“染整节能减排新技术”课程的教学与实践研究

1、“染整节能减排新技术”课程的教学与实践研究、引言目前，世界各国都面临能源危机及环境保护问题，且该问题日益严重。纺织产业是非常重要的支柱性产业，对提高我国经济发展速度起到了极大的作用，其中印染产业不仅是纺织、纱布与服装加工的中间环节，还在纺织品整理、附加值的提高中起着关键作用。印染产业是高耗能及高排放的工业产业，虽然近年来通过优化技术路线总体上优化了生产流程，逐步减少了水能源的消耗和废水的排放，向绿色可循环发展，但是由于产量的提高及环境要求标准的日趋严格，为了促使我国纺织印染行业可持续发展，目前对于节能减排技术的创新与发展问题的需求也日益迫切。纺织印染企业目前多集中于江浙粤一带，逐步形成大规模的

2、生产群，一些企业在初步满足生产销售目标的同时，也在逐步发展各种节能减排的新技术手段,结合纺织领域的面料技术开发新的材料与加工工艺,制造不同的新型服装，在满足高性能及高穿着舒适性的同时，提高环保型及绿色型的技术加工手段，并且引入自动化工艺、学习节能减排的新措施,最终生产低能耗的绿色产品。在这些优化的工程中，染整专业人员需要总结生产规律，创新技术手段，攻克行业发展的难题,培养纺织染整相关专业学生的能力，与高校进一步开展产学研的合作方式,将进一步改善印染行业的发展现状。东华大学（原中国纺织大学）化学化工与生物工程学院的“纺织化学与染整工程”学科属“双一流”国家重点学科和上海市重点学科，同时依托东华大

3、学纺织化学与染整工程国家级技术研究中心、生态纺织教育部重点实验室等,上述基地拥有先进且齐备的分析测试硬件、软件设施，不仅可随时提供各项分析仪器及设备，且拥有完整的与纺织纤维性能直接或间接相关的分析测试仪器，比如可随时提供纤维强伸度仪、纤维强力测试仪和纤维细度仪等分析测试设备，具有很强的学科和科研基地支撑。目前,轻化工程专业也在新形势、新机遇下积极谋求改革。在这门课的讲授中，将使三种体系科技创新体系、理论教学体系和实践教学体系完全融为一体，拓展印染工业节能减排的新技术，改革教学的评价标准,重点体现创新能力的培养，实现优秀纺织印染专业人才的培养目标。二、教学内容上的思考下面，笔者将对于纺织染整的新

4、工艺、新产品、新材料及新性能进行梳理，通过生产加工工序的前处理环节、染色工序、印花工序及后处理工艺来逐个展开探讨目前主要的绿色染整技术，通过案例的举例帮助读者了解行业发展现状及面对的瓶颈与困难。1.首先，从能耗分析。印染加工过程中，目前多使用的能源为蒸汽、电、天然气、水和柴油等天然资源。以一些案例为例,帮助学生更好理解。首先是染缸的冷凝水实现回流，通过外加热染缸的手段将其加热，通过设备外接的冷凝水管道来实现部分水的循环再利用。其次，降温中应用的冷却水可以回收再利用，可以用于布料的染色,这个过程回收的水具有一定的温度，便于染色，可以省去一定的蒸汽能量，也在一定程度上节约了能源消耗。最后，布料经过

5、水洗后，通过设置挤压工序，将里面的水分挤出，获得的水分温度较高，同时也省去了脱水的用电。2.前处理是染整工艺的关键环节。传统前处理工艺主要包含对布料的退浆、煮练和漂白三步法工艺，而这个过程中会产生大量的废水，占印染废水量的一半以上。通过工艺的调整，可以实现水资源的大幅度回收与利用。生物酶也初步开始运用于前处理的工艺，生物酶绿色环保，造成的污染小，对浆料去除率高,但是也存在功能性相对单一的弊端。而开发的复合生物酶工艺,通过多种酶、双氧水及表面活性剂,进行保温堆置处理,纤维适应性好，用碱量低,环境污染小。3.染色工艺中用水量、染液的污染也是印染工业的主要问题，对于该工序进行相应的节能减排也是非常关

6、键的问题。目前，主要分为对纤维的改性处理和对染色工艺的创新。对纤维进行改性，可以提高染色性能和染色牢度，也可以在一定程度上增加染料的利用率。阳离子改性棉织物的工艺采用浸染法，表面形成的正电、正负电的吸附作用有利于减少电解质的使用量，通过引入前处理工艺，可控且简便。低碱、低盐和无盐染色的活性染料,用高性能代用盐来实现低盐、无盐染色。另外,无水染色也是目前研究的一个热点,选择非水或无水条件进行染色可以实现清洁生产的效果，其中超临界二氧化碳作为一种媒介，染色后无须多余的水洗操作，所利用的二氧化碳在自然界含量丰富，价格低廉，在使用后可以再重复利用。4.印花的节能减排目前主要集中在印花糊料的设计及印花设

7、备的研发方面。从天然高分子材料中提取可用物质，进行改性，可以制备绿色的印花浆料。然而，目前浆料的制备存在一些问题，例如在天然浆料中往往会加入非绿色的防腐剂，同时所用浆料存在与织物的结合牢度差的问题。开发用量低效果好的绿色浆料可以减少对环境的污染及减小能源的消耗。在印花工艺的设计上，冷转移印花已经发展得较为成熟，该方法速度快，图案印制清晰，用水量低，污染相对较低，已经获得广泛的使用。而新兴的数字喷墨印花将印花浆料从多组喷涂设备喷出，可以获得更精准的图案，而且主要依赖电能，可以实现节能减排的效果，总体上还是相对绿色的生产方式，但是相对来说生产效率较低、设备成本较高。5.后处理阶段，使用物理的方法,

8、结合一些新兴的工艺设备，可以用电能和热能的消耗来实现织物性能的提升。此外，各种功能性整理剂通过设备以浸轧、浸渍烘干的方式赋予织物以不同的功能性，来满足日常生活中的使用目的。大量的印染助剂及整理剂采用泡沫整理的方法可以减少水的使用量，通过泡沫的形式使整理剂与织物进行充分接触，用量小,能耗相对较低o同时,过程中使用低温等离子体处理等物理加工方法来代替化学助剂,也可以改善织物的表面光泽，使其手感柔软性提升，同时改善合成纤维的吸湿性和抗静电性能。6.通过计算机控制可以实现电脑测配色，完成一次准确化生产，不仅可提高生产效率,也可减少打样过程中染化料不必要的浪费；在印染过程中也可以进行实时监测，及时反映印

9、染过程中的问题，以便于处理，减少不合格产品。工艺自动化为企业降低了劳动成本，且产品类型受限小，有利于管理，是一大发展趋势。因此，应开发推广先进的设备和系统，减少能源的使用，提高生产效率。虽然先进设备的初始投资较高，但从长远看，它不仅可降低生产过程中的能源成本，而且对企业的发展将有重大意义，利于整个纺织印染行业的可持续发展。7.废物循环再利用主要是针对工序中物料的回收利用。如精炼过程的洗水回用方法对处理效果的影响较小，这样可以大大降低废水中的碱度。分离膜的使用可以有效去除丝光废碱液中的细小纤维、浆料等杂质，以保证废碱液回用时碱的纯度。印染废水具有色度大、含固量高、水质复杂等特点。针对不同的废水种

10、类确定处理方案是废水处理的前提和基础，主要针对包含难溶性杂质的印染废水;化学处理一般结合其他方法共同使用,主要通过化学试剂与废水中的物质反应，使其易于去除;生物法中，可以直接利用酶对废水中的过氧化氢等物质降解、厌氧型微生物对染料的降解作用。目前，高成本的废水处理方法不利于印染企业的发展,所以采用处理效果好、处理成本低的技术，对印染企业乃至印染行业都有深远的意义。三、教学方法上的思考高等教育的重中之重在于本科教育，而提高本科教学的质量，在于多年的教学经验的积累和对教学效果的深入思考。在2019年,教育部部长陈宝生就曾提出，要打一场振兴本科教育的硬仗。进一步深化教育改革，探索人才培养的新模式，是搞

11、好本科教育的关键所在。在新工科背景下，本科教育也被赋予了很多内容，比如人才的培养、科学的研究、社会的服务和文化的传承等。作为教师，我们要立足本科教育的平台，除了将丰富的专业知识传授给我们的学生，还要培养他们独立思考的能力和敢于创新突破的能力。这对于授课教师提出了更高的要求，不仅需要教师具有扎实的专业知识，还要有良好的教育方法，通过生动活泼的课堂活动来引发学生对专业的浓厚兴趣和对未来发展的思考。1.现代染整专题“染整节能减排新技术”这门课程是在时代发展的过程中产生的新课程，在讲授这门课程时，笔者认真梳理了以往“染整节能减排新技术”的教材，发现以往的材料并不能紧跟行业的发展及国家对印染行业的要求。

12、也就是说，遵循以前的材料,照本宣科的模式是肯定不能满足当前的教学目标和教学要求。因此，在讲课时，笔者广泛收集国内外前沿文献,对节能减排、绿色染整、在保证印染质量的条件下对环境不造成危害等方面进行了梳理和思考，在认真分析筛选后做了精美生动的PPT进行讲解。课程的内容翔实，概念叙述清晰严谨，比较适合学生用于掌握相关的专业理论知识,也有利于拓宽学生的知识面,为储备“新兴、前沿、交叉”的前沿知识打下基础。2.随着时代的发展，互联网技术全面渗透到教育行业，学生不管是对电脑的操作还是对信息的检索能力与日俱增，这一现象给教师上好课提出了更高的要求。一方面，如果课程内容不够新颖，形式不够活泼，那么学生将埋头于

13、手机或电2021年8月脑,课堂讲授的效果很难保证。另一方面,如果能灵活地运用线上教育资源，那么这也将是对课堂面对面教育的有力补充。如果教师课前做了充分的准备，花了大量的时间构思课程的内容，正面效果肯定大于负面效果。通过视频、动画等动态形式可视化地展示纺织品节能减排的新技术，比如拍摄录制企业节能减排的措施等相关视频，就可让生动形象的视频深入学生心中。纺织品新型加工过程非常适合动态展示，补充了很多课本中的图片所不能展示的细节，“有图有真相”的方式更是促进了学生对背景知识和应用效果的理解，也在最大程度上活跃了课堂的气氛，将学生的兴趣从手机拉回到课堂。3.培养学生的独立思维能力是非常重要的环节。在一节

14、课即将结束的时候，笔者除了强调本堂课的知识点以外，也布置好下一节课要讨论或是分析的案例。要求学生自主在课后查阅国内外的相关资料，将纺织品制造过程中的节能减排新技术融入课堂讨论中，培养学生对设计内容的独立理解和对目前行业存在问题的敏锐洞察能力。笔者在教学过程中发现，在课堂上组织头脑风暴、案例分析，可以很好地引发学生的讨论，培养学生的思维能力。当学生在发表自己的见解的时候，教师也能检验他们的逻辑思维能力。掌握良好的思维方式将是让他们今后学习受益匪浅的“武器”。4.对于英语基础好的同学,要求他们详细阅读一些相关的外文文献，鼓励他们利用课余时间阅读外文教材，为学生今后就业或是进一步深造打下基础。布置适

15、当的课后任务是帮助学生巩固课上所学知识的重要方法，在这方面可以充分利用学校所提供的软件资源，比如在易班软件上可以布置作业，检查同学的完成情况。也可以建立专门的微信或是QQ的课程学习群，学生可以通过网络联系到老师，方便老师答疑解惑。通过线上线下的教育相结合，可以了解学生对知识的掌握情况，更合理地规划课程的进度与节奏，实现教师和学生之间的信息流通。5.“染整节能减排新技术”是一门理论和实践紧密联系的课程。通过理论指导实践、实践推动理论的发展是客观需要，也是知识传播的内在要求。教师在课堂上尽量提出开放性的问题，激发学生的科研兴趣，鼓励本科学生能早进实验室,早参与项目，动手实践操作,亲自验证理论知识。并在下厂实习的时候，获取行业发展的第一手资料，积极主动地提问、观察，及时发现问题,思考如何解决问题。另外，教师也要多鼓励学生参加大学生创新创业大赛或国家绿色染整大赛，将所学的知识变成真正的科研本领，为今后的发展和成才奠定坚实的基础。6.目前，“染整节能减排新技术”课程采用综合成绩评定的方法，综合考虑平时课堂问答情况及最终期末考试的情况。采用这种成绩评定方式有助于提高学生的积极性，以及有效评判学生在课堂上的参