一種廢舊紡織品中的蛋白質(zhì)纖維酶處理回收法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種廢舊紡織品中的蛋白質(zhì)纖維酶處理回收法。目的是提供的方法應(yīng)能有效實(shí)現(xiàn)對廢舊紡織品中的蛋白質(zhì)纖維的回收。技術(shù)方案是：一種廢舊紡織品中的蛋白質(zhì)纖維酶處理回收法，依序包括以下步驟：(1)對含有蛋白質(zhì)纖維的廢舊紡織品繼續(xù)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(jìn)行預(yù)處理；(3)在步驟(2)處理過的廢舊紡織品中加入蛋白酶進(jìn)行蛋白質(zhì)纖維的選擇性降解；(4)對步驟(3)處理后的物質(zhì)進(jìn)行固液分離，降解液中蛋白酶通過超濾分離進(jìn)行重復(fù)利用，降解產(chǎn)物用于相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)；殘留固體紡織品進(jìn)行物理回收。
【專利說明】
一種廢舊紡織品中的蛋白質(zhì)纖維酶處理回收法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于廢舊紡織品回收利用領(lǐng)域，具體涉及利用蛋白酶處理法對廢舊紡織品中的蛋白質(zhì)纖維實(shí)現(xiàn)降解回收利用。【背景技術(shù)】隨著生活水平的提高，消費(fèi)者對紡織品的需求和更新速度越來越快，每年都產(chǎn)生了大量的廢舊紡織品。根據(jù)有關(guān)專家推算，我國紡織行業(yè)在生產(chǎn)環(huán)節(jié)每年產(chǎn)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(dāng)今資源短缺的背景下，廢舊紡織品的回收循環(huán)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(yuǎn)遠(yuǎn)落后于世界先進(jìn)水平。因此我國紡織工業(yè)‘十二五’發(fā)展綱要明確提出要重點(diǎn)發(fā)展天然纖維及混紡廢舊紡織品的再利用技術(shù)。開發(fā)新一代的回收再利用廢舊紡織品的清潔生產(chǎn)技術(shù)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(zhì)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(fèi)者的廣泛喜愛，其廢棄量也在逐年增高。從生態(tài)學(xué)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(zhì)纖維的常規(guī)回收利用一般是將動物纖維、紗或者織物用機(jī)械分解成纖維狀，再進(jìn)行純回紡或混紡織成織物。但是機(jī)械回收的方式需要復(fù)雜的前處理機(jī)器設(shè)備，成本高，回收工藝復(fù)雜，對染料和混紡纖維的分類困難?；瘜W(xué)回收法處理常需強(qiáng)氧化劑次氯酸鹽溶液或者其它有機(jī)溶劑進(jìn)行溶解蛋白質(zhì)纖維，成本高且易造成環(huán)境污染，而且無法區(qū)分溶解性相近的纖維組分，部分染料的存在甚至可能會導(dǎo)致纖維無法完全回收溶解。因此，發(fā)展一種新型的廢舊紡織品中蛋白質(zhì)纖維的綠色高效專一性回收方法具有重要的工業(yè)應(yīng)用價值。
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的是克服上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種廢舊紡織品中的蛋白質(zhì)纖維的回收處理方法，該方法應(yīng)能有效實(shí)現(xiàn)對廢舊紡織品中的蛋白質(zhì)纖維的回收，并具有回收處理過程綠色無害、處理?xiàng)l件溫和、對環(huán)境友好以及資源回收利用率高的特點(diǎn)。本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:一種廢舊紡織品中的蛋白質(zhì)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(zhì)纖維的廢舊紡織品繼續(xù)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(jìn)行預(yù)處理;反應(yīng)條件為:酶量0.5 %?5%，水或緩沖液pH3?12，紡織品與水的質(zhì)量比例或紡織品與緩沖液的質(zhì)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(yù)處理；(3)在步驟(2)處理過的廢舊紡織品中加入蛋白酶進(jìn)行蛋白質(zhì)纖維的選擇性降解;反應(yīng)條件為:酶量1 %?10 %，水或緩沖液PH3?10，紡織品與水的質(zhì)量比例或紡織品與緩沖液的質(zhì)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(zhì)進(jìn)行固液分離，降解液中蛋白酶通過超濾分離進(jìn)行重復(fù)利用，降解產(chǎn)物用于相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn);殘留固體紡織品進(jìn)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(luò)氨酸酶、木質(zhì)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(nèi)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(qiáng)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(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):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(jī)溶劑和有害物質(zhì)，過程綠色，條件溫和;克服了常用物理回收需用復(fù)雜儀器設(shè)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(zhì)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(fù)使用，降解產(chǎn)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(fēng)味調(diào)味料等相關(guān)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了資源的充分利用?！揪唧w實(shí)施方式】蛋白酶是水解肽鍵的一類酶，蛋白質(zhì)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(chǎn)始于20世紀(jì)初，目前已涉及蛋白質(zhì)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(nèi)肽酶、外肽酶、水解酯鍵和水解酰胺鍵酶四大類，具有反應(yīng)過程綠色溫和，催化反應(yīng)效率高且具有高度的催化專一性等優(yōu)點(diǎn)，可將蛋白質(zhì)纖維選擇性降解成氨基酸，降解的氨基酸產(chǎn)物溶液可進(jìn)一步用作飼料添加劑或者風(fēng)味調(diào)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(jīng)過氧化還原酶的氧化預(yù)處理能使二硫交聯(lián)鍵打開，有利于提高纖維表面親水性，促進(jìn)酶降解過程。因此，本發(fā)明將氧化還原酶處理性能以及蛋白酶對蛋白質(zhì)纖維的特異性降解能力相結(jié)合，以圖克服現(xiàn)有廢舊紡織品中蛋白質(zhì)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(xué)試劑使用問題，實(shí)現(xiàn)對廢舊蛋白質(zhì)纖維的綠色高效選擇性回收利用。本發(fā)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(zhì)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(zhì)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(yōu)選酶量2.5 %? 3.5%)進(jìn)行預(yù)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(yù)處理。然后進(jìn)行蛋白質(zhì)纖維的選擇性降解，其中加入的蛋白酶酶量為1 %?1 〇 % (優(yōu)選5.0 %?8.0 % )。最后進(jìn)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(guī)檢測方法，可按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。本發(fā)明所述酶量，均指所添加的酶與干燥狀態(tài)(按國家標(biāo)準(zhǔn)處理后的狀態(tài))紡織品的重量比。本發(fā)明所述處理方法，廢舊紡織品需在水(一般城市管網(wǎng)的自來水即可)或緩沖液的浸沒狀態(tài)/濕潤狀態(tài)下進(jìn)行處理;緩沖液可外購或自行配制。下面通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。實(shí)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(yù)處理；(3)在上述廢舊紡織品10克中加入蛋白酶K進(jìn)行處理;處理?xiàng)l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(qiáng)度為100mM)，紡織品與緩沖液的質(zhì)量比例為0.1:1;反應(yīng)溫度65 °C，處理時間18h;(4)處理結(jié)束后的物質(zhì)進(jìn)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(fù)利用，降解產(chǎn)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(shí)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(jìn)行預(yù)處理，以促進(jìn)下一步酶解反應(yīng);處理?xiàng)l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(qiáng)度為50mM)， 紡織品與緩沖液的質(zhì)量比例為0.25:1;溫度55°C，預(yù)處理時間3h;(3)預(yù)處理后織物再用胃蛋白酶進(jìn)行處理，處理?xiàng)l件為:蛋白酶量5 %，醋酸-醋酸鈉緩沖液pH3.9(離子強(qiáng)度為150mM)，紡織品與緩沖液的質(zhì)量比例為0.15:1;反應(yīng)溫度37°C，處理時間24h;(4)處理結(jié)束后的物質(zhì)進(jìn)行固液分離;其中降解液中的胃蛋白酶通過超濾分離重復(fù)利用，降解產(chǎn)物用作風(fēng)味調(diào)味料;殘留固體物一滌綸5克則重新用于熔解紡絲。實(shí)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(jìn)行預(yù)處理，以促進(jìn)下一步酶解反應(yīng)，處理?xiàng)l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(qiáng)度為200mM)，紡織品與緩沖液的質(zhì)量比例為〇.17:1;反應(yīng)溫度60°C，降解時間6h;(3)預(yù)處理后織物再用角蛋白酶進(jìn)行處理，處理?xiàng)l件為:角蛋白酶酶量6%，醋酸-醋酸鈉緩沖液PH4.5(離子強(qiáng)度為500mM)，紡織品與緩沖液的質(zhì)量比例為0.3:1;反應(yīng)溫度50°C， 降解時間30h;(4)處理結(jié)束后的物質(zhì)進(jìn)行固液分離;其中降解液中角蛋白酶通過超濾分離重復(fù)利用， 降解產(chǎn)物用作風(fēng)味調(diào)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(shí)施例4藍(lán)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(yù)處理；(3)在上述100克廢舊紡織品中加入多肽水解酶進(jìn)行處理;處理?xiàng)l件:多肽水解酶酶量 8%，反應(yīng)溫度42°C，紡織品與自來水的質(zhì)量比例為0.18:1;降解時間20h;
[0049](4)處理結(jié)束后的物質(zhì)進(jìn)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(fù)利用，降解產(chǎn)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(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種【具體實(shí)施方式】，其描述具體和詳細(xì)，但并不能理解為對本發(fā)明專利保護(hù)范圍的限制。應(yīng)指出的是，在本發(fā)明構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域的相關(guān)研究或技術(shù)人員還可做出各類變形和改進(jìn)，這些均屬于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種廢舊紡織品中的蛋白質(zhì)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(zhì)纖維的廢舊紡織 品繼續(xù)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(jìn)行預(yù)處理;反應(yīng)條件為:酶量0.5 %?5%，水或緩沖液pH3?12，紡織品與水的質(zhì)量 比例或紡織品與緩沖液的質(zhì)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(yù)處理；(3)在步驟(2)處理過的廢舊紡織品中加入蛋白酶進(jìn)行蛋白質(zhì)纖維的選擇性降解;反應(yīng) 條件為:酶量1 %?1 〇 %，水或緩沖液PH3?10，紡織品與水的質(zhì)量比例或紡織品與緩沖液的 質(zhì)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(zhì)進(jìn)行固液分離，降解液中蛋白酶通過超濾分離進(jìn)行重復(fù)利 用，降解產(chǎn)物用于相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn);殘留固體紡織品進(jìn)行物理回收。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢舊紡織品中的蛋白質(zhì)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(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種廢舊紡織品中的蛋白質(zhì)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(luò)氨酸酶、木質(zhì)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(jù)權(quán)利要求3所述的一種廢舊紡織品中的蛋白質(zhì)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(nèi)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(jù)權(quán)利要求4所述的一種廢舊紡織品中的蛋白質(zhì)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(qiáng)度為l〇-l〇〇〇mM。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種廢舊紡織品中的蛋白質(zhì)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(fā)明人】杰克
【申請人】江蘇金典紡織有限公司