水熱條件下滌綸水解產(chǎn)物對(duì)廢舊棉纖維碳化的影響.pdf

1、全球每年有數(shù)千萬(wàn)噸的紡織品被廢棄，其中滌棉類紡織品占據(jù)一半以上，造成環(huán)境污染及資源浪費(fèi)。水熱法作為一種新型的生物質(zhì)能利用技術(shù)，可在溫和的反應(yīng)條件下將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為以水熱焦炭為主的一系列高附加值產(chǎn)物，且因其具備綠色環(huán)保、成本低廉、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，引起了眾多科研工作者的關(guān)注。
　　滌綸在水熱條件下可完全水解為乙二醇（EG）和對(duì)苯二甲酸（TPA），棉纖維在亞臨界水條件下可降解為球形碳材料，本文分別考察了在不同反應(yīng)溫度、時(shí)間和pH值時(shí)，TP

2、A和EG對(duì)棉纖維水熱碳化的影響，并采用掃描電子顯微鏡（SEM）、紅外光譜儀（FTIR）、X射線衍射儀（XRD）、元素分析儀（EA）、X射線光電子能譜儀（XPS）及熱重分析儀（TG）對(duì)所得樣品的微觀形貌、晶體結(jié)構(gòu)及表面官能團(tuán)、元素含量及熱穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試與表征，得出如下結(jié)論：
　　（1）滌綸和棉纖維在水熱條件下可同時(shí)發(fā)生降解反應(yīng)，其中，滌綸水解生成TPA和EG，棉纖維脫水碳化生成碳材料。滌棉混紡比低于55/45時(shí)，棉纖維碳產(chǎn)物呈球狀及

3、不規(guī)則顆粒狀；高于55/45時(shí)，碳產(chǎn)物外觀形貌呈棒狀或帶狀。
　?。?）TPA可通過(guò)分離提純回收。TPA與棉質(zhì)量比小于1時(shí)，TPA對(duì)棉纖維在水熱條件下的碳化影響較弱；質(zhì)量比大于1時(shí)，碳化產(chǎn)物的外觀形貌由球狀結(jié)構(gòu)逐漸變?yōu)榘魻罱Y(jié)構(gòu)，對(duì)棉纖維的碳化產(chǎn)生了不利影響。EG含量較低時(shí)，對(duì)棉纖維的水熱焦炭及能量產(chǎn)率起到促進(jìn)作用。反應(yīng)體系中EG含量在0.36～18wt.％范圍時(shí)，其碳產(chǎn)率較未添加EG時(shí)大，且在0.5wt.%時(shí)，碳產(chǎn)率最大；EG含量

4、為9wt.%時(shí)，碳產(chǎn)物熱值最大，且呈現(xiàn)相對(duì)較好的熱穩(wěn)定性。繼續(xù)增大反應(yīng)體系EG的濃度，EG對(duì)棉纖維的碳化起到抑制作用，碳產(chǎn)率及能量產(chǎn)率隨之降低，球形碳產(chǎn)物消失；EG濃度高于81wt.%時(shí)，C/O質(zhì)量比驟降，棉纖維碳化程度急劇降低，甚至不能發(fā)生碳化。
　?。?）TPA或EG的存在不影響棉纖維碳化產(chǎn)物的晶體結(jié)構(gòu)，但可降低棉纖維的碳化溫度。水熱條件下純棉纖維的起始碳化溫度為240℃，而TPA或EG的加入，使棉纖維的起始碳化溫度分別降為2

5、20℃和230℃。
　　（4）與純棉纖維水熱碳化相比，TPA或EG的加入并未延長(zhǎng)或縮短棉纖維在一定溫度下的碳化時(shí)間，且對(duì)提高碳化產(chǎn)物的石墨化程度無(wú)貢獻(xiàn)。反應(yīng)時(shí)間會(huì)影響棉纖維碳化產(chǎn)率及TPA回收率，280℃水熱條件下，TPA/棉纖維碳化體系在反應(yīng)時(shí)間為8h時(shí)，碳產(chǎn)率較高，TPA回收率最大；反應(yīng)時(shí)間為6h時(shí)，碳產(chǎn)率最大；而EG/棉碳化體系在反應(yīng)時(shí)間為8h時(shí)，碳產(chǎn)率最大。
　?。?）綜合TPA和EG分析結(jié)果：當(dāng)EG濃度低于0.36