[发明专利]一种石墨烯电化学还原染色装置及方法

说明书

本发明针对现有技术中的不足，提供了一种石墨烯电化学还原染色装置及方法，包括电解池，所述电解池底部水平横向固定设有阴极，所述阴极为石墨烯板，所述电解池中部水平横向设有阳极，所述电解池外设有用于驱动所述阳极上下往复运动的驱动装置。该装置加快了电化学还原速率，提高了电流效率，通过对电解液氧化还原电位监控，及充分的过滤搅匀，保证染色质量，实现直接在电解池中进行染色，减少药品消耗，提高空间利用率，大大的降低了生产成本，提高该类工艺工业化生产的生产效率。

技术领域

本发明属于还原染色技术领域，具体涉及一种石墨烯电化学还原染色装置及方法。

背景技术

粉状硫化染料，染料结构通式：D-S-S-D，一般需用硫化钠沸煮，溶解后应用。硫化染料及活性染料生产工艺比较简单，在国内外应用较为广泛，价格和成本相对低廉的一种染料。硫化染料不溶于水，染色时需使用硫化钠或其他还原剂，将染料还原为可溶性隐色体。它对纤维具有亲和力而染上纤维，然后经氧化显色便恢复其不溶状态而固着在纤维上，硫化染料可用于棉、麻、粘胶等纤维的染色，其制造工艺较简单，成本低廉，能染单色，也可拼色，耐晒坚牢度较好，耐磨坚牢度较差，色谱中缺少红色、紫色,色泽较暗,适合染浓色。但是多硫化物或硫化钠作还原剂会产生有毒的气体硫化氢，危害工人健康，硫化染料含杂质硫太多，即便选用无害的还原剂也会因为染料本身含杂太多而反应产生硫化氢气体，会造成严重的环境污染。

因此，近年来国内外学者一直在致力于研究一种新方法来替代目前硫化钠还原方法。而高电位的硫化染料可用电化学方法直接在电极还原，不用像靛蓝染料一样需要中间体才能进行还原，所以电化学方法是用电子代替还原剂，因而不会产生有害的副产物，成为一种清洁环保的染色方法。这种还原染色方法可以通过测定染液中的氧化还原电位加以监控，从而有利于提高生产效率，降低生产成本。

发明内容

为解决现有的技术不足，本发明提供了一种石墨烯电化学还原染色装置，该装置加快了电化学还原速率，提高了电流效率，通过对电解液氧化还原电位监控，及充分的过滤搅匀，保证染色质量，实现直接在电解池中进行染色，减少药品消耗，提高空间利用率，大大的降低了生产成本，提高该类工艺工业化生产的生产效率。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种石墨烯电化学还原染色装置，包括电解池，所述电解池底部水平横向固定设有阴极，所述阴极为石墨烯板，所述电解池中部水平横向设有阳极，所述电解池外设有用于驱动所述阳极上下往复运动的驱动装置。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以有如下进一步的具体选择或优化选择。

具体的，所述驱动装置为电机，所述电机的输出轴与轮缘处带有水平杆的传动盘固定连接，所述阳极与竖直杆的下端固定连接，所述竖直杆的上端与所述所述水平杆转动连接，所述电机带动所述传动盘转动时，所述竖直杆可带动阳极上下往复运动。

具体的，所述阳极为网孔尺寸为100-150目的不锈钢网、镍网、铜网、和石墨烯网中的任意一种。

具体的，所述电解池由玻璃、聚四氟乙烯或金属制成。

具体的，所述电解池中还设有加热装置。进一步，所述加热装置可以为电加热管。

具体的，所述电解池中还设有电位装置。进一步，所述电位装置为电位滴定仪。

具体的，所述石墨烯板为电镀石墨烯的板，或者含石墨烯的板。

此外，本发明还提供了使用上述装置进行石墨烯电化学还原染色的方法，其包括如下步骤：

1)向所述电解池中依次加入氢氧化钠水溶液、三乙醇胺和活性染料，开启所述驱动装置使阳极上下往复运动进行搅拌制成电解液，在所述阳极和阴极之间通入直流电源；

2)待所述还原染料完全还原后，关闭直流电源和驱动装置，将棉纱线放入电解池中进行染色。