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第二章 染整用水和表面活性剂

第二章 染整用水和表面活性剂. 第一节 染整用水 第二节 表面活性剂. 本章要求掌握的内容. 1 、染整用水的要求 2 、硬水对染整加工的影响 3 、表面活性剂的作用. 第一节 染整用水. 一、水源和水质 二、水的软化. 一、水源和水质. 1 、水源：天然水 地面水 江、河、湖泊等，水中携带一此有机和无机物质，其杂质含量随气候、雨量和地质环境的改变而差异较大，地面水中悬浮杂质含量较高，而矿物质含量较少，水质的处理相对较容易。 地下水：泉水和井水，水质处理较难。 浅地下水：深度 <15m 的浅泉水、井水，有可溶性有机物和较多的二氧化碳。

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第二章 染整用水和表面活性剂

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  1. 第二章 染整用水和表面活性剂 第一节 染整用水 第二节 表面活性剂

  2. 本章要求掌握的内容 • 1、染整用水的要求 • 2、硬水对染整加工的影响 • 3、表面活性剂的作用

  3. 第一节 染整用水 一、水源和水质 二、水的软化

  4. 一、水源和水质 1、水源：天然水 • 地面水 • 江、河、湖泊等，水中携带一此有机和无机物质，其杂质含量随气候、雨量和地质环境的改变而差异较大，地面水中悬浮杂质含量较高，而矿物质含量较少，水质的处理相对较容易。 • 地下水：泉水和井水，水质处理较难。 • 浅地下水：深度<15m的浅泉水、井水，有可溶性有机物和较多的二氧化碳。 • 深地下水：深井水，不含有机物，含矿物质 • 自来水：由地面水与地下水经处理而成的，质量较高。是经过加工后的天然水。

  5. 2、水的硬度 • 水中的悬浮物（泥沙）、胶体物（较少、硅、铝等化合物）， 过滤可除。 • 可溶性杂质：Ca、Mg、Fe、Mn盐， 难处理。 • 1．水的硬度及表示方法 • ①硬度：用度数表示钙镁盐含量的方法（即水中含杂的多少）。 • 分为暂硬度和永久硬度之和。

  6. 2、水的硬度 • 暂时硬度：水中含Ca、Mg酸式碳酸盐的量。经煮沸，酸式碳酸盐可重新分解出不溶的碳酸盐。 Ca(HCO3)2→CaCO3↓+H2O+CO2↑ 硬度经煮沸后可以去除，故称为暂时硬度。 • 永久硬度：水中含Ca、Mg的氯化物、硝酸盐和硫酸盐的量。虽经煮沸也不发生沉淀，仍留在水中。

  7. 2、水的硬度 • ②表示硬度的方法： mg/L (ppm) • 1百万份水中Ca、Mg盐含量换算成CaCO3的份数来表示。（1升水中所含Ca、Mg盐类相当于1mgCaCO3称1ppm。） • ③水质分类 • 极软水： <15 • 软水：含较少钙镁盐的水。15~50 • 略硬水： 50~100 • 硬水：含较多钙镁盐的水。100~200 • 极硬水： >200

  8. 3、水质指标 • （1）无色、透明、无臭； • （2）pH=6.5~7.4； • （3）总硬度0~60 • （4）铁<0.1，锰<0.1 • （5）碱度：35~64 • （6）溶解的固体物质：65~150

  9. 4、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，从而不仅增加了肥皂或染化物和耗用量，还由于形成的沉淀物会沉积于织物表面，而对织物的手感、色泽产生不良影响。 • （3） 含Fe、Mn的水，会使织物表面泛黄甚至产生锈斑，铁盐也能催化双氧水分解，影响氧漂效果，并使棉纤维脆化。

  10. 4、水中杂质对染整加工的危害 • （4）含钙镁离子的水，由于能与某些染化料形成沉淀，致使过滤性染色加工过程不能顺利进行（如：筒子纱染色、经轴染色） • （5）含有过多氯化物的水，会影响织物的白度。 • （6）若煮练过程中使用硬水，则煮练后织物的吸水性仁明显降低。 • 总之，影响产品质量，增加染化料用量，延长生产周期，啬生产成本。

  11. 二、水的软化 • 水的软化就是采用适当的方法降低水中钙镁离子的含量。 • 水洗用水，硬度中等即可；但煮练液和染液以软水为宜。 • 1．软水剂法：用化学药品与钙镁离子作用，生成不溶性沉淀或生成稳定的可溶络合物。 • ⑴沉淀法： • 石灰-纯碱法、Na2CO3、 Na3PO4 • ⑵络合法： • 多聚磷酸钠 • 胺的醋酸衍生物

  12. ⑴沉淀法 • 石灰-纯碱法 • 用石灰（Ca(OH)2）、纯碱(Na2CO3)处理，使水中Ca2+、Mg2+生成沉淀析出，过滤后即得软水，其中的锰、铁等离子也可转变为不溶性的氢氧化物而除去。 • Ca(HCO3)2+Ca(OH)2→2CaCO3↓+2H2O • Mg(HCO3)2+Ca(OH)2→MgCO3+CaCO3↓+2H2O • MgCO3+Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+CaCO3↓

  13. ⑴沉淀法 • 与氯化物和硫酸盐作用： • MgCl2+Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+CaCl2 • CaCl2+Na2CO3→CaCO3↓+ 2NaCl • MgSO4+Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+CaSO4 • CaSO4+Na2CO3→CaCO3↓+ 2Na2SO4 • 只加Na2CO3，软化程度不高（MgCO3是微溶） • Na3PO4软化效果好3CaSO4+2Na3PO4→Ca3(PO)4↓+3Na2SO4

  14. ⑵络合法 • 多聚磷酸钠，如：六偏磷酸钠作软化剂Na4[Na2(P03)6] • Na4[Na2(P03)6]+Ca2+→Na4[Ca(P03)6]+2Na+ • 胺的醋酸衍生物（最好的软水剂）如乙二胺四醋酸钠（软水剂B或BW），氨三乙酸（软水剂A）：与Ca2+、Fe2+、Cu2+等离子生成螯合物。 • 1L水中含1mg当量硬度，可用软水剂A 0.336~0.84g或软水剂B 0.448g。

  15. 2、离子交换法 • 泡沸石 • 磺化煤：H型、钠型 • 离子交换树脂 • 阳离子交换树脂 • 阴离子交换树脂

  16. 离子交换树脂 • 是在合成树脂中引进酸性或碱性基团而制成的。是一种具有化学反应性的高分子材料 • 引进酸性基团：阳离子交换树脂 • 引进碱性基团：阴离子交换树脂 • 特点：机械强度好，化学稳定性优良，交换效率高，使用周期长、价格较贵。

  17. 阳离子交换树脂 • 可交换水中的各种阳离子，如Ca2+、Mg2+。 • 常用阳离子交换树脂：经交联型苯乙烯（苯乙烯与二乙烯苯的珠状共聚物）作为母体，进行磺化处理，在苯环上引入磺酸基。R-SO3H • R-SO3H+Ca2+→(R-SO3)2Ca+2H+可交换各种阳离子

  18. 阴离子交换树脂 • 常用阴离子交换树脂：经交联型苯乙烯作为母体，在苯环上引入季铵基。 • R-CH2N(CH3)3OH 可交换各种阴离子 • 2R-CH2N(CH3)3OH+SO42-→[R-CH2N(CH3)3]2SO4+2OH • 无离子水或高压锅炉用水：硬水→阳离子交换树脂→阴离子交换树脂

  19. 树脂再生处理 • 树脂吸附能力饱合后，会失去化学反应性。故需经必要的再生处理，使其重新具有吸附反应活性（即活化） • 阳离子交换树脂：HCl (R-SO3)2Ca+2H+→R-SO3H+Ca2+ • 阴离子交换树脂：NaOH [R-CH2N(CH3)3]2SO4+2OH-→ 2R-CH2N(CH3)3OH+SO42-

  20. 第二节 表面活性剂 概念、特征、分类 性质、作用、HLB值

  21. 一、表面张力和表面活性剂 • 以极低的浓度存在于水溶液中，就能显著地降低水溶液的表面张力，这类物质就称为表面活性剂。 • 染整中的润湿剂、乳化剂、分散剂、渗透剂、匀染剂、柔软剂、洗涤剂等。

  22. 二、表面活性剂的分子结构特征 • 双亲结构：由非极性的疏水基和极性的亲水基两部分构成，而且两部分处于分子的两端，形成不对称结构。既亲油又亲水 • 不对称的极性分子，由较大的疏水基与较小亲水基组成。 • 例：硬脂酸皂(C17H35COONa)

  23. 三、表面活性剂的分类 • 离子型 • 阳离子型 • 阴离子型 • 两性离子型 • 非离子型

  24. 四、表面活性剂溶液的性质 • CMC（临界胶束浓度）：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。 • 影响CMC因素： • 疏水基碳链越长，CMC越小 • 亲水基的亲水性越强，数目越多，CMC越大。碳链长度相似时，亲水基处于末端的比处于中央的CMC为小。 • 温度越高，CMC越大 • 加入电解质，有使表面活性剂聚集的作用，使CMC下降。 • 表面活性剂的浓度一般稍大于CMC时，才能充分发挥作用。

  25. 五、表面活性剂的主要作用 • 1、润湿作用 • 2、乳化和分散作用 • 3、洗涤 • 4、发泡作用

  26. 六、表面活性剂的化学结构与性能的关系 • 疏水基的疏水性可用它的分子量大小来表示，越大，疏水性越强。 • 亲水性用亲水—亲油平衡值或亲水—疏平衡值来表示。 • HLB值：表示表面活性剂的亲水疏水性能

  27. 六、表面活性剂的化学结构与性能的关系 • 表面活性剂要呈现特有的界面活性，必须使疏水基和亲水基之间有一定的平衡。 • 石蜡HLB值=0（无亲水基） 聚乙二醇HLB值=20（完全亲水） • 对阴离子表面活性剂，可通过乳化标准油来确定HLB值。 • HLB值15~18 13~15 8~18 7~9 3.5~6 1.5~3 • 用途 增溶剂 洗涤剂 油/水型乳化剂 润湿剂 水/油乳化剂 消泡剂 • HLB值可作为选用表面活性剂的参考依据。

  28. 作业 • P29 • 1 • 2 • 3 • 4 • 5

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