CN102154793A - 一种用于棉纱线电化学还原的染色装置 - Google Patents

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赖宇坤
王炜
张美艳
韩文秀
夏荣祖
李莉莉
薛明
邵桂林
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Abstract

本发明涉及一种用于棉纱线电化学还原的染色装置，包括电解池还原装置、染料浓度在线监测装置和染色槽，所述的电解池还原装置包括电解池、一个与电源正极相连的阳极和一个与电源负极相连的阴极；所述的电解池内设有离子交换隔离膜，形成电解池的阳极区与阴极区；所述的电解池的阳极区内放有所述的阳极；所述的电解池的阴极区内放有所述的阴极；所述的阴极与平动装置相连；所述的染色槽通过第一管道与所述的电解池的阴极区相连；所述的电解池的阴极区连有所述的染料浓度在线监测装置。本发明能够加快电解还原染料的速率，同时提高电流效率。

Description

一种用于棉纱线电化学还原的染色装置
技术领域
本发明涉及电化学还原染色技术领域，特别是涉及一种用于棉纱线电化学还原的染色装置。
背景技术
还原染料大都属于多环芳香族化合物，结构中不含有磺酸基、羧酸基等水溶性基团，需要经过还原过程生成可溶性的隐色体钠盐才能够上染到纤维中去。在传统工艺中，大都使用保险粉作为其还原剂，但它在工业上会产生大量含硫酸盐的废水，同时还会分解产生硫化氢等酸性气体，不符合绿色化学的要求。
传统的还原染料染色方法对环境产生了较大的危害，因此，近年来人们在研究开发一些新型还原染色技术，其中清洁干净，易于实现自动控制的媒介电化学还原染料染色术是目前还原染料染色方法中最具吸引力的研究方向之一。但由于媒介只有和阴极表面接触才能得到电子，电流效率比较低，虽然香港杨立坚提出采用多阴极的形式(CN1644790A，2005年7月27日)，可以提高电解面积，加快还原速度，但这要求在实际生产中，要提供多个电源作为供电电源，同时也造成生产成本中电力消耗过大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于棉纱线电化学还原的染色装置，能够加快电解还原染料的速率，同时提高电流效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于棉纱线电化学还原的染色装置，包括电解池还原装置、染料浓度在线监测装置和染色槽，所述的电解池还原装置包括电解池、一个与电源正极相连的阳极和一个与电源负极相连的阴极；所述的电解池内设有离子交换隔离膜，形成电解池的阳极区与阴极区；所述的电解池的阳极区内放有所述的阳极；所述的电解池的阴极区内放有所述的阴极；所述的阴极与平动装置相连；所述的染色槽通过第一管道与所述的电解池的阴极区相连；所述的电解池的阴极区连有所述的染料浓度在线监测装置。
所述的染料浓度在线监测装置包括恒流泵、计算机和带有流动池比色皿的分光光度计；所述的分光光度计的流动池比色皿通过第二管道与所述的电解池的阴极区相连；所述的第二管道上安装有所述的恒流泵；所述的分光光度计与所述的计算机相连。
所述的阴极和阳极均为平面状结构。
所述的电解池的阴极区内放有浓度为15-35g/L的铁胺络合物媒介和染料的混合溶液；所述的电解池的阳极区内放有浓度为20-35g/L的酸溶液。
所述的染色槽对棉纱线采用至少2次浸轧-氧化的方式进行染色。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明的阴极采用往返振荡式，既能提高了染料与媒介之间相互接触的机率，加快电解还原速率，而且在电解还原时，可以降低工作电压，减少了电解水的副反应，提高电流利用效率，该方法不仅可在实验室操作，也可用于企业中实际生产。该方法可用于棉纱线的还原染料，硫化染料的还原染色，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这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，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这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。
本发明的实施方式涉及一种用于棉纱线电化学还原的染色装置，针对目前媒介电化学还原时间长，效率低，通过将阴极电极设计成往返振荡式的，使染料、媒介通过对流的运动方式冲击到阴极表面得到电子，提高了染料与媒介之间电子传递的效率，从而提高了电化学还原的速率和效率。
如图1所示，该染色装置包括电解池还原装置、染料浓度在线监测装置和染色槽7。电解池还原装置包括电解池1、一个与电源2正极相连的阳极3和一个与电源2负极相连的阴极4。电解池1内设有离子交换隔离膜5，从而形成电解池1的阳极区与阴极区，电解池1的阳极区内放有阳极3，电解池1的阴极区内放有阴极4。阴极区溶液组成为一定浓度的铁胺络合物媒介和染料的混合溶液，阳极区溶液组成为一定浓度的酸溶液。阴极4与平动装置6相连，在电化学还原反应时，可以实现阴极4的往返振荡，提高了阴极4电解液和阴极4的接触频率与次数，从而提高了电化学还原速率和效率。染色槽7通过第一管道与电解池1的阴极区相连，电解池1的阴极区连有染料浓度在线监测装置。其中，阳极和阴极的结构均为平面状结构。
染料浓度在线监测装置包括恒流泵8、计算机9和带有流动池比色皿10的分光光度计11。分光光度计11的流动池比色皿10通过第二管道与电解池的阴极区1相连，第二管道上安装有恒流泵8，分光光度计11与计算机9相连。
本发明在使用时，首先打开电源使阳极和阴极通电，并启动平动装置，使阴极在阴极区内进行往返振荡，经过一段时间后，利用恒流泵将阴极区的电解液抽取至流动池比色皿中，并通过分光光度计进行测量，由于分光光度计通过电脑可以实时读出阴极区电解液中的分光光度值，当分光光度值达到最大时，可认为体系中的绝大多数染料已经被还原，此时停止电化学还原，抽取染液送至染色槽，开始染色过程，染色时染色槽对棉纱线采取多次浸轧-氧化的方式进行染色，得到颜色深的纱线。
使用本发明与普通的多阴极电化学还原装置分别还原相同浓度的靛蓝，在同一条件下对还原时间和电流效率进行对比测试，其结果如表1所示：
不难发现，本发明的阴极采用往返振荡式，既能提高了染料与媒介之间相互接触的机率，加快电解还原速率，而且在电解还原时，可以降低工作电压，减少了电解水的副反应，提高电流利用效率，该方法不仅可在实验室操作，也可用于企业中实际生产。该方法可用于棉纱线的还原染料，硫化染料的还原染色，具有广阔的应用前景。

Claims (5)

1.一种用于棉纱线电化学还原的染色装置，包括电解池还原装置、染料浓度在线监测装置和染色槽(7)，其特征在于，所述的电解池还原装置包括电解池(1)、一个与电源(2)正极相连的阳极(3)和一个与电源(2)负极相连的阴极(4)；所述的电解池(1)内设有离子交换隔离膜(5)，形成电解池(1)的阳极区与阴极区；所述的电解池(1)的阳极区内放有所述的阳极(3)；所述的电解池(1)的阴极区内放有所述的阴极(4)；所述的阴极(4)与平动装置(6)相连；所述的染色槽(7)通过第一管道与所述的电解池(1)的阴极区相连；所述的电解池(1)的阴极区连有所述的染料浓度在线监测装置。
2.根据权利要求1所述的用于棉纱线电化学还原的染色装置，其特征在于，所述的染料浓度在线监测装置包括恒流泵(8)、计算机(9)和带有流动池比色皿(10)的分光光度计(11)；所述的分光光度计(11)的流动池比色皿(10)通过第二管道与所述的电解池(1)的阴极区相连；所述的第二管道上安装有所述的恒流泵(8)；所述的分光光度计(11)与所述的计算机(9)相连。
3.根据权利要求1或2所述的用于棉纱线电化学还原的染色装置，其特征在于，所述的阴极(4)和阳极(3)均为平面状结构。
4.根据权利要求1或2所述的用于棉纱线电化学还原的染色装置，其特征在于，所述的电解池(1)的阴极区内放有浓度为15-35g/L的铁胺络合物媒介和染料的混合溶液；所述的电解池(1)的阳极区内放有浓度为20-35g/L的酸溶液。
5.根据权利要求1或2所述的用于棉纱线电化学还原的染色装置，其特征在于，所述的染色槽(7)对棉纱线采用至少2次浸轧-氧化的方式进行染色。
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