姜黄素纳米颗粒作为聚酰胺纺织品的色素：废气染色过程中条件的影响及废水毒性的评估

《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》：Curcumin Nanoparticles as a Pigment of Polyamide Textiles: Influence of Conditions in the Exhaust Dyeing and Evaluation of Wastewater Toxicity

　　姜黄素纳米颗粒染色聚酰胺6.6工艺优化及废水生态安全性研究。通过2^4-1正交实验设计，考察稳定剂类型、温度、pH和染料比例对染色效果及废水安全性的影响。发现酸性条件（pH3）和70℃染色时色差ΔE最小且色牢度最佳，Poloxamer 407稳定剂效果更优。废水经向日葵、黄瓜、番茄、生菜种子发芽及根尖细胞遗传毒性测试，显示无显著毒性（发芽率>90%，细胞异常率<1%）。该工艺兼具环保（天然染料）与高效（纳米增强色牢度）优势，为可持续纺织染色提供新途径。

　　在纺织行业日益重视环保与可持续性发展的背景下，研究者们正在探索天然染料作为替代品的潜力。相比于合成染料，天然染料通常被认为更环保，且在废弃后更易于自然降解。然而，合成染料在生产过程中可能带来环境污染，甚至对生态系统和人类健康产生不利影响。因此，寻找既能满足染色需求又对环境友好的染料成为研究的重点。本研究聚焦于一种来源于姜黄植物（*Curcuma longa* L.）的天然染料——姜黄素，并探讨其纳米化处理在聚酰胺6.6染色中的应用，以及该过程产生的废水对环境的安全性。

姜黄素是一种具有强烈黄色色调的天然色素，因其生物活性和环保特性受到广泛关注。然而，其直接应用受到染色固定性和颜色牢度的限制。为了解决这一问题，研究者尝试通过纳米技术提升其性能。在本研究中，通过使用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和聚氧乙烯（Poloxamer 407）作为稳定剂，成功制备了粒径为454 nm和419 nm的稳定纳米颗粒。这些纳米颗粒在水中具有良好的分散性，有助于提高染料与纤维的结合能力，从而改善颜色牢度和耐久性。

为了全面评估染色效果，研究团队采用了一种因子实验设计方法，考察了四个独立变量（稳定剂类型、温度、pH值和浴比）对染色能力和颜色牢度的影响。实验结果表明，较高的温度会导致颜色强度下降，而酸性条件则能增强染料的吸收，从而提升颜色深度。研究还发现，使用PVP作为稳定剂的染色样品在颜色牢度方面表现出略低于Poloxamer 407的效果，但Poloxamer 407在染色过程中展现出更高的颜色转移抵抗力，使其成为更优的选择。

此外，为了评估染色废水对环境的影响，研究团队使用了标准化的体内测试方法，包括植物毒性、细胞毒性和基因毒性检测。实验结果显示，所分析的废水样本在植物毒性、细胞毒性和基因毒性方面均未表现出显著影响，说明其在生态环境中具有较低的风险。这些结果不仅验证了染色过程的环保性，也支持了姜黄素纳米颗粒作为天然染料在纺织领域的应用潜力。

从实验结果来看，使用姜黄素纳米颗粒染色的聚酰胺织物在洗涤、摩擦和出汗牢度方面表现出色。在洗涤过程中，颜色变化极小，表明染料与纤维的结合非常牢固。在摩擦牢度测试中，样品表现出优秀的性能，这与纳米颗粒在纤维表面的均匀分布密切相关。同时，染色后的织物还显示出显著的紫外线防护能力，这一特性使姜黄素纳米颗粒不仅作为染料使用，还具有额外的功能价值。

为了进一步验证这些结果，研究团队通过扫描电子显微镜（SEM）观察了染色前后的织物表面。结果显示，染色后的织物表面形成了纳米颗粒的沉积，表明染料成功附着于纤维上。同时，通过不同的测试方法，如洗涤牢度、摩擦牢度和紫外线防护因子（UPF）测试，进一步证明了姜黄素纳米颗粒在染色性能上的优越性。这些测试不仅评估了颜色的稳定性和耐久性，还提供了关于染料在不同环境条件下的表现数据。

在生态安全性方面，研究团队采用了一系列测试方法，包括植物毒性、细胞毒性和基因毒性评估。实验结果显示，染色废水对植物种子的发芽率和根部生长没有显著影响，表明其对植物具有较低的毒性。在细胞毒性测试中，染色废水对洋葱根尖细胞的分裂和染色体结构没有造成明显干扰，进一步证明其对生物体的安全性。此外，基因毒性测试也未发现染色废水对DNA造成损害，说明其在基因层面也无明显风险。

综上所述，姜黄素纳米颗粒在聚酰胺6.6染色中的应用不仅提高了染色性能，还增强了颜色牢度和紫外线防护能力。同时，染色废水在环境安全性方面表现出色，说明该染色方法具有良好的生态效益。这一研究为天然染料在纺织行业中的应用提供了新的思路，同时也为可持续染色技术的发展奠定了基础。姜黄素纳米颗粒的使用，不仅克服了传统姜黄素在染色过程中的局限性，还展现了其在提升染色质量方面的巨大潜力。未来，随着对纳米技术的进一步研究，姜黄素有望成为一种既环保又高效的新型染料。