聚酯纺织品中微塑料纤维的起源:纺织品生产过程问题

   化工仔小亮        

全球合成纤维产量与日俱增增加,这一指标的提高使得合成纺织品中释放的塑料微粒引起了关注,有可能在未来继续污染我们的环境(Henry et al., 2019)。纤维常被检测为显性,在废水处理厂中发现的微塑料成分(Dris et al., 2015;Kay等人,2018年;Murphy等,2016以及在许多环境样本中(Desforges等,2014;Frias等,2016)。最近的一项模型研究报道了纤维从纺织品中大大有助于微塑料的释放淡水(卡维奇和诺瓦克,2019年)。这些发现表明一种微塑料纤维(MPF)的家用洗涤途径纺织品进入环境的存在可能性,具有很高的去除率(98%以上)微塑料。此外,目前估计有50%的污泥可用于农业生产欧洲和北美的文化土壤,构成一个直接释放途径的纤维去除期间废水处理对环境的影响。考虑到污水连通性比的差异,从高收入国家约70%到只有8%在低收入国家(WWAP, 2017)。这导致了(直接的)未经处理的废水的排放。因此,MPFs可以释放到环境中,不管MPFs都在流出物中或被污泥捕获。


聚酯纺织品中微塑料纤维的起源:纺织品生产过程问题


微塑料纤维(MPF)经常在废水处理厂和环境样本中检测到,这暗示了家用洗涤纺织品的强积金释放到环境中的途径。虽然有许多纺织品洗涤/释放的研究,但仍不清楚在多大程度上解放MPFs产生于洗涤过程中(例如,磨损),或更确切地说产生于较早的洗涤过程纺织供应链。由于强积金的形成方式不同,了解强积金的起源是很重要的各种机制将导致不同的缓解战略。因此,我们的研究目的是调查各种中间体和成品涤纶纺织品中MPFs的存在。在这个研究中,我们开发了一种超声提取方法来量化和表征可提取的MPFs已存在于纺织品(即与制造有关的MPFs)中。识别制造过程负责强积金的形成,这项研究包括18个代表性的产品沿纺织生产线。用超声技术研究了各种材料的多聚物萃取动力学。提取的MPFs的数量范围从单丝15强积金/克到剪刀剪45 0 400强积金/克不等超细纤维纺织品。我们发现,一个转子纱显示出较高的mpf数(4 0 310)强积金/g)与其他纱线(160e230 MPFs/g)的比较,表明转筒纺纱可能是负责成立强积金的关键步骤。平均而言,mpf的可提取量是mpf的5倍表面加工过的纺织品(如羊毛、毛刷和超细纤维)未加工表面。这表明,生产过程中的磨料摩擦可能是另一个关键因素形成强积金的因素。此外,剪制纺织品的价格要高出3至31倍提取的MPFs比激光切割纺织品的数量,使我们定量区别来自纺织品表面的MPFs贡献与来自纺织品边缘的MPFs贡献相对,大部分提取的MPFs长度在100 - 800米之间。结果是这项研究可透过在生产过程中进行修订,以减少纺织品的强积金豁免完成的过程。


聚酯纺织品中微塑料纤维的起源:纺织品生产过程问题

图1所示  聚酯纺织品制造的重要阶段的简化流程图。蓝色块代表进程,白色块代表相应的进程产品


聚酯纺织品中微塑料纤维的起源:纺织品生产过程问题

图2所示


三种纺织品样品的SEM图像:A)棉毛织物;B)斜纹F;B:正面(有毛);B:背面(未刷过))。用于纺制纱线的纺织品(图2A),有许多纤维从纺织品表面突出。相比之下,长丝纺织品(图2B)的表面几乎没有突出的纤维。图2C和图D显示B平原的正面和背面,在那里可以观察磨损(刷)过程如何影响纺织品的表面


聚酯纺织品中微塑料纤维的起源:纺织品生产过程问题

图3所示  从四类纺织品中提取的主要纺织品指数:A)联锁纺织品;B)平原F;C) Fleece和D) Microfiber


聚酯纺织品中微塑料纤维的起源:纺织品生产过程问题

图4所示 从条子和纱线中提取的纤维数。所有结果均载于每克纺织品的MPFs数


聚酯纺织品中微塑料纤维的起源:纺织品生产过程问题

图5所示  从纺织品中提取mpf的数量是提取步骤数量的函数。六种不同织物结构、纱线类型和表面处理的纺织品我们选择在这里展示,剩下的六个样本如图S3所示。所有结果均以每克纺织品的MPFs数表示。黑线表示剪刀切割的样品,红色的线条显示激光切割样品的结果。误差条代表了三次实验的标准偏差


(本文实验数据较多,在此不一一阐述,感兴趣可查看原文)


虽然有一些纺织品近年来对MPFs的起源进行了释放研究,但目前还不清楚在洗涤过程中是否有释放。在这项研究中,我们开发了超声波提取方法来提取和描述在纺织品中已经存在的MPFs特性识别在生产过程中单独产生的MPFs。一个代表集18种聚酯产品于一身的纺织行业研究了收缩线。我们发现,转子旋转和表面处理是其中最关键的步骤负责纱线生产和纺织过程中多纤维纤维的形成分别生产。此外,切割方法的创造纺织品样本有一个重要的对提取MPFs数量的影响。我们利用这个洞察力区分强积金总额的表面供款和边缘供款在提取过程中。我们的结果证实了MPFs在整个纺织品中的存在生产流程。自第一次拔牙以来始终如一发布了大部分MPFs,我们建议提前洗涤纺织品可能会去除相当一部分从纺织产品在点源处开始生产的MPFs(即工厂)。不过,值得注意的是,本质上在纺织品的制造过程中没有必然会影响到附加强积金的形成洗涤,穿着或以后的使用阶段。因此,数量在我们的研究中提取的MPFs与总数不一致在整个生命周期内从纺织品中释放MPFs。相反,我们的结果证实,在分析上可以识别be-在生产继承的强积金和生产的强积金之间生命周期的使用阶段的一部分,它开辟了新的途径系统地研究包括磨料在内的释放方案清洗和使用。


参考文献:Journal of Cleaner Production 267 (2020) 121970


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