蜡和有机溶剂等。这些挥发性有机物进入空气中变成看得见的烟尘以及看不见、但很难闻的气味。烟尘由挥发性有机物的微小固体和微小颗粒组成,以气体形式悬浮于空气中;气味通常是平均分子量小于200的碳氢化合物,这些气味分子吸附在烟尘颗粒上,造成大气污染。
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