技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種回收聚酯的工藝。具體來說，本發(fā)明涉及一種從含有聚酯/羊毛混合物的物品中回收聚酯成分和非聚酯成分產(chǎn)物的工藝。
背景技術(shù)：
：聚酯以及聚酯與諸如棉和絲等各種物質(zhì)的混合物具有出色的柔軟特性以及一系列所需特性，在諸如服裝、家具、裝飾品、容器、地毯等各種物品中具有廣泛用途。報(bào)廢聚酯或二手聚酯通常采用焚燒或掩埋方法處理。但這類常用方法對環(huán)境極為有害。這是因?yàn)橥寥乐械奈⑸餆o法降解聚酯，因此聚酯會在土壤中累積。累積的聚酯阻礙下層土壤環(huán)境中的動植物生長發(fā)育，從而破壞生態(tài)平衡。各個科學(xué)團(tuán)體采取了許多措施來解決上述難題。但傳統(tǒng)方法存在一些缺點(diǎn)，如使用的水解劑昂貴，方法復(fù)雜，給再回收過程造成麻煩。因此，需要提供一種簡單有效的工藝，其便于從混合物中輕松分離聚酯，同時使聚酯和其他水解產(chǎn)物適合再回收或反復(fù)使用。發(fā)明目的本發(fā)明的部分目的(通過至少一種具體實(shí)施方式能夠?qū)崿F(xiàn))如下所述。本發(fā)明的一個目的是提供一種從包含聚酯混合物的物品中回收聚酯成分和非聚酯成分產(chǎn)物的工藝。本發(fā)明的另一個目的是提供一種從包含聚酯混合物的物品中回收聚酯成分和非聚酯成分產(chǎn)物的工藝，該工藝消除與處置聚酯產(chǎn)品相關(guān)的環(huán)境危險(xiǎn)。本發(fā)明的另一個目的是提供一種從包含聚酯混合物的物品中回收聚酯成分和非聚酯成分產(chǎn)物的工藝，該工藝簡單并且不存在復(fù)雜工藝步驟。本發(fā)明的一個目的是提供一種從包含聚酯/羊毛混合物的物品中回收聚酯成分的工藝。本發(fā)明的另一個目的是改善現(xiàn)有技術(shù)的一個或多個問題或至少提供一種有用的選擇方案。以下描述和附圖說明中，本發(fā)明的其他目的和優(yōu)勢將得以進(jìn)一步明確，但這些描述并不意圖限制本發(fā)明的范圍。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供一種從包含聚酯混合物的物品中回收聚酯成分和非聚酯成分產(chǎn)物的工藝。通常聚酯混合物包含聚酯成分和非聚酯成分；聚酯成分為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，非聚酯成分為羊毛。工藝包括使用至少一種水解劑對物品進(jìn)行水解，將所述非聚酯成分轉(zhuǎn)化為非聚酯成分產(chǎn)物；從而釋放聚酯成分。水解物品的步驟在以下條件下進(jìn)行：溫度為90至160℃，時間為10至90分鐘，壓力為5至25psi。附圖說明下面將參考隨附非限定性附圖說明本發(fā)明，其中：圖1示出進(jìn)行實(shí)施例1披露工藝后，PET/羊毛(75:25)混合面料的掃描電子顯微鏡圖像(SEM)，其中圖1A表示PET/羊毛對照組(未處理)，其中：(a)表示聚酯；(b)表示羊毛；圖1B表示用堿、蛋白酶和脂肪酶處理后的PET/羊毛；圖1C表示用4％NaOH處理后的PET/羊毛。圖2示出進(jìn)行實(shí)施例2披露工藝后，PET/羊毛(75:25)混合面料的掃描電子顯微鏡圖像(SEM)，其中圖2A表示用0.5％(w/v)碳酸鈣處理后的PET/羊毛面料，其中：(a)表示聚酯；(b)表示羊毛；圖2B表示用0.5％(w/v)碳酸鈉處理后的PET/羊毛面料，圖2C表示用0.5％(w/v)氫氧化鈣處理后的PET/羊毛面料，圖2D表示用0.5％(w/v)氫氧化鈉處理后的PET/羊毛面料。圖3示出進(jìn)行實(shí)施例3披露工藝后，PET/羊毛(75:25)混合面料的掃描電子顯微鏡圖像(SEM)，其中圖3A表示PET/羊毛對照組(未處理)，其中：(a)表示聚酯；(b)表示羊毛；圖3B表示用0.5％(w/v)碳酸鈉處理后的PET/羊毛面料，圖3C表示用1.0％(w/v)碳酸鈉處理后的PET/羊毛面料，圖3D表示用2.0％(w/v)碳酸鈉處理后的PET/羊毛面料，圖3E表示用3.0％(w/v)碳酸鈉處理后的PET/羊毛面料，圖3F表示用4.0％(w/v)碳酸鈉處理后的PET/羊毛面料。發(fā)明詳述多年來，聚酯及聚酯混合物的生產(chǎn)、經(jīng)銷和消費(fèi)量顯著增加。這一現(xiàn)象加劇了聚酯垃圾處置問題。本發(fā)明的發(fā)明人開發(fā)了一種工藝，用于從含有聚酯混合物的二手物品或報(bào)廢物品中回收和反復(fù)使用聚酯及非聚酯成分，從而消除在環(huán)境中處置此類物品的需要。在本發(fā)明中，“物品”一詞除了標(biāo)準(zhǔn)含義外，還包括采用聚酯/羊毛混合物制造的任何產(chǎn)品，并選自服裝、家具、裝飾品、容器、地毯、管子、條帶和管道。按照本發(fā)明的工藝，聚酯混合物由聚酯成分和非聚酯成分組成。通常聚酯成分為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，非聚酯成分為羊毛。在開始下面介紹的工藝之前，任選地對物品進(jìn)行粉碎處理。按照本發(fā)明工藝，使用至少一種水解劑在預(yù)先確定的溫度、壓力和時間條件下對物品水解，將非聚酯成分轉(zhuǎn)化為其產(chǎn)物；從而釋放聚酯成分。預(yù)先確定的溫度范圍為90至160℃，水解過程時間為10至90分鐘，預(yù)先確定的壓力范圍為5至25psi。本發(fā)明中使用的水解劑包括選自氫氧化鈉、碳酸鈉、氫氧化鈣和碳酸鈣的至少一種堿，濃度為3至5％。在一種具體實(shí)施方式中，水解過程在高壓釜中進(jìn)行。水解后任選地對形成的產(chǎn)物進(jìn)行中和，以去除水解劑。堿水解后，可以任選地對物品進(jìn)行酶處理，將非聚酯成分轉(zhuǎn)化為其產(chǎn)物，以進(jìn)一步分離聚酯和非聚酯成分。通常，酶處理包括在存在緩沖劑(如磷酸鈉)的條件下，使用選自脂肪酶和蛋白酶的至少一種酶進(jìn)行培養(yǎng)。通常，緩沖劑的強(qiáng)度為80至120mM，pH值為6.0至8.0。此外，在以下條件下執(zhí)行培養(yǎng)步驟：培養(yǎng)時間為15至48小時，溫度為40至60℃，并伴隨攪拌，攪拌速度為150至250rpm。按照本工藝，酶是脂肪酶和蛋白酶的混合物。此外，酶濃度為1至10g/L。用上述酶進(jìn)行培養(yǎng)進(jìn)一步分離聚酯成分和非聚酯成分，從而回收分離的成分。術(shù)語“非聚酯成分產(chǎn)物”包括堿水解和/或酶處理步驟后獲得或剩下的非聚酯成分的產(chǎn)物或部分。在一個具體實(shí)施方式中，“非聚酯成分產(chǎn)物”是非聚酯成分的分解產(chǎn)物。執(zhí)行酶處理步驟的具體實(shí)施方式的一個特點(diǎn)是兩次分離非聚酯成分與聚酯成分，第一次在水解步驟期間通過化學(xué)方式分離，第二次借助酶以生物方式分離。這樣能夠有效分離并最大程度地回收兩種成分。下面將在以下非限定性具體實(shí)施方式中討論本發(fā)明：檢測PET/羊毛(75:25)混合面料按照本發(fā)明工藝回收其聚酯和非聚酯成分的情況。工藝優(yōu)化如下。實(shí)施例1：酶水解PET/羊毛(75:25)樣品：PET/羊毛(75:25)對PET/羊毛(75:25)面料進(jìn)行多個水解試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)PET和羊毛的分離。下面表1列出這些試驗(yàn)以及獲得的結(jié)果。在檢測堿水解的試驗(yàn)中，將PET/羊毛(75:25)用4％NaOH在121℃通過高壓釜處理水解15分鐘。在另一個試驗(yàn)中，在50℃下，使用蛋白酶(木瓜蛋白酶，SRLltd)之后使用脂肪酶(SigmaAldrich)在100mMpH7.0的磷酸鈉緩沖劑的存在下培養(yǎng)未進(jìn)行堿處理的PET/羊毛(75:25)。每40ml緩沖劑取0.1g樣品。蛋白酶處理培養(yǎng)時間為16小時，脂肪酶為48小時。兩種酶的濃度均為5g/L。結(jié)果(表1)和掃描電子顯微鏡(SEM)圖像(圖1)表明：·單獨(dú)堿處理足以從混合物中去除羊毛；·單獨(dú)使用酶而不進(jìn)行堿處理無法從PET/羊毛中有效水解羊毛。此結(jié)論來自圖1B(堿和酶處理后的混合物)和1C(單獨(dú)堿處理后的混合物)的數(shù)據(jù)，僅PET纖維可見，羊毛已完全去除。表1：酶水解PET/羊毛(75:25)面料處理重量損失率(％)PET/羊毛4％NaOH+脂肪酶高壓釜處理41.6PET/羊毛4％NaOH+蛋白酶+脂肪酶高壓釜處理46.0PET/羊毛僅脂肪酶4.0PET/羊毛4％NaOH+蛋白酶高壓釜處理51.40PET/羊毛僅蛋白酶3.80PET/羊毛僅4％NaOH高壓釜處理46.20實(shí)施例2：不同堿的效果樣品：PET/羊毛(75:25)面料用不同堿對重0.5g的PET/羊毛面料混合物(75:25)樣品進(jìn)行預(yù)處理，如0.5％(w/v)碳酸鈉、0.5％(w/v)氫氧化鈉、0.5％(w/v)碳酸鈣和0.5％(w/v)氫氧化鈣。實(shí)驗(yàn)用面料載量為1.25％(w/v)，樣品在121℃下在堿液中進(jìn)行高壓釜處理15分鐘。高壓釜處理后，徹底沖洗面料樣品，去除殘留堿，干燥后記錄重量損失。據(jù)觀察，0.5％CaCO3不能夠從PET分離羊毛(圖2A)。類似地，用0.5％Na2CO3處理后看到痕量羊毛纖維(圖2B)。用0.5％Ca(OH)2(圖2C)和0.5％NaOH(圖2D)處理后觀察到羊毛完全去除。結(jié)果(表2)和掃描電子顯微鏡(SEM)圖像(圖2)表明：·在所有情況中除CaCO3外，單獨(dú)堿處理足以從混合物中去除羊毛·單獨(dú)用0.5％CaCO3處理對去除羊毛沒有任何效果。表2：用不同堿處理PET/羊毛(75:25)堿種類重量損失百分比CaCO3(圖2A)零Ca(OH)2(圖2C)30Na2CO3(圖2B)27NaOH(圖2D)30從環(huán)保角度來說，NaOH和Ca(OH)2危害更大，Na2CO3提供與NaOH和Ca(OH)2類似的結(jié)果，因此被視為工藝優(yōu)化的堿選擇。實(shí)施例3：工藝優(yōu)化–堿液濃度樣品：PET/羊毛(75:25)用不同濃度(0-4％)的Na2CO3預(yù)處理PET/羊毛面料(75:25)，面料載量為1.25％(w/v)-用40mlNa2CO3和0.5g面料樣品進(jìn)行預(yù)處理。在121℃下進(jìn)行高壓釜處理15分鐘。高壓釜處理后，徹底沖洗面料樣品，去除殘留堿，干燥后記錄重量損失。結(jié)果(表3)和SEM圖像(圖3)明確表明，1％及以上濃度的Na2CO3處理可完全去除羊毛。未處理的面料樣品未出現(xiàn)重量損失。表3：Na2CO3濃度優(yōu)化Na2CO3濃度(％)重量損失百分比0.0(圖3A)零0.5(圖3B)271.0(圖3C)282.0(圖3D)303.0(圖3E)304.0(圖3F)30通過參照描述中的非限定性具體實(shí)施方式，對這些具體實(shí)施方式及其各種特征和有利細(xì)節(jié)進(jìn)行了解釋。其中省去了對已知成分及處理技術(shù)的描述，以避免不必要地使本發(fā)明的具體實(shí)施方式模糊不清。本發(fā)明所采用的實(shí)例僅僅旨在便于理解本發(fā)明實(shí)施方式可能的實(shí)踐方式，并進(jìn)而使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明的實(shí)施方式。因此，不應(yīng)將此類實(shí)例視為限制本發(fā)明實(shí)施方式的范圍。上述具體實(shí)施方式的描述將充分披露本發(fā)明中具體實(shí)施方式的一般性，在沒有脫離一般概念的前提下，其他人可以很容易地運(yùn)用現(xiàn)有知識修改和/或調(diào)整此類具體實(shí)施方式的各種應(yīng)用。因此，這些調(diào)整和修改應(yīng)被確定為包含在與所披露的具體實(shí)施方式相當(dāng)?shù)暮x和范圍內(nèi)。需要了解的是，文中所使用的措辭或用辭是為了描述而非限制。因此，雖然文中的具體實(shí)施方式描述的是優(yōu)選的具體實(shí)施方式，熟知本領(lǐng)域的技術(shù)人員認(rèn)識到在所描述的具體實(shí)施方式的精神與范圍內(nèi)，可以對文中的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改。技術(shù)優(yōu)勢和經(jīng)濟(jì)意義·本發(fā)明中披露的工藝促進(jìn)以高回收率回收和再循環(huán)使用聚酯?！け景l(fā)明的工藝提供一種對環(huán)境無害的報(bào)廢聚酯處置方法。貫穿本說明書中的單詞“包含”，或其變形都被理解為意指包含一種所述要素、整數(shù)或步驟，或一組要素、整數(shù)或步驟，但不排除任何其他要素、整數(shù)或步驟，或要素、整數(shù)或步驟組。“至少”或“至少一種”表達(dá)方式表明使用一個或多個要素、成分或數(shù)量，本發(fā)明的具體實(shí)施方式中的使用是為實(shí)現(xiàn)一個或多個預(yù)期的目的或結(jié)果。各種物理參數(shù)、尺寸或數(shù)量等指定數(shù)值僅為近似值，應(yīng)理解為高于物理參數(shù)、尺寸或數(shù)量指定值的數(shù)值也在本發(fā)明和權(quán)利要求范圍內(nèi)，除非本說明書中另有相反聲明。介紹本發(fā)明的特定具體實(shí)施方式時，這些具體實(shí)施方式僅通過實(shí)施例形式表示，不意指限制發(fā)明范圍。熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在仔細(xì)研究本發(fā)明后，可在本發(fā)明范圍內(nèi)，對本發(fā)明的工藝、成分或配方或上述組合進(jìn)行改動或修改。此類改動或修改在本發(fā)明的精神內(nèi)。隨附權(quán)利要求和相當(dāng)要求旨在涵蓋屬于本發(fā)明范圍和精神的此類形式或修改。當(dāng)前第1頁1 2 3