郑来久：超临界CO2无水染色拓荒者

吴应清

郑来久正在做实验

在中华民族浩瀚的历史长河中，纺织业是一颗璀璨的明珠，千百年来一直见证和承载着中华民族的兴衰荣辱。时至今日，纺织业仍是为我国国民经济建设发挥重要作用的传统支柱产业之一。然而，据不完全统计，我国纺织印染行业废水年排放量高达20亿立方米，占据纺织业废水年排放量的80%，残留的大量未上染染化料难以进行工业处理，严重制约了我国纺织产业的清洁化发展。

20年前，国际上对于水污染治理意识普遍薄弱，大多数纺织印染企业为了节省成本，不约而同地选择将废水排入江河湖泊。废水横流、污浊不堪的环境深深地刺痛着一位年轻的纺织技术工作者的内心，并使他窥见了行业的未来发展方向。“未来中国纺织业想要可持续发展，必须克服环境污染问题，走清洁化发展道路。”怀揣着强烈的责任感和使命感，他开始不断探索和尝试纺织印染的清洁化技术突破，在数十年的耕耘中，先后主持完成了国家、省、市等相关科技项目30余项，带领团队为我国探索出了一条独特的染色过程清洁化生产之路。他就是如今的大连工业大学纺织与材料工程学院二级教授、享受国务院特殊津贴、辽宁杰出科技工作者、中国纺织学术带头人、全国超临界流体无水染色技术研发中心主任郑来久。

从工程师到科学家

1988年，德国西北纺织研究中心（DTNW）的索尔迈尔（Schollmeyer）教授申请了一项专利：一种纺织物的超临界流体染色。超临界流体似液非液，似气非气，既具有液体的溶解能力，又具有气体的扩散能力，这种特性使之有望成为新的印染溶剂。

彼时，郑来久还是我国辽阳纺织企业的高级工程师，主要负责企业的技术改造工作，先后为企业引进了德国泽尔、瑞士苏尔寿鲁蒂、日本秋原等国际先进设备，组织员工与外国专家交流、学习新技术。新生的超临界流体无水染色技术概念正是在这一时期与郑来久不期而遇。虽然由于这项技术在当时仅有为数不多的理论被提出，并未引起国内相关从业者的重视，但也成为一颗“种子”，将“实现无水染色”这一纺织绿色加工梦想装进郑来久的心底，静待破土而出。

在不算太长的“等待”过程中，郑来久主持完成了“黄（洋）麻纤维化学改性纺J/C、J/T纱及系列服装面料”研究，成果获辽宁省科技进步奖二等奖，他被评为辽宁优秀科技工作者，享受国务院特殊津贴，开始走上纺织清洁化研究之路。2000年，由于纺织重点学科发展需要，郑来久被调入大连工业大学（原大连轻工业学院），超临界流体染色技术的“种子”终于等来了合适的时机，自此生根发芽，飞速成长。

早在大约1.4万年前的新石器时代，华夏先祖就已开始利用葛、麻等韧皮纤维纺纱织布并进行简单的染色处理，至商周时期，印染发展成为专门的行业，到汉代已有相当完善高超的配色和漂染、套染、媒染技术。可以说，印染技术历经千万年的发展演变，虽然方法、技艺、材料千变万化，但有一种核心材料始终未曾被取代，那就是水。不用水，要怎么染色？这在当时国内绝大多数人看来无异于天方夜谭。

怀揣着纺织绿色加工的梦想，郑来久顶着质疑与压力，在没有设备、缺少资金的情况下，从零开始，利用学校原有的1L超临界CO萃取设备培养了第一个超临界流体染色研究生，正式开启了超临界CO无水染色技术研发之路。

2004年，“超临界二氧化碳无水染色工艺技术研究”列入中国纺织工业协会科技指导性项目计划。同年，郑来久团队与中昊光明化工研究设计院有限公司合作，成功研制出了超临界CO无水染色实验装置；2006年，“超临界CO无水染色关键工艺技术及装备开发”荣获第十六届全国发明展览会金奖；2009年，团队进一步研发出了超临界CO无水染色中试装置……郑来久等人从“一颗螺丝钉”开始，逐渐搭建出了我国第一个涵盖基础理论、工艺技术、染色装备、染料合成、产品检测等完整方向的超临界流体无水染色技术综合研究平台，使超临界CO无水染色技术真正有机会在我国发展完善。

此后经过数年的研究积累，团队又先后获批组建了“辽宁省超临界二氧化碳无水染色重点实验室”与“全国超临界流体无水染色技术研发中心”，并使之成为我国超临界CO无水染色技术的主要研究单位与重要的纺织印染技术人才培养基地。

从并跑到领跑

从20世纪90年代末开始，德国、美国、日本等发达国家相继开展了超临界CO无水染色技术的研究，其中的一些发达国家为了在国际上打压中国的“纺织大国”地位，企图以绿色纺织加工技术制约我国纺织业发展。彼时，要想赶超这一国际前沿技术，超临界CO对不同纺织材料的染色效果差异、配套生产设备、合适的印染工艺等都是亟待突破的关键问题。郑来久回忆：“纺织品的材料实在是太多了，需要进行大量不同的实验。根据超临界CO的特性，我们决定最先选择以聚酯纤维染色为突破点。”为了实现聚酯纤维无水染色，郑来久带领团队历经万余次实验，系统揭示了超临界CO温度场、压力场、流体场态下纤维结构变化对染色性能的影响机制；为了解决染色匀染性和透染性难题，创新性地提出了大流量内循环工艺技术及独特的内外染动静态染色工艺，为超临界CO无水染色奠定了理论和工艺技术基础。

“实验室侧重于基础和创新性研究，企业则是追求效益。”彼时，聚酯纤维材料超临界CO无水染色技术虽已进入工程化前期阶段，但装备制造成本较高，染色色系不全仍然是制约超临界CO染色技术工业应用的“卡脖子”难题。于是郑来久进一步组建了具有纺织工程、纺织化学与染整、化学工程、精细化工、机械制造等交叉背景的研究团队，马不停蹄地投入了新的研究。

那段时间里，郑来久仿佛“着了魔”，夜以继日地查阅文献资料，进行实验研究。在他的带领下，团队从工艺、装备、染料等多方面入手，积极开展合作研究，最终依据待染纺织品的理性化性质与外观结构特征，发明了适宜于纤维、筒纱、织物等的多元超临界CO无水染色关键釜体，实现了CO对染料和纺织品的均匀传质，以及纱线、织物、辅料等无水染色的“一釜多用”和小批量、多品种生产。不仅如此，他们还构建了超临界CO无水染色深度分离回收系统，实现了染料、CO的循环回用和釜体的CO流体自清洗；研制了千升以上规模的工程化超临界CO无水染色装备系统，实现了对高密度纺织品的低能耗染色；首次阐明了超临界CO、染料、纤维染色性能间的构效关系，提出了分散染料原染料超临界CO无水染色及打样拼配色技术，满足工程化超临界CO无水染色要求。

在上述原创性研究支撑下，郑来久团队完成的“超临界CO流体多元釜体染色工艺及拼色技术”成果已在企业生产中得到了验证和应用，真正实现了无污染、零排放的纺织染色过程清洁化生产，使我国超临界CO无水染色技术步入全球技术领跑阶段。

在有限的时间里做更多的研究

在新的贸易格局下，发展低碳经济已成为世界各国的经济导向标。面对全球倡导低碳经济的革命性主张，面对白热化的贸易竞争，我国整个纺织印染行业面临着巨大的压力。以回收的工业排放CO气体为溶剂，既符合低碳消费理念，有利于增强我国纺织业国际竞争力，也与我国今天所提出的“碳达峰、碳中和”目标不谋而合。全国超临界流体无水染色技术研发中心缘何能够如此精准把控未来方向，在数十年前做出符合当今社会发展需求的道路抉择？郑来久常常将这一功劳归结于团队与“奇缘”：“那时候我们团队只知道如果用CO来进行染色，既环保又经济，能够解决我国纺织印染行业的工业污染严重问题，是利国利民的好事，现在想来，真是一场奇缘。”

如今，郑来久所在的大连工业大学已掌握了成熟的无水染色工艺技术，获授权美国发明专利4件、中国发明专利40余件，在《二氧化碳利用杂志》（

Journal of CO Utilization

）、《清洁生产杂志》（

Journal of Cleaner Production

）等权威期刊发表高水平论文60余篇，涵盖超临界CO无水染色工艺技术、装备制造、染料制备及应用，形成了完全自主知识产权，打破了国外技术垄断，并应邀在国际会议上作特邀报告和大会报告10人次。系列研究成果分别获辽宁省科技进步奖一等奖2项、二等奖2项，高等学校科学研究优秀成果奖技术发明奖二等奖1项、科技进步奖二等奖1项等，从根源上解决了纺织染色的严重污染难题，取得了重大的生态效益和经济社会效益。这一颠覆性技术提升了纺织印染科技水平，对我国纺织印染行业的绿色可持续发展和实现超临界CO无水染色工程化技术的“中国创造”具有重要意义。

谈及产学研合作时，郑来久几近哽咽：“2014年11月28日，在中国纺织工业联合会原副会长陈树津的推荐下，大连工业大学与青岛即发集团股份有限公司签署了‘针织制品超临界CO无水染色工程化’技术开发（合作）合同，董事长陈玉兰握着我的手说，‘不知我在有生之年能否看到无水染色产品’。时至今日，这一目标终于变成了现实。”

为了进一步推广这项技术，郑来久仍一如既往地保持着他几十年的工作习惯——“5+2，白加黑”。身边的许多人都对此十分费解，尤其是他的家人和朋友：“你这么拼命，到底图什么？”他大多数时候总是沉默以对，偶尔才会“争辩”几句：“我也知道这样的工作方式不科学，不健康，最好不要提倡。但我总感觉，人的一生仿佛有做不完的事情，我不敢放松，也不想放松，只希望在有限的时间里做好更多的研究工作。”目前，在进行技术推广工作外，他还在撰写我国第一部超临界CO无水染色技术专著，筹划第三届超临界CO无水染色国际会议，不断扩大我国在该领域的国际影响力。

郑来久团队合影

“我忙碌半生，一路走来，从实验室的建设、团队的组建到成果的取得，都离不开大连工业大学的支持。如今，我培养的青年博士很多登上了高校讲台，他们研究的相关内容也先后得到了国家自然科学基金的资助，他们逐渐成长为我国超临界流体染色技术研究的专业人才。在建党百年之际，作为科研工作者和优秀党员，我总算没有辜负党组织的期待和信任，为学校纺织学科的建设与发展做了一些工作。”然而郑来久并不仅仅满足于此，在他看来，超临界CO无水染色技术发展到目前为止，虽然迈出了最关键的一步，实现了由0到1，但还有很多的问题需要进一步探索研究。与此同时，“碳达峰、碳中和”目标的提出，也使他看到了超临界CO无水染色技术与团队的进一步发展方向：面向新征程，迎接新挑战，以“功成不必在我，功成必定有我”的决心，助力我国早日实现“双碳”目标，引领超临界CO无水染色技术发展。