“染整节能减排新技术”课程的教学与实践研究

俞丹 王炜

[摘 要] 节能减排是国家的环境战略，是印染行业实现产业升级、可持续发展的必经之路。“染整节能减排新技术”课程作为轻化工程专业的专业课程之一，在传播节能减排新知识、培养具有创新能力和高质量工程技术人才中担负着重要的责任。该课程在讲授印染行业国内节能减排新技术的基础上，结合产业政策分析强调了印染行业推行节能减排新技术的必要性。通过该课程的学习，学生将掌握节能减排的新技术，熟悉该领域的前沿知识。通过对东华大学化工生物学院轻化工程专业对于这门课程的教学情况进行深入的思考，提出了新工科背景下的教学培养模式，为如何培养纺织工业发展的专业人才提供了新思路。

[关键词] 染整;节能减排;轻化工程;教学;创新能力

[作者简介] 俞 丹（1978—），女，浙江杭州人，工学博士，东华大学化学化工与生物工程学院副教授，主要从事纺织品的功能整理及先进加工研究。

[中图分类号] G642.4  [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）31-0092-04     [收稿日期] 2021-06-13

一、引言

目前，世界各国都面临能源危机及环境保护问题，且该问题日益严重。纺织产业是非常重要的支柱性产业，对提高我国经济发展速度起到了极大的作用，其中印染产业不仅是纺织、纱布与服装加工的中间环节，还在纺织品整理、附加值的提高中起着关键作用。印染产业是高耗能及高排放的工业产业，虽然近年来通过优化技术路线总体上優化了生产流程，逐步减少了水能源的消耗和废水的排放，向绿色可循环发展，但是由于产量的提高及环境要求标准的日趋严格，为了促使我国纺织印染行业可持续发展，目前对于节能减排技术的创新与发展问题的需求也日益迫切。纺织印染企业目前多集中于江浙粤一带，逐步形成大规模的生产群，一些企业在初步满足生产销售目标的同时，也在逐步发展各种节能减排的新技术手段，结合纺织领域的面料技术开发新的材料与加工工艺，制造不同的新型服装，在满足高性能及高穿着舒适性的同时，提高环保型及绿色型的技术加工手段，并且引入自动化工艺、学习节能减排的新措施，最终生产低能耗的绿色产品。在这些优化的工程中，染整专业人员需要总结生产规律，创新技术手段，攻克行业发展的难题，培养纺织染整相关专业学生的能力，与高校进一步开展产学研的合作方式，将进一步改善印染行业的发展现状[1]。

东华大学（原中国纺织大学）化学化工与生物工程学院的“纺织化学与染整工程”学科属“双一流”国家重点学科和上海市重点学科，同时依托东华大学纺织化学与染整工程国家级技术研究中心、生态纺织教育部重点实验室等，上述基地拥有先进且齐备的分析测试硬件、软件设施，不仅可随时提供各项分析仪器及设备，且拥有完整的与纺织纤维性能直接或间接相关的分析测试仪器，比如可随时提供纤维强伸度仪、纤维强力测试仪和纤维细度仪等分析测试设备，具有很强的学科和科研基地支撑。目前，轻化工程专业也在新形势、新机遇下积极谋求改革。在这门课的讲授中，将使三种体系——科技创新体系、理论教学体系和实践教学体系完全融为一体，拓展印染工业节能减排的新技术，改革教学的评价标准，重点体现创新能力的培养，实现优秀纺织印染专业人才的培养目标。

二、教学内容上的思考

下面，笔者将对于纺织染整的新工艺、新产品、新材料及新性能进行梳理，通过生产加工工序的前处理环节、染色工序、印花工序及后处理工艺来逐个展开探讨目前主要的绿色染整技术，通过案例的举例帮助读者了解行业发展现状及面对的瓶颈与困难。

1.首先，从能耗分析。印染加工过程中，目前多使用的能源为蒸汽、电、天然气、水和柴油等天然资源。以一些案例为例，帮助学生更好理解。首先是染缸的冷凝水实现回流，通过外加热染缸的手段将其加热，通过设备外接的冷凝水管道来实现部分水的循环再利用。其次，降温中应用的冷却水可以回收再利用，可以用于布料的染色，这个过程回收的水具有一定的温度，便于染色，可以省去一定的蒸汽能量，也在一定程度上节约了能源消耗。最后，布料经过水洗后，通过设置挤压工序，将里面的水分挤出，获得的水分温度较高，同时也省去了脱水的用电[2]。

2.前处理是染整工艺的关键环节。传统前处理工艺主要包含对布料的退浆、煮练和漂白三步法工艺，而这个过程中会产生大量的废水，占印染废水量的一半以上。通过工艺的调整，可以实现水资源的大幅度回收与利用。生物酶也初步开始运用于前处理的工艺，生物酶绿色环保，造成的污染小，对浆料去除率高，但是也存在功能性相对单一的弊端。而开发的复合生物酶工艺，通过多种酶、双氧水及表面活性剂，进行保温堆置处理，纤维适应性好，用碱量低，环境污染小。

3.染色工艺中用水量、染液的污染也是印染工业的主要问题，对于该工序进行相应的节能减排也是非常关键的问题。目前，主要分为对纤维的改性处理和对染色工艺的创新。对纤维进行改性，可以提高染色性能和染色牢度，也可以在一定程度上增加染料的利用率。阳离子改性棉织物的工艺采用浸染法，表面形成的正电、正负电的吸附作用有利于减少电解质的使用量，通过引入前处理工艺，可控且简便。低碱、低盐和无盐染色的活性染料，用高性能代用盐来实现低盐、无盐染色。另外，无水染色也是目前研究的一个热点，选择非水或无水条件进行染色可以实现清洁生产的效果，其中超临界二氧化碳作为一种媒介，染色后无须多余的水洗操作，所利用的二氧化碳在自然界含量丰富，价格低廉，在使用后可以再重复利用[3]。

4.印花的节能减排目前主要集中在印花糊料的设计及印花设备的研发方面。从天然高分子材料中提取可用物质，进行改性，可以制备绿色的印花浆料。然而，目前浆料的制备存在一些问题，例如在天然浆料中往往会加入非绿色的防腐剂，同时所用浆料存在与织物的结合牢度差的问题。开发用量低效果好的绿色浆料可以减少对环境的污染及减小能源的消耗。在印花工艺的设计上，冷转移印花已经发展得较为成熟，该方法速度快，图案印制清晰，用水量低，污染相对较低，已经获得广泛的使用。而新兴的数字喷墨印花将印花浆料从多组喷涂设备喷出，可以获得更精准的图案，而且主要依赖电能，可以实现节能减排的效果，总体上还是相对绿色的生产方式，但是相对来说生产效率较低、设备成本较高。