回收染料的方法

本发明涉及从染色纺织品中回收染料的方法，包括从染色纺织品中剥离染料以在染色方法中重新使用的方法、以及使用由本文公开的方法获得的回收染料进行染色的方法。

背景技术：

1、全球纺织业规模庞大，为许多行业(例如，服装业和家具业)供应纺织品。除了用纤维、细丝、纱线和细线形成纺织品外，对形成的纺织品进行染色的过程代表了纺织业的很大一部分。纺织品制造商采购大量原始合成染料用于织物着色。

2、随着越来越意识到纺织业产生大量废料，需要可持续材料和可持续解决方案来生产新材料和回收废料。每年产生的数百万吨废纺织品和服装仍未售出，因为供应超过需求或产品不再被认为是时尚。很少关注染料回收技术来减少纺织业对原始合成染料的需求，但是从可持续性和经济角度来看，提供有效的染料回收方法将是有吸引力的提议。

3、染料回收技术将为纺织业的人们提供回收和利用纺织废料(织物废料)以及纺织设施中未使用和不需要的滞销品中的染料的机会。该技术还将提供独特的经济优势，因为纺织品制造商将i)购买更少的原始合成染料，并且ii)能够重复使用染色较少或无染料(脱色)的织物(经剥离的织物)或将该织物出售用于升级改造目的，因为纺织品回收商非常需要无染料织物进行升级改造应用。

4、本公开提供了一种能够使用染色废纺织品作为染色过程中的原料的方法。所公开的方法使得能够使用从纺织品中提取的染料来对纺织品进行染色，从而减少了在染色方法中使用原始染料的需要。所公开的方法是可持续的染色解决方案。

技术实现思路

1、在本发明的第一方面，提供了一种从染色纺织品中回收染料的方法，该方法包括以下步骤：提供用染料着色的纺织品；将纺织品添加到包含离子液体溶液的浴中，从而使染料从纺织品中剥离并且分散在该溶液内。

2、任选地，该染料为分散染料、酸性染料、碱性染料、活性染料、还原染料。优选地，该染料是分散染料。

3、任选地，离子液体溶液为质子型离子液体水溶液。优选地，离子液体溶液是质子型离子液体水溶液，并且染色纺织品用分散染料着色。

4、任选地，离子液体溶液是离子液体水溶液(即，与作为共溶剂的水混合的离子液体)，或者离子液体溶液包含离子液体和一种或多种有机共溶剂。任选地，使用的有机共溶剂选自乙醇、丙酮或二甲亚砜，优选地使用的共溶剂选自乙醇和丙酮。即，使用前述共溶剂(水、乙醇、丙酮或二甲基亚砜)与离子液体组合来形成离子液体溶液，从而当混合在一起时形成溶液。

5、任选地，离子液体溶液为质子型离子液体，并且该质子型离子液体为铵基质子型离子液体、咪唑鎓基质子型离子液体、氨基酸基质子型离子液体、或乙酸酯基质子型离子液体。优选地，阳离子是烷基铵或其混合物，优选为质子烷基铵，但是如果离子液体不是质子型离子液体，也可以使用非质子烷基铵。

6、任选地，离子液体溶液为质子型离子液体，并且该质子型离子液体为铵或咪唑鎓与硫酸氢根离子(hso4)或氯离子的反应产物，例如二甲基丁基铵硫酸氢盐、1-甲基咪唑鎓硫酸氢盐、三乙基铵硫酸氢盐、或1-甲基咪唑鎓氯化物。

7、任选地，离子液体是非质子离子液体，包括1-乙基-3-甲基咪唑鎓乙酸盐、1-乙基-3-甲基铵甲烷磺酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓乙基硫酸盐、1-乙基-3-甲基-咪唑鎓氯化物、1-乙基-3-甲基-咪唑鎓溴化物、n,n-二甲基丁基铵乙酸盐、或二甲基乙醇铵甲酸盐。优选地，阳离子包括质子烷基铵离子、质子甲基咪唑鎓离子、质子吡啶鎓离子、非质子四烷基铵离子或非质子二烷基咪唑鎓离子。

8、任选地，离子液体基于选自以下的阴离子：硫酸氢根，例如乙酸根、甲酸根或丙酸根的羧酸根，包括支化和/或卤代羧酸根，例如三氟乙酸根，例如乙基硫酸根或甲基硫酸根的烷基硫酸根，例如甲烷磺酸根或乙烷磺酸根的烷基磺酸根，例如氯根、溴根或氟根的卤根，二氰胺根，三氟甲基磺酸根，硫氰酸根，双(三氟甲基磺酰基)亚胺根，三氟甲基磺酸根，四氟硼酸根，六氟磷酸根，或例如赖氨酸根、丝氨酸根或精氨酸根的氨基酸基阴离子；或者选自以下的阳离子：质子或非质子烷基铵，例如n,n-二甲基丁基铵、三乙基铵、四乙基铵、丁基铵、二甲基乙醇铵的烷基铵，例如1-甲基咪唑鎓、1-乙基,3-甲基咪唑鎓的烷基咪唑鎓，烷基吡啶鎓，或烷基吡咯烷鎓，胆碱。

9、任选地，离子液体包括n,n-二甲基丁基铵硫酸氢盐、1-甲基咪唑鎓氯化物、1-甲基咪唑鎓溴化物、三乙基铵硫酸氢盐、1-乙基,3-甲基咪唑鎓乙基硫酸盐、1-乙基,3-甲基咪唑鎓甲基硫酸盐、n,n-二甲基丁基铵甲烷磺酸盐、1-丁基,3-甲基咪唑鎓双(三氟甲基磺酰基)亚胺盐、硫酸氢胆碱、氯化胆碱、1-甲基咪唑鎓乙基硫酸盐、丁基铵甲烷磺酸盐、丁基铵三氟乙酸盐、n,n-二甲基丁基铵三氟乙酸盐、硫酸氢胆碱、1-乙基,3-甲基咪唑鎓氯化物、1-乙基,3-甲基咪唑鎓溴化物、1-丁基,3-甲基咪唑鎓氯化物、1-甲基咪唑鎓硫酸氢盐、1-甲基咪唑鎓甲烷磺酸盐、1-甲基咪唑鎓甲基硫酸盐、或二甲基乙醇铵甲酸盐。

10、优选地，离子液体为三乙基铵硫酸氢盐([tea][hso4])、n,n-二甲基-n-丁基铵硫酸氢盐([dmba][hso4])、1-甲基咪唑鎓硫酸氢盐([hmim][hso4])、1-丁基咪唑鎓硫酸氢盐([hbim][hso4])或1-乙基,3-甲基咪唑鎓乙基硫酸盐([emim][ethso4])。

11、任选地，在剥离步骤之后，将经剥离的纺织品从浴中取出。

12、任选地，在取出纺织品之前，将该纺织品添加到浴中持续0.5至3小时，优选0.75至1.5小时。最优选地，在取出纺织品之前，将该纺织品添加到浴中持续0.75至1小时。

13、任选地，剥离步骤中的溶液(其可以被称为离子液体溶液或离子液体的溶液)中的离子液体的浓度为95wt％至65wt％，优选为80wt％至70wt％。

14、任选地，该方法还包括将质子型离子溶液(离子液体溶液)加热至70℃至200℃、优选100℃至200℃的温度，更优选加热至140℃至160℃的温度。最优选地，该方法还包括将离子溶液加热至约150℃的温度。

15、任选地，每千克该离子液体溶液中染色纺织品的负载量为10g至500g，优选50g至300g，更优选100g至250g。

16、任选地，该染色纺织品是约3mm至500mm宽、优选约5mm至70mm宽、更优选10mm至40mm(例如20mm)宽的一个或多个染色纺织品条带。有利地，已经发现使用这些尺寸的纺织品提高了染料剥离效率。

17、任选地，染色纺织品是合成纺织品或天然纺织品，该合成纺织品包含例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)的聚酯、聚酯棉、丙烯酸类、尼龙或聚酯共混物，该天然纺织品包含例如棉、亚麻、粘胶纤维或莱赛尔纤维的纤维素。

18、任选地，该方法还包括在剥离步骤之后，将其中分散有染料的离子液体溶液冷却至约10℃至80℃的温度，优选地冷却至约室温的温度。

19、任选地，该方法还包括染色步骤，其中将从剥离步骤获得的其中分散有染料的离子液体溶液用于对纺织品进行染色，该染色步骤包括：将待染色的纺织品添加到包含其中分散有染料的离子液体溶液的浴中，从而使该纺织品暴露于染料中并对该纺织品进行染色。

20、任选地，每千克溶液中待染色的纺织品的负载量为10g至500g，优选为50g至300g，更优选为100g至250g。

21、任选地，一旦已经将待染色的纺织品添加到浴中，染色步骤还包括加热步骤，该加热步骤包括将待染色的纺织品以及其中分散有染料的离子液体溶液加热至40℃至200℃持续0.25小时至4小时，优选加热至40℃至200℃持续0.25小时至2小时。优选地，该加热步骤包括将待染色的纺织品以及其中分散有染料的离子液体溶液加热至60℃至150℃持续0.5小时至1小时。最优选地，染色加热步骤为两阶段预热步骤，包括将其中分散有染料的离子液体溶液加热至50℃至80℃(优选70℃)持续0.5小时，然后加热至100℃至180℃(优选150℃)持续0.5小时。

22、任选地，当离子液体溶液为离子液体水溶液时，染色步骤还包括向浴中添加水以将水溶液中的质子型离子液体的浓度降低至70wt％至10wt％、优选65wt％至20wt％、更优选60wt％至40wt％的补水步骤。

23、任选地，当离子液体溶液是离子液体水溶液时，该方法还包括在染色步骤之后的脱水步骤，在脱水步骤中对浴进行加热以通过蒸发将水溶液中的质子型离子液体的浓度增加至95wt％至65wt％，优选80wt％至70wt％。

24、任选地，该方法还包括在染色步骤之后的净化步骤，该净化步骤包括从溶液中去除任何剩余的染料。净化步骤减少了离子液体溶液中染料的量，从而形成可基本上不含染料(即完全清除染料)的“净化的离子液体溶液”。优选地，净化步骤包括通过吸附过程(例如，通过使用活性炭柱或通过使用吸附剂)来去除剩余的染料。

25、任选地，净化步骤包括使用吸附剂从离子液体溶液中去除任何剩余的染料，并将所去除的染料作为固体回收。

26、任选地，通过将其中分散有染料的离子液体溶液加热至20℃至80℃、优选40℃至60℃的温度，直至所需量的分散在离子液体溶液中的染料被所述吸附剂吸附，来回收染料，从而形成包含染料的富染料吸附剂。任选地，净化步骤中的加热持续约12至48小时、优选24小时的时间段。

27、任选地，净化步骤还包括用溶剂洗涤该富染料吸附剂，从而从该富染料吸附剂中去除染料。优选地，用于洗涤该富染料吸附剂的溶剂是丙酮。

28、任选地，吸附剂选自有机吸附剂，例如活性炭吸附剂或聚合物吸附剂，例如商业活性炭和amberlite xad-4。

29、任选地，净化步骤与剥离步骤同时进行。即，吸附剂被添加到浴中并且存在于剥离步骤期间。

30、任选地，该方法还包括，在剥离步骤中将染料从纺织品中部分地剥离之后且在净化步骤之前，从浴中取出纺织品(即，在进行净化步骤之前将剥离染料的纺织品从浴中取出)，然后在净化步骤之后将该纺织品重新引入至净化的离子液体溶液中，以及使用本文公开的方法、使用该净化的离子液体溶液作为离子液体溶液从该纺织品回收染料。

31、任选地，回收的固体染料用于在水基染色或离子液体基染色过程中对待染色的纺织品进行染色。

32、任选地，待染色的纺织品是合成纺织品或天然纺织品，该合成纺织品包含例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)的聚酯、丙烯酸类、尼龙、或例如聚酯绵的聚酯共混物，该天然纺织品包含例如棉、粘胶纤维或莱赛尔纤维的纤维素。

33、根据本发明的第二方面，提供了一种对纺织品进行染色的方法，该方法包括以下步骤：提供纺织品；将纺织品添加到浴中，该浴包含由本文公开的染料回收方法获得的其中分散有染料的离子液体溶液，从而使纺织品暴露于染料并且对纺织品进行染色。

34、根据本发明的第三方面，提供了一种从染色纺织品中回收染料的方法，该方法包括以下步骤：提供用分散染料着色的纺织品；将纺织品添加到包含质子型离子液体水溶液的浴中，从而使染料从纺织品中剥离并且分散在水溶液中；将经剥离的纺织品从浴中取出；以及将待染色的纺织品添加到包含含有质子型离子液体和分散的染料的水溶液的浴中，从而使纺织品暴露于染料中并且对纺织品进行染色。

35、与第一方面相关的所描述的任选和优选的特征可以应用作为第二方面和第三方面的任选和优选的特征，以达到相同效果。任选的特征可以独立地以及以任何组合应用于第一方面、第二方面和第三方面。

36、根据本发明的第四方面，提供了一种从染色纺织品中回收染料的方法，该方法包括以下步骤：提供用染料着色的包含纤维素的天然纺织材料；将纺织品添加到包含离子液体溶液的浴中；加热浴，从而使纤维素材料分解。

37、任选地，进行加热，以将浴中的离子液体水溶液保持在至少90℃、优选至少150℃、更优选90℃至300℃、最优选150℃至200℃的温度。

38、任选地，分解的纤维素材料的固体负载量为10g至500g/每千克纺织品、优选50g至250g/每千克纺织品。

39、任选地，该方法还包括将分解的纤维素材料从浴中取出，并且研磨该分解的纤维素材料以形成染料粉末，该染料粉末用于在后续染色过程中对纺织品进行染色。优选地，回收的粉末适合于(并且可以用于该方法的一部分)对待染色的纺织品进行染色，例如富含合成纤维的纺织品，如包含聚酯或尼龙的纺织品。

40、任选地，在研磨期间或之后，将染料粉末与一种或多种不同颜料的其他染料粉末混合，从而产生具有所需颜料颜色的染料粉末。

41、与第一方面相关的所描述的任选和优选的特征可以应用作为第四方面的任选和优选的特征，以达到相同效果。来自第一方面的任选特征可以独立地和以任何组合应用于第四方面。

42、根据第五方面，提供了一种从染色纺织品中回收染料的方法，该方法包括以下步骤：提供用染料着色的纺织品，该染料是分散染料；将纺织品添加到包含离子液体溶液的浴中，从而使染料从纺织品中剥离并分散在该溶液中，其中该离子液体溶液是质子型液体水溶液。

43、与第一方面相关的所描述的任选和优选的特征可以应用作为第五方面的任选和优选的特征，以达到相同效果(其中第一方面的那些任选和优选特征以其最广泛的意义尚未作为第五方面的限制而存在)。来自第一方面的任选特征可以独立地和以任何组合应用于第五方面。