[发明专利]一种电催化还原硫化染料的方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种电催化还原硫化染料的方法，具体为一种以银电极为 阴极对硫化染料进行还原的方法。

(二)背景技术

硫化染料是纤维素纤维染色应用中的主要染料之一。它的优点是生产 工艺简短、价格低廉、日晒牢度良好、适用性强。在1992年到2002年的 10年中，世界市场上用于纤维素纤维印染的硫化染料的年消耗量约为7 万吨左右。硫化染料不含有偶氮基、重金属和可吸附有机卤化物，一般也 不是过敏性染料和致癌染料，被认为是一种无毒染料。然而，目前世界上 90％的硫化染料应用时的还原剂仍是硫化钠，而且都是过量的。因此，在 硫化染料染色过程中会产生大量含高浓度硫化物的印染废水。如果将这样 高浓度的含硫化物废水直接排放，会造成严重的环境污染。

为此目前出现了电化学还原硫化染料的方法，即通过电能代替还原剂 把染料还原成水溶态，然后按照传统的步骤进行染色，如此可大大减少还 原剂的用量及废水的排放，使总体生产成本降低。

但是目前利用的电化学还原硫化染料的方法大多有电流密度低、电解 槽结构复杂或需使用氧化还原媒质的缺点。其中包括有J.Appl. Electrochem.28(1998)1243，Dyes and Pigments77(2008)502和美国专利 6312583等中公开的利用多阴极的直接电化学还原过程；美国专利 5244549和中国专利200410056347.4中公开的间接电化学还原过程。

(三)发明内容

本发明主要目的在于提供一种不仅可以达到降低化学药品的用量；而 且可以实现高电流密度电解、高效率的硫化染料的电还原方法。

本发明采用的技术方案是：

一种电催化还原硫化染料的方法，所述方法包括：以银电极为阴极、 惰性电极为阳极，于阴极电解液中添加硫化染料，在阴极电解液中硫化染 料初始浓度1～500g/L(优选50～200g/L)条件下、于5～80℃下进行电解， 将硫化染料还原为水溶态。

本发明关键在于以银电极作为阴极对硫化染料进行电解还原，经实验 发现：银对硫化染料的电还原反应具有非常强的催化能力，无论是氧化态 不溶性硫化染料，还是部分还原的硫化染料无色母体都能在银电极上高效 率地实现还原。

所述阴极可以是板状、杆状、导线、筛网、网状、羊毛状或片状形式 的金属银，优选扩展的筛网；阴极也可以由涂覆到另一种基体上的银涂层 组成，基体包括石磨、不锈钢、金属镍和金属钛、碳、铂等。采用的是隔 膜电解槽，可用的隔膜材料有，各种阴离子和阳离子交换膜、多孔的 Teflon、石棉和玻璃。电解可间歇进行或以连续或半连续方式进行。

阳极可以是任何化学惰性材料，包括：例如不锈钢、金属镍、铂、石 墨、碳、二氧化铅、诸如银上的氧化银之类的金属氧化物或诸如Hastelloy C之类的合金，优选的阳极材料是不锈钢。电极可以是板状、杆状、导线、 筛网、网状、羊毛状或片状的形式，优选扩展的筛网。阳极还可由涂覆到 另一种材料上的涂层组成，其中的一个例子是将诸如氧化钌之类的贵金属 氧化物涂布到钛金属上。

所述阴极电解液的溶剂为水或水和有机溶剂的混合物，所述有机溶剂 为C1～C6的醇、四氢呋喃、二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺；所述阴极电 解液的电解质为碱金属氢氧化物、季铵盐、碱金属氯化物或碳酸盐，阴极 电解液中电解质质量浓度为0.4～40％(优选为4～20％)。NaOH是最优选 的支持电解质。

阳极电解质的种类及浓度不是关键的因素。优选的，所述阳极电解液 的溶剂为水或水和有机溶剂的混合物，所述有机溶剂为C1～C6的醇、四 氢呋喃、二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺；所述阴极电解液的电解质为碱金 属氢氧化物、季铵盐、碱金属氯化物或碳酸盐，阴极电解液中电解质质量 浓度为0.4～40％。

电解槽的形状、内部结构和溶液的扰动状态不是关键的因素。用于硫 化染料还原的适当温度为5～80℃，优选温度为20～60℃，最优温度为 20～40℃。优选的，所述电解在20～60℃下进行，电流密度为0.01～1.00 A/cm²，槽电压2.5～5.5V，通电时间2～100小时。