CN106868533A - 靛蓝染料的双组份络合体系间接电化学还原方法、体系及体系的制备方法 - Google Patents

靛蓝染料的双组份络合体系间接电化学还原方法、体系及体系的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于靛蓝的还原染色技术领域，具体涉及一种靛蓝染料的双组份络合体系间接电化学还原方法、体系及体系的制备方法。制备方法包括步骤：1)在碱性条件下，将Fe(II/III)盐与三乙醇胺充分混合，得到络合体系；2)将葡萄糖酸盐加入到步骤1)得到的络合体系中，得到双组份络合体系。间接电化学还原方法为：在保护气体的保护下，以双组份络合体系为媒质，在25～75℃的温度及碱性条件下在电解槽中对靛蓝染料进行间接电化学还原。本发明通过葡萄糖酸与铁‑三乙醇胺共同形成一定条件的混合媒介，可起到协同增强的作用，降低通电还原时的电流，缩短还原时间，从而提高电流效率，大幅度降低了能源消耗，节约成本。

Description

靛蓝染料的双组份络合体系间接电化学还原方法、体系及体 系的制备方法
技术领域
本发明属于靛蓝的还原染色技术领域，具体涉及一种靛蓝染料的双组份络合体系间接电化学还原方法、体系及体系的制备方法。
背景技术
靛蓝染料属于还原染料，广泛的应用于染整行业中，特别是牛仔布的染色。然而靛蓝不溶于水，对纤维素纤维没有亲和力，在碱性和还原剂的条件下，靛蓝被还原成可溶性的隐色体才能进行染色。保险粉(连二亚硫酸钠)作为强还原剂被广泛应用于工业生产中，但它易分解且产生大量色泽深，碱性大，难降解的硫废水，会造成严重的环境污染。
靛蓝的染色原理如：在碱性水溶液中靛蓝还原后生成可溶性的隐色体，该隐色体在纤维织物上有很好的附着力，隐色体均匀附着到纤维织物后再用空气氧化使其变成不溶性的靛蓝
目前工业上用于靛蓝还原的主要还原剂为保险粉(连二亚硫酸钠)，在靛蓝还原的同时保险粉会发生氧化反应,主要的氧化产物有硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐和高毒性的硫化物。由于这些含硫物质的积累，染液往往不能重复利用，进而会产生大量的染色废水。为了保证染色质量，染色废水中必然会含有大量的过剩保险粉，因此该类废水很难用常规的生物氧化法进行处理。国内外学者一直在致力于研究一种新方法来替代目前靛蓝的保险粉还原法,以克服上述问题,从而增加靛蓝染色的吸引力。
电化学还原法便是一种取代传统还原靛蓝染料的方法。这种方法的主要原理是用电子代替还原剂，因而不会产生有害的副产物,成为一种无废水污染的染色方法。这种还原染色法还可以用测定液体中的氧化还原电势加以监控,从而有利于提高加工质量和降低成本。因此，近年来，电化学还原靛蓝染料也得到一定的研究，例如专利CN 1320202 C和专利CN 103255642 A所述的多阴极式还原装置和连续式还原装置，其所用的还原体系为铁-三乙醇胺，烟华石等，但该体系较为复杂，但以该体系进行靛蓝的还原，还原时间较长且电流效率不高。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种靛蓝染料的双组份络合体系间接电化学还原方法、靛蓝染料的间接电化学还原双组份络合体系及靛蓝染料的间接电化学还原双组份络合体系的制备方法。基于本发明所提供的技术方案不仅可以实现基本无废水排放，还可以较现有技术明显提高电流效率、缩短电化学还原反应的时间，提高以该类工艺进行工业化生产的生产效率。
本发明所提供的技术方案如下：
一种靛蓝染料的间接电化学还原双组份络合体系的制备方法，包括以下步骤：
1)在碱性条件下，将Fe(II/III)盐与三乙醇胺充分混合，得到络合体系；
2)将葡萄糖酸盐加入到步骤1)得到的络合体系中，得到靛蓝染料的间接电化学还原双组份络合体系；
其中：
所述络合体系中：Fe(II/III)的含量为0.05～1mol/L，三乙醇胺的含量为0.2～50mol/L，Fe(II/III)的添加量与三乙醇胺的添加量的物质的量之比为1:20～50，溶剂为水；
所述靛蓝染料的间接电化学还原双组份络合体系：葡萄糖酸盐的含量为0.001～1mol/L。
具体的：Fe(II/III)盐选自硫酸铁和/或亚硫酸铁、氯化铁和/或氯化亚铁、硝酸铁和/或硝酸亚铁中的任意一组。
具体的：所述络合体系的pH值为9～13，由氢氧化钠或氢氧化钾提供碱性条件。
具体的：葡萄糖酸盐为葡萄糖酸钙、葡萄糖酸钠或葡萄糖酸锌。
通过本发明所提供的靛蓝染料的间接电化学还原双组份络合体系的制备方法，可以制备得到一种优良的靛蓝染料的间接电化学还原双组份络合体系。以该体系进行靛蓝染料的间接电化学还原还原时间短、电流效率高、稳定性好、清洁环保、可重复利用。
本发明还提供了根据本发明所提供的靛蓝染料的间接电化学还原双组份络合体系的制备方法制备得到的靛蓝染料的间接电化学还原双组份络合体系。
以本发明所提供的靛蓝染料的间接电化学还原双组份络合体系进行靛蓝染料的间接电化学还原还原时间短、电流效率高、稳定性好、清洁环保、可重复利用。
本发明还提供了一种靛蓝染料的双组份络合体系间接电化学还原方法包括以下步骤：在保护气体的保护下，以权利要求5所述的靛蓝染料的间接电化学还原双组份络合体系为媒质，在25～75℃的温度及碱性条件下在电解槽中对靛蓝染料进行间接电化学还原。
具体的：保护气体为氮气或氩气。
具体的：靛蓝染料的初始浓度为0.02～2mol/L。
具体的：碱性条件的pH值为9～13。
具体的：电解槽的阴极为石墨电极，电解槽的阳极为不锈钢电极或铂电极。
具体的：电解电流密度为0.08～0.20安培/平方分米。
本发明所提供的靛蓝染料的双组份络合体系间接电化学还原方法，通过葡萄糖酸与铁-三乙醇胺共同形成一定条件的混合媒介，可起到协同增强的作用，降低通电还原时的电流，缩短还原时间，从而提高电流效率，大幅度降低了能源消耗，节约成本。还原电流密度可低至0.08安倍/平方分米，电流效率可高达80％以上。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
在0.1mol/L氢氧化钠水溶液中，依次加至0.001mol/L硫酸铁、0.02mol/L三乙醇胺、0.0001mol/L葡萄糖酸钙、0.001mol/L靛蓝进行充分搅拌得到阴极电解液，将该电解液加入至电解槽中进行还原，电解还原温度为50℃，电解电流密度为0.14安倍/平方分米，通电还原1小时，测得电流效率为81.7％，当靛蓝完全转化为隐色体，染液从不透明溶液变成透明溶液。
实施例2
在1mol/L氢氧化钠水溶液中，依次加至0.01mol/L亚硫酸铁、0.3mol/L三乙醇胺、0.001mol/L葡萄糖酸钙、0.001mol/L靛蓝进行充分搅拌得到阴极电解液，将该电解液加入至电解槽中进行还原，电解还原温度为50℃，电解电流密度为0.13安倍/平方分米，通电还原1小时，测得电流效率为79.1％，当靛蓝完全转化为隐色体，染液从不透明溶液变成透明溶液。
实施例3
在0.5mol/L氢氧化钠水溶液中，依次加至0.05mol/L氯化铁、1.25mol/L三乙醇胺、0.01mol/L葡萄糖酸钙、0.005mol/L靛蓝进行充分搅拌得到阴极电解液，将该电解液加入至电解槽中进行还原，电解还原温度为50℃，电解电流密度为0.09安倍/平方分米，通电还原1小时，测得电流效率为84.6％，当靛蓝完全转化为隐色体，染液从不透明溶液变成透明溶液。
实施例4
在0.5mol/L氢氧化钠水溶液中，依次加至0.01mol/L硝酸铁、0.25mol/L三乙醇胺、0.002mol/L葡萄糖酸钠、0.001mol/L靛蓝进行充分搅拌得到阴极电解液，将该电解液加入至电解槽中进行还原，电解还原温度为50℃，电解电流密度为0.15安倍/平方分米，通电还原1小时，测得电流效率为82.5％，当靛蓝完全转化为隐色体，染液从不透明溶液变成透明溶液。
实施例5
在0.5mol/L氢氧化钠水溶液中，依次加至0.1mol/L硫酸铁、2.5mol/L三乙醇胺、0.02mol/L葡萄糖酸钠、0.01mol/L靛蓝进行充分搅拌得到阴极电解液，将该电解液加入至电解槽中进行还原，电解还原温度为50℃，电解电流密度为0.2安倍/平方分米，通电还原1小时，测得电流效率为87％，当靛蓝完全转化为隐色体，染液从不透明溶液变成透明溶液。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种靛蓝染料的间接电化学还原双组份络合体系的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在碱性条件下，将Fe(II/III)盐与三乙醇胺充分混合，得到络合体系；
2)将葡萄糖酸盐加入到步骤1)得到的络合体系中，得到靛蓝染料的间接电化学还原双组份络合体系；
其中：
所述络合体系中：Fe(II/III)的含量为0.05～1mol/L，三乙醇胺的含量为0.2～50mol/L，Fe(II/III)的添加量与三乙醇胺的添加量的物质的量之比为1:20～50，溶剂为水；
所述靛蓝染料的间接电化学还原双组份络合体系：葡萄糖酸盐的含量为0.001～1mol/L。
2.根据权利要求1所述的靛蓝染料的间接电化学还原双组份络合体系的制备方法，其特征在于：Fe(II/III)盐选自硫酸铁和/或亚硫酸铁、氯化铁和/或氯化亚铁、硝酸铁和/或硝酸亚铁中的任意一组。
3.根据权利要求1所述的靛蓝染料的间接电化学还原双组份络合体系的制备方法，其特征在于：所述络合体系的pH值为9～13，由氢氧化钠或氢氧化钾提供碱性条件。
4.根据权利要求1所述的靛蓝染料的间接电化学还原双组份络合体系的制备方法，其特征在于：葡萄糖酸盐为葡萄糖酸钙、葡萄糖酸钠或葡萄糖酸锌。
5.一种根据权利要求1至4任一所述的制备方法制备得到的靛蓝染料的间接电化学还原双组份络合体系。
6.一种靛蓝染料的双组份络合体系间接电化学还原方法，其特征在于，包括以下步骤：在保护气体的保护下，以权利要求5所述的靛蓝染料的间接电化学还原双组份络合体系为媒质，在25～75℃的温度及碱性条件下在电解槽中对靛蓝染料进行间接电化学还原。
7.根据权利要求6所述的靛蓝染料的双组份络合体系间接电化学还原方法，其特征在于：保护气体为氮气或氩气。
8.根据权利要求6所述的靛蓝染料的双组份络合体系间接电化学还原方法，其特征在于：靛蓝染料的初始浓度为0.02～2mol/L。
9.根据权利要求6所述的靛蓝染料的双组份络合体系间接电化学还原方法，其特征在于：碱性条件的pH值为9～13。
10.根据权利要求6至9任一所述的靛蓝染料的双组份络合体系间接电化学还原方法，其特征在于：电解槽的阴极为石墨电极，电解槽的阳极为不锈钢电极或铂电极；电解电流密度为0.08～0.20安培/平方分米。
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