- 纖維素纖維織物的染整
- 吳建華
- 4308字
- 2020-07-17 12:29:21
第三節(jié) 漂白
一、漂白的目的與方法
(一)漂白的目的
棉織物經(jīng)過精練后,大部分的雜質(zhì)已被去除,織物的吸濕性有了很大程度的提高,織物的手感和外觀也得到了很大的改善,但織物中的天然色素在精練過程中并未被去除,織物的白度還不能達到漂白產(chǎn)品的要求,最終也將會影響染色和印花產(chǎn)品的色澤鮮艷度。因此,除少數(shù)品種外,一般棉織物經(jīng)退漿、精練后,都需進行漂白處理,除去織物中的天然色素以及在退漿、精練過程中未除凈的雜質(zhì)。
棉織物染整加工的品種很多,對漂白的質(zhì)量要求也不相同,例如:漂白產(chǎn)品以及淺色和白底印花產(chǎn)品對白度的要求較高,需要進行二次漂白,而大多數(shù)染色、印花產(chǎn)品只需經(jīng)過一次漂白便可以達到要求。生產(chǎn)中應根據(jù)不同產(chǎn)品的不同要求來選擇漂白的方法與工藝。
棉織物經(jīng)漂白后,天然色素被破壞去除,對光的反射率大大提高,織物白度增加,棉纖維本身也可能受到損傷,所以在評定漂白效果時,既要測量織物的白度,也要測量纖維的受損程度。織物的白度是通過測量試樣表面漫反射的輻射亮度,然后與同一輻射條件下完全漫反射的輻射亮度對比,用白度儀或電腦測色儀來測量。織物的受損程度可通過織物在漂白前后的強度變化來評定,但這種方法不能反映出纖維在練漂過程中所受到的潛在損傷。為了能較全面地反映棉纖維的受損情況,可通過測定堿煮后織物的強力變化,也可通過測定漂白前后棉纖維在銅氨或乙二胺溶液中的黏度變化來衡量。
(二)漂白劑與漂白方法
漂白方法主要有浸漂、淋漂和軋漂三種。浸漂和淋漂屬間歇式加工,軋漂則為連續(xù)式加工,棉機織物的漂白以采用連續(xù)軋漂為主,而漂白的工藝與采用的漂白劑密切相關(guān)。
常用的漂白劑主要有氧化性漂白劑和還原性漂白劑兩大類。屬于還原性漂白劑的有亞硫酸鈉、連二亞硫酸鈉(保險粉)等,還原性漂白劑主要通過還原色素達到漂白的目的。使用還原性漂白劑漂白后的制品在空氣中長久放置后,已被還原的色素會與空氣中的氧作用而復色,導致織物白度下降,除了連二亞硫酸鈉(保險粉)在羊毛織物的漂白中還在使用外,其他的已很少使用。氧化性漂白劑有次氯酸鈉、過氧化氫、亞氯酸鈉、過硼酸鈉、過氧乙酸等。氧化性漂白劑主要通過氧化作用來破壞色素,但是在破壞色素的同時,棉纖維本身也會受到損傷。棉織物在工業(yè)生產(chǎn)中應用較多的漂白劑是過氧化氫、次氯酸鈉與亞氯酸鈉,其中應用最為廣泛的是過氧化氫,與次氯酸鈉和亞氯酸鈉相比,其漂白產(chǎn)品的白度好,生產(chǎn)過程的環(huán)保性好,且能適合浸漂、淋漂和軋漂多種加工工藝和短流程前處理工藝。次氯酸鈉漂白的工藝和設備比較簡便,漂白成本低廉,可用與棉織物和滌/棉織物的漂白,對麻類織物的漂白效果好。但次氯酸漂白廢水中含有有效氯,會對環(huán)境造成污染,所以現(xiàn)在正逐步減少使用。亞氯酸鈉漂白的效果好,對纖維損傷小,可用于棉、麻和滌/棉織物的漂白。但在漂白中釋放出的二氧化氯腐蝕性強、毒性大,對漂白設備要求很高,漂白成本較高,且有環(huán)境污染,其應用也受到了一定的限制。
二、過氧化氫漂白
(一)過氧化氫的性質(zhì)及其漂白原理
1.過氧化氫的性質(zhì)
過氧化氫又稱雙氧水,化學式為H2O2,是一種氧化性較強的漂白劑,商品過氧化氫為無色的水溶液,濃度一般為27.5%、30%、35%,也有高達50%的。純過氧化氫極不穩(wěn)定,濃度高于60%和溫度稍高時,與有機物接觸很容易引起爆炸。染整生產(chǎn)中常用過氧化氫溶液的濃度為30%~35%。商品過氧化氫溶液的基本物理性質(zhì)見表2-15。
表2-15 商品過氧化氫溶液的基本物理性質(zhì)
過氧化氫的性質(zhì)極不穩(wěn)定,在放置過程中會逐漸分解,如受熱或光照,過氧化氫分解更快,放出氧氣:
2H2O2→2H2O+O2↑
過氧化氫是一種弱二元酸,在水溶液中可按下式電離:
H2O2→H++HO-2 K1=1.55×10-12(1)
HO-2→H++O22- K2=1.0×10-25(2)
當溶液中加入堿劑即在堿性條件下時,有利于式(1)反應的進行,生成HO-2;當pH>11時,溶液中過氧化氫多數(shù)以過氧氫陰離子(HO-2)形式存在,生成的HO-2不穩(wěn)定,它可按下式進行分解:
HO-2→OH-+[O]
2HO-2→O2+2OH-
同時,由于HO-2是一種親核試劑,它還可引發(fā)過氧化氫分解,形成游離基。
圖2-19 H2O2的穩(wěn)定性與pH的關(guān)系
過氧化氫也可按下式發(fā)生自身分解:
H2O2→2HO·
此分解反應需要較高的活化能。
由上述可知,過氧化氫溶液是一個成分復雜而不穩(wěn)定的溶液,隨著溶液的pH不同,溶液的組分及穩(wěn)定性也發(fā)生變化。過氧化氫在堿性條件下極易分解,但在酸性條件下比較穩(wěn)定。如圖2-19所示。
由圖2-19可知,在pH<5時,過化氫溶液較為穩(wěn)定,當pH接近5時,過氧化氫開始分解,并隨著溶液pH的升高,分解速率加快。因此商品過氧化氫溶液中一般都加有硫酸或磷酸等作為穩(wěn)定劑,使溶液的pH維持在4左右。
過氧化氫的穩(wěn)定性除了與溶液的pH有關(guān)外,還受重金屬(Fe、Cu、Mn等)離子或金屬屑等其他多種外界因素的影響。某些金屬離子對H2O2分解的影響見表2-16。
表2-16 某些金屬離子對H2O2分解的催化作用
2.過氧化氫的漂白原理
過氧化氫對棉纖維的漂白是一個非常復雜的反應過程,在過氧化氫的分解產(chǎn)物HO·、HO2·、HO-2、0H-及O2中,通常認為過氧化氫分解產(chǎn)生的大量HO-2可與色素中的雙鍵發(fā)生加成反應,使色素中原有的共軛系統(tǒng)被中斷,天然色素的發(fā)色體系遭到破壞而消色,達到漂白的目的。
但是生成的HO-2是不穩(wěn)定的,它可按下式進行分解,生成氫氧根離子和初生態(tài)氧:
HO-2→OH-+[O]
初生態(tài)氧可與色素中的雙鍵發(fā)生反應,產(chǎn)生消色作用:
因此HO-2是起漂白作用的主要成分,但在漂白過程中,過氧化氫的分解產(chǎn)物中的HO·、HO2·等游離基也可能破壞色素的結(jié)構(gòu)而起漂白作用。
(二)過氧化氫漂白工藝
過氧化氫漂白方式很多,有浸漂、淋漂和軋漂,其中軋漂又可分為軋蒸漂和軋卷漂。軋蒸漂是織物浸軋漂液后進入汽蒸箱進行高溫汽蒸;軋卷漂屬于半連續(xù)式平幅加工,織物浸軋漂液后打卷,室溫或保溫堆置。過氧化氫漂白用哪種方式進行,應視設備條件、加工品種和質(zhì)量要求而定。連續(xù)汽蒸軋漂具有設備生產(chǎn)效率高,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點,應用最為廣泛。軋卷漂中的冷軋堆漂白工藝極大地節(jié)約了能源和設備上的投資,適合小批量、多品種的加工要求,但該工藝所需的化學品濃度高,化學劑的使用成本會提高。連續(xù)汽蒸軋漂設備加工方式有繩狀和平幅之分,由于繩狀加工易產(chǎn)生折痕和處理不均勻,因此目前棉和滌/棉織物的漂白工藝以平幅汽蒸軋漂設備為主。
過氧化氫平幅軋蒸漂工藝參考如下:
①工藝流程。
浸軋漂液→汽蒸→水洗
②工藝處方及工藝條件。過氧化氫平幅軋蒸漂工藝處方及工藝條件見表2-17。
表2-17 過氧化氫平幅軋蒸漂工藝處方及工藝條件
(三)影響過氧化氫漂白的主要因素
1.漂液pH
在過氧化氫漂白過程中,漂液的pH是影響漂白質(zhì)量的重要因素之一。應適當控制pH,使過氧化氫在漂白的時間內(nèi)穩(wěn)定分解出有效漂白成分,以獲得理想的漂白效果,即獲得最佳的織物白度和最小的纖維損傷。圖2-20至圖2-23表示在過氧化氫漂白過程中漂液的pH對過氧化氫分解率(殘余率與分解率成反比)、織物白度、織物強力以及纖維聚合度的影響。
從圖2-20可知,過氧化氫在酸性到弱堿性的條件下較為穩(wěn)定,分解率較低,而在堿性的條件下,分解率較高,pH在10以上更為明顯。從圖2-21可以看出,漂液的pH在9以下,織物的白度隨pH的增大而提高,當pH在9~11時,織物白度最高,若進一步提高漂液pH,織物白度反而下降。從圖2-22可以看出,pH在3~10之間,織物強度較高,且變化不大,pH小于3或大于10時,織物強度明顯下降。從圖2-22可以看出,在pH為6~10的范圍內(nèi),纖維的聚合度具有最大值,pH小于6或大于10時,纖維的聚合度均發(fā)生明顯下降。
圖2-20 H2O2漂液pH對H2O2分解率的影響
圖2-21 H2O2漂液pH對織物白度的影響
圖2-22 H2O2漂液pH對織物強力的影響
圖2-23 H2O2漂液pH對纖維聚合度的影響
根據(jù)以上分析,綜合考慮雙氧水的分解速率、織物的白度、強度、纖維的聚合度等多種因素,漂液pH以控制在10~11之間為宜。
2.漂白溫度與時間
漂白的溫度與時間也是影響漂白效果的重要因素,兩者密切相關(guān),相互制約,提高漂白溫度,能加快雙氧水的分解速率,縮短漂白時間;反之,降低漂白溫度,則漂白時間延長。在室溫下雙氧水的漂白速率比較緩慢,漂白時間較長,堆置時間常需12h以上,若采用高溫汽蒸漂白,漂白時間只需45~60min,而在高溫高壓下漂白,漂白時間一般為1~2min即可。
3.過氧化氫的濃度
一般情況下,白度隨著雙氧水濃度的增加而提高,但不成正比關(guān)系(圖2-24)。當雙氧水濃度達到一定值時,白度不再繼續(xù)提高,而纖維的聚合度卻有較大的下降。在實際生產(chǎn)中,要根據(jù)織物品種、精練情況、加工要求的不同來確定雙氧水的濃度。一般情況下,過氧化氫的濃度為2~6g/L(過氧化氫以100%計)。由于過氧化氫濃度和漂白溫度和時間對漂白效果的影響是互相關(guān)聯(lián)的,可將濃度、溫度與時間三個因素進行相應調(diào)節(jié),以獲得最佳的漂白效果。
圖2-24 濃度與織物白度、纖維平均聚合度的關(guān)系
1—白度 2—聚合度
4.穩(wěn)定劑
(1)穩(wěn)定劑的作用。酸性條件下,過氧化氫是穩(wěn)定的,即使加熱到較高溫度也不易分解,一般商品的過氧化氫溶液里都加有大量的無機酸作穩(wěn)定劑。應用時必須添加活化劑如堿劑,來加速H2O2的分解反應。但過量的堿會使H2O2分解過劇,對漂白不利且損傷纖維。為了將H2O2分解速率控制在合適的水平上,漂液pH以控制在10~11之間為宜。
如前所述,H2O2的分解有有效分解和無效分解之分,在一些物質(zhì)如金屬離子、重金屬屑、酶、有棱角的固體等的催化作用下,H2O2的無效分解加劇。無效分解的產(chǎn)物如HO2·、HO·、O2等并無漂白作用,有的還會加速纖維素的降解。為了阻止這些物質(zhì)的催化作用,使H2O2發(fā)生有效分解,生成對漂白有效的HO-2,在漂液中常添加一定量的穩(wěn)定劑,使穩(wěn)定和分解作用達到平衡,有利于漂白過程的順利進行。表2-18列舉了銅離子對過氧化氫催化分解的影響以及硅酸鈉在過氧化氫漂白中的穩(wěn)定作用。
作為過氧化氫漂白的穩(wěn)定劑,必須具有良好的穩(wěn)定作用,即穩(wěn)定對漂白有效的HO-2,抑制無漂白作用的HO2·、HO·、O2的產(chǎn)生。同時還要具備耐堿、耐高溫、耐氧化等應用性能。
表2-18 銅離子和硅酸鈉對過氧化氫漂白的影響
(2)常用的穩(wěn)定劑。
①硅酸鈉。硅酸鈉(Na2SiO3)又稱水玻璃。它有Na2O和SiO2兩種組分,漂白用硅酸鈉Na2O∶SiO2含量比約為1∶3.3。硅酸鈉對過氧化氫的分解有較好的穩(wěn)定作用(表2-19)。
表2-19 硅酸鈉的穩(wěn)定作用
漂白時,Na2SiO3既是穩(wěn)定劑,又是堿劑。隨著Na2SiO3用量的增加,漂浴pH升高,H2O2分解率不斷增大。但在相近pH的情況下,加有Na2SiO3的有較低的H2O2分解率,如表2-19中的4號與6號漂浴pH相近,分別是10.3和10.2,4號漂浴中加入10g/L的Na2SiO3,H2O2分解率為25.0%,而6號漂浴中未加Na2SiO3,H2O2分解率則達79.2%,可見Na2SiO3的穩(wěn)定作用十分明顯。
硅酸鈉作為過氧化氫漂白的穩(wěn)定劑具有穩(wěn)定效果好,產(chǎn)品白度高,使用方便,價格便宜等優(yōu)點,因此在實際生產(chǎn)中使用較為廣泛。但在使用的過程中,一些硅酸鈉脫水后會沉積在織物和設備上,生成堅硬、難溶的沉淀物,俗稱“硅垢”。使織物造成擦傷、破洞和皺條痕、手感粗硬等,沉積在設備上的硅酸鹽也給設備清洗工作帶來困難。這是硅酸鈉作為穩(wěn)定劑的一大缺點。
②非硅穩(wěn)定劑。為了避免使用硅酸鈉而引起“硅垢”,可以用非硅穩(wěn)定劑代替過氧化氫漂白中使用的硅酸鈉。非硅穩(wěn)定劑有無機磷酸鹽、有機膦酸鹽和有機穩(wěn)定劑三類。目前應用較多的是有機膦酸鹽,常用的有機膦酸鹽主要有乙二胺四亞甲基膦酸(EDTMP)和二亞乙基三胺五亞甲基膦酸(DTPMP)等。有機膦酸鹽作為穩(wěn)定劑,穩(wěn)定效果好,不結(jié)垢,易于清洗,產(chǎn)品手感好,但織物白度不如硅酸鈉。
目前在實際生產(chǎn)中非硅穩(wěn)定劑已逐步在過氧化氫漂白中使用,有的已經(jīng)替代硅酸鈉,有的與硅酸鈉混合使用。
三、次氯酸鈉漂白
(一)次氯酸鈉溶液的性質(zhì)及其漂白原理
1.次氯酸鈉溶液的性質(zhì)
次氯酸鈉的化學式為NaClO,商品次氯酸鈉有溶液和粉末兩種形式:微黃色溶液或白色粉末,有似氯氣的氣味。次氯酸鈉溶液有腐蝕性,能傷害皮膚,操作時應穿戴勞動保護用品。工業(yè)上大多使用商品次氯酸鈉溶液,其濃度常用有效氯來表示。有效氯是用次氯酸鈉加酸后所釋放出氯氣的量來計算的。
2.次氯酸鈉的漂白原理
為了搞清楚究竟是何種成分在漂白中起作用,有人將棉纖維預先用某種染料染色后,再用次氯酸鈉漂白,結(jié)果發(fā)現(xiàn)染料的褪色速率(即漂白速率)隨著溶液pH的下降而加快,當pH達到4以下時,漂白速率變得更快。
次氯酸鈉溶液的組成隨著溶液pH的變化而不同。當次氯酸鈉溶液在堿性的條件下,溶液的主要組分是NaClO,在近中性的范圍內(nèi),溶液的主要組分是HClO和少量NaClO,溶液的pH下降為4~5的弱酸性條件時,溶液的主要組分是HClO和少量Cl2。
次氯酸鈉的漂白作用比較復雜,漂白的主要組分有HClO、C12及ClO-。在不同pH條件下,是不同的組分在起作用,根據(jù)漂白速率隨溶液pH的下降而加快的規(guī)律,大致可以判定次氯酸鈉溶液在堿性與近中性范圍內(nèi)主要是HClO起漂白作用。當溶液pH低于4時,溶液的主要組成是HClO和Cl2,Cl2和HClO都是漂白的主要成分,并且C12的漂白作用更為顯著。
HClO和Cl2在溶液中可發(fā)生多種形式的分解,例如:
這些分解產(chǎn)物對色素分子結(jié)構(gòu)中的雙鍵有加成作用,破壞色素的共軛雙鍵,還可能對色素中的某些基團發(fā)生取代、氧化、氯化等作用而達到消色目的。
在次氯酸鈉對棉纖維進行漂白時,根據(jù)漂白的條件不同,也可以與棉纖維上的其他雜質(zhì)發(fā)生氧化、氯化、加成等反應,從而進一步去除經(jīng)精練后仍殘留在棉纖維上的雜質(zhì)。如棉纖維上果膠質(zhì)中的醛基易被氧化成羧基,含氮物質(zhì)和蠟質(zhì)中的高級脂肪酸可被氧化成相應的氨基化合物和脂肪酸的氯代衍生物,棉籽殼中的木質(zhì)素則可被氯化成氯化木質(zhì)素等。同時,次氯酸鈉也會對纖維素產(chǎn)生一定的氧化作用而損傷纖維。有人做過試驗,發(fā)現(xiàn)次氯酸鈉對纖維素和棉纖維上的其他雜質(zhì)在氧化反應速率上存在著一定的差異,我們可利用這種差異來制訂適當?shù)钠坠に嚄l件,做到既能達到漂白的目的,又盡可能地減少對纖維的損傷。
(二)影響次氯酸鈉漂白的主要因素
在用次氯酸鈉作為漂白劑進行漂白時,影響漂白的因素有漂液的pH、溫度、濃度及漂白時間等,為了能使織物損傷最小又獲得滿意的漂白效果,必須選擇合適的漂白工藝條件。
1.漂液pH
如前所述,次氯酸鈉本身是一種不穩(wěn)定的化合物,其溶液的組成隨pH的不同而改變,漂白速率也隨pH的降低而加快。在酸性條件下(pH=2~4),次氯酸鈉的漂白速率很快,棉纖維的聚合度較高,纖維損傷小,但此時會有大量的氯氣逸出,污染生產(chǎn)環(huán)境,由于漂白速率太快,漂白工藝不易控制,因此次氯酸鈉在對棉織物漂白時不采用酸性條件下進行。
當次氯酸鈉漂白在中性條件下(pH≈7)進行時,棉纖維因氧化作用而產(chǎn)生氧化纖維素,若將漂后的織物經(jīng)1g/L燒堿溶液煮沸1h,漂后的織物強力大幅度下降,氧化纖維素的潛在損傷就會顯現(xiàn)出來。實驗測得次氯酸鈉中性條件下漂白后棉織物強度和纖維的聚合度最低,纖維損傷嚴重。所以次氯酸鈉漂白必須避免在中性條件下進行。
當漂液pH=9~11時,雖然漂白速率低一些,但棉纖維的損傷程度較小,棉纖維的聚合度和織物的強度都保持在較高的水平。所以實際生產(chǎn)中次氯酸鈉漂白漂液的pH以控制在9~11為宜。
當漂液pH繼續(xù)增加(pH>11)時,漂白速率隨pH的增加而降低,漂白時間延長,生產(chǎn)效率明顯下降。
漂液pH與漂白后棉纖維的聚合度及織物強度的關(guān)系見圖2-25和圖2-26。
2.次氯酸鈉的濃度
漂液中次氯酸鈉的濃度過低達不到漂白要求,濃度過高不僅造成藥品的浪費,加重脫氯的負擔,還會使纖維嚴重受損(表2-20)。
圖2-25 次氯酸鈉pH與漂白后棉纖維的聚合度的關(guān)系
圖2-26 次氯酸鈉pH與漂白后棉織物強度的關(guān)系
1—堿處理前 2—堿處理后
表2-20 次氯酸鈉的濃度與棉纖維的聚合度的關(guān)系
漂液中次氯酸鈉濃度必須與其他工藝條件(如溫度、時間)相適應,實際生產(chǎn)中,還應根據(jù)織物的厚薄、織物的含雜情況、對半制品的白度要求、漂白的方式與設備等具體情況而調(diào)整。
3.漂白溫度與時間
溫度是漂白的重要工藝因素,提高漂液溫度,能加快漂白速率,縮短漂白時間,但纖維素氧化的速率也同時提高。實驗證明,當漂液pH為11時,漂液溫度每升高10℃,漂白速率約增大2.3倍,纖維素被氧化的速率約增大2.7倍。為了獲得理想的漂白效果,同時又盡量減少纖維的損傷,漂液溫度一般選擇20~35℃之間。冬季漂白時溫度可稍高些,可控制在30~35℃,而夏季氣溫較高,應適當降低漂液溫度。
漂白時間與漂液濃度、溫度、漂白方式等有密切關(guān)系,漂白時間一般選擇在30~60min之間。如漂液濃度或溫度較低時,時間可適當延長一些;漂液濃度或溫度較高時,時間可縮短一些。在實際生產(chǎn)中,繩狀軋漂的堆置時間一般控制在30~45min;平幅軋漂的堆置時間控制在25~30min。
4.酸洗和脫氯
織物經(jīng)漂白水洗后,布面上還殘留有少量的堿性物質(zhì)和氯,一般要進行酸洗和脫氯處理。
酸洗不僅可使織物上的堿性物質(zhì)得到中和,還可與殘留的次氯酸鈉發(fā)生分解反應。反應釋放出來的Cl2和[O],對棉織物有進一步的漂白作用。
布面上還殘留有少量的氯也需要及時去除,否則將會造成織物強度下降和泛黃。其原因是織物上殘留的氯與煮練后未去盡的含氮物質(zhì)作用生成氯胺,后者會慢慢釋出鹽酸而使織物受損和泛黃。
此外,殘留的氯會影響某些不耐氯漂的活性染料的染色和印花效果;殘氯還會引起含氮樹脂在進行樹脂整理時吸氯泛黃和氯損現(xiàn)象。因此,次氯酸鈉漂白后,必須進行脫氯處理。
常用的脫氯劑主要有以下幾種:
①硫代硫酸鈉(大蘇打)脫氯。大蘇打用量為1~2g/L,室溫浸軋、熱水洗即可。大蘇打脫氯效果好,工藝簡單,不損傷織物,價格便宜,但易在織物上形成殘留硫而使織物泛黃。所以,大蘇打脫氯后必須將殘硫清洗干凈。
②過氧化氫(雙氧水)脫氯。雙氧水用量為1~2g/L,雙氧水脫氯效果好,無泛黃,無污染,但價格較貴。
③硫酸脫氯。硫酸的脫氯作用實際上是促使殘留在織物上的次氯酸鈉發(fā)生分解,反應中釋放的C12和[O]對棉織物有進一步的漂白作用,硫酸還有去除灰分等雜質(zhì)的作用。因此,工廠都采用漂后酸洗的工藝,進一步提高織物白度和去雜效果。
四、亞氯酸鈉漂白
(一)亞氯酸鈉的性質(zhì)及其漂白原理
1.亞氯酸鈉的性質(zhì)
亞氯酸鈉是一種溫和的氧化性漂白劑,化學式為NaClO2。亞氯酸鈉有液體和固體兩種。純凈的亞氯酸鈉是無色的,但常因含有二氧化氯而成為黃綠色。液體亞氯酸鈉的濃度為10%~25%,一般不含食鹽,但通常加堿將pH調(diào)節(jié)到10左右,以便長期儲存而不分解,液體亞氯酸鈉不易燃燒。固體商品亞氯酸鈉的含量在80%左右,此外,還含有食鹽和少量的堿。固體亞氯酸鈉具有很強的吸濕性,室溫可以長期存放,但遇有機物,即使低溫也能燃燒,故儲存時要注意防火。
亞氯酸鈉可溶于水,在水中的溶解度為40%(20℃),溶液呈弱堿性,是一種可水解的鹽類,水解反應方程式如下:
NaClO2+H2O→HClO2+NaOH
2.亞氯酸鈉的漂白原理
亞氯酸鈉在酸性條件下不穩(wěn)定,分解反應可表示如下:
式(1)是主要反應,式(2)、式(3)為副反應。由上述反應式可知,亞氯酸鈉在酸性溶液中的主要成分有HClO2、ClO2、Cl-、[O]等,實驗證明,亞氯酸鈉溶液在酸性和中性的條件下(pH=2.6~7,100℃)均有漂白作用,但亞氯酸鈉的漂白速率隨漂液pH的降低而增加。這是因為亞氯酸鈉的分解、亞氯酸和二氧化氯的含量也是隨著pH的降低而增加。因此,一般認為,HClO2的存在是漂白的必要條件,而ClO2則是漂白的有效成分。但ClO2并不是漂白的唯一成分,有人提出式(3)中產(chǎn)生的[O]也具有漂白作用。
二氧化氯是具有一定毒性的黃綠色氣體,沸點11℃,相對蒸氣密度2.3g/L,具有與氯氣相似的刺激氣味,能侵害人的呼吸道和黏膜,損害人體健康。國家規(guī)定生產(chǎn)環(huán)境二氧化氯的濃度必須低于0.1mg/kg。
二氧化氯性質(zhì)活潑,不但具有漂白作用,而且還能溶解木質(zhì)素和果膠物質(zhì),因而去雜能力較強。在漂白過程中,應對亞氯酸鈉的分解速率加以控制,否則由于形成二氧化氯的速率過快,還未起漂白作用便從溶液中逸出,不但造成浪費,而且污染環(huán)境。
(二)影響亞氯酸鈉漂白的主要因素
亞氯酸鈉漂白的工藝因素主要有漂液的濃度、溫度、pH、時間等,漂白時要嚴格控制這些工藝因素,從而保證漂白的效果和生產(chǎn)環(huán)境的安全。
1.漂液pH
漂液pH對織物白度及纖維受損的影響見表2-21。
表2-21 亞氯酸鈉漂白時漂液pH對織物白度及纖維受損的影響
當漂液pH較高時(pH為8.0~8.5),織物的白度較差,而且纖維受損程度較大,當溶液的pH較低時(pH為2.6~3.7),二氧化氯的產(chǎn)生速率過快,而無漂白作用的氯酸鈉的含量卻很高,造成浪費且污染環(huán)境,并腐蝕設備,織物的白度也不高。當溶液的pH在4.6~5.5之間時,織物的白度較好,對纖維的損傷又小,漂白速率也適中,因此,生產(chǎn)中pH在4.6~5.5為宜。但有時為了提高漂白速率,漂液的pH也可控制在4~4.5。
2.活化劑
商品亞氯酸鈉都在堿性條件下保存,但亞氯酸鈉漂白要在酸性條件下進行,為使漂液由堿性轉(zhuǎn)變成酸性,漂液中必須加入一種化學劑,以釋出漂白的有效成分ClO2。這個過程工藝上稱作“活化”,所加入的化學劑稱為活化劑或酸化劑。常用的活化劑有酯類活化劑、酯類活化劑、銨(胺)類活化劑。
在亞氯酸鈉漂液中,為了使漂液pH穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi),還需加入一定量的pH緩沖劑,常用的緩沖劑有磷酸二氫銨、焦磷酸鈉、水合肼等。
3.漂白溫度和時間
漂白的溫度與時間、漂浴的pH和使用的活化劑等因素是相互關(guān)聯(lián)、相互影響的。升高溫度,亞氯酸鈉的分解速率加快,白度也隨之提高,但溫度的選擇與活化劑的類型和性質(zhì)有關(guān),不同的活化劑可選用不同的溫度。如有機酸作活化劑,溫度為80℃就能獲得滿意的效果,而有機酯作活化劑時,溫度要在95℃以上才能有較好的漂白效果。漂白時間與漂液濃度、溫度、活化劑等有密切的關(guān)系。一般來說延長漂白時間,有利于白度的提高,但時間過長,不僅生產(chǎn)效率降低,而且還會造成纖維的損傷。