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摘要：基于非離子分散劑AEO-9制備水性非離子有機(jī)顏料分散體，系統(tǒng)探究pH、溫度、添加劑（電解質(zhì)和醇類(lèi)物質(zhì)）對(duì)顏料顆粒從水體中分離性能的影響。研究結(jié)果表明，隨著顏料分散液靜置溫度提高，AEO-9對(duì)顏料的分散能力下降，顏料顆粒去除率增大；酸性條件下顏料粒子容易聚集，更易從水中分離；電解質(zhì)的加入可使顏料從水中有效分離，電解質(zhì)所帶電荷越多，分離效果越好；醇類(lèi)物質(zhì)對(duì)顏料分離也有一定影響，其中乙醇效果最好，丙二醇效果最差。

關(guān)鍵詞：非離子；有機(jī)顏料；分散體；分離

中圖分類(lèi)號(hào)：

TS190.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

傳統(tǒng)印染行業(yè)利用各類(lèi)染料對(duì)紡織品著色，能耗大、廢水多且處理難度高，急需開(kāi)發(fā)生態(tài)著色新技術(shù)以推動(dòng)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。近年來(lái)，研究者嘗試?yán)盟杂袡C(jī)顏料分散體替代染料對(duì)紡織品進(jìn)行著色加工，這種紡織品生態(tài)著色新技術(shù)具有節(jié)能、降耗、減排等優(yōu)點(diǎn)，極具應(yīng)用價(jià)值[1-2]。有機(jī)顏料是一種疏水固體，與水分子存在強(qiáng)排斥力，必須通過(guò)適當(dāng)表面改性才能穩(wěn)定分散于水中[3-4]。表面活性劑是最常用的表面改性物質(zhì)，能顯著改變體系界面狀態(tài)，從而對(duì)顏料產(chǎn)生潤(rùn)濕、分散及穩(wěn)定等諸多作用。非離子表面活性劑在水中不電離，對(duì)顏料分散性能受酸、堿及電解質(zhì)影響較小，得到廣泛研究與應(yīng)用。如用非離子表面活性劑Tween 20/Span 20分散酞菁銅顏料，通過(guò)潤(rùn)濕性及分散性測(cè)試表征對(duì)顏料的表面改性作用[5]；利用非離子表面活性劑NP-10與纖維素酶協(xié)同制備穩(wěn)定有機(jī)酞菁綠顏料水性分散體系，并研究其對(duì)陽(yáng)離子改性棉織物的染色性能[6]。非離子有機(jī)顏料分散體在水中對(duì)織物著色時(shí)，部分顏料被織物吸附，剩余顏料則殘留在水體中，若直接排放將對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定危害。目前，針對(duì)非離子有機(jī)顏料顆粒從水中分離性能的研究較少。本文選用基于非離子表面活性劑AEO-9制備的有機(jī)顏料分散體為研究對(duì)象，系統(tǒng)探究水體pH、溫度、添加劑（電解質(zhì)和醇類(lèi)物質(zhì)）對(duì)顏料顆粒從水體中分離性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料和儀器

實(shí)驗(yàn)材料：AEO-9（購(gòu)于廣東嘉寶化工有限公司），顏料紅122（購(gòu)于山東優(yōu)索化工科技有限公司），硫酸（購(gòu)于萊陽(yáng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)精細(xì)化工廠），無(wú)水硫酸鈉（購(gòu)于天津市匯杭化工科技有限公司），無(wú)水氯化鎂（購(gòu)于天津市凱信化學(xué)工業(yè)有限公司），氫氧化鈉、異丙醇、二甘醇、乙二醇、1， 2-丙二醇（購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司），甲醇（購(gòu)于天津市富宇精細(xì)化工有限公司），甘油（購(gòu)于上海阿拉丁生化科技股份有限公司）。

實(shí)驗(yàn)儀器：高速離心機(jī)（TGL-16G），分光光度計(jì)（752），納米粒度儀（Litesizer 500），超聲波清洗機(jī)（SK7200H），超聲粉碎機(jī)（JY92-IIDN），濁度計(jì)（XINRUI）。

1.2 分散體制備

稱(chēng)取0.8 g非離子表面活性劑AEO-9于燒杯中，加入40 mL水并攪拌溶解，加入4 g顏料紅122并置于超聲清洗機(jī)中處理20 min，隨后使用超聲粉碎機(jī)對(duì)顏料處理30 min，最后用100 mL容量瓶定容。

1.3 分離效果測(cè)試

顏料分散液（2 g/L）置于不同pH（3、6、9）、溫度（50℃～90℃）條件下一定時(shí)間（3 min～9 min），于1 000 r/min條件下離心3 min，離心前、后取上清液測(cè)吸光度，分別記做A0和A1，顏料從水中的去除率R=（A0-A1）/A0×100%。

探究電解質(zhì)對(duì)分離效果的影響，在顏料分散液（2 g/L）中加入0.01 mol/L不同電解質(zhì)（硫酸鈉、氯化鎂、硝酸鋁），50℃條件下加熱3 min，于1 000 r/min條件下離心3 min，取上清液測(cè)吸光度，計(jì)算R。

探究醇類(lèi)物質(zhì)對(duì)分離效果的影響，在顏料分散液（2 g/L）中加入0.01 mol/L不同醇（甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇、丙二醇、乙二醇、甘油、二甘醇），50℃條件下加熱3 min，于1 000 r/min條件下離心3 min，取上清液測(cè)吸光度，計(jì)算R。

1.4 粒度與濁度測(cè)試

顏料分散體粒度測(cè)試：采用1 cm石英比色皿，于25℃條件下用納米粒度儀測(cè)定顏料分散顆粒粒度。

濁度測(cè)試：預(yù)熱濁度計(jì)，向?qū)Ｓ脺y(cè)試瓶中裝入蒸餾水調(diào)零，然后測(cè)量待測(cè)溶液濁度。

2 結(jié)果與討論

2.1 溫度對(duì)顏料分離效果的影響

研究溫度對(duì)顏料從水中分離效果的影響，溫度越高，加熱時(shí)間越長(zhǎng)，顏料去除率越高（圖1）。因?yàn)闇囟仍礁?，顏料粒子運(yùn)動(dòng)越劇烈，更易克服彼此間的排斥而發(fā)生相互碰撞[7-8]，進(jìn)而發(fā)生聚集，提高去除率。

AEO-9是一種非離子表面活性物質(zhì)，隨溫度升高由完全溶解轉(zhuǎn)變?yōu)椴糠秩芙?，膠束溶液將發(fā)生相分離，通過(guò)測(cè)定溶液濁度可反映該變化。由圖2可知，隨著溫度升高，溶液濁度增加，表明AEO-9溶解度下降，使其對(duì)顏料的分散能力減弱，改善顏料從水中的分離效果。

2.2 pH對(duì)顏料分離效果的影響

酸堿性質(zhì)也會(huì)對(duì)顏料從水中的分離產(chǎn)生重要影響。測(cè)試不同pH條件下顏料的去除效果，pH=3時(shí)，顏料去除率最高；pH=6和pH=9時(shí)，效果較差（圖3）。酸性條件下，顏料顆粒表面電位下降[8-9]，顏料間靜電排斥力減小，使顏料粒子容易聚集而從水中分離。中性和弱堿條件下，顏料顆粒之間仍有較強(qiáng)相互排斥穩(wěn)定作用，不易發(fā)生顯著聚集現(xiàn)象。

不同pH對(duì)顏料分散顆粒粒徑的影響，pH=3時(shí)，顏料粒徑明顯增大，與上述去除率結(jié)果相對(duì)應(yīng)；堿性和中性條件下，顏料粒徑保持穩(wěn)定，不易從水中分離（圖4）。

2.3 電解質(zhì)對(duì)顏料分離效果的影響

由圖5可知，相同濃度下，顏料去除效果為硝酸鋁>氯化鎂>硫酸鈉，即電解質(zhì)金屬離子所帶電荷數(shù)越多，去除效果越高。電解質(zhì)在水中電離產(chǎn)生金屬離子，將壓縮顏料表面電位[10]，削弱顏料粒子間靜電斥力，降低顏料分散體系穩(wěn)定性，顏料粒子容易積聚而從水中分離。

2.4 醇類(lèi)物質(zhì)對(duì)顏料分離效果的影響

由圖6可知，甲醇、乙醇、異丙醇和正丁醇四種一元醇中，乙醇脫色效果最好；而乙二醇，丙二醇和二甘醇三種二元醇中，二甘醇脫色效果最好。整體來(lái)看，乙醇和二甘醇脫色效果較好，丙二醇脫色效果最差?？赡芤?yàn)橐掖己投蚀挤肿右妆活伭媳砻嫖蕉鴬Z取顏料表面水分子，使其發(fā)生固液分離；丙二醇對(duì)顏料表面水化層影響較小，顏料可以較為穩(wěn)定的存在于殘液中。

3 結(jié)論

本文系統(tǒng)研究溫度、pH、電解質(zhì)、醇類(lèi)對(duì)非離子型有機(jī)顏料顆粒從水中分離性能的影響。顏料分散液靜置溫度越高，顏料的去除率就越高，這是因?yàn)楦邷厥诡伭狭Ｗ舆\(yùn)動(dòng)加劇，更易克服彼此間排斥而發(fā)生相互碰撞，進(jìn)而發(fā)生聚集；隨著溫度增加，AEO-9的溶解度下降，對(duì)顏料的分散能力下降，也易導(dǎo)致顏料從水中分離；pH=3的酸性條件下顏料去除率最高，因?yàn)樗嵝詶l件下顏料顆粒表面電位下降，顏料粒子容易聚集；電解質(zhì)的加入可使顏料從分散體系中有效分離，電解質(zhì)所帶電荷越多，分離效果越好；醇類(lèi)物質(zhì)對(duì)顏料分離也有一定影響，其中乙醇脫色效果最好，丙二醇效果最差。

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Research on the Separation Performance of Non-ionic Organic

Pigment Dispersions from Water

KONG Ling-xian， LIU Chen， HAO Long-yun

（College of Textile and Garment， Qingdao University， Qingdao 266071， China）

Abstract：

The water-based non-ionic organic pigment dispersions were prepared using the non-ionic dispersant AEO-9， and the effects of pH， temperature， additives （electrolytes and alcohols） on the separation performance of pigment particles from water were systematically investigated. The results show that as the static temperature of the pigment dispersion increases， the dispersibility of AEO-9 towards pigments decreases， which is beneficial for the removal of pigment particles. Under acidic conditions， pigment particles tend to aggregate， making it easier to separate from water. The addition of electrolytes can effectively separate pigments from water， and the more charges the electrolyte carries， the better the separation effect. Alcohols also have a certain impact on pigment separation， with ethanol having the best removal effect and propylene glycol having the worst effect.

Keywords：

non-ionic; organic pigment; dispersions; separation