專利名稱：一種基于石墨電極的電化學(xué)還原染色電解液及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電化學(xué)還原染色領(lǐng)域，特別涉及一種基于石墨電極的電化學(xué)還原染色電解液及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
還原染料是一類性能優(yōu)良的染料，具有色光鮮艷，色譜齊全，染色效果牢度優(yōu)良， 尤其是耐曬牢度高，但其傳統(tǒng)的染色方法中采用保險(xiǎn)粉作為還原劑，使其染色過(guò)程中產(chǎn)生了硫化氫、亞硫酸鈉等對(duì)環(huán)境極其有害的副產(chǎn)物。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們生活水平的提高，急需一種開(kāi)展環(huán)境友好的新型染色方法和工藝的研究。使用二氧化硫脲代替保險(xiǎn)粉作為還原劑較安全且穩(wěn)定性高、無(wú)毒無(wú)味，但易產(chǎn)生過(guò)還原的現(xiàn)象，同時(shí)，二氧化硫脲價(jià)格比較貴(國(guó)內(nèi)工業(yè)用二氧化硫脲市場(chǎng)價(jià)大概12000/ t)，遠(yuǎn)高于保險(xiǎn)粉的價(jià)格(5000/t)，這也限制了二氧化硫脲的應(yīng)用。有機(jī)的還原糖作為還原劑，如D-葡萄糖、D-果糖、D-麥芽糖，還原能力比較低，能夠提供的還原電位也較低，大多數(shù)的有機(jī)還原糖只是應(yīng)用于硫化染料。伍建國(guó)[伍建國(guó)，周向東，劉方等.Fe2+絡(luò)合物在靛藍(lán)染色過(guò)程中的作用[J].紡織學(xué)報(bào).2004，25 (3) :96-98.]和李戎[劉紅玉，李戎，宋陽(yáng)·還原染料配位體系染色[J]·印染.2009(12) :14-16.]都采用了二價(jià)鐵鹽絡(luò)合物進(jìn)行還原染色，如利用配位絡(luò)合物(酒石酸/檸檬酸/三乙醇胺)與氫氧化亞鐵進(jìn)行螯合，生成二價(jià)鐵鹽絡(luò)合物，替代傳統(tǒng)的保險(xiǎn)粉進(jìn)行還原染料的染色。雖然化學(xué)物質(zhì)用量少，但其缺點(diǎn)在于它對(duì)鐵離子的溶解量要求較高， 工藝控制的不好，在染色時(shí)容易發(fā)生不溶性的鐵離子沉積到布面上從而造成色花。電化學(xué)還原染色技術(shù)不需要使用還原劑，利用絡(luò)合體系實(shí)現(xiàn)電子在電極與染料間的轉(zhuǎn)移，相對(duì)而言更環(huán)保。陳啟宏等[陳啟宏，夏軍，周莉.還原染料電化學(xué)間接還原染色工藝的探討[J]·武漢紡織工學(xué)院學(xué)報(bào)· 1999，12 (3) :8-11.]采用以!^e2(SO4)3. XH2O和三乙醇胺為氧化還原媒介，研究了還原艷綠在纖維素纖維上進(jìn)行的間接電化學(xué)染色，雖然實(shí)現(xiàn)了較好的染色效果，但是電流效率不高，電解還原的時(shí)間較長(zhǎng)，并且TEA具有一定的腐蝕性，會(huì)刺激眼睛、皮膚及呼吸系統(tǒng)。屈新奇、樊增祿等[屈新奇，樊增祿，張文強(qiáng).間接電化學(xué)還原染色中!^e(II)-葡萄糖酸鈉的應(yīng)用[J].西安工程大學(xué)學(xué)報(bào).2009(04) :62-65.]、[屈新奇，樊增祿，張文強(qiáng).Fe(II)-酒石酸棉織物還原染料間接電化學(xué)染色[J].印染.2009(17) :10-12.]以葡萄糖、酒石酸作為鐵離子新的配體，雖然也獲得了較好的還原染色效果，但與以TEA作為配體媒介相比，存在著還原效率太低的缺點(diǎn)。因此急需一種更加環(huán)保高效的電解體系進(jìn)行電化學(xué)還原染色。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于石墨電極的電化學(xué)還原染色電解液及其應(yīng)用，該電解液染色效果顯著，電流效率高，染色各項(xiàng)牢度好；該染色工藝簡(jiǎn)單、成本低、操作方便，原料來(lái)源方便，三廢少，有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的一種基于石墨電極的電化學(xué)還原染色電解液的配方如下 0. 07-0. 15mol/L的草酸、0. 30-0. 90mol/L的葡萄糖酸鈣、0. 70-1. 2mol/L的氫氧化鈉和 0. 01-0. 07mol/L的硫酸鐵，溶劑為水。本發(fā)明的一種基于石墨電極的電化學(xué)還原染色電解液應(yīng)用于電化學(xué)還原染色，其特征在于具體工藝包括(1)將草酸、葡萄糖酸鈣、氫氧化鈉和硫酸鐵溶于水，濃度分別為0. 07-0. 15mol/ L、0. 30-0. 90mol/L、0. 70-1. 2mol/L 和 0. 01-0. 07mol/L，將所得溶液抽濾至透明；(2)將上述溶液倒入電解槽的陰極，陽(yáng)極電解液為10 15g/L的硫酸溶液，陰陽(yáng)電極均為石墨電極，電解15 30min ；在電解槽的陰極放入染料進(jìn)行電化學(xué)還原得染液，2 20min后倒出，將棉布放入染液中循環(huán)染色5 7次；再洗滌、皂煮10 40min，水洗烘干， 即得經(jīng)還原染色的棉布。所述步驟O)中的石墨電極面積為30cm2。所述步驟O)中的染色具體工藝為染色時(shí)間5 lOmin，氧化時(shí)間10 60s，浴比 1 50 100。所述步驟O)中的皂煮所用皂煮液組成為5 8g/L皂片和2 4g/L純堿，溶劑為水，皂煮浴比為1 50 60。石墨作為電極導(dǎo)電及導(dǎo)熱性能好、具有較好的耐蝕性、價(jià)廉、易得，并且其化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，在常溫下與各種氣體不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將其應(yīng)用于草酸和葡萄糖絡(luò)合體系的電化學(xué)染色工藝中效果顯著。有益效果(1)本發(fā)明的電解液染色效果顯著，電流效率高，染色各項(xiàng)牢度好，具有良好的應(yīng)用前景；(2)本發(fā)明染色工藝簡(jiǎn)單、成本低、操作方便，原料來(lái)源方便，三廢少，并且該染色過(guò)程簡(jiǎn)單，常溫進(jìn)行，有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)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)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。實(shí)施例1(1)稱取二水合草酸3g、硫酸鐵1. 85g、氫氧化鈉7. 5g、葡萄糖酸鈣5g，分別加入少量水溶解成透明的溶液，然后將硫酸鐵與葡萄糖酸鈣混合，再向混合液中倒入草酸，最后將氫氧化鈉倒入三者的混合液中，黃綠色的乳濁液，用250mL的容量瓶定容至刻度，使用快速濾紙將其抽濾為透明的溶液；(2)將抽濾好的溶液倒入陰極電解槽中，陽(yáng)極電解槽內(nèi)為15g/L的硫酸溶液，陰陽(yáng)電極均為石墨電極，石墨板的面積為30cm2，開(kāi)通電源電解15min，向陰極槽內(nèi)加入Ig得還原大紅R染料，2min后將陰極的染液倒出，將5g重的棉布放入染液中，循環(huán)染色5次，每次染色lOmin，氧化10s，浴比為1 50，并用冷水洗、皂煮(5g/L皂片和2g/L純堿，浴比為 1 50) IOmiru再用冷水洗、烘干。測(cè)得染色后織物的K/S值為14. 253，耐干摩擦牢度為4-5 級(jí)，耐濕摩擦牢度為4級(jí)，耐水洗牢度為4-5級(jí)，電解過(guò)程中的電流效率為87. 59%。實(shí)施例2(1)稱取二水合草酸3. 15g、硫酸鐵1. 85g、氫氧化鈉10g、葡萄糖酸鈣5g，分別加入少量水溶解成透明的溶液，然后將硫酸鐵與葡萄糖酸鈣混合，再向混合液中倒入草酸，最后將氫氧化鈉倒入三者的混合液中，黃綠色的乳濁液，用250mL的容量瓶定容至刻度，使用快速濾紙將其抽濾為透明的溶液；(2)將抽濾好的溶液倒入陰極電解槽中，陽(yáng)極電解槽內(nèi)為10g/L的硫酸溶液，陰陽(yáng)電極均為石墨電極，石墨板的面積為30cm2，開(kāi)通電源電解30min，向陰極槽內(nèi)加入Ig得還原大紅R染料，20min后將陰極的染液倒出，將5g重的棉布放入染液中，循環(huán)染色7次，每次染色5min，氧化60s，浴比為1 100，再用冷水洗、皂煮(8g/L皂片和4g/L純堿，，浴比為1 60) 40min、再用冷水洗、烘干。測(cè)得染色后織物的K/S值為17. 768，耐干摩擦牢度為 4-5級(jí)，耐濕摩擦牢度為4級(jí)，耐水洗牢度為4-5級(jí)，電解過(guò)程中的電流效率為95. 55%。
權(quán)利要求
1.一種基于石墨電極的電化學(xué)還原染色電解液的配方如下0. 07-0. 15mol/L的草酸、 0. 30-0. 90mol/L的葡萄糖酸鈣、0. 70-1. 2mol/L的氫氧化鈉和0. 01-0. 07mol/L的硫酸鐵， 溶劑為水。
2.一種基于石墨電極的電化學(xué)還原染色電解液應(yīng)用于電化學(xué)還原染色，其特征在于 具體工藝包括(1)將草酸、葡萄糖酸鈣、氫氧化鈉和硫酸鐵溶于水，濃度分別為0.07-0. 15mol/L、 0. 30-0. 90mol/L、0. 70-1. 2mol/L 和 0. 01-0. 07mol/L，將所得溶液抽濾至透明；(2)將上述溶液倒入電解槽的陰極，陽(yáng)極電解液為10 15g/L的硫酸溶液，陰陽(yáng)電極均為石墨電極，電解15 30min ；在電解槽的陰極放入染料進(jìn)行電化學(xué)還原得染液，2 20min后倒出，將棉布放入染液中循環(huán)染色5 7次；再洗滌、皂煮10 40min，水洗烘干， 即得經(jīng)還原染色的棉布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于石墨電極的電化學(xué)還原染色電解液應(yīng)用，其特征在于所述步驟O)中的石墨電極面積為30cm2。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于石墨電極的電化學(xué)還原染色電解液應(yīng)用，其特征在于所述步驟O)中的染色具體工藝為染色時(shí)間5 lOmin，氧化時(shí)間10 60s，浴比 1 50 100。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于石墨電極的電化學(xué)還原染色電解液應(yīng)用，其特征在于所述步驟O)中的皂煮所用皂煮液組成為5 8g/L皂片和2 4g/L純堿，溶劑為水， 皂煮浴比為1 50 60。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于石墨電極的電化學(xué)還原染色電解液及其應(yīng)用，電解液配方包括0.07-0.15mol/L的草酸、0.30-0.90mol/L的葡萄糖酸鈣、0.70-1.2mol/L的氫氧化鈉和0.01-0.07mol/L的硫酸鐵，溶劑為水。應(yīng)用工藝包括將原料溶于水，將溶液倒入電解槽的陰極，陰陽(yáng)電極均為石墨電極，電解15～30min；在電解槽的陰極放入染料進(jìn)行電化學(xué)還原，2～20min后將所得染液倒出，將棉布放入染液中循環(huán)染色5～7次；再洗滌、皂煮、水洗烘干，即得棉布。本發(fā)明電解液染色效果顯著，電流效率高，染色各項(xiàng)牢度好；本發(fā)明染色工藝簡(jiǎn)單、成本低、操作方便，有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)D06P1/22GK102383317SQ20111014379
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月31日
發(fā)明者俞丹, 徐寧, 李朋, 王清芝, 王煒 申請(qǐng)人:東華大學(xué)