TWI778720B - 處理含棉織物廢料的方法 - Google Patents

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Abstract

一種處理含棉織物廢料的方法，包含共(N+1)次處理程序及共N次循環程序，N為1以上的整數。每次處理程序包括回收步驟、前處理步驟、分離步驟及降解步驟。回收步驟從含棉織物廢料中回收取得棉纖維。前處理步驟將棉纖維與包含氫氧根離子的浸泡液作用得到混合物。分離步驟將混合物分離出液體及包括經浸泡液作用的棉纖維的固體。降解步驟使經浸泡液作用的棉纖維中的纖維素降解成葡萄糖。每次循環程序包括將當次處理程序的分離步驟中分離出的液體循環至下一次處理程序的前處理步驟中使用。本發明透過上述步驟而具有較高的纖維素水解率。

Description

處理含棉織物廢料的方法
本發明是有關於一種處理紡織品廢料的方法，特別是指一種處理含棉織物廢料的方法。
關於處理含棉織物廢料的現有技術，通常會透過先利用浸泡液對含棉織物廢料進行前處理，以利提高後續對含棉織物廢料中的棉纖維進行降解時的纖維素水解率。
例如，美國公告專利第9540665 B2號揭示一種從紡織棉生產乙醇的方法，該方法依序包含以下步驟：(a)將紡織棉(含有纖維素且纖維素含量大於90%)磨碎，然後於一台雙軸擠壓機中且在60°C至180°C的溫度下將磨碎的該紡織棉與作為浸泡液的水混合製成漿，以提升該紡織棉中的纖維素於後續步驟中對酵素的反應性；(b)利用酵素將該紡織棉中的纖維素水解形成葡萄糖，得到包含葡萄糖的產物；(c)對該產物進行過濾，得到葡萄糖溶液；及(d)使該葡萄糖溶液中的葡萄糖發酵成乙醇。
美國公告專利第10611891 B2號揭示一種含棉紡織品廢料的加工方法，該加工方法包含以下步驟：在預定溫度下將含棉紡織品廢料溶解在作為浸泡液的NaOH/尿素混合溶液中直到該含棉紡織品廢料凍結，之後，加入一定量的抗溶劑以從凍結的該含棉紡織品廢料中再生棉，接著，利用纖維素酶水解該棉以產生含有葡萄糖的溶液。
上述的兩篇美國公告專利雖然皆揭示以浸泡液對含棉織物廢料進行前處理，但並沒有提到要將浸泡液回收再重複利用。且從上述的兩篇美國公告專利中也無法得知若要將浸泡液回收再重複利用，要透過何種技術手段才能維持對棉進行降解時的纖維素水解率。
因此，本發明的目的，即在提供一種將用於對含棉織物廢料中的棉纖維進行前處理的浸泡液回收並循環使用，且還能達成高的纖維素水解率的處理含棉織物廢料的方法。
於是，本發明處理含棉織物廢料的方法，包含以下步驟： 總共(N+1)次處理程序，及總共N次循環程序，且N為1以上的整數； 其中，每次處理程序包括： 一回收步驟， 包括使一含棉織物廢料中的棉纖維與該棉纖維以外的物質分離，以從該含棉織物廢料中回收取得該棉纖維， 一前處理步驟，包括將經該回收步驟取得的該棉纖維與一包含氫氧根離子的浸泡液作用而得到一混合物， 一分離步驟，包括使該混合物進行固液分離而分離出一固體及一液體，且該固體包括經該浸泡液作用的該棉纖維，及 一降解步驟，包括使該固體與一纖維素酶作用，以使經該浸泡液作用的該棉纖維中的纖維素被該纖維素酶降解成葡萄糖； 每次循環程序包括將當次的處理程序的分離步驟中分離得到的該液體循環至下一次的處理程序的前處理步驟中作為浸泡液使用。
本發明的功效在於：本發明處理含棉織物廢料的方法透過該回收步驟、該前處理步驟、該分離步驟及該降解步驟的相互配合，尤其是透過該回收步驟以從該含棉織物廢料中回收得到棉纖維，繼而使該處理含棉織物廢料的方法具有高的纖維素水解率。
本發明的另一功效在於：本發明處理含棉織物廢料的方法透過進行該回收步驟，因此即使進行該循環程序，也不會導致之後接續進行下一次處理程序的纖維素水解率顯著降低。
本發明處理含棉織物廢料的方法，包含總共(N+1)次處理程序及總共N次循環程序，且N為1以上的整數。
其中，每次處理程序依序包括一回收步驟、一前處理步驟、一分離步驟及一降解步驟。該回收步驟包括使一含棉織物廢料中的棉纖維與該棉纖維以外的物質分離，以從該含棉織物廢料中回收取得該棉纖維。該前處理步驟包括將經該回收步驟取得的該棉纖維與一包含氫氧根離子的浸泡液作用而得到一混合物。該分離步驟包括使該混合物進行固液分離而分離出一固體及一液體，且該固體包括經該浸泡液作用的該棉纖維。該降解步驟包括使該固體與一纖維素酶作用，以使經該浸泡液作用的該棉纖維中的纖維素被該纖維素酶降解成葡萄糖。
每次循環程序包括將當次的處理程序的分離步驟中分離得到的該液體循環至下一次的處理程序的前處理步驟中作為浸泡液使用。
以下詳細說明各步驟的實施方式及操作條件。
〔處理程序〕
[ 回收步驟 ]
在該回收步驟中，該含棉織物廢料的來源沒有特別限制，例如但不限於含棉的廢棄衣物。該含棉織物廢料包括棉纖維，及該棉纖維以外的物質。該含棉織物廢料中的棉纖維含量沒有特別限制，例如但不限於，該含棉織物廢料中的棉纖維含量的範圍為35 wt%至50 wt%。
該棉纖維以外的物質沒有特別限制，例如但不限於非棉的纖維、染劑等，該非棉的纖維例如但不限於聚酯纖維。且當該棉纖維以外的物質包括聚酯纖維，可以利用鹼解處理及醇解處理中至少一者使該聚酯纖維分解，繼而令該棉纖維從該含棉織物廢料中分離並回收。
該鹼解處理是使該含棉織物廢料與pH值範圍為10至14的鹼性物質在壓力範圍1 kg/cm 2至8 kg/cm 2及溫度範圍為160°C至180°C的環境中進行反應以使該聚酯纖維分解。該鹼性物質與該含棉織物廢料的重量比例範圍為5：1至10：1。該鹼性物質例如但不限於鹼性化合物，或者由水及鹼性化合物所形成的鹼性溶液，其中，該鹼性化合物的種類沒有特別限制，任何能使該鹼性物質的pH值範圍為10至14的鹼性化合物皆適用於本發明，例如但不限於氫氧化鈉等。
該醇解處理是使該含棉織物廢料與乙二醇在壓力範圍1 kg/cm 2至2 kg/cm 2及溫度範圍160°C至200°C的環境中進行反應以使該聚酯纖維分解。
[ 前處理步驟 ]
該前處理步驟中使用的浸泡液的具體種類沒有特別限制，只要該浸泡液中含有氫氧根離子即可與該棉纖維作用，該浸泡液的具體種類例如但不限於水或氫氧化鈉水溶液。較佳地，該浸泡液中的該氫氧根離子的濃度範圍為10 -7M至3M，能降低該棉纖維中的纖維素的聚合度(degree of polymerization)及結晶度(crystallinity)，繼而使該處理含棉織物廢料的方法具有更高的纖維素水解率。更佳地，該浸泡液中的該氫氧根離子的濃度範圍為1.5M至3M。
較佳地，為使該處理含棉織物廢料的方法具有更高的纖維素水解率，該棉纖維與該浸泡液的重量比例範圍為1：5至1：19。
[ 分離步驟 ]
在該分離步驟中，使該混合物進行固液分離的方式沒有特別限制，例如但不限於以濾紙過濾等。
在本發明的一些實施態樣中，該分離步驟還包括在從該混合物中分離出該固體後，利用水清洗該固體，該水與該固體的用量比例無需特別限制，是依據該固體的重量而彈性調整的。
[ 降解步驟 ]
在該降解步驟中，使該固體與該纖維素酶作用時的條件沒有特別限制，可依據該纖維素酶的種類來彈性調整。在本發明的一些實施態樣中，該降解步驟是在pH值為5且溫度為50°C的環境中使該固體與該纖維素酶作用。
〔循環程序〕
在該循環程序中，基於不改變尤其是不減少下一次處理程序中含棉織物廢料的處理量的前提，為維持下一次處理程序的前處理步驟中的棉纖維與浸泡液的重量比例，較佳地，該循環程序還包括提供一包含氫氧根離子的新鮮浸泡液，且將該新鮮浸泡液補充到當次的處理程序的分離步驟中分離得到的該液體中後，一起循環至下一次的處理程序的前處理步驟中作為浸泡液使用，且該新鮮浸泡液與該液體的重量總和相等於該浸泡液的重量(新鮮浸泡液的重量＋液體的重量＝浸泡液的重量)。此外，該新鮮浸泡液中的該氫氧根離子的濃度與該浸泡液中的該氫氧根離子的濃度相同，繼而能維持下一次處理程序的前處理步驟中浸泡液的氫氧根離子濃度。
在該處理含棉織物廢料的方法中，該處理程序及該循環程序進行的總次數沒有特別限制，例如但不限於N為大於3的整數(也就是處理程序的總次數大於4次及循環程序的總次數大於3次)。在本發明的一些實施態樣中，該N為5，也就是進行總共6次的該處理程序及總共5次的該循環程序，而且值得一提的是，在該處理含棉織物廢料的方法中，相較於第1次處理程序的纖維素水解率，第6次處理程序的纖維素水解率的下降率小於4.5%。
本發明將就以下實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，所述實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。
測試例 A1 至 A10 《 前處理步驟的條件討論：浸泡液中的氫氧根離子濃度》
測試例A1至A10是針對該處理含棉織物廢料的方法中該前處理步驟的浸泡液條件進行討論。
其中，測試例A1至A5中進行的步驟相同，差別在於如表1所示改變該前處理步驟中所使用的浸泡液，以下以測試例A1為例詳細說明各步驟： 回收步驟：利用一裝設有25 mm濾網的粉碎機(購自舜立機械廠)，將一包括棉纖維及聚對苯二甲酸乙二酯纖維(以下簡稱PET纖維)的含棉織物廢料(購自薪裔貿易)粉碎形成多個碎片後，收集尺寸為15 mm×15 mm的碎片以進行後續的鹼解處理。接著，將該等碎片與鹼性溶液投入一個鋯金屬高壓反應器(廠商：中美科學股份有限公司，型號：PARR 20L)中，並以溫度為160°C至170°C及壓力為6 kg/cm 2至8 kg/cm 2的條件進行鹼解處理300分鐘使該等碎片中的PET纖維被該鹼性溶液分解，待該鹼解處理結束後，利用定量濾紙(廠商：ADVANTEC，規格：NO.5C)進行固液分離以從該等碎片中回收取得棉纖維。其中，該鹼性溶液由水及氫氧化鈉所形成，該鹼性溶液的重量與該等碎片總重量之比例為10：1，該氫氧化鈉的當量與該等碎片中PET纖維的總當量之比例為2.5：1。 前處理步驟：在25°C的環境中，將經該回收步驟取得的棉纖維浸泡在一浸泡液中並攪拌3小時得到一混合物。其中，該浸泡液是由水及氫氧化鈉所形成，且該浸泡液中的氫氧根離子濃度為3M且氫氧化鈉濃度為12 wt%，經該回收步驟取得的棉纖維與該浸泡液的重量比例為1：19。 分離步驟：利用定量濾紙(廠商：ADVANTEC，規格：NO.5C) 將該混合物進行固液分離，從該混合物中分離出一液體及一包括經該浸泡液作用的該棉纖維的固體，再利用水清洗該固體，其中，該水與該固體的重量比例為20：1。 降解步驟：在該分離步驟之後，先利用水及濃度96%的硫酸與該固體混合以調整pH值至5.0，再加入一纖維素酶(廠商：Novozymes，型號：Cellic ®CTec 3)，並以溫度為50°C及攪拌速度為200 rpm的條件進行糖化作用(saccharification)120小時，且於該糖化作用開始後的第2、4、6及24小時補充濃度96%的硫酸以保持pH值在5.0，經由該糖化作用使經該浸泡液作用的該棉纖維中的纖維素被該纖維素酶降解成葡萄糖，得到一包含葡萄糖的產物。
測試例A6至A10則是沒有進行該回收步驟，而是將一包括棉纖維及PET纖維的含棉織物廢料(購自薪裔貿易)粉碎形成多個碎片後，收集尺寸為15 mm×15 mm的碎片直接依序進行該前處理步驟、該分離步驟及該降解步驟，其中，該前處理步驟、該分離步驟及該降解步驟的實施是如上所述於此不再贅述，以及該前處理步驟中使用的浸泡液是如表1所示。
上述各測試例的纖維素水解率是經由以下評價方式得到，以下以測試例A1為例詳細說明： (1).利用一高效液相層析儀分析該產物中的葡萄糖含量，其中，該高效液相層析儀的管柱為AminexHPX-87H(購自Bio-Rad)，移動相為5 mM的硫酸，流速為0.6 mL/min，管柱溫度為65°C，偵測器為L-2490折射率偵測器(購自HITACHI)。 (2).將葡萄糖標準品及該固體放入溫度為105℃的烘箱中烘乾至重量不再變化，之後，將烘乾後之該葡萄糖標準品及該固體分別秤取0.3 g且一起加入一個試管中，並於該試管中加入3.00 mL(4.92 g)的濃度為72%的硫酸(購自景明化工有限公司)後，將該試管置於溫度設定為30℃的水浴槽進行水解2小時得到一第一水解液。之後，將該試管中的該第一水解液倒至一錐形瓶中，再以20 mL的去離子水洗滌該試管後倒入該錐形瓶內與該第一水解液混合得到一混合溶液。隨後，於該錐形瓶中加入64 mL的去離子水，以將該混合溶液的硫酸濃度稀釋成4%(1.0250 g/mL)而得到一體積為87.0mL且重量為89.22 g的稀釋混合溶液，然後，以鋁箔紙封住該錐形瓶的瓶口，再將該錐形瓶放入滅菌釜中於121℃下使該稀釋混合溶液進行水解1小時得到一第二水解液。最後，取20 mL的該第二水解液置於50 mL的燒杯中，並以碳酸鈣(購自友和貿易股份有限公司)將該第二水解液的pH值調整到5至6後靜置，待靜置到固液分離後將上層液分離出並以轉速13200 rpm的條件進行離心10分鐘，再以一注射器(具有一孔徑為0.2 μm的濾片)過濾取樣得到一待測液。利用該高效液相層析儀並根據與上述相同的分析條件對該待測液進行分析，即得到該固體中的葡萄糖濃度，並配合纖維素水解形成葡萄糖的脫水係數(1.111)計算出該固體中的纖維素含量。 該固體中的纖維素含量(g)=該固體中的葡萄糖濃度÷1.111 (3).利用以下公式計算纖維素水解率： 纖維素水解率(%)＝該產物中的葡萄糖含量(g)÷[該固體中的纖維素含量(g)×1.111]×100%。
表1
測試例 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10
含棉織物廢料中的棉纖維含量(%) 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35
回收步驟 鹼解 鹼解 鹼解 鹼解 鹼解 無 無 無 無 無
前處理 步驟 浸泡液中的[OH -]濃度(M) 3 2.5 2.25 1.5 10 -7 3 2.5 2.25 1.5 10 -7
浸泡液中的NaOH濃度(wt%) 12 10 9 6 0 12 10 9 6 0
棉纖維與浸泡液的重量比例 1:19 1:19 1:19 1:19 1:19 1:19 1:19 1:19 1:19 1:19
降解 步驟 纖維素水解率(%) 75.7 55.5 45.0 28.8 22.9 60.5 32.9 25.5 16.6 12.1
參閱表1，可以看出在浸泡液中的氫氧根離子濃度相同的條件下，相較於沒有進行回收步驟的測試例A6至A10，有進行回收步驟的測試例A1至A5所得到的纖維素水解率較高。而且，在有進行回收步驟的測試例A1至A5中，浸泡液中的氫氧根離子濃度為3M的測試例A1，及浸泡液中的氫氧根離子濃度為2.5M的測試例A2所得到的纖維素水解率皆大於50%。
測試例B1至B8《 前處理步驟的條件討論：經該回收步驟取得的該棉纖維與該浸泡液的重量比例 》
測試例B1至B8是以固定該浸泡液中的氫氧根離子濃度為3M的前提下，針對該前處理步驟中經該回收步驟取得的該棉纖維與該浸泡液的重量比例條件進行討論。測試例B1至B8中各步驟的實施是如上所述於此不再贅述，以及經該回收步驟取得的該棉纖維與該浸泡液的重量比例條件是如表2所示。
表2
測試例 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8
含棉織物廢料中的棉纖維含量(%) 35 35 35 35 35 35 35 35
回收步驟 鹼解 鹼解 鹼解 鹼解 無 無 無 無
前處理 步驟 浸泡液中的[OH -]濃度(M) 3 3 3 3 3 3 3 3
棉纖維與浸泡液的重量比例 1:5 1:10 1:16 1:19 1:5 1:10 1:16 1:19
降解步驟 纖維素水解率(%) 63.4 79.4 77.2 75.7 50.2 65.7 58.2 60.5
參閱表2，可以看出在棉纖維與浸泡液的重量比例相同的條件下，相較於沒有進行該回收步驟的測試例B5至B8，有進行回收步驟的測試例B1至B4所得到的纖維素水解率較高。而且，在有進行回收步驟的測試例B1至B4中，棉纖維與浸泡液的重量比例為1：10以上的測試例B2至B4所得到的纖維素水解率皆大於70%。
實施例 1 至 3 、比較例 1 至 3 《處理含棉織物廢料的方法》
實施例1至3、比較例1至3是針對該處理含棉織物廢料的方法中有無進行回收步驟對纖維素水解率造成的影響進行討論，實施例1至3中有進行回收步驟，比較例1至3中沒有進行回收步驟。以下用實施例1為例說明該處理含棉織物廢料的方法中的各步驟，以及實施例1至3及比較例1至3中各步驟的條件是如表3至表5所示。
實施例1處理含棉織物廢料的方法包含六次處理程序及五次循環程序，其順序如下：
Figure 02_image001
每一次的處理程序中是將未經任何處理的含棉織物廢料依序進行該回收步驟、該前處理步驟、該分離步驟及該降解步驟，其中，該回收步驟、前處理步驟、分離步驟及降解步驟的實施是如上所述於此不再贅述。 由於是將每一次處理程序中含棉織物廢料的處理量固定在相同重量，所以在每一次的循環程序中，為使下一次處理程序的前處理步驟中的棉纖維與浸泡液的重量比例維持在1：19，以及浸泡液中的氫氧根離子濃度維持在2.5M，因此是將氫氧根離子濃度為2.5M的新鮮浸泡液(即未經使用的浸泡液)補充到在當次分離步驟時進行固液分離所分離得到的液體(即用過的浸泡液)後，一起循環至下一次處理程序的前處理步驟中使用，且該新鮮浸泡液與該液體的重量總和相等於該浸泡液的重量。以該第1次循環程序為例說明，是將新鮮浸泡液補充到在該第1次處理程序的分離步驟中進行固液分離所分離得到的液體後，再一起循環至該第2次處理程序的前處理步驟中作為浸泡液使用。
表3
  實施例1 比較例1
含棉織物廢料中的棉纖維含量(%) 35 35
回收步驟 鹼解 無
前處理步驟 浸泡液中的 [OH -]濃度(M) 2.5 2.5
棉纖維與浸泡液的重量比例 1:19 1:19
處理 程序 纖維素水解率(%) 第1次 第2次 第3次 第4次 第5次 第6次 第1次 第2次 第3次 第4次 第5次 第6次
55.5 56.9 57.2 56.0 56.4 55.0 32.9 33.8 32.9 30.1 30.3 29.5
表4
  實施例2 比較例2
含棉織物廢料中的棉纖維含量(%) 35 35
回收步驟 鹼解 無
前處理步驟 浸泡液中的[OH -]濃度(M) 3 3
棉纖維與浸泡液的重量比例 1:19 1:19
處理 程序 纖維素水解率(%) 第1次 第2次 第3次 第4次 第5次 第6次 第1次 第2次 第3次 第4次 第5次 第6次
75.7 76.1 75.7 76.4 73.3 74.2 60.5 60.3 59.5 57.6 51.9 50.2
表5
  實施例3 比較例3
含棉織物廢料中的棉纖維含量(%) 35 35
回收步驟 鹼解 無
前處理步驟 浸泡液中的[OH -]濃度(M) 3 3
棉纖維與浸泡液的重量比例 1:16 1:16
處理 程序 纖維素水解率(%) 第1次 第2次 第3次 第4次 第5次 第6次 第1次 第2次 第3次 第4次 第5次 第6次
77.2 78.4 76.5 75.7 74.6 74 58.2 58.8 57.6 55.6 52.8 48.6
參閱表3，可以看出在固定該前處理步驟的條件(浸泡液中的氫氧根離子濃度、棉纖維與浸泡液的重量比例)的前提下，相較於沒有進行該回收步驟的比較例1，有進行該回收步驟的實施例1所得到的纖維素水解率較高。 參閱表4至表5，實施例2至3與比較例2至3也呈現同樣的趨勢，也就是有進行該回收步驟所得到的纖維素水解率較高。上述結果顯示，透過進行該回收步驟，能使該處理含棉織物廢料的方法得到較高的纖維素水解率。
而且，在實施例1中，相較於第1次處理程序的纖維素水解率，第6次處理程序的纖維素水解率僅下降0.9%[(55.5－55.0)÷55.5×100%＝0.9%]；但在比較例1中，相較於第1次處理程序的纖維素水解率，第6次處理程序的纖維素水解率則下降了10.33%[(32.9－29.5)÷32.9×100%＝10.33%]。在實施例2中，相較於第1次處理程序的纖維素水解率，第6次處理程序的纖維素水解率僅下降1.98%[(75.7－74.2)÷75.7×100%＝1.98%]；但在比較例2中，相較於第1次處理程序的纖維素水解率，第6次處理程序的纖維素水解率則下降了17.02%[(60.5－50.2)÷60.5×100%＝17.02%]。在實施例3中，相較於第1次處理程序的纖維素水解率，第6次處理程序的纖維素水解率僅下降4.15%[(77.2－74)÷77.2×100%＝4.15%]；但在比較例3中，相較於第1次處理程序的纖維素水解率，第6次處理程序的纖維素水解率則下降了16.49%[(58.2－48.6)÷58.2×100%＝16.49%]。上述結果顯示透過進行該回收步驟，還能使得在該處理含棉織物廢料的方法中，即使進行該循環程序也不會導致之後接續進行下一次處理程序所得到的纖維素水解率顯著降低。
實施例 4 《處理含棉織物廢料的方法》
實施例4是針對該含棉織物廢料中的棉纖維含量進行討論。實施例4處理含棉織物廢料的方法包含六次處理程序及五次循環程序，實施例4中各步驟的實施是如上所述於此不再贅述，以及實施例4中各步驟的條件是如表6所示。
表6
  實施例4
含棉織物廢料中的棉纖維含量(%) 50
回收步驟 鹼解
前處理 步驟 浸泡液中的[OH -]濃度(M) 3
棉纖維與浸泡液的重量比例 1:19
處理 程序 纖維素水解率(%) 第1次 第2次 第3次 第4次 第5次 第6次
75.0 76.4 75.1 73.7 74.8 74.1
參閱表6，可知即使該含棉織物廢料中的棉纖維含量高達50%，透過進行該回收步驟，一樣能使該處理含棉織物廢料的方法得到高的纖維素水解率，並從實施例1至4可證明本發明處理含棉織物廢料的方法適用於處理各種棉纖維含量的含棉織物廢料且皆能得到高的纖維素水解率。此外，在實施例4中，即使進行了5次的循環程序，相較於第1次處理程序的纖維素水解率，第6次處理程序的纖維素水解率僅下降1.2%[(75.0－74.1)÷75.0×100%＝1.2%]。
實施例 5 《處理含棉織物廢料的方法》
實施例5是針對在該回收步驟中利用鹼解處理搭配醇解處理進行討論。實施例5處理含棉織物廢料的方法包含六次處理程序及五次循環程序，以下僅就實施例5中的回收步驟詳細說明，其餘步驟的實施是如上所述於此不再贅述，以及實施例5中各步驟的條件是如表7所示。
在實施例5的回收步驟中，是利用一裝設有25 mm濾網的粉碎機(購自舜立機械廠)，將一包括棉纖維及PET纖維的含棉織物廢料(購自薪裔貿易)粉碎形成多個碎片後，收集尺寸為15 mm×15 mm的碎片。接著，將該等碎片與乙二醇投入一個玻璃反應器中(該乙二醇的重量與該等碎片總重量之比例為6：1)，並以溫度為180°C及壓力為1 kg/cm 2的條件進行醇解處理180分鐘。待該醇解處理結束後，停止對該玻璃反應器加熱，並於該玻璃反應器中加入氫氧化鈉(該氫氧化鈉的當量與該等碎片中PET纖維的總當量之比例為2.01：1)，並以溫度為180°C及壓力為1 kg/cm 2的條件進行鹼解處理180分鐘。待該鹼解處理結束後，利用定量濾紙(廠商：ADVANTEC，規格：NO.5C)進行固液分離，以從該等碎片中回收取得棉纖維。
表7
  實施例5
含棉織物廢料中的棉纖維含量(%) 50
回收步驟 醇解+鹼解
前處理步驟 浸泡液中的[OH -]濃度(M) 3
棉纖維與浸泡液的重量比例 1:16
處理 程序 纖維素水解率(%) 第1次 第2次 第3次 第4次 第5次 第6次
79.5 79.1 82.0 82.2 79.1 78.4
參閱表7，可知該回收步驟為醇解及鹼解時，一樣能使該處理含棉織物廢料的方法得到高的纖維素水解率。此外，在實施例5中，即使進行了5次的該循環程序，相較於第1次處理程序的纖維素水解率，第6次處理程序的纖維素水解率僅下降1.38%[(79.5－78.4)÷79.5×100%＝1.38%]。
綜上所述，本發明處理含棉織物廢料的方法透過該回收步驟、該前處理步驟、該分離步驟及該降解步驟的相互配合，尤其是透過該回收步驟以從該含棉織物廢料中回收得到棉纖維，繼而使該處理含棉織物廢料的方法具有高的纖維素水解率，且相較於沒有對該含棉織物廢料進行該回收步驟而得到的纖維素水解率提高至少10%。而且，本發明處理含棉織物廢料的方法透過進行該回收步驟，因此即使進行該循環程序，將從該分離步驟中分離得到的該液體(即用過的浸泡液)循環至接續進行的下一次處理程序的前處理步驟中使用，也不會導致該下一次處理程序的纖維素水解率顯著降低，故確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
無。

Claims (10)

  1. 一種處理含棉織物廢料的方法，包含以下步驟： 總共(N+1)次處理程序，及總共N次循環程序，且N為1以上的整數； 其中，每次處理程序包括： 一回收步驟， 包括使一含棉織物廢料中的棉纖維與該棉纖維以外的物質分離，以從該含棉織物廢料中回收取得該棉纖維， 一前處理步驟，包括將經該回收步驟取得的該棉纖維與一包含氫氧根離子的浸泡液作用而得到一混合物， 一分離步驟，包括使該混合物進行固液分離而分離出一固體及一液體，且該固體包括經該浸泡液作用的該棉纖維，及 一降解步驟，包括使該固體與一纖維素酶作用，以使經該浸泡液作用的該棉纖維中的纖維素被該纖維素酶降解成葡萄糖； 每次循環程序包括將當次的處理程序的分離步驟中分離得到的該液體循環至下一次的處理程序的前處理步驟中作為浸泡液使用。
  2. 如請求項1所述的處理含棉織物廢料的方法，其中，在該回收步驟中，該棉纖維以外的物質包括聚酯纖維，且是利用鹼解處理及醇解處理中至少一者使該聚酯纖維分解，繼而令該棉纖維從該含棉織物廢料中分離並回收。
  3. 如請求項2所述的處理含棉織物廢料的方法，其中，在該回收步驟中，該鹼解處理是使該含棉織物廢料與鹼性物質在壓力範圍1 kg/cm 2至8 kg/cm 2及溫度範圍160°C至180°C的環境中進行反應以使該聚酯纖維分解。
  4. 如請求項2所述的處理含棉織物廢料的方法，其中，該醇解處理是使該含棉織物廢料與乙二醇在壓力範圍1 kg/cm 2至2 kg/cm 2及溫度範圍160°C至200°C的環境中進行反應以使該聚酯纖維分解。
  5. 如請求項1所述的處理含棉織物廢料的方法，其中，在該前處理步驟中，該浸泡液中的該氫氧根離子的濃度範圍為10 -7M至3M。
  6. 如請求項5所述的處理含棉織物廢料的方法，其中，在該前處理步驟中，該浸泡液中的該氫氧根離子的濃度範圍為1.5M至3M。
  7. 如請求項1所述的處理含棉織物廢料的方法，其中，在該前處理步驟中，該棉纖維與該浸泡液的重量比例範圍為1：5至1：19。
  8. 如請求項1所述的處理含棉織物廢料的方法，其中，在每次循環程序中，還包括提供一包含氫氧根離子的新鮮浸泡液，且將該新鮮浸泡液補充到當次的處理程序的分離步驟中分離得到的該液體中後，再循環至下一次的處理程序的前處理步驟中作為浸泡液使用，且該新鮮浸泡液中的該氫氧根離子的濃度範圍與該浸泡液中的該氫氧根離子的濃度範圍相同，該新鮮浸泡液與該液體的重量總和相等於該浸泡液的重量。
  9. 如請求項1所述的處理含棉織物廢料的方法，其中，N為大於3的整數。
  10. 如請求項9所述的處理含棉織物廢料的方法，其中，該N為5，且相較於第1次處理程序的纖維素水解率，第6次處理程序的纖維素水解率的下降率小於4.5%。
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