一種廢舊紡織品中的蛋白質纖維酶處理回收法
【專利摘要】本發明涉及一種廢舊紡織品中的蛋白質纖維酶處理回收法。目的是提供的方法應能有效實現對廢舊紡織品中的蛋白質纖維的回收。技術方案是：一種廢舊紡織品中的蛋白質纖維酶處理回收法，依序包括以下步驟：(1)對含有蛋白質纖維的廢舊紡織品繼續以下處理步驟；(2)對用直接染料、活性染料、不溶性偶氮顏料或陽離子染料的染色紡織品，加入氧化還原酶進行預處理；(3)在步驟(2)處理過的廢舊紡織品中加入蛋白酶進行蛋白質纖維的選擇性降解；(4)對步驟(3)處理后的物質進行固液分離，降解液中蛋白酶通過超濾分離進行重復利用，降解產物用于相關產品生產；殘留固體紡織品進行物理回收。
【專利說明】
一種廢舊紡織品中的蛋白質纖維酶處理回收法
技術領域
本發明屬于廢舊紡織品回收利用領域，具體涉及利用蛋白酶處理法對廢舊紡織品中的蛋白質纖維實現降解回收利用。【背景技術】隨著生活水平的提高，消費者對紡織品的需求和更新速度越來越快，每年都產生了大量的廢舊紡織品。根據有關專家推算，我國紡織行業在生產環節每年產生的邊角廢料以及家庭廢棄紡織品合計超過2600萬噸。廢舊紡織品是“放錯位置的資源”，特別是在當今資源短缺的背景下，廢舊紡織品的回收循環利用更是引起了世界各國的重視。然而目前我國對廢舊紡織品的綜合利用率很低，遠遠落后于世界先進水平。因此我國紡織工業‘十二五’發展綱要明確提出要重點發展天然纖維及混紡廢舊紡織品的再利用技術。開發新一代的回收再利用廢舊紡織品的清潔生產技術已刻不容緩。廢舊紡織品中有一類很重要的品種就是蛋白質纖維織物，如羊毛、兔毛、駱駝毛、蠶絲/ 絲綢、再生蛋白纖維及其混紡織物。由于其高檔、舒適的穿著性能，受到了消費者的廣泛喜愛，其廢棄量也在逐年增高。從生態學角度來講，焚燒和填埋降解都不是最好的處理廢舊紡織品的方法，最佳方案是回收利用。蛋白質纖維的常規回收利用一般是將動物纖維、紗或者織物用機械分解成纖維狀，再進行純回紡或混紡織成織物。但是機械回收的方式需要復雜的前處理機器設備，成本高，回收工藝復雜，對染料和混紡纖維的分類困難。化學回收法處理常需強氧化劑次氯酸鹽溶液或者其它有機溶劑進行溶解蛋白質纖維，成本高且易造成環境污染，而且無法區分溶解性相近的纖維組分，部分染料的存在甚至可能會導致纖維無法完全回收溶解。因此，發展一種新型的廢舊紡織品中蛋白質纖維的綠色高效專一性回收方法具有重要的工業應用價值。
【發明內容】
本發明的目的是克服上述【背景技術】的不足，提供一種廢舊紡織品中的蛋白質纖維的回收處理方法，該方法應能有效實現對廢舊紡織品中的蛋白質纖維的回收，并具有回收處理過程綠色無害、處理條件溫和、對環境友好以及資源回收利用率高的特點。本發明提供的技術方案是:一種廢舊紡織品中的蛋白質纖維酶處理回收法，依序包括以下步驟:(1)定性確定廢舊紡織品中纖維的種類以及染料種類，對含有蛋白質纖維的廢舊紡織品繼續以下處理步驟；(2)對用直接染料、活性染料、不溶性偶氮顏料或陽離子染料的染色紡織品，加入氧化還原酶進行預處理;反應條件為:酶量0.5 %?5%，水或緩沖液pH3?12，紡織品與水的質量比例或紡織品與緩沖液的質量比例為0.01?0.5:1，溫度30?80°C，降解時間1?12h;對用還原染料、分散染料、酸性染料或硫化染料的染色或者未染色紡織品，無須預處理；(3)在步驟(2)處理過的廢舊紡織品中加入蛋白酶進行蛋白質纖維的選擇性降解;反應條件為:酶量1 %?10 %，水或緩沖液PH3?10，紡織品與水的質量比例或紡織品與緩沖液的質量比例為0.01?0.5:1，溫度30?70 °C，降解時間1?36h;(4)對步驟(3)處理后的物質進行固液分離，降解液中蛋白酶通過超濾分離進行重復利用，降解產物用于相關產品生產;殘留固體紡織品進行物理回收。所述步驟(2)中的酶量是氧化還原酶與染色紡織品的重量比，步驟(3)中的酶量是蛋白酶與染色紡織品的重量比。所述氧化還原酶為漆樹漆酶、云芝漆酶、真菌漆酶、多酚氧化酶、偶氮還原酶、過氧化氫酶、辣根過氧化物酶、絡氨酸酶、木質素過氧化物酶、錳過氧化物酶以及芳醇氧化物酶中的一種或多種任意比例的混合。所述蛋白酶為堿性蛋白酶、中性蛋白酶、酸性蛋白酶、內肽酶、外肽酶、角蛋白酶、酰胺酶、二硫鍵還原酶、多肽水解酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、蛋白酶K、木瓜蛋白酶、枯草桿菌蛋白酶中的一種或多種任意比例的混合。所述步驟(3)、步驟(4)中的緩沖液是醋酸-醋酸鈉緩沖液、甘氨酸-鹽酸緩沖液、鄰苯二甲酸-鹽酸緩沖液、磷酸氫二鈉_檸檬酸緩沖液、、檸檬酸-氫氧化鈉-鹽酸緩沖液、檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液、磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈉緩沖液、磷酸氫二鈉-磷酸二氫鉀緩沖液、磷酸二氫鉀-氫氧化鈉緩沖液、巴比妥鈉-鹽酸緩沖液、三羥甲基氨基甲烷-鹽酸緩沖液、硼酸_硼砂緩沖液、甘氨酸-氫氧化鈉緩沖液、硼砂-氫氧化鈉緩沖液、碳酸鈉-碳酸氫鈉緩沖液、羥乙基哌嗪乙磺酸鈉緩沖體系中的一種;其離子強度為l〇-l〇〇〇mM。所述步驟(1)中的定性確定采用顯微鏡觀察法和紅外吸收光譜法。本發明具有如下優點:所提供的方法有效排除了染料對回收過程的影響;整個過程不需使用有機溶劑和有害物質，過程綠色，條件溫和;克服了常用物理回收需用復雜儀器設備和成本高的問題；回收過程具有高選擇性，特別適用于混紡廢舊紡織品中蛋白質纖維的選擇性回收；降解液中的蛋白酶可通過超濾分離重復使用，降解產物中含有大量多肽和氨基酸可用于制作飼料添加劑或者風味調味料等相關產品，實現了資源的充分利用。【具體實施方式】蛋白酶是水解肽鍵的一類酶，蛋白質在蛋白酶的作用下，能迅速水解為胨、際、肽等，最后成為氨基酸。蛋白酶商品生產始于20世紀初，目前已涉及蛋白質纖維紡織加工多個方面， 包括防縮防起球、生物拋光、低溫染色、柔軟處理、生絲脫膠與砂洗、洗滌劑等。蛋白酶按酶蛋白的作用方式可以分為內肽酶、外肽酶、水解酯鍵和水解酰胺鍵酶四大類，具有反應過程綠色溫和，催化反應效率高且具有高度的催化專一性等優點，可將蛋白質纖維選擇性降解成氨基酸，降解的氨基酸產物溶液可進一步用作飼料添加劑或者風味調味料。同時，氧化還原酶對染料具有催化降解/脫色功能，羊毛經過氧化還原酶的氧化預處理能使二硫交聯鍵打開，有利于提高纖維表面親水性，促進酶降解過程。因此，本發明將氧化還原酶處理性能以及蛋白酶對蛋白質纖維的特異性降解能力相結合，以圖克服現有廢舊紡織品中蛋白質纖維回收處理存在的各種問題，特別是染色混紡織物中的選擇性回收和有毒有害化學試劑使用問題，實現對廢舊蛋白質纖維的綠色高效選擇性回收利用。本發明所述方法中，先定性確定廢舊紡織品中纖維的種類以及染料種類，接著對含有蛋白質纖維且含有不同染料的廢舊紡織品分別處理(對不含蛋白質纖維的廢舊紡織品另行處理)；其中，部分染色紡織品由于所采用的直接染料、活性染料、不溶性偶氮顏料或陽離子染料，對于酶活性影響較大，因此需用氧化還原酶(酶量0.5 %?5 % ;優選酶量2.5 %? 3.5%)進行預處理去除染料;其余的染色紡織品，由于所采用的還原染料、分散染料、酸性染料或硫化染料均對酶活性影響較小，所以無須預處理。然后進行蛋白質纖維的選擇性降解，其中加入的蛋白酶酶量為1 %?1 〇 % (優選5.0 %?8.0 % )。最后進行固液分離，并對降解液和殘留固體分別回收處理。上述定性確定采用顯微鏡觀察法和紅外吸收光譜法;這是兩種常規檢測方法，可按照國家標準進行。本發明所述酶量，均指所添加的酶與干燥狀態(按國家標準處理后的狀態)紡織品的重量比。本發明所述處理方法，廢舊紡織品需在水(一般城市管網的自來水即可)或緩沖液的浸沒狀態/濕潤狀態下進行處理;緩沖液可外購或自行配制。下面通過實施例進一步說明本發明。實施例1酸性嫩黃2G染色的蠶絲/粘膠纖維/聚丙烯腈纖維混紡廢舊紡織品中蠶絲的酶處理法(1)通過顯微鏡觀察法和紅外吸收光譜，確定染料種類為酸性嫩黃2G，廢舊紡織品中含有蠶絲、粘膠纖維和聚丙烯腈纖維組分；(2)酸性嫩黃2G為酸性染料，對酶活性影響較小，因此無需預處理；(3)在上述廢舊紡織品10克中加入蛋白酶K進行處理;處理條件為:蛋白酶K酶量5%，三羥甲基氨基甲烷-鹽酸緩沖液pH7.5(離子強度為100mM)，紡織品與緩沖液的質量比例為0.1:1;反應溫度65 °C，處理時間18h;(4)處理結束后的物質進行固液分離;其中降解液中的蛋白酶K通過超濾分離以作重復利用，降解產物用作飼料添加劑;殘留固體物一粘膠纖維/聚丙烯腈纖維2克直接物理回收。實施例2羊毛/滌綸混紡廢舊紡織品中羊毛的酶處理法(1)通過顯微鏡觀察法和紅外吸收光譜，確定廢舊紡織品中含有羊毛和滌綸組分；(2)上述廢舊紡織品50克用錳過氧化物酶進行預處理，以促進下一步酶解反應;處理條件為:錳過氧化物酶酶量2.5 %，磷酸氫二鈉-磷酸二氫鉀緩沖液pH7.5 (離子強度為50mM)， 紡織品與緩沖液的質量比例為0.25:1;溫度55°C，預處理時間3h;(3)預處理后織物再用胃蛋白酶進行處理，處理條件為:蛋白酶量5 %，醋酸-醋酸鈉緩沖液pH3.9(離子強度為150mM)，紡織品與緩沖液的質量比例為0.15:1;反應溫度37°C，處理時間24h;(4)處理結束后的物質進行固液分離;其中降解液中的胃蛋白酶通過超濾分離重復利用，降解產物用作風味調味料;殘留固體物一滌綸5克則重新用于熔解紡絲。實施例3活性橙X-G染色的兔毛/銅氨纖維/聚丙烯纖維混紡廢舊紡織品中兔毛的酶處理法(1)通過顯微鏡觀察法和紅外吸收光譜，確定染料種類為活性染料，廢舊紡織品中含有兔毛和銅氨纖維/聚丙烯纖維組分；(2)上述廢舊紡織品90克用真菌漆酶進行預處理，以促進下一步酶解反應，處理條件為:真菌漆酶酶量3.5 %，磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖液pH3.0(離子強度為200mM)，紡織品與緩沖液的質量比例為〇.17:1;反應溫度60°C，降解時間6h;(3)預處理后織物再用角蛋白酶進行處理，處理條件為:角蛋白酶酶量6%，醋酸-醋酸鈉緩沖液PH4.5(離子強度為500mM)，紡織品與緩沖液的質量比例為0.3:1;反應溫度50°C， 降解時間30h;(4)處理結束后的物質進行固液分離;其中降解液中角蛋白酶通過超濾分離重復利用， 降解產物用作風味調味料;殘留固體物一銅氨纖維/聚丙烯纖維15克則重新用于熔解紡絲。實施例4藍蒽酮染色的駱駝毛/莫代爾纖維/聚乳酸纖維混紡廢舊紡織品中駱駝毛的酶處理法(1)通過顯微鏡觀察法和紅外吸收光譜，確定染料種類為還原染料，廢舊紡織品中含有駱駝毛、莫代爾纖維/聚乳酸纖維組分；(2)還原染料對酶活性影響較小，因此無需預處理；(3)在上述100克廢舊紡織品中加入多肽水解酶進行處理;處理條件:多肽水解酶酶量 8%，反應溫度42°C，紡織品與自來水的質量比例為0.18:1;降解時間20h;
[0049](4)處理結束后的物質進行固液分離;其中降解液中的多肽水解酶通過超濾分離以作重復利用，降解產物用作飼料添加劑;殘留固體物一莫代爾纖維/聚乳酸纖維12克直接物理回收。以上所述的實施例僅表達了本發明的幾種【具體實施方式】，其描述具體和詳細，但并不能理解為對本發明專利保護范圍的限制。應指出的是，在本發明構思的前提下，本領域的相關研究或技術人員還可做出各類變形和改進，這些均屬于本發明專利的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【主權項】
1.一種廢舊紡織品中的蛋白質纖維酶處理回收法，依序包括以下步驟:(1)定性確定廢舊紡織品中纖維的種類以及染料種類，對含有蛋白質纖維的廢舊紡織 品繼續以下處理步驟；(2)對用直接染料、活性染料、不溶性偶氮顏料或陽離子染料的染色紡織品，加入氧化 還原酶進行預處理;反應條件為:酶量0.5 %?5%，水或緩沖液pH3?12，紡織品與水的質量 比例或紡織品與緩沖液的質量比例為0.01?0.5:1，溫度30?80°C，降解時間1?12h;對用 還原染料、分散染料、酸性染料或硫化染料的染色或者未染色紡織品，無須預處理；(3)在步驟(2)處理過的廢舊紡織品中加入蛋白酶進行蛋白質纖維的選擇性降解;反應 條件為:酶量1 %?1 〇 %，水或緩沖液PH3?10，紡織品與水的質量比例或紡織品與緩沖液的 質量比例為0.01?0.5:1，溫度30?70 °C，降解時間1?36h;(4)對步驟(3)處理后的物質進行固液分離，降解液中蛋白酶通過超濾分離進行重復利 用，降解產物用于相關產品生產;殘留固體紡織品進行物理回收。2.根據權利要求1所述的一種廢舊紡織品中的蛋白質纖維酶處理回收法，其特征在于 所述步驟(2)中的酶量是氧化還原酶與染色紡織品的重量比，步驟(3)中的酶量是蛋白酶與 染色紡織品的重量比。3.根據權利要求1或2所述的一種廢舊紡織品中的蛋白質纖維酶處理回收法，其特征在 于所述氧化還原酶為漆樹漆酶、云芝漆酶、真菌漆酶、多酚氧化酶、偶氮還原酶、過氧化氫 酶、辣根過氧化物酶、絡氨酸酶、木質素過氧化物酶、錳過氧化物酶以及芳醇氧化物酶中的 一種或多種任意比例的混合。4.根據權利要求3所述的一種廢舊紡織品中的蛋白質纖維酶處理回收法，其特征在于 所述蛋白酶為堿性蛋白酶、中性蛋白酶、酸性蛋白酶、內肽酶、外肽酶、角蛋白酶、酰胺酶、二 硫鍵還原酶、多肽水解酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、蛋白酶K、木瓜蛋白酶、枯草桿菌蛋白酶中的 一種或多種任意比例的混合。5.根據權利要求4所述的一種廢舊紡織品中的蛋白質纖維酶處理回收法，其特征在于 所述步驟(3)、步驟(4)中的緩沖液是醋酸-醋酸鈉緩沖液、甘氨酸-鹽酸緩沖液、鄰苯二甲 酸-鹽酸緩沖液、磷酸氫二鈉_檸檬酸緩沖液、、檸檬酸-氫氧化鈉-鹽酸緩沖液、檸檬酸-檸檬 酸鈉緩沖液、磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈉緩沖液、磷酸氫二鈉-磷酸二氫鉀緩沖液、磷酸二氫 鉀-氫氧化鈉緩沖液、巴比妥鈉-鹽酸緩沖液、三羥甲基氨基甲烷-鹽酸緩沖液、硼酸_硼砂緩 沖液、甘氨酸-氫氧化鈉緩沖液、硼砂-氫氧化鈉緩沖液、碳酸鈉-碳酸氫鈉緩沖液、羥乙基哌 嗪乙磺酸鈉緩沖體系中的一種;其離子強度為l〇-l〇〇〇mM。6.根據權利要求5所述的一種廢舊紡織品中的蛋白質纖維酶處理回收法，其特征在于 所述步驟(1)中的定性確定采用顯微鏡觀察法和紅外吸收光譜法。
【文檔編號】C08J11/10GK105949501SQ201610465802
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月23日
【發明人】杰克
【申請人】江蘇金典紡織有限公司