棉织物的退浆、煮练和漂白前处理是纺织品消耗能源和产生废水的主要工序。生物酶具有专一性、高效性和应用的温和性，用于棉及其混纺织物的前处理加工具有独特的优点。生物酶前处理能显著改善棉织物的外观和手感，作用条件温和，对织物损伤较小，可取代高污染的化学药剂，减少污染，节能节水。淀粉酶退浆处理后的织物手感丰满，有光泽；果胶酶能够有效去除果胶质以及以果胶质为骨架附着的蜡质，提高棉织物吸水性和手感；纤维素酶能够有效去除纤维表面的绒毛，提高织物表面的光洁度和柔软性，增加织物的悬垂性。因此，高档纯棉织物的退浆和煮练可以采用生物酶进行处理，既节能环保，又可以提高产品质量。酶处理已被公认为一种符合环保要求的印染加工方法。
传统双氧水漂白是在高温浓碱大浴比条件下进行的，虽然可以提高织物的白度，但耗水量大，对纤维损伤明显，尤其是与棉混纺或交织的纤维如蚕丝和羊毛等损伤严重。因此，开发低温高效的漂白技术，可以有效地节约能源，具有重要的实际意义。通过生物酶退浆与低温漂白技术相结合，实现纯棉织物酶处理低温氧漂一浴法前处理，是印染技术发展的重要方向之一。
生物酶技术在棉织物染整加工中的应用发展很快，酶的品种也很多，但目前用于染整技术的品种还有限，加工成本也偏高，某些酶的使用条件如温度、pH等还比较苛刻，加上棉纤维上杂质的多样性和复杂性等原因，生物酶技术在许多方面还不够成熟，在印染中的应用还需要做大量基础研究工作，对生物酶前处理工艺的改进以及研究多种酶的复配技术也迫在眉睫。
本文优选了有代表性的淀粉酶L、纤维素酶CR、果胶酶L，研究了它们的生物相容性和协同效应，讨论了多种酶的拼混和复合酶的工艺条件，得到复合酶退浆、精练处理的优化工艺，生物酶技术结合低温氧漂工艺实现退、煮、漂一浴法新工艺。
1 试验
1.1 酶处理工艺（浸渍法）
织物先用80℃热水预处理5min，然后进行酶处理（55℃，pH=7.0，浴比1∶20，JFC用量0.5g/L，60min）。
1.2 测试
退浆率：使用高氯酸-分光光度计法测定；果胶含量：采用DNS显色分光光度计法测定；白度：用Color-EyeA电子测色配色仪测定（测正面，测4次，取平均值）；强力：按照GB/T.1-，使用H10K-S双臂万能材料试验机测定；毛效：按照FZ/T-，使用毛效测试仪测定；失重率：将织物于℃烘箱中烘干至恒重，置于干燥器中冷却至室温后，取出称重。失重率=(处理前织物质量-处理后织物质量)/处理前织物质量×%。
2 结果与讨论
2.1 生物酶复配用量的确定
淀粉酶、纤维素酶、果胶酶是当前主要的酶种，可用于不同的目的。前处理退浆主要使用淀粉酶，但是，几种酶联合使用协同协应的基础研究还不多，多种酶的协同作用可以进一步放宽使用条件，提高复合酶的效能，使各种酶在棉织物前处理过程中互补并相互促进。
2.1.1 淀粉酶用量
淀粉酶的作用主要是降解淀粉浆料，在退浆中起着重要作用。淀粉酶L用量与退浆率的关系见表1。
由表1可以看出，随着酶用量的增加，退浆率显著提高，0.5g/L时已能够达到较为理想的退浆效果，因此，0.5g/L可作为淀粉酶复配的初步用量。
2.1.2 纤维素酶用量
在淀粉酶处理过程中，纤维素酶可以对织物表面的纤维素纤维进行适当的降解，有利于淀粉酶的进一步渗透和作用，也有利于棉籽壳的去除。淀粉酶用量0.5g/L，纤维素酶用量对织物断裂强力、退浆率以及毛效的影响见表2。
从表2可以看出，纤维素酶用量＞0.8g/L时，棉织物的强力损伤较大，因此，纤维素酶复配用量应≤0.8g/L；纤维素酶用量对退浆效果没有明显的影响，其用量＞1.5g/L时，退浆率略有升高；纤维素酶用量在0.8~1.0g/L时毛效比较理想，再增加用量，毛效提高趋势变缓。考虑纤维素酶用量对强力的影响，复配用量初步选择0.8g/L。
2.1.3 果胶酶用量
在淀粉酶存在的条件下，研究果胶酶L处理对棉织物果胶含量和退浆率的影响，结果见表3。
由表3可以看出，在果胶酶用量＜1.0g/L时，棉织物中果胶含量随果胶酶用量的增加显著降低，果胶酶用量为1.0g/L时，果胶含量已经很低，继续提高果胶酶用量，织物上果胶含量的降低趋势变缓；随果胶酶用量的增加，退浆率呈明显下降的趋势，这表明果胶酶与淀粉酶复配使用对淀粉酶有抑制作用，果胶酶用量为0.8g/L时，退浆率略有降低。综合考虑，果胶酶L复配用量初步选定1.0g/L。
2.2 复配生物酶的应用性能
为进一步研究3种酶的协同作用，在固定纤维素酶0.8g/L、果胶酶1.0g/L的情况下，研究淀粉酶用量对退浆率的影响，结果见表4。
由表4可以看出，淀粉酶用量在0.5~1.5g/L时，随着淀粉酶用量的增加，退浆率显著提高，这表明3种酶具有明显的协同作用。在该体系中，淀粉酶用量为1.5g/L时，退浆率可以达到95%以上。综合考虑，生物酶复配用量：淀粉酶1.5g/L，纤维素酶0.8g/L，果胶酶1.0g/L。
2.3 复配生物酶综合处理效果
在大生产中应用复合酶工艺技术，综合处理效果见表5。
从表5可以看出，复合酶对棉织物具有优良的退浆和精练能力，退浆率可达94.3%，失重率可达8.57%，毛效可达9.3cm/30min，完全达到前处理要求，且对强力影响不大。
2.4 复配生物酶前处理与低温漂白一浴工艺
传统双氧水漂白是在高温、浓碱、大浴比条件下进行的，前处理工艺复杂，处理时间长，废水排放量大，对纤维的损伤明显，开发低温高效的漂白技术，可以有效地节约能源，对节能减排具有重要的现实意义。
为使双氧水能在较低温度下分解，使棉纤维上的色素发生氧化分解，提高双氧水的有效利用率，国外已陆续开发了几代“氧漂活化剂”。目前，活化剂的应用已很广泛。活化剂可分为2大类，第一类是酰基化合物，第二类是氨基腈类，前者代表产品是乙二胺与醋酐反应的产物四乙酰乙二胺(TetraAcetylEthyleneDamien，TAED)和壬酰氧基苯磺酸钠(NOBS)。
四乙酰乙二胺(TAED)是第一代商业化的漂白活化剂，无毒，生物降解性好，合成工艺简单，性价比高，由乙二胺与乙酰氯反应而得。在较低温度和碱性条件下，TAED遇到过氧化阴离子生成具有更强漂白活性的过氧乙酸阴离子。过氧乙酸的氧化电位很高，仅次于臭氧，高于其他常用漂白剂。由于TAED具有低温漂白作用，促进了纤维素纤维、蛋白质纤维等纺织品的低温氧漂工艺的应用，在低温条件下的白度明显高于单独使用双氧水，可减少纤维在高温下的损伤。漂白活化剂通常很贵，严重影响加工成本。目前，在欧洲常用TAED作为活化剂，原因是TAED是最便宜的漂白活化剂。TAED国内已在生产，NOBS还处在试生产阶段。综合考虑，将TAED漂白活化剂应用于棉织物复合酶处理与低温氧漂一浴法新工艺，以实现退、煮、漂低温一浴法前处理。
2.4.1 双氧水用量的影响
在棉织物复合酶低温氧漂一浴法前处理新工艺中，双氧水用量对前处理白度和酶的活性均有影响。为了研究双氧水对复合生物酶的影响，采用在不使用TAED、pH=7的条件下，探究双氧水用量对退浆率、失重率、白度和毛效的影响，结果见表6。
由表6可以看出，双氧水在低温、中性条件下单独使用时，随着H2O2用量的提高，退浆率略有降低，因此，一浴法中应适当增加生物酶用量以提高酶处理效果。同时，在低温条件下，H2O2漂白效果不明显，毛效也没有明显提高，这表明在低温条件下使用H2O2漂白，低温漂白活化剂的使用是必要的。
由表7可以看出，随着活化剂TAED用量的增加，白度快速提高，这表明TAED具有优良的活化效果，对双氧水低温漂白氧化起着重要作用。TAED用量在8g/L后，白度提高趋势变缓，棉织物断裂强力和撕破强力略有下降，可以认为活化剂低温漂白对棉织物强力没有明显影响，同时，随着活化剂用量的增加，毛效也略有提高。
2.4.2.2TAED加入时间
考虑到TAED的作用原理，在处理条件下，双氧水分解成HO2-，与活化剂TAED反应生成具有实际漂白作用的过醋酸，使处理液pH下降，但pH下降不利于进一步活化，可以通过加入碳酸钠适当提高处理液的pH，使处理液在开始时呈现弱碱性，处理一定时间后再加入TAED，这样初始的弱碱性条件有利于双氧水的分解，从而有利于生成HO2-，加入TAED后使pH下降，有利于过醋酸的低温漂白和中性条件下的生物酶处理。处理过程中TAED加入时间对织物处理效果的影响见表8。
由表8可以看出，TAED加入时间为15min时白度最佳，毛效也最好。TAED加入过晚会影响漂白效果，表现为双氧水漂白时间过短。适宜的TAED加入时间为试样浸渍处理15min。
2.4.3 复配生物酶与精练酶低温氧漂一浴法处理效果对比
精练酶是目前使用较多、效果显著、市场反映良好的一种复合酶，它兼有退浆和精练双重效果，使用的pH范围较宽，是生物酶前处理的重要酶种。将精练酶L与复合生物酶进行前处理低温氧漂一浴法应用比较，以探寻更佳的一浴法前处理工艺。
用不同用量的Na2CO3调节pH，3种pH条件下2种酶处理样品的白度、毛效和退浆率见表9。
由表9可以看出，复合酶试样在Na2CO32.0g/L时白度最佳，毛效也最好，但退浆率相对较低，说明处理时pH太高，生物酶活性下降，而Na2CO31.0g/L时虽然白度略低，但退浆率、毛效总体都较为理想，可认为是3者中最佳的处理条件。精练酶L处理试样的白度和退浆率都不如复合酶试样在Na2CO31.0g/L处理的试样。总的来说，复合酶的白度和退浆率明显较佳，毛效与精练酶L相近。因此，复合酶更适合低温漂白一浴法前处理工艺。
2.5 复合生物酶前处理与低温漂白一浴法工艺大生产中双氧水用量的再调整
复合生物酶前处理与低温漂白一浴法新工艺：织物先用80℃热水预处理5min，然后进行酶处理（淀粉酶L1.5g/L，纤维素酶CR0.8g/L，果胶酶L1.0g/L，55℃，60min，浴比1∶20，JFC0.5g/L，Na2CO31.0g/L，TAED8g/L，TAED加入时间为布样处理15min）。在新工艺条件下，大生产中进一步研究双氧水用量对处理效果的影响，结果见表10。
由表10可见，30%H2Og/L时，白度、毛效和退浆率都达到理想状态，再增加用量，白度、毛效增加不明显，退浆率反而略有下降。理想的复合生物酶低温漂白一浴法前处理，双氧水用量可提高到14g/L。
综上所述，复合生物酶低温练漂一浴法前处理完全可以达到传统两浴法前处理的效果。复合生物酶低温漂白一浴法新工艺流程短，前处理效率高，整个过程条件温和、耗能低、废水少，提高了棉织物前处理的品质和效率，是一种符合生态环保理念的清洁生产短流程新工艺。
3 结论
（1）淀粉酶、纤维素酶、果胶酶复配使用表现出明显的协同作用。棉织物生物酶前处理合适的复配用量：淀粉酶1.5g/L，纤维素酶0.8g/L，果胶酶1.0g/L。
（2）复配生物酶最佳处理工艺：织物先用80℃热水预处理5min，然后进行酶处理（55℃，60min，pH=7.0，浴比1∶20，JFC0.5g/L）。
（3）复合生物酶前处理与低温漂白一浴法新工艺：织物先用80℃热水预处理5min，然后进行酶处理（淀粉酶1.5g/L，纤维素酶0.8g/L，果胶酶1.0g/L，55℃，60min，浴比1∶20，JFC0.5g/L，30%H2Og/L，Na2CO31.0g/L，TAED8g/L，TAED加入时间为布样处理15min）。
（4）复合生物酶前处理与低温漂白一浴法工艺能够达到传统两浴法前处理的效果：退浆率为96.2%，白度为73.72，毛效为14.4cm/30min。复合生物酶低温练漂一浴法新工艺流程短，前处理效率高，整个过程条件温和、能耗低、废水少，提高了棉织物前处理的品质和效率，是一种符合生态环保理念的清洁生产短流程新工艺。
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