CN102383317A

CN102383317A - 一种基于石墨电极的电化学还原染色电解液及其应用

Info

Publication number: CN102383317A
Application number: CN2011101437977A
Authority: CN
Inventors: 王炜; 王清芝; 俞丹; 徐宁; 李朋
Original assignee: Donghua University
Current assignee: Donghua University
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2012-03-21

Abstract

本发明涉及一种基于石墨电极的电化学还原染色电解液及其应用，电解液配方包括：0.07-0.15mol/L的草酸、0.30-0.90mol/L的葡萄糖酸钙、0.70-1.2mol/L的氢氧化钠和0.01-0.07mol/L的硫酸铁，溶剂为水。应用工艺包括将原料溶于水，将溶液倒入电解槽的阴极，阴阳电极均为石墨电极，电解15～30min；在电解槽的阴极放入染料进行电化学还原，2～20min后将所得染液倒出，将棉布放入染液中循环染色5～7次；再洗涤、皂煮、水洗烘干，即得棉布。本发明电解液染色效果显著，电流效率高，染色各项牢度好；本发明染色工艺简单、成本低、操作方便，有利于实现工业化生产。

Description

一种基于石墨电极的电化学还原染色电解液及其应用

技术领域

本发明属于电化学还原染色领域，特别涉及一种基于石墨电极的电化学还原染色电解液及其应用。

背景技术

还原染料是一类性能优良的染料，具有色光鲜艳，色谱齐全，染色效果牢度优良，尤其是耐晒牢度高，但其传统的染色方法中采用保险粉作为还原剂，使其染色过程中产生了硫化氢、亚硫酸钠等对环境极其有害的副产物。随着国民经济的快速发展和人们生活水平的提高，急需一种开展环境友好的新型染色方法和工艺的研究。

使用二氧化硫脲代替保险粉作为还原剂较安全且稳定性高、无毒无味，但易产生过还原的现象，同时，二氧化硫脲价格比较贵(国内工业用二氧化硫脲市场价大概12000/t)，远高于保险粉的价格(5000/t)，这也限制了二氧化硫脲的应用。

有机的还原糖作为还原剂，如D-葡萄糖、D-果糖、D-麦芽糖，还原能力比较低，能够提供的还原电位也较低，大多数的有机还原糖只是应用于硫化染料。

伍建国[伍建国，周向东，刘方等.Fe²⁺络合物在靛蓝染色过程中的作用[J].纺织学报.2004，25(3)：96-98.]和李戎[刘红玉，李戎，宋阳.还原染料配位体系染色[J].印染.2009(12)：14-16.]都采用了二价铁盐络合物进行还原染色，如利用配位络合物(酒石酸/柠檬酸/三乙醇胺)与氢氧化亚铁进行螯合，生成二价铁盐络合物，替代传统的保险粉进行还原染料的染色。虽然化学物质用量少，但其缺点在于它对铁离子的溶解量要求较高，工艺控制的不好，在染色时容易发生不溶性的铁离子沉积到布面上从而造成色花。

电化学还原染色技术不需要使用还原剂，利用络合体系实现电子在电极与染料间的转移，相对而言更环保。陈启宏等[陈启宏，夏军，周莉.还原染料电化学间接还原染色工艺的探讨[J].武汉纺织工学院学报.1999，12(3)：8-11.]采用以Fe₂(SO₄)₃·xH₂O和三乙醇胺为氧化还原媒介，研究了还原艳绿在纤维素纤维上进行的间接电化学染色，虽然实现了较好的染色效果，但是电流效率不高，电解还原的时间较长，并且TEA具有一定的腐蚀性，会刺激眼睛、皮肤及呼吸系统。

屈新奇、樊增禄等[屈新奇，樊增禄，张文强.间接电化学还原染色中Fe(II)-葡萄糖酸钠的应用[J].西安工程大学学报.2009(04)：62-65.]、[屈新奇，樊增禄，张文强.Fe(II)-酒石酸棉织物还原染料间接电化学染色[J].印染.2009(17)：10-12.]以葡萄糖、酒石酸作为铁离子新的配体，虽然也获得了较好的还原染色效果，但与以TEA作为配体媒介相比，存在着还原效率太低的缺点。因此急需一种更加环保高效的电解体系进行电化学还原染色。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于石墨电极的电化学还原染色电解液及其应用，该电解液染色效果显著，电流效率高，染色各项牢度好；该染色工艺简单、成本低、操作方便，原料来源方便，三废少，有利于实现工业化生产。

本发明的一种基于石墨电极的电化学还原染色电解液的配方如下：0.07-0.15mol/L的草酸、0.30-0.90mol/L的葡萄糖酸钙、0.70-1.2mol/L的氢氧化钠和0.01-0.07mol/L的硫酸铁，溶剂为水。

本发明的一种基于石墨电极的电化学还原染色电解液应用于电化学还原染色，其特征在于：具体工艺包括：

(1)将草酸、葡萄糖酸钙、氢氧化钠和硫酸铁溶于水，浓度分别为0.07-0.15mol/L、0.30-0.90mol/L、0.70-1.2mol/L和0.01-0.07mol/L，将所得溶液抽滤至透明；

(2)将上述溶液倒入电解槽的阴极，阳极电解液为10～15g/L的硫酸溶液，阴阳电极均为石墨电极，电解15～30min；在电解槽的阴极放入染料进行电化学还原得染液，2～20min后倒出，将棉布放入染液中循环染色5～7次；再洗涤、皂煮10～40min，水洗烘干，即得经还原染色的棉布。

所述步骤(2)中的石墨电极面积为30cm²。

所述步骤(2)中的染色具体工艺为染色时间5～10min，氧化时间10～60s，浴比1∶50～100。

所述步骤(2)中的皂煮所用皂煮液组成为5～8g/L皂片和2～4g/L纯碱，溶剂为水，皂煮浴比为1∶50～60。

石墨作为电极导电及导热性能好、具有较好的耐蚀性、价廉、易得，并且其化学性质比较稳定，在常温下与各种气体不发生化学反应，将其应用于草酸和葡萄糖络合体系的电化学染色工艺中效果显著。

有益效果

(1)本发明的电解液染色效果显著，电流效率高，染色各项牢度好，具有良好的应用前景；

(2)本发明染色工艺简单、成本低、操作方便，原料来源方便，三废少，并且该染色过程简单，常温进行，有利于实现工业化生产。

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。

实施例1

(1)称取二水合草酸3g、硫酸铁1.85g、氢氧化钠7.5g、葡萄糖酸钙5g，分别加入少量水溶解成透明的溶液，然后将硫酸铁与葡萄糖酸钙混合，再向混合液中倒入草酸，最后将氢氧化钠倒入三者的混合液中，黄绿色的乳浊液，用250mL的容量瓶定容至刻度，使用快速滤纸将其抽滤为透明的溶液；

(2)将抽滤好的溶液倒入阴极电解槽中，阳极电解槽内为15g/L的硫酸溶液，阴阳电极均为石墨电极，石墨板的面积为30cm²，开通电源电解15min，向阴极槽内加入1g得还原大红R染料，2min后将阴极的染液倒出，将5g重的棉布放入染液中，循环染色5次，每次染色10min，氧化10s，浴比为1∶50，并用冷水洗、皂煮(5g/L皂片和2g/L纯碱，浴比为1∶50)10min、再用冷水洗、烘干。测得染色后织物的K/S值为14.253，耐干摩擦牢度为4-5级，耐湿摩擦牢度为4级，耐水洗牢度为4-5级，电解过程中的电流效率为87.59％。

实施例2

(1)称取二水合草酸3.15g、硫酸铁1.85g、氢氧化钠10g、葡萄糖酸钙5g，分别加入少量水溶解成透明的溶液，然后将硫酸铁与葡萄糖酸钙混合，再向混合液中倒入草酸，最后将氢氧化钠倒入三者的混合液中，黄绿色的乳浊液，用250mL的容量瓶定容至刻度，使用快速滤纸将其抽滤为透明的溶液；

(2)将抽滤好的溶液倒入阴极电解槽中，阳极电解槽内为10g/L的硫酸溶液，阴阳电极均为石墨电极，石墨板的面积为30cm²，开通电源电解30min，向阴极槽内加入1g得还原大红R染料，20min后将阴极的染液倒出，将5g重的棉布放入染液中，循环染色7次，每次染色5min，氧化60s，浴比为1∶100，再用冷水洗、皂煮(8g/L皂片和4g/L纯碱，，浴比为1∶60)40min、再用冷水洗、烘干。测得染色后织物的K/S值为17.768，耐干摩擦牢度为4-5级，耐湿摩擦牢度为4级，耐水洗牢度为4-5级，电解过程中的电流效率为95.55％。

Claims

1.一种基于石墨电极的电化学还原染色电解液的配方如下：0.07-0.15mol/L的草酸、0.30-0.90mol/L的葡萄糖酸钙、0.70-1.2mol/L的氢氧化钠和0.01-0.07mol/L的硫酸铁，溶剂为水。

2.一种基于石墨电极的电化学还原染色电解液应用于电化学还原染色，其特征在于：具体工艺包括：

3.根据权利要求2所述的一种基于石墨电极的电化学还原染色电解液应用，其特征在于：所述步骤(2)中的石墨电极面积为30cm²。

4.根据权利要求2所述的一种基于石墨电极的电化学还原染色电解液应用，其特征在于：所述步骤(2)中的染色具体工艺为染色时间5～10min，氧化时间10～60s，浴比1∶50～100。

5.根据权利要求2所述的一种基于石墨电极的电化学还原染色电解液应用，其特征在于：所述步骤(2)中的皂煮所用皂煮液组成为5～8g/L皂片和2～4g/L纯碱，溶剂为水，皂煮浴比为1∶50～60。