一種利用石墨氈電極間接電化學(xué)還原染色的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于還原染料染色方法領(lǐng)域，特別設(shè)及一種利用石墨拉電極間接電化學(xué)還 原染色的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 還原染料因其良好的染色性能在眾多染料品種中有著不可取代的地位。因?yàn)檫€原 染料不溶于水，但是可W被還原劑還原生成溶于水的隱色體染料，進(jìn)而對(duì)纖維有親和力而 上染纖維。目前傳統(tǒng)的染色工藝是使用保險(xiǎn)粉來對(duì)還原染料進(jìn)行還原，容易造成嚴(yán)重的環(huán) 境污染問題，因此降低還原染料的污染問題一直是還原染料染色工藝研究的重點(diǎn)。
[0003] 電化學(xué)還原是一種可W代替保險(xiǎn)粉(連二亞硫酸鋼)的新型還原技術(shù)，包括電催化 氨化、直接電化學(xué)還原、間接電化學(xué)還原S種。目前的專利情況包括美國(guó)專利第US3,953， 307號(hào)中公開的直接加電保護(hù)減少還原劑受氧的消耗過程;Electrochimica Acta47(2002) 1989中公開的直接電化學(xué)還原過程;及在美國(guó)專利第US5,244,549號(hào)中公開的通過中間體 作為電子傳遞的過程。其中直接加電保護(hù)方法未能徹底解決代替添加的還原劑過程，而直 接電化學(xué)還原過程，由于受到不溶還原染料對(duì)電極的接觸效率影響，還原效率不夠理想。所 W，通過借助一種"媒介"，從陰極表面得到電子，在把電子傳遞給染料的間接電化學(xué)還原染 色技術(shù)方法研究最為廣泛，染料的還原過程也接近成熟。
[0004] 但是，在還原過程的電極選擇上，鑒于有限電極比表面積，電極研究也是目前一個(gè) 研究方向，楊利堅(jiān)發(fā)明的多層過濾陰極流動(dòng)電解池陰極電極材料采用金屬絲，陽極材料為 儀網(wǎng)，采用陽離子交換膜分隔兩極室。在陰極室還原媒質(zhì)使染料在還原電位500mV~SOOmV 之間還原成還原態(tài)，即還原成可溶態(tài)染料，并流入染缸。Rossler團(tuán)隊(duì)采用石墨顆粒作為電 極材料，設(shè)計(jì)了固定流化床反應(yīng)器，都試圖來提高電流效率。所W，需要選擇一種新型的還 原電極來解決電流效率不高的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用石墨拉電極間接電化學(xué)還原染色的 方法，該方法能夠在低溫短時(shí)間內(nèi)使得還原染料隱色體上染到纖維上。
[0006] 本發(fā)明的一種利用石墨拉電極間接電化學(xué)還原染色的方法，包括：
[0007] 將陰極電解液和陽極電解液分別倒入陰極、陽極氧化還原室中，通電還原，將還原 染料加入到陰極氧化還原液中，電化學(xué)還原，得到陰極液;將棉織物或者棉型混紡織物加入 到得到的陰極液中進(jìn)行染色，浴比為1:100~200;然后置于空氣中氧化，重復(fù)染色氧化，皂 煮，水洗，烘干;其中，陰極為石墨拉電極。
[000引所述陰極電解液為F62 (S04) 3、TEA和化OH的混合液;其中F62 (S04) 3的濃度為4.8~ 5.8g/L; TEA 的濃度為 35.6~36.7g/l; NaOH 的濃度為 14.2~15.3g/L。
[0009]所述陰極電解液的制備：陰極電解液，將所需的Fe2(S〇4)3、TEA、化OH分別溶解于 250ml燒杯中，混合攬拌1.化后，抽濾，得到澄清透明溶液。
[0010] 所述陽極電解液為30g/L的出S〇4。
[0011] 所述通電還原的時(shí)間為10~25min。
[0012] 所述電化學(xué)還原的條件為：室溫下進(jìn)行，工作電壓為4-5V，對(duì)應(yīng)工作電流為0.2-0.4A，通電時(shí)間20-30min，染液體積為50-60ml。。
[0013] 所述染色的時(shí)間為10~30min。
[0014] 所述空氣中氧化的時(shí)間為15~30min;重復(fù)染色氧化的次數(shù)為3~8。
[0015] 所述皂煮的條件為:浴比為1:100~200,時(shí)間為10~20min，5g/L的標(biāo)準(zhǔn)皂片和5g/ L的純堿混合溶解作為標(biāo)準(zhǔn)皂洗液。
[0016] 所述石墨拉在使用前進(jìn)行清洗：用蒸饋水對(duì)石墨拉電極進(jìn)行反復(fù)沖洗，洗去表面 內(nèi)部松散雜物后，將其置烘箱進(jìn)行烘干。
[0017] 本發(fā)明中電化學(xué)還原過程中采用的電解池：電解池包括一個(gè)陰極和一個(gè)陽極，在 所述陰極與陽極之間由一個(gè)離子交換膜隔離，在所屬離子交換膜與陰極、陽極之間分別形 成陰極區(qū)和陽極區(qū)，并在陰極區(qū)放置石墨拉作為陰極材料，同時(shí)陰極區(qū)設(shè)置有供還原染料 流入與流出的入口與出口。所述陰極與陽極呈平行直立設(shè)置，且所述陰極位于所述陽極的 外側(cè)。
[0018] 本發(fā)明中的電化學(xué)還原染料的方法是使得還原物在陰極槽，通過石墨拉電極并在 堿性條件下借助媒介體的電子傳遞來完成電化學(xué)還原。
[0019] 本發(fā)明將石墨拉引入還原染料隱色體上染的過程中，增加染料隱色體的擴(kuò)散體 系，降低染料上染的活化能，實(shí)現(xiàn)了還原染色體在低溫短時(shí)間上染纖維的目的。
[0020] 有益效果
[0021] (1)本發(fā)明通過采用一種石墨拉作為陰極材料，達(dá)到了低溫快速染色的目的；因石 墨拉有電勢(shì)范圍，很好的穩(wěn)定性，高效的比表面積，使得染料在還原的過程中，可W充分的 與極板接觸得失電子，從而對(duì)織物進(jìn)行上染;運(yùn)有利于在低溫下，使染料在快速上染過程 中，能充分移染，保證了染色的均勻性；
[0022] (2)本發(fā)明進(jìn)行還原染料染色，能在低溫下短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行染色，且可避免染色不勻 不透的問題，對(duì)于深濃色織物，節(jié)能效果更為明顯，減少染色時(shí)間40%左右，節(jié)省能源消耗 75%-85%。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明中電化學(xué)還原的示意圖；
[0024] 圖2為本發(fā)明中石墨拉電極上間接電化學(xué)還原染料的機(jī)理圖；
[0025] 圖3為本法明中不同速率循環(huán)伏安曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，運(yùn)些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可W對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，運(yùn)些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。
[0027] 本發(fā)明的實(shí)施例中石墨拉購(gòu)自北京晶龍?zhí)靥加邢薰镜氖?，性能參?shù)如表1 所示。所用試劑均為分析純級(jí)別，在使用過程中無需進(jìn)一步提純。
[002引表1石墨拉的性能參數(shù)
[0030] 實(shí)施例1
[0031 ] -種深色棉織物的加工方法，具體步驟為：
[0032] (1)對(duì)石墨拉進(jìn)行處理：
[0033] a.用蒸饋水對(duì)石墨拉電極進(jìn)行反復(fù)沖洗，洗去表面內(nèi)部松散雜物；
[0034] b.將清洗后的石墨拉在100°C的烘箱進(jìn)行烘干化。
[0035] (2)溶液配置：
[0036] a.陰極電解液，將Fe2(S〇4)3、TEA、化OH分別溶解于250ml燒杯中，各物質(zhì)濃度滿足： 4.9g/L Fe2(S〇4)3、35.65g/L TEA、14.24g/L化細(xì);混合攬拌1.化后，抽濾，得到澄清透明溶 液；
[0037] b.陽極電解液，30g/L的出S〇4;
[0038] C.皂洗液:5g/L的標(biāo)準(zhǔn)皂片和5g/L的純堿混合溶解作為標(biāo)準(zhǔn)皂洗液。
[0039] (3)間接電化學(xué)還原染色：
[0040] a.上述配制好的電解液分別倒入陰極、陽極氧化還原室中；
[0041] b.通電還原15min時(shí)間后，將0.1 g的還原染料加入陰極氧化還原液中進(jìn)行電化學(xué) 還原;此處電化學(xué)還原的條件:室溫下進(jìn)行，工作電壓為5V，對(duì)應(yīng)工作電流為0.2A，通電時(shí)間 20min