염색용수로 사용할수 있는 물은 지표수, 지하수 등이 있지만 이들에는 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 철(Fe), 고형분, 유기물, 산 및 알카리 등의 불순물이 많이 함유되어 있다. 이러한 불순물이 염색에 미치는 영향은 섬유의 종류, 사용하는 약제, 염료, 조제 등의 종류와 정련, 표백, 염색 등의 공정에 따라 동일하지 않지만, 변색, 오염, 촉감저하 등 그 영향이 막대하므로 전반적으로 수질의 개선을 꾀하는 것이 급선무이며, 이 일에 종사하는 사람들이 깊은 관심을 가지고 올바른 용수를 사용하여야 제품을 고급화 할수 있을 것이다. 이처럼 물은 염색가공에 있어서 없어서는 안될 산업자원으로서 입지상 제일 중요한 조건의 하나이며 그 소요량이 많은데 만 중요성이 있는 것이 아니라 염색가공품의 품질에도 막대한 영향을 미친다는 점이다.
1. 용수의 3조건지표하 100m 이상의 깊이에서 취수한 용수이며, 수량이 풍부하고, 계절에 의한 변화가 적으며, 수온이 거의 일정하고, 오염이 적은 편이다. 또한 지층의 성분이 용해되어 Ca, Mg, Fe 등의 함유량이 많아 경도가 500∼1,000ppm정도로 높으며, 지층, 지역에 따라 수량 및 수질의 변화가 심하다.
(2) 지표수하천, 호수, 저수지로부터 자연수 그대로 공장원수로 사용할 수 있고, 수량, 수온의 계절적 변화가 심하고, 탁도 및 pH의 변화가 심하며, 수질의 변동이 심하다.(농약, 공장 및 생활폐수 등) 또한 동식물의 분해에 의한 유기물을 함유하여 BOD량이 증가하며, 암석, 토양의 풍화물, 地中의 Na, CO₂, 무기염류를 함유한다.
(3) 상수도지하수나 지표수를 정수 감균한 용수이며, 수질은 수원중에서 가장 우수하고 안정하다. 또한 항상 법정의 수질기준을 유지하고 있으나, 생산원가 상승하는 경향이 있다.
(4) 공업용수침전, 여과, 약제투입 등의 처리후 공업용수로 공급하며, 수질의 변동폭이 50∼250ppm으로 적으며, 공장여건에 따라 재처리가 필요하다.
(5) 회수수정련, 염색, 수세 등에 사용된 용수를 회수하여 저장 후, 그 수질에 적합한 생산공정에 재사용하는 용수이며, 원가절감 및 에너지 절감이 있고, 재사용시 생산공정에 적합한지를 검토하여야 하며, 대량사고 방지 및 저장탱크의 수시 점검이 필요하다.
3 경수, 경도 (1) 경수(hard water)용수중에 탄산수소염〔Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂〕, 탄산염(CaCO₃), 황산 염(SuSO₄), 염화염(CaCl₂) 등의 염류를 비교적 많이 함유한 물을 경수라하며, 적게 함유한 물을 연수(soft water)라 한다.
용수속에 Ca, Mg 등 경수의 농도를 표시하는 단위로서, Ca, Mg 등의 함량을 그에 대응하는 CaCO₃로 환산하여 ppm으로 나타낸 값으로 한국, 미국의 경우는 물 1ℓ중에 1㎎의 CaCO₃가 함유된 물을 1ppm 이라 한다.
ppm(parts per million) : 1/100만
| 성분 공정 | 가호, WJL공정 | 염 색 공 정 |
|---|---|---|
| 탁도 | 1 ppm이하 | 0.3 ppm이하 |
| pH | 6.5∼8.0 | 6.5∼7.5 |
| 전경도 | 1 ppm이하 | 0∼30 ppm이하 |
| Fe, Mn | 0.3 ppm이하 | 0.25 ppm이하 |
* 탁도 : 보일러 장치, 배관 등에 침적, 오염, 광택 저해
* pH : 염료의 가수분해, 부식, 색상변화
* 전경도 : 보일러 장치, 배관 등에 스케일 생성, 금속스컴 형성으로 음이온 계면활성제 및 호제의
성능저하, 염색저해, 촉감, 견뢰도의 저하
* Fe, Mn : 착색, 변색 등 염색저해, 그의 경도와 같은 과산화수소의 분해를 촉진하여 섬유손상 등
정련, 표백에 지장 초래
Ca, Mg 등의 염류가 많이 함유된 경수는 비누와 같은 세제와 반응하여 금속비누를 생성하고,
금속비누가 섬유에 부착하여 정련얼룩을 일으키며, 섬유제품의 광택이나 촉감저하를 가져오며,
chalk mark를 발생한다. 또한 금속비누의 방수성으로 인하여 사용약제 및 염료의 침투불량으로 인한 얼룩과 금속비누화로 인한 비누손실 및 세척력이 저하된다.
Fe, Mn 등은 NaClO, NaClO2, H2O2 와 같은 표백제에 의하여 산화되어 황색 또는 적색의 반점을
생성시키며, Fe＋2 ion은 H2O2로 표백시 분해속도를 촉진시 켜 섬유취화 및 pin-hole이 발생한다.
감량후 충분한 수세가 되지 않은 상태에서 산처리할 경우 흰얼룩 발생
사용된 용수가 경수일 경우 scum발생
용수의 경도가 높으면 염료는 Ca나 Mg과 반응하여 불용성의 침전물 생성 Fe, Mn, Cu등은 색상 변화를 초래한다.
(2) 산성염료염료의 용해도 저하 및 침전물을 발생시킨다.
(3) 염기성 염료경도가 높을시 색소염 형성, Fe, Cu 등은 색상 변화 초래한다.
(4) Cation염료염착속도에 악영향 및 염색얼룩 원인, Fe, Mn, Cu등은 변색 원인이되고, Ca, Mg는 염색농도 저하 요인이 된다.
(5) 환원염료염료중 금속이온의 영향을 가장 적게 받으나, Ca, Mg의 영향으로 청색계 염료는 농도 및 마찰견뢰도 저하 요인이 된다.
(6) 분산염료2종류 이상의 금속이온이 동시에 용수에 존재할시 이들 금속이온은 환원촉매 작용을 하게 되어 염액에 금속이온 봉쇄제를 넣어도 azo계 분산염료의 환원에 의한 분해가 계속 이루어진다. 분산염료에는 40∼60%정도의 분산제가 함유되어 있다. 이들은 Ca, Mg, Fe 등의 이온들과 결합하여 불용성의 염을 형성하여 분산효과를 저하시켜 염료응집의 원인이 되어 얼룩이 발생한다. Azo계 분산염료는 용수중에 염소가 있을 경우 NH2기가 산화작용에 의하여 NO2기로 되어 변색된다. Quinon계의 분산염료는 금속이온과 결합하여 착화합물을 형성하여 염료가 적색에서 청색계로 색상이 변한다. 금속이온봉쇄제 사용으로 해결할 수 있으며, 염색온도의 상승에 따라 pH가 상승하여 염착력을 저하시킬 수 있다.
4. pH (1) 환원분해Azo계 분산염료는 고온고압으로 염색시 물의 분해에 의해 생성되는 발생기 수소에 의하여
다음과 같이 변화한다.
물의 분해
| 염료/항목 | color value |
색 상 | 재 현 성 | 금속 이온의 영향 | 산화 변색 | 가 격 | 용 도 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| pH 의존성 | 염욕 안정성 | |||||||
| 아 조 계 | 高 | 暗味 | 大 | 劣 | 無 | 無 | 低 | 농색용 |
| 안트라퀴논계 | 低 | 鮮明 | 小 | 優 | 有 (red) | 有 (blue) | 高 | 중담색용 |
아조계가 안트라퀴논계보다 pH의존성이 나쁜 편이며, 보통 pH7 정도에서도 염착성 저하 및
색상 변화를 초래하고, 반응성 염료로 염색시 알칼리를 첨가하면 염료가 응집되는 경우가 있다.
이것은 아래 식과 같이 SO3Na가 염료에서 떨어져 나오게 되어 염료의 용해도가 저하 된다.
가 서로 반응하여 
로 되어
용해성 저하 및 응집이 발생되어 tarring과 얼룩이 발생되기도 한다. 이것은 응집방지제를 사용하여 해결할 수 있다.
Fe를 함유한 염류는 무색으로 용해되어 있으나, 가열. 공기. 일광에 장시간 노출시키면
제 2철염이 되어 침전한다.
염료 또는 조제와 화합하여 색상이 흐리거나, 섬유상에 반점을 생성시키기도 하고, H₂O₂표백시
철분이 H₂O₂의 분해를 촉진시켜 섬유를 취화시키며(pin hole), 철분이 과량 존재시 철박테리아 발생 
로 제거가 가능하다.
1935년 영국의 Adams에 의해 제창, 용수중에 함유된 Ca, Mg와 같은 양이온과 Cl, SO₄와 같이
음이온성을 띤 수지로 처리하여 연화시키는 방법으로 대량으로 연수화하는 방법중 가장 많이
사용되고 있다.
R-(SO₃Na)₂ ＋ Ca(HCO3)₂ → R-(SO₃)₂Ca↓ ＋ 2NaHCO₃
R-(SO₃Na)₂ ＋ MgSO₄ → R-(SO₃)₂Mg↓ ＋ Na₂SO₄
그러나 장시간 사용하면 치환작용의 기능이 저하됨으로 식염수(NaCl)로 처리하여 기능을 회복시켜 재사용 한다.
R-(SO₃)₂Ca ＋ 2NaCl → R-(SO₃Na)₂ ＋ CaCl₂
용수중에 함유된 Ca, Mg ion이 특수한 성능을 가진 광물의 분말층을 통과시켜 광물중의 Na ion과
치환시켜 연화시키는 방법으로 현재는 거의 사용하지않으며, 이온교환수지법을 이용한다.
Permutit(Al₂O₃Na₂O·3SiO₃·6H₂O) : Na₂P 로 표기
Na₂P ＋ Ca＋2 → 2Na＋ ＋ Ca-P
Na₂P ＋ Mg＋2 → 2Na＋ ＋ Mg-P
재생방법은 식염수를 사용한다.
Ca-P ＋ 2NaCl → Na₂P ＋ CaCl₂
Mg-P ＋ 2NaCl → Na₂P ＋ MgCl₂
| 명 칭 | 구 조 식 | 연화력비교 |
|---|---|---|
| 무수제3인산소다 | Na₃PO₄ | 1.00 |
| 피로인산소다 | Na₄P₂O7 | 1.58 |
| 트리폴리인산소다 | Na5P₃O10 | 4.35 |
| 헥사메타인산소다 | Na6P6 O18 | 7.00 |
EDTA는 다음과 같은 구조를 가지며, 분자중 -COOH기의 H가 Na와 치환되어 4종류의 Na염이 형성하게 된다. 그 중에서 봉쇄제로 쓰여지는 것은 di-Na염과 tri-Na염이 많다.
금속이온은 금 속의 전하에 관계없이 1mol 대 1mol의 比로서 반응하지만 pH에 따라서 착염의 결합력이 달라진다. Ca는 pH3 이하에서는 chelate를 형성하지 않지만 Fe 혹은 Cu는 pH1 에서도 생성이 정량적으로 행하여진다. pH12 이상에서는 EDTA는 완전히 효력이 없어진다.
그림 1. EDTA와 금속이온의 chelate 생성 최적 pH
| 조 성 | 유 리 산 | mono-Na염 | di-Na염 | tri-Na염 | tetra-Na염 |
|---|---|---|---|---|---|
| 용 해 도 (g/100cc) | 0.2 | 1.4 | 10.8 | 46.5 | 60.0 |
| 0.5 | 2.1 | 23.6 | 46.5 | 61.0 | |
| pH | 2.2 | 3.5 | 4.2 | 6.8 | 10.6 |
염화암모늄(NH₄Cl) 67.5g을 암모니아수(NH₄OH) 570ml에 녹이고, 1,000ml mess flask에 옮긴 다음 물을 가하여 표준선까지 채운다.
② 지시약E.B.T(Eriochrome Black T) 0.5g과 염산히드록실 아민(NH₂OH·HCl) 4.5g을 평량하여 에틸알콜
(C₂H5 OH) 100ml에 녹인다. E.B.T : 
의 분자식을 가지며, 분자량은 461.39이며,
그림 2와 같다.
2Na의 EDTA(특급시약을 80℃에서 약 5시간 건조)를 3.722g 평량하여 물에 녹인 후 1,000ml가 되도록 한다.(분자량이 372.2)
④ 10% KCN 용액KCN 10g을 물 100ml에 녹인다.
2. 조작시료수 50ml을 삼각 플라스크(250ml)에 취하고 KCN용액 1∼2방울과 완충용액 1ml, E.B.T 지시약 1∼2방울을 가한다(적색). 0.01M EDTA 표준용액으로 적정(적색→청색)한다.
3. 계산
* TH : 총경도
* a : 0.01M EDTA 표준용액의 사용량(ml)
* S : 시료수의 량(ml)
