废弃丝绸纺织品中酸性染料与丝素蛋白的绿色回收及再利用:脱色溶解双路径比较研究

【字体: 时间:2025年06月26日 来源:Sustainable Chemistry and Pharmacy 5.5

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  针对废弃丝绸纺织品资源化难题,研究人员通过物理脱色(50%乙醇)和溶解法(CaCl2/乙醇/水三元体系 vs LiBr)回收酸性染料与丝素蛋白,实现染料回收率86%、再染织物上染率>95%,再生蛋白可作匀染剂并提升棉印花色牢度(15%蛋白含量)。该研究为废弃纺织品闭环处理提供低成本绿色方案。

  

每年数以万吨计的废弃丝绸纺织品因鲜艳染色成为环境负担,其中酸性染料与丝素蛋白的流失不仅造成资源浪费,更威胁水体生态。传统处理方法如机械粉碎或化学解聚难以兼顾染料回收与纤维再生,而高温高压脱色工艺又面临能耗高、染料降解等问题。如何在温和条件下实现"染料-蛋白"双回收,成为纺织业可持续发展的关键瓶颈。

杭州某研究团队在《Sustainable Chemistry and Pharmacy》发表的研究中,创新性提出物理脱色与溶解再生双路径协同策略。通过对比50%乙醇脱色与CaCl2/乙醇/水(1:2:8 M比)三元体系溶解法,发现前者能保留86%染料原始结构,后者则实现染料与丝素蛋白同步回收。研究采用紫外分光光度法测定染料浓度,傅里叶红外光谱(FTIR)验证染料结构完整性,通过Zeta电位分析揭示再生蛋白的匀染机制。

材料与方法
实验选用市售酸性染料染色丝绸(82 g/m2)为原料,对比乙醇脱色与三元体系/LiBr溶解效果。染料再染性能测试涵盖真丝、羊毛、尼龙三类含氨基织物,棉织物则用于蛋白改性印花评估。关键参数包括脱色率、上染率(K/S值)、色牢度(ISO 105-C06标准)及蛋白吸附量(Bradford法)。

分析染料回收
50%乙醇脱色展现显著优势:86%的染料回收率远超溶解法的70%,且再染丝绸/羊毛/尼龙时上染率>95%。溶解法虽效率稍逊,但溶液中的再生丝素蛋白意外表现出表面改性功能——作为生物基匀染剂,其氨基与染料磺酸基的静电作用可提升染色均匀性。

结论
三元溶解体系与LiBr的染色效果相当,但CaCl2成本仅为后者的1/20。15%蛋白含量的再生溶液用于棉印花时,图案锐度与湿摩擦色牢度达4级以上,突破酸性染料传统仅适用于蛋白纤维的限制。该研究为废弃纺织品高值化利用提供双路径选择:高效脱色适合染料直接回用,溶解法则实现"染料-蛋白"协同回收,两者均符合绿色化学原则。

意义
这项研究首次系统比较物理脱色与生物溶解在丝绸回收中的协同效应:乙醇脱色保持染料结构完整性的优势,与再生蛋白的多功能应用形成互补。特别是三元溶解体系的低成本特性(约0.5美元/升),为工业化推广奠定基础。研究成果不仅推动纺织业循环经济模式创新,更拓展了生物基材料在功能性整理领域的新应用场景。

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