二氧化碳超临界流体萃取概述80387

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1、2010第39卷第2期广四纺织科技超临界二氧化碳染色梁磊（天津工业大学纺织学院，天津300160）【摘要】纺织品染色需要消耗人量的水，而由此带来的污染问题II益严重。介绍一种新型染色工艺超临界二氧化碳染色。该工艺可以进行无水染色，免去了废水处理的工序，不需要添加表面活性剂或其他吸附剂，-般情况下比传统工艺染色的色泽更加鲜艳，染料更易于回收染色，工艺流程比传统工艺更短。【关键词】超临界二氧化碳；纺织；染色；应用中图分类号：TS193.59文献标识码:B收稿日期：2009-12-24作者简介：梁磊，天津工业大学纺织学院轻化062班学生。1传统印染模式已不适应发展

2、需要随着国有企业逐步转制或退出，民营企业不断涌现并占据主导地位，由于这种小型金业处于初级阶段，资金不足和缺乏比较专业的技术人员，导致企业的生产工艺和生产流程老化，跟不上市场产品发展的需求，所半产出来的纺织品在舒适性和功能性方而达不到要求，力口工过程也不具备环保性，而且随着时代的发展，人们对纺织品的性能也提出了新的要求，一般的印染处理只能满足普通的服用功能，但如太空服，军装及军用蓬布等产品用平常的工艺方法较难达到其要求。传统的卬染模式已不适应坏保健康潮流的发展，新兴的卬染技术势必会替代原有的卬染模式，在人类崇尚健康，同时国际市场在提倡环保的潮流下，小国作为世界

3、的制造工厂，面临着前所未有的压力。冃前国内的染整行业面临的形势非常严峻，如严垂的坏境污染，不断上升的能源成本，H益严重的缺水问题，低下的资源、能源利用率，激烈的市场竟争，加上产品附加值不高，创新产品不多，高新技术很少采用，清洁生产难于实施及国际上绿色壁垒的阻挠等，导致了有些染整企业亏损严重，并影响到企业的可持续发展。在这样的形势卜染整企业唯一出路是必须走创新道路，大力采用高新技术，印染新技术的发展将围绕开发新材料、降低能源消耗、提高资源冇效利用率和生产效率、减少环境污染、提高产品质量档次等方面进行。2超临界二氧化碳及其特性在口然界中二氧化碳通常以气体状态存在

4、，当环境温度、压力两相的界而消失，成为均相体系，温度、压力进一步提高时，二氧化碳就处于超临界状态。二氧化碳具有不污染大气环境、不易燃、易得、惰性、无腐蚀等特性，同时该化合物具冇制成品纯度高、临界压力和临界温度低、粘度低、密度高、扩散性高和表面张力低等性能。超临界二氧化碳具有三个典型的性质：一是扩散系数高，传质速率快；二是粘度低，混合性好；三是密度高,介电系数低，能与某些有机物完全互溶。超临界二氧化碳的溶剂极性与正已烷相仿，它能溶解某些低极性或非极性的有机固体物质，其溶解度随着溶质的极性、分子量、密度等而变化。分散染料是一类分子量为400的低极性分子，合成纤维

5、中的涤纶纤维要用分散染料染色，但分散染料在水屮的溶解度较低，染色后产牛的废液污染环境；在超临界二氧化碳屮，分散染料完全不用分散剂和其他一些助剂的帮助就能达到一定的溶解度而顺利染色，因为溶于超临界二氧化碳中的染料分子是杂乱作川活泼，极高的扩散系数使染料分了•快速地扩散进纤维的孔隙，而不需耍外界的作用就能对纤维均匀地染色。除分散染料外，有些亲水性较强的染料如有3个疑基的红紫索，不成盐的亚「卩基兰，冇竣棊的乙基红等，都可用超临界二氧化碳染色，染色品的洗涤牢度也非常好。3超临界二氧化碳染色原理超临界流体对溶质的溶解度取决于其密度，密度越43广西纺织科技2010第39

6、卷第2期（下转第50页）高溶解度越大。当改变压力和温度时，密度即发牛•变化，从而导致溶解发生变化。超临界二氧化碳对有机物、分了量、密度等溶解度不同，容易溶解非极性或极性弱、分子量小的有机物。分散染料一般分子极性弱，分子量也不大，因而易溶于超临界二氧化碳。在染色过程中，染料首先溶解在超临界二氧化碳流体中，溶解的染料随染液的流动逐渐靠近纤维界面，由于纤维界面存在难于流动的动力边界层，染料进入动力边界层。靠近纤维界而到一定距离后，主要靠自身的扩散接近纤维，染料靠近纤维界面到它们之间的分子作用力足够人后，染料迅速被纤维表血吸附。染料被吸附到纤维表血后，在纤维内外产主

7、一个浓度差或者内外染料化学位差，染料将向纤维内部扩散转移。溶于超临界二氧化碳的染料多呈单分子杂乱分散状态，纤维在这种状态下染色。并且二氧化碳具有极高的扩散系数，可使染料分子快速地扩散到纤维的孔隙中，以达到对纤维均匀染色的效果。4超临界二氧化碳染色工艺超临界二氧化碳染色过程一般包括等温压缩、等容温升和等温释放3个过程。首先将卷绕了织物样品（IOx25cm）、中空而筒壁布满小孔的不锈钢轴固定于高压染色杷/,环绕着中心的搅拌器，将粉末染料投入容器底部的溶解槽屮，关闭压力容器，贮存于贮罐的液体二氧化碳冷却后直接用柱塞泵压缩到设定压力，然后通过加热器把液流加热到预热的

8、温度。超临界二氧化碳流体随麻在溶解杷内溶解染料，并把