一种利用石墨毡电极间接电化学还原染色的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于还原染料染色方法领域，特别设及一种利用石墨拉电极间接电化学还 原染色的方法。
【背景技术】
[0002] 还原染料因其良好的染色性能在众多染料品种中有着不可取代的地位。因为还原 染料不溶于水，但是可W被还原剂还原生成溶于水的隐色体染料，进而对纤维有亲和力而 上染纤维。目前传统的染色工艺是使用保险粉来对还原染料进行还原，容易造成严重的环 境污染问题，因此降低还原染料的污染问题一直是还原染料染色工艺研究的重点。
[0003] 电化学还原是一种可W代替保险粉(连二亚硫酸钢)的新型还原技术，包括电催化 氨化、直接电化学还原、间接电化学还原S种。目前的专利情况包括美国专利第US3,953， 307号中公开的直接加电保护减少还原剂受氧的消耗过程;Electrochimica Acta47(2002) 1989中公开的直接电化学还原过程;及在美国专利第US5,244,549号中公开的通过中间体 作为电子传递的过程。其中直接加电保护方法未能彻底解决代替添加的还原剂过程，而直 接电化学还原过程，由于受到不溶还原染料对电极的接触效率影响，还原效率不够理想。所 W，通过借助一种"媒介"，从阴极表面得到电子，在把电子传递给染料的间接电化学还原染 色技术方法研究最为广泛，染料的还原过程也接近成熟。
[0004] 但是，在还原过程的电极选择上，鉴于有限电极比表面积，电极研究也是目前一个 研究方向，杨利坚发明的多层过滤阴极流动电解池阴极电极材料采用金属丝，阳极材料为 儀网，采用阳离子交换膜分隔两极室。在阴极室还原媒质使染料在还原电位500mV~SOOmV 之间还原成还原态，即还原成可溶态染料，并流入染缸。Rossler团队采用石墨颗粒作为电 极材料，设计了固定流化床反应器，都试图来提高电流效率。所W，需要选择一种新型的还 原电极来解决电流效率不高的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种利用石墨拉电极间接电化学还原染色的 方法，该方法能够在低溫短时间内使得还原染料隐色体上染到纤维上。
[0006] 本发明的一种利用石墨拉电极间接电化学还原染色的方法，包括：
[0007] 将阴极电解液和阳极电解液分别倒入阴极、阳极氧化还原室中，通电还原，将还原 染料加入到阴极氧化还原液中，电化学还原，得到阴极液;将棉织物或者棉型混纺织物加入 到得到的阴极液中进行染色，浴比为1:100~200;然后置于空气中氧化，重复染色氧化，皂 煮，水洗，烘干;其中，阴极为石墨拉电极。
[000引所述阴极电解液为F62 (S04) 3、TEA和化OH的混合液;其中F62 (S04) 3的浓度为4.8~ 5.8g/L; TEA 的浓度为 35.6~36.7g/l; NaOH 的浓度为 14.2~15.3g/L。
[0009]所述阴极电解液的制备：阴极电解液，将所需的Fe2(S〇4)3、TEA、化OH分别溶解于 250ml烧杯中，混合揽拌1.化后，抽滤，得到澄清透明溶液。
[0010] 所述阳极电解液为30g/L的出S〇4。
[0011] 所述通电还原的时间为10~25min。
[0012] 所述电化学还原的条件为：室溫下进行，工作电压为4-5V，对应工作电流为0.2-0.4A，通电时间20-30min，染液体积为50-60ml。。
[0013] 所述染色的时间为10~30min。
[0014] 所述空气中氧化的时间为15~30min;重复染色氧化的次数为3~8。
[0015] 所述皂煮的条件为:浴比为1:100~200,时间为10~20min，5g/L的标准皂片和5g/ L的纯碱混合溶解作为标准皂洗液。
[0016] 所述石墨拉在使用前进行清洗：用蒸馈水对石墨拉电极进行反复冲洗，洗去表面 内部松散杂物后，将其置烘箱进行烘干。
[0017] 本发明中电化学还原过程中采用的电解池：电解池包括一个阴极和一个阳极，在 所述阴极与阳极之间由一个离子交换膜隔离，在所属离子交换膜与阴极、阳极之间分别形 成阴极区和阳极区，并在阴极区放置石墨拉作为阴极材料，同时阴极区设置有供还原染料 流入与流出的入口与出口。所述阴极与阳极呈平行直立设置，且所述阴极位于所述阳极的 外侧。
[0018] 本发明中的电化学还原染料的方法是使得还原物在阴极槽，通过石墨拉电极并在 碱性条件下借助媒介体的电子传递来完成电化学还原。
[0019] 本发明将石墨拉引入还原染料隐色体上染的过程中，增加染料隐色体的扩散体 系，降低染料上染的活化能，实现了还原染色体在低溫短时间上染纤维的目的。
[0020] 有益效果
[0021] (1)本发明通过采用一种石墨拉作为阴极材料，达到了低溫快速染色的目的；因石 墨拉有电势范围，很好的稳定性，高效的比表面积，使得染料在还原的过程中，可W充分的 与极板接触得失电子，从而对织物进行上染;运有利于在低溫下，使染料在快速上染过程 中，能充分移染，保证了染色的均匀性；
[0022] (2)本发明进行还原染料染色，能在低溫下短时间内进行染色，且可避免染色不匀 不透的问题，对于深浓色织物，节能效果更为明显，减少染色时间40%左右，节省能源消耗 75%-85%。
【附图说明】
[0023] 图1为本发明中电化学还原的示意图；
[0024] 图2为本发明中石墨拉电极上间接电化学还原染料的机理图；
[0025] 图3为本法明中不同速率循环伏安曲线图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，运些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可W对本发明作各种改动或修改，运些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。
[0027] 本发明的实施例中石墨拉购自北京晶龙特碳有限公司的石墨拉，性能参数如表1 所示。所用试剂均为分析纯级别，在使用过程中无需进一步提纯。
[002引表1石墨拉的性能参数
[0030] 实施例1
[0031 ] -种深色棉织物的加工方法，具体步骤为：
[0032] (1)对石墨拉进行处理：
[0033] a.用蒸馈水对石墨拉电极进行反复冲洗，洗去表面内部松散杂物；
[0034] b.将清洗后的石墨拉在100°C的烘箱进行烘干化。
[0035] (2)溶液配置：
[0036] a.阴极电解液，将Fe2(S〇4)3、TEA、化OH分别溶解于250ml烧杯中，各物质浓度满足： 4.9g/L Fe2(S〇4)3、35.65g/L TEA、14.24g/L化細;混合揽拌1.化后，抽滤，得到澄清透明溶 液；
[0037] b.阳极电解液，30g/L的出S〇4;
[0038] C.皂洗液:5g/L的标准皂片和5g/L的纯碱混合溶解作为标准皂洗液。
[0039] (3)间接电化学还原染色：
[0040] a.上述配制好的电解液分别倒入阴极、阳极氧化还原室中；
[0041] b.通电还原15min时间后，将0.1 g的还原染料加入阴极氧化还原液中进行电化学 还原;此处电化学还原的条件:室溫下进行，工作电压为5V，对应工作电流为0.2A，通电时间 20min