纺织导报-真丝绸产品的清洁生产与生态设计.pdf
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1、染 整及 纺 织 化 学 品 真丝绸产品的清洁生产与生态设计 摘要:通过时真丝绸整个产品生命过程的分析,对其进行了 生命周期评价, 说明 了丝绸与其产地环境之间的联系 和影响,尝试寻求两者之间的和谐关系, 提出了 清洁生产工艺的规划和各种行之有效的对策和措施,尝试了 对环境友好的丝绸印 染工艺的生态设计。 关键词:真丝绸;丝绸工业;产品生命周期评价;清洁生产;生态设计 中图分类号: T S 1 4文献标识码: A 文章编号:1 0 0 3 一3 0 2 5 ( 2 0 0 6 ) 0 4一0 0 3 4一0 5 中国人民大学环境学院韩晓怡 苏州是最具江南水乡特色的城市 而其传统产业 纺织业,
2、匹匹丝绸锦缎更将她的美丽与色彩在经经纬纬 中表达得淋漓尽致。但传统丝绸产业对环境有很大影响 尤其是加入WT O 后, 市场的拓展 生产的扩大 产量的增 加这种影响变得越来越突出. 在换取丝绸制品美丽的同 时也付出了环境变得灰暗的代价 特别是对水环境的破坏 因此笔者试着以苏州为例对丝绸制品作了产品生命周 期评价并进行了生态设计和清洁生产的设想和规划. 1 产品生命周期评价 1 . 1 产品生命周期评价的 概念以及技术框架 生命周期评价 L C A) 是针对一种产品 工艺或服务, 辨识和量化其从原材料开采 到产品生产、 运输、 销售、 使 用回用维护和最终处置整个生命周期内能量和物质的 消耗以及向
3、环境的排放. 评价这些消耗和排放对环境的影 响 寻找减少、 消除这些影响的机会。国际环境毒物学和 化学学会 ( S E T A C ) 的定义是: 通过对能源、 原材料消耗 以 及废物排放的鉴定及量化来评估一个产品的过程或活动 对环境带来的负担的 客观方法。 其中S E T A C 将L C A 描述 为4 个相互关联的组分组成的三角形模型 ( 图1 ) e 1 . 2 真丝绸生命周期评价 1 .2 . 1 目标定义和范围界定 真丝绸是由天然蚕丝或以蚕丝为主要原料纺织而成. 具有其它纤维无法比拟的优点。 由它制成的服装和日常用 影响评价改善评价 清单分析 图1 S E 丁 A C 生命周期评价
4、的技术框架 品等首先非常舒适 表现为良好的保温性和吸湿性由于 蚕丝系蛋白质纤维对人体有保健作用另外它的外观 有珍珠般的光泽手感也柔软滑爽。综上优点真丝绸制 品在崇尚自然追求健康的现在赢得了越来越多的消费者。 图2 是真丝绸的产品系统和系统边界。 一系统边界 A M卜 C卜 4R M 卜s k 卜L P卜 0 画 原材料生产子系统 织绸染色 能4 整理 精练 烘 干 IS 扮 迎1 产品生产子系统 废水 废气 固废 噪音 真丝绸制品的运输和销售 真丝绷制品的使用和消费 用后处置 作者简介: 韩晓怡,女,1 9 8 2 年生, 硕士在读,北京, 1 0 0 8 7 2 11A 工上 图 2真丝绸的
5、产品系统和系统边界 34 纺织 导报 C h in a T e x t ile L e a d e r . 2 0 0 6 N o . 4 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 染 整及 纺 织 化 学 品 1 .2 . 2清单分析 清单分析是对产品工艺或过程活动在其整个生命 周期阶段的资源和能源的 使用以及向环境排放废物进行定 性或数据量化分析的技术过程。 鉴于笔者所收集数据的精 度和完整性有限r 对真丝绸的各个生命周期阶段进行定性 分析 1 )原材料生产子系统
6、 表飞 真丝绸产品生命周期二维矩阵分析 环境要素 有害物质 固体废物 大气污染 水污染 土坡污染和降解 噪音 能源消耗 资源消耗 销售使用处皿 中重中中重无中中 无中无无无无无无 无中无无无无中无 护一中中中重无重中中 生-亡仁仁乍1,呈仁 锹一中无无中中无中中 原一 9 TyA at 臀 原材料生产 真丝 水污染 土地污染 真丝绸产品的原料主要是真丝即蚕丝种桑需要大 量的土地资源. 而养蚕需要大量的人力付出。 整个原材料 生产中主要的环境影响是缎丝、 络丝过程中对水的大量使 用以 及水的污染 表现为水的热污染和p H 值的改变。 2 )产品生产子系统 寡丝 臀 水污染 噪音 空气污染 真丝绸
7、产品的生产过程是其整个生命周期中对环境影 响和污染最大的部分 尤其是印染过程 在下一节生命周 期影响评价结果中将列举具体情况和数据。 3 ) 运输. 销售过程: 与其它产品相似 例如有包装材 料问题、交通工具的能源消耗和废气污染等。 4 ) 使用过程 真丝绸产品在使用中除可能因为染料或 整理剂等中有残留的化学物质 如甲醛) 对人体产生一定 危害外,对环境的影响不大。 5 ) 用后处置 对于真丝绸制品的处理 基本上采用堆 积、 填埋、焚毁、降解循环等方法 但缺点是 废料的堆 积将会占用土地. 而且容易造成坍塌: 堆积的废料暴露在 空气中 聚积灰尘、 杂质 影响环境卫生 在雨水作用下 废料上的染料
8、及其它有害成分将浸出并渗入地下 污染地 下水 综合上述5 个过程 按照产品生命周期二维矩阵分析 方法, 按照3 个不同污染等级即无污染或可忽略污染、中 等污染、重污染进行评价而得到的评价结果 ( 表1 ) , 1 .2 . 3生命周期影响评价结果 在对丝绸产品的生命周期评价中 发现印染过程是其 对生态环境危害最大的工序 封 印染废水 印染行业的每一道工序都离不开水, 这导致了印染废 水排放量大、成分复杂。 水温偏高通常为3 0一4 0 C 有时高达4 0 以 上造成热污染 州值高 可达9 -1 2 , 有时高达1 3 , 使得水质碱化。 染料的存在使得印染废水色度高, 颜色多变. 造成 人视觉
9、和心理上的厌恶从而形成颜色污染。 废水水量大使得水资源低效利用形成浪费 染料、 化学助剂的存在使得印染废水成分复杂。 有 的还处在物质转化的过渡阶段 性质极不稳定 易形成二 次毒害物质。 如级离子与污水中有机物形成毒性更大的有 机氯化合物 2 )固体污染物质 尿素: 印花色浆中染料溶解吸湿用 其排入江河会 引起水质富营养化 在碱性条件下形成有毒的氰酸盐。 表面活性剂 有些阴离子表面活性剂含有有碍健康 的异构体 并存在生物降解性差 废水营养富集化等问题。 不少阳离子类柔软剂具有毒性 生物降解性也不理想。非 离子类中的聚乙烯类表面活性剂有致变异性。 残留的重金属: 染料是重金属的主要来源 如金属
10、络合直接染料、 金属络合活性染料、 酸性金属络合染料和 中性染料等。 有的功能整理剂如澳一 锑系的阻燃剂也含有 重金属。 重金属含崖过多 会减弱人体免疫功能 诱发癌 症, 还可能引起慢性中毒等。 重金属化合物中以铬化合物 的毒性最大。 有机磷化合物 用于阻燃整理和织物防蛀处理。 其 对人体危害极大. 被皮肤吸收后迅速分布全身 能抑制多 种酶的活力导致神经衰弱、腹胀多汗等症状 3 )空气污染 印染加工时释放出的甲 醛、 二氧化氮、 苯胺、 氯化合 物等气体引起空气污染 纺 织 导 报C h in a T e x t ile L e a d e r , 2 0 0 6 N o . 4 3密 PDF
11、 Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark - - -D v e i n (3 2 )所用原材料无害或低害 3 )操作条件安全或劳动保护容易.无危险性; 引 环境资源消费少或易于回收利用: 5 加工成本低加工质量及效率高。 2 . 2 丝绸印染过程清洁生产工艺的规划 2 .2 . 1前处理 1 )低温、低碱前处理 低温前处理耗能少通常采用冷轧堆前处理工艺利 用高效前处理助剂并适当延长低温前处理时间。 常规的丝 绸精练时都需用碱 特别是煮练需用较多的烧碱 使污水 含碱量高. 不
12、利于废水处理。 如果采用高效精练剂和适当 提高精练温度 可以大大降低烧碱浓度。 2 )生物酶前处理 将生物酶技术应用于前处理 不仅可以 避免使用烧碱 及由此而产生的废水污染, 而且用生物酶精练的蚕丝纤维 在纤维细胞的初生胞壁去除的同时次生胞壁毫无损伤. 不会造成纤维强力的损失处理后的织物手感柔软失重 少。 采用生物丝光技术, 无论是从设备投资、 工艺流程、 能 源消耗和生产成本来看 都比传统的碱丝光工艺大大降低 而且对环境没有污染。 3 )高效短流程前处理 常规前处理需经退浆、 煮练和漂白等工序 加工工序 长、 耗水、 耗能多、 耗时也长. 而且污水量大 难处理。 使 用高效助剂 适当增加精练
13、剂的浓度 采用高效设备加工. 可以大大缩短处理时间. 同时达到精练和漂白等多种目的。 2 .2 .2 染色 绿色染色工艺的主要特点在于应用无害染化料. 用水 量少 排放的染色污水量少且易处理净化 耗能低染色 产品是无害的绿色产品。 1 )天然染料 ( 或色素)染色 大多数天然染料与环境生态相容性好.可生物降解 而且毒性较低 开发天然染料也有利于生态保护。 矿物色 素染色就是利用天然矿石经过粉碎后进行染色 矿石有棕 红色、 淡绿色、 黄色、白色经粉碎拼混后可达2 0 余个色 谱. 所用的矿石不含铅、 铬、 钻等重金属及其它化合物 也 不含对人体有害的放射性元素。 矿物色素染色只需在常规 低温染色
14、设备中进行操作方便染色后排放的废水不污 染环境. 不需三废处理。 2 )非水和无水染色 ( 超临界二氧化碳染色) 非水和无水染色是减少染色废水的一种重要的途径。 应用超临界二氧化碳流体作为染色介质. 其最大特点就是 染色不用水 染色后一般情况下可以不经水洗或只轻度水 洗且二氧化碳汽化后再变成超临界流体仍可反复使用 具有远远超过水使染料转移到纤维上去的能力 同时可以 减少染色时间并使干燥过程大为缩短 2 .2 . 3 印花 绿色印花工艺也应该选用无害的染化料, 用水量和排 放的污水量也应少污水易于净化而且耗能低印花产品 是绿色的。 1 )喷墨印花喷墨印花主要的优点是色浆浪费少 污水很少而且节能节
15、水,生产环境也安全可靠属绿 色工艺。 2 ) 电子照相印花: 电子照相是利用静电产生潜在的静 3口 纺 织 导 报C h in a T e x t ile L e a d e r - 2 0 0 6 N o . 4 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 染整及纺织化学 品 电图像 通过带相反电荷的有色颗粒显影 再转移到被印 纺织品上. 经过固着即可 2 .2 .4 后整理 1 )无甲醛树脂整理剂、防水剂和柔软剂 过去常用的树脂整理剂大多数属于经甲基酸胺化合 物 但
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