廢舊紡織品的回收利用研究

廢舊紡織品的回收利用研究

隨著世界紡織產(chǎn)量的提高，報廢紡織廠的數(shù)量也迅速增加。雖然大部分的廢舊紡織品可被當作垃圾掩埋或焚燒,但對于腈綸、錦綸和滌綸等不易降解的紡織品,掩埋之后對土壤危害極大;且在焚燒處理過程中若處理不當,會產(chǎn)生NOX、HCl等有害氣體。這既浪費資源,又帶來了許多嚴重的環(huán)境污染問題1回收服裝法廢舊紡織品的來源主要包括二類,一是化纖廠的廢絲、織整工序的殘布料、服裝加工中裁剪下來的邊角料,以及針織生產(chǎn)過程中的各種廢料;二是過時了的服裝,廢舊的床上用品和地毯等目前廢舊紡織品的回收利用方法主要有4種,分別是能量回收、機械回收、物理回收和化學回收法。能量回收是將廢舊紡織品中沒有使用價值但熱值較高的纖維,通過焚燒轉(zhuǎn)化為熱量的方法。該方法簡單易操作,回收徹底,但環(huán)境污染大,附加值低。機械回收是將廢舊紡織品直接處理后加工成紗線,織出具有穿著性或一定使用功能的面料,或直接將廢舊布片經(jīng)簡單加工后使用的方法物理回收是將廢舊紡織品經(jīng)過簡單的機械加工后使之重新有利用價值的方法,常用于單組分的天然纖維或合成纖維如廢舊毛纖維、聚酯纖維回收化學回收是將廢舊紡織品中的高分子聚合物解聚得到單體,然后再利用這些單體制造新化學纖維的回收再利用方法?；瘜W回收是對廢舊紡織品回收的最佳方式,分解程度深,利用率高;但是對于組成成分不單一的織物回收難度大,產(chǎn)物難提純分離。2國內(nèi)外對舊紡織品的回收和再利用2.1再生資源回收利用在廢舊紡織品的回收方面,一些發(fā)達國家已經(jīng)建立了較為完備的回收體系,并制定了相應(yīng)的法制法規(guī)。比如,德國的雙元回收系統(tǒng)極具特色,一是街頭收集,二是上交式回收我國從上世紀90年代初就有了將廢舊服裝面料重新加工成再生纖維的實踐,也是從那時起我國開始自主設(shè)計并生產(chǎn)多功能的切割開松設(shè)備,但由于受生產(chǎn)成本和消費市場等因素的限制沒有得到進一步的發(fā)展。有調(diào)查表明只有18.9%的人曾將廢舊服裝作為廢品賣給廢品回收站,其原因是普通回收機構(gòu)一般不接受廢棄服裝;而54.6%的人則將廢舊服裝作為生活垃圾直接丟棄2.2再利用紡織品近年來有不少國內(nèi)外紡織工作者在致力于研究廢舊紡織品的再利用技術(shù),由于大多數(shù)紡織品都是由多種纖維混紡而成的,這給廢舊紡織品的回收再利用帶來了極大的困難。胡雪敏等在廢舊紡織品不分離再利用上,2010年解放軍總后勤部軍需裝備研究所、浙江富潤紡織有限公司、四川大學等單位合作,成功地將廢舊軍服經(jīng)過破碎、開棉、紡絲等多道工序后變成再生纖維,用于紡制服裝、毛毯、箱包等產(chǎn)品;其性能可以和普通材料紡制的產(chǎn)品相媲美,解決了全軍每年幾萬噸廢舊軍裝的回收利用問題。此外,王建坤等3一般回收和再處理3.1紡紗技術(shù)現(xiàn)狀在20世紀90年代我國已設(shè)計出多功能切割開松設(shè)備用于廢舊棉紡織品回收,織物通過切割機切割為適當?shù)乃槠?再經(jīng)開松機進行纖維加工,根據(jù)不同原料的開松要求選擇錫林組數(shù),以漸進式物理作用達到開松的目的。廢舊棉織物經(jīng)切割、開松后得到的纖維分為可紡纖維和不可紡纖維兩種,對可紡纖維可利用摩擦紡、轉(zhuǎn)杯紡和平行紡等紡紗技術(shù)進行紡紗。棉纖維中纖維素含量占90%~95%,纖維素是制造再生纖維的主要原料。因此以廢舊棉制品為原料,經(jīng)制漿、堿化、黃化等工序后再溶于稀堿液中制成黏膠,再生黏膠纖維有良好的耐堿性和尺寸穩(wěn)定性,其濕強也比經(jīng)濕法紡絲而制成的普通黏膠纖維高很多。采用NMMO有機溶劑溶解和干濕法紡絲工藝制成的Lyocell纖維對環(huán)境無污染,具有良好的親水性、吸濕性和懸垂性等。法水熱處理時纖維素發(fā)生脫氫、脫氧反應(yīng),促進了纖維素炭化。M.Sevilla等人通過水熱法利用微晶纖維素制備出直徑為2~10μm的球形碳材料,并詳細分析了纖維素的炭化機理。太原理工大學的高曉月等人利用水熱法將棉漿粕炭化制備碳纖維材料,并討論了反應(yīng)條件對產(chǎn)物表觀形貌的影響。利用這些方法回收再利用棉織物,得到的產(chǎn)物附加值較其他方法要高,且不會出現(xiàn)紡紗中的粉塵污染,以及黏膠纖維和造紙過程的環(huán)境污染,開辟了棉纖維化學再利用的新途徑,值得更多研究者深入探討。3.2降解滌綸織物滌綸水解法是全球最先報道的化學法,它是指以水為介質(zhì),在高溫高壓環(huán)境下將滌綸水解為TPA和EG,它們是合成PET的主要化學原料。利用TPA和EG直接合成PET的技術(shù)逐漸成熟,因此用水解法再利用廢舊滌綸織物日益受到國內(nèi)外專家學者的推崇。根據(jù)水介質(zhì)的酸堿程度不同,水解法又可細分為酸性、堿性及中性水解。酸性水解會消耗大量濃酸和強堿且難以循環(huán)再使用,同時易對環(huán)境造成污染,反應(yīng)降解生產(chǎn)的EG難以回收再利用。堿性水解可處理高污染的廢舊PET,工藝較簡單、成本較低廉,不足是反應(yīng)時間、溫度、堿液濃度及溶劑改變都會影響到水解速度;同時堿液的使用不僅對反應(yīng)容器造成嚴重腐蝕,而且處理不當還會對環(huán)境造成污染。中性水解是在高溫高壓環(huán)境下,利用水蒸氣使廢舊滌綸織物降解為TPA和EG。由于不采用酸堿溶液不產(chǎn)生廢液,不會帶來環(huán)境污染等問題,因此被稱為環(huán)境友好型工藝,具有很好的發(fā)展前景。Masudat等醇解法的基本原理是將PET與EG按一定比例混合,加入醋酸鹽類作為催化劑,其反應(yīng)溫度為180~220℃,壓力0.1~0.6MPa,反應(yīng)時間1~4h。醇解法又可分為甲醇、乙醇及多元醇醇解法。甲醇醇解是指廢舊滌綸織物在適當條件的甲醇溶液中降解生成DMT和EG,乙醇醇解是將廢舊滌綸織物降解成對苯二甲酸二乙酯和EG的一種醇解法,乙二醇醇解法是將廢舊滌綸織物降解為對苯二甲酸二乙二醇酯(BHET)和EG的一種醇解法。熱裂解可分為熱水解、熱氧化、高溫分解。在高溫作用下PET大分子的酯鍵斷裂生成乙烯酸和羧酸(斷裂的酯鍵是隨機的),反應(yīng)一般在400~730℃下進行,產(chǎn)物主要是CO、CO3.3低聚體或單體物理法是利用特制的溶劑將棉纖維或滌綸溶解掉,將未溶解的部分濾出,進而分別利用。榮真等該法是將織物中滌綸或棉降解為低聚體或單體,而另一種纖維不發(fā)生化學變化的方法。如NaOH可將滌/棉混紡織物中的聚酯解聚為對苯二甲酸和乙二醇,在此條件下棉纖維不發(fā)生化學變化且可以濾出。棉纖維可用熱NMMO水溶液溶解,紡絲制成Lyocell纖維;用乙二醇醇解聚酯而保持棉纖維不發(fā)生黃變等變化,濾出的棉纖維性能和原生纖維相仿,且醇解所得產(chǎn)物對苯二甲酸乙二酯更利于聚酯的重新聚合4對發(fā)展廢舊紡織品回收利用的建議目前我國廢舊紡織品回收利用技術(shù)尚不夠成熟,生產(chǎn)成本比較高,廢棄紡織品的混合度高,欲將其按纖維成分進行分離、分解,對技術(shù)的要求很高。然而從經(jīng)濟和社會效益看,發(fā)展廢舊紡織品的回收利用勢在必行。對發(fā)展廢舊紡織品的循環(huán)利用,只要做到:一培養(yǎng)人們的環(huán)保意識,對垃圾進行分類管理;二企業(yè)進行技術(shù)攻關(guān),推進這方面的生產(chǎn)改造和技術(shù)創(chuàng)新,降低成本;三政府