还原染料电化学间接还原染色工艺的探讨.pdf

r 丁 一 l r 汐怕 还原染料电化学间接还原染色工艺的探讨 陈启宏夏军周莉周立民谢茂忠方忠梅 武汉纺织工学院环境与化学工程系 摘要 论述了以F 啦 S 0 4 3 x H 2 0 和T E A 为氧化还原媒介对还原艳绿F F B 在纤维素纤维上 进行的问接电化学染色的各种影响因素 并比较了还原荆染色和电化学染色的染色结果 关键词 间接电化学还原还原染料染色 0 前言 还原染料赋予纤维素纤维良好的染色牢 度 色泽鲜艳 色谱齐全等优点 但是 在染色 中存在工艺流程复杂 还原剂用量消耗大且4 i 稳定及产生大量的废水等缺点 由于还原染料对纤维素纤维染色前必需经 过还原过程 除了用还原剂进行还原外 另一种 方法为电化学还原 其原理为 在间接电解工 艺中 阴极的还原能力通过可溶性的可逆氧化 还原系统而转移到溶液中 使染料在阴极区被 还原 这个可逆的氧化还原系统在阴极不断再 生 因而获得了还原剂的夏新 与还原剂染色 相比 问接电化学染色有下列优点 1 在染液中 有稳定的还原条件 2 能再现染色结果 与常 规方法有相似的染色效果 3 化学物质用量 少 废水处理简单 4 染液可再循环使用 为 此本文以一种铁盐络合物作为氧化还原系统的 间接电化学染色方法进行探讨 分析不同的染 色条件对染色效果的影响 为今后进一步的研 究打下一定的基础 1 实验部分 1l 实验装置 自制的间接电化学染槽 染料 1 2 实验方法 还原一染色一后处理 布样J 仃 电化学处理 1 3 实验材料 还原艳绿F F B 氢氧化钠三 乙醇胺 F E A F e 2 S 0 4 1 x H 2 0 x 5 6 经日i J 处理的纯棉白布 14 测试方法 I4 I 表面色深K s 值的测试 用S F6 0 0d a t a c o l o r S R I C I 电子测色 配色仪测染色试样的K S 值 l4 2 摩擦牢度的测试 在Y 5 7 1 B 型染色牢度摩擦仪上参照 G B 3 9 2 0 8 3 标准测试 2 结果与讨论 2 1 N a O H 浓度变化与K S 的关系 N a O H 的作用是与氧化还原电极共同将还 原染料首先还原成隐色体钠盐 然后才进行染 色 此外 N a O H 也是形成稳定的铁盐络合物 必要条件 因此 从圈i 可以看出 在T E A 3 4 9 A F e 2 吖 l x H 2 0 6 9 1 l 4 0 4 0 m i n 外加电压30 V 的条件下 肖N a O H 的浓度低 于5 9 1 时 试样的I S 值较低 这是因为在此 时染料被还原的时问很长 而在此条件下染料 并没有被还原 因而没有被染色 而只是染料在 布机的沾色 随着N a O H 浓度的升高 染料被 2 9 5 还原的时间逐渐下降 因而布样上的染色效果 增加 可以看到K S 值也是增加 在N a O H 浓 度为1 5 9 1 时达到最大 当N a O H 浓度超过 1 5 9 l 时 染色效果下降 这可能是因为高浓的 N a O H 破坏了铁盐络合物的稳定生成条件 p H 值为1 1 1 2 使得氧化还原效果下降 口 5 01 0 O 曼0 2 0 92 5 0 1 R D I I 7 一I 囤IN a O H 浓度变化与K S 的关系 2 2 三乙醇胺浓度改变对K S 的影响 三乙醇胺在染溶中的作用是作为配位体与 F e 3 形成铁胺络合物 由图2 可以看出 当 N a O H 1 5 9 1 F e z S 0 4 3 x H z O 6 9 I T 4 0 t 4 0 r a i n b 女t l 电压 3O v 的条件下 随着T E A 浓度的增加 试样的K s 也随之增加 在T E A 浓度为3 0 9 I 时达到最大 这是因为 在T E A 浓度较低时 由于形成的铁胺络台物浓度较低 在电解过程中具有氧化还原能力的铁胺络台物 量较少 因而被还原的染料量较少 故染色的 K S 值低 当T E A 浓度超过3 0 9 l 时 可能是 其对还原染料的络合而使还原染料难于被氧化 还原 而降低布样的K S 值 2 3 F e 2 S 0 4 3 xH 2 0 值浓度改变时对K S 值的影响 由图3 可以看出 在N a O H 1 5 9 1 F E A 3 瞻 1 T 4 0 C t 4 0 m i n 外加电压 30 V 的条 件下 随着 S 0 4 x H 2 0 浓度的增加 蒂样 2 9 6 的K S 值增加 在嘞 S 0 4 3 x H 2 0 的浓度为 6 9 l 时 布样的K S 值达到最大 超过此值时 布样的K s 值逐渐下降 这是因为当F p 浓度 较低时 染液中的铁胺络合物的浓度较低 能够 氧化还原的染料量较少 因而K S 值较低 当 F p 过量时 由于F e j 能与O H 结合 因而降 低染液的p H 值 随之降低了铁胺络合物的稳 定性 造成w 3 的氧化还原能力减弱 因而使 布样的K S 值降低 蓦13 0 1 1 E n 图2 三乙醇胺浓度改变对K S 的影响 E 龟 9 丑 3 l H t O l 9 1 1 3F e 2 9 4 3 x 心O 浓度改变对K S 值的影响 2 4 外加电压对K S 的影响 7 i b 加电压低于2 5 V 时 由于达不到 F p 的还原电位 氧化还原过程不能进行 由 图4 可以看出 在N a O H 1 5 9 l T E A 3 0 9 I 鼢 x H 2 0 6 9 1 T 4 0 t 4 0 r a i n 的条件 下 随着电压的升高 布样的K S 值升高 当外 二二 m 如 柚 舶 抽 加电压大于50 V 时 此时染液出现浑浊 这 是因为只有在电极电压超过一定值时 氧化还 原反应才能发生 随着电压的升高 氧化还原过 程加快 有更多的染料被还原 但过高的电压也 使氧化还原过程中产生的副反应的过程加快 而使染料过度被还原而使其性质被破坏 不能 用于染色 t 6 0 l 墨 5 0l 叫 图4 外加电压对K S 值的影响 25 染色温度对K S 值的影响 由图5 可以看出 庄N a O H J 5 9 1 T E A 3 0 9 A F e 2 s 0 4 3 x H 2 0 6 9 I t 4 0 r a i n 外加电 压 40 V 的条件下 在温度低于4 0 肘 随着 染浴中温度的升高 布样的K S 值增加 在 4 0 时 布样的K S 值达到最大 当温度高于 4 0 时 布样的K S 值义逐渐下降 这是因为 在低温时 染料的氧化还原能力较弱 被还原的 染料量较少 随着温度的升高 氧化还原能力逐 渐增加 当温度过高时 由于氧化还原能力太 强 使得染料的性质遭到破坏 从而影响染料的 还原染色 2 6 染色时问对K S 值的影响 出图6 可 看出 在N a O H 1 5 9 l 7 F E A 3 0 9 A F e z S 0 4 3 x H O 6 9 1 T 4 0 外加电 压 40 V 的条件r 随着染色时问的增加 试样 的K S 值随之增加 在9 0 分钟时达到最大 其 后 染色的K S 值下降 这足因为 当上染率达 到一定程度后 染浴中已达到了平衡 在不改变 其他条件的情况下 延长染色时间已不能打破 甲衡 并且 i 砬着时间的延长 深入纤维内部 从 而降低 r 纤维表面的染料量 1 j D 墨幢o 1 l O 1 0 m 1 图5 染色温度对K S 值的影响 图6 染色时间对K S 值的影响 2 7 电极面积对K S 值的影响 表l 电极面积与K S 美系 往 Nr 心H 1 5 9 A I E A 3 雌 L F c aL 姒J j x H O 6 9 T 4 0 V t 5 0 r a m 外 l 电胜 40 V 下同 由表l 可以看到 随着电极而积的增大 通 过电解槽的电流增大 加快了染料的还原过程 使K S 值增加 所以 随着电板面积的增加 布样的K S 值增加 2 8 染液的循环和对K S 值的影响 一 L 加 0 U O O 扣m 唑 表2 循环次数与K S 关系 一一 戆0 2 34567 89 一一一一 K S1 22 L 8 24 8L 26 0 3 t 2 1 3 0 t 3 t i n l 31 0 TU m 2 1 3 1 2 蛐2 1 3 0 0 由表2 可以看出 染液循环使用9 次K B 值变化不大 这样 增加染料的有效使用量 减 少废水污染 2 9 与还原染色的结果比较 表3 电化学染色式样与还原染色式样K S 比较 由表3 可以看出 间接电化学染色与还原 染色的布样的K S 值相差不大 于摩擦牢度均 2 9 8 为4 5 级左右 湿摩擦牢度为3 4 级左右 3 结论 通过上述研究 得出以下结论 31在实验条件下 间接电化学染色的最 佳染液组成为 N a O H 为1 5 9 I T E A 为3 0 9 l t F e 2 S 0 4 3 x H 2 0 为6 9 1 3 2 对用还原艳绿F F B 进行的较好的染 色工艺条件为 温度为4 0 1 2 时间为5 0 分钟 外加电压40 v 33 染液可循环使用 具有较好的染色重 现性 参考文献 1 T g e c h t o l de t c T h er e d u c t i o no fv