CN113429057A - 一种氧化性活性水制备装置及其天然纤维染整处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种氧化性活性水制备装置及其天然纤维染整处理装置，活性水制备装置包括水槽、电场发生装置和磁场发生装置；本发明构建了一个电场、磁场混合作用体系，使用时以纯水或电解质水溶液为介质,在所形成的非均匀的电极体系中，原位生成多种高化学反应活性的粒子的水溶液。利用该装置产生的活性水溶液用于纺织品的前处理，通过在常温条件下，通过一次或两次的浸泡或浸轧处理，就可以获得常规纺织品前处理的效果，因此具有简单、节能、流程短、排放少的优点。同时避免了双氧水、次氯酸钠、次氯酸钠不稳定、易分解，贮存困难的不足。

Description

一种氧化性活性水制备装置及其天然纤维染整处理装置

技术领域

本发明涉及环保染整技术领域，尤其是涉及一种氧化性活性水 制备装置及其天然纤维染整处理装置。

背景技术

天然纤维及其纺织品前处理的目的是提高织物或纤维的白度， 去除织物或纤维上的各种天然杂质以及浆料、油污等，使纺织品有 干净、洁白外观，柔软的手感以及良好的吸水性和润湿性能，以利 于后续的染色及整理加工。

目前生产中，天然纤维及其纺织品的前处理是典型的湿加工， 主要使用的化学品有碱剂如氢氧化钠，氧化剂如双氧水、次氯酸钠、 亚氯酸钠等。其中，碱剂特别是氢氧化钠，具有对纤维、棉籽壳及 浆料等物质溶胀作用及对相关脂、蜡类物质的皂化功能，使各种杂质及浆料易于被去除。同时，双氧水、次氯酸钠等氧化剂也通常是 在碱性条件下使用。而双氧水、次氯酸钠、亚氯酸钠等化学品的氧 化作用能够破坏色素及果胶、浆料等杂质的化学结构，使处理后的 纺织品白度、洁净度和润湿性能提高，易于后续的染整加工。

天然纤维及其纺织品的前处理一般包括碱煮、氧漂、氯漂等处 理，存在流程长，效率低，能耗高、废水排放多，对纤维损伤大等 弊病。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氧化性活性水制备装置及其天然 纤维染整处理装置，以解决现有技术中存在的至少一个上述技术问 题。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种氧化性活性水制备装 置，其包括：水槽、电场发生装置和磁场发生装置；

所述水槽用于容纳工作液；

所述电场发生装置包括：用于形成电场的电极组件；电极组件 布设在所述水槽内用于对工作液进行电场处理；

所述磁场发生装置包括用于形成磁场的磁极组件；电极组件布 设在所述水槽内部或外部用于对工作液进行磁化处理。

进一步地，所述电极组件包括一对或多对间隔设置的正电极和 负电极。

进一步地，所述磁极组件包括正磁极和负磁极；正磁极和负磁 极分别布设在所述水槽相对的两端。

进一步地，所述水槽由玻璃、玻璃钢或高分子聚合物材料(聚 四氟乙烯、pvc等)等绝缘耐腐蚀材料制成。

进一步地，所述正电极和负电极为平板状；在正磁极和负磁极 之间，正电极和负电极交替等间隔设置；

或者，所述正电极和负电极为圆筒状，在径向上，呈同心圆状 交替等间隔设置。

进一步地，所述正磁极和负磁极为半包围式磁极，即正磁极和 负磁极的水平截面分别为半环状，分别自水槽相对的两端或两侧尽 可能多地包围住所述水槽，从而有效增加水槽内磁场的强度。

进一步地，所述磁极组件还包括绝缘性电极隔离板和绝缘性电 极隔离砂芯板；所述正电极和负电极的上下两端分别连接在所述绝 缘性电极隔离板和绝缘性电极隔离砂芯板上，从而可有效保持正电 极和负电极之间的间隔。

进一步地，所述正电极和负电极的材料为304、321等型号的 稳定型不锈钢电极，热解石墨电极，石墨烯涂层复合石墨电极，磷 铜电极，钛电极，铂钛电极，贵金属电极，MMO钌铱钛电极，碳素 电极中的一种或多种的混合。

进一步地，所述磁极组件的磁场强度可调。更为优选地，磁场 强度的调节范围为0—3T。

进一步地，相邻两个所述正电极和负电极之间的电压可调，优 选地，相邻两个所述正电极和负电极之间的电压的调整范围为：0 —40V。

进一步地，相邻两个所述正电极和负电极之间间距为5毫米— 1.5米。

进一步地，相邻两个所述正电极和负电极之间的工作电流不超 过30A。

进一步地，还包括臭氧发生装置，所述臭氧发生装置的臭氧输 出口通过管路与所述水槽连接，用于向工作液内输送臭氧。

进一步地，还包括超声波发生装置，所述超声波发生装置的超 声波振子(或称超声波发射单元)设置在所述水槽内或外部，用于 向水槽内的工作液输入超声波。超声波的输入可有效进一步活跃或 激活工作液分子，加速工作液的氧化或活性化。

进一步地，还包括供电装置，用于向所述电极组件、磁极组件、 臭氧发生装置、超声波发生装置以及控制模块供电。

进一步地，还包括用于回收自工作液内溢出的气体(主要是臭 氧气体)的气体回收装置。例如，气体回收装置包括气体收集罩和 回收管路；气体收集罩封盖住所述水槽上方开口，气体收集罩上设 置有排气口，回收管路一端与排气口连接；回收管路另一端伸入水 槽内工作液的液面下，或者，回收管路另一端与臭氧发生装置的气 体入口连接，实现溢出气体的收集和再利用。以及回收管路上还可 加设空气泵驱动溢出气体的流动。

进一步地，还包括用于向所述水槽内输入工作液的入水装置； 和/或，用于将所述水槽内工作液导出的出水装置。

在磁场和电场的协同作用下，本申请活性水制备装置生产出的 成品工作液具有氧化性成为活性水，可用于含棉纤维及织物的退浆、 煮练、漂白处理，或者用于各类麻纤维的脱胶、漂白前处理，或者 用于印染过程结束后、含有色基团废水的降解脱色。

与传统处理方法相比，本申请可在不额外添加强碱、退浆剂、 精炼剂、漂白剂等助剂的情况下，只加入适量的环保无机物质，利 用该工作液对天然纤维(织物)进行前处理后，无需大量的水洗， 大比例削减了化学品的使用，同时大幅度降低了整体过程的能源消耗。

本发明还公开了一种天然纤维染整处理装置，其包括所述氧化 性活性水制备装置、前处理装置；

所述前处理装置与所述氧化性活性水制备装置连接，利用氧化 性活性水制备装置制备的活性水对天然纤维进行前处理。

其中，前处理装置形式多样，较为普通的为浸泡池，浸泡池通 过管路直接与氧化性活性水制备装置连接，或者通过管路与活性水 储备罐连接，储备罐通过管路与氧化性活性水制备装置连接。将活 性水输入浸泡池，后将天然纤维浸泡在活性水中设定时间从而完成 染整等前处理工序。

更为优选地，所述前处理装置包括：中套管、外套筒和泵体；

天然纤维缠绕在所述中套管上，所述外套筒套装在所述中套管 外；所述中套管和所述外套筒之间形成一个用于容纳天然纤维的环 形工作腔；

所述中套管外圆侧面上设置有多个连通中套管管腔内外的通 孔；所述外套筒的外圆侧面上设置有连通所述环形工作腔内外的排 液孔；

所述泵体通过输入管路与所述中套管的管腔连通，用于向所述 管腔内注入工作液(即经活化处理后工作液，即活性水)，并利用 压力迫使工作液依次通过所述通孔、环形工作腔以及所述排液孔， 实现对环形工作腔内的天然纤维的浸泡处理。

进一步地，所述中套管和所述外套筒同轴且水平设置。

进一步地，所述外套筒由上半壳和下半壳拼装而成。在天然纤 维缠绕在中套管上后，可将上半壳和下半壳扣合在一起，两者利用 紧固件连接在一起；上半壳和下半壳之间优选地设置有密封垫圈。

进一步地，所述中套管的周向上，多个所述通孔的孔径相同且 均匀间隔布设。

其中设定：在所述中套管的轴向上，单位长度上所述通孔的截 面积之和为单位孔面积。

进一步地，所述中套管的一端设置有工作液进口；在中套管的 轴向上以及逐步远离工作液进口的方向上，单位孔面积逐渐增大。

进一步地，所述中套管的两端有工作液进口，工作液进口通过 管路与所述泵体的出口连接；管路上设置有用于交替通过两个工作 液进口向所述管腔内输入工作液的控制阀。其中，控制阀为现有技 术，在此不再赘述。

采用从两端的工作液进口交替地输入工作液，中套管等管路阻 力等因素会导致的中套管内在轴向上的压力不均；而交替式输入工 作液，则可较小由此导致的天然纤维的浸泡压力不均匀的问题。

进一步地，所述中套管的两端有工作液进口，所述中套管的轴 向上以及从中套管中部向其两端延伸方向上，单位孔面积逐渐减小。

进一步地，在所述中套管的轴向上，所述单位孔面积呈正态分 布。

进一步地，在所述中套管的轴向上以及从中套管中部向其两端 延伸方向上，所述单位孔面积的分布满足如下公式：

其中，f(x)——为单位孔面积分布函数；

设中套管轴向上的中心点为原点，x为从中套管中部向其两端 延伸的坐标值；

π——圆周率；σ为0.1L～0.3L。

进一步地，所述外套筒上所有排液孔的截面积之总和是所述中 套管上所有通孔的截面积之总和的1/4到2/3，用于保持环形工作 腔内工作液的处于一个正压状态。

进一步地，所述外套筒外部设置有工作液收集罩，或者所述外 套筒底部设置有工作液收集槽，工作液收集罩或工作液收集槽通回 收管路与所述氧化性活性水制备装置的水槽连接，用于回收再利用 所述工作液。

采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的一种氧化性活性水制备装置，构建了一个电场、 磁场和臭氧混合作用体系，使用时以纯水或电解质水溶液为介质, 在所形成的非均匀的电极体系中，原位生成多种高化学反应活性的 粒子的水溶液。根据使用的水性介质及装置的参数的变化，原位生 成的粒子可以是·OH、·O、·OH₂、·O、·Cl、ClO-、ClO₂-、OH-、H₂O₂、O₃中的几种或全部。采用本发明装置可原位产生前处理所需的全部有 效化学成分，并且各成分由于同时处于一个体系中而发生有益的协 同效应。利用该装置产生的活性水溶液用于纺织品的前处理，通过 在常温条件下，通过一次或两次的浸泡或浸轧处理，就可以获得常 规纺织品前处理的效果，因此具有简单、节能、流程短、排放少、 无需有机助剂的优点。同时避免了双氧水、次氯酸钠、次氯酸钠不 稳定、易分解，贮存困难的不足。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术 方案下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图 作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实 施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种氧化性活性水制备装置的原理图；

图2为图1所示的核心组件的结构示意图；

图3为实施例1中正电极和负电极呈同心圆间隔布设的示意图；

图4为实施例1中绝缘性电极隔离板的结构示意图；

图5为实施例1中绝缘性电极隔离砂芯板的结构示意图；

图6为实施例1中放置时间对活性水的氧化还原电位的影响图；

图7为实施例3中染色处理的工艺曲线图；

图8为实施例7中的前处理装置的结构示意图；

图9为实施例7中的中套管的结构示意图；

图10为实施例8中天然纤维染整处理装置的结构示意图；

图11为实施例9中天然纤维染整处理装置的结构示意图；

图12为实施例9中带有超声波发生装置的天然纤维染整处理装置 的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技 术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明 的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件 进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的 常规产品。

下面结合具体的实施方式对本发明做进一步的解释说明。

实施例1

如图1所示，本实施例提供的一种氧化性活性水制备装置，其 包括：供电装置、核心组件、入水装置和出水装置。

如图2所示，核心组件包括水槽4、电场发生装置和磁场发生 装置；水槽4用于容纳工作液；电场发生装置包括：用于形成电场 的电极组件3；电极组件3布设在水槽4内用于对工作液进行电场 处理；磁场发生装置包括用于形成磁场的磁极组件6；电极组件3 布设在水槽4内部或外部用于对工作液进行磁化处理。

水槽4由玻璃、玻璃钢或高分子聚合物材料(聚四氟乙烯、pvc 等)等绝缘耐腐蚀材料制成。入水装置用于向水槽4内输入工作液 的；出水装置用于将水槽4内工作液导出到存储罐中或输送给前处 理装置。

其中，电极组件3包括多对间隔设置的正电极3a和负电极3b。 参照图2所示，正电极3a和负电极3b可以为平板状；在正磁极和 负磁极之间，正电极3a和负电极3b交替等间隔设置；或者，参照 图3所示，正电极3a和负电极3b为圆筒状，在径向上，呈同心圆 状交替等间隔设置。

参照图2、4和5所示，磁极组件6还包括绝缘性电极隔离板 3c和绝缘性电极隔离砂芯板3d；正电极3a和负电极3b的上下两 端分别连接在绝缘性电极隔离板3c和绝缘性电极隔离砂芯板3d上， 本实施中，绝缘性电极隔离板3c和绝缘性电极隔离砂芯板3d上分 别设置有用于卡接正电极3a和负电极3b的卡槽结构，从而可有效 保持正电极3a和负电极3b之间的间隔。

正电极3a和负电极3b的材料为304、321等型号的稳定型不 锈钢电极，热解石墨电极，石墨烯涂层复合石墨电极，磷铜电极， 钛电极，铂钛电极，贵金属电极，MMO钌铱钛电极，碳素电极中的 一种或多种的混合。

优选地，相邻两个正电极3a和负电极3b之间的电压可调，相 邻两个正电极3a和负电极3b之间的电压的调整范围为：0—40V。 以及，相邻两个正电极3a和负电极3b之间间距为5毫米—1.5米。 相邻两个正电极3a和负电极3b之间的工作电流不超过30A。

如图2所示，磁极组件6包括正磁极和负磁极；正磁极和负磁 极分别布设在水槽4相对的两端。优选地，正磁极和负磁极为半包 围式磁极，即正磁极和负磁极的水平截面分别为半环状，分别自水 槽4相对的两端或两侧尽可能多地包围住水槽4，从而有效增加水槽4内磁场的强度。

优选地，磁极组件6的磁场强度可调。其中，磁场强度的调节 范围为0—3T。

另外，参照图1所示，本实施例的另一种实施方式是：供气装 置，供气装置包括臭氧发生装置和输送管路，臭氧发生装置的臭氧 输出口通过输送管路与水槽4连接，用于向工作液内输送臭氧。

以及，参照图2所示，本实施例的第三种实施方式是：还包括 超声波发生装置5，超声波发生装置5的超声波振子(或称超声波 发射单元)设置在水槽4内底部，用于向水槽4内的工作液输入超 声波。超声波的输入可有效进一步活跃或激活工作液分子，加速工 作液的氧化或活性化。

其中，供电装置用于向电极组件3、磁极组件6、臭氧发生装 置、超声波发生装置以及控制模块供电。

以及，本实施例还可以包括用于回收自工作液内溢出的气体 (主要是臭氧气体)的气体回收装置。例如，气体回收装置包括气 体收集罩和回收管路；气体收集罩封盖住水槽4上方开口，气体收 集罩上设置有排气口，回收管路一端与排气口连接；回收管路另一端伸入水槽4内的工作液的液面下，或者，回收管路另一端与臭氧 发生装置的气体入口连接，实现溢出气体的收集和再利用。以及回 收管路上还可加设空气泵驱动溢出气体的流动。

本申请活性水制备装置在磁场和电场的协同作用下，生产出的 成品工作液具有氧化性成为活性水，可用于含棉纤维及织物的退浆、 煮练、漂白处理，或者用于各类麻纤维的脱胶、漂白前处理，或者 用于印染过程结束后、含有色基团废水的降解脱色。

与传统处理方法相比，本申请可在不额外添加强碱、退浆剂、 精炼剂、漂白剂等助剂的情况下，只加入适量的环保无机物质，利 用该工作液对天然纤维(织物)进行前处理后，无需大量的水洗， 大比例削减了化学品的使用，同时大幅度降低了整体过程的能源消耗。

以下为采用本实施例活性水制备装置的活性水制备和性能范 例。

(1)活性水的制备：

a)将氯化钠与水混合形成工作液(氯化钠溶液浓度为10克/ 升)，静置；

b)将静置后的工作液注入水槽中，周边施加0.8T的定向磁场， 保持水槽内工作液温度为25℃。

c)将电极组件浸入工作液中，电极材料为热解石墨电极，单 组一对电极(正电极和负电极)间电压为：10V，相邻的正电极和 负电极间距(d)设定为5毫米，单组电极之间的工作电流3A。同 时向体系施加超声波；

d)每间隔3min通入15s臭氧气体，以每升工作液计，臭氧通 入速度约2g/小时；

e)1小时后，将获得的活性水放入容器中备用。

(2)氧化还原电位的测定：

a)采用氧化还原电位计对(1)所生产的工作液进行测试。

b)将(1)中所生产的的同一批次的工作液(即活性水)分别 密封放置1天、2天、3天、5天、7天、14天、28天、60天后， 对其氧化还原电位进行测试。测试结果：制备完的水中的氧化还原 电位为975mV，放置后结果如图6。

本发明提供的一种氧化性活性水制备装置，构建了一个电场、 磁场和臭氧混合作用体系，使用时以纯水或电解质水溶液为介质, 在所形成的非均匀的电极体系中，原位生成多种高化学反应活性的 粒子的水溶液。根据使用的水性介质及装置的参数的变化，原位生 成的粒子可以是·OH、·O、·OH₂、·O、·Cl、ClO-、ClO₂-、OH-、H₂O₂、O₃中的几种或全部。采用本发明装置可原位产生前处理所需的全部有 效化学成分，并且各成分由于同时处于一个体系中而发生有益的协 同效应。利用该装置产生的活性水溶液用于纺织品的前处理，通过 在常温条件下，通过一次或两次的浸泡或浸轧处理，就可以获得常 规纺织品前处理的效果，因此具有简单、节能、流程短、排放少的 优点。同时避免了双氧水、次氯酸钠、次氯酸钠不稳定、易分解， 贮存困难的不足。

实施例2：活性水的回用范例

(1)纯棉纤维(棉纤维或由棉纤维制成的织物)前处理

工艺流程为：制备活性水→预溶胀→活性水处理织物→还原水洗→水 洗；

a)预溶胀：将纯棉织物纤维浸入浓度为30g/l的Na₂CO₃溶液内，在30℃ 下预浸湿处理60min；

b)活性水处理：预溶胀处理后的纯棉纤维浸入活性水中，活性水有效 物质浓度为2.42g/l，处理温度40℃，处理时间80min，浴比1：30；

c)还原清洗：

对活性水处理后的纯棉纤维利用硫代硫酸钠溶液进行还原清洗，硫代 硫酸钠溶液浓度为5g/l，处理温度为室温、处理时长15min；

测试结果：毛效12.7/30min(处理前2.8cm/30min)、CIE白度值71.33 (处理前CIE白度值9.3)、强降率28％。

(2)处理后活性水的回用实验

以(1)中处理棉织物后的活性水为工作液进行电解和使用。

1)二次电解：将使用过的活性水放入实施例1所述装置继续进行电解20min， 其氧化还原电位增加，从875mV增加到954mV；有效氯浓度由2.1g/l增加 到2.5g/l。

2)使用过的活性水的纯棉织物前处理：

工艺流程为：本实施例步骤(1)中前处理后的活性水(工作液)过滤， 经步骤1)二次电解后回用→织物预溶胀→活性水处理织物→还原水洗→水 洗；

具体包括：

d)利用80目锦纶绢网过滤前处理后的活性水，得到清洁透明的高氧 化活性工作液；加入一定量的新活性水(例如新活性水占过滤后活性水的 5％)补充浴比。

e)处理过程同步骤(1)中的b)和c)

实验结果：毛效12.1/30min(处理前2.8cm/30min)、CIE白度值69.31 (处理前CIE白度值9.3)、强降率26％。可以证明活性水回用性良好，可 以连续使用。

实施例3：活性水的脱色范例

准备一块5×5cm的纯棉织物(经前处理后的织物，配置活性红染料(活 性红3BS)染液对棉织物进行染色处理。

其活性染料染色处方：活性红2.5％(owf)、氯化钠30g/L、碳酸钠15g/L、 染色温度60℃、浴比1:30，工艺曲线如图7所示。

染色后其测试数值为CIEL:56.56；CIEa:-7.85；CIEb:-8.36；K/S 值：5.67。将废液收集备用。

(S1)将实施例1中步骤(1)所制得的活性水按浴比1：30与上述染 色后棉织物进行浸泡，恒温30℃，并使用磁力搅拌器进行搅拌，处理时间 为1h。

(S2)处理时可看见棉织物明显的褪色现象，但杯中溶液仍为无色透 明液体。将棉织物取出经水洗后，使用DatecoloSF-600测色仪对其进行 CIE白度测试，其结果为:61.49，脱色效果显著。

(S3)将收集的染后废液放入烧杯中，加入实施例1步骤(1)中所 制得的活性水，使用磁力搅拌器进行搅拌，颜色迅速消失。

对比例1：制备未通臭氧处理的活性水溶液

(1)a)将氯化钠与水混合形成水溶液体系(氯化钠溶液浓度为50克/升)， 静置；

b)将静置后的水溶液注入处理体系中，周边施加0.5T的定向磁场， 保持体系内温度为30℃。

c)将电极组件浸入磁化后的水体中，电极组件相关组成及参数： 对电极材料为碳素电极，单组一对电极(正负两极)单元间电压为： 30V，单组电极对单元间距(d)设定为150毫米，单组电极之间的 工作电流为5A。同时向体系施加超声波，进行电处理；

d)3小时后，将获得的活性水放入容器中备用；

(2)对(1)中所制得的未通臭氧的活性水进行氧化还原电位测定，发现 不同批次的溶液氧化还原电位值存在±150mV左右的差值，实验重复性较差。

(3)使用(1)所制得的活性水溶液进行纯棉纤维织物的前处理实验，其 实验过程同实施例2中步骤(1)。测试结果：毛效9.8/30min(处理前 2.8cm/30min)、CIE白度值59.33(处理前CIE白度值9.3)、强降率11％。 可以看出未加臭氧所制备的活性水重复性较差,使用无臭氧所制得的活性 水对纯棉纤维织物进行前处理，其白度、毛效较未处理有一定的提升但与 加臭氧相比差距较明显。

比较例2：未经超声波处理的活性水溶液

(1)制备未经超声波处理的活性水溶液。

a)将氯化钠与水混合形成水溶液体系(氯化钠溶液浓度为90克/升)， 静置；

b)将静置后的水溶液注入处理体系中，周边施加0.5T的定向磁场， 保持体系内温度为25℃。

c)将电极组件浸入磁化后的水体中，电极组件相关组成及参数：对 电极材料为稳定型不锈钢电极，单组一对电极(正负两极)单元间 电压为：10V，单组电极对单元间距(d)设定为500毫米，单组电 极之间的工作电流1A；

d)电处理过程中，每间隔3min通入15s臭氧气体，以每升工作液 计，臭氧通入速度约1g/小时；

e)5小时后，将获得的活性水放入容器中备用；

(2)对步骤(1)中所制得的未经超声波处理的活性水进行氧化还原电位 测定，发现其氧化还原电位值在850mV左右，较经超声处理的氧化还原电 位(950mV左右)低。

(3)使用(1)所制得的活性水溶液进行纯棉纤维织物的前处理实验，其 实验过程同实施例2中步骤(1)。测试结果：毛效12/30min(处理前 2.8cm/30min)、CIE白度值62.36(处理前CIE白度值9.3)、强降率15％。 未经超声处理的活性水溶液在棉织物的前处理上有一定的效果，但并不理 想。

比较例3：未经超声波、臭氧处理的活性水溶液

(1)制备未经超声波、臭氧处理的活性水溶液。

a)将氯化钠与水混合形成水溶液体系(氯化钠溶液浓度为25克/升)， 静置；

b)将静置后的水溶液注入处理体系中，周边施加1T定向的磁场， 保持体系内温度为(15℃)。

c)将电极组件浸入磁化后的水体中，电极组件相关组成及参数：对 电极材料为石墨烯涂层复合石墨电极，单组一对电极(正负两极) 单元间电压为：20V，单组电极对单元间距(d)设定为15毫米，单 组电极之间的工作电流2A；

d)2小时后，将获得的活性水放入容器中备用；

(2)对(1)中所制得的活性水进行氧化还原电位测定，发现其氧化还原 电位值在800mV左右，不同批次的实验中氧化还原电位在±10mV内波动。

(3)使用(1)所制得的活性水溶液进行纯棉纤维织物的前处理实验，其 实验过程同实施例2中步骤(1)。测试结果：毛效8/30min(处理前 2.8cm/30min)、CIE白度值51.2(处理前CIE白度值9.3)、强降率8％。未 加臭氧及超声波处理所制备的活性水在重复实验上数据波动较明显，且在 对纯棉织物进行前处理的过程中发现，其前处理效果较差，很难单独使用。 另外，本申请还采用不同技术方案，不同技术方案尽可能地采用相同的工 艺参数(例如相同的电场强度、磁场强度以及相同的工作液温度、处理时 长)对同一批次的棉纤维进行了对比试验，试验结果比较如下表。

对比例1是在实施例2的基础上省去了活性水制备中的超声波 作用，即“电场+磁场+输入臭氧”方式制备活性水。织物前处理工 艺同实施例2；对比例2是在实施例2的基础上省去了活性水制备 中的超声波作用，省去了输入臭氧，即“电场+磁场”方式制备活 性水。织物前处理工艺同实施例2；对比例3制备活性水时只应用电 场进行处理，其参数同实施例2；对比例4制备活性水时只应用磁 场进行处理，其参数同实施例2。

通过上述实验比较，发明采用的“电+磁+臭氧+超声”四者的 结合制得的活性水，在用于棉纤维前处理时，棉纤维的毛效和白度 两个主要指标明显提高，完全满足后续交工要求，具有优异的技术 效果；“电+磁+臭氧”的组合方式，处理的织物毛效和白度指标效 果良好，能够满足绝大部分浅色系织物的加工要求；对于“电+磁” 组合，处理效果尚可，其毛效和白度能够满足一般要求的织物需要， 对于高端成品的纺织品还需要进一步处理；单独的电或磁的处理技 术，基本不能满足后续加工要求，终端产品的手感、风格、颜色等 会受到很大影响。

实施例7

本实施例公开了一种天然纤维染整处理装置，其包括如实施例 1中的氧化性活性水制备装置以及前处理装置100。前处理装置100 与氧化性活性水制备装置连接，利用氧化性活性水制备装置制备的 活性水对天然纤维进行前处理。

如图8和9所示，前处理装置100包括：中套管110、外套筒 120和泵体130；棉纤维等天然纤维(未示出)缠绕在中套管110 上，外套筒120套装在中套管110外；中套管110和外套筒120之 间形成一个用于容纳天然纤维的环形工作腔；中套管110外圆侧面 上设置有多个连通中套管110管腔内外的通孔111；外套筒120的 外圆侧面上设置有连通环形工作腔内外的排液孔121；泵体130通 过输入管路与中套管110的管腔连通，用于向管腔内注入工作液(即 经活化处理后工作液，即活性水)，并利用压力迫使工作液依次通 过通孔111、环形工作腔以及排液孔121，实现对环形工作腔内的 天然纤维的浸泡处理。

其中，中套管110和外套筒120同轴且水平设置。具体而言， 外套筒120由上半壳和下半壳拼装而成。在天然纤维缠绕在中套管 110上后，可将上半壳和下半壳扣合在一起，两者利用紧固件连接 在一起；上半壳和下半壳之间优选地设置有密封垫圈。

其中更为优选地，中套管110的周向上，多个通孔111的孔径 相同且均匀间隔布设。在中套管110的轴向上，单位长度上通孔111 的截面积之和为单位孔面积；中套管110的一端设置有工作液进口， 在中套管110的轴向上以及逐步远离工作液进口的方向上，单位孔 面积逐渐增大。或者，中套管110的两端有工作液进口，工作液进 口通过管路与泵体130的出口连接；管路上设置有控制阀131，控 制阀131包括一个与氧化性活性水制备装置的水槽4连接的进口， 以及两个出液口，两个出液口通过管路分别与中套管110的两端的 工作液进口连接，控制阀131可控制工作液交替通过两个工作液进 口中套管110的管腔内。其中，控制阀131为现有技术，在此不再 赘述。

采用从两端的工作液进口交替地输入工作液，中套管110等管 路阻力等因素会导致的中套管110内在轴向上的压力不均；而交替 式输入工作液，则可较小由此导致的天然纤维的浸泡压力不均匀的 问题。

或者，中套管110的两端有工作液进口，并同时通过两个工作 液进口向中套管110的管腔内输入工作液，在中套管110的轴向上， 单位孔面积呈正态分布。在中套管110的轴向上以及从中套管110 中部向其两端延伸方向上，单位孔面积的分布满足如下公式：

其中，f(x)——为单位孔面积分布函数；

设中套管110轴向上的中心点为原点，x为从中套管110中部 向其两端延伸的坐标值；

π——圆周率；σ为0.1L～0.3L。

在上述技术方案中更优选地，外套筒120上所有排液孔121 的截面积之总和是中套管110上所有通孔111的截面积之总和的 1/4到2/3，用于保持环形工作腔内工作液的处于一个正压状态， 进而维持环形工作腔内工作液在一个正压环境内对天然纤维进行 前处理。

外套筒120外部设置有外套筒120底部设置有工作液收集槽等 集液装置140(或者采用较为密封的工作液收集罩形式)，工作液收 集槽通回收管路与氧化性活性水制备装置的水槽连接，用于回收再 利用工作液。

本发明的特点在于制备氧化性活性水的过程不需要单独添加强 碱、退浆剂、精炼剂、漂白剂等助剂，只需要加入适量的环保无机 物质(优选为无机钠盐和/或无机钾盐；所述的无机钠盐为硫酸钠、 次氯酸钠、硫酸氢钠、碳酸钠、氯化钠、高氯酸钠中的一种或若干种；无机钾盐为氯化钾、碳酸钾、硫酸钾中的一种或若干种)，在 磁场、电场的协同作用下，仅对水体进行处理。水经处理后形成带 有强氧化性的活性水，不同于双氧水等传统强氧化性液体，活性水 对于反应的PH值并无特殊要求，在酸性碱性或是中性溶液中均可 发挥相应的作用。其次，此装置水稳定性高，经检测，以60天为 实验周期的检测中，未发现其性能出现下降的趋势。并且活性水安 全系数高，经加热及长途运输，没有气体释放因此储存容器不存在 臌胀瓶身的现象，也就不存在炸裂的危险。与此同时，染色过程结 束后含有颜色的废水也可直接用本活性水进行脱色，不仅脱色速度 快，且不受太阳光强度等外界环境干扰。

实施例8

本实施例与实施例7结构基本相同，不同之处在于：

如图10所示，本实施例提供的一种天然纤维染整处理装置， 中套管110由导电材料制成，中套管110外圆侧面上设置有多个连 通中套管110管腔内外的通孔111；中套管110至少一端设置有工 作液入口；中套管110外可设可不设外套筒。

通孔111和工作液入口通过循环系统30与集液装置140连接， 循环系统30用于迫使工作液在集液装置140与中套管110之间循 环；具体而言，而循环系统30包括泵体31、输送管路和控制阀等。 用于促使工作液在集液装置140、中套管110内腔之间循环流动。

中套管110内沿其中心轴线方向插装有管芯电极20，管芯电极 20和直流电源21连接；管芯电极20作为正电极与直流电源21的 正极输出端连接,中套管110作为负电极与直流电源21负极输出端 连接，两者之间形成设定电压的电场用于对中套管110管腔内的工作液进行电场处理。在实施过程中更为简单和安全地，中套管110 直接接地，中套管110作为负电极间接与直流电源21连接。

在上述方案中更为优选地，中套管110外相对设置的正磁极41 和负磁极42，用于对中套管110管腔内的工作液进行磁化处理。正 磁极41和负磁极42与中套管110之间优选地绝缘设置。

其中，本实施例包括多对正磁极41和负磁极42；相邻两个通 孔111之间设置有至少一对正磁极41和负磁极42。正磁极41和负 磁极42为半包围式磁极，即正磁极41和负磁极42的水平截面分 别为半环状，分别自中套管110相对的两端或两侧尽可能多地包围 住中套管110，从而有效增加中套管110内磁场强度。

天然纤维缠绕在中套管110外，中套管110管腔内经电场和磁 场处理后的工作液通过通孔111输出、对天然纤维进行前处理。

本实施例在上述技术方案上更为优选地，中套管110以及磁极 组件40外可套装有保护套筒50，保护套筒50上设置有便于工作液 通过的过孔。更为优选地，保护套筒50为由网格材料或栅格材料 维成的筒体。

保护套筒50和中套管110以及磁极组件40之间绝缘设置。更 优选地，保护套筒50由导磁材料制成。从而有利于形成一个封闭 的导磁通道，从而减少磁场泄漏，同时增加磁场强度。

与实施例7相比，本实施例更加紧凑，可以在前处理过程中继 续对工作液进行磁化和电离处理，维持和进一步提升工作液的活性 和氧化性。另外，也可以兼做氧化性活性工作液的制备和前处理设 备，降低生产成本。

实施例9

本实施例与实施例8结构基本相同，不同之处在于：

如图11所示，本实施例包括臭氧发生装置70，臭氧发生装置 70的臭氧输出口通过管路与中套管110端部的气体输入口连接，管 路上设置气泵71，用于向中套管110官腔内的工作液输送臭氧。优 选地，气体输入口与工作液入口设置在同一侧，以便于臭氧气体与 工作液重复混合。其中，集液装置140采用箱体结构。中套管10 设置在箱体内的中上部，自中套管10内排出的工作液最终滴落并 汇集在箱体底部。

本实施例的更为优选的实施方式是，参照图12所示，还包括 超声波发生装置80，超声波发生装置80的超声波振子(或称超声 波发射单元)设置在中套管110端部，用于向中套管110官腔内的 工作液输入超声波。超声波的输入可有效进一步活跃或激活工作液 分子，加速工作液的氧化或活性化。

本实施例还包括供电装置，用于向电极组件、磁极组件、臭氧 发生装置、超声波发生装置以及控制模块供电。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记 载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等 同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本 发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种氧化性活性水制备装置，其特征在于，其包括：水槽、电场发生装置和磁场发生装置；

所述水槽用于容纳工作液；

所述电场发生装置包括：用于形成电场的电极组件；电极组件布设在所述水槽内用于对工作液进行电场处理；

所述磁场发生装置包括用于形成磁场的磁极组件；电极组件布设在所述水槽内部或外部用于对工作液进行磁化处理。

2.根据权利要求1所述的氧化性活性水制备装置，其特征在于，所述电极组件包括一对或多对间隔设置的正电极和负电极。

3.根据权利要求1所述的氧化性活性水制备装置，其特征在于，所述磁极组件包括正磁极和负磁极；正磁极和负磁极分别布设在所述水槽相对的两端。

4.根据权利要求2所述的氧化性活性水制备装置，其特征在于，所述正电极和负电极为平板状；在正磁极和负磁极之间，正电极和负电极交替等间隔设置；

或者，所述正电极和负电极为圆筒状，在径向上，呈同心圆状交替等间隔设置。

5.根据权利要求3所述的氧化性活性水制备装置，其特征在于，所述正磁极和负磁极为半包围式磁极，即正磁极和负磁极的水平截面分别为半环状，分别自水槽相对的两端或两侧尽可能多地包围住所述水槽。

6.根据权利要求2所述的氧化性活性水制备装置，其特征在于，所述磁极组件还包括绝缘性电极隔离板和绝缘性电极隔离砂芯板；所述正电极和负电极的上下两端分别连接在所述绝缘性电极隔离板和绝缘性电极隔离砂芯板上，从而可有效保持正电极和负电极之间的间隔。

7.根据权利要求1所述的氧化性活性水制备装置，其特征在于，所述磁极组件的磁场强度可调；磁场强度的调节范围为0—3T。

8.根据权利要求2所述的氧化性活性水制备装置，其特征在于，相邻两个所述正电极和负电极之间的电压可调；相邻两个所述正电极和负电极之间的电压的调整范围为：0—40V。

9.根据权利要求2所述的氧化性活性水制备装置，其特征在于，相邻两个所述正电极和负电极之间间距为5毫米—1.5米。

10.根据权利要求2所述的氧化性活性水制备装置，其特征在于，相邻两个所述正电极和负电极之间的工作电流不超过30A。

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