劉 陽，雷榮潔，邵 娟

（陜西服裝工程學(xué)院服裝學(xué)院，陜西西安 712046）

隨著生活水平的不斷提高，人們對織物外觀質(zhì)量的要求更加嚴(yán)格，每年有大量染色不均勻和色花現(xiàn)象導(dǎo)致的印染瑕疵品返修。另外，在服裝制作過程中產(chǎn)生的大量邊角料以及日常生活中廢棄的紡織品也將造成嚴(yán)重的資源浪費并污染環(huán)境［1-2］，有必要進一步提高瑕疵和廢舊紡織品的回收綜合利用率。脫色是染色織物回收再利用的關(guān)鍵步驟，旨在不影響織物再次使用的前提下，利用物理化學(xué)反應(yīng)去除染色織物上的染料。染色織物的脫色方法因織物及染料不同而不同，主要的脫色方法有物理法、化學(xué)法、生物法和高級氧化法［3-5］。其中高級氧化法是利用光催化、超聲波和臭氧等產(chǎn)生的·OH對染色織物進行脫色，具有脫色率高、普適性好、對織物損傷小和環(huán)境友好的特點［6-7］。臭氧是一種強氧化性氣體，主要分解產(chǎn)物為氧氣，不會對環(huán)境造成二次污染，近年來逐漸應(yīng)用于染色織物的脫色工藝中［8］。本實驗將臭氧應(yīng)用于3種活性染料染色棉織物的脫色工藝，考察脫色時間、pH、溫度和含濕量對K/S值的影響，并對比常規(guī)脫色和臭氧脫色后棉織物的染色性能和力學(xué)性能。

1 實驗

1.1 材料和儀器

織物：純棉平紋機織物（150 g/m2）。染料：活性紅120、活性黃37、活性藍(lán)19、活性黑5（天津美捷通化工生產(chǎn)有限公司）。試劑：HCl、NaOH、Na2SO4、Na2CO3、NaClO、Na2S2O3（分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司），去離子水（自制）。儀器：CF-G-2-50 g臭氧發(fā)生器（青島國林實業(yè)股份有限公司），Datacolor 110全自動測色配色儀（美國德塔顏色公司），YG028萬能材料試驗機（溫州方圓儀器有限公司），THZ-82A恒溫振蕩水浴鍋（金壇市榮華儀器制造有限公司），UV-2550紫外-可見分光光度計（日本島津公司）。

1.2 活性染料染色棉織物的脫色方法

1.2.1 臭氧脫色

將活性紅120、活性黃37、活性藍(lán)19染色棉織物裁剪為小塊，以HCl和NaOH溶液調(diào)節(jié)得到不同pH的緩沖溶液潤濕，利用吸水紙調(diào)節(jié)含濕量；將進氣管道置于不同溫度的水浴中調(diào)節(jié)臭氧溫度，將染色棉織物置于脫色容器中，控制臭氧流量為2 L/min，每隔10 min取一次樣，用去離子水沖洗，自然晾干。

1.2.2 常規(guī)脫色

將染色棉織物置于NaClO 22 mL/L、Na2CO316 g/L、浴比1∶20的溶液中，控制溫度為50 ℃，攪拌20 min后取出，再放入Na2S2O310 g/L、浴比1∶20的溶液中攪拌8 min，取出后用去離子水清洗干凈，自然晾干。

1.2.3 脫色后棉織物復(fù)染

稱取活性黑5配制溶液，將脫色后的棉織物放入其中（浴比1∶20），室溫攪拌20 min，然后轉(zhuǎn)移到水浴振蕩器中，攪拌，升溫到90 ℃時加入Na2SO460 g/L，攪拌20 min后再加入Na2SO460 g/L，繼續(xù)攪拌20 min后加入Na2CO310 g/L，攪拌20 min后再加入Na2CO310 g/L，繼續(xù)攪拌20 min后取出，自然冷卻至室溫，用去離子水清洗干凈，自然晾干。

1.3 測試

脫色率：使用測色配色儀測試樣品在最大吸收波長處的K/S值，每個樣品測3次取平均值。按照下式計算脫色率：

其中，（K/S）0為染色棉織物的K/S值，（K/S）t為染色棉織物脫色后的K/S值。

復(fù)染效果：利用上染率進行評價，按照下式計算上染率：

其中，A0為染色前染液的吸光度，At為染色后染液的吸光度。

力學(xué)性能：參考GB/T 3923.1—2013《紡織品織物拉伸性能第1部分：斷裂強力和斷裂伸長率的測定（條樣法）》測試?yán)鞌嗔褟娏蛿嗔焉扉L率；參考GB/T 3917.1—2009《紡織品織物撕破性能第1部分：沖擊擺錘法撕破強力的測定》測試撕裂強力。

2 結(jié)果與討論

2.1 影響臭氧對棉織物脫色K/S值的因素

2.1.1 脫色時間

由圖1可以看出，染色棉織物的K/S值在前40 min下降較快（織物顏色迅速變淺），隨后下降趨勢變緩，60 min后基本不變。這是由于隨著脫色時間的延長，染料逐漸被消耗，濃度降低，但臭氧的中間產(chǎn)物可能削弱臭氧的氧化能力，K/S值下降變緩；另外，隨著脫色時間的延長，棉織物纖維表面的染料被氧化，臭氧分子難以進入棉織物纖維內(nèi)部，導(dǎo)致K/S值下降變緩甚至不再明顯變化。長時間的臭氧清洗不僅增加能耗，還可能影響棉織物的力學(xué)性能，因此臭氧脫色時間選擇60 min。

圖1 脫色時間對活性染料染色棉織物K/S 值的影響

2.1.2 pH

由圖2可知，對于不同染料，pH不同時，隨著脫色時間的延長，K/S值均不斷下降。其中，活性紅120和活性黃37染色棉織物在pH為10時K/S值下降最快，且60 min后K/S值最低，表明活性紅120和活性黃37染色棉織物在pH為10時具有最好的臭氧脫色效果；活性藍(lán)19染色棉織物在pH為4時K/S值下降最快，且60 min后K/S值最低，表明活性藍(lán)19染色棉織物在pH為4時具有最好的臭氧脫色效果。這可能是因為臭氧氧化機制與活性染料的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)［9］。所以活性紅120和活性黃37染色棉織物的脫色pH選擇10，活性藍(lán)19染色棉織物的脫色pH選擇4。

圖2 pH對活性染料染色棉織物K/S 值的影響

2.1.3 脫色溫度

由圖3可知，脫色溫度對K/S值的影響趨勢基本一致，臭氧處理前30 min，隨著脫色溫度的升高，K/S值的下降幅度增大，這是由于隨著脫色溫度的升高，反應(yīng)內(nèi)能和臭氧分子在染色棉織物纖維中的擴散程度加大，反應(yīng)速率加快。60 min后，0、20 ℃臭氧脫色棉織物的K/S值相差不大，40、60和80 ℃臭氧脫色棉織物的K/S值相差不大且均低于0、20 ℃臭氧脫色棉織物，這可能是由于過高的溫度使部分臭氧被降解，臭氧濃度降低；30 min后反應(yīng)速率降低，最終K/S值相差不大。考慮過高的脫色溫度可能導(dǎo)致棉織物纖維被破壞并增加能耗，脫色溫度選擇40 ℃。

圖3 脫色溫度對活性染料染色棉織物K/S 值的影響

2.1.4 含濕量

由圖4可知，當(dāng)含濕量為0%時，3種活性染料染色棉織物臭氧脫色后K/S值均下降較少，表明干燥環(huán)境下不易實現(xiàn)活性染料染色棉織物脫色，因為含濕量為0%時，臭氧無法溶解于水中形成羥基自由基；隨著含濕量的增加，棉織物的K/S值迅速降低，并在較大含濕量范圍內(nèi)保持不變；進一步增加含濕量，棉織物的K/S值反而有所增加，這可能是由于含濕量較大時羥基自由基難以聚集［9］。為了減少酸堿調(diào)節(jié)液的用量，活性染料染色棉織物含濕量選擇50%。

圖4 含濕量對活性染料染色棉織物K/S 值的影響

2.2 臭氧脫色與常規(guī)脫色效果對比

2.2.1 棉織物力學(xué)性能

由于脫色工藝破壞了染料的發(fā)色基團，不可避免會破壞棉織物的力學(xué)性能，常規(guī)脫色和臭氧脫色后，棉織物的力學(xué)性能均出現(xiàn)一定程度的下降。由表1可知，臭氧脫色棉織物的力學(xué)性能平均損失率低于常規(guī)脫色棉織物。其中損失最明顯的斷裂強力，臭氧處理后平均下降22.0%，斷裂伸長率損失較小，臭氧處理后平均下降4.4%。

表1 不同工藝脫色后棉織物的力學(xué)性能及損失率對比

2.2.2 脫色率和復(fù)染性能

由表2可知，常規(guī)脫色和臭氧脫色后棉織物的K/S值仍然明顯高于未染色的原棉織物，表明部分染料殘留在棉織物表面未實現(xiàn)完全脫色。常規(guī)脫色和臭氧脫色棉織物復(fù)染的平均上染率分別為60.9%和61.6%，均高于原棉織物，但是經(jīng)皂洗晾干后，常規(guī)脫色和臭氧脫色棉織物的K/S平均值分別為10.8和11.3，均低于原棉織物，說明脫色后棉織物的色牢度相對較低。

表2 不同工藝脫色后棉織物的脫色率及復(fù)染性能對比

3 結(jié)論

活性染料染色棉織物的最佳脫色工藝為：脫色時間60 min、脫色溫度40 ℃、含濕量50%。pH受活性染料種類影響較大，活性紅120、活性黃37在pH為10時脫色效果最好，活性藍(lán)19在pH為4時脫色效果最好。在最佳工藝條件下，臭氧脫色的脫色率、復(fù)染上染率均高于常規(guī)脫色。臭氧脫色后棉織物的力學(xué)性能相比原棉織物下降，斷裂強力和斷裂伸長率分別損失22.0%和4.4%，均低于常規(guī)脫色棉織物。