化学法回收废旧毛涤粘混纺面料评价指标体系构建研究

2018-09-12姚炯平孟家光程燕婷

纺织科学与工程学报 2018年3期

姚炯平，孟家光，程燕婷

(西安工程大学，纺织科学与工程学院，陕西西安 710048)

0 引言

纺织原材料价格上涨和大量的废旧纺织品被作为垃圾掩埋和焚烧而造成的环境污染是当今世界纺织行业面临的两大难题。就目前而言，我国废旧纺织品回收再利用率极低，根据2014年国家发改委公布的《中国资源综合利用年度报告(2014)》资料显示：2013年，我国总共产生了大约2000万t的废旧纺织品，其中的300万t得到回收利用，利用率仅有15%[1]。大多数的纺织品还是被当作垃圾填埋或焚烧，像锦纶、腈纶、氨纶以及涤纶等不易降解的化学纤维类纺织品，填埋之后不仅对土壤的危害极大，而且焚烧过程中若处置不当，会产生SOX、COX、NOX等气体造成大气污染，这样不仅造成了资源的浪费，还带来了许多严重的环境问题[2]。

对于废旧纺织品的回收与利用，欧美国家早就展开了相关研究，并且已经建立了比较完善的回收体系，同时通过颁布相关法律政策，支持鼓励再生利用[3]。德国每年产生了190万t的废旧织物，但其中约42%都得到了回收并循环利用[4]。

近几年，我国对废旧纺织品的循环利用也相当重视[5]。目前，国内大部分地区已经自发地建立了许多废旧纺织品回收机构以及废旧纺织品综合利用集聚区。据调查，2012年仅上海市就已经设立了980个60kg～100 kg的旧衣物回收箱，一年可回收305t的废旧纺织品，回收的旧衣物经分类、清洁、消毒后，大多都作为二手服装出售或捐赠[6]。

有关专家还指出：若是我国每年循环利用2000万t的废旧纺织品，就可以获得再生化纤1200万t、天然纤维600万t，相当于节省原油2400万t，节省耕地2000万亩，减少CO2排放量8000万t[7]。可见，若能有效地将这些废旧纺织品回收再利用，不仅能节约大量的原油和耕地，有效缓解我国纺织原料的对外依存度，还能保护环境，具有很重要的现实意义[8]。下页图1为废旧纺织品循环利用结构图，较详细地概括了废旧纺织品的回收路径及其再生产品的用途。

图1 废旧纺织品回收再利用结构图

1 化学法回收废旧毛涤粘混纺面料评价指标体系的构建

本文主要从经济和环境两个指标来分析废弃毛涤粘混纺面料的回收价值，具体的评价指标体系如图2所示。

图2 化学法回收废旧毛涤粘面料的评价指标体系

1.1 经济效益指标

1.1.1 数据收集

本文采用化学回收法对废旧毛涤粘面料进行回收利用，大致的工艺流程为：洗涤→消毒→溶胀→脱色→溶解→再生、烘干、研磨。现以回收1kg废旧毛涤粘织物为例，根据优化后的工艺流程，对废旧毛涤粘纺织品分离回收实验中所涉及的水、电、化学助剂等进行了换算和整理，具体各工序数据如下所示：

(1)洗涤

洗衣机清洗1kg的废弃毛涤粘纺织品30min，耗水：50L，洗衣粉：10g，耗电：0.5度。

(2)DMSO溶胀

用90℃的DMSO溶剂处理毛涤粘混纺面料40min。需要8kg的DMSO，但是DMSO能够百分百回收再利用。耗水：50L，电：1.5度。

(3)消毒

选用沸煮消毒法进行消毒，将织物放在锅中沸煮30min，耗水：10L，电：0.5度。

(4)整理剂的去除

固色剂Y用少许纯碱和平平加O加以剥除，树脂整理剂通过1.6g/L的HCl溶液去除(堆置85℃，10min)。耗水：70L，纯碱：10g，平平加O：5g，30%盐酸：50mL，电：0.1度。

(5)脱色

将毛涤粘面料放入双氧水—活化剂体系中进行脱色(75℃水浴中处理80min)。耗水：110L，双氧水：1L，烧碱：120g，TAED：50g，硅酸钠：60g，JFC：40g，电：2.3度。

(6)溶解

先将毛涤粘混纺面料通过磷酸/多聚磷酸混酸体系将粘胶纤维在室温下进行溶解，然后将洗净后的剩余物通过还原C体系溶解羊毛(95℃水浴中处理6h)。耗磷酸：1.7kg，多聚磷酸：3.5kg，水：110L，尿素：8 kg，亚硫酸氢钠：0.8 kg，SDS：0.4 kg，烧碱：20g，电：12.3度。

(7)烘干

将纤维素凝胶和角蛋白溶液放在功率为800W的电热恒温鼓风干燥箱内(50℃条件下烘8小时)，耗电：6.4度。

1.1.2 数据统计与换算

针对以上工艺的各个环节，对回收方案所涉及到的数据进行了统计。本文的数据均来源于大量相关文献及网络数据，所收集的主要数据类型包括能量和资源的输入，所用助剂均按工厂批发价购买。主要数据见下页表1。

假设废旧毛涤粘混纺面料的粘胶和涤纶回收利用率为100%，羊毛回收利用率为50%，则可回收羊毛角蛋白0.15kg，黏胶0.2kg，涤纶0.5kg。假设水费3.5元/吨，电费0.5元/度，根据表1中的数据可知，回收1kg的废旧毛涤粘混纺面料，需要52.5元左右的成本。而目前纤维素粉末的市场价格为90元/kg，角蛋白粉末为250元/kg，涤纶10元/kg。因此，回收1kg的毛涤粘纺织品可以获得价值60.5元的再生纤维，额外的产品利润为8元/kg。

表1 回收1kg毛涤粘面料的消耗

除此之外，废旧纺织品的循环利用，带来了许多资源效益、环境效益与社会效益。不但实现了纺织资源的循环利用，节约了土地资源和石油资源；减少了因填埋和焚烧纺织品带来的环境污染，而且带来了许多就业机会，缓解了社会就业压力。

1.2 环境指标

在废旧纺织品的回收过程中不可避免的产生了一些污染，如：大气、水体、土壤和噪声污染等。大气是人类赖以生存的最基本的环境要素，在纺织品回收过程中向大气中排放的污染物主要来源于锅炉房燃烧的煤。如CO、CO2等碳氧化物导致全球变暖的气体；SO2、SO3等硫氧化合物或硫化物导致大气、土壤酸化的气体等。在废弃纺织品回收利用过程中，需要用到大量的水资源，洗涤和消毒的过程中使用了大量的洗涤剂和消毒剂，产生的废水会影响水体的pH值，还会产生硫化物、磷酸盐、NaOH等[9]；脱色和整理剂的去除等工艺产生的废水一般会带有颜色，还会产生大量的悬浮物、硫化物等，这些都会污染水源，导致水体富营养化。工业噪音主要来源于运行过程中的机械的振动、摩擦和撞击，轻工业的噪音一般要求应低于90SB。固体废弃物主要来自于锅炉产生的炉渣以及未得到完全利用的纺织品等。

虽然在回收过程中产生了一些污染，但是将废旧纺织品随意丢弃，也会造成相当严重的环境问题。相反，若是这些废旧织物都能得到回收再利用，不但减少了焚烧过程中产生的碳硫化合物的排放而造成的环境污染，还能弥补我国纺织原材料供给不足的现状，减轻我国对外国纺织资源的依赖，保障我国纺织行业的持续、稳定发展。