第一节 前处理用水与主要助剂
一、前处理用水
1.水质要求 印染厂是蒸汽、水用量较大的企业，而前处理工序用水量在整个印染过程中所占比例又较大，据统计，印染厂每生产1km棉印染织物，耗水量近20t，其中前处理用水约占50%。水的质量不仅对前处理及其他工序制品质量影响很大，而且还影响到染化料、助剂的消耗。虽然水质可以通过各种方法加以改善，但由于印染厂用水量很大，无论用哪种方法改善水质，都将占用设备、场地，并且耗用能源、化学药剂，导致成本增加。因而印染厂应建立在水源充足，水质良好，并有污水排放条件的地点。
印染厂水质质量要求如下：
透明度＞30
色度≤10（铂钴度）
pH=6.5～8.5
含铁量≤0.1mg/L
含锰量≤0.1mg/L
总硬度：染液、皂洗用水＜18mg/L（18ppm），一般洗涤用水＜180mg/L（180ppm）
2.硬水及其软化方法 通常将含有较多的钙、镁盐类的水称为硬水（硬水中钙、镁盐类含量用硬度表示），钙、镁盐类含量低的水称为软水。天然水的软水、硬水区分标准大致如下：
软水：0～57mg/L（0～57ppm）
略硬水：57～100mg/L（57～100ppm）
硬水：100～280mg/L（100～280ppm）
极硬水：＞280mg/L（280ppm）
硬水中的钙、镁盐类对印染加工大都不利，如与肥皂作用生成难溶的钙、镁肥皂，沉淀在织物上，在碱性溶液中还会生成难溶的水垢，附着在前处理设备上（如机槽内壁、阀门、导辊等），妨碍生产正常进行。水中含有铁、锰盐类的量超过规定限量时，在煮练过程中会产生锈斑并催化氧化棉纤维。用氧化剂漂白时，铁、锰盐也起催化分解漂白剂的作用，使棉纤维脆损。锅炉用水必须是软水，否则水垢沉淀紧紧附着在锅炉管壁上，降低了锅炉壁的导热系数，会多耗燃料；水垢沉积还会引起锅炉爆炸事故。
从天然水中除去钙、镁盐类，称为硬水的软化。软化的方法有多种，根据需要可采取适宜的方法。一般用于前处理、染色、印花后水洗的水，只要水质洁净，接近中性，硬度在180mg/L（180ppm）以下即可。配制化学药剂溶液，应使用硬度小于18mg/L（18ppm）的软水。烘干机散热器的回汽水，是上等软水，用于配制溶液最好。如供应量不足或无回收设备时，也可用化学软化法，即在水中先加入软化剂，再加入染整化学药剂。常用的化学软水方法有下列几种：
（1）纯碱—石灰法。现以钙盐中的碳酸氢钙代表硬水中的钙、镁盐类，硬水中的碳酸氢钙加热时容易分解成为碳酸钙而从水中析出，称为暂时硬质。硬水中硫酸钙在水煮沸时并不析出，称为永久硬质。软化作用可以用下列化学反应式表示：
Ca（HCO3）2+Ca（OH）2→2CaCO3↓+2H2O
CaSO4+Na2CO3→CaCO3↓+Na2SO4
纯碱也可单独使用，常用于印花、染色后皂洗液中。一般先在水中加入纯碱，煮沸后使水软化，再加入肥皂或其他净洗剂。
（2）磷酸三钠与六偏磷酸钠法。化学反应式如下：
3Ca（HCO3）2+2Na3PO4→Ca3（PO4）2↓+6NaHCO3
3CaSO4+2Na3PO4→Ca3（PO4）2+3Na2SO4
因磷酸是中强酸，弱酸如醋酸类难与Ca3（PO4）2作用，常在配制煮练液时加入磷酸三钠为软化剂。
六偏磷酸钠与钙盐或镁盐起化学作用生成可溶性复盐，复盐内的钙、镁成分不易分解出来，因此降低了水的硬度，反应如下所示：
Na2［Na4（PO3）6］+2CaSO4→Na2［Ca2（PO3）6］+2Na2SO4
Na2［Na4（PO3）6］+2MgSO4 →Na2［Mg2（PO3）6］+2Na2SO4
化学软化法不需要专门设备，方法简单方便，经济实用。软水剂用量可根据水的硬度及用水量计算后定量施加。
对于要求较高的软水，用化学法软化常有残余硬度，不能达到软化的目的，可采用离子交换法，用泡沸石、磺化煤可除去水中的钙、镁、铁等离子。如欲获得纯水可用阴、阳离子交换树脂先后处理，或同时混合处理，能够得到不含溶盐的纯水。离子交换法需用专门设备，并耗费动力及化学药剂，成本较高。锅炉用水对水质要求高，目前都用阳离子交换树脂除去水中钙、镁离子，以供使用。
二、前处理用助剂
常用的前处理用剂有碱类、酸类，以氧化型为主的漂白剂，表面活性剂，用于淀粉浆退浆的酶制剂等。
1.碱和酸
（1）碱类。以烧碱为常用。工业用烧碱主要成分是氢氧化钠，有固体烧碱（一般纯度为95%以上）与液体烧碱（含量为30%～42%），固体烧碱便于长途运输及储存保管，液体烧碱使用方便，但体积较大。由于烧碱用食盐电解法制造，空气中二氧化碳也容易与烧碱反应生成碳酸钠，因此，烧碱中的纯碱含量应不大于1%～3%，氯化钠含量不大于1.5%～3%。烧碱是强碱，对皮肤及黏膜腐蚀性极强，使用时应注意劳动保护，尤其溶解固体烧碱开桶时，操作人员必须穿戴劳动保护用品。
烧碱在棉及棉型织物印染厂中是重要的化学用剂，在前处理工序中常用于织物退浆、煮练、丝光等。每百米织物标准碱耗为0.8～1.2kg。
纯碱在化学分类上属于盐类，在水溶液中水解后呈碱性，碱性较弱，不能代替烧碱，一般用作软水剂、色织物的煮练剂及蛋白质纤维的精练剂。
氨水在棉印染厂中很少使用，有时用于液氨丝光及醋酯纤维织物的煮练等。
其他尚有泡花碱（又名水玻璃），是煮练及双氧水漂白时的助剂。
（2）酸类。以硫酸为常用。用于退浆、煮练及漂白的酸洗，丝光后的中和等。工业用硫酸一般H2SO4含量为92.5%～98%。由于含有少量铁质、二氧化硫及有机物，使商品带棕色。浓硫酸腐蚀性较强，搬运时应轻放。浓硫酸加水时能产生大量热能，稀释浓硫酸时，只能将酸慢慢倾入冷水中，适当搅拌，绝对不能把水注入浓硫酸中，因为硫酸为热的不良导体，并且具有极强的吸水性，遇水产生的高热如不能立即散发，一部分水将迅速沸腾，使硫酸随蒸汽飞溅伤人，腐蚀皮肤及衣物。浓硫酸储存时应放在通风、干燥的处所，避免受热或雨水进入容器内，从而引起爆炸。
盐酸的作用与硫酸相同，也可用于中和碱剂。但硫酸价格较廉，含酸量高，中和能力强，工业盐酸浓度低，中和能力不如浓硫酸，所以在前处理时仍以使用硫酸为主。
2.漂白剂 棉及棉型织物都用氧化型漂白剂进行漂白，常用氧化型漂白剂有下列几种。
（1）过氧化氢。俗称双氧水，用于棉织物及涤棉混纺织物的漂白，效果较好。工业用双氧水含过氧化氢30%，并含有少量作为稳定剂的硫酸。30%的过氧化氢溶液对皮肤有强烈刺激性，与金属物如铁、铜、铬等接触，受热或日光暴晒均会引起分解爆炸，应于阴凉遮光处储存。久储有效成分会降低，故不宜长时间储藏。
（2）次氯酸盐。由氯气与碱反应而成。氯气与石灰反应的产物称为漂白粉（是次氯酸钙与氯化钙的复盐，分子式一般用CaOCl2表示），优良的漂白粉含有效氯（有效氯是指漂白粉的有效成分，即一定量的漂白粉与酸作用后生成的氯气量，用百分率来表示）约30%～35%。含有效氯比普通漂白粉高的通称漂粉精。由于漂白粉是钙盐，使用不甚方便，除小厂仍有应用外，目前几乎都使用次氯酸钠。次氯酸钠是氯气与烧碱反应的产物，是次氯酸钠与氯化钠的混合物。次氯酸钠可以由印染厂自制，也可使用化工厂供应的产品。市售次氯酸钠为无色或淡黄色液体，含有效氯100～140mg/L。次氯酸钠的性能和用途与漂白粉相同，一般用于低档棉织物、维棉混纺织物的漂白。
（3）亚氯酸钠。用于高档织物的漂白，效果比次氯酸盐好，白度稳定。由于亚氯酸钠价格昂贵，对设备耐腐蚀的要求高，且亚氯酸钠分解产物ClO2毒性较大，目前国内使用不多。
3.表面活性剂 印染加工几乎都是在水溶液中进行，由于水具有较大的表面张力，使水溶液不能迅速良好地对纤维润湿、渗透，不利于印染加工的进行。为此，常在水中加入一种能降低水表面张力的物质，这种物质叫作表面活性剂。通常在水中只需加入少量表面活性剂，便能显著降低水的表面张力。属于这样的物质有很多，如常见的肥皂、红油、平平加O等。表面活性剂按其使用性能，主要可分为润湿渗透剂、乳化剂、分散剂、洗涤剂等。尽管表面活性剂有各种各样的性能和用途，但从它们的分子结构来说却有一个共同的特征，即都是由亲水基和疏水基两部分组成，一般可用下式表示：
亲水基是指与水有较大亲和力的原子团，表面活性剂分子中常见亲水基有羧基（—COONa）、磺酸基（—SO3Na）、硫酸酯基（—O—SO3Na）、醚键（—O—）等。疏水基也称亲油基，就是与油有较大亲和力的原子团，如烃基（C17H35—、C12H25
）等。
一种常用的表面活性剂分类方法是根据表面活性剂溶于水后所带电荷的情况，分为离子型与非离子型两大类，而离子型表面活性剂还可分为阳离子型、阴离子型、两性型三类，如下所示：
表面活性剂能显著降低水的表面张力，降低程度在一定浓度范围内与表面活性剂浓度有关，当浓度达到一定值后，溶液的表面张力不再减少。溶液的表面张力达到最低值所需的最低浓度称为临界胶束浓度（CMC）。不同的表面活性剂具有不同的临界胶束浓度，使用的表面活性剂浓度应稍大于临界胶束浓度，才能充分发挥作用。
在一般染整加工中，主要使用阴离子型和非离子型表面活性剂。常用的有下列一些品种。
（1）阴离子型表面活性剂。
①拉开粉：是良好的润湿剂。
②红油：通常用蓖麻油与硫酸作用制成，有良好的润湿性能，常用于织物煮练。
③肥皂：是高级脂肪酸钠盐，性能优良。但在硬水中容易生成脂肪酸钙、镁盐沉淀，在酸性溶液中易分解析出脂肪酸，从而失去洗涤能力，并使布身变硬。若粘在设备导辊上，则难以去除。
④烷基苯磺酸钠（ABS）：是家用洗涤剂的主要成分，耐酸及硬水，去污能力也较好。
⑤扩散剂NNO：多用作染色时染料的分散剂。
（2）非离子型表面活性剂。
①渗透剂JFC（又名润湿剂EA）：耐酸、碱，对硬水稳定，练漂中用于退浆助剂、酸洗、漂白等。
②平平加O：有很强的扩散能力，多用于染色、印花。
阴离子型表面活性剂不能与阳离子型表面活性剂同浴使用，否则将相互结合而彼此失效。对于其他阳离子型助剂及染料亦然，同浴亦将造成染疵。反之，阳离子型表面活性剂一般也不能与带阴离子的助剂、染料同浴使用。但离子型表面活性剂与非离子型表面活性剂可同浴使用。目前表面活性剂发展较快，品种繁多，在印染加工时应选用效果最佳的表面活性剂，以提高印染产品的质量。