近日，我院史晟副教授团队在废旧纺织品清洁脱色、高效分离与高值化再利用等关键问题的科学研究中取得了系列突破性进展。相关成果先后发表在 International Journal of Biological Macromolecules、Process Safety and Environmental Protection、Sustainable Chemistry and Pharmacy、Waste Management 和 Results in Engineering 等国际期刊。这些研究围绕废旧涤纶（PET）、棉类及混纺纺织品，构建了从清洁脱色、定向解聚分离及再生功能材料制备的废旧纺织品清洁循环利用技术链条。
废旧纺织品成分复杂、色彩多样、纤维组分交织紧密，是制约其资源化利用和产业化推广的核心难题。其中，废旧棉纺织品因纤维素聚合度高而难以直接溶解再生；废旧有色PET织物因染料嵌入纤维内部而影响后续回收；PET/棉混纺织物则同时面临PET组分与纤维素组分协同分离、同步转化和全组分利用的技术挑战。针对上述问题，团队从纤维结构、聚合物降解、染料迁移和产物高值化出发，形成了系列研究突破。
突破一：构建了废旧棉纺织品温和定向降聚与高值再生纤维制备路径
针对废旧棉纺织品聚合度高、溶解再生困难的问题，团队构建了氯化胆碱/乳酸/水水合深共晶溶剂体系，实现废旧棉纤维素的温和靶向降聚。相关成果以 “Targeted depolymerization of waste cotton textiles mediated by deep eutectic solvents: High-value recycling of waste cotton textiles into regenerated fibers” 为题发表在 International Journal of Biological Macromolecules，该体系通过质子催化、氢键网络扰动和水分子调控协同作用，将废旧棉浆聚合度调控至适合再生纤维制备的范围，同时保持纤维素化学组成和晶体结构稳定。所得溶解浆α-纤维素含量达98.80%，白度为85.80%，浆料得率达88.01%，并进一步通过湿法纺丝制备再生纤维，该研究为废旧棉纺织品从低值回收向高品质再生纤维转化提供了绿色技术路径。
图1 废旧棉纺织品经水合深共晶溶剂靶向降聚制备溶解浆及再生纤维的技术路线。
突破二：开发了废旧印花涤纶织物球磨协同脱色技术
针对废旧印花聚酯织物中分散染料难以高效去除的问题，团队提出球磨驱动溶剂萃取-臭氧氧化协同脱色方法。相关成果以 “Study on ball milling driven solvent extraction–Ozone oxidation decolorization of waste printed polyester fabrics” 为题发表在 Process Safety and Environmental Protection，利用球磨机械作用促进聚酯纤维无定形区溶胀和结构松弛，增强染料从纤维内部向脱色介质中的迁移与萃取，随后结合臭氧氧化进一步去除残余染料。体系最终脱色率达到96.22%，白度达到69.7，同时保持聚酯纤维晶体结构相对稳定，并实现脱色剂和染料的回收再利用。
图2 球磨驱动溶剂萃取结合臭氧氧化的废旧印花聚酯织物脱色工艺流程。
突破三：实现了废旧涤纶温和水解及再生TPA功能材料化利用
针对传统PET碱水解依赖强碱、高温、易造成设备腐蚀和环境污染的问题，团队建立了以可回收固体碳酸锂为碱性试剂、乙醇/水为反应介质的温和水解体系，实现废旧PET向高纯度对苯二甲酸（TPA）的高效转化，所得再生TPA纯度超过99%。相关成果以 “Mild hydrolysis and upgrading utilization of waste PET: Preparation of regenerated TPA and MOF materials and study of their adsorption performance” 为题发表在 Sustainable Chemistry and Pharmacy，团队进一步突破传统PET到再生PET的单一循环模式，将再生TPA作为有机配体构筑铝基金属有机框架材料MIL-68(Al)，用于水体中四环素类抗生素污染物吸附。所得材料最大吸附量达到540.54 mg/g，5 min内即可达到吸附平衡，循环5次后去除效率仍保持在95%以上，该研究实现了废旧PET从基础单体回收到环境功能材料的价值升级。
图3 废旧PET温和水解制备再生TPA高值化利用路径。
突破四：建立废旧有色涤纶织物零废弃闭环循环利用路线
针对废旧有色聚酯织物回收成本高、染料和副产物利用不足、资源化效率低等问题，团队提出以乙二醇（EG）同时作为脱色介质和醇解反应介质的零废弃循环策略，实现染料、EG和双羟乙基对苯二甲酸酯（BHET）单体的同步回收。相关成果以 “Recycling and valorization of waste colored polyester through a zero-waste approach” 为题发表在 Waste Management，脱色后聚酯织物白度达到63.9%，脱色率达到93.2%，回收染料仍具有良好再染色性能；进一步利用回收EG对脱色聚酯进行醇解，制备BHET单体，并用于合成含硅水性聚氨酯功能涂层。该涂层整理棉织物后，可使织物水接触角提高至122°，并显著提升织物拉伸强度和耐磨性能。该研究为废旧有色聚酯织物构建原子经济型闭环利用体系提供了可行路径。
图4 废旧有色聚酯织物从脱色、醇解到功能涂层制备的零废弃循环利用路线。
突破五：提出涤/棉混纺织物水热协同降解与全组分回收策略
针对聚酯/棉混纺织物组分复杂、传统方法多停留在单组分选择性回收的问题，团队提出水热体系下PET/棉纤维协同降解策略，实现混纺织物中PET组分和棉组分在同一体系中的同步高值转化。相关成果以 “An innovative synergistic separation method for waste polyester/cotton blended fabrics under a hydrothermal system” 为题发表在 Results in Engineering，、在240 ℃水热条件下，PET组分水解生成TPA，产率达83.97%，纯度达99.07%；棉组分转化为粒径约1–2 μm的碳微球，产率达22.16%。研究揭示了TPA在体系中的双重作用：一方面促进棉纤维水解，另一方面参与碳微球生长。该方法同样适用于有色聚酯/棉混纺织物，无需预脱色处理，染料水解过程不影响TPA产物及碳微球的结构特征，为废旧混纺纺织品全组分清洁循环利用提供了新思路。
图5 水热体系下涤/棉混纺织物协同降解制备TPA和碳微球的反应机制。
上述五项研究从废旧纺织品难脱色、难分离、难高值化的共性问题出发，形成了由单一组分回收到多组分协同利用、由再生单体制备到功能材料构筑的系统研究框架。相关成果不仅为废旧纺织品的清洁循环利用提供了理论依据和技术支撑，也为纺织废弃物资源化利用、绿色功能材料制备和纺织行业循环经济发展提供了新的解决方案。
供稿：史晟
初审：杜文锋
终审：王华
