化學(xué)法回收廢舊毛滌粘混紡面料評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建研究

姚炯平，孟家光，程燕婷

(西安工程大學(xué)，紡織科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710048)

0 引言

紡織原材料價(jià)格上漲和大量的廢舊紡織品被作為垃圾掩埋和焚燒而造成的環(huán)境污染是當(dāng)今世界紡織行業(yè)面臨的兩大難題。就目前而言，我國廢舊紡織品回收再利用率極低，根據(jù)2014年國家發(fā)改委公布的《中國資源綜合利用年度報(bào)告(2014)》資料顯示：2013年，我國總共產(chǎn)生了大約2000萬t的廢舊紡織品，其中的300萬t得到回收利用，利用率僅有15%[1]。大多數(shù)的紡織品還是被當(dāng)作垃圾填埋或焚燒，像錦綸、腈綸、氨綸以及滌綸等不易降解的化學(xué)纖維類紡織品，填埋之后不僅對(duì)土壤的危害極大，而且焚燒過程中若處置不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生SOX、COX、NOX等氣體造成大氣污染，這樣不僅造成了資源的浪費(fèi)，還帶來了許多嚴(yán)重的環(huán)境問題[2]。

對(duì)于廢舊紡織品的回收與利用，歐美國家早就展開了相關(guān)研究，并且已經(jīng)建立了比較完善的回收體系，同時(shí)通過頒布相關(guān)法律政策，支持鼓勵(lì)再生利用[3]。德國每年產(chǎn)生了190萬t的廢舊織物，但其中約42%都得到了回收并循環(huán)利用[4]。

近幾年，我國對(duì)廢舊紡織品的循環(huán)利用也相當(dāng)重視[5]。目前，國內(nèi)大部分地區(qū)已經(jīng)自發(fā)地建立了許多廢舊紡織品回收機(jī)構(gòu)以及廢舊紡織品綜合利用集聚區(qū)。據(jù)調(diào)查，2012年僅上海市就已經(jīng)設(shè)立了980個(gè)60kg～100 kg的舊衣物回收箱，一年可回收305t的廢舊紡織品，回收的舊衣物經(jīng)分類、清潔、消毒后，大多都作為二手服裝出售或捐贈(zèng)[6]。

有關(guān)專家還指出：若是我國每年循環(huán)利用2000萬t的廢舊紡織品，就可以獲得再生化纖1200萬t、天然纖維600萬t，相當(dāng)于節(jié)省原油2400萬t，節(jié)省耕地2000萬畝，減少CO2排放量8000萬t[7]?？梢?，若能有效地將這些廢舊紡織品回收再利用，不僅能節(jié)約大量的原油和耕地，有效緩解我國紡織原料的對(duì)外依存度，還能保護(hù)環(huán)境，具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義[8]。下頁圖1為廢舊紡織品循環(huán)利用結(jié)構(gòu)圖，較詳細(xì)地概括了廢舊紡織品的回收路徑及其再生產(chǎn)品的用途。

圖1 廢舊紡織品回收再利用結(jié)構(gòu)圖

1 化學(xué)法回收廢舊毛滌粘混紡面料評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

本文主要從經(jīng)濟(jì)和環(huán)境兩個(gè)指標(biāo)來分析廢棄毛滌粘混紡面料的回收價(jià)值，具體的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如圖2所示。

圖2 化學(xué)法回收廢舊毛滌粘面料的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.1 經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)

1.1.1 數(shù)據(jù)收集

本文采用化學(xué)回收法對(duì)廢舊毛滌粘面料進(jìn)行回收利用，大致的工藝流程為：洗滌→消毒→溶脹→脫色→溶解→再生、烘干、研磨?，F(xiàn)以回收1kg廢舊毛滌粘織物為例，根據(jù)優(yōu)化后的工藝流程，對(duì)廢舊毛滌粘紡織品分離回收實(shí)驗(yàn)中所涉及的水、電、化學(xué)助劑等進(jìn)行了換算和整理，具體各工序數(shù)據(jù)如下所示：

(1)洗滌

洗衣機(jī)清洗1kg的廢棄毛滌粘紡織品30min，耗水：50L，洗衣粉：10g，耗電：0.5度。

(2)DMSO溶脹

用90℃的DMSO溶劑處理毛滌粘混紡面料40min。需要8kg的DMSO，但是DMSO能夠百分百回收再利用。耗水：50L，電：1.5度。

(3)消毒

選用沸煮消毒法進(jìn)行消毒，將織物放在鍋中沸煮30min，耗水：10L，電：0.5度。

(4)整理劑的去除

固色劑Y用少許純堿和平平加O加以剝除，樹脂整理劑通過1.6g/L的HCl溶液去除(堆置85℃，10min)。耗水：70L，純堿：10g，平平加O：5g，30%鹽酸：50mL，電：0.1度。

(5)脫色

將毛滌粘面料放入雙氧水—活化劑體系中進(jìn)行脫色(75℃水浴中處理80min)。耗水：110L，雙氧水：1L，燒堿：120g，TAED：50g，硅酸鈉：60g，JFC：40g，電：2.3度。

(6)溶解

先將毛滌粘混紡面料通過磷酸/多聚磷酸混酸體系將粘膠纖維在室溫下進(jìn)行溶解，然后將洗凈后的剩余物通過還原C體系溶解羊毛(95℃水浴中處理6h)。耗磷酸：1.7kg，多聚磷酸：3.5kg，水：110L，尿素：8 kg，亞硫酸氫鈉：0.8 kg，SDS：0.4 kg，燒堿：20g，電：12.3度。

(7)烘干

將纖維素凝膠和角蛋白溶液放在功率為800W的電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)(50℃條件下烘8小時(shí))，耗電：6.4度。

1.1.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與換算

針對(duì)以上工藝的各個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)回收方案所涉及到的數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。本文的數(shù)據(jù)均來源于大量相關(guān)文獻(xiàn)及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，所收集的主要數(shù)據(jù)類型包括能量和資源的輸入，所用助劑均按工廠批發(fā)價(jià)購買。主要數(shù)據(jù)見下頁表1。

假設(shè)廢舊毛滌粘混紡面料的粘膠和滌綸回收利用率為100%，羊毛回收利用率為50%，則可回收羊毛角蛋白0.15kg，黏膠0.2kg，滌綸0.5kg。假設(shè)水費(fèi)3.5元/噸，電費(fèi)0.5元/度，根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)可知，回收1kg的廢舊毛滌粘混紡面料，需要52.5元左右的成本。而目前纖維素粉末的市場(chǎng)價(jià)格為90元/kg，角蛋白粉末為250元/kg，滌綸10元/kg。因此，回收1kg的毛滌粘紡織品可以獲得價(jià)值60.5元的再生纖維，額外的產(chǎn)品利潤為8元/kg。

表1 回收1kg毛滌粘面料的消耗

除此之外，廢舊紡織品的循環(huán)利用，帶來了許多資源效益、環(huán)境效益與社會(huì)效益。不但實(shí)現(xiàn)了紡織資源的循環(huán)利用，節(jié)約了土地資源和石油資源；減少了因填埋和焚燒紡織品帶來的環(huán)境污染，而且?guī)砹嗽S多就業(yè)機(jī)會(huì)，緩解了社會(huì)就業(yè)壓力。

1.2 環(huán)境指標(biāo)

在廢舊紡織品的回收過程中不可避免的產(chǎn)生了一些污染，如：大氣、水體、土壤和噪聲污染等。大氣是人類賴以生存的最基本的環(huán)境要素，在紡織品回收過程中向大氣中排放的污染物主要來源于鍋爐房燃燒的煤。如CO、CO2等碳氧化物導(dǎo)致全球變暖的氣體；SO2、SO3等硫氧化合物或硫化物導(dǎo)致大氣、土壤酸化的氣體等。在廢棄紡織品回收利用過程中，需要用到大量的水資源，洗滌和消毒的過程中使用了大量的洗滌劑和消毒劑，產(chǎn)生的廢水會(huì)影響水體的pH值，還會(huì)產(chǎn)生硫化物、磷酸鹽、NaOH等[9]；脫色和整理劑的去除等工藝產(chǎn)生的廢水一般會(huì)帶有顏色，還會(huì)產(chǎn)生大量的懸浮物、硫化物等，這些都會(huì)污染水源，導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化。工業(yè)噪音主要來源于運(yùn)行過程中的機(jī)械的振動(dòng)、摩擦和撞擊，輕工業(yè)的噪音一般要求應(yīng)低于90SB。固體廢棄物主要來自于鍋爐產(chǎn)生的爐渣以及未得到完全利用的紡織品等。

雖然在回收過程中產(chǎn)生了一些污染，但是將廢舊紡織品隨意丟棄，也會(huì)造成相當(dāng)嚴(yán)重的環(huán)境問題。相反，若是這些廢舊織物都能得到回收再利用，不但減少了焚燒過程中產(chǎn)生的碳硫化合物的排放而造成的環(huán)境污染，還能彌補(bǔ)我國紡織原材料供給不足的現(xiàn)狀，減輕我國對(duì)外國紡織資源的依賴，保障我國紡織行業(yè)的持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。

2 結(jié)論

本文從經(jīng)濟(jì)和環(huán)境兩方面考慮，初步估算了廢舊毛滌粘混紡面料回收再利用的附加值。統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，回收1kg的毛滌粘面料，不僅可以獲得價(jià)值8元的直接利潤，而且與原生材料的生產(chǎn)加工相比，廢舊紡織品回收更節(jié)能、更環(huán)保。