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磷酸在废旧棉纤维回收领域的应用

发表时间:2017/7/11

棉纤维作为含碳量较高的纤维素纤维,其回收利用前景广阔。回收的废旧棉纤维可以经碳化制备碳微球,作为吸附碳材料使用;也可以降解为葡萄糖制备生物乙醇,实现废旧棉纤维的资源化;力学性能较好的棉纤维还可二次纺丝,解决纺织原料紧缺的问题。然而棉纤维的聚合度和结晶度较高,大大限制了其高效回收利用。磷酸法低耗环保、节约资源,是棉纤维回收利用的有效途径。本文介绍磷酸在废旧棉纤维回收领域的应用。


磷酸法制备再生纤维素材料

磷酸/多聚磷酸液晶纺丝

P2O5质量分数达到一定范围的磷酸/多聚磷酸体系是纤维素的优良溶剂,在纤维素质量分数达到一定值后,可形成各向异性溶液,有着独特的液晶性。这种磷酸/多聚磷酸溶液体系在合适的温度和工艺条件下可以制备出高强、高模纤维。

磷酸活化炭纤维

传统的碳材料制备方法具有碳颗粒成长快速,微观结构易于控制,产品质量高、纯度大等特点。有研究表明,磷酸可促进纤维素脱水,加上磷酸的阻燃及交联作用降低了纤维的大量裂解和碎片的逸散,使纤维的碳残留率提高。

吸附性碳材料

采用磷酸法活化以棉秆为原料可以制取具有优良脱色性能的活性炭,且活性炭收率较高。


以纤维素为基底的复合材料

全纤维素复合材料

全纤维素复合材料是完全可再生材料,不仅解决了复合材料制备过程中界面相容性的问题,降低制备的能耗,还具有优异的机械性能。全纤维素复合材料的基体和增强相为同种材料,通过控制磷酸溶解条件可实现纤维素的表面部分选择性溶解,溶解部分成为增强相与未溶解部分进行复合,形成具有优异机械性能的材料。


纤维素与聚丙烯复合材料

聚丙烯/纤维素复合材料是一种健康环保的材料,可在许多场合替代天然木材和其他化学建材。棉纤维的纤维素含量高达95%,不含木质素、半纤维素等杂质。将棉纤维应用于智能化食品包装,是废旧棉纤维工业化的重要途径。将少量的纤维素混入商品塑料可以显著改善包装袋的性能。食品包装塑料的基础设计研究侧重于塑料基复合材料。


生产制备燃料乙醇

废旧棉织物中的棉纤维,纤维素含量高达50% ~95%,其作为纤维素纤维可代替可再生的生物质来源来提炼乙醇。浓磷酸预处理废弃棉织品所得再生纤维素进行酶水解,水解率可达92%以上。此外,浓磷酸预处理后的再生纤维素对酶的吸附能力显著提高,增加了酶的接触位点,可使纤维素水解率提高3.22倍。以浓磷酸预处理废弃棉织物,获得再生纤维素,对其进行酶水解,为废弃棉织物高效资源化利用提供有益的技术支撑。


磷酸的回收

磷酸既能水解纤维素也能溶解纤维素。纤维素在磷酸中的溶解是可逆的:其溶解过程是磷酸和纤维素中羟基相互作用形成磷酸酯纤维素;其析出过程是水与磷酸根的结合能力强于纤维素与磷酸根的结合能力,故样品加水后纤维素因溶解能力降低而析出。磷酸在破坏棉纤维结构,降低废旧棉纤维结晶度和聚合度生成再生纤维素的同时,也可实现浓缩精制后重复利用。即磷酸与纤维素的反应是可逆的,在形成再生纤维素的同时可实现磷酸的回收。可以说,磷酸法低碳环保,能耗小,是颇具发展前景的回收废旧棉纤维的方法之一。(了解本文详细内容,请关注:张美玲,史晟,侯文生,等.磷酸在废旧棉纤维回收领域的应用[J].纺织导报,2017(07):63-66.)