廢舊紡織品熱解處理的研究進展*

葉美瀛，陳王覓,2，侯佳奇，戴 昕，李鳴曉，孟繁華?，席北斗，童英偉

廢舊紡織品熱解處理的研究進展*

葉美瀛1，陳王覓1,2，侯佳奇1，戴 昕3，李鳴曉1，孟繁華1?，席北斗1，童英偉4

（1. 中國環(huán)境科學(xué)研究院環(huán)境基準與風(fēng)險評估國家重點實驗室，北京 100012；2. 天津大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300072；3. 南京萬德斯環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，南京 211100；4. 北京林美生態(tài)環(huán)境技術(shù)有限公司，北京 102208）

我國廢舊紡織品年產(chǎn)量和存量持續(xù)增加，推進廢舊紡織品循環(huán)利用對節(jié)約資源、減污降碳具有重要意義。廢舊紡織品富含碳，可成為有前景的可再生能源來源。熱解技術(shù)被認為是高效回收有機廢物能量和化學(xué)組分的重要手段之一，利用該技術(shù)可將廢舊紡織品轉(zhuǎn)化為熱解油、生物炭和可燃氣等高附加值產(chǎn)品，發(fā)展前景廣闊。通過簡述廢舊紡織品種類及基本性質(zhì)，重點闡述了廢舊紡織品熱解特性、熱解產(chǎn)物分布及應(yīng)用等研究現(xiàn)狀，以期為解決廢舊紡織品環(huán)境污染、實現(xiàn)資源高效清潔利用提供新方法和新思路。

廢舊紡織品；熱解特性；熱解產(chǎn)物；回收利用

0 引 言

我國是全球最大的紡織服裝生產(chǎn)國和消費國，紡織纖維加工總量占全球的50%以上[1]。隨著人們生活條件的改善以及時尚的持續(xù)變化，人均纖維消費量不斷增加，廢舊紡織品的產(chǎn)量也隨之增加。我國2020年廢舊紡織品產(chǎn)量約2 200萬t，但循環(huán)利用率僅約20%，循環(huán)利用總體效率偏低[2]。當前廢舊紡織品的主要利用形式是焚燒和填埋，不但浪費資源且污染嚴重。2022年3月，國家發(fā)展改革委、商務(wù)部、工業(yè)和信息化部聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于加快推進廢舊紡織品循環(huán)利用的實施意見》，提出到2025年，廢舊紡織品循環(huán)利用率達到25%，2030年循環(huán)利用率達到30%，并明確指出將推動廢舊紡織品再生利用產(chǎn)品高值化發(fā)展，支持廢舊紡織品利用企業(yè)研發(fā)生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品。

廢舊紡織品主要組分包括棉纖維、聚酯纖維、聚酰胺等，是一種富含碳且熱值高的材料[3]。為提高資源利用效率，利用一定的技術(shù)從廢舊紡織品中回收能源和有價值的資源，不但可以減少化石燃料的消耗，而且可以促進廢舊紡織品的循環(huán)利用。由于廢舊紡織品大多是混紡，同時含有難以分離的染料、顏料以及細微的雜質(zhì)，通過物理或化學(xué)手段回收利用廢舊紡織品生產(chǎn)再生紡織原料時需進行組分分離、凈化等前處理，回收難度大，成本高。在各種技術(shù)中，熱解處理技術(shù)被認為是回收有機廢物能量和化學(xué)成分的新興技術(shù)之一，可以將有機固體廢棄物轉(zhuǎn)化為熱解油、生物炭和可燃氣體三相高附加值產(chǎn)品[4-6]，前景廣闊。紡織廢物熱解是在無氧條件下發(fā)生大分子鍵斷裂、異構(gòu)化和小分子的聚合等反應(yīng)將有機聚合物的C/H/O等元素重新分配到三相熱解產(chǎn)物中得到小分子的氣體、液體和固態(tài)含碳化合物[7-9]，可以高效、快速、安全地處理紡織廢物。然而，與其他工業(yè)固廢、生活垃圾和農(nóng)林生物質(zhì)相比，紡織廢物的熱解很少受到關(guān)注，不利于紡織廢物熱解技術(shù)的發(fā)展。為此，本文通過大量文獻調(diào)研，旨在闡明廢舊紡織品組分特點、熱解特性和熱解產(chǎn)物分布特點，以期為廢舊紡織品高值化回收利用提供新的解決方案。

1 廢舊紡織品種類及數(shù)量

紡織物通常由紡織原料和各種添加劑通過不同工藝制作而成。紡織原料是由各種不同纖維采用不同加工方式制成，按照纖維的來源可將紡織纖維分成天然纖維和化學(xué)纖維兩大類。天然纖維織物包括棉織物、麻織物、毛織物、絲織物等，其中，廢棉紡織品約占天然纖維總產(chǎn)量的 85%[10]?；瘜W(xué)纖維由石化產(chǎn)品或石油來源的化學(xué)品制成，主要包括聚酯纖維（俗稱滌綸，通常是指聚對苯二甲酸乙二酯纖維）、聚酰胺（俗稱尼龍、錦綸）、聚丙烯腈纖維（別名腈綸）等，其中，聚酯纖維占合成纖維總產(chǎn)量的 80%以上[8,11]。

廢舊紡織品主要產(chǎn)生于生產(chǎn)和消費階段，一是制造紡織品過程產(chǎn)生的邊角料、廢絲、下腳料等，二是消費后丟棄的廢舊衣物、家用紡織品等舊物。據(jù)估計，全球每年大約產(chǎn)生9 200萬t紡織品廢物[12]，80%的紡織品是不可自然降解的化學(xué)纖維產(chǎn)品。消費后紡織廢料產(chǎn)生量與區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展水平密切相關(guān)，廢舊紡織品約占歐洲城市固體廢物產(chǎn)生量的5.1%[13]，占美國城市固體廢物產(chǎn)生量的5.8%[14]，部分城市生活垃圾廢舊紡織組分含量超過10%，如德國柏林達14.6%[15]。我國城市和農(nóng)村生活垃圾織物組分含量具有明顯差異，城市生活垃圾織物組分含量約1.72% ～ 10.28%[16]，如廣東省各城市生活垃圾織物組分含量達2.57% ～ 7.85%[17]，而我國農(nóng)村生活垃圾中織物組分含量約1.34% ～ 4.05%[18]。目前大部分的紡織廢物作為固體廢物進入垃圾環(huán)衛(wèi)收集處理系統(tǒng)，最終被填埋或焚燒處置，不利于循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展。廢舊紡織品循環(huán)利用既有利于提高資源利用效率，解決原料資源短缺問題，節(jié)約資源（石油、土地等），又有利于減少二氧化碳排放，保護生態(tài)環(huán)境。因此，如何科學(xué)處理大量的廢舊紡織品是一項不得不面對的重大課題。

2 廢舊紡織品的理化性質(zhì)

織物的工業(yè)分析和元素分析可以顯示其在熱解過程中的潛在應(yīng)用價值。由表1可知，廢舊紡織物料具有高碳氧含量、高揮發(fā)性組分、低灰分含量等特性，意味著廢舊紡織物具有熱值高的特點，適合熱解處理進行能量回收，同時熱解產(chǎn)物主要以熱解油和熱解氣為主，熱解炭固體產(chǎn)物含量一般較低。CHHABRA等[19]發(fā)現(xiàn)紡織廢料含有4.48%的水、13.5%的灰分、77%的揮發(fā)物和 9.5%的固定碳、58%的碳（C）、5.7%的氫（H）、2.7%的氮（N）和44.3%的氧（O）（如無特殊說明，均為質(zhì)量百分數(shù)）。ANSAH等[20]對棉紡織廢物進行分析發(fā)現(xiàn)，水分、固定碳、揮發(fā)分、灰分含量分別為6.85%、82.37%、10.61%和0.17%，碳、氫、氧、氮、硫元素比例分別為41.2%、7%、51%、0.01%和0.84%。不同廢舊紡織品揮發(fā)性組分含量差異不大，但元素組成具有明顯的差異，最終影響熱解產(chǎn)物特性及產(chǎn)物分布。棉紡織品富含碳和氧含量，占比約41% ～ 49%，而羊毛、滌綸、尼龍或腈綸等紡織廢料具有更高的碳含量，占比約57% ～ 74.8%，此外，羊毛、尼龍或聚酯材料的紡織廢料含有更多的氮，這主要是由于其加工過程中使用了大量的顏料和各種添加劑（阻燃劑、抗靜電劑、潤滑劑、漂白劑等）。

熱值大小是判斷物料是否適合熱處理的重要參考指標之一，廢舊紡織品具有高熱值重要特性。BAGHERI等[3]測得廢舊紡織的高位熱值約18.7 ～ 31.2 MJ/kg，平均值約22.5 MJ/kg，比廢紙高近24%，這與溫俊明[21]、韓雷[22]的研究結(jié)果接近。不同廢舊紡織品熱值也具有差異性，織物熱值數(shù)據(jù)的變化趨勢與碳含量的變化非常吻合，WEN等[23]測試計算棉紡織、羊毛紡織、滌綸紡織廢料的高位熱值分別為17.23 MJ/kg、28.96 MJ/kg、23.09 MJ/kg。與棉紡織品相比，石油基紡織品（例如腈綸、聚酯和尼龍）具有更高的碳含量和熱值，能源回收潛力更大。

表1 廢舊紡織品的工業(yè)分析與元素分析

注：①表示分析基；②表示干燥基。

3 廢舊紡織品的熱解特性

3.1 熱重分析

熱解特性研究是分解織物熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過程的基礎(chǔ)，熱重法是深入研究織物熱解過程的失重行為、動力學(xué)特性的重要手段，能夠快速反映整個熱解過程中每個反應(yīng)階段的變化?？椢锏臒峤膺^程大致分為水分析出、揮發(fā)分快速析出、殘余物緩慢炭化熱解三個階段，其中只有一個明顯的失重階段[32]。徐帆帆[26]利用熱重?紅外聯(lián)用平臺在50℃/min升溫速率條件下考察了織物的熱解特性，發(fā)現(xiàn)當熱解溫度低于300℃，織物中的纖維理化性質(zhì)發(fā)生改變，但質(zhì)量損失很少；主要熱解過程發(fā)生在300 ～ 400℃的溫度范圍內(nèi)，主要是纖維的脫羧基、脫羰基等反應(yīng)，反應(yīng)劇烈且失重明顯；隨著溫度的升高，焦炭的生成反應(yīng)完成。張桂娟[33]對織物熱重分析發(fā)現(xiàn)，織物熱解過程包括一個失重階段（282 ～ 409℃），最大失重溫度為363℃，失重率為79.55%。劉照[34]也發(fā)現(xiàn)織物的主要失重溫度區(qū)間大約為300 ～ 380℃，質(zhì)量損失率為70%。通過熱重特性曲線可得到織物在熱變化過程中的基礎(chǔ)熱物性數(shù)據(jù)，為織物熱解工藝的開發(fā)與設(shè)計提供基礎(chǔ)性的理論數(shù)據(jù)支撐。

織物種類繁多，不同種類織物組分差異顯著，導(dǎo)致其不同的熱解特性，主要體現(xiàn)在熱解溫度區(qū)間段與失重率的差異。與化纖類紡織品相比，棉類紡織品熱解溫度較低。武景麗等[25]利用熱重分析在10℃/min升溫速率下對棉布、羊毛線熱解機理進行研究，結(jié)果表明，本白棉布整個熱解過程包括水分析出（246℃之前）、快速熱解（246 ～ 388℃）、緩慢熱解（388℃之后）三個階段，最大失重峰都出現(xiàn)在360℃左右，主要熱解階段集中在260 ～ 400℃；而羊毛線在溫度升高至335℃時開始出現(xiàn)明顯失重，在412℃處出現(xiàn)最大失重峰，487℃時反應(yīng)基本結(jié)束，質(zhì)量損失達79%。潘敏慧[24]利用熱重?紅外聯(lián)用光譜分析研究了織物的熱解，發(fā)現(xiàn)棉纖維在300 ～ 410℃失重明顯，熱解反應(yīng)劇烈，最大失重峰對應(yīng)溫度為373℃，此時的失重率為85%；產(chǎn)物主要包括C=O醛酮類、CO2、C?O酚類、C?H烷烴、CH4、CO以及H2O。羅永浩等[29]對尼龍織物的熱重分析發(fā)現(xiàn)，在40℃/min的升溫速率下，織物的熱解曲線為單一的失重峰，主要熱解溫度區(qū)間為400 ～ 500℃，失重率超過93%。武桐[35]利用熱重分析對尼龍6和尼龍66進行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種織物揮發(fā)分析出階段的溫度區(qū)間均為400 ～ 500℃，失重率超過90%。張明振等[36]對棉、麻、真絲、滌綸４種典型紡織品熱解反應(yīng)失重動力學(xué)進行研究，結(jié)果表明紡織品熱解失重過程受到樣品成分影響很大，棉在270 ～ 430℃溫度范圍內(nèi)熱分解失重約達75.27%，滌綸在350 ～ 500℃的失重量約達到整個失重的88.37%；棉的失重過程終止溫度較低，熱解失重速率較高，較早完成主要的裂解過程并形成炭化物殘渣；麻和真絲的主要熱分解失重溫度范圍分別為290 ～ 600℃和300 ～ 550℃。諸亦成等[37]在氮氣氣氛中對滌綸、錦綸、腈綸、毛、棉以及黏膠六種纖維進行熱失重性能分析，結(jié)果顯示棉、羊毛、黏膠、錦綸、腈綸以及滌綸主要熱解溫度階段分別為345 ～ 385℃、260 ～ 500℃、316 ～ 368℃、424 ～ 484℃、314 ～ 468℃和418 ～ 465℃，在600℃時質(zhì)量殘余分別為12.6%、26%、15.6%、3.8%、42.1%和18.3%。與滌綸紡織品相比，棉紡織品在熱解過程中最活躍，棉紡織品的表觀熱解活化能低于滌綸紡織品，而滌綸紡織品需要更高的分解溫度[23]。

3.2 快速裂解儀與氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用分析

熱解產(chǎn)物組成是熱解過程分析的重要組成部分，通過明晰具體的熱解產(chǎn)物可以判斷產(chǎn)物生成機理，從而推測物料熱解機理，加深對熱解過程的全面分析?？焖倭呀鈨x聯(lián)用氣相色譜/質(zhì)譜儀可以清楚了解熱解產(chǎn)物組成與產(chǎn)物分布，織物快速熱解液體產(chǎn)物中主要含有脂肪族、芳香族、酸類、醛類、酮類、醇類、酚類、呋喃類、吡喃類和其他類（主要為含氮化合物和酸酐等）化合物。織物中木質(zhì)素含量很少，因此熱解產(chǎn)物中酚類物質(zhì)含量很低。徐帆帆[26]通過熱重?紅外聯(lián)用光譜分析推斷，織物在熱解過程中的產(chǎn)物主要有CH4、CO2、CO、H2O等氣體和芳香族化合物、脂肪族化合物、羥基化合物（醇、酚）、羰基化合物（醛、酮、羧酸）以及其他一些含氧化合物；在裂解?氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用平臺上進一步探究織物組分快速熱解的主要產(chǎn)物組成和分布，發(fā)現(xiàn)在2 000℃/min升溫速率、熱解終溫為900℃條件下，織物快速熱解主要產(chǎn)物分布為脂肪族10.48%、芳香族8.36%、酸類7.87%、醛類10.04%、酮類9.07%、醇類11.01%、酚類1.14%、呋喃類7.86%、吡喃類28.93%和其他類（主要為含氮化合物和酸酐等）化合物5.22%。潘敏慧[24]應(yīng)用快速裂解儀與氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用分析方法研究不用溫度下織物快速熱解主要產(chǎn)物時發(fā)現(xiàn)，織物熱解主要為纖維素和半纖維素的熱解；當終溫為600℃時，織物快速熱解主要產(chǎn)物為己醛糖阿洛糖22.80%、2-氨基-1,3-丙二醇10.18%、丁二醛7.38%、1,2-異丙基2.57%、2-丁酮,1-(2-呋喃基)- 4.90%、吡咯烷/吡唑9.70%；當終溫為700℃時，幾乎檢測不到醇類和小分子酮類物質(zhì)，阿洛糖、丁二醛、1,2-異丙基、2-丁酮,1-(2-呋喃基)-、吡咯烷/吡唑等主要產(chǎn)物含量分別為36.49%、5.36%、3.61%、3.69%、3.03%；己醛糖阿洛糖和一些糠醛等物質(zhì)的產(chǎn)生主要來源于纖維素的裂解。

根據(jù)具體的產(chǎn)物組成有助于推斷可能的熱解機理，從而進一步加深對熱解過程的了解?？椢镏泻休^多的纖維素族化合物，其熱解過程中會釋放較多的含氧吡喃環(huán)結(jié)構(gòu)，吡喃糖在熱解過程中會進一步脫水生成吡喃環(huán)的脫水糖和糖酮等產(chǎn)物。烴類化合物的生成來源于C?C鍵的斷鏈和重組反應(yīng)，而含氧化合物的生成則來源于C?O鍵、C=O鍵、C?OH鍵等含氧官能團的斷裂[26,38]。熱解氣相產(chǎn)物主要包括CO2、CO、CH4、H2O等氣體，甲烷的形成是纖維大分子中?C?R鍵裂解并重組或甲氧基（?O?CH3）的去甲基化反應(yīng)，CO2主要是由大分子纖維在熱解過程解聚后經(jīng)過斷鏈形成的?C=O鍵、?COOH鍵和R?O?R鍵的破壞和重整反應(yīng)產(chǎn)生，CO是由含 ?C=O鍵官能團的羰基化合物或含?C?O?C? 鍵化合物的熱分解產(chǎn)生，H2O的生成主要是由于織物纖維大分子中含氧或含羥基的官能團在高溫下裂解并重組而產(chǎn)生[39-40]。

4 廢舊紡織品熱解產(chǎn)物分布

熱解可以將紡織品中有機聚合物熱化學(xué)轉(zhuǎn)化生成氣液固三相產(chǎn)物，熱解產(chǎn)物的產(chǎn)量取決于許多因素，例如反應(yīng)器類型、原材料的組成和熱解操作參數(shù)。表2整理了部分廢舊紡織品的三相熱解產(chǎn)物分布數(shù)據(jù)。MIRANDA等[7]研究了棉紡織廢料的熱解產(chǎn)物分布，發(fā)現(xiàn)棉織物在500 ～ 700℃熱解溫度范圍內(nèi)，產(chǎn)生42.0% ～ 42.5%重餾分液體、30.0% ～ 31.5%輕餾分液體、12.0% ～ 13.5%不凝氣體和16.0% ～ 12.5%固體殘渣。沈祥智[41]探究了500 ～ 700℃條件下布料織物在連續(xù)給料外熱式回轉(zhuǎn)窯爐中的熱解特性，布料熱解主要產(chǎn)物中大部分為熱解氣體，并且隨著溫度的升高，布料熱解殘?zhí)技盁峤庥彤a(chǎn)量都減少，同時熱解氣體產(chǎn)量增加；熱解氣主要組分包括CO2、CO、H2、CH4、C2H4及其他烴類化合物。?ZSIN等[42]在500℃熱解終溫、10℃/min升溫速率條件下開展了廢舊紡織品固定床熱解實驗探究熱解產(chǎn)物產(chǎn)率，結(jié)果表明熱解炭、焦油、水分、氣體產(chǎn)物分別為29.7%、36.3%、5.9%、28.1%。

表2 部分廢舊紡織品的熱解產(chǎn)物分布

熱解溫度對廢舊紡織品熱解產(chǎn)物分布具有較大的影響，熱解氣產(chǎn)率通常隨著溫度的升高而增大，而熱解炭產(chǎn)率降低。NAHIL等[9]研究了丙烯酸紡織廢料在靜態(tài)床反應(yīng)器熱解產(chǎn)物分布與最終熱解溫度的關(guān)系，當熱解終溫從500℃升高至900℃，熱解氣產(chǎn)率從3%提高至9%，熱解油的產(chǎn)率從40%提高至43%，而熱解炭的產(chǎn)率從57%降至48%；在900℃，固體殘余物的質(zhì)量與熱重分析殘余物質(zhì)量數(shù)據(jù)非常相似。李東炎[30]在熱解終溫為450 ～ 650℃下考察了熱解終溫對混合織物熱解特性的影響，結(jié)果顯示，熱解終溫從450℃升高至650℃時，焦炭產(chǎn)率從29.17%減少至22.17%；熱解液的產(chǎn)率隨熱解終溫的升高有輕微的減小，產(chǎn)率約52% ～ 50%；不凝性氣體產(chǎn)率隨熱解終溫的升高而增大，氣體產(chǎn)率從450℃時的19.96%增加到650℃時的28.56%，主要是由于焦炭轉(zhuǎn)化成不凝性氣體引起。

添加催化劑可以加快廢舊紡織熱解進程，并可對熱解產(chǎn)物進一步重整。KWON等[8]采用熱解?催化兩級熱解裝置探究了廢舊紡織品熱解特性，在催化段不添加催化劑情形下，熱解氣、熱解油、熱解炭三相熱解產(chǎn)物的產(chǎn)率分別為50.0%、32.7%和17.3%，熱解油（可凝性氣體）的主要化學(xué)成分為苯、甲苯、苯乙烯、苯甲酸和萘，占液體油的90%以上；在催化段添加Co/SiO2催化劑情形下，廢舊紡織物在氮氣氣氛中催化熱解得到的熱解氣、熱解油和熱解炭的產(chǎn)率分別為73.9%、7.1%和19.1%，H2和CO的產(chǎn)生量分別增加了3倍和2倍以上。溫成[43]探究了紡織物在CO2氣氛下的催化裂解特性，發(fā)現(xiàn)添加催化劑可以提高紡織物的轉(zhuǎn)化率，使用Zn-Fe復(fù)合催化劑能明顯縮短紡織物轉(zhuǎn)化率達到最大時的時間，不冷凝氣體（H2、CO、CH4、CO、C2H4、C2H6）產(chǎn)物總產(chǎn)率高于無催化劑對照組，在催化劑作用下，大部分液體產(chǎn)物含量減少并轉(zhuǎn)化為氣體產(chǎn)物。

5 廢舊紡織品熱解產(chǎn)物應(yīng)用

在面臨高能源需求和尋找可持續(xù)能源的背景下，可將廢舊紡織品通過熱解技術(shù)轉(zhuǎn)化為生物油、熱解氣和熱解炭等高附加值能源產(chǎn)品。熱解氣（H2、CO、CH4等混合物）可作為直接燃料或用于合成其他碳氫化合物和醇等燃料，其中生產(chǎn)燃料是未來的發(fā)展趨勢，如Enerkem、Fulcrum BioEnergy 等企業(yè)利用熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)將廢舊紡織品等固體廢物原料轉(zhuǎn)化生產(chǎn)富含H2、CO 的合成氣，隨后將H2和CO重新結(jié)合成轉(zhuǎn)化生成甲醇和柴油等燃料[46-47]。生物油是一種非常有前景的液體燃料，是含氧有機化合物的稠密混合物，由長鏈碳氫化合物組成，可直接作用低品位燃料，或經(jīng)過適當精煉后作為較高品質(zhì)的液體燃料，也可以作為合成各種化學(xué)品的原料[45]。熱解炭可作為燃料或吸附劑，用于各種能源和環(huán)境應(yīng)用[8]。NAHIL等[9]證實丙烯酸紡織廢料可以有效制備活性炭材料，熱解炭通過進一步蒸汽活化可生產(chǎn)具有高比表面積的微孔活性炭，其BET比表面積最大值可達 619 m2/g。YU等[48]以廢滌綸織物為原料，采用氯化鋅活化熱解法制備了具有高吸附性能的多孔結(jié)構(gòu)無定型活性炭，當熱解溫度為 900℃時，所得樣品的最大 BET 比表面積和總孔體積分別為1101.5 m2/g 和 0.9574 cm3/g，制得的活性炭具有豐富的表面官能團和從微孔到大孔的寬尺度范圍的豐富孔洞，對碘和亞甲藍的吸附表現(xiàn)高性能，吸附能力超過了商業(yè)活性炭。

6 存在問題和發(fā)展建議

廢舊紡織品是高熱值可燃有機物，處理得當可成為循環(huán)利用的重要資源。但目前我國尚未建立廢舊紡織品循環(huán)利用體系，循環(huán)利用率較低，僅約為20%。熱解技術(shù)作為我國重點發(fā)展的重大裝備技術(shù)，已經(jīng)在垃圾、生物質(zhì)、橡膠、塑料、污泥、油泥等有機固體廢棄物處理領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但在廢舊紡織品熱解處理方面，由于政策支撐和科技支撐不足等原因，我國研發(fā)工作起步晚，大多停留在實驗階段，主要在基礎(chǔ)理論研究、產(chǎn)品開發(fā)等方面做了一些探索，距離商業(yè)化應(yīng)用仍存在許多問題有待解決，如：廢舊紡織品熱解尚未形成相應(yīng)的技術(shù)理論體系，缺乏對織物熱解轉(zhuǎn)化機制的系統(tǒng)研究，大規(guī)模實驗研究較少；關(guān)鍵核心技術(shù)裝備亟待突破，高附加值產(chǎn)品及應(yīng)用亟待開發(fā)；工程驗證亟待建立，全生命周期評價及經(jīng)濟性分析亟待開展。

為了加快推進廢舊紡織品熱解技術(shù)研究及應(yīng)用轉(zhuǎn)化，可借鑒生物質(zhì)、橡膠塑料等有機固體廢棄物熱解從基礎(chǔ)理論研究、關(guān)鍵技術(shù)裝備研發(fā)等方面加強科技創(chuàng)新：（1）加強基礎(chǔ)理論，深入解析廢舊紡織品在熱解過程物理化學(xué)結(jié)構(gòu)和熱物性參數(shù)的演變規(guī)律，構(gòu)建廢舊紡織物熱解轉(zhuǎn)化模型，建立熱解目標產(chǎn)物定向調(diào)控機制；（2）加大關(guān)鍵技術(shù)裝備研發(fā)，包括廢舊紡織定向調(diào)控?zé)峤?、生物油提質(zhì)、副產(chǎn)物熱解炭制備活性炭、熱解產(chǎn)品高值化開發(fā)及利用、高效催化劑材料研發(fā)、二次污染控制等關(guān)鍵核心技術(shù)、裝備研發(fā)和集成優(yōu)化，制備高熱值合成氣、高值化學(xué)品和活性炭等為主導(dǎo)的系列產(chǎn)品，加強產(chǎn)品利用效果評估；（3）強化技術(shù)示范應(yīng)用，加快廢舊紡織品熱解處理科技成果轉(zhuǎn)化和集成應(yīng)用，聚焦各類場景應(yīng)用，開展關(guān)鍵核心技術(shù)試點示范，加強示范項目跟蹤監(jiān)測與分析評估，為熱解新技術(shù)、新產(chǎn)品、新方案實際應(yīng)用效果提供科學(xué)數(shù)據(jù)支撐，為國家制定產(chǎn)業(yè)政策和技術(shù)標準提供科學(xué)依據(jù)。

目前，政府已開始重視廢舊紡織品循環(huán)利用，在加快科技創(chuàng)新、強化政策扶持、完善標準規(guī)范等方面逐步加強了支撐保障，在這樣的背景下，廢舊紡織品熱解新興產(chǎn)業(yè)預(yù)計如生物質(zhì)、橡膠塑料等有機固體廢棄物熱解產(chǎn)業(yè)一樣在我國得到大力發(fā)展，廢舊紡織品循環(huán)利用關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)突破，并形成一批先進熱解技術(shù)裝備，培育出一批骨干企業(yè)，從而促進廢舊紡織品高值化利用。

7 結(jié) 論

廢舊紡織品組分特點、熱解特性及產(chǎn)物分布等規(guī)律，表明廢舊紡織品適合采用熱解技術(shù)制備高熱值氣體、生物油、生物炭等高附加值產(chǎn)物，從而實現(xiàn)廢舊紡織品的高效減量化、無害化和資源化，發(fā)展前景廣闊。目前，塑料、橡膠、生物質(zhì)等其他生活垃圾組分熱解已有工程示范，但廢舊紡織品單獨熱解大都停留在實驗階段，尚未有商業(yè)應(yīng)用報道。因此，在科技創(chuàng)新方面，需要提高廢舊紡織品循環(huán)利用技術(shù)裝備水平，進一步加大技術(shù)投入和研發(fā)力度，尤其是加快突破熱解等先進資源化工藝、技術(shù)及裝備，構(gòu)建廢舊紡織預(yù)處理?熱化學(xué)轉(zhuǎn)化?產(chǎn)物回收利用的一體化技術(shù)裝備體系，提升技術(shù)成熟度、安全可靠性，提高廢舊紡織品熱解轉(zhuǎn)化過程中的目標選擇性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性，實現(xiàn)廢舊紡織品的熱解轉(zhuǎn)化大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。

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Research Progress on Pyrolysis Treatment of Waste Textiles

YE Mei-ying1, CHEN Wang-mi1,2, HOU Jia-qi1, DAI Xin3, LI Ming-xiao1, MENG Fan-hua1, XI Bei-dou1, TONG Ying-wei4

(1. State Key Laboratory of Environment Criteria and Risk Assessment, Chinese Research Academy of Environment Sciences, Beijing 100012, China; 2. School of Environment Science & Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China; 3. Nanjing Wondux Environment Protection Technology Co. Ltd., Nanjing 211100, China; 4. Beijing Linmei Ecological Environment Technology Co. Ltd., Beijing 102208, China)

The annual output and stock of waste textiles in China continuously increase. Promoting the recycling of waste textiles is of great significance for saving resources and reducing pollution and carbon. Waste textiles are rich in carbon and energy and can become a promising renewable energy source. Pyrolysis technology is regarded as one of the important means to efficiently recover the energy and chemical components of organic waste, and waste textiles can be converted into high-value-added products such as pyrolysis oil, biochar, and combustible gas through pyrolysis technology. The types and basic properties of waste textiles were briefly described in this paper, and the research status of pyrolysis characteristics, distribution, and application of pyrolysis products for waste textile were focused. It is expected to provide new methods and new ideas for solving environmental pollution of waste textiles and realizing efficient and clean utilization of resources.

waste textiles; pyrolysis properties; pyrolysis products; recycling

2095-560X（2022）05-0477-08

TK09；X705

A

10.3969/j.issn.2095-560X.2022.05.011

2022-07-07

2022-08-11

“十三五”國家重點研發(fā)計劃項目（2019YFD1100305）；國家重點研發(fā)計劃項目（2019YFC1903904）

孟繁華，E-mail：mfhhappy@163.com

葉美瀛（1990-），男，碩士，工程師，主要從事有機固體廢棄物資源化利用研究。

孟繁華（1979-），男，碩士，高級工程師，主要從事固體廢棄物處理處置研究。