一种亚临界水条件下分离回收废旧涤棉混纺织物的方法

摘要

本发明公开了一种亚临界水条件下分离回收废旧涤棉混纺织物的方法，属于废旧纺织品资源化循环再利用领域。本发明在盐酸质量分数为0.5%‑2%，反应温度为130‑160℃的亚临界水条件下反应3‑5h,将废旧涤棉混纺织物中的棉纤维降解为微晶纤维素而涤纶纤维不发生变化，从而分离回收涤纶纤维和微晶纤维素。本发明适用于任意比例组成的涤棉混纺织物，具有操作简单，工艺流程短，能耗低，对环境污染小等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用废旧涤棉织物分离回收的方法，属废旧涤棉纤维回收利用、制备化学物质的技术领域。

背景技术

现如今，人们的生活及消费水平不断提高，纺织品的使用周期急剧缩短，废旧纺织品呈逐年上升的趋势。然而，纺织原料用料的不断增加，造成了耕地面积锐减以及原料价格上涨等诸多问题。“粮棉争地”成为了不容忽视的社会问题。与此同时，更新换代产生的废旧纺织品回收再利用的效率却极低。造成了资源的极大浪费。如果我国废旧纺织品综合利用率达到60%，每年可节约原油1 880 万t，节约耕地109万hm²，占全年棉花耕地面积的近一半，极大地减少我国纺织原料对外依存度。废旧纺织品的回收是再利用的基础和前提条件。废旧纺织品分类回收和再生纤维加工，不仅提高了废旧纺织品回收及再利用水平，还有助于弥补我国纺织原材料供给不足，实现织物资源的循环利用。

中国每年加工生产的纤维超过4000万吨，其中，涤纶、棉纤维及两者的混纺织物占纤维消耗量的一半以上。根据“十二五”纺织工业科技进步的重点任务，今后将大力发展化纤和天然纤维废弃纺织品的回收利用技术。涤棉混纺织物是涤纶短纤维和棉纤维混合纺纱织成的织物，常用混合比例是涤纶:棉纤维=70:30。在纺织工业中，涤棉混纺织物占有很大的比例，由于涤棉混纺织物强度好、韧性好、耐磨耐用，不易磨损，使用寿命长，常用来制作涤棉混纺衣物、工业用盖布、传送带、牵拉绳索等，工业应用和日常生活中应用越来越多。涤棉混纺织物在工业和日常应用中越来越多，产生的废旧涤棉混纺织物也随之增加，我国每年产生的废旧涤棉混纺织物大约在3000 万吨，回收利用率还不到 10%，由于回收技术的落后，废旧涤棉混纺织物常被掩埋或焚烧，造成了严重的资源浪费和环境污染，如何对废旧涤棉纤维回收利用已成为重要的研究课题。

将废旧纺织品中不同品种的纤维进行分离，是废旧纺织品深层次在利用的基础。现有技术中，将混纺纤维分离的过程对人力和工艺的要求颇高，混纺纤维的分离较为困难。目前国内、外对于涤纶、相及其混纺纤维的回收,均是通过将其中的涤纶组份与相组份分开后进行回收利用。结合废弃相织物的组份特点,对于涤纶,最有效的是通过化学试剂将涤纶水解或醇解成单体,再利用这些单体重新制造新的涤纶纤维;而其中的相线由100%的纤维素构成,可以作为酶水解的原料生产可发酵单糖,进而通过将单糖用微生物发酵生产乙醇和丁醇、细菌纤维素等生物基燃料或生物基材料。但废弃相织物中相基纤维高度的结晶结构对酶水解转化成可发酵粧有很大的阻石导作用。因此,对于相纤维的回收利用,目前釆用的方法是将其开清相后重新加工成再生相纱,由于回收过程中产生的短纤维较多,所以回收的相纤维中能用于纺纱的量较少,导致再生相多沙、质量不高,仅能用于生产价值较低的纺织品。经检索现有技术的文献发现,专利授权公开号:cN102219924A,发明专利名称:一种涤相混纺织物分高及涤纶再聚合装置,该装置的分高实质,是通过乙二醇将涤相混纺 f维中的涤纶醇解成可溶的单体,分高固态的相组份后,通过缩聚机构将醇解得到的单体重新生成涤纶。此装置能连续高效的分高涤相f昆纺织物中的涤纶纤维和相纤维,但没有提出分离后的棉纤维的利用方式。且涤纶经醇解和重新缩聚的过程,回收成本较高,难实现工业化连续生产。

纺织学报,2012年33巻第7期报到了一种回收涤纶和涤相混纺织物的方法, 其主要步骤如下:将二甲基亚砜(DMS0)与纺织品在185-194℃下反应60分钟后,涤纶被DMSo溶解,将相纤维从聚西講液中滤出,洗涤干燥后回用,再将短生连聚西部液蒸馏,回收部分 DMSo试剂,剩余的固体在聚合釜中进行聚合形成再生涤纶聚西言。该方法虽然回收效率较高,能够在短时问内溶解并分离涤相织物,但 DMSo完全回收较为因难, DMSo的残留会使再生涤纶的粘度降低,且主要试剂一二甲基亚砜毒性较高,存在措在环境风险、反应温度较高。

另一篇关于涤相织物回收的专利,专利公开号 :CN020610005B,发明专利名称：一种涤纶纤维或者涤纶织物废料回收再利用方法，该专利申请内容涉及通过一种或几种有机溶剂将涤纶纤维及其混纺织物中的涤纶成分溶解或醇解，通过过滤分离出不溶解的非涤纶纤维后，将醇解得到的聚对苯二甲乙二醇酯及其醇解产物经蒸馏回收，进一步加工后利用。该法使用于任何含有涤纶的废料，但涤纶回收率只能达到90%以上，且涉及的溶剂较多毒性强。经这些方法回收的涤纶纤维主要性能没有发生重大变化，但分离效果不理想，并不能使棉纤维和涤纶纤维完全分开，且大多工艺复杂，导致处理效率低和回收成本较高。

涤纶和棉纤维物化性能的差异使得废旧涤棉织物的分离具有一定难度，因而，涤棉分离成为了废旧涤棉混纺织物回收利用的首要难题。

发明内容

本发明提供一种工艺方法较为简单、环保、产物附加价值较高的废旧涤棉混纺织物回收利用的方法。以废旧涤棉混纺织物为原料，经洗涤、亚临界水解、干燥、研磨，分离涤棉织物，得到棉纤维的降解产物及涤纶纤维，以达到用废旧涤棉纤维分离及回收再利用的目的。

本发明的上述目的是通过如下技术方案实现的：

一种亚临临界水条件下分离废旧涤棉混纺织物的方法，其步骤包括：

（1）将废旧涤棉混纺织物剪碎，作为原料加入反应釜；

（2）向反应釜中加入盐酸溶液，以一定的固液比与原料混合均匀，随后加入催化剂；

（3）在设定温度下反应，使得废旧涤棉混纺中的棉纤维水解，涤纶纤维不发生变化；

（4）反应结束后，取出试样过滤，分离产物，得到微晶纤维素及涤纶纤维。

2.较佳地，步骤（1）中将废旧涤棉混纺织物粉碎成为10cm*5cm的碎片。

3.较佳地，步骤（2）中反应体系的固液比为1:10-1:30，更优选为1:25.

4.较佳地，步骤（2）中使用的盐酸溶液的浓度为质量分数0.5%-2%，更优选为0.5%。

5.较佳地，步骤（2）中加入的催化剂为氯化铁，用量为0.1-0.3g，更优选为0.3g。

6.较佳地，，步骤（3）中反应温度为110-170℃，更优选为150℃；反应时间为1-5h，更优选为5h。

7.较佳地，步骤（4）中是以中速滤纸过滤。

8.较佳地，步骤（4）中是以离心分离的方式进行地面产物分离。

本发明利用环保低耗的水热法处理废旧涤棉混纺织物，在亚临界水条件下，对废旧涤棉混纺织物进行稀酸水解处理。在催化剂（能够降低棉纤维的结晶度和聚合度，同时对涤纶纤维无影响）的作用下，使得废旧涤棉混纺织物在较低的反应条件下，棉纤维降解为微晶纤维素而涤纶纤维不发生变化。从而分离涤棉混纺织物，回收为附加价值较高的微晶纤维素和涤纶纤维。

本发明较于现有技术，其有益效果至少包括：

（1）本发明在亚临界水条件下水解涤棉混纺织物，在温和的条件下降解棉纤维，而不溶解涤纶，涤纶回收率高达100%。回收的涤纶物理力学性能良好，可直接加工，节约成本；

（2）同时，本发明中棉纤维水解后得到微晶纤维素，可直接利用，节约能源。

（3）本发明使用的试剂为浓度极低的盐酸溶液，腐蚀性小，对环境污染小；本发明在较低温度及压力下进行，降低了能耗。

附图说明

图1为本发明方法的流程图。

具体实施方式

结合本发明方法的内容以及图1所示的流程图。提供以下实施实例：

实施例1：不同质量分数浓度的稀盐酸用于废旧涤棉混纺织物的回收

（一）原料

1.废旧涤棉混纺织物，混纺比为65:35；

2.盐酸和氯化铁；

（二）方法

1.将废旧涤棉混纺织物粉碎成料，分别加入质量分数为0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%的盐酸溶液，并保持固液比为1:25，使温度恒定在150℃开始反应，反应时间为5h。

2.将反应后的溶液进行搅拌，并用中速滤纸进行过滤，将筛上的固体产物分别用水、酒精洗涤多次，冲洗干净后烘干待用。

反应过程中的原理是，棉纤维是由纤维素大分子对其而成的纤维素纤维，纤维大分子中的1- 4β苷键具有缩醛键的性质,对H+敏感。当H+作用于纤维素时,苷键发生断裂,聚合度下降。同时，涤纶纤维是由对苯二甲酸和乙二醇合成的高聚物，在浓度较低的酸条件下，不会发生水解反应。一定条件下，废旧涤棉混纺织物水热反应后，棉纤维分解为微晶纤维素而涤纶不发生变化，从而将涤棉分离，回收为涤纶纤维和微晶纤维素；

（三）实验结果

经测定，采用加入盐酸质量分数为0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%后，涤纶的回收率均达100%，微晶纤维素的得率分别为76.7%、73.2%、67.3%、62.07%、58.82%。

实施例2：不同反应时间用于废旧涤棉混纺织物回收

（一）原料

1.废旧涤棉混纺织物，混纺比为75:25；

2.盐酸和氯化铁。

（二）方法

1.将废旧涤棉混纺织物粉碎成料，分别加入质量分数为0.5%的盐酸溶液和0.3g氯化铁，并保持固液比为1:25，使温度恒定在150℃开始反应，反应时间为2h、3h、4h、5h、6h。

2.将反应后的溶液进行搅拌，并用中速滤纸进行过滤，将筛上的固体产物分别用水、酒精洗涤多次，冲洗干净后烘干待用。

(三)实验结果

经测定，采用反应时间为2h、3h、4h、5h、6h后，涤纶的回收率均达100%，微晶纤维素的得率分别为94.55%、100%、98%、82.69%、77.36%。

实施例3：不同反应温度用于废旧涤棉混纺织物的回收

（一）原料

1.废旧涤棉混纺织物，混纺比为75:25。

2.盐酸和氯化铁

（二）方法

1.将废旧涤棉混纺织物粉碎成料，分别加入质量分数为1%的盐酸溶液和0.2g氯化铁，并保持固液比为1:25，使温度恒定在130℃、140℃、150℃、160℃、170℃，反应时间为5h。

2.将反应后的溶液进行搅拌，并用中速滤纸进行过滤，将筛上的固体产物分别用水、酒精洗涤多次，冲洗干净后烘干待用。

(三)实验结果

经测定，采用反应温度为130℃、140℃、150℃、160℃、170℃后，涤纶的回收率均达100%，微晶纤维素的得率分别为69.95%、59.05%、58.21%、51.43%、52.83%。