涤纶废料剥色再利用的工艺探索

涤纶废料剥色再利用的工艺探索

在全国范围内促进节能减排的同时，污染和浪费已成为衡量公司长期发展不可或缺的参考。在这样的大气候下,苏南地区密密麻麻分布的印染企业势必面临重大的经济和政策冲击,而涤纶作为合成纤维中最主要的一个品种,其形势是首当其冲。涤纶产品的回收利用已经提了很多年,但是至今没有取得任何实质性的进展。要实现涤纶产品的真正可持续性发展,关键的问题在于如何将涤纶废料中的染料或者颜料进行有效剥离。本文针对涤纶分散染料染色的独特性能,合成并形成了符合实际应用的新型剥色助剂,在相应的工厂操作工艺上进行了大量的剥色处理研究,探讨了剥色助剂、剥色辅助材料等的用量对剥色效果的影响,最终形成了有效的剥色方案,为企业从事涤纶废料的剥色再利用提供了有力的实验依据。1实验部分1.1实验材料烧碱、渗透剂,来源于常熟高新企业;主剥色剂、助剥色剂、缓冲剂,均为本实验室自制。1.2主剥色剂、助剥色剂、布匹模拟工厂操作条件,分别在2L四颈烧瓶预先加入1L自来水,分别称取一定量的主剥色剂、助剥色剂、缓冲剂、烧碱和渗透剂等,搅拌均匀。缓慢升温到70℃,再加入一定量的布匹(约100g),边搅拌边升温,直至沸腾。在沸腾状态下煮练约1.5h,观察剥色效果。2结果与讨论2.1煮练煤的时间在2L四颈烧瓶预先加入1L自来水,分别称取烧碱2g、渗透剂1.5g、助剥色剂15g和缓冲剂1g,搅拌均匀。缓慢升温到70℃,再加入一定量的布匹(约25g),边搅拌边升温,直至沸腾。在沸腾状态下煮练约1.5h。改变主剥色剂的含量,通过观察煮练后涤纶废布的色度变化,选择适当的主剥色剂用量。改变主剥色剂的含量分别为1g、2g、3g、4g,得到如图1的效果。本实验配方中所涉及的主剥色剂主要是一些能够促使涤纶纤维发生膨胀作用的化学试剂的混合体,其目的与涤纶染色一致,是为了实现分散染料与涤纶纤维的分离。经过对比能很明显的发现,随着主剥色剂用量的增大,剥色效果越来越理想。当主剥色剂用量达到3g/L时,剥色效果最好。而一旦超过3g/L,剥离下来的分散染料又重新进入新的扩散孔道而串染,因此反而对剥色产生不利的影响。所以,最佳的主剥色剂用量为3g/L。2.2煮练煤在添加3.5%氧化金属酶的情况下煮练在2L四颈烧瓶预先加入1L自来水,分别称取烧碱2g、渗透剂1.5g、主剥色剂3g和缓冲剂1g,搅拌均匀。缓慢升温到70℃,再加入一定量的布匹(约25g),边搅拌边升温,直至沸腾。在沸腾状态下煮练约1.5h。改变助剥色剂的含量,通过观察煮练后涤纶废布的色度变化,选择适当的助剥色剂用量。改变助剥色剂的含量分别为10g、12.5g、15g、20g,得到如图2的效果。助剥色剂主要是一些辅助类型的化学试剂,其目的主要是为了促进主剥色剂更好地发挥膨化作用。从实验结果可以发现,添加了助剥色剂以后都取得了较好的剥色效果。相比较于最终的剥色效果和经济效益,选择15g/L作为最佳的助剥色剂用量。2.3不同缓冲剂含量对色度的影响在2L四颈烧瓶预先加入1L自来水,分别称取一定量的烧碱2g,主剥色剂3g、渗透剂1.5g和助剥色剂15g,搅拌均匀。缓慢升温到70℃,再加入一定量的布匹(约25g),边搅拌边升温,直至沸腾。在沸腾状态下煮练约1.5h。改变缓冲剂的含量,通过观察煮练后涤纶废布的色度变化,选择适当的缓冲剂用量。改变缓冲剂的含量分别为0.5g、0.75g、1g、1.25g,得到如图3的效果。缓冲剂是一系列能够维持溶液pH值稳定性的化学试剂的混合物,其作用是为了确保在整个剥色处理过程中拥有稳定的化学环境。实验证明,pH值的变化对于涤纶染色废料的剥色效果具有非常大的影响。从图3可以发现,随着缓冲剂用量的增大,剥色效果越来越理想,当缓冲剂用量达到1g/L时剥色效果最好。而一旦缓冲剂用量超过1g/L,则会影响体系中其它化学成分作用的发挥,进而削弱最终的剥色效果。因此,经过对比,确定最佳的缓冲剂用量为1g/L。2.4不同烧碱含量对涤纶废布色度的影响在2L四颈烧瓶预先加入1L自来水,分别称取主剥色剂3g、渗透剂1.5g、助剥色剂15g和缓冲剂1g,搅拌均匀。缓慢升温到70℃,再加入一定量的布匹(约25g),边搅拌边升温,直至沸腾。在沸腾状态下煮练约1.5h。改变烧碱的含量,通过观察煮练后涤纶废布的色度变化,选择适当的烧碱用量。改变烧碱的含量分别为1g、1.5g、2g、2.5g,得到如图4的效果。烧碱的作用是为了调节剥色处理工艺过程中体系的酸碱程度。研究表明,碱性条件是涤纶废料剥色处理不可或缺的因素,但是究竟达到什么样的碱性程度目前还没有定论。经过图4的实验对比,能很明显地发现烧碱含量过多或者过少都不利于涤纶废料中分散染料的剥除,而最佳的烧碱用量为2g/L。2.5渗透剂的用量在2L四颈烧瓶预先加入1L自来水,分别称取一定量的烧碱2g,主剥色剂3g、缓冲剂1g和助剥色剂15g,搅拌均匀。缓慢升温到70℃,再加入一定量的布匹(约25g),边搅拌边升温,直至沸腾。在沸腾状态下煮练约1.5h。改变渗透剂的含量,通过观察煮练后涤纶废布的色度变化,选择适当的渗透剂用量。改变渗透剂的含量分别为0.5g、1g、1.5g、2.0g,得到如下图的效果。渗透剂在剥色处理过程中并不是不可或缺的,但它的加入可以促进各种化学试剂与涤纶纤维的接触,进而缩短剥色处理的时间,提高剥色处理的效率。经过对比发现,经过相同的处理时间,剥色效果随着渗透剂用量的增加而明显好转,当渗透剂用量达到1.5g/L时,剥色效果最理想。一旦渗透剂含量超过1.5g/L,其剥色效果反而有所下降,这可能是由于过剩的渗透剂同时也加强了分散染料与涤纶纤维的作用力。因此,最佳的渗透及用量选择1.5g/L。2.6回收废水的运维成本为了实现该项技术在工厂企业的综合应用,以处理1t废布为例,进行了成本利润的核算:1t废布的工厂回收价格为1500元,处理1t废布的助剂成本约为2500元,水电人工费用约为500元,而1t布回炉造粒之后的销售价格约为16500元(以上价格均是以2008年5月的市场售价作为参考)。以此为依据,每处理1t废布,工厂可获利约1.2万元。而一般工厂(厂房面积在10000m2左右)一天的处理能力约为2t。也就是说,该项技术一旦投产,不仅可以大大减少涤纶废布的工业污染,还可以为企业带来年均800万元左右的巨额利润,可谓双赢。3最佳工艺条件的确定为了实现工业涤