[发明专利]一种废弃棉织物资源化回收利用的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种废弃棉织物资源化利用的方法，特别是将废弃涤纶-棉混纺织物中的棉纤维回收用于生产可发酵糖，并同时高纯度回收涤纶的方法。

技术背景

进入21世纪以来，随着经济、工业以及人口的快速发展，可利用的自然资源逐日递减。同时，化石燃料燃烧排放的温室气体、污染物以及固体废弃物处置不当导致的环境污染也日趋严重。因此，全世界各国在寻求可再生新能源的同时，对固体废弃物的处理已经从过去的填埋、焚烧或简单回收处置转向全组分的回收再利用或高附加值的资源化利用。

中国每年生产加工生产的纤维超过4000万吨，其中涤纶、棉及其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再利用技术。但是由于技术和成本原因，绝大部分废弃的棉-涤纶混纺织物依然通过填埋、焚烧发电，甚至单纯的焚烧进行处理。目前国内、外对于涤纶、棉及其混纺纤维的回收，均是通过将其中的涤纶组份与棉组份分开后进行回收利用。结合废弃棉织物的组份特点，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；而其中的棉线由100%的纤维素构成，可以作为酶水解的原料产生可发酵单糖，进而通过将单糖用微生物发酵生产乙醇、丁醇、细菌纤维素等生物基燃料或生物基材料。但废弃棉织物中棉基纤维高度的结晶结构对酶水解转化成可发酵糖有很大的阻碍作用。因此，对于棉纤维的回收利用，目前采用的方法是将其开清棉后重新加工成再生棉纱，由于回收过程中产生的短纤维较多，所以回收的棉纤维中能用于纺纱的量较少，导致再生棉纱质量不高，仅能用于生产价值较低的纺织品。

将废弃纺织物中不同品种的纤维进行分离，是废弃棉织物深层次再利用的基础。但目前涤棉混纺织物产量逐年增加，同时棉织物中纤维强度呈增强趋势，将混纺纤维中各组份分离出来的过程对人力和工艺技术的要求原来越高，因而棉织物的组份分离回收越来越困难。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：一种涤棉混纺织物分离及涤纶再聚合装置，该装置的分离实质，是通过乙二醇将涤棉混纺纤维中的涤纶醇解成可溶的单体，分离固态的棉组份后，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离涤棉混纺织物中的涤纶纤维和棉纤维，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卷第7期报到了一种回收涤纶和涤棉混纺织物的方法，其主要步骤如下：将二甲基亚砜(DMSO)与纺织品在185-194℃下反应60分钟后，涤纶被DMSO溶解，将棉纤维从聚酯溶液中滤出，洗涤干燥后回用，再将短链聚酯溶液蒸馏，回收部分DMSO试剂，剩余的固体在聚合釜中进行聚合，形成再生涤纶聚酯。该方法虽然回收效率较高，能够在短时间内溶解并分离涤棉织物，但DMSO完全回收较为困难，DMSO的残留会使再生涤纶的粘度降低，且主要试剂-二甲基亚砜毒性较高，存在潜在环境风险、反应温度较高。另一篇关于涤棉织物回收的专利，专利授权公开号：CN020610005B，发明专利名称：一种涤纶纤维或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组分溶解或醇解，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酸乙二醇酯或其降解产物经蒸馏回收，进一步加工后利用。该法可适用于任何含有涤纶的废料，但涤纶回收率只能达到90%以上，且涉及的试剂多为毒性较强，环境风险较大的有机溶剂。分离后的非涤纶组分仅能作为燃料被焚烧产热，附加值太低。又如纺织学报，2012年33卷第8期报道了一种分离废弃涤棉混纺织物中涤纶和棉的方法，其主要步骤如下：将混纺纱线剪成1-2cm长后在常温用清水下浸泡72h，之后每1.0-1.1g纱线加入50g1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)，在130-135℃下反应4h，将棉纤维溶解，通过过滤将未溶解的涤纶回收，之后向过滤出残留纱线后的滤液加蒸馏水，使溶解的棉纤维素再生，并过滤回收。经该方法回收的涤纶主要性能没有显著变化，回收后的棉纤维素可以作为化学制品或化学原料，也可以重新纺丝，制造高品质的再生纤维素纤维，但该方法分离效果不理想，并不能使纤维素和涤纶完全分离，回收涤纶纯度不能达到100%，并且处理单位质量的棉织物所需要的溶剂的量较大，工艺复杂，导致处理效率较低和处理成本较高。

因此，针对废弃棉织物的巨大资源量，结合当今对废弃物资源化利用以及生物基产品开发的需求，需对废弃棉织物的环境友好、高效的资源化利用方式进行开发。

发明内容