廢舊紡織品的回收再利用

陳加敏,孟家光,薛 濤

(西安工程大學(xué)，陜西 西安 710048)

廢舊紡織品的回收再利用

陳加敏,孟家光,薛 濤

(西安工程大學(xué)，陜西 西安 710048)

介紹了國(guó)內(nèi)外廢舊紡織品的回收再利用方法和現(xiàn)狀，詳述了廢舊全棉、滌綸紡織品和滌棉混紡織物的具體回收方法與其優(yōu)缺點(diǎn)，展望了廢舊紡織品的循環(huán)利用前景。

廢舊紡織品；回收再利用；現(xiàn)狀；前景

隨著全球紡織品產(chǎn)量的不斷提高，隨之而來(lái)的廢舊紡織品數(shù)量也迅速增加。雖然大部分的廢舊紡織品可被當(dāng)作垃圾掩埋或焚燒，但對(duì)于腈綸、錦綸和滌綸等不易降解的紡織品，掩埋之后對(duì)土壤危害極大；且在焚燒處理過(guò)程中若處理不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生NOX、HCl等有害氣體。這既浪費(fèi)資源，又帶來(lái)了許多嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題[1]。因此做好廢舊紡織品的綜合利用，不僅可補(bǔ)充紡織行業(yè)的原料供給，還可節(jié)約用地，減少環(huán)境污染[2]。

1 廢舊紡織品來(lái)源與回收再利用方法

廢舊紡織品的來(lái)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(lái)的邊角料，以及針織生產(chǎn)過(guò)程中的各種廢料；二是過(guò)時(shí)了的服裝，廢舊的床上用品和地毯等[3]，且該來(lái)源有不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)。另外，像聚酯瓶這類具有可利用價(jià)值的廢舊塑料，也可作為化纖廠原料被再利用。

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(jī)械回收、物理回收和化學(xué)回收法。能量回收是將廢舊紡織品中沒(méi)有使用價(jià)值但熱值較高的纖維，通過(guò)焚燒轉(zhuǎn)化為熱量的方法。該方法簡(jiǎn)單易操作，回收徹底，但環(huán)境污染大，附加值低。

機(jī)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(jiǎn)單加工后使用的方法[4]。經(jīng)機(jī)械回收生產(chǎn)的產(chǎn)品可用作填絮料[5]，或?qū)Π胄屡f的紡織品進(jìn)行改造而成為新的產(chǎn)品[6-7]，例如，做成拖把、抹布或工藝品等。該方法無(wú)需對(duì)廢舊織物做分離處理，附加值也比較低。

物理回收是將廢舊紡織品經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的機(jī)械加工后使之重新有利用價(jià)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[8]。這種方法處理對(duì)象全面，操作簡(jiǎn)單，對(duì)環(huán)境污染?。坏珜?duì)技術(shù)要求高，分類困難，成本高，工藝復(fù)雜，回收產(chǎn)品力學(xué)性能下降。

化學(xué)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(xué)纖維的回收再利用方法?；瘜W(xué)回收是對(duì)廢舊紡織品回收的最佳方式，分解程度深，利用率高；但是對(duì)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(guó)內(nèi)外廢舊紡織品回收再利用現(xiàn)狀

2.1 回收現(xiàn)狀

在廢舊紡織品的回收方面，一些發(fā)達(dá)國(guó)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(guó)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[9]。法國(guó)生態(tài)和可持續(xù)發(fā)展部于2007年9月11日發(fā)布的《關(guān)于新紡織服裝產(chǎn)品、鞋及家用亞麻布產(chǎn)生的廢物再循環(huán)與處理法令草案》，制定了關(guān)于紡織廢物延伸生產(chǎn)者責(zé)任及計(jì)劃的組織程序[10]。另外，歐盟從2008年12月12日開(kāi)始實(shí)施新指令，將廢舊紡織品及服裝列為可循環(huán)利用材料，這有利于推動(dòng)廢舊紡織品在歐盟的循環(huán)利用。在美國(guó)廢舊紡織品的回收也成為了一種潮流，且美國(guó)對(duì)廢舊地毯的回收技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。日本早在1992年就制定了《再生資源利用促進(jìn)法》，日本嚴(yán)格的垃圾分類制度為此項(xiàng)政策的執(zhí)行奠定了基礎(chǔ)，并且日本的廢舊紡織品回收體系也是全球最先進(jìn)的體系之一[11-12]。

我國(guó)從上世紀(jì)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(shí)踐，也是從那時(shí)起我國(guó)開(kāi)始自主設(shè)計(jì)并生產(chǎn)多功能的切割開(kāi)松設(shè)備，但由于受生產(chǎn)成本和消費(fèi)市場(chǎng)等因素的限制沒(méi)有得到進(jìn)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(jī)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[13]。另外，出于對(duì)回收成本的考慮，我國(guó)的紡織品生產(chǎn)企業(yè)大多選擇對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的下腳料進(jìn)行回收處理再利用。

2.2 再利用技術(shù)現(xiàn)狀

近年來(lái)有不少國(guó)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(lái)了極大的困難。

胡雪敏等[14]將滌棉混紡織物中的聚酯降解，然后濾除棉纖維，達(dá)到將聚酯和棉纖維分離的目的。謝飛等[15]利用粘膠法和銅氨法將滌棉混紡織物中的棉纖維降解，也達(dá)到了將聚酯和棉纖維分離的目的；分離后再將兩種纖維分別加以利用，其中聚酯可以重新合成新的聚酯纖維，棉纖維可以用來(lái)加工成黏膠纖維。目前合成纖維紡織品的回收商業(yè)化技術(shù)最成熟的也是聚酯的回收[16-19]。對(duì)于由多種合成纖維混紡的織物，東華大學(xué)的研究人員[20]首先將其切割粉碎置于水中，根據(jù)各種合成纖維的密度不同先進(jìn)行大致的分離；然后采用離心系統(tǒng)可以將粉碎后的織物做進(jìn)一步分離。此外，分離合成纖維混紡織物的另一種方法是在批量加工中采用超臨界流體(SCF)法。

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(rùn)紡織有限公司、四川大學(xué)等單位合作，成功地將廢舊軍服經(jīng)過(guò)破碎、開(kāi)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(wàn)噸廢舊軍裝的回收利用問(wèn)題。此外，王建坤等[21]將廢地毯經(jīng)開(kāi)松、撕裂后得到的纖維添加到混凝土中，用于增強(qiáng)混凝土的力學(xué)性能，實(shí)驗(yàn)表明這種添加再生纖維的混凝土其抗壓、抗剪切等力學(xué)性能較普通混凝土有較大提高。

3 常見(jiàn)廢舊紡織品的回收利用

3.1 廢舊全棉紡織品

(1)機(jī)械回收法 在20世紀(jì)90年代我國(guó)已設(shè)計(jì)出多功能切割開(kāi)松設(shè)備用于廢舊棉紡織品回收，織物通過(guò)切割機(jī)切割為適當(dāng)?shù)乃槠?，再?jīng)開(kāi)松機(jī)進(jìn)行纖維加工，根據(jù)不同原料的開(kāi)松要求選擇錫林組數(shù)，以漸進(jìn)式物理作用達(dá)到開(kāi)松的目的。廢舊棉織物經(jīng)切割、開(kāi)松后得到的纖維分為可紡纖維和不可紡纖維兩種，對(duì)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(jìn)行紡紗。

(2)化學(xué)回収法 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(qiáng)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(jī)溶劑溶解和干濕法紡絲工藝制成的Lyocell纖維對(duì)環(huán)境無(wú)污染，具有良好的親水性、吸濕性和懸垂性等。

(3)水熱法回收法 水熱處理時(shí)纖維素發(fā)生脫氫、脫氧反應(yīng)，促進(jìn)了纖維素炭化。M. Sevilla等人通過(guò)水熱法利用微晶纖維素制備出直徑為2～10 μm的球形碳材料，并詳細(xì)分析了纖維素的炭化機(jī)理。太原理工大學(xué)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(duì)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(huì)出現(xiàn)紡紗中的粉塵污染，以及黏膠纖維和造紙過(guò)程的環(huán)境污染，開(kāi)辟了棉纖維化學(xué)再利用的新途徑，值得更多研究者深入探討。

3.2 廢舊滌綸紡織品

(1)水解法 滌綸水解法是全球最先報(bào)道的化學(xué)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T(mén)PA和EG，它們是合成PET的主要化學(xué)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(guó)內(nèi)外專家學(xué)者的推崇。根據(jù)水介質(zhì)的酸堿程度不同，水解法又可細(xì)分為酸性、堿性及中性水解。酸性水解會(huì)消耗大量濃酸和強(qiáng)堿且難以循環(huán)再使用，同時(shí)易對(duì)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(jiǎn)單、成本較低廉，不足是反應(yīng)時(shí)間、溫度、堿液濃度及溶劑改變都會(huì)影響到水解速度；同時(shí)堿液的使用不僅對(duì)反應(yīng)容器造成嚴(yán)重腐蝕，而且處理不當(dāng)還會(huì)對(duì)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T(mén)PA和EG。由于不采用酸堿溶液不產(chǎn)生廢液，不會(huì)帶來(lái)環(huán)境污染等問(wèn)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[22]研究中性水解通常在溫度200～300 ℃，壓力為1～4 MPa反應(yīng)釜中進(jìn)行，過(guò)量的熱水或水蒸汽將PET降解為T(mén)PA和EG。Lixin Liu等[23]研究了純水中PET在微波輻射作用下的降解，在壓強(qiáng)為2 MPa，溫度220 ℃，PET和水質(zhì)量比為1∶10條件下，反應(yīng)90～120 min，PET完全降解為T(mén)PA、EG和二甘醇(少量)。

(2)醇解法 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0.1～0.6 MPa，反應(yīng)時(shí)間1～4 h。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(dāng)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(duì)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(duì)苯二甲酸二乙二醇酯(BHET)和EG的一種醇解法。

(3)熱裂解法 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(jī)的)，反應(yīng)一般在400～730 ℃下進(jìn)行，產(chǎn)物主要是CO、CO2、乙醛等小分子氣體和以芳香族化合物、苯及其衍生物為主的殘留物，經(jīng)過(guò)除雜等處理后可作為清潔燃油[24]。

3.3 廢舊滌棉混紡織物

(1)物理法 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(jìn)而分別利用。榮真等[25]使用離子液體1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽([BMIM]Cl)將滌/棉混紡織物中的棉纖維溶解，得到聚酯。該方法有效分離了滌綸纖維與棉纖維，被溶解的棉纖維則變成固態(tài)纖維素，用于造紙或與熱塑性材料混合后制成各種型材和板材等。

(2)化學(xué)法 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(xué)變化的方法。如NaOH可將滌/棉混紡織物中的聚酯解聚為對(duì)苯二甲酸和乙二醇，在此條件下棉纖維不發(fā)生化學(xué)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(duì)苯二甲酸乙二酯更利于聚酯的重新聚合[26]。

4 結(jié)語(yǔ)

目前我國(guó)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(jìn)行分離、分解，對(duì)技術(shù)的要求很高。然而從經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益看，發(fā)展廢舊紡織品的回收利用勢(shì)在必行。對(duì)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(shí)，對(duì)垃圾進(jìn)行分類管理；二企業(yè)進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，推進(jìn)這方面的生產(chǎn)改造和技術(shù)創(chuàng)新，降低成本；三政府在政策上對(duì)再生紡織品生產(chǎn)企業(yè)給予必要的產(chǎn)業(yè)扶持，從政策規(guī)范、法律保護(hù)、標(biāo)準(zhǔn)制定、市場(chǎng)引導(dǎo)等多方面推動(dòng)廢舊紡織品的回收利用，就能讓“再生產(chǎn)品”不斷走進(jìn)我們的生活。

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Recycling and Reusing of Waste Textiles

CHEN Jia-min, MENG Jia-guang, XUE Tao

(Xi'an Polytechnic University, Xi'an 710048, China)

The methods and status of recycling and reusing of domestic and foreign waste textile were introduced. The recovering methods, pros and cons of several common fabrics were introduced, such as cotton, polyester waste products and cotton/polyester blended waste products. The prospects of the recycling of waste textiles were proposed.

waste textile; recycling and reusing; current situation; prospect

2016-06-21

陳加敏(1991-)女，安徽馬鞍山人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)榧徔椆こ獭?/p>

TS102.9

A

1673-0356(2016)09-0010-04