一種廢棄棉織物資源化回收利用的方法技術

本發明專利技術涉及一種廢棄棉織物的資源化回收利用方法，特別是一種將廢棄滌棉混紡織物中滌綸回收及棉纖維用于生產可發酵糖的技術，屬于固體廢棄物資源化循環再利用領域。本發明專利技術利用濃磷酸作為溶劑，在磷酸質量分數為82-86%，固液比為1:10-1:30，反應溫度為45-60℃的條件下反應2-18小時，將滌棉混紡織物中的棉纖維完全溶解，使滌綸被分離并100%回收，之后向溶液中加入水稀釋溶液，使溶液中的纖維素再生，得到結晶度與聚合度都很低的再生纖維素，以適用于酶水解，經酶水解生成可發酵性糖，用于生物基產品發酵生產的碳源。廢液進行蒸餾，回收濃磷酸循環使用。本發明專利技術適用于任意比例組成的滌棉混紡織物，具有操作簡單，能耗較低的優點，可100%將滌綸回收，同時可回收濃磷酸降低成本，并利用棉纖維組分產出生物基能源或生物基產品。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種廢棄棉織物資源化利用的方法，特別是將廢棄滌綸-棉混紡織物中的棉纖維回收用于生產可發酵糖，并同時高純度回收滌綸的方法。技術背景進入21世紀以來，隨著經濟、工業以及人口的快速發展，可利用的自然資源逐日遞減。同時，化石燃料燃燒排放的溫室氣體、污染物以及固體廢棄物處置不當導致的環境污染也日趨嚴重。因此，全世界各國在尋求可再生新能源的同時，對固體廢棄物的處理已經從過去的填埋、焚燒或簡單回收處置轉向全組分的回收再利用或高附加值的資源化利 用。中國每年生產加工生產的纖維超過4000萬噸，其中滌綸、棉及其兩者的混紡織物占纖維消耗量的一半以上。根據“十二五”紡織工業科技進步的重點任務，今后將大力發展化纖和天然纖維廢棄紡織品的回收再利用技術。但是由于技術和成本原因，絕大部分廢棄的棉-滌綸混紡織物依然通過填埋、焚燒發電，甚至單純的焚燒進行處理。目前國內、外對于滌綸、棉及其混紡纖維的回收，均是通過將其中的滌綸組份與棉組份分開后進行回收利用。結合廢棄棉織物的組份特點，對于滌綸，最有效的是通過化學試劑將滌綸水解或醇解成單體，再利用這些單體重新制造新的滌綸纖維；而其中的棉線由100%的纖維素構成，可以作為酶水解的原料產生可發酵單糖，進而通過將單糖用微生物發酵生產乙醇、丁醇、細菌纖維素等生物基燃料或生物基材料。但廢棄棉織物中棉基纖維高度的結晶結構對酶水解轉化成可發酵糖有很大的阻礙作用。因此，對于棉纖維的回收利用，目前采用的方法是將其開清棉后重新加工成再生棉紗，由于回收過程中產生的短纖維較多，所以回收的棉纖維中能用于紡紗的量較少，導致再生棉紗質量不高，僅能用于生產價值較低的紡織品。將廢棄紡織物中不同品種的纖維進行分離，是廢棄棉織物深層次再利用的基礎。但目前滌棉混紡織物產量逐年增加，同時棉織物中纖維強度呈增強趨勢，將混紡纖維中各組份分離出來的過程對人力和工藝技術的要求原來越高，因而棉織物的組份分離回收越來越困難。經檢索現有技術的文獻發現，專利授權公開號CN102219924A，專利技術專利名稱一種滌棉混紡織物分離及滌綸再聚合裝置，該裝置的分離實質，是通過乙二醇將滌棉混紡纖維中的滌綸醇解成可溶的單體，分離固態的棉組份后，通過縮聚機構將醇解得到的單體重新生成滌綸。此裝置能連續高效的分離滌棉混紡織物中的滌綸纖維和棉纖維，但沒有提出分離后的棉纖維的利用方式。且滌綸經醇解和重新縮聚的過程，回收成本較高，難實現工業化連續生產。紡織學報，2012年33卷第7期報到了一種回收滌綸和滌棉混紡織物的方法，其主要步驟如下將二甲基亞砜(DMSO)與紡織品在185-194 下反應60分鐘后，滌綸被DMSO溶解，將棉纖維從聚酯溶液中濾出，洗滌干燥后回用，再將短鏈聚酯溶液蒸餾，回收部分DMSO試劑，剩余的固體在聚合釜中進行聚合，形成再生滌綸聚酯。該方法雖然回收效率較高，能夠在短時間內溶解并分離滌棉織物，但DMSO完全回收較為困難，DMSO的殘留會使再生滌綸的粘度降低，且主要試劑-二甲基亞砜毒性較高，存在潛在環境風險、反應溫度較高。另一篇關于滌棉織物回收的專利，專利授權公開號CN020610005B，專利技術專利名稱一種滌綸纖維或滌綸織物廢料回收再利用方法，該專利申請內容涉及通過一種或幾種有機溶劑將滌綸纖維及其混紡織物中的滌綸組分溶解或醇解,通過過濾分離出不溶解的非滌綸纖維后，將醇解得到的聚對苯二甲酸乙二醇酯或其降解產物經蒸餾回收，進一步加工后利用。該法可適用于任何含有滌綸的廢料，但滌綸回收率只能達到90%以上，且涉及的試劑多為毒性較強，環境風險較大的有機溶劑。分離后的非滌綸組分僅能作為燃料被焚燒產熱，附加值太低。又如紡織學報，2012年33卷第8期報道了一種分離廢棄滌棉混紡織物中滌綸和棉的方法，其主要步驟如下將混紡紗線剪成l_2cm長后在常溫用清水下浸泡72h，之后每1.0-1. Ig紗線加入50gl-丁基-3-甲基咪唑氯鹽([BMM]C1)，在130-135°c下反應4h，將棉纖維溶解，通過過濾將未溶解的滌綸回收，之后向過濾出殘留紗線后的濾液加蒸餾水，使溶解的棉纖維素再生，并過濾回收。經該方法回收的滌綸主要性能沒有顯著變化，回收后的棉纖維素可以作為化學制品或化學原料，也可以重新紡絲，制造高品質的再生纖維素纖維，但該方法分離效果不理想，并不能使纖維素和滌綸完全分離，回收滌綸純度不能達到100%，并且處理單位質量的棉織物所需要的溶劑的量較大，工藝復雜，導致處理效率較低和處理成本較高。 因此，針對廢棄棉織物的巨大資源量，結合當今對廢棄物資源化利用以及生物基產品開發的需求，需對廢棄棉織物的環境友好、高效的資源化利用方式進行開發。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術的目的在于克服現有技術的不足，提供一種工藝方法較為簡單、環境友好、產物附加值較高的廢棄的純棉織物或滌棉混紡織物回收再利用方法。本專利技術的上述目的是通過如下技術方案實現的 一種廢棄棉織物的回收方法，其步驟包括 (1)、將純棉織物或滌棉織物粉碎成碎片作為原料，加入到反應釜； (2)、向反應釜內加入濃磷酸，與原料混合均勻，在加熱條件下反應，其中濃磷酸與棉纖維反應生成纖維素磷酸酯，溶于反應液中； (3)、過濾，將不溶的滌綸組分濾出，并得到含有纖維素磷酸酯的濾液； (4)、加水稀釋步驟(3)所得濾液，其中纖維素磷酸酯轉化成磷酸和再生纖維素，過濾得到再生纖維素，所得濾液濃縮，以回收濃磷酸做循環利用。較佳地，步驟(I)中將純棉織物或滌棉織物粉碎成約2cm 的碎片。較佳地，步驟(2)中使用的濃磷酸濃度為質量分數82%_86%，更優選為83% ;其用量為使反應體系的固液比為I: ο-l :30,更優選為1:15。較佳地，步驟(2)反應溫度為45_60°C，更優選為45°C ;反應時間為2_18h，更優選為 12h。較佳地，步驟(3)以30目篩網過濾。較佳地，步驟(4)中稀釋用的加水量約為濃磷酸體積的2倍以上。較佳地，步驟(4)中是以濾膜進行過濾。較佳地，于步驟(4 )之后，還包括一個酶解步驟，將再生纖維素用水沖洗干凈后，在加入緩沖液的條件下，加入纖維素酶以及β -葡萄糖苷酶，使再生纖維素生成可發酵糖。其中，酶解步驟反應溫度為50°C。其中，所用緩沖液較佳選擇為檸檬酸/檸檬酸鈉緩沖液。其中，緩沖液與再生纖維的用量比例小于25: 1，纖維素酶的用量為15FPU/g再生纖維素，β_葡萄糖苷酶用量為30IU/g再生纖維素。本專利技術利用無毒無害溶劑進行處理，將純棉織物或滌棉混紡織物中的棉纖維溶解，并降低棉纖維的結晶度與聚合度；同時分離出不溶的滌綸組分，最后將溶液中的棉纖維組分再生后與溶液分離。再生的纖維素通過酶水解成可發酵性糖，作為后期發酵生產生物能源或生物基產品的碳源，達到減少污染，高效回收所有組分的目的。且所用溶劑可以通過濃縮后回收再利用。本專利技術相較于現有技術，其有益效果至少包括 (I)本專利技術使用濃磷酸，在溫和條件下完全溶解棉纖維，而不溶解滌綸，避免了滌綸的損失，將不溶的滌綸分離并全部回收，滌綸回收率高達100%，并且回收后的滌綸不含有棉纖維，可直接進行加工，節省能源等成本。 (2)同時，本專利技術中再生后得到的纖維素結晶度低，比表面積大，提高了酶水解的效率。(3)本專利技術中使用的試劑為濃磷酸，無毒無害，腐蝕本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種廢棄棉織物的資源化回收利用的方法，其包括步驟:(1)、將純棉織物或滌棉織物粉碎成碎片作為原料，加入到反應釜；(2)、向反應釜內加入濃磷酸，與原料混合均勻，在加熱條件下反應，其中濃磷酸與棉纖維反應生成纖維素磷酸酯，溶于反應液中；(3)、過濾，將不溶的滌綸組分濾出，并得到含有纖維素磷酸酯的濾液；(4)、加水稀釋步驟(3)所得濾液，其中纖維素磷酸酯轉化成磷酸和再生纖維素，過濾得再生纖維素，磷酸液蒸餾濃縮回收。

【技術特征摘要】
1.一種廢棄棉織物的資源化回收利用的方法，其包括步驟 (1)、將純棉織物或滌棉織物粉碎成碎片作為原料，加入到反應釜； (2)、向反應釜內加入濃磷酸，與原料混合均勻，在加熱條件下反應，其中濃磷酸與棉纖維反應生成纖維素磷酸酯，溶于反應液中； (3)、過濾，將不溶的滌綸組分濾出，并得到含有纖維素磷酸酯的濾液； (4)、加水稀釋步驟(3)所得濾液，其中纖維素磷酸酯轉化成磷酸和再生纖維素，過濾得再生纖維素，磷酸液蒸餾濃縮回收。2.根據權利要求I所述的方法其特征在于步驟(I)中將純棉織物或滌棉織物粉碎成約2cm 的碎片。3.根據權利要求I所述的方法其特征在于步驟(2)中使用的濃磷酸濃度為質量分數82%-86%，更優選為83%;其用量為使反應體系的固液比為1:10-1:30，更優選為1:15。4.根據權利要求I所述的方法其特征在于步驟(2)反應溫度為45-60°C，更優選為450C...

【專利技術屬性】
技術研發人員：沈飛，肖文雄，鄧仕槐，張延宗，藺麗麗，楊剛，彭宏，李遠偉，
申請(專利權)人：四川農業大學，
類型：發明
國別省市：