电化学染料染色装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于硫化染料的还原染色技术领域，具体涉及一种电化学染料染色装置及方法。该装置包括：电解池，在电解池内装有染料；环形阴极，环形阴极的下端伸入到染料中；环形阳极，环形阳极的下端伸入到染料中，并且，环形阳极设置在环形阴极内；直流电源，直流电源的正极电连接环形阳极，直流电源的负极电连接环形阴极；电位滴定仪，电位滴定的参比电极和指示电极均伸入到染料中；将布样浸入到染料中并再送出的辊机构。本发明专利技术所提供的电化学染料染色装置可加快电化学还原速率，提高了电流效率，通过对染液氧化还原电位监控，保证染色质量，实现染液循环利用，减少药品消耗，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。

Electrochemical dye dyeing device and method

The invention belongs to the technical field of reducing dyeing of sulfur dyes, in particular to an electrochemical dyeing device and method. The device includes: an electrolytic cell with dyes in the cell; an annular cathode with the lower end of the annular cathode extending into the dye; an annular anode with the lower end of the annular anode extending into the dye, and an annular anode arranged in the annular cathode; a direct current power supply with the positive pole electrically connected to the annular anode; and a direct current power supply with the annular anode. Negative electrodes are electrically connected with annular cathode; reference electrodes and indicator electrodes of potentiometric titration are inserted into the dye; cloth samples are immersed in the dye and then sent out to the roller mechanism. The electrochemical dye dyeing device provided by the invention can speed up the electrochemical reduction rate and improve the current efficiency. By monitoring the redox potential of dye solution, the dyeing quality can be guaranteed, the dye solution can be recycled, the consumption of drugs can be reduced, the production cost can be greatly reduced, and the production efficiency of industrialized production of the process can be improved.

【技术实现步骤摘要】
电化学染料染色装置及方法
本专利技术属于硫化染料的还原染色
，具体涉及一种电化学染料染色装置及方法。
技术介绍
硫化染料的生产工艺简短、价格低廉、坚牢度好，但由于其在实际生产和应用中仍然有很多缺点和问题，所以依旧不能广泛地在各种织物中得到应用。硫化染料应用时使用硫化钠，而且是过量的，其中部分硫化钠用于染料的还原，但过量部分会产生含硫废水，染色废水含硫量高，生成了用活性污泥法和凝聚沉淀法都不能充分处理好的废水，排放水质难达要求，如果将它直接排放，会释放出硫化氢，对生物产生危害，还会腐蚀污水系统，释放出气味，会损害人们的健康(染料本身对使用者的身体健康没有危害，被认为是一种无毒染料)。为解决废水问题，工厂需要投入大量资金，不仅大大增加了生产成本，而且在染色过程中容易产生有毒的硫化氢气体，当在空气中达到一定含量时，能引起眩晕、心悸、恶心等，具有一定的危险性。这是硫化染料逐渐衰退的重要原因之一。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溶解方法。电化学方法是用电子代替还原剂，因而减少有害的副产物，成为一种清洁环保的染色方法。这种硫化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。因此，今年来不少学者对此进行研究。例如专利CN132020C，专利CN102174731A和专利CN103255642A使用多阴极式还原装置，离心式还原装置和连续式还原染色装置，其都需使用离子交换膜将电解池分为阳极区和阴极区，而离子交换膜使用寿命短，价格高昂，故不利于实际生产。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种电化学染料染色装置及方法。本专利技术所提供的电化学染料染色装置可加快电化学还原速率，提高了电流效率，通过对染液氧化还原电位监控，保证染色质量，实现染液循环利用，减少药品消耗，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。本专利技术所提供的技术方案如下：一种电化学染料染色装置，包括：电解池，在所述电解池内装有染料，所述染料为硫化染料或靛蓝染料；竖向固定在固定架上的环形阴极，所述环形阴极的下端伸入到所述染料中；竖向固定在固定架上的环形阳极，所述环形阳极的下端伸入到所述染料中，并且，所述环形阳极设置在所述环形阴极内；直流电源，所述直流电源的正极电连接所述环形阳极，所述直流电源的负极电连接所述环形阴极；电位滴定仪，所述电位滴定仪具有参比电极和指示电极，所述参比电极和所述指示电极均伸入到染料中；以及，将布样浸入到所述染料中并再送出的辊机构。上述技术方案所提供的电化学染料染色装置，采用将阳极与阴极设置在同一电解池种，使得阳极与阴极在同一电解池中进行电化学反应而不用区分，从而可以取消对离子交换膜的使用，加快电化学还原速率，提高电流效率。另外，通过电位滴定仪对染液氧化还原电位监控，硫化完全还原成隐色体的还原液后，电位滴定仪的读数产生突变，调小直流电源竖直，通入的小电流能保持染液中隐色体不被氧化，在此条件下，保证染色质量。进一步的，所述电解池放置在加热磁力搅拌器上，在所述电解池内放置有至少一个搅拌磁子。在上述技术方案中，在加热磁力搅拌器的加热和搅拌下，可以进一步的加快电化学还原速率。具体的，所述电解池为透明玻璃电解池或聚四氟乙烯电解池。上述技术方案中，透明玻璃电解池和透明的聚四氟乙烯电解池便于从四周观察到电解池内染料硫化完全还原成隐色体。具体的，所述环形阳极的材料为石墨烯导电高分子材料、聚吡咯复合材料、碳纳米管材料或聚苯乙炔复合材料中的任意一种。具体的，所述环形阴极的材料为石墨烯导电高分子材料、聚吡咯复合材料、碳纳米管材料或聚苯乙炔复合材料中的任意一种。具体的，所述硫化染料选自硫化黑、硫化蓝、硫化红和硫化绿中的任意一种。具体的，所述辊机构包括设置在染料内的传送辊、设置在传送辊上方一侧的进料辊以及设置在传送辊上方另一侧的出料辊，所述传送辊、所述进料辊和所述出料辊平行设置。相应的，布料依次绕过进料辊、传送辊和出料辊。在上述技术方案中，辊机构可将布样浸入到染料中并再送出，从而在将布样浸入再送出的过程中，进行染色。进一步的，设置多个电化学染料染色装置，并将各电化学染料染色装置中的辊机构串联，则可以实现对样布多次染色。具体的为，将一个电化学染料染色装置的辊机构的出料辊与下一个电化学染料染色装置的辊机构的进料辊串联，样布就可以在进过上一个电化学染料染色装置的染色后，从出料辊运送到下一个电化学染料染色装置的进料辊，从而染色。进一步的，所述出料辊为加热辊。在上述技术方案中，加热辊可以对染色后的布样进行加热，以稳定上色。本专利技术还提供了一种电化学染料染色方法，采用本专利技术所提供的电化学染料染色装置进行操作，包括以下步骤：1)调整直流电源供电至环形阴极电流密度为0.08～2.0安培/平方分米；2)电位滴定仪的数值跳变后，调整直流电源供电大小至环形阴极电流密度为0.02～0.5安培/平方分米；3)开启辊机构，将布样浸入到染料中并再送出。基于上述技术方案中，可以通过操作本专利技术所提供的电化学染料染色装置进行染色。步骤1)可以快速且稳定的使染料硫化完全还原成隐色体。步骤2)则通过小电流能保持染液中隐色体不被氧化，在此条件下，保证染色质量。进一步的，步骤1)和/或步骤2)和/或步骤3)中采用加热磁力搅拌器对电解池进行加热。在上述技术方案中，在加热磁力搅拌器的加热和搅拌下，可以进一步的加快电化学还原速率。本专利技术的有益效果：1、阳极与阴极在同一电解池中进行电化学反应，取消对离子交换膜的使用，加快电化学还原速率，提高电流效率，通过对染液氧化还原电位监控，保证染色质量；2、实现染液的循环利用，减少药品消耗，大大降低生产成本。3、保证布样在多次循环的染色，是布样充分上染。附图说明图1是本专利技术所提供的电化学染料染色装置的结构示意图。附图1中，各标号所代表的结构列表如下：1、电解池，2、环形阴极，3、环形阳极，4、直流电源，5、电位滴定仪，6、辊机构，601、传送辊，602、进料辊，603、出料辊，7、加热磁力搅拌器，8、搅拌磁子。具体实施方式以下对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。在一个具体的实施方式中，如图1所示，电化学染料染色装置包括电解池1、环形阴极2、环形阳极3、直流电源4、电位滴定仪5、辊机构6和加热磁力搅拌器7。在电解池1内装有染料，电解池1放置在加热磁力搅拌器7上，在电解池1内均匀放置若干搅拌磁子8。电解池1为透明玻璃电解池或聚四氟乙烯电解池。环形阴极2竖向固定在固定架上，固定架放置在电解池1的外部，环形阴极2的下端伸入到染料中。环形阳极3同样竖向固定在固定架上的，环形阳极3的下端伸入到染料中，并且，环形阳极3设置在环形阴极2内。直流电源4放置在电解池1外，直流电源4的正极电连接环形阳极3，直流电源4的负极电连接环形阴极2。电位滴定仪5放置在电解池1外，电位滴定仪5具有参比电极和指示电极，参比电极和指示电极均伸入到染料中。辊机构6包括设置在染料内的传送辊601、设置在传送辊601上方一侧的进料辊602以及设置在传送辊601上方另一侧的出料辊603，传送辊601、进料辊602和出料辊603平行设置。出料辊603为加热辊。进料辊602将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电化学染料染色装置，其特征在于，包括：电解池(1)，在所述电解池(1)内装有染料，所述染料为硫化染料或靛蓝染料；竖向固定在固定架上的环形阴极(2)，所述环形阴极(2)的下端伸入到所述染料中；竖向固定在固定架上的环形阳极(3)，所述环形阳极(3)的下端伸入到所述染料中，并且，所述环形阳极(3)设置在所述环形阴极(2)内；直流电源(4)，所述直流电源(4)的正极电连接所述环形阳极(3)，所述直流电源(4)的负极电连接所述环形阴极(2)；电位滴定仪(5)，所述电位滴定仪(5)具有参比电极和指示电极，所述参比电极和所述指示电极均伸入到所述染料中；以及，将布样浸入到所述染料中并再送出的辊机构(6)。

【技术特征摘要】
1.一种电化学染料染色装置，其特征在于，包括：电解池(1)，在所述电解池(1)内装有染料，所述染料为硫化染料或靛蓝染料；竖向固定在固定架上的环形阴极(2)，所述环形阴极(2)的下端伸入到所述染料中；竖向固定在固定架上的环形阳极(3)，所述环形阳极(3)的下端伸入到所述染料中，并且，所述环形阳极(3)设置在所述环形阴极(2)内；直流电源(4)，所述直流电源(4)的正极电连接所述环形阳极(3)，所述直流电源(4)的负极电连接所述环形阴极(2)；电位滴定仪(5)，所述电位滴定仪(5)具有参比电极和指示电极，所述参比电极和所述指示电极均伸入到所述染料中；以及，将布样浸入到所述染料中并再送出的辊机构(6)。2.根据权利要求1所述的电化学染料染色装置，其特征在于：所述电解池(1)放置在加热磁力搅拌器(7)上，在所述电解池(1)内放置有至少一个搅拌磁子(8)。3.根据权利要求1所述的电化学染料染色装置，其特征在于：所述电解池(1)为透明玻璃电解池或聚四氟乙烯电解池。4.根据权利要求1所述的电化学染料染色装置，其特征在于：所述环形阳极(3)的材料为石墨烯导电高分子材料、聚吡咯复合材料、碳纳米管材料或聚苯乙炔复合材料中的任意一种。5.根据权利要求1所述的电化学染料染色装置，其特征在于：所述环形阴极(2)的材料为石墨烯导电高分子材料、聚吡咯复合材...

【专利技术属性】
技术研发人员：易长海，谭晓冬，熊伟，徐杰，刘雪婷，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42