在可控电场中还原染料的电化学还原行为研究及染色工艺探讨

【摘要】还原染料是纤维素纤维织物染色和印花的一类重要染料,其色泽鲜艳,色谱齐全,有全面的染色坚牢度,其中耐晒和耐洗坚牢度尤为突出,主要用于高档纺织品的染色。目前,在大部分的工业染色中,还原染料主要采用保险粉还原,这一过程会产生大量的含硫废水,如硫酸盐和亚硫酸盐,不仅造成环境污染,也增加了污水治理的成本。因此,还原染料清洁染色工艺已成为染整工作者的一个研究热点,其中间接电化学还原方法因其环保经济、重现性好、可行性高等优点较有潜力进行产业应用。但是,还原反应需要与阴极表面接触,阴极极板的面积有限,且被还原的染料隐色体仅在阴极极板附近富集,扩散缓慢,致使其还原速率较慢,还原效率较低,染色效果达不到传统还原方法的深度,目前其应用仍然受到了一定的限制。本课题将可控交变电场引入还原染料间接电化学还原和染色过程中,在外加电场下,使带电隐色体钠盐快速移动,离开阴极附近,以Fe(Ⅲ)-草酸-葡萄糖酸钙络合物体系为还原媒介进行间接电化学还原。实验表明,自行设计的带有可控电场的电解槽可以提高还原速率和还原效率,且在外加电场的条件下进行染色,可以增加上染速率和上染百分率,并在一定程度上提高了染色牢度,改进了常规间接电化学还原染色K/S值较低、染色牢度较差的问题。本课题有以下几方面研究内容：首先,设计一套间接电化学还原装置,利用电磁铁产生的感应电场,使其还原过程在交变感应电场氛围内进行,研究内容主要包括电解槽和电磁铁的设计以及整个电路的连接。其次,研究了外加不同电场强度、不同交变频率电场氛围对间接电化学还原过程的影响,以Fe(Ⅲ)-草酸-葡萄糖酸钙络合物为还原媒介对还原艳绿FFB进行间接电化学还原,通过正交实验和单因素实验,分析了各影响因素对染色K/S值和循环伏安曲线的影响,得出在不同场强电场氛围内最佳还原工艺是：NaOH浓度25g/L,C2H2O4浓度6g/L,Fe2(SO4)3浓度7.5g/L,Ca(C6H11O7)2浓度14.5g/L,染料浓度0.3g/L,还原电压4.5V,阴极电极面积360cm2,感应电场强度1650N/C,感应电场频率50Hz,还原时间19min。在该工艺条件下,还原速率最快,染色织物得色量最深。同时利用此媒介体系,在上述最佳工艺条件下对其它种类、不同浓度的还原染料进行间接电化学还原实验。然后,设计一套带有电磁铁的染槽,且其产生的感应电场强度和频率可调,并完成电路的连接。研究经上述还原后的还原艳绿FFB隐色体钠盐在外加交变感应电场下的上染过程,通过正交试验和单因素实验,以上染速率和染色K/S值为评判指标,分析了感应电场强度、染色温度、染色时间、染液pH等对染色的影响,得出最佳的染色工艺：感应电场强度1600N/C,染液pH值11.5,染色温度45℃,染色时间为9min。最后,与常规间接电化学还原染色工艺以及传统保险粉还原工艺进行对比,其染色织物匀染性和干摩擦牢度相差不大,湿摩擦牢度和水洗牢度可提高0.5-1级。
【作者】彭攀；
【导师】王炜；
【作者基本信息】东华大学，纺织化学与染整工程，2014，硕士
【关键词】可控电场；电化学；还原染料；还原；染色；

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