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元明粉

Sodium Sulfate
元明粉
英文名称Sodium Sulfate (anhydrous)
化学式Na₂SO₄
别称无水芒硝
作用压缩双电层、促进染料吸附
典型用量活性染色 30~80 g/L
无水硫酸钠(Na₂SO₄),活性染料和直接染料染色中最常用的促染电解质;食盐(NaCl)可作廉价替代。

概述

纤维素纤维在水中表面带负电,活性染料和直接染料也是阴离子,二者相互排斥。加入大量电解质后,Na⁺ 压缩纤维表面的双电层、降低 ζ 电位,静电斥力被削弱,染料得以接近纤维并被吸附,上染率大幅提高。这一作用称为"促染"。

元明粉是活性染料浸染的标准促染剂;食盐(NaCl)效果类似且价格更低,但含氯离子对设备有腐蚀性,且溶解度低于元明粉,高浓度时易结块。

用法

通常在染色初期(染料加入后)分次加入,避免一次性加入造成染料迅速吸附形成色花("上色过快")。

用量随染料浓度提高而增加:浅色约 20~30 g/L,中色 40~60 g/L,深色可达 80~100 g/L。

元明粉易吸潮结块,应存放在干燥处,使用前宜先溶解成母液。

环保压力

活性染料染色排放的废水中盐含量极高(可达 3000~6000 mg/L 氯离子或更高),导致土壤盐碱化、淡水盐化,是印染行业最突出的环境问题之一。

应对方向:低盐/无盐活性染料(分子结构改进,提高直接性)、棉纤维阳离子改性(引入正电荷,无需加盐)、冷轧堆低盐工艺、以及膜法脱盐回用(成本高)。

用量速查与计算

  • 浅色(<0.5% owf):20~30 g/L;中色(0.5%~2% owf):40~60 g/L;深色(>2% owf):60~100 g/L。
  • 浴比换算:若配方按 %(owf) 给出,元明粉用量(g) = 布重(kg) × %(owf) × 10。
  • 加入方式:分 2~3 次加入,每次间隔 10~15 min。切忌一次性加入,否则染料瞬间吸附造成色花。
  • 食盐替代:食盐(NaCl)价格低,但含氯离子腐蚀不锈钢设备,且溶解度低于元明粉(约 360 g/L vs 元明粉更高),高浓度时易结块堵管。

低盐化方向

常规活性染色的元明粉用量使废水含盐量达 3000~6000 mg/L(以硫酸根/氯离子计),是印染废水处理难度大的主因之一。

减排途径:① 低盐/无盐活性染料(分子结构中引入高直接性基团,减少盐用量 30%~50%);② 棉纤维阳离子改性(引入正电荷,染料靠静电吸附,可完全不加盐);③ 冷轧堆工艺(轧余率低,总用盐量大幅下降);④ 低浴比设备(气流染色浴比 1:3,盐用量仅为 1:10 的 30%)。

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