CN109675528B - 一种具有分散剂结构的改性灯芯草脱除有色涤纶中分散染料的方法 - Google Patents

一种具有分散剂结构的改性灯芯草脱除有色涤纶中分散染料的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及有色涤纶回收利用领域，公开了一种具有分散剂结构的改性灯芯草脱除有色涤纶中分散染料的方法。该方法包括：(1)将分散剂溶于水中，接着将灯芯草加入分散剂水溶液中，然后依次加入马来酸和/或马来酸酐、乙二醇和吡啶，在回流温度下进行反应，得到改性灯芯草；(2)在活泼金属和/或活泼金属盐的存在下，在25‑150℃下，将有色涤纶废料溶解于有机溶剂，然后进行过滤，得到滤液；(3)将所述改性灯芯草与所述滤液混合接触。按照本发明所述的方法可以充分脱除有色涤纶中的分散染料，从而实现有色涤纶废料的回收利用。

Description

一种具有分散剂结构的改性灯芯草脱除有色涤纶中分散染料 的方法
技术领域
本发明涉及有色涤纶回收利用领域，具体涉及一种具有分散剂结构的改性灯芯草脱除有色涤纶中分散染料的方法。
背景技术
涤纶是世界上产量最大、应用最广泛的合成纤维品种，近年来，随着国内经济持续快速增长和国内居民消费能力的不断提高，涤纶短纤维的需求量不断增长，大量用于衣料、床上用品、各种装饰布料、国防军工特殊织物等纺织品以及其他工业用纤维制品。然而由于涤纶的拉伸强度高、弹性好，而且耐磨、耐热、耐光和耐酸，使得涤纶纤维或涤纶织物废料的回收再利用变得十分困难。
目前，涤纶废料回收再利用主要是通过对纯涤纶纤维或纯涤纶织物废料粉碎熔融后，加入增粘扩链剂进行液相增粘，最后制成聚酯切片再加以利用，如专利申请CN200910196653.0和CN201010190044.7。此外，专利申请CN97181632.8介绍了利用涤纶废料在弱碱和碱金属的作用下回收对苯二甲酸和乙二醇；CN200910196653.0主要针对低粘度涤纶纤维或涤纶织物废料的回收处理；CN201010190044.7需将废弃的同一颜色涤纶服装先人工去除非涤纶部分，然后粉碎进行处理，产生了大量的人力成本；而CN97181632.8主要目的为回收对苯二甲酸和乙二醇，若将此再进行聚合纺丝，操作太繁琐，而且浪费了大量的能源和成本。另外，在有色涤纶废料的回收过程中，对于如何脱除其中的分散染料，是技术实施的难点，现有技术中尚且没有相关报道。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的有色涤纶废料的回收过程中难以脱除分散染料的问题，提供一种具有分散剂结构的改性灯芯草脱除有色涤纶中分散染料的方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种具有分散剂结构的改性灯芯草脱除有色涤纶中分散染料的方法，该方法包括以下步骤：
(1)将分散剂溶于水中，接着将灯芯草加入分散剂水溶液中，然后依次加入马来酸和/或马来酸酐、乙二醇和吡啶，在回流温度下进行反应，得到改性灯芯草；
(2)在活泼金属和/或活泼金属盐的存在下，在25-150℃下，将有色涤纶废料溶解于有机溶剂，然后进行过滤，得到滤液；
(3)将所述改性灯芯草与所述滤液混合接触。
优选地，在步骤(1)中，相对于100重量份的所述灯芯草，所述分散剂的用量为0.1-5重量份，所述马来酸和/或马来酸酐的用量为0.1-5重量份，所述乙二醇的用量为1-10重量份，所述吡啶的用量为0.01-2重量份。
优选地，在步骤(1)中，相对于100重量份的所述灯芯草，所述分散剂的用量为0.5-1.5重量份，所述马来酸和/或马来酸酐的用量为1-2重量份，所述乙二醇的用量为2-3重量份，所述吡啶的用量为0.1-1重量份。
优选地，所述分散剂为萘系磺酸与甲醛的缩合物、苯酚、甲醛、碳酸盐缩合物和木质素磺酸盐中的至少一种。
优选地，所述分散剂为分散剂MF与分散剂CNF的混合物，且分散剂MF与分散剂CNF的混合比例为1：0.5-0.8。
优选地，步骤(1)所述的反应在超声搅拌下进行，反应时间为0.5-6小时。
优选地，在步骤(1)中，所述灯芯草与水的体积比为1：3-10。
优选地，在步骤(2)中，所述有机溶剂为DMF、二甲基亚砜、邻氯苯酚、对氯苯酚、苯酚、甲酸、吡啶、乙二醇、乙酰胺、二甘醇、四氯乙烷、苯甲醇、三氯乙烷和硝基苯中的至少一种。
优选地，在步骤(2)中，所述活泼金属为钠、镁、铝或锌。
优选地，在步骤(3)中，所述分散剂接枝改性灯芯草与所述滤液混合接触的过程在超声搅拌下进行。
优选地，在步骤(3)中，所述分散剂接枝改性灯芯草与所述滤液的体积比为1：3-15。
本发明所述的具有分散剂结构的改性灯芯草脱除有色涤纶中分散染料的方法具有以下优点：
(1)在催化剂吡啶的存在下，灯芯草与分散剂、马来酸和/或马来酸酐以及乙二醇会发生反应，在反应过程中，灯芯草中的纤维素成分会与分散剂以及马来酸或马来酸酐和乙二醇反应，形成具有分散剂结构的改性灯芯草。
(2)灯芯草具有中空结构，且侧壁为疏松的网状结构(如图1所示)，因而灯芯草具有较大的比表面积，使得所述改性灯芯草具有较大的吸附容量。
(3)使用本发明所述的具有分散剂结构的改性灯芯草对其中分散有分散染料的有色涤纶液体进行吸附，可以充分脱除有色涤纶中的分散染料，从而实现有色涤纶废料的回收利用。
附图说明
图1是灯芯草截面的扫描电子显微镜照片。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明所述的具有分散剂结构的改性灯芯草脱除有色涤纶中分散染料的方法包括以下步骤：
(1)将分散剂溶于水中，接着将灯芯草加入分散剂水溶液中，然后依次加入马来酸和/或马来酸酐、乙二醇和吡啶，在回流温度下进行反应，得到改性灯芯草；
(2)在活泼金属和/或活泼金属盐的存在下，在25-150℃下，将有色涤纶废料溶解于有机溶剂，然后进行过滤，得到滤液；
(3)将所述改性灯芯草与所述滤液混合接触。
在本发明所述的方法中，在步骤(1)中，通过使灯芯草和分散剂在马来酸和/或马来酸酐、乙二醇和吡啶的存在下进行反应，灯芯草中的纤维素成分会与分散剂以及马来酸或马来酸酐和乙二醇反应，形成具有分散剂结构的改性灯芯草。
在步骤(1)中，相对于100重量份的所述灯芯草，所述分散剂的用量可以为0.1-5重量份，优选为0.5-1.5重量份；所述马来酸和/或马来酸酐的用量为0.1-5重量份，优选为1-2重量份；所述乙二醇的用量为1-10重量份，优选为2-3重量份；所述吡啶的用量为0.01-2重量份，优选为0.1-1重量份。
在本发明中，所述分散剂可以为萘系磺酸与甲醛的缩合物、苯酚、甲醛、碳酸盐缩合物和木质素磺酸盐中的至少一种，优选为萘系磺酸与甲醛的缩合物，进一步优选为甲基萘磺酸钠与甲醛的缩合物(即分散剂MF)和/或苄基萘磺酸与甲醛的缩合物(即分散剂CNF)。在最优选的实施方式中，所述分散剂为分散剂MF与分散剂CNF的混合物，且分散剂MF与分散剂CNF的混合比例(质量比)为1：0.5-0.8。
在步骤(1)中，所述反应优选在超声搅拌下进行。所述反应的时间可以为0.5-6小时，优选为1-3小时。
在步骤(1)中，所述灯芯草与水的体积比可以为1：3-10，优选为1：5-7。
在本发明所述的方法中，在步骤(2)中，在活泼金属和/或活泼金属盐的存在下，所述有色涤纶废料可溶解于有机溶剂中，随后通过过滤以去除固体杂质，可以得到其中分散有分散染料的有色涤纶液体。
在步骤(2)中，所述有色涤纶废料溶解于所述有机溶剂的过程可以在25-150℃下进行，在具体的实施方式中，溶解的温度可以为25℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃或150℃。在优选情况下，所述溶解的温度为50-120℃。
在本发明中，所述有机溶剂只要能够溶解涤纶即可。在具体的实施方式中，所述有机溶剂为DMF、二甲基亚砜、邻氯苯酚、对氯苯酚、苯酚、甲酸、吡啶、乙二醇、乙酰胺、二甘醇、四氯乙烷、苯甲醇、三氯乙烷和硝基苯中的至少一种。在较优选的实施方式中，所述有机溶剂为邻氯苯酚，或者苯酚与二甲基亚砜的混合溶剂，或者乙二醇与二甘醇的混合溶剂。
在本发明中，所述活泼金属可以为钠、镁、铝或锌。所述活泼金属盐可以为为钠、镁、铝或锌的硫酸盐、硝酸盐、盐酸盐等。
在本发明所述的方法中，在步骤(3)中，使所述改性灯芯草与所述滤液混合接触，用所述改性灯芯草吸附脱除所述滤液中的分散染料，从而实现涤纶废料的回用。
在较优选的实施方式中，步骤(3)中所述改性灯芯草与所述滤液混合接触的过程在超声搅拌下进行，使得滤液(即有色涤纶液体)中的分散染料能够更加充分地吸附于所述改性灯芯草中。
在较优选的实施方式中，在步骤(3)中，所述改性灯芯草与所述滤液(即有色涤纶液体)的体积比为1：3-15，优选为1：8-12。
在本发明中，为了实现涤纶废料的回用，所述方法还可以包括：在步骤(3)之后，将脱除分散染料后的涤纶液体进行结晶、熔融、拉丝、冷却，然后收卷成涤纶纱线备用。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明的保护范围并不局限于此。
实施例1
将1重量份的分散剂MF与分散剂CNF的混合物(二者质量比为1：0.7)溶于100重量份水中，接着将灯芯草加入分散剂水溶液(体积比为1：6)中，然后依次加入1.5重量份马来酸酐、2.5重量份乙二醇和0.5重量份吡啶，在超声搅拌下，在回流温度下反应2小时，得到改性灯芯草S1。
将有色涤纶废料置于反应釜内，加入钠，接着加入邻氯苯酚作为溶剂，在50℃下搅拌，使有色涤纶废料溶解于溶剂中，然后过滤取出催化剂和其他固体物质，得到滤液。
在超声搅拌下，将所述改性灯芯草S1加入所述滤液中，二者体积比为1：10，混合接触2小时，取出改性灯芯草，得到脱色的涤纶液体A1。
实施例2
将0.5重量份的分散剂MF与分散剂CNF的混合物(二者质量比为1：0.5)溶于100重量份水中，接着将灯芯草加入分散剂水溶液(体积比为1：5)中，然后依次加入1重量份马来酸酐、3重量份乙二醇和0.4重量份吡啶，在超声搅拌下，在回流温度下反应1小时，得到改性灯芯草S2。
将有色涤纶废料置于反应釜内，加入钠，接着加入苯酚与二甲基亚砜的混合物作为溶剂，在80℃下搅拌，使有色涤纶废料溶解于溶剂中，然后过滤取出催化剂和其他固体物质，得到滤液。
(3)脱除分散染料
在超声搅拌下，将所述改性灯芯草S2加入所述滤液中，二者体积比为1：8，混合接触2小时，取出改性灯芯草，得到脱色的涤纶液体A2。
实施例3
将1.5重量份的分散剂MF与分散剂CNF的混合物(二者质量比为1：0.8)溶于100重量份水中，接着将灯芯草加入分散剂水溶液(体积比为1：7)中，然后依次加入2重量份马来酸酐、2重量份乙二醇和0.6重量份吡啶，在超声搅拌下，在回流温度下反应3小时，得到改性灯芯草S3。
将有色涤纶废料置于反应釜内，加入钠，接着加入乙二醇与二甘醇的混合物作为溶剂，在120℃下搅拌，使有色涤纶废料溶解于溶剂中，然后过滤取出催化剂和其他固体物质，得到滤液。
在超声搅拌下，将所述改性灯芯草S3加入所述滤液中，二者体积比为1：12，混合接触2小时，取出改性灯芯草，得到脱色的涤纶液体A3。
对比例1
按照实施例1的方法脱除有色涤纶中的分散染料，所不同的是，直接用未经改性的灯芯草代替所述改性灯芯草S1，从而得到脱色的涤纶液体D1。
对比例2
按照实施例1的方法脱除有色涤纶中的分散染料，所不同的是，在制备改性灯芯草的过程中，不加入分散剂，从而得到脱色的涤纶液体D2。
对比例3
按照实施例1的方法脱除有色涤纶中的分散染料，所不同的是，在制备改性灯芯草的过程中，不加入马来酸酐，从而得到脱色的涤纶液体D3。
对比例4
按照实施例1的方法脱除有色涤纶中的分散染料，所不同的是，在制备改性灯芯草的过程中，不加入乙二醇，从而得到脱色的涤纶液体D4。
对比例5
按照实施例1中步骤(2)和(3)的方法实施制备有色涤纶液体和脱除分散染料，所不同的是，在脱除分散染料的过程中，用活性炭代替所述改性灯芯草S1，从而得到脱色的涤纶液体D5。
测试例
检测上述实施例和对比例中的有色涤纶液体和脱色的涤纶液体中染料的含量，具体的检测方式是：对有色涤纶液体和脱色的涤纶液体进行稀释、溶解、分离和过滤，然后采用高效液相色谱检测处理后的涤纶液体，通过测得的高效液相色谱峰面积计算出脱色的涤纶液体中染料占脱色前的有色涤纶液体中染料的重量百分比(X％)，结果如下表1所示。
表1
Figure BDA0001900009200000081
Figure BDA0001900009200000091
通过表1的结果可以看出，按照本发明所述的方法可以充分脱除有色涤纶中的分散染料，从而实现有色涤纶废料的回收利用。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有分散剂结构的改性灯芯草脱除有色涤纶中分散染料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将分散剂溶于水中，接着将灯芯草加入分散剂水溶液中，然后依次加入马来酸和/或马来酸酐、乙二醇和吡啶，在回流温度下进行反应，得到改性灯芯草；
(2)在活泼金属和/或活泼金属盐的存在下，在25-150℃下，将有色涤纶废料溶解于有机溶剂，然后进行过滤，得到滤液；
(3)将所述改性灯芯草与所述滤液混合接触。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，相对于100重量份的所述灯芯草，所述分散剂的用量为0.1-5重量份，所述马来酸和/或马来酸酐的用量为0.1-5重量份，所述乙二醇的用量为1-10重量份，所述吡啶的用量为0.01-2重量份。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，相对于100重量份的所述灯芯草，所述分散剂的用量为0.5-1.5重量份，所述马来酸和/或马来酸酐的用量为1-2重量份，所述乙二醇的用量为2-3重量份，所述吡啶的用量为0.1-1重量份。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述分散剂为萘系磺酸与甲醛的缩合物、苯酚、甲醛、碳酸盐缩合物和木质素磺酸盐中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述分散剂为分散剂MF与分散剂CNF的混合物，且分散剂MF与分散剂CNF的混合比例为1：0.5-0.8。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的反应在超声搅拌下进行，反应时间为0.5-6小时。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述灯芯草与水的体积比为1：3-10。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述有机溶剂为DMF、二甲基亚砜、邻氯苯酚、对氯苯酚、苯酚、甲酸、吡啶、乙二醇、乙酰胺、二甘醇、四氯乙烷、苯甲醇、三氯乙烷和硝基苯中的至少一种；所述活泼金属为钠、镁、铝或锌。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述分散剂接枝改性灯芯草与所述滤液混合接触的过程在超声搅拌下进行。
10.根据权利要求1或9所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述分散剂接枝改性灯芯草与所述滤液的体积比为1：3-15。
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Hybrid Adsorbent Materials Obtained by the Combination of Poly(ethylene-alt-maleic anhydride) with Lignin and Lignosulfonate;Guido Panzarasa et al.;《Journal of Polymers and the Environment》;20180830;第4295页左栏 *
纤维素的改性及应用研究进展;罗成成等;《化工进展》;20151231;第34卷(第3期);第768页第2.3节 *

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