Decolorization of cellulose-based post-consumer textile waste in a sequence involving sodium hydroxide, chlorine dioxide, and hydrogen peroxide
本研究表明，采用氢氧化钠、二氧化氯和过氧化氢的连续处理工艺能有效使棉粘胶混纺消费后纺织废料脱色，在显著提高白度的同时，通过工艺调整和添加镁，实现了粘度优化并减少了有机物溶解。
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每年，全世界都会丢弃堆积如山的衣物。这些废弃物大多最终进入填埋场或被焚烧，随着时尚产业生产的服装比以往任何时候都多，这种命运变得越来越难以接受。一个充满希望的解决方案在于将这些旧衣服重新转化为新衣服，这一过程被称为纤维到纤维（fiber-to-fiber）回收。然而，这个循环梦想面临着一个顽固的障碍：颜色。大多数被丢弃的纺织品是染有无数种色彩的各种面料的混乱混合物，要使它们再次发挥作用，必须将这些颜色剥离。挑战不仅在于去除染料，还在于如何在不破坏织物本身的情况下完成这一过程。这种问题的核心材料是纤维素，这是棉花以及用于粘胶纤维（viscose）中的再生纤维所含有的天然纤维。这些纤维是赋予布料强度的长链分子，但它们也很脆弱；用于漂白掉染料的化学物质有时会折断这些链条，使坚韧的线头变成脆弱、无用的浆糊。
瑞典化学公司 Nouryon 的研究人员致力于解决这一平衡难题。他们专注于一种特定类型的废料：经过分类、粉碎并准备进行处理的消费后棉纤维和粘胶纤维混合织物。他们的目标是找到一套化学步骤序列，能够在洗去这些混合面料颜色的同时，保持纤维的完整性，使其足以被纺成新的纱线。他们测试了一个涉及氢氧化钠、二氧化氯和过氧化氢的三步工艺。第一步使用氢氧化钠，其作用类似于一种强力肥皂，有助于将染料从纤维上松动下来。第二步引入二氧化氯，这是一种强效漂白剂；最后一步使用过氧化氢来完成工作并提亮材料。研究人员发现，这种组合可以将深色的混合色废料转化为明亮、洁净的材料，但每一步的具体条件至关重要。
旅程始于碱性处理。当研究人员用高温度下的氢氧化钠处理粉碎后的织物时，颜色开始脱落。他们发现，添加特定量的化学物质——每吨织物添加 150 公斤——足以在不造成过度损伤的情况下去除大部分染料。这种初步清洗将棉花的亮度从暗淡的 10% 提升到了约 40%，将粘胶纤维从 7% 提升到了近 50%。在此阶段流出的液体因吸收了脱落的染料而呈现深色，证明了颜色正成功地从纤维中分离出来。至关重要的是，研究人员观察到，虽然棉纤维在这一过程中失去了一些内在强度，但粘胶纤维表现得异常稳定，即使在化学攻击下也能很好地保持其结构。
接下来是二氧化氯阶段，它承担了去除剩余颜色的重任。研究人员调整了这一步中的水酸碱度，发现略微酸性的环境是最佳平衡点。在此水平下，二氧化氯剥离了剩余的染料，将棉花的亮度提升到了 74%，并将粘胶纤维提升到了 77%。这一阶段尤为重要，因为它让团队能够控制纤维的强度。通过微调酸碱度，他们可以防止化学物质过于剧烈地分解纤维素链。这意味着他们可以针对特定的纤维强度进行控制，确保材料足够坚韧以供未来使用。该工艺非常有效，最终产物看起来像一张洁白的纸，与最初那些色彩斑斓、破碎不堪的碎屑形成了鲜明对比。
最后一步涉及过氧化氢，这是一种常见的漂白剂，但加入了一个变化。研究人员在混合物中加入了镁，这一举措起到了稳定剂的作用。在缺乏镁的情况下，过氧化氢有时会变得过于具有侵略性，从而分解纤维并在水中释放有机废弃物。有了镁的存在，漂白过程变得更加受控。纤维保留了更多的原始强度，且废水中的溶解有机物质显著减少。这是一个至关重要的发现，因为它表明该工艺可以变得更清洁、更高效。镁并没有使织物比没有它时更白，但它保护了织物的完整性并减轻了处理过程对环境的负担。
在整个实验过程中，团队还仔细观察了最终产物中残留的成分。他们发现，尽管仍有一些有色纤维存在，但当他们分析这些顽固的部分时，发现它们根本不是棉或粘胶，而是聚酯纤维，很可能是缝制原始服装时使用的缝纫线。这种污染是回收领域的一个已知问题，因为聚酯纤维不会像纤维素那样溶解。研究人员指出，虽然这是一个障碍，但可以通过在漂白过程开始前采用更好的分类或分离技术来加以管理。研究结论认为，这种三步序列是一条可行的路径。它成功地将复杂的混合废料流转化为明亮、高质量的原材料，证明了我们丢弃的衣服的颜色并不代表其故事的终结。
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