При проведении технологических операций красильно-отделочного производства вода потребляется в больших количествах в качестве растворителя для различных химических материалов при составлении ванн; таким образом, она является средой для осуществления химических процессов обработки и средством для удаления путем промывки загрязнений и химических материалов.
Кроме того, вода используется в виде пара для нагрева рабочих растворов и запаривания, как теплоноситель в сушильных установках и т. д.
Известно, что вода, поступающая из различных источников водоснабжения (водопровода, артезианских скважин, естественных водоемов и др.), содержит в различных количествах и соотношениях минеральные растворимые, коллоидальные и нерастворимые вещества, а также органические примеси. Наличие в воде различных минеральных и органических соединений может служить источником образования на волокне текстильных изделий при взаимодействии с химическими материалами, применяемыми для обработки или присутствующими на самом волокне, различных дефектов, трудно или совсем неудаляемых в последующих операциях.
К числу основных веществ, содержащихся в природной воде, относятся: грубодисперсные механические примеси в виде взвешенных и осаждающихся веществ; коллоидальные вещества органического происхождения (гуминовые и масла); коллоидальные вещества неорганического происхождения (кремневая кислота, окись железа) и главным образом растворенные молекулярно-дисперсные вещества — соли кальция, магния, железа и других металлов [СаС12, MgCl2, Са (HC03)2, Mg (HC03)2, Fe (НС03)2, CaS04, MgS04, MgSi03, CaSi03, Ca (N03)2, Mg (N03)2, NaCl, NaHC03, Na2S04]. В сравнительно незначительном количестве в воде растворены также газы (кислород, углекислота, азот, аммиак, сероводород). Механические взвешенные вещества и коллоиды органического и минерального происхождения, присутствующие в воде, могут загрязнять обрабатываемый материал, трубопровод и аппаратуру, осаждаясь на них. Кислород и углекислота, растворенные в воде, способствуют коррозии металлических труб и частей аппаратуры, оказывая на них растворяющее действие; при этом содержание в воде солей железа возрастает. Растворенные в воде соли кальция и магния, получившие наименование солей жесткости, а также соли железа, способны образовывать со многими химическими веществами, используемыми при обработке текстильных изделий, нерастворимые осадки, загрязняющие обрабатываемый материал и аппаратуру.
В процессе образования нерастворимых осадков значительная часть химических реагентов выводится из сферы реакции, в результате ухудшаются условия обработки. Так, например, соли кальция и магния химически реагируют с красителями и мылами, причем с мылами они образуют нерастворимые кальциевые и магниевые мыла, осаждающиеся на материале в виде пятен и налепок. Реакция сопровождается значительными потерями мыла.
Качество воды оценивают по ее реакции, прозрачности, цветности, наличию органических примесей, содержанию солей железа и жесткости, определяемой по количеству катионов кальция и магния.
Поскольку вода содержит различные соли кальция и магния, принято различать три вида жесткости воды: общая, временная (или карбонатная) и постоянная. Общей жесткостью называется общее содержание катионов кальция и магния, находящихся в воде в растворенном виде; временная жесткость свидетельствует о присутствии двууглекислых солей кальция и магния, а постоянная жесткость показывает количество кальция и магния в виде хлористых, сернокислых, азотнокислых и кремнекислых солей и характеризуется разностью между общей и временной жесткостью.
За единицу измерения жесткости в СССР принят миллиграмм-эквивалент (мг-экв), соответствующий 20,04 мг кальция на 1 л воды, или 12,16 мг магния, тоже на 1 л воды.
По жесткости вода природных источников классифицируется следующим образом:
| Жесткость, мг-экв |
очень мягкая | 0—1,5 |
мягкая | 1,5—3 |
средняя | 3—6 |
жесткая | 6—10 |
очень жеская | более10 |
В красильно-отделочном производстве не допускается применение воды, жесткость которой (имеются в виду только соли кальция) превышает 16,8 мг-экв. Вода должна иметь нейтральную реакцию (рН не выше 8), должна быть прозрачной и бесцветной, без солей железа, (допустимы только следы). Кроме того, разрешается лишь небольшое содержание органических примесей. Воду, не отвечающую перечисленным требованиям, следует подвергать очистке и умягчению.
Для удаления взвешенных частиц с целью получения прозрачной и бесцветной воды используют фильтрацию и отстаивание в специальных резервуарах — отстойниках. Для лучшего осветлении практикуют коагуляцию посредством введения в воду сернокислого алюминия. В результате реакции обмена образуется хлопьевидный осадок гидрата окиси алюминия, который, осаждаясь, увлекает за собой взвешенные частицы. При последующей фильтрации может быть получена прозрачная бесцветная вода.
Чтобы уменьшить жесткость, применяют различные способы умягчения — термические и химические. К термическим способам следует отнести кипячение, при котором устраняется лишь временная жесткость (двууглекислые соли кальция и магния, а также другие соли переходят в углекислые и выпадают в осадок), и дестилляцию, или перегонку. Последний способ в производстве не используют. Химические способы умягчения основаны на осаждении солей жесткости и удалении их путем реакций обмена катионов кальция, магния и железа на катионы натрия или в результате образования комплексных растворимых солей, связывающих кальций и магний.
Все указанные способы умягчения воды можно разделить на способы, которые применяются на специальных централизованных установках, подающих воду для технологических целей, и способы полного и частичного умягчения воды непосредственно в условиях производства.