本發(fā)明屬于滌棉回收技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種廢棄滌棉紡織品降解回收工藝及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著經(jīng)濟(jì)、工業(yè)以及人口的快速發(fā)展，可利用的自然資源逐日遞減。同時(shí)，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(dāng)導(dǎo)致的環(huán)境污染也日趨嚴(yán)重。因此，全世界各國在尋求可再生新能源的同時(shí)，對固體廢棄物的處理已經(jīng)從過去的填埋、焚燒或簡單回收處置轉(zhuǎn)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(chǎn)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(jù)“十二五”紡織工業(yè)科技進(jìn)步的重點(diǎn)任務(wù)，今后將大力發(fā)展化纖和天然纖維廢棄紡織品的回收再利用技術(shù)。但是由于技術(shù)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(fā)電，甚至單純的焚燒進(jìn)行處理。目前國內(nèi)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(jìn)行回收利用。結(jié)合廢棄棉織物的組份特點(diǎn)，對于滌綸，最有效的是通過化學(xué)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(gòu)成，可以作為酶水解的原料產(chǎn)生可發(fā)酵單糖，進(jìn)而通過將單糖用微生物發(fā)酵生產(chǎn)乙醇、丁醇、細(xì)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(jié)晶結(jié)構(gòu)對酶水解轉(zhuǎn)化成可發(fā)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(chǎn)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(dǎo)致再生棉紗質(zhì)量不高，僅能用于生產(chǎn)價(jià)值較低的紡織品。

現(xiàn)有技術(shù)中，也有將滌棉混紡織物中的滌綸進(jìn)行溶解，分離后再將滌綸化學(xué)降解實(shí)現(xiàn)利用的做法。但上述這些方法，由于不同成分分離的反應(yīng)機(jī)理各不相同，而不同的分離方法也不能通過連續(xù)反應(yīng)進(jìn)行，現(xiàn)有技術(shù)中往往只是溶解分離一種成分，并將剩余物作為另一種成分，并未對每一種成分分別進(jìn)行分離，造成最終產(chǎn)物的純度較差，不便于循環(huán)利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種廢棄滌棉紡織品降解回收工藝及系統(tǒng)。所述廢棄滌棉紡織品降解回收工藝，對滌棉中的滌綸和棉纖維分別采用不同的回收方法進(jìn)行處理，得到純度較高，便于繼續(xù)循環(huán)利用的棉纖維和聚對苯二甲酸乙二醇酯。所述廢棄滌棉紡織品降解回收工藝不僅可以緩解紡織行業(yè)資源短缺的現(xiàn)狀，而且可以減少紡織品對環(huán)境造成的污染，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，利國利民。另外，所述廢棄滌棉紡織品降解回收系統(tǒng)能夠高效完成整個(gè)廢棄滌棉紡織品降解回收工藝。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種廢棄滌棉紡織品降解回收工藝，包括以下步驟：

A、將滌棉紡織品破碎，作為原料；

B、向原料中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75-80％的濃磷酸，在70-80℃下反應(yīng)0.5-1.5h，反應(yīng)完成后過濾，得到過濾物Ⅰ和過濾液Ⅰ；

C、取過濾液Ⅰ加水?dāng)嚢柽M(jìn)行水解，直到不再有固體物析出時(shí)停止加水；過濾，得到過濾物Ⅱ，過濾物Ⅱ即為棉纖維；

D、取過濾物Ⅰ，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20-25％的氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液與過濾物Ⅰ的質(zhì)量比為3-5:1，在90-100℃下反應(yīng)4-6h，反應(yīng)后過濾，取濾液得過濾液Ⅱ；

E、取過濾液Ⅱ加水?dāng)嚢柽M(jìn)行稀釋，直到不再有固體物析出時(shí)停止加水，過濾取濾液，得到過濾液Ⅲ；

F、取過濾物Ⅲ進(jìn)行酸析并烘干，得到對苯二甲酸；

G、取對苯二甲酸加入乙二醇溶解，進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到聚對苯二甲酸乙二醇酯。

所述廢棄滌棉紡織品降解回收工藝，先使用高濃度的磷酸與滌棉中的棉纖維反應(yīng)，生成溶于水的纖維素磷酸酯，從而完成滌綸和棉纖維的初步分離；再水解將棉纖維析出，得到較為純凈的棉纖維；然后向經(jīng)酸解后的反應(yīng)液中加入堿液，進(jìn)行堿解，氫氧化鈉能夠和滌綸生成溶于水的對苯二甲酸鈉，對苯二甲酸鈉進(jìn)一步水解生成對苯二甲酸，同時(shí)在堿解和水解的過程中，一部分殘留的棉纖維(如β-纖維素和γ-纖維素)會(huì)析出，過濾能夠起到除雜的作用；將得到的對苯二甲酸使用乙二醇進(jìn)行直接酯化，得到聚對苯二甲酸乙二醇酯，即PET，便于后續(xù)循環(huán)利用。

破碎為了增大滌棉紡織品與處理溶劑的接觸面積，從而利于回收工藝的順利進(jìn)行；所述步驟中的參數(shù)，是為了能夠較好的實(shí)現(xiàn)所述廢棄滌棉紡織品降解回收工藝的順利進(jìn)行。

步驟A中，將滌棉紡織品破碎成2-8cm的布條，方便后續(xù)操作。

為加快酸解的反應(yīng)速率，優(yōu)選的技術(shù)方案是，步驟B中，濃磷酸和原料的質(zhì)量比為4-6:1，并在反應(yīng)時(shí)進(jìn)行攪拌。

為保證良好的過濾效果，優(yōu)選的技術(shù)方案是，步驟C和步驟E中，過濾操作均為：使用聚酯纖維或聚丙烯纖維作為過濾網(wǎng)進(jìn)行抽濾。

水解時(shí)水的加入量會(huì)影響最終水解產(chǎn)物的量，根據(jù)本申請的發(fā)明人對機(jī)理和試驗(yàn)得知，步驟C中，加入的水和過濾液Ⅰ的體積比為3:1；步驟E中，加入的水和過濾液Ⅱ的體積比為4:1。

步驟F中，加入鹽酸進(jìn)行酸析，并在160-200℃下進(jìn)行烘干操作，烘干時(shí)間為2-4h。160-200℃溫度下，對苯二甲酸非常穩(wěn)定，不會(huì)因?yàn)楹娓啥到猓瑥亩玫郊兌容^高的對苯二甲酸。

為提高對苯二甲酸的反應(yīng)率，本申請的發(fā)明人提高了乙二醇的用量，具體來說，步驟G中，乙二醇與對苯二甲酸的質(zhì)量比為2:1。

本發(fā)明還提供了一種實(shí)現(xiàn)所述廢棄滌棉紡織品降解回收工藝的廢棄滌棉紡織品降解回收系統(tǒng)，包括破碎機(jī)、傳送帶、酸解反應(yīng)釜、棉纖維回收反應(yīng)釜、堿解反應(yīng)釜、初提反應(yīng)釜和酯化反應(yīng)釜；所述破碎機(jī)的出料口通過傳送帶與所述酸解反應(yīng)釜的進(jìn)料口相連通，所述酸解反應(yīng)釜的出液口處可拆卸地設(shè)有滌綸濾布或尼龍濾布制成的過濾介質(zhì)，所述酸解反應(yīng)釜的出液口和棉纖維回收反應(yīng)釜的進(jìn)液口通過管道相連通，所述堿解反應(yīng)釜、初提反應(yīng)釜和酯化反應(yīng)釜依次連通，所述棉纖維回收反應(yīng)釜、堿解反應(yīng)釜、初提反應(yīng)釜和酯化反應(yīng)釜的出液口處均設(shè)有聚酯纖維或聚丙烯纖維制成的過濾網(wǎng)；所述酸解反應(yīng)釜、堿解反應(yīng)釜和酯化反應(yīng)釜的側(cè)壁上均設(shè)有加熱裝置，且酸解反應(yīng)釜、堿解反應(yīng)釜和酯化反應(yīng)釜的內(nèi)部均設(shè)有攪拌器。

因?yàn)榭紤]到酸解之后的過濾步驟中，濾液和過濾物均為需要留下的產(chǎn)物，所以在酸解反應(yīng)釜中設(shè)置可拆卸的過濾介質(zhì)，過濾完成后，拆下過濾介質(zhì)，即可方便的取下留存在過濾介質(zhì)上的過濾物。

考慮到回收工藝的可控性和處理量，所述酸解反應(yīng)釜、堿解反應(yīng)釜和酯化反應(yīng)釜的容積均為50-100L，所述加熱裝置為盤設(shè)在酸解反應(yīng)釜、堿解反應(yīng)釜或酯化反應(yīng)釜側(cè)壁上的電熱盤管，所述電熱盤管的螺距為2-4cm。電加熱的加熱方式，便于控制加熱功率，2-4cm的螺距，也保證了加熱的均勻性。

考慮到酸解、堿解和酯化反應(yīng)對反應(yīng)器材的腐蝕性，為保證所述廢棄滌棉紡織品降解回收工藝的順利進(jìn)行，優(yōu)選的技術(shù)方案是，所述酸解反應(yīng)釜、堿解反應(yīng)釜和酯化反應(yīng)釜均采用304不銹鋼或316L不銹鋼制成。304不銹鋼或316L不銹鋼均能夠耐受酸和30％以下的堿，能夠滿足回收工藝的需要。

當(dāng)然，本發(fā)明中，管道運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力和抽濾需要的壓力均來自于設(shè)置在管道的泵，對于泵的種類、數(shù)量和安裝位置，本領(lǐng)域技術(shù)人員通過現(xiàn)有流體力學(xué)、化工原理及工藝需要，均可輕易得到，在此就不在贅述。

本發(fā)明的有益效果為：

1、本發(fā)明提供了一種廢棄滌棉紡織品降解回收工藝，對滌棉中的滌綸和棉纖維分別采用不同的回收方法進(jìn)行處理，得到純度較高，便于繼續(xù)循環(huán)利用的棉纖維和聚對苯二甲酸乙二醇酯。所述廢棄滌棉紡織品降解回收工藝不僅可以緩解紡織行業(yè)資源短缺的現(xiàn)狀，而且可以減少紡織品對環(huán)境造成的污染，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，利國利民。

2、本發(fā)明還提供了一種廢棄滌棉紡織品降解回收系統(tǒng)，使用所述廢棄滌棉紡織品降解回收系統(tǒng)能夠高效的完成廢棄滌棉紡織品降解回收工藝，得到純度較高，便于繼續(xù)循環(huán)利用的棉纖維和聚對苯二甲酸乙二醇酯。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是實(shí)施例4中酸解反應(yīng)釜的局部剖視圖；

圖3是實(shí)施例4中堿解反應(yīng)釜的局部剖視圖。

圖中：1、破碎機(jī)；2、傳送帶；3、酸解反應(yīng)釜；31、過濾介質(zhì)；4、棉纖維回收反應(yīng)釜；5、堿解反應(yīng)釜；6、初提反應(yīng)釜；7、酯化反應(yīng)釜；8、電熱盤管；9、攪拌器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例，更具體地說明本發(fā)明的內(nèi)容。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施并不局限于下面的實(shí)施例，對本發(fā)明所做的任何形式上的變通和/或改變都將落入本發(fā)明保護(hù)范圍。

在本發(fā)明中，若非特指，所有的份、百分比均為重量單位，所有的設(shè)備和原料等均可從市場購得或是本行業(yè)常用的。下述實(shí)施例中的方法，如無特別說明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。

實(shí)施例1

一種廢棄滌棉紡織品降解回收工藝，包括以下步驟：

A、將廢棄滌棉紡織品破碎成2cm的布條，作為原料；

B、向原料中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80％的濃磷酸，濃磷酸和原料的質(zhì)量比為4:1，在80℃、攪拌狀態(tài)下反應(yīng)0.5h，反應(yīng)完成后過濾，得到過濾物Ⅰ和過濾液Ⅰ；

C、取過濾液Ⅰ加水?dāng)嚢柽M(jìn)行水解，加入的水和過濾液Ⅰ的體積比為3:1；使用聚酯纖維作為過濾網(wǎng)進(jìn)行抽濾取過濾物，得到過濾物Ⅱ，過濾物Ⅱ即為棉纖維；

D、取過濾物Ⅰ，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％的氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液與過濾物Ⅰ的質(zhì)量比為3:1，在100℃下反應(yīng)4h，反應(yīng)后過濾，取濾液得過濾液Ⅱ；

E、取過濾液Ⅱ加水?dāng)嚢柽M(jìn)行稀釋，加入的水和過濾液Ⅱ的體積比為4:1，使用聚丙烯纖維作為過濾網(wǎng)進(jìn)行抽濾取濾液，得到過濾液Ⅲ；

F、取過濾物Ⅲ，加入鹽酸進(jìn)行酸析，并在200℃下進(jìn)行烘干操作，烘干時(shí)間為2h，得到對苯二甲酸；

G、取對苯二甲酸加入乙二醇溶解，乙二醇與對苯二甲酸的質(zhì)量比為2:1，進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到聚對苯二甲酸乙二醇酯。

通過所述廢棄滌棉紡織品降解回收工藝，將廢棄滌棉紡織品逐步分解得到棉纖維和聚對苯二甲酸乙二醇酯，便于后續(xù)循環(huán)利用。

實(shí)施例2

一種廢棄滌棉紡織品降解回收工藝，包括以下步驟：

A、將廢棄滌棉紡織品破碎成8cm的布條，作為原料；

B、向原料中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75％的濃磷酸，濃磷酸和原料的質(zhì)量比為6:1，在70℃、攪拌狀態(tài)下反應(yīng)1.5h，反應(yīng)完成后過濾，得到過濾物Ⅰ和過濾液Ⅰ；

C、取過濾液Ⅰ加水?dāng)嚢柽M(jìn)行水解，加入的水和過濾液Ⅰ的體積比為3:1；使用聚酯纖維作為過濾網(wǎng)進(jìn)行抽濾取過濾物，得到過濾物Ⅱ，過濾物Ⅱ即為棉纖維；

D、取過濾物Ⅰ，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液與過濾物Ⅰ的質(zhì)量比為5:1，在90℃下反應(yīng)6h，反應(yīng)后過濾，取濾液得過濾液Ⅱ；

E、取過濾液Ⅱ加水?dāng)嚢柽M(jìn)行稀釋，加入的水和過濾液Ⅱ的體積比為4:1，使用聚丙烯纖維作為過濾網(wǎng)進(jìn)行抽濾取濾液，得到過濾液Ⅲ；

F、取過濾物Ⅲ，加入鹽酸進(jìn)行酸析，并在160℃下進(jìn)行烘干操作，烘干時(shí)間為4h，得到對苯二甲酸；

G、取對苯二甲酸加入乙二醇溶解，乙二醇與對苯二甲酸的質(zhì)量比為2:1，進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到聚對苯二甲酸乙二醇酯。

通過所述廢棄滌棉紡織品降解回收工藝，將廢棄滌棉紡織品逐步分解得到棉纖維和聚對苯二甲酸乙二醇酯，便于后續(xù)循環(huán)利用。

實(shí)施例3

一種廢棄滌棉紡織品降解回收工藝，包括以下步驟：

A、將廢棄滌棉紡織品破碎成5cm的布條，作為原料；

B、向原料中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為78％的濃磷酸，濃磷酸和原料的質(zhì)量比為5:1，在75℃、攪拌狀態(tài)下反應(yīng)1h，反應(yīng)完成后過濾，得到過濾物Ⅰ和過濾液Ⅰ；

C、取過濾液Ⅰ加水?dāng)嚢柽M(jìn)行水解，加入的水和過濾液Ⅰ的體積比為3:1；使用聚丙烯纖維作為過濾網(wǎng)進(jìn)行抽濾取過濾物，得到過濾物Ⅱ，過濾物Ⅱ即為棉纖維；

D、取過濾物Ⅰ，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22％的氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液與過濾物Ⅰ的質(zhì)量比為4:1，在95℃下反應(yīng)5h，反應(yīng)后過濾，取濾液得過濾液Ⅱ；

E、取過濾液Ⅱ加水?dāng)嚢柽M(jìn)行稀釋，加入的水和過濾液Ⅱ的體積比為4:1，使用聚酯纖維作為過濾網(wǎng)進(jìn)行抽濾取濾液，得到過濾液Ⅲ；

F、取過濾物Ⅲ，加入鹽酸進(jìn)行酸析，并在180℃下進(jìn)行烘干操作，烘干時(shí)間為3h，得到對苯二甲酸；

G、取對苯二甲酸加入乙二醇溶解，乙二醇與對苯二甲酸的質(zhì)量比為2:1，進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到聚對苯二甲酸乙二醇酯。

通過所述廢棄滌棉紡織品降解回收工藝，將廢棄滌棉紡織品逐步分解得到棉纖維和聚對苯二甲酸乙二醇酯，便于后續(xù)循環(huán)利用。

實(shí)施例4

如圖1-3所示，本實(shí)施例為一種實(shí)現(xiàn)實(shí)施例1-3任一所述廢棄滌棉紡織品降解回收工藝的廢棄滌棉紡織品降解回收系統(tǒng)，包括破碎機(jī)1、傳送帶2、酸解反應(yīng)釜3、棉纖維回收反應(yīng)釜4、堿解反應(yīng)釜5、初提反應(yīng)釜6和酯化反應(yīng)釜7；所述破碎機(jī)1的出料口通過傳送帶2與所述酸解反應(yīng)釜3的進(jìn)料口相連通，所述酸解反應(yīng)釜3的出液口處可拆卸地設(shè)有滌綸濾布或尼龍濾布制成的過濾介質(zhì)31，所述酸解反應(yīng)釜3的出液口和棉纖維回收反應(yīng)釜4的進(jìn)液口通過管道相連通，所述堿解反應(yīng)釜5、初提反應(yīng)釜6和酯化反應(yīng)釜7依次連通，所述棉纖維回收反應(yīng)釜4、堿解反應(yīng)釜5、初提反應(yīng)釜6和酯化反應(yīng)釜7的出液口處均設(shè)有聚酯纖維或聚丙烯纖維制成的過濾網(wǎng)(圖中未標(biāo)出)；所述酸解反應(yīng)釜3、堿解反應(yīng)釜5和酯化反應(yīng)釜7的容積可選為50、75或100L，所述酸解反應(yīng)釜3、堿解反應(yīng)釜5和酯化反應(yīng)釜7的側(cè)壁上均設(shè)有盤設(shè)的電熱盤管8，所述電熱盤管8的螺距可選為2、3或4cm；酸解反應(yīng)釜3、堿解反應(yīng)釜5和酯化反應(yīng)釜7的內(nèi)部均設(shè)有攪拌器9。

考慮到酸解、堿解和酯化反應(yīng)對反應(yīng)器材的腐蝕性，為保證所述廢棄滌棉紡織品降解回收工藝的順利進(jìn)行，所述酸解反應(yīng)釜3、堿解反應(yīng)釜5和酯化反應(yīng)釜7均采用304不銹鋼或316L不銹鋼制成。

最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。