废旧纺织品回收循环再利用的研究进展.pdf

第4 期专题与论述2023年8 月废旧纺织品回收循环再利用的研究进展陈海宏1,江华丽2（1.广东职业技术学院，广东佛山5 2 8 5 0 0;2.广东省揭阳市质量计量监督检测所，广东揭阳5 2 2 0 0 0）摘要：纺织品不仅是人们生活中常见的商品，同时也是建筑、医疗、航空航天、军工等产业的重要材料。近几年，国内废旧纺织品的数量逐年增长，一方面给国家的环保工作带来很大压力；另一方面也给人们的身体健康带来了潜在的危害。如何有效回收利用废旧纺织品，实现“变废为宝”，成为了当前国内学者研究的重点。基于此，文章将以废旧纺织品对环境的影响为切入点，重点介绍当前废旧纺织品回收循环再利用技术与工作的进展，同时对国家颁布的关于加快推进废旧纺织品循环利用的实施意见的未来落实方向进行分析，期望为国内废旧纺织品回收利用工作的科学推进提供理论性帮助。关键词：纺织品；回收循环利用；微塑料纤维；尼龙；碳纤维Doi:10.3969/j.issn.2095-0101.2023.04.040中图分类号：TS102.9文献标识码：A文章编号：2 0 9 5-0 10 1(2 0 2 3)0 4-0 13 3-0 3纺织业是我国的基础轻工产业，我国也是世界最大的纺织品消费、生产、加工、出口基地之一。相关数据显示，2 0 2 2 年化纤产量为6 4 8 8 万吨，同比微减0.55%，海关数据显示，2 0 2 2 年化纤出口量为5 6 5.4 5 万吨，同比增加8.7 6%。在如此庞大纺织业下，暴露的环境保护问题也十分棘手。经调查，我国废旧纺织品的库存量高达近亿吨，每年预计有将近3 0 0 0 万吨的废旧衣物被丢弃，但整体的回收利用率却不足1个百分点 2-3 。在这样的大背景下，流人生态系统的污染物给环保工作带来了巨大的压力，影响着国民的身体健康。面对上述这些问题，国家发展改革委等三部门在2022年4 月印发了关于加快推进废旧纺织品循环利用的实施意见以下简称意见)4，意见中提出：废旧纺织品循环利用体系初步建立，循环利用能力大幅提升，废旧纺织品循环利用率达到2 5%；到2 0 3 0 年，建成较为完善的废旧纺织品循环利用体系，废旧纺织品循环利用率达到3 0%。本文将从废旧纺织品回收再利用面临的挑战、研究进展、改革方向与建议等方面进行探讨和分析。1废旧纺织品回收面临的挑战1.1回收与利用难度较大废旧纺织品回收再利用的难度较大，并不是所有纤维都能回收利用。目前我国织物种类繁多，回收利用的方式也各不相同。棉质、麻质、丝绸和毛料等纤维收稿日期：2 0 2 3-0 4-0 4第一作者：陈海宏（19 8 4 一），男，广东普宁人，高级工程师，硕士研究生，研究方向为纺织新技术与标准的研究。容易回收再利用，但化纤等合成纤维则比较困难。另外，同类纤维分级也给回收利用带来了困难。在废旧纺织品回收方面，我国缺乏足够的废旧纺织品回收利用机构，尤其是农村地区废旧纺织品的回收机构少，利用率较低。同时，回收利用的环节较多,回收后的质量难以保证。由于回收再利用机构获取废旧衣服是一种售前售后的回收模式，期间很难充分了解衣服的质量情况，因此，回收后的衣物质量无法保障1.2资源配置不合理我国废旧纺织品回收再利用面料存在的一个大问题是资源配置不合理。我国二手衣物市场价值大约在7 0 0 0 亿到1万亿，然而回收市场却相对稀缺。这是因为我们的回收与再利用业发展还不健全，对于回收再利用的向导性和引导性措施不够合理。一些优质的高档面料，经过精选后，可以回收再利用，为再制造提供了新的原材料。但在我国，这样的高档面料回收与利用却十分有限。相关机制的建设需要政府部门参与，资本市场也可以进一步完善，以提高回收旧衣物的利润率，增加投入并提高资源的再分配利用率1.3技术水平与市场需求的双重挑战废旧纺织品回收再利用需求的持续增长，需要先进的回收再利用技术的支撑。目前，我国废旧纺织品回收再利用行业技术水平不够先进，难以实施高效、规模化的再利用工作。另外，还缺乏有关纺织品回收再利用的细化标准，这就需要提升技术水平，并建立一套统一的管理规范。同时，市场需求是衡量一个行业发展的标准之一。与国外市场相比，我国的回收市场发展脆弱，市场空间十分有限。市场营销的拖延会让行业的发展速度缓慢。因此，需要建立随时掌握市134第4 期专题与论述2023年8 月杨需求与行业动向的监控机制，及时调整市场策略。1.4回收再利用技术与业内整合的发展挑战废旧纺织品回收利用面料的困境和挑战还体现在规模小、分散经营的状态，缺少多元化的业务发展路径。而成功的经营需要具备业内整合能力，联合创新、优化物流和共同研发。业内整合将能够减少行业中的非理性竞争，提高行业的竞争力，加快废旧纺织品回收利用的发展步伐。同时，根据回收利用的需求，建立行业标准，研发符合生产标准的高品质再生面料，进一步扩大市场空间。我国需要制定更严格的政策法规，促进废旧纺织品的回收再利用，提高行业的技术水平和管理能力，加快探索可行的产业运作模式和品牌宣传策略。2废旧纺织品回收循环再利用的相关研究2.1废旧碳纤维回收具备优秀的耐冲击、耐疲劳、耐腐蚀，且高弹性模量与比强度较高，是碳纤维复合材料的最大优势，这也是其作为优异特种工程材料且普遍用于各类关键领域的原因。破碎与剪切等多种物理办法是当今回收碳纤维废旧材料的常见方式，这种方式的优势是回收过程中产出的“污染物”数量少，低回收成本，回收方法简易好操作。其缺点是碳纤维在回收阶段的内部结构破坏较大，原有的纤维构造会被打乱。因此，这类回收办法一般会直接打碎成细末状，用来作为“增强材料”使用。在具体实施上，我国目前在建筑业的应用较多，具体研究有两方面。一方面是将“橡胶粉”与回收的“碳纤维粉”根据一定混合比进行搅拌，最后将混合料直接加人混凝土中，经过研究发现，混凝土试块在抗冲击、抗弯折、延展张力、抗压强度等指标上都有显著增强。另一方面是直接将回收的碳纤维废纺织品与混凝土搅拌，尤其是在市政道路与高速道路修建中，这类加有碳纤维碎料的混凝土能够极大地减少表面裂缝的产生，有效减少了后期维护的需求。在废旧碳纤维纺织品的回收方法方面，主要有热解法、溶解法、机械法,其中最常用的是热解法。近年来，热解法的相关研究较多。一部分学者优化传统的“热解法”，通过两个环节使碳纤维-环氧树脂复合材料热解，这样可以使碳纤维废物能够二次使用，但缺点是材料的数据水平有所降低；另一部分学者则是重点对航空废料中的碳纤维进行回收研究，这部分废料的质量更优秀，能够回收出较高综合强度的材料2.2废旧芳纶纺织品回收芳纶纺织品具有强度大、模量高、质量轻等特点，是世界各国核心的国防军工材料。由于芳纶纤维的重要性，各地区使用量极大，这也导致废旧芳纶纤维大量流人废品市场，回收利用方面的难度较大。因此，如何更科学、有效、合理地实现回收环保，成为了各国学者研究的重点。目前来看我国在芳纶的回收利用方面还处于初级阶段，核心技术需要向欧美国家引进。在回收利用技术方面，国际上通常用ANFs化学方法 5 ,它比传统方法更有优势，尤其是成膜性、分散性、长径比、均匀性等方面。还有一些学者正在研究用环氧树脂溶解来有效回收芳纶纤维。近几年废旧芳纶纺织品的回收技术虽有突破，但从具体水平来看，还需要深入研究。国外相关学者在考虑利用低温裂解等回收闭环新技术来形成新材料聚合单体，从而优化芳纶纤维材料的原子化利用，实现生态效率与寿命周期的提升。2.3废旧尼龙纺织品回收尼龙是“聚酰胺”的市场称谓，是一种半结晶的聚合物,具有较高的耐磨性、机械性与化学性。尼龙在各类工业中应用较多，但民用产品的应用较少，这使得该废旧物的回收利用技术还未得以形成市场化运作。在尼龙废旧纺织品的回收利用技术方面，国内外学者还处于实验室理论研究阶段，具体有化学法和物理法两种。化学法一般用来回收单一组分的尼龙废料，通常是尼龙丝袜。一部分学者通过对尼龙丝袜进行溶解，然后添加抗菌剂单酰甘油产生纳米纤维膜，这种膜状物更能便于回收利用。虽然这类方法在回收阶段有效果，但尼龙在利用阶段受结构破坏与单体产品品质降低等影响,利用效率和效果较差。另一部分学者在研究中采用盐酸作为“催化剂”，利用微波辐射环境对PAS进行水解，如果将温度控制在19 0 左右，水解时间控制在15 min之内，那试验所产生的“副产物”为0,并且最后得到的尼龙产品具有较高的单体质量。通过这种方式回收的尼龙，可以实现精准回收，有效地提升了尼龙的回收利用效率。物理方法指的是采用物理方式将尼龙纤维废品破碎成“短纤维”或直接研磨成纤维粉末。这种回收利用方法处理后的尼龙可以直接添加到建筑材料之中，常见的是作为沥青混凝土、干混砂浆、水泥等材料的“添加剂”使用，从而增加建筑材料的使用寿命和建筑力学性能。在实际应用上,国外一些学者将回收制备的废旧尼龙颗粒加人混凝土中，通过对试块的分析发现，混凝土的各方面数据都有所提升。2.4废旧涤纶纺织品回收废旧涤纶纺织品的回收利用是环保工作的难点。在当前的研究进展中，涤纶回收利用的方法有复合法、催化法与溶剂法。根据相关研究，复合法包括机械-化学结合处理、功能复合、填充增强等。催化法是将废旧PET转化为合成单体或者具有其他高附加值的产品，以乙二醇为醇解剂，醋酸锌为催化剂对废旧第4 期专题与论述2023年8 月PET纤维进行热解7,从而达到回收的目的。溶剂法是使用二甲基咪唑磷酸二甲基盐溶解涤纶、棉、羊毛混纺织物中的棉纤维和羊毛纤维8，最终回收得到涤纶纤维。3废旧纺织品回收与利用的改革方向高能耗与产生废水是纺织行业环保改革中的两大突出问题，并且各类纺织品报废后产生的环境问题更是我国环保道路上的难题。对此，国家在新一轮环保工作中，重点就废旧纺织品的回收与利用进行了部署，一方面缓解纺织品带来的污染压力；另一方面也能提升纺织行业的再生价值，间接增加行业经济效益。由此可见，废旧纺织品的回收利用工作将在未来迎来较好机遇，要想顺利实现意见中的目标，应该处理好以下几个方面的问题3.1#规范化改革当前科学技术不断成熟，越来越多的高科技纺织产品相继面世，这给纺织品回收利用带来了难度。因此,要将回收利用工作进行进一步的规范性深化。一是要强化民众的垃圾分类意识，规范废旧纺织品的分类级别与要求，并对废旧纺织品不当处理的危害进行科普，帮助民众树立环保观念。二是组织相关部门制定完备的废旧纺织品回收利用指南，进一步优化循环利用体系，出台相关废品回收的标准。三是落实好废旧纺织品回收企业的监管工作，督促相关企业提升技术与管理能力，使其增强回收利用能力。3.22谨防二次污染在回收利用过程中，通常会采用化学法对废旧纺织品进行处理。使用化学溶剂或者是溶剂中自带的“催化剂”,如果不能进行科学控制与处理，将会对环境造成更为严重的二次污染。因此，相关部门还要重点对这些化学制剂进行严格监管与控制，尤其是要开展废旧纺织品化学试剂的环保回收研究。目前，国内在这方面已经有所行动。一些学者对溶剂的回收与循环利用进行了研究，例如开发出可降解材料（再生纤维素、聚乳酸等），从而减少回收中出现的二次污染3.3保障回收利用的安全一方面，经济落后地区在进行废旧纺织品的处理时，会采用焚烧的办法。这需要相关部门加大查处力度，因为焚烧后产生的有毒气体会严重危害民众的身体健康，需要杜绝这类错误方式，做到源头的治理。另一方面，在利用化学方法处理废旧纺织品时，需要严格管控相关溶剂的使用剂量、使用环境温度、毒性指标等。保证纺织品回收利用企业的生产安全及工作人员的人身安全。尤其是在分分类过程中，要严格落实安全操作流程，做到员工的专业化培训，全力保障回收过程的安全。3.4提升回收效率一般来说，废旧纺织品的回收利用多采用“化学溶剂法”。在处理过程中，混合纺织物会被大量的酸长时间水解，这样会对其他纤维造成损害。如果采用“离子液体”的话，虽然可以将蛋白质类纤维与纤维素迅速溶解，但再生纤维的机械力学性能较原生纤维明显下降。基于这些问题，行业学者应当在未来重点对新型催化剂与靶向溶剂进行深人研究，并根据新溶剂建立起新的回收利用体系，从而从根本上降低化学溶剂对废旧纺织品的破坏程度，提升回收效率。4结语我国在废旧纺织品回收循环利用方面的研究还处于初级阶段。相关监管工作已经初具雏形，但在体系制度建设方面还需要继续革新优化。在技术层面，国内的相关学者已经进行了大量的实验，并发表了诸多学术观点，需要国家相关部门的支持与推进。随着三部委意见的提出与实施，国内学者应该在安全性方面、回收效率提升方面、二次污染方面进行进一步研究，并综合考量国外的先进理论与成功经验，进一步完善国内的废旧纺织品回收技术与促进产业升级，助推回收循环利用产业的高质量发展。参考文献1缪星宇,石振,许迪,等.废旧涤纶纺织品制备纤维增强复合材料的研究现状.毛纺科技,2 0 2 3(2):12 9-13 4.2张玮,刘妹瑞,张明宇,等.废旧纺织品回收再利用的研究进展.纺织科学与工程学报,2 0 2 3,4 0(1):9 6-102,108.3王鸣义.可再生纺织品产业技术现状及展望.纺织导报,2 0 2 3(1):2 9-3 7.4发展改革委，商务部，工业和信息化部.关于加快推进废旧纺织品循环利用的实施意见：发改环资2022526 号 A/OL.(2022-03-31),http:/ 0 2 2,5 0(12)：124-129.6郭燕.我国废旧纺织品循环利用标准体系现状分析).再生资源与循环经济,2 0 2 2,15(11):14-18,2 8.7叶美瀛，陈王觅，侯佳奇，等.废旧纺织品热解处理的研究进展.新能源进展,2 0 2 2,10(5):4 7 7-4 8 4.8吴梁涛,黄丹，黄乐纯，等.废旧涤纶纤维制备多孔碳材料及其电容性能.福建师范大学学报（自然科学版),2 0 2 2,3 8(4):3 9-4 5.