[发明专利]一种用于间接电化学还原染色的设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种环保型染色设备，尤其是涉及一种用于间接电化学还原染色的设备。

背景技术

还原染料是一类性能优良的染料，具有色光鲜艳，色谱齐全，染色效果牢度优良，尤其是耐晒牢度高，但其传统的染色方法中采用保险粉作为还原剂，使其染色过程中产生了硫化氢、亚硫酸钠等对环境极其有害的副产物。随着国民经济的快速发展和人们生活水平的提高，急需一种开展环境友好的新型染色方法和工艺的研究。

为了避免化学还原剂的使用和副产物的形成，从而消除还原染料废水，国内外正在大力开展环境友好的新型染色方法和工艺的研究。包括选用环保型的还原剂来取代保险粉使用，例如羟基丙酮、铁（Ⅱ）络合物等。

电化学染色技术反应条件温和、氧化还原电位可控、还原剂可再生、消耗化学品和水少、废水排放少，正成为还原染料染色方法中最具有吸引力的新方法。1807年，Grotthus首次发现电流可以还原靛蓝，开创了电化学染色技术的先河。但是，直到最近的20年，澳大利亚的BechtoldThomas课题组和瑞士AlbertRoessler才开始对这门技术进行深入的研究。电化学还原染色方法有三种：直接电化学还原、间接电化学还原和电催化氢化。

直接电化学还原由于电子是在两种固体间直接转移，因此，实验中电流的效率很低（低于20%），还原速率很慢。而且，体系中形成的染料隐色体不稳定，影响染色织物的色泽。

电催化氢化方法还原染料，最大的优点是不需要化学还原剂，没有废水排放。但还原染料大多是不溶于水的固体颗粒，因此，染料与电极、催化剂的接触效果差。另外一个问题是催化剂的寿命和选择性，目前研究的贵金属催化剂Pt、Pd价格高、寿命短，RaneyNi催化剂活性较低，使得染料的转化率不高。由于存在析氢副反应，对催化剂的选择性提出很高的要求，目前电流效率太低，还不能满足实际要求。

目前最有潜力取代保险粉的环保型染色方法为间接电化学还原染色方法。但是目前国内对其研究主要集中在媒介体系上，包括三乙醇胺、葡萄糖与酒石酸为配体的媒介体系，虽然这些体系的已有了良好的染色效果，但是电子转移效率不高，电解还原时间过长，电流效率低，阻碍了在工厂当中的实际应用。亟待开发一种新型的染色设备来提高电化学还原染色效率。

发明内容

本发明是提供一种用于间接电化学还原染色的设备，其主要是解决现有技术所存在的染色时电子转移效率不高，电解还原时间过长，电流效率低，阻碍了在工厂当中的实际应用等的技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明的一种用于间接电化学还原染色的设备，包括电解槽，所述的电解槽包括有横切面为正六边形的阴极槽，阴极槽相对的两边各设有一个阳极槽，阴极槽与阳极槽之间设有通孔，阴极槽内插接有多根阴极板，阴极板呈螺旋形排列，阴极板上端固定在一个环形体上，阳极槽内插接有阳极板，阴极板与阳极板之间设有隔离膜，阴极板与阳极板分别通过导线与外接电源相连接。阴极板呈螺旋形排列，即阴极板与环形体存在一定的夹角。阴极板成螺旋型及电解槽成六边形这有助于电解液在强力搅拌下在电解槽中形成湍流，强力搅拌转速较大时电解液不会溢出电解槽。提高搅拌速率可以提高电子转移效率。阳极槽位于阴极槽对称两端有助于平均分布电流，使电解液电解均匀。本发明所制作的多阴极双阳极电解槽有效提高电子转移效率50%，较普通电解槽算短电解还原时间45%。

作为优选，所述的阴极板组成的圈的中间设有强力搅拌器或磁力搅拌器搅拌。强力搅拌及磁力搅拌可提高溶解接触电子效率，提高媒介体系还原能力。强力搅拌器转速在300-2000r/min。

作为优选，所述的阴极槽底部设有加热圈，可以加速染色。

作为优选，所述的电解槽材料为聚甲基丙烯酸酯、聚四氟乙烯板或石英玻璃。这些材料具有良好的耐腐蚀性、尺寸稳定性，避免强碱性电解液对电解槽造成损伤及减少副反应的发生。

作为优选，所述的电解槽材料为石英玻璃。石英玻璃具有良好的尺寸稳定性。

作为优选，所述的阳极板为金属板或非金属导电材质面板。

作为优选，所述的阴极板为铜板、不锈钢板或石墨板。石墨、铜板作为电极导电及导热性能好、具有较好的耐蚀性、价廉、易得，并且其化学性质比较稳定，在常温下与各种气体不发生化学反应，将其应用于草酸和葡萄糖络合体系的电化学染色工艺中效果显著。

作为优选，所述的隔离膜为全氟磺酸膜。全氟磺酸膜只允许质子通过，既满足了阳极与阴极电子的转移又避免二价铁离子进入阳极而重新被氧化。作为优选，所述的外接电源输出电压为直流1—10V。