第八章染整用水、表面活性剂和练漂助剂 §8.1染整用水 染整加工过程中,水是染料及助剂最理想的溶剂和载体,水的质量直接影响 成品的质量和锅炉使用效率及染化料、助剂的消耗 染整用水的质量要求 (一)水源 地表水:江河湖水等,携带有机无机物质,含量随气候、雨量地质等变化 悬浮杂质含量高,矿物质含量少,处理比较容易 地下水:泉水、井水,由于土壤的过滤作用,悬浮杂质含量少,但矿物质高, 水质处理较困难 (二)水的硬度 硬度是染整用水的主要监测指标 含义:表示水中该Ca2+、Mg2+等盐类杂质含量的多少。盐类杂质含量越多, 硬度越高。 暂时硬度:经过煮沸,水中的杂质能以沉淀的形式而析出,其硬度为 永久硬度:不能用煮沸的方法,必须经过化学处理才能除去所含杂质的水,其硬 度为 表示方法:以一百万份水中所含碳酸钙的份数来表示,简称pm (三)水质指标 染整用水要求无色、无臭、透明pH在6.5~74 项总铁锰 ppm(mg/L) 硬度 碱度 35~64 溶解的固体物质 65~150 水中杂质对染整加工的危害 1白色品种不白或白度不持久,有色品种色光不纯正、不鲜艳、色牢度降低 2含钙镁离子的水,能与肥皂或某些染化料结合形成沉淀物,增加助剂的消耗 量,且沉淀物会沉积到织物表面,对织物的手感、色泽、色泽均匀度产生不 良影响
1 第八章 染整用水、表面活性剂和练漂助剂 §8.1 染整用水 染整加工过程中，水是染料及助剂最理想的溶剂和载体，水的质量直接影响 成品的质量和锅炉使用效率及染化料、助剂的消耗。 一 染整用水的质量要求 （一）水源 地表水：江河湖水等，携带有机无机物质，含量随气候、雨量地质等变化 悬浮杂质含量高，矿物质含量少，处理比较容易 地下水：泉水、井水，由于土壤的过滤作用，悬浮杂质含量少，但矿物质高， 水质处理较困难 （二）水的硬度 硬度是染整用水的主要监测指标 含义：表示水中该 Ca2+ 、Mg2+ 等盐类杂质含量的多少。盐类杂质含量越多， 硬度越高。 暂时硬度：经过煮沸，水中的杂质能以沉淀的形式而析出，其硬度为 永久硬度：不能用煮沸的方法，必须经过化学处理才能除去所含杂质的水，其硬 度为 表示方法：以一百万份水中所含碳酸钙的份数来表示，简称 ppm （三）水质指标 染整用水要求无色、无臭、透明 pH 在 6.5～7.4 项目 ppm(mg/L) 总硬度 0～60 铁 < 0.1 锰 <0.1 碱度 35~64 溶解的固体物质 65~150 二 水中杂质对染整加工的危害 1 白色品种不白或白度不持久，有色品种色光不纯正、不鲜艳、色牢度降低 2 含钙镁离子的水，能与肥皂或某些染化料结合形成沉淀物，增加助剂的消耗 量，且沉淀物会沉积到织物表面，对织物的手感、色泽、色泽均匀度产生不 良影响
含铁盐(锰盐)的水,会使织物表面泛黄甚至产生铁锈,铁盐还能催化双氧水 分解,影响漂白效果,并使纤维氧化脆损 4含钙镁离子的水,由于能与某些染料形成沉淀,致使过滤性染色的加工过程不能 顺利进行。 5含有过多氯化物的水会影响织物的白度和色牢度 6煮练过程中使用硬水,处理厚的织物的吸水性会明显降低并影响煮练的质量, 织物表面形成不易洗去的钙斑 三硬水的软化 软化的目的:根据需要采用适当的方法降低水中的钙镁离子的含量,使硬水软化 为软水, 软化方法厂软水剂法 离子交换法 (一)软水剂法 用化学药品作为软水剂,与水中的钙镁离子作用或生成不容性沉淀使之从 水中去除,或形成稳定的可溶性络合物,降低水的硬度 1沉淀法 常使用石灰和纯碱,使水中的Ca2+Mg2+离子分别形成CaCO3和Mg(OH)2沉 淀而从水中除去,降低水的硬度。 2络合法 利用无机型或有机型络合剂如:六偏磷酸钠,胺的醋酸衍生物(EDTA)等与 a2、Fe2、Cu2等离子生成水溶性螯合物,将他们去除。 (二)离子交换法(工业中大量生产软水的方法) 原理:利用具有一定化学反应活性的离子交换材料将硬水中的钙镁离子吸附 到固体材料中,从而降低水的硬度。 1阳离子交换树脂 阳离子交换树脂:含H、Na固体与Ca2、Mg“离子交换。 2阴离子交换树脂 阴离子交换树脂:含碱性基因,能与水中阴离子如Cl,SO42,交换 3树脂再生处理 离子交换树脂使用一段时间后,树脂吸附能力饱和,失去化学反应活性,需经 过再生处理使其重新具有吸附反应活性。主要用HC1或NaOH再生处理
2 3 含铁盐(锰盐)的水，会使织物表面泛黄甚至产生铁锈，铁盐还能催化双氧水 分解，影响漂白效果，并使纤维氧化脆损。 4 含钙镁离子的水，由于能与某些染料形成沉淀，致使过滤性染色的加工过程不能 顺利进行。 5 含有过多氯化物的水会影响织物的白度和色牢度 6 煮练过程中使用硬水，处理厚的织物的吸水性会明显降低并影响煮练的质量， 织物表面形成不易洗去的钙斑。 三 硬水的软化 软化的目的：根据需要采用适当的方法降低水中的钙镁离子的含量，使硬水软化 为软水， 软水剂法 软化方法 离子交换法 （一）软水剂法 用化学药品作为软水剂，与水中的钙镁离子作用或生成不容性沉淀使之从 水中去除，或形成稳定的可溶性络合物，降低水的硬度 1 沉淀法 常使用石灰和纯碱，使水中的 Ca2+ ,Mg2+离子分别形成 CaCO3 和 Mg(OH) 2 沉 淀而从水中除去，降低水的硬度。 2 络合法 利用无机型或有机型络合剂如：六偏磷酸钠，胺的醋酸衍生物（EDTA）等与 Ca2+、Fe2+、Cu2+等离子生成水溶性螯合物，将他们去除。 （二）离子交换法(工业中大量生产软水的方法) 原理：利用具有一定化学反应活性的 离子交换材料将硬水中的钙镁离子吸附 到固体材料中，从而降低水的硬度。 1 阳离子交换树脂 阳离子交换树脂：含 H +、Na+固体与 Ca2+、Mg2+离子交换。 2 阴离子交换树脂 阴离子交换树脂：含碱性基因，能与水中阴离子如 Cl- , SO4 2- ,交换. 3 树脂再生处理 离子交换树脂使用一段时间后，树脂吸附能力饱和，失去化学反应活性，需经 过再生处理使其重新具有吸附反应活性。主要用 HCl 或 NaOH 再生处理
§8.2表面活性剂 表面活性剂的定义 (一)表面张力 1.表面张力 界面张力:能使某物质表面积发生收缩的分子间作用力 表面:将物质与气相组成的界面 表面张力:与气相有关的界面张力。 表面张力的影响 由于染整加工过程中使用大量的溶剂:水,而水的表面张力很大,容易阻碍染 化药剂向纤维内部渗透、扩散,影响染整加工的顺利进行。 (二)表面活性剂的定义 表面活性剂:以浓低度存在于水中,能显著降低溶液(一般为水)的表面张力或 两相间界面张力的物质 特点:用量少,显著降低界面张力 (三)表面活性剂的分子结构特征(双亲结构) 不对称的极性分子,由非极性的疏水基与极性的亲水基两部分组成。 表面活性剂是一种两亲分子,既亲水又亲油 表示方法:火柴棒表示疏水基,火柴头表示亲水基。 二表面活性剂的分类 (一)IS0分类法(国际标准分类法) 阴离子 离子型了阳离子 两性离子 结构混合型 非离子型 特殊型 (二)离子型分类法 根据表面活性剂分子在水溶液中是否发生电离及离子的带电形式来分类。 阴离子型表面活性剂 阳离子型表面活性剂 两性离子型表面活性剂 非离子型表面活性剂
3 §8.2 表面活性剂 一 表面活性剂的定义 （一） 表面张力 1．表面张力 界面张力：能使某物质表面积发生收缩的分子间作用力 表面：将物质与气相组成的界面 表面张力：与气相有关的界面张力。 表面张力的影响： 由于染整加工过程中使用大量的溶剂：水，而水的表面张力很大，容易阻碍染 化药剂向纤维内部渗透、扩散，影响染整加工的顺利进行。 （二）表面活性剂的定义 表面活性剂：以浓低度存在于水中，能显著降低溶液（一般为水）的表面张力或 两相间界面张力的物质 特点：用量少，显著降低界面张力 （三）表面活性剂的分子结构特征（双亲结构） 不对称的极性分子，由非极性的疏水基与极性的亲水基两部分组成。 表面活性剂是一种两亲分子，既亲水又亲油。 表示方法：火柴棒表示疏水基，火柴头表示亲水基。 二 表面活性剂的分类 （一） ISO 分类法（国际标准分类法） 阴离子 离子型 阳离子 两性离子 结构混合型 非离子型 特殊型 （二）离子型分类法 根据表面活性剂分子在水溶液中是否发生电离及离子的带电形式来分类。 阴离子型表面活性剂 阳离子型表面活性剂 两性离子型表面活性剂 非离子型表面活性剂
(三)用途分类法 染整工业里分:洗涤剂、精练剂、渗透剂、分散剂、气泡剂、乳化剂等 三表面活性剂溶液的性质 表面活性剂独特的两亲分子结构使得它在水溶液中与其他物质不相同的物理 化学性质。该性质主要与表面活性剂在水溶液表面和水溶液内部的吸附能力、吸 附状态直接相关。 表面活性剂在水溶液中总出于一种既被吸引又被排斥的不稳定状态中,所以 总是力图减少与水的接触面积,从而使自身具有能量保持最低,达到稳定状态。 (一)正吸附 表面活性剂分子的疏水部分在水的排斥作用下,使疏水基指向空气,而亲水 基指向水,并逐渐将水溶液表面定向排满 正吸附:由于表面活性剂分子向水溶液表面定向排列的结果,导致液面处的表面 活性剂浓度高于溶液内部,该现象为“正吸附” 由于正吸附的发生,从而改变了水表面结构。使原来水分子与空气接触变为现 在的表面活性剂与疏水基与空气接触,于是水的表面张力急剧下降。而表面活性 剂也由原来的不稳定状态变为相对稳定状态,保持能量最低。 (二)胶束化 随水中表面活性剂浓度的增加,水表面的浓度饱和,则表面活性剂通过在水 溶液中自身相互吸附而实现稳定存在。自身相互吸引使得表面活性剂分子得疏水 基与疏水基通过分子间作用力相互吸附在一起,而将他们的亲水基朝外,随浓度 升高,最后形成球状或棒状、层状。 胶束:表面活性剂分子由于自身吸附而形成的聚集体 形成胶束的过程叫“胶束化” (三)临界胶束浓度(cmc) 1临界胶束浓度的定义 CMC:指使溶液表面张力达最低值所需表面活性剂的最小浓度,也是表面活性剂 在溶液中刚刚形成胶束的浓度。 2临界胶束浓度的意义 A:OMC把表面活性剂在溶液中的存在状态明显分为两个阶段,当浓度低于CMC时, 发生正吸附,表面活性剂分子在水溶液表面定向紧密排列,并使溶液得表面 张力迅速下降至最低点。当浓度大于CMC时,发生胶束化,表面活性剂开始 在水溶液中形成胶束,但表面张力不在降低 B:CMC是表面活性剂重要的性能参数,不同品种,其CMC也各不相同
4 （三） 用途分类法 染整工业里分：洗涤剂、精练剂、渗透剂、分散剂、气泡剂、乳化剂等 三 表面活性剂溶液的性质 表面活性剂独特的两亲分子结构使得它在水溶液中与其他物质不相同的物理 化学性质。该性质主要与表面活性剂在水溶液表面和水溶液内部的吸附能力、吸 附状态直接相关。 表面活性剂在水溶液中总出于一种既被吸引又被排斥的不稳定状态中，所以 总是力图减少与水的接触面积，从而使自身具有能量保持最低，达到稳定状态。 （一） 正吸附 表面活性剂分子的疏水部分在水的排斥作用下，使疏水基指向空气，而亲水 基指向水，并逐渐将水溶液表面定向排满。 正吸附：由于表面活性剂分子向水溶液表面定向排列的结果，导致液面处的表面 活性剂浓度高于溶液内部，该现象为 “正吸附” 由于正吸附的发生，从而改变了水表面结构。使原来水分子与空气接触变为现 在的表面活性剂与疏水基与空气接触，于是水的表面张力急剧下降。而表面活性 剂也由原来的不稳定状态变为相对稳定状态，保持能量最低。 （二） 胶束化 随水中表面活性剂浓度的增加，水表面的浓度饱和，则表面活性剂通过在水 溶液中自身相互吸附而实现稳定存在。自身相互吸引使得表面活性剂分子得疏水 基与疏水基通过分子间作用力相互吸附在一起，而将他们的亲水基朝外，随浓度 升高，最后形成球状或棒状、层状。 胶束：表面活性剂分子由于自身吸附而形成的聚集体 形成胶束的过程叫“胶束化” （三） 临界胶束浓度（cmc） 1 临界胶束浓度的定义 CMC：指使溶液表面张力达最低值所需表面活性剂的最小浓度，也是表面活性剂 在溶液中刚刚形成胶束的浓度。 2 临界胶束浓度的意义 A: CMC 把表面活性剂在溶液中的存在状态明显分为两个阶段,当浓度低于 CMC 时， 发生正吸附，表面活性剂分子在水溶液表面定向紧密排列，并使溶液得表面 张力迅速下降至最低点。当浓度大于 CMC 时，发生胶束化，表面活性剂开始 在水溶液中形成胶束，但表面张力不在降低。 B: CMC 是表面活性剂重要的性能参数，不同品种，其 CMC 也各不相同
C:CMC的大小,可以表示一种表面活性剂得应用效率和应用效能 D:不同得表面活性剂产品有不同的用量标准,利用CMC值可以确定某种表面活 性剂得用量范围 E:在临界胶束浓度处,除表面张力或界面张力发生突变外,其他性质如电导率、 渗透压、冰点、粘度、密度等都有显著变化,出现明显得转折点。 3影响临界胶束浓度的因素 (1)表面活性剂的类别,非离子表面活性剂的CMC较低,而离子型则较高。 (2)同系列表面活性剂在亲水基相同的情况下,随疏水性的增加,形成胶束的 能力提高,CMC值相应降低 (3)疏水基中如有支链、双键、极性基团。表面活性剂分子形成胶束的能力下 降,CMC值会有所增加 (4)疏水基相同的表面活性剂,随亲水性的增强,CMC值会有所提高 (5)有机氟、有机硅表面活性剂、复配混合型表面活性剂的CMC值都降低 (6)临界溶解温度对CMC也有影响 (⑦)溶液中添加少量无机盐电解质,会使CMC值下降,尤其对离子型表面活性 剂影响最明显。 四表面活性剂化学结构与性质的关系 (一)表面活性剂的一般性质 溶解度 (1)通常情况下,在一定温度下,溶解度随表面活性剂亲水性提髙而增加。 (2)离子型表面活性剂的溶解度随温度升高而变大,并有个突变点即为临界 溶解温度,也称为克拉夫特点。 (3)非离子型表面活性剂的溶解度随温度升高而下降。 浊点:对于非离子型表面活性剂,当提高他的水溶液温度到某个值时出现浑 浊,但当降到该温度以下后,又出现澄清,则该温度为“浊点 2化学稳定性 (1)酸碱稳定性 阴离子表面活性剂在强酸中不稳定,但在碱液中比较稳定。 阳离子表面活性剂中铵盐类在碱液中析出游离胺,而在酸中稳定,季铵盐耐 酸碱性均好。 般非离子表面活性剂在酸碱液中较稳定 两性离子型表面活性剂一般易受p值变化而改变性质。 (2)对无机盐稳定性 阴阳离子型表面活性剂易产生盐析,多价金属离子对羧酸类表面活性剂影响 更大,而非离子和两性离子型表面活性剂不易产生盐析
5 C: CMC 的大小，可以表示一种表面活性剂得应用效率和应用效能。 D：不同得表面活性剂产品有不同的用量标准，利用 CMC 值可以确定某种表面活 性剂得用量范围。 E：在临界胶束浓度处，除表面张力或界面张力发生突变外，其他性质如电导率、 渗透压、冰点、粘度、密度等都有显著变化，出现明显得转折点。 3 影响临界胶束浓度的因素 （1）表面活性剂的类别，非离子表面活性剂的 CMC 较低，而离子型则较高。 （2）同系列表面活性剂在亲水基相同的情况下，随疏水性的增加，形成胶束的 能力提高，CMC 值相应降低。 （3）疏水基中如有支链、双键、极性基团。表面活性剂分子形成胶束的 能力下 降，CMC 值会有所增加。 （4）疏水基相同的表面活性剂，随亲水性的增强，CMC 值会有所提高。 （5）有机氟、有机硅表面活性剂、复配混合型表面活性剂的 CMC 值都降低。 （6）临界溶解温度对 CMC 也有影响 (7) 溶液中添加少量无机盐电解质，会使 CMC 值下降，尤其对离子型表面活性 剂影响最明显。 四 表面活性剂化学结构与性质的关系 （一）表面活性剂的一般性质 1 溶解度 （1）通常情况下，在一定温度下，溶解度随表面活性剂亲水性提高而增加。 （2）离子型表面活性剂的溶解度随温度升高而变大，并有个突变点 即为临界 溶解温度，也称为克拉夫特点。 （3）非离子型表面活性剂的溶解度随温度升高而下降。 浊点：对于非离子型表面活性剂，当提高他的水溶液温度到某个值时出现浑 浊，但当降到该温度以下后，又出现澄清，则该温度为“浊点”。 2 化学稳定性 （1）酸碱稳定性 阴离子表面活性剂在强酸中不稳定，但在碱液中比较稳定。 阳离子表面活性剂中铵盐类在碱液中析出游离胺，而在酸中稳定，季铵盐耐 酸碱性均好。 一般非离子表面活性剂在酸碱液中较稳定。 两性离子型表面活性剂一般易受 pH 值变化而改变性质。 （2）对无机盐稳定性 阴阳离子型表面活性剂易产生盐析，多价金属离子对羧酸类表面活性剂影响 更大，而非离子和两性离子型表面活性剂不易产生盐析