2018-2019年度中国废旧纺织品综合利用发展报告

（一）分拣技术及装备

废旧纺织品分拣是其进行高附加值再生利用的前提。不同类型的废旧纺织品应采用不同的方法进行再生利用，因此，废旧纺织品综合利用过程的第一步就应是根据成分、颜色、织造方法等对其进行准确、快速的鉴别与分拣。采用现代分拣技术替代落后的人工分拣，不仅能大大减少分拣人力，减小对操作者的健康威胁，更能提高分拣准确性和分拣效率，为废旧纺织品的高效再生利用提供保证。

1.传统分拣方法

由于颜色和织造结构的识别比较直观，因此，目前国内所有相关企业均利用人工进行分拣；废旧纺织品的成分很难通过直接观察加以鉴别，在废旧纺织品回收再利用企业，往往靠有经验的工人通过火烧、手摸、闻味等方法进行鉴别和分拣。上述方法准确性差，效率低，易引发火灾，危害分拣人员健康甚至生命安全。

事实上，纺织品中纤维成分的定性鉴别和含量的定量分析早有标准可依，根据国家标准《纺织品定量化学分析》（GB/T 2910—2009），纤维成分可主要采用包括显微镜观察法和化学溶解法进行分析，在具有大型仪器的高校、企业和科研院所，也可采用红外光谱法等仪器分析方法，具体标准可参考《纺织纤维鉴别试验方法第8部分：红外光谱法》（FZ/T 01057.8—2012）。采用上述方法虽可准确鉴别纺织品中纤维的成分和组成，但耗时长，需要大量化学试剂，而且往往需要破坏被测纺织品，因此无法满足工业界对废旧纺织品准确、快速分拣的要求。目前，部分企业采用半自动化分拣模式，即在纺织品鉴别后以机械手段将服装自动按成分投放，从而大大提高投放的准确性和投放效率，然而上述模式仅在输送环节一定程度上实现了自动化，决定成分分拣准确性的鉴别环节仍然依靠有经验的人工完成。

为了提高分拣准确性和分拣速度，近年来科研人员首先从成分分拣领域开展了技术开发，而成分分拣采用的主要技术为近红外光谱技术。

2.近红外光谱分拣技术

（1）近红外光谱技术

近红外光是指波长在可见光区与中红外光区之间的电磁波。根据美国试验和材料协会（ASTM）定义，近红外光波长范围为780～2526nm，其中又可细分为短波近红外区（780～1100nm）和长波近红外区（1100～2526nm）。绝大多数有机化合物和许多无机化合物的化学键的振动在中红外光谱区产生基频吸收，而在近红外光谱区产生倍频和合频吸收，所谓近红外光谱就是分子对红外线的倍频和合频的吸收光谱。与中红外光谱相比，近红外光谱吸收强度弱，背景复杂，谱峰重叠严重，直接分离解析难以提取足够有用信息，因此，需借助化学计量学方法进行有效信息提取。

由于基频、倍频和合频的相互耦合，多原子、分子在整个近红外区有许多吸收带，精确地区分近红外谱带的归属很困难，因为每个近红外谱带可能是若干个不同基频的倍频和合频谱带的组合，无锐锋和基线分离峰，多为重叠宽峰和肩峰。

另外，近红外光谱还受到温度、氢键、样品的物理性质的影响，因此，上述性质也会在其谱图中得以体现。近红外区域主要的吸收带是含氢的官能团，如O—H、C—H、N—H、S—H等伸缩振动产生的一级倍频吸收，而C—O、C—N和C—C等的伸缩振动在近红外区域仅产生多级倍频。因此，几乎所有有机物的一些主要结构与组成均可在其近红外谱区中找到特征信号。信号的位置、吸收强度等信息为其定性、定量分析奠定了基础。近红外光谱技术就是利用该谱区包含的物质信息进行有机物质的定性、定量分析。

由于谱带重叠与吸收强度弱等特点使得近红外光谱分析较为困难。首先，由于检测限比中红外光谱低1～2个数量级，因此其定量分析困难，其次，因信息量小，谱峰重叠严重，因此其结构定性分析也较困难。但是，近红外光子能量高于中红外，其穿透能力较强，因此，近红外光谱样品无须预处理即可直接进行谱图扫描，这也给分析带来了便利。

近红外光谱分析技术由两个要素组成：一是硬件技术，即精密的近红外光谱仪；二是软件技术，即化学计量学软件。

①近红外光谱仪。按分光技术不同，近红外光谱仪可分为多种类型：滤光片型、光栅扫描型、阵列检测型、傅里叶变换型、声光可调滤光型、阿达玛变换型和多通道傅里叶变换型。近红外分析仪器有三种测量形式：透射测量、漫透射测量和漫反射测量。采用哪一种测量方法，主要取决于被测样品的类型。纺织品一般采用漫反射测量方法。漫反射测量在近红外光谱分析技术中具有非常重要的地位，可用于各类样品的测定，但一般对固体和半固体样品采用漫反射测量方法。漫反射光谱或散射光谱分析，可得到较高的信噪比和较宽的线性范围。由于近红外光谱具有信息量丰富、图谱稳定性高、图谱易得，且漫反射光谱分析无须对样品做任何化学处理的优点，结合现代数学方法和计算机技术，可克服从复杂背景中提取微弱信息的困难，从而使傅里叶变换近红外漫反射光谱分析成为一种极有发展前途的光谱技术。

目前，我国近红外光谱仪主要依靠进口，多数中红外仪器提供商都可提供近红外光谱仪。

②化学计量学。化学计量学是近红外光谱技术的重要组成部分，是一门化学与统计学、数学、计算机科学交叉所产生的新兴化学学科分支。化学计量学应用数学、统计学、计算机技术的原理和方法处理化学数据，通过对测量数据的处理和解析，最大限度地获取物质的组成与结构信息。目前，几乎所有的近红外定量和定性分析都是采用化学计量学方法通过建立多元校正模型实现的。

化学计量学方法在近红外光谱分析中的应用主要包括以下几种：

a.光谱预处理方法。近红外光谱仪采集的信息包括表征样本特征的确定信息与表征光谱变动背景的不确定信息，在实际分析中采集的信息可能有各种失真，采集的范围信息可能不符合对模型稳健性的要求，因此，在建模过程中，光谱的预处理往往是必不可少的，它是近红外定量分析和定性分析中非常关键的一步，采用适当的近红外预处理方法可有效提高模型的适应能力。合理的预处理方法可有效过滤近红外光谱中噪声信息，保留有效信息，从而降低定量模型的复杂度，提高模型稳健性。

目前，常用的近红外光谱预处理方法主要有均值中心化（Mean Centering）、导数（Derivative）、平滑（Smoothing）、多元散射校正（Multiplicative Scatter Correction, MSC）、标准正态变量变换（Standard Normal Variate Transformation, SNV）、傅立叶变换（Fourier Transform, FT）等。近几年，小波变换（Wavelet Transform, WT）、正交信号校正（Orthogonal Signal Correction, OSC）和净分析信号（Net Analyte Signal, NAS）等一些新方法也正在得到发展和应用。

b.波长选择方法。在建立近红外分析模型时，必须对波长进行筛选，主要原因如下：

一是，由于光谱仪器噪声的影响，在某些波段下样本光谱信噪比较低，光谱质量较差，这些波段会引起模型的不稳定；

二是，在某些波段，样本光谱信息与被测组成或性质间不存在线性关系，若选用线性建模方法，可能会降低模型的预测能力；

三是，近红外光谱波长之间存在多重相关性，即波长变量之间存在线性相关的现象，导致光谱信息中存在冗余信息，模型计算复杂，预测精度降低；

四是，有些波长对外界环境因素变化敏感，一旦外界环境因素发生变化，不仅影响预测结果，还会使所测样本成为异常点；

五是，波长优选可减少波长变量的个数，提高测量精度，利于现场快速及过程在线检测。

综上所述，波长选择一方面可简化模型，更主要的是由于不相关或非线性变量的剔除，可得到预测能力强、稳健性好的校正模型。目前，在近红外定量和定性分析中，波长选择方法主要有相关系数法（Correlation Coefficient, R）、方差分析法（Analysis of Variance, ANOVA）、逐步回归法（Stepwise Regression Analysis, SRA）、无信息变量消除法（Uninformative Variables Elimination, UVE）、间隔偏最小二乘法（interval PLS, iPLS）、遗传算法（Genetic Algorithms, GA）等，目前相关系数法和遗传算法是应用较为广泛的波长选取方法。

c.定量建模方法及检验。定量建模方法也称多元定量校正方法，是建立分析仪器响应值与物质含量（或其他物化性质）之间定量数学关系的一类算法。在近红外光谱分析中常用的定量建模方法包括多元线性回归（MIR）法、主成分回归（PCR）法和偏最小二乘（PLS）法等线性校正方法以及人工神经网络（ANN）和支持向量机（SVM）方法等非线性校正方法。其中，PLS法在近红外光谱分析中得到较为广泛的运用，基本成为一个标准的常用方法，ANN和SVM等方法也越来越多地应用于非线性的近红外分析体系中。

③近红外光谱技术的优缺点。

a.近红外光谱技术的优点如下：

一是，分析速度快。光谱的测量过程一般可在几秒内完成，通过建立的校正模型可迅速测定出样品的组成或性质。

二是，分析效率高。通过一次光谱的测量和多个校正模型，可实现对样品的多个组成或性质的测定。

三是，分析成本低。无损检测，无须任何化学试剂及材料。

四是，测试重现性好。光谱测量稳定，很少受人为因素的影响。

五是，样品测量无须预处理。由于近红外光有较强的穿透能力和散射效应，根据样品物态和透光能力的强弱可选用透射或漫反射的方法进行测量。可直接对液体、固体、半固体和胶状类样品进行测量。

六是，便于实现在线分析。由于近红外光在光纤中具有良好的传输性，可通过光纤实现远距离采样，并且通过光纤的传输，也可测量恶劣环境中的样品。

七是，无损分析技术。近红外光散射效应大，穿透深度强，通过漫反射技术可实现对样品直接测定，无须制样，无样品消耗，且不会对样品产生外观或者内在的影响。

b.近红外光谱技术的缺点如下：

测试灵敏度相对较低。由于近红外光谱是分子对红外线的倍频和合频的吸收，其吸收跃迁概率较低，吸收强度比基频吸收小2～3个数量级，测试样品含量一般应大于0.1%，因此，近红外光谱定量分析适合常量分析，不适合微量（mg/kg）分析。

（2）近红外技术在我国纺织行业中的应用

近几年，近红外技术在纺织行业的应用研究主要集中在纺织纤维定性鉴别、纺织纤维含量预测等方面。

①纺织纤维定性鉴别。纺织品成分鉴别是纺织品检测的重要内容，也是纺织品成分含量检测的基础。2006年，赵国樑等利用近红外光谱技术对羊毛、羊绒进行初步鉴别。2009年，柴今朝等利用近红外技术对棉/涤、棉/氨、黏/涤、棉/锦、毛/腈、锦/涤6种纺织品进行聚类分析，所有不同种类样品都得到了较好的分类，验证了近红外检测法应用于纺织品聚类分析中的可行性。柴今朝等还对75个纯棉、纯涤、棉/涤、棉/氨面料进行定性聚类分析，比较了光谱预处理方法对聚类效果的影响，为进一步提高模型准确性提出了指导性意见。2010年，袁洪福等对12种纺织纤维共214个样品进行研究，发现组成接近的纤维样本均能较好聚类，但有些不同种类纤维之间有交叠。结合近红外和簇类的独立软模式方法（SIMCA），可实现化学组成非常接近的不同纤维种类的区分，说明采用近红外技术实现非破坏性快速鉴别纺织纤维是可行的。

②纺织纤维定量预测。面料成分及含量的检测是纺织品质量检测的重要内容。2005年，陈斌等利用PLS法建立棉制品中棉含量的近红外定量分析模型，同时采用遗传算法优化波长选择，提取有用信息并大大降低了运算量。2013年，王京力等采用PLS法对149个涤/氨织物中的涤纶含量建立定量分析模型，模型能很好地对279个涤/氨样品进行预测，结果表明近红外技术运用于纺织品含量的预测是可行的。

（3）近红外技术在我国废旧纺织品分拣中的应用

2012年，北京服装学院承担国家科技部关于废旧涤纶、涤棉制式纺织品综合再利用国家863项目中废旧纺织品快速鉴别分拣任务，赵国樑提出利用近红外光谱技术进行废旧纺织品成分鉴别。课题组与国内仪器公司合作，开发出便携式近红外仪器，通过大量收集样品、建立原始谱图库、采用传统方法进行样品成分分析、利用化学计量学方法建立分析模型，最终实现对涤纶、涤/棉、涤/毛纺织品的快速鉴别分拣。

以下举例说明近红外光谱法废旧纺织品分拣主要技术：

①废旧涤棉混纺织物的快速鉴别。由于涤棉混纺织物是废旧纺织品的主要类型，因此其分拣研究起步最早。采用近红外技术进行废旧涤棉混纺织物快速检测时，需分别完成所采集样品的真实成分分析、建立原始谱图库、建立模型等步骤：

第一步：样品收集及传统方法鉴别。根据纺织行业标准《纺织纤维鉴别试验方法第8部分：红外光谱法》（FZ/T 01057.8—2012），采用中红外光谱仪，对所收集的建模样品进行纤维成分鉴别，筛选出纯涤、纯棉及涤棉混纺样品，剔除非涤棉类样本。对于中红外法判断不确定的样品，根据纺织行业标准《纺织纤维鉴别试验方法第3部分：显微镜法》（FZ/T 01057.3—2007）和《纺织纤维鉴别试验方法第2部分：燃烧法》（FZ/T 01057.2—2007）对样品进行复检。筛选出354种不同棉含量、不同组织结构、不同颜色的涤棉混纺织物样品。之后采用《纺织品定量化学分析第11部分：纤维素纤维与聚酯纤维的混合物（硫酸法）》（GB/T 2910.11—2009），测定其纤维素的准确含量（精确到0.001g）。

第二步：原始谱图采集。采用近红外光谱仪对收集的样品进行近红外光谱扫描，在光谱数据采集过程中，布样厚度折叠为3mm，布样纹路和颜色通过S—G一阶导数处理后基本可消除厚度、颜色和纹路对NIR光谱的影响。通过扫描大量样品，建立样本原始近红外光谱数据库。图3-1为涤/棉样本近红外图。

图3-1　涤/棉样本近红外图

第三步：建立涤棉混纺织物半定量—定性分析模型。模型的建立即“信息的关联”过程，是将样品的光谱信息与测定值（涤棉含量）信息通过化学计量学方法关联起来。

对样本集进行分类，其中60%样本作为校正集样本，用于建立定性分析校正模型；40%样本作为验证集样本，用于验证定性校正模型，并用校正集相关系数RC（Relation Coefficient of Calibration）、验证集相关系数RP（Relation Coefficient of Prediction）、校正标准差SEC（Standard Error of Calibration）和验证标准差SEP（Standard Error of Prediction）等参数对模型进行评价。SEC表征了建模样品范围之内分析的误差，它是模型的可靠性所决定的基本分析误差；SEP表征了应用指定模型分析待测样的误差，它不但决定模型的可靠性，还与模型的稳健性有关，因此SEP一般大于SEC，但若SEP超出SEC过多则表示模型的稳健性不够。SEP/SEC为模型稳健性评价参数，应小于1.2，其值大于1.2则表示模型的稳健性不够。

第四步：模型的验证。采用验证集样品对模型可靠性进行验证。

综上，采用近红外技术，通过对光谱测试条件、建模条件的优化，建立了具有不同光谱特征的涤/棉混纺织物近红外半定量—定性分析模型，通过内部检验和外部检验，初步实现利用国产便携式近红外光谱仪对废旧涤/棉纺织品的快速、无损鉴别。将样品分为纯涤、高涤、涤棉混纺（50/50）、高棉和纯棉五类。识别准确率达99%，每个样品的识别速度小于10s。

②废旧纺织品在线快速分拣技术。2013年以来，国内中民循环经济产业技术开发（山东）有限公司、鼎缘（杭州）纺织品科技有限公司、京环纺织品再利用邯郸有限公司等废旧纺织品综合利用企业，通过国外调研和技术交流，分别采购了比利时Valvan公司废旧纺织品连续分拣设备，如图3-2所示。该设备同样采用近红外光谱分拣技术，实现废旧纺织品连续分拣加工。

图3-2　比利时废旧衣物分拣系统实景图

该系统喂料部分由带起重卸货功能的搬运车把载有未分类衣物的铁笼升高后再倾斜，把衣物倒在喂料输送带上，由输送带往上送到分拣桌。输送带负载量达1000kg。具体技术参数是：喂料输送带长4200mm×宽2000mm，侧高为1000mm，斜度为30°。

该系统的分拣操作平台包括一个带扶手和楼梯的小型操作平台和分拣桌，如图3-3所示。操作者通过脚踏板控制输送带，把适量的衣物传送至分拣桌。只要踩动踏板，输送带会启动。操作者以约每件1.5s的速度，将衣服送到检测机。

图3-3　比利时近红外分拣设备

分拣时，操作人员手工将衣服顺序放在输送皮带上，衣物通过近红外光谱照射区时，采集该衣物数据，并通过模型给出鉴别结果指示压缩空气喷嘴，将衣物吹入相应筐中，如图3-4所示。

图3-4　比利时近红外光谱扫描系统

目前上述仪器可分拣棉、羊毛、涤纶、腈纶、腈毛混纺5种成分废旧纺织品。据称，上述系统分拣速度为2400件/h，如果平均每件衣服0.35kg，每小时可分拣840kg的衣服。

目前，我国一些高校和仪器设备公司也在开展废旧纺织品在线分拣设备的研发。2018年初，北京服装学院废旧纺织品综合利用研发团队，采用快速近红外光谱扫描头，通过样品收集、样品成分化学分析、原始谱图库建立、模型建立和验证等，获得鉴别分拣软件，结合自动化分拣设备，建立废旧羊毛混纺织物鉴别分拣系统，使羊毛分拣准确率提高到96%，同时大大提高了分拣效率。2019年，该团队与季采环保科技（上海）有限公司合作，开发出圆盘式废旧纺织品自动分拣设备，可实现对涤纶、羊毛、棉、腈纶等主要纤维成分的鉴别和分拣，分拣速度和准确性达到国际同类设备水平。

除近红外光谱技术外，不少研究者也在尝试利用拉曼光谱等其他手段对废旧纺织品进行鉴别和分拣，但是由于受纤维种类的选择性和鉴别速度等限制，迄今为止，上述鉴别技术尚未得到工业界的广泛接受。

（二）消毒技术及装备

当废旧纺织品以二手服装等形式再次使用时，其消毒就成为必不可少的处理过程。所谓二手服装，即服装的第一次使用者在放弃服装的使用后，采用捐献或售卖等方式将服装转移给下一位服装的使用者，从而使服装的生命周期得以延长。实际上，二手服装形式的再利用是最节约能源、对原有服装材料性能破坏最小、几乎没有环境污染的一种废旧纺织品再利用方式。据考察，欧洲废旧纺织品中约有50%以二手服装形式再次穿着使用。目前虽然也有废旧纺织品相关企业将成色较好的废旧服装销往国外，但在中国二手服装市场至今仍未开放，究其原因主要是相关主管部门担心二手服装在流通过程中会造成疾病的传染，进而在全社会引起卫生安全问题。2003年春季在我国爆发的非典（SARS）和2019年底爆发的新型冠状病毒肺炎（COVID-19）等重大公共卫生安全事件，更加增大了政府和公众对开放二手服装市场的担心。

如果二手服装不进行规范的消毒，致病、致敏病毒、细菌有可能对二手服装使用者的健康造成危害。然而到底应该采用何种消毒方法才能有效消灭病毒和致病细菌，同时又不至于因消毒操作造成服装品质的明显破坏和成本的激增，是放开二手服装市场前值得认真研究的课题。

2018年，中国循环经济协会、北京服装学院服装安全研究检测中心，联合相关企业共同承担了《二手服装消毒工艺规范》（T/CACE 013—2019）的起草工作。为此该检测中心针对多种消毒手段的有效性及各消毒手段对不同种类纺织品品质的影响等开展了系统研究。参考医用纺织品洗涤消毒要求，采用臭氧消毒、紫外线消毒、环氧乙烷气体消毒和压力蒸汽消毒等消毒手段，对涤纶、锦纶等化纤织物和棉、毛等天然纤维织物进行消毒，研究了消毒方法和工艺对灭菌效果和纺织品力学性能、尺寸稳定性、颜色等品质的影响，针对不同纤维成分的废旧纺织品，推荐了综合效果最佳的消毒方法。上述研究为《二手服装消毒工艺规范》的客观制定及有效推广应用奠定了科学基础，为开放二手服装市场的政府决策提供重要的科学依据。

1.主要消毒方法

根据卫生部《消毒技术规范》中的定义，纺织品消毒可理解为通过各种有效方法来清理甚至杀灭附着在纺织品上的各种微生物，使其达到不影响人体健康的程度。

目前理论机制均较为成熟的消毒方法大致可分为物理消毒法和化学消毒法。常用的物理消毒法有自然净化、机械力清除、热力消毒（干热灭菌和湿热灭菌）、辐射消毒、超声波消毒和微波消毒；化学消毒法有水溶液浸泡、喷洒或擦拭以及气体熏蒸等。

消毒方法固然繁多，但由于纺织品自身的结构性能特点，并非所有的消毒方式均适用。针对纺织品的常见消毒方法包括较传统的方式，如干热灭菌、洗涤、压力蒸汽灭菌等以及近年来应用较多的紫外线消毒、臭氧气体消毒、环氧乙烷气体灭菌等，生物消毒法近年来也逐渐进入公众的视野。目前适合服装纺织品的消毒方法主要有洗涤、压力蒸汽灭菌、紫外线消毒、臭氧气体消毒、环氧乙烷气体灭菌等几种。

（1）洗涤

洗涤是通过溶合某些化学试剂的物理搅拌将纺织品上附着的有机物、无机物以及微生物尽量降到相对安全水平的过程。《医院医用织物洗涤消毒技术规范》（WS/T 508—2016）中将其定义为利用洗涤设备和洗涤剂（粉），在水或有机溶剂中对使用后医用织物进行清洗的过程。虽然《消毒技术规范》中仅将该种方式定义为去污，但在使用了恰当工艺并选用合适的洗涤剂后，洗涤可达到一定的消毒效果。

根据不同类纺织品的性能特征，可用作纺织品消毒的洗涤方式主要分为湿洗和干洗两大类。

湿洗主要包括预洗、主洗、漂洗、中和及后续烘干整理几部分。常见的水洗设备包括全自动或半自动洗衣机，有条件的情况下则可采用标准洗衣机，以便更精确地控制洗涤过程。预洗水温在针对一般性织物时一般不超过40℃，机内水位要处于高水位，洗涤时间为3～5min；主洗分为热洗涤和冷洗涤两种方式。热洗涤温度在70～90℃（温度达75℃，洗涤时间＞30min；提高到80℃时，洗涤时间＞10min），操作应在低水位下进行。这种主洗方式适用于耐热耐湿性好的织物。部分不耐热不耐湿的纺织品如毛织物等可采用冷洗涤，即中温（40～60℃）、低水位洗涤。而对于耐热性极差的某些纺织品，也可把冷洗涤的温度控制在更低的范围（22～50℃），但此时织物需提前在浓度范围为250～400mg/L的含氯消毒剂中浸泡20min，才能达到较好的消毒效果。漂洗一般采用低水位方式，处理温度为65～70℃，漂洗次数不得小于3次，每次漂洗时间在3min以上，且两次漂洗间隔需进行一次脱水处理。织物中和剂在洗涤过程中对纺织品起养护作用，使纺织品处于一种酸碱平衡状态。一般可选择在中、低水位，水温45～55℃的条件下，对最后一次漂洗的水进行中和处理（中和后水中pH值应在5.8～6.5）5min左右。某些织物漂洗完成后还需进行后续烘干熨烫处理，一般情况下烘干温度不低于60℃才能起到理想的烘干效果。因此，耐热性能较差的纺织品不适合进行烘干处理，可选择晾干、滴干等自然干燥过程。

干洗是指纺织品在洗涤过程中与水无直接接触，使用有机溶剂对纺织品进行去污消毒处理。干洗可避免水分进入织物纤维内部引起纱线横向膨胀进而造成纺织品尺寸缩水、厚度增大等结构性能上的影响。此外，经过干洗处理后的纺织品不易缩水、变形、褪色，干洗后织物触感柔软，后续熨烫整理方便，且消毒灭菌效果较好。干洗方式一般情况下适用于不宜水洗、易褪色的纺织品，比如纯毛纺织品等，因此，近年来中国的干洗市场在纺织品日常清洁领域所占份额逐渐增大。

干洗剂在干洗环节扮演着重要角色。近年来，一种氯代烯烃类有机溶剂——四氯乙烯（Perchloroethylene, PCE）因其溶解性强、热稳定性高、干洗质量好等优点，逐步替代了传统的易燃易爆的石油烃类溶剂。

然而，伴随四氯乙烯大量使用可能带来的废液残留、安全健康、环境污染等一系列负面影响不容小觑。国内外很多政府、企业、学者针对该问题进行调查研究，希望可通过生物降解、活性炭吸附、均相或多相光催化氧化、化学还原、超临界流体萃取处理技术等方法来有效解决PCE干洗剂后续处理问题。

纺织品在洗涤过程中受到的机械搅拌等物理作用以及与洗涤剂之间发生的化学反应，都有可能给其内部结构、外观尺寸、机械性能等带来一定的影响。因此某些特性比较敏感的纺织品，如丝制品、氨纶纺织品等，并不适合采用洗涤消毒的方式。此外，如何安全有效地处理洗涤废液也是洗涤消毒法面临的挑战。

（2）压力蒸汽法

压力蒸汽法在合适的条件下可达到消毒灭菌要求，通常被定义为压力蒸汽灭菌。该方法一般适用于耐热性、耐湿性较好的纺织品。

根据实际操作中排放冷空气的方式和程度不同，灭菌设备可分为下排气式压力蒸汽灭菌器（包括手提式、卧式、立式），预真空压力蒸汽灭菌器（包括预真空、脉动真空），快速压力蒸汽灭菌器（包括下排气、预真空、正压排气）三大类。各类灭菌器灭菌的具体参数如表3-1所示。

表3-1　不同压力蒸汽灭菌器灭菌条件

快速压力蒸汽灭菌法一般要求待处理物品直接放置在灭菌环境中，无须包裹灭菌包。在灭菌环境压强为205.8kPa（相当于2.1kgf/cm2），温度132℃的条件下，灭菌仅需3min，快速便捷。基于该法灭菌周期一般不包括干燥阶段，灭菌完成时水蒸气会残存在纺织品上使其处于湿润状态，无法立即使用。鉴于后续干燥过程可能形成新的污染，最好将其放在无菌室内晾干保存。

压力蒸汽灭菌法的特点是消毒环境湿度大，消毒温度较高，所以此法并非适用于一切纺织品。例如，纯棉纺织品具有较好的吸湿排湿性且耐热性好，锦纶纺织品虽耐湿性很好但耐热性较差，纯毛纺织品则既不耐湿也不耐热。因此要根据各类纺织品自身的性能特点来确定是否可采用该法，理论上来说棉、麻、涤纶等耐高温、耐高湿的纺织品可采用。

（3）紫外线消毒

紫外线消毒具有经济安全、操作方便、消毒结束后无有害物质残留、对一般物品损害较少的优点；灭菌范围广，一些特定波长的紫外线能在很短时间（几十秒、十几秒甚至几秒）内杀灭包括细菌繁殖体、立克次体、真菌、支原体、芽孢、病毒、分枝杆菌等在内的各类微生物。

但紫外线消毒法存在一定的安全隐患，人体皮肤、眼睛长时间暴露在紫外线直射下易受到伤害，实际操作时需要做好人员防护措施。另外，可用做消毒波段的紫外线辐照强度较低，穿透物品的能力不高，只有与其直接接触到的物品表面的微生物可被杀灭，因此消毒对象需要完整地放置在紫外线照射范围之内以确保灭菌有效性。

紫外线波长可主要分为三大波段，如表3-2所示。并非任意波长的紫外线均可用于纺织品消毒，能否正确选择合适消毒波段直接关系到消毒效果的好坏。目前C波紫外线被广泛用在消毒领域，其中250～270nm波段的灭菌效果最好，纺织品消毒一般选用的紫外线波长为253.7nm。

表3-2　紫外线波长范围划分

影响紫外线消毒效果的因素有很多，温度、湿度、照射时间、辐照强度、照射距离、照射方式、消毒环境及消毒对象等，合理选择消毒条件是紫外线消毒能否成功的关键。

对紫外线消毒效果影响因素的研究已持续多年，早期有研究采用30W高强度低臭氧紫外线灯（紫外线灯管强度为100μW/cm2）对空气进行消毒，得出的最佳消毒条件为：温度25℃、湿度50%、水平照射60min，且得出温度对紫外线消毒效果影响最大；在相同条件下紫外线对白色葡萄球菌的灭菌率最高，大肠杆菌次之，对枯草杆菌灭菌率最低的结论。

《消毒技术规范》中指出紫外线消毒温度在20～40℃，为避免影响消毒效果，温度不宜太高或太低，彭卫红等研究提出当消毒温度低于室温（＜20℃）时，需要适当延长消毒时间（30～60min）来保证消毒质量。通常情况下，紫外线消毒过程于室温环境中操作即可。消毒时的相对湿度不宜过高，若超过60%，也应适当延长照射时间；照射剂量为辐照强度和照射时间的乘积，是影响紫外线消毒效果的一个重要因素，杀灭各类微生物时需要的照射剂量不尽相同，如表3-3所示。

表3-3　不同种类微生物消毒所需紫外线照射剂量

值得注意的是，紫外线灯管的辐照强度会随着使用时间的延长而缓慢减弱，需要对其强度进行定期检测，当强度低于标准要求（一般要求用于消毒的紫外线灯管强度不小于70μW/cm2）时，及时更换以避免影响消毒效果。

环境因素、有机物等对紫外线消毒效果也有影响。紫外线消毒属于光化学消毒方法，若消毒环境湿度过大，悬浮水滴易造成紫外线光发散，同样如果颗粒物、尘埃等气溶胶较多则易阻断紫外线照射路径，影响辐照强度，减弱其穿透力，降低有效杀菌率。故应保持消毒环境、消毒对象以及紫外线灯表面干燥、清洁，可在消毒环境中安装温度—湿度计实时监测；另外微生物自身特质也会影响消毒质量，由于白天细菌体内存在的一种“光复合酶”易产生生物效应而使其恢复生物状态以及人员流动、环境尘埃夜间较白天少，个别特殊场所如医院等卫生部门可选择夜间进行消毒。

目前，有关紫外线消毒的应用主要是针对空气、污水等进行消毒处理，面对纺织品这类具有粗糙表面的消毒对象时，要适当延长照射时间，且织物两面都应受到均匀照射。具体操作时可采用H型低臭氧高强度紫外线灯照射，将织物垂直悬挂于两排数量相同均匀分布的紫外线灯管之间，为保证其受到充分照射，织物应单层悬挂。同时需要考虑的是，经多次测试可知单根紫外线灯管的中部位置辐照强度最大，均匀分布一排灯管的中间区域强度最高，故单层织物可放置于紫外消毒系统中心位置，处于非中心位置的织物要注意适当延长照射时间。

紫外线法消毒纺织品的工艺目前尚不完善，另外还存在消毒效率、灭菌质量、能耗等问题，如何高效利用及是否可实现工业化仍待更深一步摸索探讨。

（4）臭氧气体消毒

臭氧（O3）作为一类广谱杀菌剂，同样能够对各类微生物（真菌、芽孢、细菌繁殖体、病毒、肉毒杆菌毒素等）起到很好的杀灭作用。臭氧去除异味（如霉、腥、臭等）的性能很好，可清理消毒一些不宜直接洗涤的纺织品，如毛制品、丝制品；部分经使用变得陈旧的纤维类物品经过臭氧处理可获得一定程度的漂白，大多数织物（除印染织物外）经臭氧长时间处理后会有明显的增白还原效果；相较于某些气体熏蒸法（如甲醛熏蒸法），紫外线消毒法等仅能作用在纺织品表面的局限性，臭氧穿透力强，消毒比较彻底；臭氧气体消毒过程操作简便，安全可靠。

该方法的另一优点是当消毒结束后经一段时间循环，残余臭氧气体在常温常压下可自行分解为氧气，不会造成二次污染，是一种绿色消毒方式。目前，臭氧被广泛应用于工业废水、锅炉给水、饮用水、泳池用水以及循环冷却水的消毒处理中，在医疗保健、食品加工保鲜、垃圾回收站等领域也扮演着十分必要的角色，这些应用技术可被一定程度地借鉴到废旧纺织品的消毒灭菌中来。

然而臭氧自身是有毒气体，吸入过量会对人体机能造成一定程度的伤害（国家规定大气中允许浓度为0.2mg/m3）；另外臭氧是一种强氧化剂，长时间接触易降低纺织品的强度等性能，并且可能会使纺织品漂白褪色，影响后续穿着。

考虑到臭氧水消毒的后续处理问题，宜选用臭氧气体对纺织品进行消毒。气体浓度、温度、时间、相对湿度、纺织品表面所附着的有机物是影响臭氧气体消毒效果的几个主要因素。

通常情况下要达到满意的物体表面消毒效果，臭氧浓度至少要达到60mg/m3，相对湿度≥70%，处理时间为60～120min。

也有人提出了不同的消毒工艺要求：臭氧浓度略低，在10～20mg/kg（相当于21.4～42.8mg/m3）之间，相对湿度要求较高，在90%左右。在该种条件下，也可达到较好的微生物杀灭效果，说明湿度的适当提高可在一定程度上弥补臭氧浓度降低带来的影响。

研究表明，臭氧浓度、环境温度、消毒时间不变时，适度增大相对湿度可提高消毒效果。例如，在臭氧浓度（150mg/m3）、温度（室温25℃）、消毒时间（2h）一定的条件下，将相对湿度从40%提高到70%，臭氧平均杀菌率从89.6%提高到几近100%。出现这种情况可能的生物原因在于，相对湿度的升高使微生物细胞自身发生某些生物变化或者更易在其表面聚集水分，从而增强了微生物对臭氧的敏感度。因此可在处理前向消毒环境中以及待消毒纺织品表面适当撒少量水或在消毒环境内放置小型加湿器，以适当提高湿度从而保证消毒效果。

大多数臭氧消毒实验均选择在室温条件下进行，这是因为随着温度升高，臭氧气体分解速率加快，消毒环境中的O3产生量降低，从而使臭氧浓度小于基本要求，进而影响消毒质量。另外若纺织品表面附着有机物，其在消耗掉部分臭氧的同时还会形成微生物的“保护伞”，阻碍臭氧气体与微生物直接接触，使得消毒效果大打折扣。

采用臭氧气体消毒法处理纺织品时，为使纺织品整体得到均匀充分的消毒，可将织物垂直悬挂（有晾杆或衣架）或平铺（有透气隔层）在臭氧消毒器中，具体放置形式因消毒器内部构造而定。同时应注意操作规范，保证消毒设备在整个消毒过程中均密封使用，做好人员防护措施，并且不要在臭氧浓度过量（大于0.2mg/m3）的房间内滞留过久。消毒完成后要待臭氧气体完全分解后（大约30min）再彻底打开仪器，以免污染环境并对人体造成伤害。

（5）环氧乙烷气体灭菌

环氧乙烷（Ethylene Oxide, EO）气体易扩散、易穿透，对微生物的杀灭能力很强，同样可达到灭菌水平，故习惯称其为环氧乙烷气体灭菌。这种方法广谱高效、杀菌力强、作用温度低、对灭菌物品无腐蚀性、损害小，灭菌合格率可高达100%，效果可靠，并且灭菌有效期长，灭菌作用不可逆，是目前其他化学消毒灭菌剂无法达到的。EO气体经常被用作物品的终末灭菌（将灭菌对象装入内层包装后进行的灭菌处理），可适用于不耐高温、高湿的纺织品消毒，目前依旧是低温灭菌技术中，尤其是针对医用纺织品应用最为广泛的方法之一。

环氧乙烷有一定毒性，残留在消毒环境中易燃、易爆，若过量EO附着在纺织品上接触人体易引起皮肤刺痛甚至灼伤，存在一定的安全健康隐患。为降低灭菌环境及灭菌对象中残留的环氧乙烷气体带来的可能性危害，在灭菌结束后需要对其进行彻底解析，相关规范中给出的残留物标准为：灭菌物品中残留EO的浓度应小于15.2mg/m3；消毒环境中残留EO浓度不得大于1.82mg/m3。具体的解析条件包括，温度在60℃时，机械通风8h左右；温度降到50℃以下，需要解析12h；当环境温度低到38℃时则需将处理时间延长到32～36h。由于长时间的解析过程，使得全套环氧乙烷气体灭菌处理过程耗时极长，一定程度上影响了消毒效率。针对环氧乙烷气体易燃易爆的弊端，有人提到将环氧乙烷与二氧化碳（CO2）混合使用可以降低其危险性。但当压力较低时，混合气体会明显分层，影响灭菌效果；加入CO2反而在一定程度上加快了某些EO聚合物的形成，也易使管道堵塞；混合气体的使用率很低，易造成资源浪费；混合气体较之纯EO气体的灭菌时间更长，效率不高。近几年，第三代环氧乙烷低温灭菌器（采用弥散理论和小气量技术设计）的问世在一定程度上解决EO气体泄漏及残留难题。(www.xing528.com)

目前的环氧乙烷气体灭菌设备按容积大小主要分为三类：大型环氧乙烷灭菌器、中型环氧乙烷灭菌器和小型环氧乙烷灭菌器。大型仪器主要用于集中处理大批量的物品；中小型灭菌器主要分为100%纯环氧乙烷气体灭菌和EO/CO2混合气体灭菌，自动化程度较高，被广泛应用在医疗用品消毒中。

常用特定的可使EO气体易于穿透，且不易吸收、不易与环氧乙烷发生反应的包装材料，如通气型硬质容器、复合透析纸、聚乙烯、布、无纺布、纸等制成的灭菌包将灭菌对象密封包裹。纸塑材质的灭菌包便于透过且不易吸收EO气体，EO气体在其中残留量低，可在灭菌结束后的较短时间内拆封使用，同时也可方便样品长时间存放，是比较合适的环氧乙烷气体灭菌包装材质选择。纺织品在灭菌包内尽量平铺放置，以便EO气体充分透过；灭菌包合理摆放在标准金属网篮筐或支架上，还要注意灭菌包不能紧靠灭菌器四壁，两者之间应留有一定距离的空隙，并且灭菌器内灭菌包的最佳装载量为设备内容积的80%或小于80%。

使用环氧乙烷气体灭菌之前须对灭菌环境进行抽真空（其中中小型仪器内部的压强可大于53.3kPa），预湿（相对湿度≥50%、时间≥2h），但要注意的是灭菌物品上不可聚集水滴或过于湿润，否则会稀释EO或使其水解影响实际用药浓度，导致灭菌质量下降。一般常见的环氧乙烷灭菌工艺条件为：EO气体浓度在800～1200mg/L，灭菌温度范围为55～60℃，相对湿度60%～80%，作用时间1～6h。

温度、相对湿度、浓度、灭菌时间、待灭菌物品厚度、附着有机物、灭菌包材料等均对EO气体灭菌效果有很大影响，研究表明，温度、相对湿度、气体浓度、灭菌时间这几大因素之间互有关联，彼此影响。一方面，在一定的温度和相对湿度条件下，微生物杀灭率随EO投入浓度的升高而明显增大，灭菌时间也会在EO浓度达到最高点之前随其加大而相应缩短；另一方面，温度升高，灭菌环境内的蒸汽压也会随之增大，从而使EO穿透力加强，提高灭菌效率。但当温度高到足以使EO气体发挥最大效用时，继续升温，灭菌效用不会增强（例如温度在50～57℃时，600mg/L、800mg/L、1500mg/L三种浓度的灭菌效果基本一致）。

因此可灵活调整相关几项影响因素的水平高低，以达到既适应灭菌对象的具体情况以及环境要求，又能得到满意的灭菌结果。比如可适当延长灭菌时间，提高灭菌温度，来减少EO用量，以节约成本并且降低EO残留率，减少操作的安全隐患；也可在达到浓度最高点之前，适度加大EO浓度，以缩短灭菌时间并提高灭菌效率；针对一些不耐热纺织品，可适当增加EO浓度，延长灭菌时间以弥补降低温度带来的影响等。而如何准确有效地控制协调各因素使环氧乙烷气体灭菌法能够扬长避短，取得最佳效果，值得深入探讨。

近年来，有关环氧乙烷气体灭菌的研究大部分是针对医院等卫生部门的小批次诊疗用品，虽然有一定的参考价值和借鉴意义，但实际应用到服用纺织品消毒中还需权衡以下几方面的影响：新型灭菌器价格昂贵是否适合投入工业化使用；针对大批次纺织品消毒灭菌的时间效率问题；大批量纺织品同时消毒的安全隐患增大；大规模使用时如何妥善处理废气。

2.消毒方法的遴选

从理论上讲，上述方法均可有效消毒，保证二手服装或再生纺织服装产品使用者安全。然而，由于纺织服装材料成分复杂，各纤维材料化学结构和性能差异明显，因此，消毒处理后有些纤维材料性能会发生变化，从而影响二手服装或再生纺织服装产品的使用。针对上述情况，北京服装学院服装安全研究检测中心通过大量科学实验，从不同消毒方法对棉、毛、涤纶等主要纺织品力学性能、尺寸稳定性、颜色变化等影响的角度出发，对废旧纺织品消毒方法进行了筛选。下面就研究方法和主要影响情况进行简述。

（1）消毒对棉纺织品性能的影响

研究发现，经上述各方法消毒处理后，纯棉纺织品的尺寸稳定性和色牢度变化不大，均未超过水洗所带来的变化；消毒处理对纯棉样品的拉伸性能也未造成明显影响，断裂强力下降率不超过5%；而纯棉纺织品的耐磨性能受消毒处理的影响最大，如图3-5所示。压力蒸汽灭菌、紫外线消毒和臭氧气体消毒处理可使某些棉纺织品的耐磨指数下降50%左右，造成纺织品的耐穿性、耐久性明显下降。而环氧乙烷气体灭菌处理引起的各纯棉样品耐磨指数变化率均在20%以内。

图3-5　消毒方法对棉纺织品耐磨指数的影响

（2）消毒对毛纺织品性能的影响

纯毛纺织品经消毒处理后，色泽稳定尚好；拉伸强力、尺寸稳定性受压力蒸汽灭菌影响较大，该消毒方法会造成拉伸强力降低近18%，尺寸收缩近6%；耐磨性对各种消毒处理方法均较敏感，其中压力蒸汽消毒最多可造成耐磨指数降低50%以上，极大影响消毒后废旧纺织品的使用性能，如图3-6和图3-7所示。

（3）消毒对涤纶纺织品性能的影响

从实验情况看，各消毒方法对涤纶纺织品的拉伸断裂性能、耐磨性、色泽的影响程度基本上均未超过湿洗处理所带来的变化，只有个别样品的尺寸稳定性受压力蒸汽灭菌的影响比湿洗略大，如图3-8所示，说明涤纶纺织品对不同消毒方式的适应性较好。

此外，研究人员还对锦纶等其他纺织品消毒前后性能的变化进行了

图3-6　消毒方法对毛纺织品断裂强力的影响

图3-7　消毒方法对毛纺织品耐磨指数的影响

图3-8　消毒方法对涤纶纺织品断裂强力的影响

研究。最终的结论是：

①纯棉纺织品的拉伸性能、色泽、尺寸稳定性受消毒处理的影响程度均未超过湿洗带来的变化，而耐磨指数受消毒处理的影响较为明显；在除洗涤以外的4种消毒方法中，环氧乙烷引起的织物性能变化相对较小，最适合用于纯棉纺织品的消毒；

②纯毛纺织品的色泽均未受到明显影响；受压力蒸汽灭菌处理的影响很大；耐磨指数受压力蒸汽灭菌、紫外线消毒、臭氧气体消毒的影响均较为明显，环氧乙烷气体灭菌对其影响程度小于干洗处理。从性能变化角度来看，纯毛纺织品采用环氧乙烷气体灭菌处理效果较好；

③涤纶纺织品除其尺寸稳定性会受到压力蒸汽灭菌的一定影响之外，拉伸断裂性能、色泽、尺寸稳定性受4种消毒方式的影响程度均小于湿洗引起的变化。涤纶纺织品的适应性较好，从使用性能方面出发，紫外线消毒、臭氧气体消毒、环氧乙烷气体灭菌均适用于涤纶纺织品；

④锦纶纺织品的拉伸断裂性能、色泽基本不受各处理方式的影响；其耐磨性、尺寸稳定性受压力蒸汽灭菌影响最大。经过各性能数据分析，紫外线消毒、环氧乙烷气体灭菌适合锦纶纺织品的消毒；

⑤对棉、毛、涤、锦4类常见纺织品而言，环氧乙烷气体灭菌的适用范围最广，对4项基本性能影响最小；压力蒸汽灭菌对4类常见纺织品的耐磨性、尺寸稳定性普遍影响显著。

（三）物理法再生利用技术及装备

物理法再生利用一般是指在废旧纺织品中材料化学结构基本不变的条件下，通过对废旧纺织品进行裁剪、破碎、开松、纺纱、成网、热机械处理等物理加工制备再生产品的过程。

目前我国物理法再生利用主要有以下一些方法：

1.直接利用

将废旧纺织品剪切成布块或布条，直接用于工业用抹布（擦机布）或者拖把等。由于上述方法加工成本低，所以早期江浙和广东等纺织服装工业集聚地伴生了很多这类企业。由于产品附加值很低，部分上述企业正在转型寻求废旧纺织品的高附加值再生利用途径。

2.物理开松法再生利用

物理开松法是中国废旧纺织品再生利用的最主要方法。物理开松法通过机械处理，对废旧纺织品进行切割、撕破、开松、梳理等物理过程，将其直接加工成再生纤维。该方法适用于任何纤维构成的纺织品，包括长丝和短纤维制备的纯纺或混纺织物，加工后的再生纤维可被纺成纱线，或通过非织造技术将其加工成非织造产品，实现废旧纺织品再生利用。物理开松法制备再生纤维的工艺相对简单，目前国内外都有产业化的生产工艺及设备。物理开松法废旧纺织品再生利用工艺过程主要包括以下几个步骤：废旧纺织品前处理、切割、撕破、开松、施加润滑剂等，最后得到再生纤维。

（1）前处理

废旧衣物上会有金属及其他材质辅料，物理开松时，必须在切割前去掉如金属拉链、纽扣、金属饰品等，以免这些材料的存在对切割刀具造成损坏。目前，除少数企业采用重力法脱除上述服装辅件外，多数企业采用人工进行金属拉链、纽扣、金属饰品等的去除。废旧纺织品来源不同，其卫生情况难以保证，尤其是使用过的废旧纺织品，根据再生产品要求，有时在物理开松前还需要对废旧纺织品进行清洗、消毒等处理。去除了各种辅料，并经过清洗消毒的废旧纺织品，可进入切割工序。

（2）切割

物理开松前废旧纺织品的切割是提高开松效率，减少废旧纺织品中纤维破断的重要步骤。废旧纺织品的切割，是利用碎布机的刀具，将其切割成一定大小的布片，以利于后面的撕破工序。开松前废旧纺织品布块切割的尺寸，对开松后所得纤维的长度有一定影响，切割尺寸过大，开松机械需施加很大的开松作用力方能将纺织品开松成为散纤维，而这往往造成纤维破断，使开松后纤维长度过短；如果布块尺寸过小，虽然开松较易完成，但由于大量纤维已在切割过程被切断，因此最终散纤维长度也会较短。北京服装学院废旧纺织品综合利用课题组研究发现，对于解放军常服涤纶面料而言，在相同的加工条件下，切割尺寸约为10cm×10cm时，所得散纤维长度最长。面料所用纤维成分不同，织造结构不同，最佳切割尺寸也不同。

目前，常用的碎布机主要有截切式切割机和旋转式切割机。旋转式切割机可把废旧纺织品切割成短小布片，但布片大小不容易控制，分布不均匀。由于废旧纺织品数量巨大，因此破碎机械设备必须具有高效、处理量大、处理种类多样化和专业化等特点。比利时Pierret公司生产的可用于废旧纺织品切割的N45型切割机，采用铡刀结构设计，切割宽度450mm，切割长度6～125mm，切割速度405次/min，最大压缩物料厚度70mm，处理量可达到1500kg/h。西班牙Margasa公司的切割机，是基于旋转式的技术原理制成的，用一种特殊几何形状的刀片保证切割的精度，切割宽度达到920mm。法国Laroche公司推出4个刀片的旋转式切割机，最大处理能力达到6000kg/h。中国青州市新航机械设备有限公司和中山斯瑞德环保科技有限公司等企业采用斜旋扭式滚动刀与定刀切合点移动剪切设计，可进行连续高速剪切，其单轴、多轴、液压等破碎机可实现对各种废旧纺织品的高效切割。

（3）撕破

撕破是将切割后的小布片，通过机械方法进一步分解成更小的可供梳理的单元，主要通过匹配的锡林来实现。当排出的碎块较大时，可单独或集中收集，然后再次喂入，重新撕破。废旧纺织品撕破后的产物，基本为纱线。这种纱线经过后续精细开松处理，可得到长度较长、损伤较小的再生纤维。

（4）开松

开松是利用布满钢钉的锡林将撕破的纱线开松为纤维状，此步骤是再生纤维阶段最关键的一步，一般纱线结构越结实，越难保证低损伤再生纤维，因此要求采用更高水平的开松技术，以满足再生纤维性能要求。

切割好的废旧纺织品碎布块或者本身很小的边角料，经过角钉、钩齿、针布等机械设备加工成再生纤维。目前，国内开花机多为单辊、双辊或者多辊（一般为6辊）。单辊或双辊设备相对简单，适用于小规模企业棉胎翻新，旧毛衣制备再生纤维，再生纤维一般长度较短，用于制备非织造布，例如农用保温被等。多辊开花机多用于开松工厂边角料，刺辊从前到后的排列，刺辊齿密一般由稀到密，刺辊速度由慢到快，提高了工作效率，得到的再生纤维质量较好。事实上，开松效果的好坏与开松设备中锡林间距、锡林上针布结构、锡林转速等因素有关。目前，国内废旧毛纺织品开松水平较高，有些再生纤维制备的粗纺面料具有很高附加价值。

（5）施加润滑剂

物理开松法再生利用存在纤维短、飞花、灰尘多等缺点，因此部分再生利用企业在废旧纺织品撕破/开松前，对其进行加湿、加油预处理，以提高再生纤维长度。通过加湿、加油预处理，并控制废旧纺织品撕破/开松时的回潮率，可增加纱线间或纤维间的平滑性，提高开松效率，减少飞花、灰尘和静电产生。废旧纺织品，尤其是机织纺织品，利用各种材质、粗细不同的纱线，而且多数纺织品用纱线都经过加捻，尤其对于高密度织物，撕破时纱线受到的摩擦力非常大，纱线容易被拉断，撕破后的纱线长度较短，导致开松后的再生纤维主体长度变短。如果在撕破前对切割好的碎布进行预上油处理，增加纱线和纤维的润滑性，降低纱线移动时受到的摩擦力，将会提高纱线从织物中的拔出长度，利于再生纤维高值化利用。

用以提高纱线和纤维平滑性能的主要是纺织油剂。纺织油剂通常包含平滑剂、柔软剂、抗静电剂、乳化剂等。目前开发的很多化合物，本身同时具备平滑性、柔软性、抗静电性、乳化性等功能，有的还具备消泡、防锈、匀染等功能，平滑剂与柔软剂、抗静电剂等组分的分界线越来越模糊。平滑剂的加入可减少纤维间或纤维与金属间的摩擦系数。此外，有的平滑剂具有亲水基团，吸湿性良好具有抗静电性。从降低成本角度看，平滑剂最好选择平滑性能突出，兼具柔软性、抗静电性及其他性能的化合物。目前常用作平滑剂和柔软剂的化合物是有机硅油。

预处理用油剂以硅油为主平滑剂，采用转相乳化法制备。先按照一定的质量比称取硅油、乳化剂、柔软剂和抗静电剂等，在40℃条件下，在300r/min的转速下机械搅拌30min；加入一定量的去离子水，于300r/min的转速下继续搅拌30min；混合均匀后再分3次加入一定量的去离子水，于1500r/min的转速下搅拌1.5h，制得乳白色混合液，即油剂。北京服装学院研究团队发明了测试纱线拔出性能的方法，如图3-9所示。沿织物纬纱（经纱）方向剪成5cm宽、沿经纱（或纬纱）方向17cm长的布条，在距离布条上方6cm处画一个1cm×1cm的方格，将方格左右两条边剪开，把方格内纬纱（或经纱）用镊子抽拔出来，把经纱（或纬纱）部分剪断，留下中间相邻的4根纱线。在距离方格下方1cm（即抽拔长度为1cm）处画一根平行于宽度方向1cm宽的线，沿该线剪开。将样品放在织物强力机上进行拉伸，拉伸时将预留纱线两侧的织物剪断，拉伸时只有预留纱线受力。经纬纱从织物中拔出所需的力分别称为经纱抽拔力和纬纱抽拔力。

图3-9　纱线抽拔测试样品

测试步骤：按上述方法制备样品，每组实验取20块，在105℃下烘干至恒重后，将20块样品平铺开，均匀地向样品的正反面喷洒油剂后，放入1000mL烧杯中密封，按照工艺要求，放入设定温度的烘箱内，经过一定的时间后取出，测试纱线从织物中拔出所需的力，纱线抽拔力越小，说明纱线的平滑性越好。

测试参数：拉伸速度为50mm/min，夹具距离为50mm。

测试结果表明，油剂的加入可有效降低纱线从织物中拔出的拉力，不同组成的废旧纺织品，需采用不同种类和不同配比的油剂，由于羊毛纺织品具有松弛收缩和湿膨胀等特性，因此油剂在开松中的作用更为明显。

（6）再生纤维混合

再生纤维的混合主要有三个功能，一是不同批开松纤维的混批，使纤维更均匀；二是在再生纤维中加入一定比例的原生纤维，提高纤维平均长度，以利于纺纱；三是颜色混合，将具有接近颜色的再生纤维混合、匀化，配成具有某种均匀颜色的纤维或者根据色卡，采用不同颜色的散纤维，配制特定颜色的再生纤维。其中前两个混合过程比较传统，有些企业采用大型混合池，在搅拌的作用下混纤，也有企业采用传统合毛设备进行混纤。纤维的混色相对比较复杂，传统的混色完全凭经验进行，因此，往往混合后的散纤维颜色偏离用户要求。近年来，有些企业开始采用计算机辅助进行配色，根据色卡，采用计算机算法，直接给出为实现某种颜色产品所需要的各种不同有色再生纤维的重量。

3.物理熔融法再生利用

很长时间以来，部分具有化纤加工基础的企业，采用纯涤纶面料下脚料或旧服装为原料，通过热机械撵搓制备成团粒料，经干燥脱水后直接熔融纺制涤纶短纤维。研究表明，废旧涤纶面料中聚酯纤维的特性黏度一般为0.50～0.60dL/g，由于热降解、热氧化降解和水解等作用，经上述热机械撵搓和熔融纺丝后，纤维特性黏度通常会降低10%，因此，上述团粒料熔融纺丝的可纺性一般较差，所得再生涤纶性能也很难满足服用纤维要求。为了解决上述问题，有些企业利用特性黏度较高的回收聚酯瓶片与团粒料共混后熔融纺丝，使可纺性和纤维性能均得到提高。当然，由于聚酯瓶片价格较贵，因此，采用团粒料与聚酯瓶片共混熔融纺丝得到的纤维成本较高。

4.物理化学法

近年来，一些研究者尝试在废旧涤纶纺织品熔融挤出时添加一定比例的扩链剂，以提高纺织品中聚酯的分子量。常用的扩链剂有环氧、异氰酸酯、酸酐等类型。熔融螺杆挤出时，在热机械作用下，扩链剂与聚酯分子反应，使分子量明显提高。严格来讲，上述方法应该属于物理化学法范畴。近年来，华东理工大学吴驰飞等在利用再生聚酯制备高韧性工程塑料专利技术基础上，利用废旧聚酯纺织品下脚料（可含有少量其他热塑性高聚物）复合面料为原料，通过加入扩链剂和相容剂，采用大扭矩螺杆挤出机和专用注塑装置，在低于聚合物熔点的条件下，制备出了各种塑料容器和型材等制品。

（四）化学法再生利用技术及装备

化学法再生利用技术一般是指通过化学方法将废旧纺织品解聚成小分子，通过再聚合制备成纤聚合物，用以制备再生化纤，或者利用解聚产物通过某种化工过程制备其他化工原料。

由于涤纶及其混纺织物（特别是涤棉混纺织物）是最主要的纺织服装原料，因此目前化学法被更多地应用在废旧纯涤纶织物和涤棉混纺织物的再生利用方面。

1.废旧纯涤纶纺织品的化学法再生利用技术

虽然废旧涤纶纺织品可采用多种试剂对其进行降解，经再聚合再生利用，但目前中国工业上废旧纯涤纶纺织品的化学法再生利用主要采用醇解、水解等方法，将废旧聚酯降解成单体或低聚物，而后再经缩聚制成再生聚酯。

（1）日本帝人全降解脱色再生工艺

在国内，浙江佳人新材料有限公司是废旧涤纶纺织品化学再生利用的代表企业。该企业利用日本帝人公司的技术，在工业化规模实现了利用废旧涤纶纺织品制备与原生聚酯性能相同的再生聚酯的目标。其主要制备过程包括：

①预处理：利用人工去除废旧纺织品上的纽扣、黏合衬、拉链等辅料，然后对拆解后的服装进行破碎和干燥；

②乙二醇（EG）醇解：将破碎干燥后的废旧聚酯布片送入解聚设备，在略高于EG沸点的温度下进行解聚，生成对苯二甲酸乙二醇酯（BHET）；

③第一次酯交换：上述BHET与甲醇进行酯交换反应生成对苯二甲酸二甲酯（DMT），再通过分离工艺将DMT与甲醇、乙二醇和染料等杂质分离，经甲醇洗涤后获得精制DMT；

④第二次酯交换：由第一次酯交换后得到的精制DMT与EG发生酯交换反应，生成聚酯单体BHET；

⑤缩聚：BHET在常规聚酯缩聚反应条件下，制得符合纺丝要求的再生聚酯。

上述技术的核心步骤是③，被称为EG醇解—甲醇酯交换脱色技术。

该技术目前在浙江佳人新材料有限公司实现了工业化规模的生产。其核心工艺利用的是日本帝人公司开发的乙二醇解聚—甲醇酯交换联合PET循环利用新工艺，也称作Eco-Circle回收技术。该工艺由乙二醇醇解和甲醇酯交换两步主反应构成。废旧涤纶纺织品先经乙二醇完全降解，生成BHET单体，再用甲醇与其进行酯交换反应，生成粗DMT，经甲醇洗涤、过滤等步骤除杂后而得到精制DMT，精制DMT再与乙二醇进行酯交换得到颜色已脱除的高纯度BHET单体，BHET单体再经缩聚反应得到再生PET。该工艺所得再生PET无论外观还是质量均可与由石化原料直接制得的原生PET媲美。日本帝人公司的Eco-Circle工艺流程如图3-10所示。

图3-10　废旧涤纶纺织品乙二醇全醇解—甲醇酯交换脱色流程

该技术主要由以下几个相互衔接的工序组成。

第一，废旧涤纶纺织品预处理。为了使回收的废旧涤纶纺织品、边角料、废丝等更容易地供给再生利用DMT（R-DMT）制造设备，需对其进行预处理。在预处理工序中，废旧涤纶纺织品先经人工进行分拆，清除无法化学再生的杂质或其他附属物，如纽扣、黏合衬、拉链等，然后经传送带输送至连续式粉碎装置，在此将其破碎成一定尺寸的布片，再经螺旋式输送机送至干燥设备进行干燥加工，干燥后的碎布片再经螺旋式输送机输送并储藏于专用料仓。

第二，回收DMT反应（RD）。将破碎后的废旧涤纶布片送往醇解釜，在氮气的保护下，加入乙二醇（沸点197.5℃），于210℃、0.3MPa的条件下醇解反应约4h，醇解釜加热介质为导热油。醇解反应为间歇式反应，反应后的反应液（主要是BHET和EG）通过过滤装置去除夹杂物后暂存于槽内。醇解液经连续式蒸发器去除过剩EG后再次存放于槽内，然后供给酯交换（EI）反应釜，在EI反应中温度控制在90℃，压力在0.35MPa，反应时间约3h, BHET与甲醇进行酯交换反应后生成粗DMT。粗DMT通过离心分离设备分离去除甲醇及EG，再经分离精制工序，采用甲醇多级洗涤制备精制DMT。BHET过滤过程中产生的EG蒸气，经由乙二醇喷淋系统，将气相中大部分乙二醇冷凝，不凝气收集经冷凝处理送往尾气喷淋塔；BHET蒸馏过程产生的EG蒸气在蒸馏塔顶部冷凝器中被冷凝，冷凝液回流，冷凝器采用循环冷却水作为介质，不凝气经以冷冻水作为介质的冷凝器冷凝后收集，再次冷凝后送往尾气喷淋塔；酯化反应器中产生的蒸气在反应器顶部冷凝器中被冷凝，冷凝液回流，冷凝器采用循环冷却水作为介质，不凝气收集后经冷凝送往尾气喷淋塔处理。

DMT分离过程中产生的蒸气在设备顶部冷凝器中被冷凝，冷凝液回流，冷凝器采用循环冷却水作为介质，不凝气经以冷冻水作为介质的冷凝器冷凝后收集，再次冷凝后经尾气喷淋塔处理；DMT蒸馏过程产生的蒸气在蒸馏塔顶部冷凝器中被冷凝，冷凝液回流，冷凝器采用循环冷却水作为介质，不凝气经以冷冻水作为介质的冷凝器冷凝后再进入尾气喷淋塔处理。

第三，二次酯交换反应生成BHET。将回收的熔融R-DMT、EG和催化剂供给聚合设备中的二次酯交换（EI）反应槽。该步骤采用间歇式反应，通过热媒加热，温度控制在260℃左右，反应3h，在EI反应中产生的甲醇在反应的同时被抽离，反应持续进行，并生成单体BHET。经EI反应产出的BHET经过滤器去除夹杂物后，被送往聚合反应釜进行聚合反应。

第四，PET合成。该步骤也采用间歇式反应，在真空条件下，于高温约289℃下在聚合反应器内反应3h，产生的EG被抽离，当达到设定黏度后出料得到再生PET熔体，熔体通过反应釜出口以绞绳状挤出，并在水中被切割成切片状。切割后的PET切片通过脱水机脱水后，用压缩空气输送到各专用筒仓储藏。

二次酯交换反应生成的甲醇经过暂时存放后，送往再生利用DMT回收系统中的甲醇蒸馏设备加以精制，循环回用于R-DMT回收。此外，PET合成过程中产生的EG经蒸馏设备加以精制后循环回用。

上述技术对于有色废旧涤纶纺织品来说，经乙二醇全醇解成BHET的过程中，由于附着点的断裂会脱除大部分染料，在BHET与甲醇通过酯交换生成分子结构更简单的DMT过程中，附着点进一步断裂，导致绝大部分染料进一步脱除，再经精制后的DMT已可与原生DMT媲美，从而保证了再次酯交换后生成的BHET的外观和质量。但由于经历了两次酯交换，反应过程中终点不易判断，导致目前该工艺所含的各段反应只能间歇进行，大大降低了生产效率；且两次酯交换过程中目标产物与EG、甲醇等相混杂，须经多道分离提纯工序，从而能耗非常大。

（2）废旧涤纶纺织品的醇解再聚合工艺

为更好地将废旧涤纶纺织品高附加值利用的技术向工业化应用推进，在国家863计划及北京市科技提升计划项目的支持下，北京服装学院开发了采用乙二醇先使废旧聚酯部分降解，再于一定工艺下聚合增黏的回收工艺（即半降解增黏工艺）。该工艺首先以废旧聚酯军装为原料进行了技术开发。通过研究改变醇解剂乙二醇的用量、醇解时间、醇解温度、醇解催化剂用量对半降解增黏的影响，得到了最佳工艺条件，该工艺得到的再生聚酯切片特性黏度超过0.65dL/g，具有良好的长丝可纺性，纤维强度达3.7cN/dtex。该技术已经进行了工业化规模的开发，不仅流程短，投资小，且切片具有很好的长丝可纺性。

（3）废旧涤纶纺织品其他化学再生工艺

近年来，宁波大发化纤有限公司和东华大学合作在纯聚酯废旧纺织品再生利用方面的研发取得了重大成果。

在废旧聚酯醇解技术方面，东华大学王华平等开发出了一种可溶于乙二醇的二元醇钛碱金属配位化合物催化剂，用于催化废旧聚酯的乙二醇醇解，实现了对废旧聚酯的高效快速解聚。该催化剂催化活性高、稳定性好、副反应少、解聚单体得率高，且对醇解和再聚合过程均有较高的催化活性，为废旧聚酯制品的连续化闭环回收提供了可能。

在废旧聚酯化学法再生利用设备方面，宁波大发化纤有限公司针对废旧聚酯杂质含量高、黏度波动大等问题，开发出了高真空调质调黏反应装置，为再生聚酯的品质调控提供了保证。

采用乙二醇醇解后所得BHET或低聚物无法与染料分离，经聚合得到再生聚酯仍带有废旧纺织品原料原来的颜色，这一直被认为是EG解聚的局限性。然而近年来一些企业与高校合作，根据RGB三元配色原理，利用具有不同颜色的废旧聚酯进行原料初步配色，经解聚和再聚合后，再对再生聚酯熔体进行精细配色，得到具有要求颜色的再生聚酯切片，并成功纺制出有色纤维。上述技术可实现在生产有色聚酯时在线自动配色补偿，大大提高了聚酯配色稳定性和准确率，具有很好的应用前景。

由于废旧涤纶纺织品结构性能的复杂性，因此，其高附加值再生利用需要在多个环节，采用多种技术进行集成创新，包括干燥、过滤、调质调黏、智能配色等特殊工艺及装置，只有这样才能真正实现产业化水平的高附加值综合利用。

2.废旧涤/棉纺织品的化学法再生利用技术

虽然聚酯纤维在纺织纤维中的比例高达75%，但其绝大多数是以与其他纤维混纺的形式出现的，其中涤棉混纺织物是最常见的服装面料。因此，涤棉混纺织物的化学法再生利用一直受到废旧纺织品行业的高度重视。

近年来，很多研究者采用将涤棉混纺织物中的一种成分溶解，然后再分别对涤、棉两种成分进行再生利用的方法来实现对涤棉混纺织物的再生利用。

（1）对涤/棉面料中的涤纶进行解聚

部分研究者采用水解、醇解等方法，将混纺织物中的涤纶降解成BHET或对苯二甲酸（TPA），然后将解聚液体与固态的棉纤维分离。BHET通过缩聚可制备再生聚酯，而棉纤维可通过开松等物理法进行再生利用。例如，刘红茹等采用常压碱性水解涤纶的方法分离废旧涤棉混纺织物中的涤纶与棉纤维，并在NaOH浓度为2%（质量分数），水解温度90℃，固/液比为5g试样/200mL NaOH溶液，水解时间为2h的最佳工艺下，得到了可再生利用的棉纤维、TPA和EG；赵明宇等以废旧涤棉衬衫为原料，以EG为醇解剂，通过改变EG与废旧涤棉的配比、醇解时间、醇解液循环使用次数等，研究了废旧涤棉的醇解效率。研究发现，醇解液可循环使用，最佳循环使用次数为4，醇解后棉纤维性能满足纺纱要求。路怡斐等对乙二醇醇解后所得BHET进行了再聚合，所得再生聚酯特性黏度可达0.65 dL/g，满足纺丝要求。

（2）对涤/棉面料中的棉进行解聚

另外一些研究者采用棉纤维的溶剂将涤棉中的棉成分溶出，用以制备黏胶纤维的原液或其他化工原料，而固态的涤纶可通过物理或化学法再生利用。

周文娟等采用NMMO溶剂在85℃、1.5h条件下对废旧涤棉混纺织物中的棉成分进行溶解，所得高聚合度、低纤维素含量的溶液具有良好的可纺性。而上述溶解条件对涤纶结构与性能几乎无影响。荣真等采用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（[BMIM]Cl）溶解法对低棉含量废旧涤棉混纺织物中的涤纶与棉纤维进行分离。在溶解温度为130～135℃，固液比1～1.1g织物：50g离子液体，溶解4h条件下，使低含棉量的涤棉混纺织物得到很好的分离。李丽等在采用稀酸法对废旧涤棉混纺织物进行分离后，利用离子液体将分离出的棉溶解，制备纺丝原液，经纺丝得到了黏胶纤维。此外，侯文生等研究了废旧涤棉混纺织物的水热法分离回收技术。在盐酸浓度1%、水热温度140℃、反应时间2.5h的条件下，使棉纤维转化为固态纤维素或低聚糖，而涤纶的物化性能无明显损失，涤棉回收率可达90%以上。

近年来，包括上海聚友化工有限公司在内的一些国内公司和高校在涤棉分离设备方面也进行了开发，基本方法是在利用化学法将一种成分液化后，再利用洗涤、过滤、离心等方法将固态成分与液态成分分离。

然而，从产业化角度看，废旧涤/棉纺织品综合利用技术还很不成熟。主要原因是尚未开发出最优分离工艺和相应分离设备，而且涤棉分离过程溶剂和能量消耗量大，纯化等过程成本较高，也使很多企业在实施工业化生产时望而却步。

（五）废旧纺织品综合利用技术发展趋势

根据目前国内外废旧纺织品研发和工业化现状，未来该行业技术发展有如下趋势：

1.分拣技术将不断升级

随着我国人工智能技术水平的不断提高，其在废旧纺织品的成分、颜色、织造结构等分拣过程的应用也将不断扩大，目前在成分分拣过程中的困难，如混纺织物、表面涂层织物、小块下脚料等难以分拣的问题，也将逐步得到解决；利用图像识别技术有望实现颜色的精细分拣，最大限度地减少同类颜色废旧纺织品的色差，减小补色等造成的原料浪费和环境污染；利用高速高清图像采集和识别技术，可实现织造结构的精细分拣，从而实现针对不同织造结构的精准开松等工艺及设备设计，提高物理法再生利用产品质量。

2.适时开放二手服装市场

虽然2019年底爆发的新型冠状病毒肺炎疫情对国内放开二手服装市场的政策制定会产生重大影响，但是，随着人们对COVID-19病毒传播途径认识的逐渐深化，经济、高效的二手服装消毒方法的建立和验证，放开我国二手服装市场的问题必将提上政府的议事日程。二手服装市场一旦放开，必将影响我国废旧纺织品产业结构，对废旧纺织品的其他再生利用方法提出更高要求，同时必将推动我国废旧纺织品消毒、流通等行为规范和标准建设。

3.物理法再生利用产品多样化

随着再生利用产品加工技术工艺的不断提升，废旧纺织品开松絮棉主要用于农业保温毡等低附加值领域的现象将得到改变，具有隔音降噪、高效保温、优良防水等性能的产品将不断出现，并在满足相关标准的情况下，广泛应用于建材、汽车等行业。混杂化纤共挤出技术也将在工程塑料等领域得到更多应用。

4.化学法再生利用降低成本、提高质量

随着工艺及设备水平的提高，废旧纺织品化学法再生利用的投资和运行成本将大幅下降，随着高含杂熔体专用过滤、调质调黏、智能配色和纺丝等设备的不断改进，利用化学法再生聚酯等原料纺制的纤维质量和附加价值会不断提高，从而进一步扩大化学法在废旧纺织品综合利用中的份额。

5.再生利用过程和产品质量检测评价方法不断健全

随着再生利用产品规模的扩大，废旧纺织品再生利用过程和产品质量的监管将会不断加强，高校、科研院所及行业第三方权威检测机构将不断建立废旧纺织品再生利用的中间产品、最终产品质量的评价方法，专用评价仪器设备将会不断推出，废旧纺织品产品、设备、经营资质等的评价/认证工作也将不断加强。

在废旧纺织品高值化综合利用过程中会遇到很多科学问题和工程技术问题，在全民资源和环境意识不断提高的今天，百姓更愿意将闲置的服装贡献给社会，希望它们能焕发出新的生命。目前，科研人员最主要的任务就是发挥材料工程、纺织工程、机械工程、染整工程及人工智能等多学科优势，集成创新，真正解决废旧纺织品行业中遇到的科学问题和关键技术难题，实现废旧纺织品的高附加值综合利用。