利用美洲凤仙花染料与天然媒染剂推动绿色纺织加工的发展

《Scientific Reports》：Advancing green textile processing with Mirabilis jalapa colorants and natural mordant sources

　　

摘要

合成染料在棉花染色中的广泛使用会产生有害废水并给环境带来长期负担，这促使人们研发无金属且可生物降解的染色体系。本研究基于用Mirabilis jalapa L.花提取的色素以及五种天然生物固色剂——芦荟凝胶、石榴皮、槟榔浸泡液、香蕉茎提取物和牛粪浆，为棉花提供了一种可持续的着色方案。染色过程在受控的水环境中进行，所得织物通过比色法、耐洗性测试、FTIR光谱分析、SEM/EDX表征以及染液COD/BOD分析进行研究。不同生物固色剂的选择显著影响了颜色的深浅与色调：石榴皮产生的颜色强度最高（K/S?=?8.44），其次是槟榔提取物（K/S?=?3.50），而芦荟和香蕉茎则呈现出中等色调。织物的耐水洗、耐汗液、耐唾液和耐摩擦性能均处于良好到优秀水平（4–5级），不过耐光性仍属中等，这与甜菜红素的光敏性特征一致。FTIR光谱分析表明，生物固色剂、甜菜红素和纤维素之间形成了额外的氢键和酚类相互作用。扫描电子显微镜图像显示，植物源残留物均匀沉积在织物上，增强了染料的附着力，能量散射X射线光谱分析也证实了有机元素的存在。废水分析结果显示，所有染色液的各项指标均符合孟加拉国ECR-2023标准（COD?≤?200?mg/L；BOD₅ ≤ 30?mg/L），说明这些染色液具有很高的生物降解性且不含金属污染物。总体而言，这项研究提出了一种完全天然的、无金属的染色方法，既能实现强烈的着色效果和良好的耐久性，又能将对环境的影响降至最低。