浅谈“氧化、还原”洗涤返新

http://china.chemnet.com   2010年07月16日 09:19:21  印染在线 【大 中 小】

　　近期连锁店朋友咨询多数集中在如何利用漂白技术进行洗涤返新事宜，为此将“漂白常识”再给大家做个介绍。

　　并非所有的污垢都能靠一般洗涤剂通过表面活性力、物理力、溶解力等作用力而除掉。如植物色素、纺织原材料等污垢必须通过化学反应来除掉。它们包括果汁、茶汁、咖啡、植物原料污垢等，它们对纤维就如同直接染色一样，所形成的斑渍即使反复洗涤也常常不能彻底洗净。而漂白剂能使污垢分子破裂，使其成为肉眼看不到的分子，使织物亮白、鲜艳。因此自从漂白剂第一次用到洗涤剂中，便得到了非常迅速的发展。与氧化漂白相关的两类漂白剂———过氧化物和次氯酸钠是家用洗涤漂白的主导物。超市出售的彩漂水、漂水和8.4消毒液等就属于这类相应的漂白剂。

　　一、漂白机理

　　漂白简单地说是基质向脱色作用方向发生的所有色泽变化。严格地说，化学漂白引起了色泽的氧化或还原降解，漂白剂破坏了发色系统或者对助色基因产生改性作用，使之降解成为较小的水溶性单元而易于从织物上除去。但是要对漂白机理作一恰当说明是有困难的，因为可以被漂白的污垢结构变化太多。通常这些污垢来自天然植物，主要是含聚苯酚的化合物，如红色到蓝色的花色素苷(菜肴、浆果、葡萄干)、姜黄染料(咖喱、芥末)、灰色单宁(水果、茶、红葡萄酒)、腐植酸型的有机聚合物(咖啡、可可)。吡咯衍生物(叶绿素、甜菜碱、尿液)、类胡萝卜素(胡萝卜、蕃茄)等。另外还有工业产品中的染料。以胡萝卜色素、蕃茄红色为例，说明在过氧化氢的存在下，通过氧化氢分解出的过羟基离子对色素分子，尤其是双键部分进行氧化，生成无色碎片分子。

　　以上是说氧化漂白，除氧化漂白还有还原漂白，色素受到还原作用，新生氢使色素还原成隐色体化合物，实现消色的目的，因此，还原漂白的效果不稳定，因为隐色体化合物遇氧时，会被重新氧化而复色。

　　常用的氧化漂白剂有：含氯漂白剂(次氯酸钠、漂白粉)；过氧化物漂白剂(过氧化氢、过硼酸钠、过碳酸钠等)。

　　常用的还原漂白剂有：保险粉、亚硫酸酮、硫酸钛、亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠(大苏达)等。

　　二、漂白剂的性质和漂白工艺

　　(一)、次氯酸钠：

　　1、漂白机理：次氯酸钠商品以液状出售。其原液是无色或淡黄色并带有氯气味的液体，把氯气直接通入氢氧化钠溶液中制得。反应如下：

　　2NaOH+Cl2→NaClO+NaCl+H2O

　　因此，在商品漂水中，还含有一定量的食盐，烧碱和少量的水。

　　次氯酸钠的水溶液是碱性时，比较稳定。当碱度为2-3%时，可以储存10-15天。碱度过小，分解较快，放出不稳定的次氯酸。因此为了使次氯酸钠溶液有较高的稳定性应保持溶液有足够的碱度，pH值在12左右。次氯酸钠水溶液如果在中性或酸性时，都是不稳定的。

　　次氯酸钠水溶液属于一种复杂的和不稳定的化学系统，它的成分按溶液的pH值的不同而不同，同为发挥对氧化作用而实施的过程略有出入：

　　当pH值在4.6以下时，主要成分为NaCl、HOCl和HOCl—Cl2；

　　当pH值在4.6-8.4时，主要成分为NaClO、NaCl、和HOCl；

　　当pH值是在8.4以上时，主要成分为NaOH、NaClO和NaCl。

　　在应用次氯酸钠溶液作漂白剂织物在漂白时受到损伤的可能性远比在洗涤的其他环节大得多，因此，有必要对影响漂白工艺的因素(包括漂浴的pH值、温度、浓度和时间)进行严格的控制，以减少织物受到的损伤。

　　(1)漂浴的pH值

　　次氯酸钠溶液是一种不稳定的复杂化合物，当漂浴pH值为7时，棉织物纤维经漂白后，聚合度会下降到70%以下，损伤十分严重。

　　当pH值在9-11时，对绵织物漂白，对纤维损伤较小，但漂白速度相对慢一点，有助于操作控制。应用次氯酸钠对布草的漂白一般有两种形式：一是洗漂同浴进行，这时由于洗浴的pH值较高，漂白速度缓慢和效率不高，一般应用在对漂白要求并不高的洗涤过程；二是独立漂白，一般安排在主洗之后进行，这时的漂浴的pH值在10左右，漂白效果是比较好的。

　　(2)温度和时间

　　温度对次氯酸钠漂白有显著影响，提高漂浴温度，能加快漂白速率，缩短漂白时间，随之纤维素的被氧化程度也增加。

　　一般洗衣部应用次氯酸钠漂白棉织物时，控制漂浴pH值在10.2-10.8，温度60℃，漂白时间为6-9分钟。

　　(3)漂浴的浓度

　　提高漂浴中次氯酸钠的含量，棉织物的白度会相应提高，但并不一定成正比，当白度达到一定时，浓度再增加，白度无明显提高，相反还会影响被漂织物的强度，也浪费了药品，一般地，漂浴中有效氯浓度可根据不同的漂白需要，控制在以下的范围：轻度漂白50ppm。

　　在洗衣部生产过程中，为了更有效和安全地使用次氯酸钠，应注意以下几点：

　　①漂浴温度不超过60℃；

　　②不使用不明浓度的漂白水；

　　③不直接加非稀释的漂水至漂浴中；

　　④使用器具准确量取所需漂白水使用量；

　　⑤当往洗衣机里加入漂白水时，漂白水下落方向应顺着洗衣机滚筒旋转方向。

　　⑥漂后必须及时进行脱氯处理，否则织物泛黄。工艺为5克/10升硫酸或醋酸，浸泡10分钟左右，脱水后再清洗。

　　(二)次氯酸钙

　　次氯酸钙俗称漂白粉，分子式为Ca(ClO)2，是白色粉末，外观与熟石灰相似，具有近似氯气的特臭，当暴露干燥空气时，易吸收水分，二氧化碳，分解很快而放出次氯酸和氯气。因此，漂白粉不宜久存。

　　当漂白粉溶于水时，有以下的分介反应：

　　③HClO HCl+[O]

　　2HClO Cl2O+H2O

　　HClO+HCl→H2O+Cl2

　　其中[O]、ClO-和Cl2都是很好的氧化剂，都具有氧化作用，都能进行漂白。

　　次氯酸钙的应用及其工艺条件与次氯酸钠相同。

　　次氯酸钙和次氯酸钠都可作为漂白剂应用，但应注意到次氯酸钙在漂白时形成的盐类是钙盐，它很容易在白色织物表面沉积而影响其白度；而次氯酸钠在漂白时形成的盐类为钠盐，它很容易溶于水而被洗去，不会影响织物的白度。

　　(三)过氧化氢

　　过氧化氢俗称双氧水，它是一种多用途的漂白剂，可以用来漂丝绸类织物，羊毛，人造纤维、纤维素纤维，等等。

　　1、过氧化氢的性质及漂白机理

　　某些金属离子可以催化双氧水分解，如铁、铜、锌、等。因此，应用双氧水漂白时，溶液中和织物上不应有重金属离子存在，否则，会由于双氧水分解太快，而造成部分纤维的脆损。

　　过氧化氢在不同的条件下，分解产物有HO2-、HO2•、HO•、OH-。其中HO2-是漂白的有效成分，但同时也会引起纤维的损伤，在催化剂存在时，H2O2分解出O2，无漂白能力，如渗透到纤维内部，在高温碱性条件下，会引起纤维素的严重损伤，因而，H2O2的分解有以下两种类型：

　　①有效分解：在漂白过程中，H2O2受碱的活化作用，不断释放HO2-，而HO2-呈现极强的氧化性，有漂白作用，可以使色素消失，漂白的织物不泛黄。

　　②无效分解：在漂白过程中，H2O2由于受催化剂的作用，分解产物对纤维有损伤作用的HO2•、OH•等自由基和O2等物质。

　　2、过氧化氢的漂白工艺条件：

　　①漂浴pH值：H2O2的pH值在3-13.5之间的范围内，均有漂白作用。漂浴pH值在3-9之间，织物白度有随着pH值的增大而增加的趋势；pH值在9-10时，织物白度达到最佳水平，若进一步提高漂浴pH值，织物白度反而下降，从织物白度和纤维受损伤程度来看，漂浴pH值在10-11较为理想。

　　②温度和时间：H2O2漂白时，时间和温度两者是相互制约的，一般地，漂浴温度高，则作用时间相对短；而漂浴温度低，则作用时间相对长。

　　当漂浴温度在90℃-100℃、pH值为10-11时，漂白时间10-15分钟就可以了。

　　③漂浴的浓度：漂浴的H2O2浓度，一般应即能使被漂织物达到满意的白度或鲜艳度和去除可氧化污垢，又能使纤维素受到的损伤较少为基本原则。一般地，过氧化氢的使用浴比为6-16克/升(过氧化氢浓度以30%计)。

　　使用过氧化氢漂白时，要注意以下几个问题：

　　△为了适应过氧化氢的使用条件，漂白可在织物的主洗阶段同时进行，在洗浴温度90℃以上时，缓慢地把适量用水稀释过后加注洗液中，作用时间10-15分钟。

　　△较浓的H2O2溶液和皮肤接触时，会烧灼皮肤导致起泡或变白，使用时应注意安全。

　　△H2O2溶液不宜放置在设备旁或高温环境中，应放置阴凉通风处。

　　(四)过硼酸钠

　　过硼酸钠，分子式是NaBO3•4H2O，是白色无臭粉状结晶，不易溶于冷水，但易溶于热水，其水溶液呈碱性，在没有二氧化碳存在的干燥空气中，不起任何作用，在40℃热的潮湿空气中能自行分解而放出氧气，反应式：

　　2NaBO3→

　　(过硼酸钠)

　　2NaBO2 + O2

　　(偏硼酸钠)(氧)

　　因此，过硼酸钠一定要存放在密封的容器中，环境为干燥、阴凉通风处。商品过硼酸钠含有效含氧可达9.5-10.0%，NaBO3•4H2O有效氧达91.24-96.25%。

　　过硼酸钠属温和氧化剂，它的水溶液在普通室温下，慢慢水解而成硼砂，氢氧化钠和过氧化氢。

　　由于它的不稳定而分解成水和新生氧，反应式如下：

　　4NaBO3 + 5H2O→Na2B4O7 +2NaOH + 4H2O2

　　H2O2→H2O+[O]

　　过硼酸钠的漂白作用，也是由于新生氧使色素中的发色基团被破坏分解而实现的。

　　过硼酸钠溶于水后，不会立即分解，所以过氧化氢的放出比较缓慢，有利于在使用时的控制和管理。当溶液温度升至40℃时，氧气的释放就比较快了。但在漂白启用时，过硼酸钠用于60℃以上的热水时，才会显效，而且必须与主洗阶段同浴使用，在洗浴温度达到60℃时，加入过硼酸钠，继续升温，作用时间12-15分钟。

　　(五)低亚硫酸钠

　　低亚硫酸钠，又名联二亚硫酸钠，俗称保险粉，分子式是Na2S2O4。是还原性漂白剂。商品保险粉有两种形式，一种是不含有结晶水的低亚硫酸钠(Na2S2O4)，是淡黄色粉末；另一种是含有两个结晶水的低亚硫酸钠(Na2S2O4•2H2O)是微带灰色的白色结晶粉末。它们都易溶于水，常温时溶解度为20%，并呈微酸性。

　　保险粉在pH值为10时最稳定，如果遇到无机酸，就会剧烈分解，因此，切勿着酸，其耐酸限度最多至pH值为5。

　　保险粉受潮易结块，并氧化分解生成亚硫酸氢钠，有刺激性酸味溢出，受潮分解的保险粉，由于外层分解物起到了使内层保险粉与空气和水分隔离的作用，因此，在通常情况下，它的有效成分仍可达80%，所以，保险粉的贮存必须置于密封的非金属容器中，放置于阴凉干燥通风的地方。

　　保险粉的还原能力，是因为它与水起水解作用，产生了新生氢，反应式如下：

　　Na2S2O4 + H2O + O→2NaHSO3

　　NaHSO3 + H2O→NaHSO4 + 2[H]

　　保险粉在碱性溶液内有剥色和漂白作用。它适宜小范围，小规模应用。例如：对毛织物漂白；或某些白色的棉纱或棉织物在洗涤中被还原染料染色织物污染，就可用保险粉在碱性溶液中处理等等。

　　保险粉的使用浓度为1份保险粉加20份水，并加入少量碱性洗衣粉，温度为60℃-70℃，作用时间为5-20分钟。

　　保险粉溶解时，应将保险粉加入水中，不要将水加入保险粉中。否则，保险粉会迅速地分解。

　　三、常用漂白剂的适用范围

　　在对织物进行漂白处理时，应首先对织物进行分析，内容包括：纤维类别质地和性能，颜色及其染色牢度等。然后根据实际情况先用漂白剂。使用时，应注意工艺条件。