浅谈家庭用纺织品节水、无水洗涤技术

洗衣机是我们日常生活离不开的家用电器，在我国家庭用洗衣机主要有波轮和滚筒两种，洗涤原理主要是在洗涤剂乳化增溶等化学作用下，污渍从织物表面剥离，悬浮或停留在纱线与纤维之间，在水流等机械作用下，悬浮污渍被带入洗涤液中，从而达到洗净的效果，这两种洗涤方式需要很多洗涤剂和水，耗电量大，衣物易磨损，洗涤不均匀，洗净率低，只能清洁衣物表面，且残留洗涤剂会刺激人体皮肤。随着洗衣机技术的不断更新，洗衣机的款式和性能也发展到了一个崭新的阶段。无疑，人们已不再满足于仅仅对衣物进行简单的清洗，节水、环保洗涤日益成为人们推崇的洗衣新概念。

水是生命之源，洗衣机耗水很大，无水、节水技术是必然趋势。国外有一些专利、文献通过改变洗衣机结构、洗涤方式来进行节水研究，我国一些企业，比如海尔、美的、西门子、三洋等在节水领域比如程序节水、结构节水、系统节水，流程节水等也取得了一些进展，相关产品也已经上市，并深受消费者的青睐。根据去污原理可以将所用技术分为以下几类。

2.1 化学方法去污

（1）酶去污

酶是一种高效的生物催化剂，通过生物催化持续作用于污渍直至污渍大分子被分解为小分子，生物酶制剂的加入使得洗涤剂在常温以及低温下具有较好的洗净效果，同时可以减少表面活性剂和洗涤剂的使用量，减少大量的洗涤废水产生，减少对自然水生系统的影响^[1,2]。洗涤剂中常用的有蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、果胶酶、聚甘露糖酶和纤维素酶，酶具有专一性，错误的使用加酶洗涤剂有时会损伤纤维，加上实际生活中污渍的多样性，使得酶并不能很好的发挥洗涤效果，所以需要对酶的种类进行研究与改性，国内外相关研究人员主要集中研究开发新的酶从而提高净洗效果^[3,4]。MECHRI,S等^[5]从Lysinibacillus fusiformis C250R提取的蛋白酶在洗涤行业具有较大的应用市场。GJERMANSEN M^[6]研究发现多肽具有蛋白质活性，可以很好的用于各种洗涤中。

（2）臭氧洗涤

臭氧洗涤是通过一定的方法如紫外线、电晕臭氧发生器来产生臭氧，将臭氧泵入水中，臭氧分子将衣物上的污垢分离、氧化、脱离，从而达到去污的效果，同时可以不用或者少用洗涤剂，此外，衣物上的病菌也可以被杀灭，达到除菌的效果，洗后残留少，环保，省水节电，同时不损伤衣料。

1997年美国一家公司采用臭氧发生器产生臭氧，与洗涤剂、水一起进行洗涤衣服，可以减少洗涤剂的用量，节水节能。2006年新南威尔斯大学的黄承义发明用紫外线代替水来洗衣服，并制造出样机展出。陈冀宇等^[7]研究发现用弱碱性有机酸盐水溶液处理大理石表面，再配合紫外线照射，可以显著缩短去污褪色的时间，省力省时。

2.2 物理方法去污

（1）干洗

干洗是实际应用最多的技术，该技术以挥发性的油剂溶剂作为去污的主要洗涤媒介配以少量的水和洗涤剂进行洗涤，然后脱液和烘干以达到对被污衣物去垢的目的。去污能力，洗后衣物不易褪色，不易变形。随着环保的要求，人们也开始注重有机溶剂的毒性，相信无污染的石油干洗溶剂和二氧化碳干洗溶剂的推广和使用，将使得干洗技术更上一个台阶。但是干洗店中干洗机或多或少的存在交叉污染现象，所以小型家用干洗机相关技术的研发具有很大的潜力。2012年海尔集团和青岛科技大学合作对小型家用干洗机的重要部件进行了设计和开发，使得干洗机有望走进家庭。

（2）超临界流体技术

超临界流体一般指用于溶解物质的超临界状态溶剂，它具有类似气体的扩散性能及液体的溶解能力，采用比较多的是二氧化碳超流体。超临界二氧化碳具有液体和气体的部分性质，具有较好的渗透和扩散性，当与纺织品接触的时候，可以渗透到织物内部，带走污渍，洗后无残留，织物无损伤。但是超临界二氧化碳洗涤需要高压系统，对设备要求较高。

LEE K K等^[8]将超临界流体技术用于纺织原料的清洗、纺织材料的染色、洗涤等等，可以提高净洗效果和上染率。2012年瑞典伊莱克斯提出一种靠磁浮力推动的无水洗衣机（Orbit），利用极速升华的干冰来冲击衣物，将污垢分解从而达到去污的目的。

（3）洗衣珠吸附

2014年英国剑桥公司的Nathan Wrench研究出一款名为“Xeros”的新型环保洗衣机，利用水循环原理，只用一杯水就能够洗干净衣物，洗涤时高分子尼龙珠匀速运动，将污渍吸附至表面甚至吸收到分子内部，从而有效清洁衣物，洗后珠子回收利用，这些珠子可以循环利用数百次以上。在洗涤过程中，塑料珠子与织物摩擦，会使得一些织物比如真丝、蕾丝、羊毛受损，影响其外观。目前，“Xeros”洗衣机主要用于干洗店，未来将会走进家庭。

2.3 特殊方法去污

（1）超声波洗涤

超声波洗涤是靠超生空化效应达到洗涤目的，一般来说超声波洗涤对质地较硬、声反射强的材料清洗效果好，纺织品会吸收超声波，从而影响洗涤效果，但是可以通过延长时间、提高洗涤温度等来达到洗涤效果。超声波洗衣可以不用或者少用洗涤剂，改善环境污染，节水节电，洗净率高，衣服不易缠绕，对衣服损伤较小，但是如果浴比小的时候，污渍会发生再沉积，影响洗净效果。此外，超声波洗涤需要在一定的频率下才能较好的洗涤，设备噪音大，如果要普及，需要在洗衣缸内设计减噪装置或加装吸声材料，价格较高。

Choi，J等^[9]将超声波振动与传统的洗涤方法相结合，利用纺织品的动能。结果表明，与常规洗涤方法相比，混合洗涤方案能显著提高15%的性能。

ZHANG W等^[10]人对超声波清洗设备进行了设计及优化。国外有很多有关超声波洗涤的相关专利，国内已有超声波洗衣机并市场化，可以有效的减少水的用量，提高净洗效果。

（2）微波

微波是一种电磁波，具有波热效应，可以加热，2015年美国宇航局现与额勒冈州UMPQUA研发了低功率太空洗衣机，该洗衣机采用微波射线清洁衣服，洗后衣服比较柔软。一般用来辅助洗涤。

此外，LONGINOTTI-BUITONI G等人^[11]研发设计出一款洗衣机同时具有二氧化碳发生器和紫外线来提高清洗效果的洗衣机。HIRONAKAK等^[12]研究发现紫外线去污可以在很多方面有所应用，比如空调、马桶、洗脸盆、洗碗柜、排水管和通风风扇等等。

（3）雾态洗

2006年小天鹅的雾态洗水魔方洗衣机上市，雾态洗是将水充分雾化，均匀喷洒到衣物上，对衣物进行充分的润湿，同时还可以帮助洗衣粉充分溶解，形成高浓度的洗涤液，有利于洗涤。在漂洗和脱水的时候，进行二次雾化，深层渗透衣服，提高漂洗效果，同时还可以减少漂洗次数，节水节能。

2.4 其他方法去污

（1）高温蒸汽洗涤

高温蒸汽洗是针对不适合水洗的衣物进行热风除菌去霉，洗衣机不进水转动，同时吹入大量热风，污渍可以在蒸汽汽雾中发生升华、分解、溶解、熔化、流态化等，使得污垢受热膨胀，附着力降低，脱离织物表面，从而到达到除霉、杀菌、去湿、去污的作用。

2007年LG首先将蒸汽洗涤技术用于洗衣机，可以达到洁净、杀菌、除皱、去味、衣物磨损小等效果。2010年三洋的变频洗衣机可以对轻污的衣物进行无洗涤剂洗涤，还可以利用蒸汽去除衣服深层次残留的污渍。2011年惠而浦带有蒸汽洗涤剂盒烘干的洗衣机也相继上市。蒸汽洗涤技术与传统洗涤相比，可以深层次地对衣物进行清洁，除味，抑菌，节能节水，对衣物的磨损较小，而且洗后衣物褶皱较少。高温蒸汽洗涤因为温度较高，会使得不耐高温的织物比如羊毛发生尺寸变化、缩绒，真丝受损变脆，色牢度变差等。

（2）空气洗涤

2008年合肥三洋电器集团就提出了健康洗涤新方式——“空气洗”的概念，主要是利用臭氧气体对衣服进行杀菌，同时不弄湿衣物，所以形象的称为“空气洗”。2013年相应产品上市，无需用水，可实现包括衣服在内的大多数日常生活用品的清洁、除菌。2011年海尔集团在广交会展出具有“空气洗”功能的洗干一体机，不用水即可洗涤衣物。

空气洗主要是通过变温蒸汽和强风护理衣物，护理过程中衣物全程没有与水接触，变温蒸汽还原衣物活性，强风吹走毛屑和灰尘，让衣物蓬松平整。空气洗几乎可以用于所有面料，包括纯棉、涤纶、羊毛、貂皮、真丝、羊绒等，使得织物蓬松、平整、除尘除味除螨虫。但是，空气洗由于不加洗涤剂，没有介质，去污效果有限。

（3）银离子除菌技术

银离子除菌主要是由于Ag⁺可以吸引细菌中蛋白酶上的巯基，迅速与其结合在一起，导致细菌的蛋白酶瞬间丧失活性，无法呼吸，迅速死亡，而且Ag⁺杀死细菌后，再接触其他菌落，达到持久除菌的目的。

2007年上海交通大学和松下电器通过研究发现在紫外线照射的情况下，银离子对白色念珠菌和须癣毛癣菌的除菌效果会明显提高，2008年松下将这种技术应用于洗衣机，该技术目前在市场上受到推崇，随之发展衍生出的光动银除菌、纳米银抗菌等技术，都是目前的研究方向。