[發明專利]改善的紡織品廢料加工

有效

• 申請號: 201880002908.2
• 申請日: 2018-03-09
• 公開（公告）號: CN110520559B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 胡云子;連思琪;呂紹元;敬厚德;楊智淳
• 申請（專利權）人: 香港紡織及成衣研發中心有限公司
• 主分類號: D01G11/04
• 分類號: D01G11/04
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

公開了用于加工含棉紡織品廢料的方法，其包含在凍結溫度下的堿預處理和再生工藝。該方法增強了棉轉化為葡萄糖的纖維素消化，并產生了含有葡萄糖的溶液。在所公開方法的一些方面中，棉轉化為葡萄糖的轉化產率可以高達80％或甚至90％。

技術領域

本公開一般涉及紡織品廢料處理。更具體地，本公開提供了一種紡織品廢料處理方法，其具有提高的紡織棉酶水解成葡萄糖的效率。

背景技術

將纖維素生物轉化成葡萄糖是從棉基廢料紡織品中提取有用產品的一種環保方法。原料的預處理是在酶水解之前提高纖維素對纖維素酶的可及性的主要且關鍵的步驟。已經開發了許多預處理工藝以降低紡織品廢料對酶水解的頑固性，并進一步減少纖維素酶的消耗。基本方法可以分為四類，即化學、生物、物理和物理化學工藝。不同的預處理工藝可以導致不同類型和水平的結構修飾，并在不同機制之后改善酶水解。

酸預處理是目前用于預處理纖維素纖維和其他相關原料的最廣泛研究和應用的方法。酸預處理的關鍵機制是纖維素纖維的微觀結構的分解。纖維素的無定形區域可以水解，而具有更多還原端和非還原端的結晶區域可以暴露于酶，這有助于酶進行降解工藝。然而，酸預處理工藝需要特殊的反應器/容器以防止高濃度下的腐蝕；并且所用的酸試劑難以再循環。這兩個因素都會大大增加整個生物煉制工藝的運營成本和環境影響。同時，高強度酸預處理(即高酸劑量、高溫和長反應時間)可以促進碳水化合物轉化形成為糖脫水副產物(即呋喃型抑制劑；5-羥甲基糠醛)，這對高濃度下的下游發酵工藝有害。

另一種使用離子液體(IL)的預處理方法最近引起了大量關注。導致IL的各種性質的因素主要有兩個：陽離子結構(對稱陣列、烷基膦酸根和疏水基的影響)和陰離子離域度。一些IL已表現出工業應用的突出特性，即高化學和熱穩定性、寬溫度范圍內的液體形式、低蒸汽壓力和低粘度操作，這降低了混合的成本。IL已經在某些棉或紡織品廢料的預處理中進行了測試，盡管其大規模應用的可行性仍不明確，需要進一步研究。Hong,Guo使用了1-烯丙基-3-甲基咪唑氯化物([AMIM]Cl)IL來處理未染色的100％棉T恤。在110℃下預處理90分鐘后，通過使用合理量的纖維素酶實現了高糖產率(94％)。De Silva等人使用了相同的IL在較長的蒸煮時間(6小時)和較高的溫度(120℃)下處理50:50的混紡PET/棉紗。棉在抗溶劑中有效地溶解和再生，并在再生后形成纖維膜。在該工藝之后完全回收了PET。阻礙IL的適用性的關鍵限制因素是高生產成本和環境毒性。([AMIM]Cl)IL的當前價格約為每克22-26美元(化學級，Sigma-Aldrich)。此外，IL對酶水解表現出顯著的負面影響，而IL/纖維素混合物由于其高粘度而難以在現有反應器系統中處理。

4-甲基嗎啉4-氧化物(NMMO)是另一種可以溶解纖維素并提供合理產率的溶劑。在NMMO工藝中，在低水含量下在80℃下加熱導致更高分子量的棉纖維溶解。然而，高于5和25g/L的NMMO濃度表現出對酶水解和發酵的抑制作用。在酶水解之前必須對處理后的材料進行洗滌，并且技術經濟研究表明需要有效地使NMMO再循環，以便形成一種用NMMO預處理棉材料的經濟上可行的工藝。萊賽爾(Lyocell)工藝中存在的某些副反應也可能影響預處理系統并導致NMMO的分解，進而增加穩定劑的消耗。另一方面，通過洗滌從處理后的材料中有效地除去NMMO需要大量的水。在重新使用NMMO之前，必須在能量消耗工藝中蒸發此大量的水，這是一個能量密集型工藝。