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关键词： 活性染料   过硫酸钠   废水处理   循环染色   表面活性剂   回收再利用  

摘要： 活性染料是唯一可与纤维素纤维发生共价键合的合成染料,全球95%的纤维素纤维采用活性染料进行染色,但其染色工艺流程长、能耗水耗高、含盐有色废水排放量大。本文探究了过硫酸钠对染料降解的影响,将处理后的废水用于循环染色,研究了染色废水介质体系中活性染料上染棉的染色动力学特性和染色热力学特性,探讨了表面活性剂在活性染料废水降解和循环染色中的作用,具体内容包括以下三部分: （1）使用热碱活化过硫酸钠可高效降解活性染料废水,适宜的处理条件为:过硫酸钠浓度为0.3 g/L,在95℃处理30 min,废水的脱色率高达99.7%,其中SO4·–在降解染料过程中起主要作用。利用处理后的废水进行循环染色,可提高活性染料上染百分率,染色织物颜色偏深。 （2）活性染料在不同染色体系中的扩散过程均符合准二级动力学模型。与传统染色相比,使用废水介质染色时,随着染色温度升高,活性染料上染棉织物的半染时间缩短约61.5%～96.0%。活性染料在去离子水和染色废水两种介质中上染棉织物的吸附等温线均符合弗莱因德利胥型吸附等温线。 （3）两性表面活性剂BS-12的加入会提高废水脱色速率,但不会改变最终脱色率。阴离子表面活性剂SDS和非离子表面活性剂TW-80均抑制染料降解。加入SDS和BS-12对染料固色率、织物颜色参数影响不大,染色织物的σK/S分别从0.25降低到0.05和0.03。添加SDS后,染料上染率和固色率分别降低了4.0%和1.5%,TW-80不利于染色。

关键词： 聚对苯二甲酸丙二醇酯   熔融纺丝   阳离子染料染色   机器学习  

摘要： 聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）因其优异的回弹性、抗皱性和染色性能,已成为纺织工业的重要材料,广泛应用于服装、家居纺织品及产业用纤维领域。然而,传统PTT纤维的染色主要依赖分散染料,存在染料利用率低、染色废水污染、色系单一等问题,严重制约了其在高端纺织品市场的应用。为解决这一技术瓶颈,阳离子染料因其高上染率、色谱丰富及环境友好等优势,成为改性PTT纤维染色的研究热点。本研究通过高速熔融纺丝法制备了阳离子染料可染PTT（CDPTT）纤维,并系统研究了其结构与性能特征、染色机理及智能预测模型。 在CDPTT纤维的制备与结构性能研究方面,本课题采用高速熔融纺丝技术,通过在PTT分子链中引入磺酸基团共聚改性后的CDPTT切片,成功制备了CDPTT纤维。与常规PTT纤维相比,CDPTT纤维的熔融加工温度降低约5℃,特性粘度由0.83d L/g降至0.76d L/g,表明改性过程对聚合物分子量有一定影响。通过力学、X衍射和声速取向测试,系统分析了CDPTT纤维的结晶与取向行为。实验结果表明:（1）结晶性能:CDPTT纤维的结晶度13.45%较PTT的22.97%有所降低,归因于磺酸基团的引入破坏了分子链的规整性;（2）力学性能:CDPTT纤维的断裂强度2.17c N/dtex低于PTT的2.72c N/dtex,但断裂伸长率CDPTT为38.54%,高于PTT的35.53%,以及CDPTT的沸水收缩率提高,表明其柔韧性更优,适用于弹性纺织品;（3）取向性能:CDPTT纤维取向因子低于PTT纤维,有利于染料分子的吸附与扩散。 在CDPTT纤维染色性能及动力学研究方面,本研究选择两种阳离子染料,分别为阳离子红X-GRL和阳离子蓝X-BL对CDPTT纤维进行染色,系统考察了温度、时间、p H、浴比和染料浓度对上染率及K/S值的影响。实验结果表明:（1）最佳染色工艺:在100℃、60min、p H为5、浴比1:20、染料浓度3%条件下,两种染料的上染率均超过99.8%,K/S值分别达33.50和35.56,较传统PTT纤维分散染料体系明显提升;（2）染色动力学:拟合时选择准二级动力学模型进行分析,所得相关系数R2大于0.99,表明染色过程以化学吸附为主。扩散系数D在20分钟内达到峰值684.26×10-4,随后逐渐降低,符合纤维溶胀-染料渗透机制;（3）耐皂洗色牢度测试:染色后CDPTT织物所测原样褪色4-5级、棉布沾色5级、涤纶沾色4级和变色4级,达到纺织品商业应用标准。 在基于机器学习的CDPTT纤维染色性能智能预测研究方面,本课题针对传统染色工艺优化依赖经验试错、效率低的问题,选取了多层感知机预测模型（MLP）、支持向量回归的预测模型（SVR）、径向基函数神经网络（RBFNN）和极限学习算法（ELM）四种机器学习模型,以染色温度、时间、浴比、p H、染料浓度为输入变量,然后通过选择均方误差（MSE）、均方根误差（RMSE）、平均绝对误差（MAE）和决定系数（R2）四个指标作为模型评估评价,预测CDPTT纤维上染率及K/S值。实验结果表明:ELM预测模型精度最高,其R2为0.99,MAE为0.65,RMSE和MSE分别为1.15和1.31,为工艺调控提供理论指导。

摘要： 一、问题提出:从经验性定义到理论性概念的跨越在高中生物学知识体系中,“染色体组”常被解释为“细胞内一组非同源染色体,这些染色体形态与功能各不相同却能相互配合,一同调控生物的生长、发育、遗传及变异过程”。该定义在经验层面给出了可行的识别依据,但当需要从现象描述深入到机制解读时,则应从单个知识点记忆转变为学科知识网络搭建。此时,跳出教材表述对染色体组展开深度辨析,不仅是深化理解知识的需求,更是建立系统性生物学思维逻辑的开端。

关键词： 概念理解   TfU教学模式   生物学概念  

摘要： 《普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)》指出“内容聚焦大概念”在生物学教学中的重要性,同时反映概念教学对核心素养落实的重要作用。然而,当前高中生物学教学存在一味地灌输知识,忽视学生全面发展等问题,难以达成素质教育的要求,难以培养新时代适应终身发展和社会需要的全能型人才。故本研究尝试运用TfU教学模式以生物学概念网络构建为核心,以“基因和染色体的关系”为主题设计指向概念理解的案例并进行实践以促进学生的概念理解。 研究首先搜集分析并整理了有关TfU教学模式、生物学概念以及概念理解的文献,初步梳理了基于概念理解的生物学TfU教学相关理论。其次,在建构主义理论、Ub D理论等指导下,建构了基于概念理解的TfU教学策略及方法,以“基因和染色体的关系”为主题,设计并开发TfU教学实践案例。之后,以某学校高一(7)班为本次研究对象,展开高中生物学概念教学实践研究。通过课堂观察得出:采用TfU教学模式授课,学生的学习兴趣明显提高。章节检测数据结果得出:学生对该章概念理解水平已达预期。学生对本章节事实性内容理解较好,发现学生对生物学概念的理解逐步提高,由背诵概念提升为表达概念。通过问卷调查法以及访谈法得出:TfU教学模式实施后,学生对概念学习态度由消极转为积极;TfU教学模式进行概念学习得到教师和学生的认可;学生学会利用概念解决现实生活中遇到的生物学相关问题。 研究结果表明:(1)TfU教学模式进行高中生物学概念教学具有可行性。研究基于TfU教学模式4个环节要点,环环相扣进行教学设计,帮助教师规划、调整、并实施生物学教学,在一定程度上提升教师专业素养。(2)TfU教学模式进行高中生物学概念教学具有有效性。该研究能够促进学生对于概念原理知识的理解,帮助学生对生物学概念网络的构建,在深入理解概念的基础上灵活多变的解决问题,进而提高生物学成绩。(3)TfU教学模式进行高中生物学概念教学具有互动性。TfU教学模式下的课堂师生互动增强,学生参与度提高,在学习中理解,在理解中学习,极大的激发了学生学习生物学兴趣,在学习的过程中认知能力、解决问题的能力等都有不同程度的提升。

关键词： 活性染料   无盐染色   低盐染色   纤维改性   电性调控  

摘要： 传统活性染料染色依赖高浓度电解质克服棉纤维与染料间的静电斥力,但其产生的高盐废水降解难度大、处理成本高,直接排放又会污染环境,严重制约棉纺织业的可持续发展。为此,通过构建纤维正电性界面以削弱静电排斥作用的棉纤维阳离子改性技术,成为低盐无盐染色的重要突破方向。然而,现有阳离子体系因强阳电性,使改性时助剂自身吸附速率过快,难以向纤维内部扩散,其次,改性后赋予纤维高阳电性会导致染料在纤维表面快速聚集,阻碍向内部扩散,降低染色均匀性与色牢度。 本课题基于胺基官能团的电性质特性,制备了具有pH响应的多胺小分子改性剂,通过调节pH值,实现电性动态变化,控制纤维对助剂/染料的吸附及上染速率,增强其扩散性能,提高匀染性和色牢度。研究过程中采用红外光谱、核磁共振氢谱等对合成产物进行分子结构表征;通过Zeta电位分析仪、高效液相色谱及扫描电镜等评估助剂的应用性能;基于Box-Behnken响应面法优化棉纤维改性工艺;同时探究了助剂与棉织物、改性棉织物与染料间的物理化学作用过程。主要结果如下: （1）基于聚乙烯亚胺（PEI）母体,通过分步反应将疏水链（辛基）和环氧基引入,优化功能基团比例,形成具有pH响应性（叔胺基）与反应活性的支链结构的叔胺型环氧基纤维改性剂（PEI-O4E8）,最佳合成条件:第一步:反应温度5℃,溶剂四氢呋喃,反应1 h,第二步反应温度85℃,反应1 h,反应溶剂纯水。 （2）以1,4-二溴丁烷为连接基团,通过分步投料将四甲基乙二胺（TEMED）与三乙醇胺（TEOA）连接起来,形成具有pH响应性的线性小分子季铵型多羟基纤维改性剂（MDO）,最佳合成条件:温度85℃,溶剂乙腈,投料TEOA后反应时间4 h,投料TEMED后反应时间6 h,产率为45.96%。 （3）高阳电荷密度虽可增强助剂的吸附,但易破坏染浴的稳定性,且赋予改性纤维的强静电力会导致染料扩散受阻,聚集表面,形成浮色,降低色牢度;而仅含叔胺基的结构因永久正电荷缺失,与纤维静电作用弱、吸附效率低;相比之下,季铵-叔胺-羟基协同体系兼具永久阳电性与羟基电荷屏蔽效应,在pH调节下,可达到优异的染色效果。 （4）助剂PEI-O4E8和MDO在棉纤维及染料在改性棉纤维上的吸附行为均表现出快速且高吸附平衡特性,其吸附动力学曲线（助剂在棉纤维、染料在改性棉纤维上的吸附过程）均符合准二级动力学模型;同时,MDO改性棉纤维与染料间的热力学吸附行为更符合朗缪尔（Langmuir）等温线方程,上述吸附速率受化学吸附机制的控制。 （5）PEI-O4E8改性棉纤维在最佳工艺下采用2%o.m.f丽源素红120（RR）染色后,皂洗K/S值可达传统工艺（20 g/L元明粉）的87.98%,其干摩擦牢度与传统工艺持平均为4-5级,但湿摩擦色牢度降低1级;而MDO改性棉纤维在最佳工艺下使用2%o.m.f染料染色时,丽源素红120（RR）、丽源素黄145（RY）、丽源素蓝222（RB）的皂洗后K/S值分别达到传统工艺（20 g/L元明粉）的93.84%、110.51%、98.96%,与传统工艺性能接近,匀染性（Sr值）相差不大,但染色织物的摩擦色牢度仅为2-3级。

关键词： 活性分散染料   乙烯砜醋酸酯   锦纶66   锦纶6  

摘要： 锦纶是由疏水亚甲基、亲水酰胺基、链端氨基和羧基构成的高分子聚合物,主要代表是锦纶66与锦纶6。锦纶可以使用酸性染料、活性染料以及分散染料等进行上染。但当使用酸性染料染得深色锦纶时,其湿处理牢度差;活性染料上染锦纶受锦纶氨基数量限制,导致染深性、盖染性差;常用的分散染料一般只能对锦纶染得浅色,且染料利用率低。而锦纶66纤维相较于锦纶6的结晶度更高,结构更紧密,纤维内部容有染料扩散所必须的孔隙更少,导致锦纶66染色的上染率更低、染深性更差、色牢度更差,因此往往需要借助促染剂或使用含重金属络合的酸性染料来实现深色上染,对环境造成一定压力,无法满足当下对印染行业绿色环保的要求。本文从染料结构出发,以低分子量及上染方式两方面相结合的研究思路对染料分子进行设计,以期新结构染料在应用过程中提升上染锦纶织物的效率及染深性,同时针对不同的基材（PA66、PA6）和多种染料（分散染料R1、活性分散染料R2、分散橙30）分别进行染色对比实验,以检验新结构染料在染深效果及染色效率上的优越性。具体实验如下: 以2-[（3-氨基苯基）磺酰基]乙醇为重氮组分,N,N-二乙基苯胺为偶合组分,合成小分子分散染料R1,并使用醋酸酐将其羟基进行乙酰化改性,合成小分子疏水活性分散染料R2。利用红外光谱（FT-IR）与核磁共振氢谱（1HNMR）表征染料结构,采用紫外可见光谱（UV-vis）、差式扫描热量仪、热重分析仪分析两款染料颜色性质与热性质。通过单因素实验,探究染色p H、染色温度、染色时间等参数对织物染色性能的影响,以染色后织物K/S值为指标,优化两款染料上染锦纶66及锦纶6织物的染色工艺条件,并使用与染料R1、R2色光相接近且市面上常用的分散橙30染料进行同一染色工艺条件下的对比实验。结果表明,分散染料R1/活性分散染料R2上染锦纶66及活性分散染料R2上染锦纶6时具备相同的最优染色工艺:染色p H=7,染色温度100℃,染色时间30 min,染色浴比1:30,当染料质量分数为2%owf时,染色织物K/S值分别达到21、27及17,分散染料R1上染锦纶6时的最优染色工艺可在此基础上降低染色温度至80℃,K/S值达到15,且同一染色条件下染料R1及R2的染色效果明显优于分散橙30,这表明小分子的染料结构对上染锦纶织物具有明显促进作用,且活性分散染料的活性基团在上染锦纶织物时与氨基发生的共价结合作用会促进上染率及织物得色深度的提高,各项色牢度优良,均可以达到4～5级,满足实际生产与应用要求。采用DMF对活性分散染料R2染色的锦纶66及锦纶6织物进行剥色实验,结果表明当活性分散染料R2的质量分数为2%owf,在最优染色工艺条件下对锦纶66与锦纶6的共价结合率分别达到29%、19%。向染浴中投入相同质量的涤纶及锦纶织物,通过调控染浴p H并对比两类织物得色深度,开发活性分散染料R2涤锦混纺织物一浴一步法染色最优工艺,实验结果表明,当染色p H=4,染色温度120℃,染色时间60min,染色浴比1:30,可以实现锦纶66与涤纶混纺织物一浴一步法染色;提升染色p H至5,可以实现锦纶6与涤纶混纺织物一浴一步法染色。

关键词： 棉织物   活性染料   无盐染色   阳离子改性  

摘要： 文章研究了棉织物的阳离子改性及改性棉织物的活性染料M-3BE无盐染色工艺,探讨了改性剂、氢氧化钠的质量浓度以及改性剂处理的温度和时间等对改性效果的影响,通过正交试验优化了棉织物的改性处理工艺,比较了活性染料传统有盐染色和无盐染色织物K/S值、皂洗色牢度、摩擦色牢度以及染色残液的化学需氧量(COD)。结果表明,改性剂的质量浓度为2.0 g/L,氢氧化钠的质量浓度为4.0 g/L,改性剂处理的温度为80℃,改性剂处理的时间为90 min,棉织物K/S值达到并超过传统染色效果,色牢度与传统染色相当,染色残液的COD值降低。