一种棉质废旧衣物的再利用方法

技术领域

本发明属于废旧衣物再利用技术领域，具体为一种棉质废旧衣物再利用的方法。

背景技术

随着经济的快速发展及人民生活水平的不断提高，人们衣物的更新换代速度越来越快，纺织品的消耗量也急剧增加，与此相伴随的是大量废旧衣物被抛弃。据报道我国每年在生产和消费环节产生2000万吨左右废旧纺织品，但其综合利用率仅为15％左右。如果我国废旧纺织品(包括废旧衣物)综合利用率达到60％，年可产出化学纤维940万吨、天然纤维约470万吨，相当于节约原油1520万吨，节约耕地1360万亩，将有效缓解纺织工业资源紧缺问题。在当前能源危机频发、资源紧缺的今天，废旧衣物的回收利用必将成为人们关注的热点。

目前我国处理废旧衣物的主要方法有：(1)将品质较好的服装以捐赠或售卖的形式输往欠发达国家；(2)将不具备捐赠或售卖条件的废旧衣物制作清洁用品或蔬菜大棚保暖材料；(3)将废旧衣物经一系列工序处理后重新进入纺织生产环节；(4)提取废旧衣物中的棉质纤维用于造纸、再生纤维素的原料及生产燃料乙醇的原料；(5)用于填埋或焚烧发电。

针对棉质废旧衣物的再利用：专利CN 104499266 A公开了一种废旧棉质衣物的预处理方法，通过清洗、脱色和消毒三个步骤对废旧棉质衣物进行预处理，特别是在脱色和消毒过程使用了环保高效的试剂对衣物进行处理，提供优质的原材料，为后期加工制作提供便利。专利CN 105885993 A公开了一种复合废旧棉质衣物的锯末基生物质颗粒。制得的生物质颗粒具有成本低、韧性佳使用寿命长、耐晒不易腐败等优点。

专利CN 104651010 A公开了一种利用废旧棉质衣物发酵做燃料的方法，采用的原料是废旧的棉质衣物，一方面解决了废旧棉质衣物处理问题,另一方面生产的酒精作为清洁燃料在资源匾乏和能源紧缺的现今社会下，具有较高的应用价值和经济效益。

专利CN 113861439 A报道，植物秸秆纤维三氧化硫连续磺化后所得的纤维素的磺酸酯盐保水率达到75％。棉质衣物所含有的纤维与植物秸秆纤维在结构上具有相似性，从反应原理讲，相似的结构具有相似的性质，采用SO

发明内容

本发明提供一种将棉质废旧衣物纤维与三氧化硫反应制得棉质纤维磺化物的方法，通过对棉质废旧衣物的预处理、磺化反应、清洗、循环反应等步骤，提高棉质废旧衣物的综合利用率、简化处理方法、优化工艺流程，以便将其应用于保水、固沙、抑尘等生产生活领域。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种棉质废旧衣物再利用的方法，包括以下步骤：

(1)将废旧衣物经分类后，挑出棉质衣物，剪去纽扣拉链等附件后剪切破碎，破碎的布料剪切成边长不大于10mm的碎布块。

(2)在后续反应前，需先对棉质废旧衣物进行预处理。

(3)将上述处理好的棉质废旧衣物纤维与溶剂按比例在反应器中常温混合。

(4)开动反应器的搅拌装置，常温下缓慢通入SO

(5)反应结束后，减压蒸去溶剂及未反应的SO

(6)向反应容器中加入稀碱液中和，滤去不溶物，不溶物用清水多次洗至中性，其中稀碱液可以为氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钠的水溶液。

(7)合并滤液和水洗液，浓缩得到棉质纤维的磺酸酯盐。

进一步地，为保证纤维结构的完整性和实用性，所述的棉质废旧衣物指的是纯棉或棉质占比超过50％的衣物或废布料，需预先除去纽扣、拉链等附属物再进行剪切处理，剪切成边长不大于10mm的碎布块。

进一步地，步骤(2)在后续反应前，需先对碎布块进行以下预处理：采用超声的方法在容器中对碎布块进行清洗，以便除去碎布块表面附着的各类污物，所述的清洗液为氢氧化钠的水溶液，质量百分比为0.2-0.4％，清洗温度为25℃-45℃，清洗时间为0.5-1.5h；滤出清洗好的碎布块，将其用清水洗涤至中性；将碎布块烘干后粉碎，再采用1％-6％的过氧化氢进行脱色处理，脱色温度为35℃-45℃；脱色完成后，再次用清洗技术清除碎布块表面剩余的过氧化氢，烘干后备用。

进一步地，步骤(3)碎布块与溶剂先在反应器中常温混合，溶剂为二氯甲烷、1,2-二氯乙烷中任何一种或二者的混合液，混合比例为1g碎布块需加入5-20mL的溶剂。

进一步地，步骤(4)反应器开动搅拌后，室温下缓慢通入SO

进一步地，步骤(5)反应结束后，可利用减压蒸去溶剂及未反应的SO

进一步地，步骤(6)蒸去溶剂及未反应的SO

进一步地，步骤(7)将滤液和水洗液合并，采用膜蒸发等手段进行浓缩，得到一定质量浓度的棉质纤维的磺酸酯盐溶液或产品质量浓度超过90％的棉质纤维的磺酸酯盐的固体。

进一步的，步骤(7)中得到的一定质量浓度的棉质纤维的磺酸酯盐溶液或产品质量浓度超过90％的棉质纤维的磺酸酯盐的固体，产品的红外谱图中，在1375-1400cm

进一步的，步骤(7)中得到产品质量浓度超过90％的棉质纤维的磺酸酯盐的固体，采用X射线衍射仪对产品进行扫描，获取XRD衍射曲线，按照下式计算产品的结晶度，产品的结晶度为35％-40％。

式中，Cr为XRD分析法测定的结晶度，Aa为磺酸酯盐固体产品结晶部分衍射峰强度，Ac为磺酸酯盐固体产品非结晶部分弥散峰强度。

本发明的有益效果包括：(1)处理条件全程为常温常压，简单易实现，针对有效成分含量及颜色差异的各类原料，采用间歇式反应工艺，具有反应效率高、工艺简单等特点；(2)本专利采用洗涤、漂白工艺后，再进行磺化处理，避免了最终产品颜色参差不齐，影响最终使用的问题；(3)本专利所得到的产品为质量浓度超过90％的棉质纤维的磺酸酯盐固体，若考虑节能因素，也可以将产品质量浓度放宽在20％-50％，后期应用时根据需要加以稀释；本产品目标定位为矿山(包括煤矿)抑尘以及沙(荒)漠固沙等方面的应用，该场景对磺酸酯盐产品杂质含量要求不高，所以在工艺中洗涤步骤、漂白步骤及其它步骤所产生的污水经处理后可反复循环使用，浓缩步骤产生的水也可以循环使用，大大节省了新鲜水的用量；(4)15％～30％的棉质纤维磺酸酯盐喷在细沙表面，水分挥发后，细沙表面可形成一层较坚硬的表层，在一定时间或反复降雨后仍然可以保持一定的强度，具有较好的防风固沙作用。

附图说明

图1棉质废旧衣物纤维三氧化硫磺化反应方程式；

图2棉质纤维素及棉质纤维磺酸酯钠红外谱图；

图3棉质纤维素及棉质纤维磺酸酯钠XRD图。

具体实施例

具体实施例1：

选用棉质纺织废料50g，剪切为边长小于10mm的布块，用0.4％的氢氧化钠溶液35℃超声清洗0.5h，滤出布块清水洗至中性，烘干后粉碎得碎料I。碎料I 40℃下采用3％的过氧化氢水溶液脱色处理4h，脱色后的碎料滤出后每次用清水50mL洗涤三次，后脱水、烘干得碎料II。将碎料II连同500mL二氯甲烷一同加入反应器中，开动搅拌，室温下缓慢将50g三氧化硫气体通入反应器，通三氧化硫完毕后30℃下继续反应2h。反应结束后蒸去二氯甲烷及未反应的三氧化硫，剩余物中加入5％的NaOH溶液至中性，过滤后，用少量清水洗不溶物至中性。合并滤液及水洗液，浓缩得到指定浓度的棉质衣物纤维磺酸酯盐，计算收率的公式如下：

M

M

m

实施案例2：

选用纯棉废旧衣物，去除纽扣、拉链等附属物，将棉质废旧衣物剪切为边长小于10mm的布块。取45g布块，用1％的氢氧化钠溶液40℃超声清洗0.5h，滤出布块，清水洗至中性，烘干后粉碎得碎料I。碎料I 40℃下采用6％的过氧化氢水溶液脱色处理3.5h，脱色后的碎料滤出后每次用清水45mL洗涤三次，后脱水、烘干得碎料II。将碎料II连同350mL二氯甲烷一同加入反应器中，开动搅拌，室温下缓慢将45g三氧化硫气体通入反应器中，后升高温度至50℃继续反应3.5h。反应结束后蒸去二氯甲烷及未反应的三氧化硫，在剩余物中加入5％的NaOH溶液调至中性，过滤后，用少量清水洗不溶物至中性，合并滤液及清洗液，浓缩得到指定浓度的棉质衣物纤维磺酸酯盐。按照公式【Ⅰ】计算可得本实施例中棉质衣物纤维磺酸酯盐的收率为63％。

实施案例3：

选用棉质废旧衣物，去除纽扣、拉链等附属物，将棉质废旧衣物剪切为边长小于10mm的布块。取50g布块，用1％的氢氧化钠溶液40℃超声清洗0.5h，滤出布块，清水洗至中性，烘干后粉碎得碎料I。碎料I在40℃下采用2％的过氧化氢水溶液脱色处理5h，脱色后的碎料滤出后每次用清水50mL洗涤三次，后脱水、烘干得碎料II。将碎料II连同450mL二氯甲烷一同加入反应器中，开动搅拌，室温下缓慢将100g三氧化硫气体通入反应器中，后升高温度至40℃继续反应1h。反应结束后蒸去二氯甲烷及未反应的三氧化硫，在剩余物中加入5％的NaOH溶液调至中性，过滤后，用少量清水洗不溶物至中性，合并滤液及清洗液，浓缩所得到质量浓度为91％的棉质衣物纤维磺酸酯盐固体。按照公式【Ⅰ】计算可得棉质衣物纤维磺酸酯盐的收率为67％。

取一定量的棉质废旧衣物，去除纽扣、拉链等附属物，作为棉质纤维素样品。取实施例3中一定质量的棉质衣物纤维磺酸酯盐固体经进一步处理后作为棉质纤维磺酸酯钠样品。分别进行红外分析、XRD分析，具体检测结果见附图2、附图3。

附图2为棉质纤维素及棉质纤维磺酸酯钠红外谱图，图中曲线(1)为棉质纤维素红外谱图，曲线(2)为棉质纤维磺酸酯钠红外谱图。曲线(1)的特征峰包括O-H伸缩振动峰(3000cm

附图3为棉质纤维素及棉质纤维磺酸酯钠XRD图，图3中曲线(1)为棉质纤维素XRD图，曲线(2)为棉质纤维磺酸酯钠XRD图。由图3可知，曲线(1)的强衍射峰在2θ＝23.58°，弱衍射峰在2θ＝15.28°，衍射峰较为尖锐，其衍射强度反映了纤维素中氢键的作用强度。曲线(2)与曲线(1)相比，曲线(2)的衍射峰变宽变弱无明显的特征衍射峰，这是由于磺酸酯基的介入使棉质纤维素结晶度降低。按照下式【II】计算产品的结晶度：

【II】式中，Cr为XRD分析法测定的结晶度，Aa为磺酸酯盐固体产品结晶部分衍射峰强度，Ac为磺酸酯盐固体产品非结晶部分弥散峰强度。经计算，反应前棉质纤维结晶度为60.72％，反应后棉质纤维磺酸酯钠结晶度降低至38.70％。

将实施例3中一定质量的棉质衣物纤维磺酸酯盐固体配制成质量浓度为22％的棉质纤维磺酸酯盐溶液，采用细沙进行沙(荒)漠化固沙实验。将质量浓度为22％的棉质纤维磺酸酯盐溶液喷在细沙表面，水分挥发干后，在细沙表面结了一层较坚硬的表层，室温下放置一个月细沙表面较坚硬的表层仍然存在；采用喷壶喷洒清水模拟降雨，反复多次后，虽然细沙较坚固表面有一定的破坏，但仍然具有一定的硬度，表明本产品具有较好的防风固沙、抑尘效果。

以上实施案例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。