【正文】 度時(shí)，染料與纖維的相互作用達(dá)到極限，這時(shí)即使增加電壓，這種作用也不會(huì)再增加（或增加很小），染料與纖維的結(jié)合力達(dá)到飽和，而呈現(xiàn)如圖所示的狀態(tài)。對(duì)于（3）新石墨電極比常規(guī)石墨電極上染率高，主要原因是新的石墨電極形成的電場(chǎng)大于石墨電極，使染料與纖維間的作用增強(qiáng)，上染率提高。對(duì)于（4）是由于弱酸性染料上染蠶絲纖維織物，溫度在60～80℃左右上染速率最高。試驗(yàn)中弱酸性染料上染蠶絲纖維織物因擴(kuò)散性、初染性差，極易出現(xiàn)“經(jīng)柳”疵病，考慮其勻染性，在染色開(kāi)始時(shí)就控制升溫速度，使升溫速率放慢，逐步升溫起到勻染效果。弱酸性染料的上染溫度應(yīng)控制在80～90℃為宜。另外，溫度不同，染杯中水分蒸發(fā)量很大，造成染色殘液濃度變化較大，以致影響所取樣液吸光度測(cè)定的穩(wěn)定性。 不同電極溫度對(duì)擴(kuò)散系數(shù)D的影響作D～U曲線圖如下： 由D～U曲線圖可看出有如下特點(diǎn)：（1）從表可以得出，擴(kuò)散系數(shù)在電化學(xué)染色中獲得提高，并隨著電壓和溫度的升高而增加．，我們稱這個(gè)電壓為最佳電壓；（2）石墨電極與新電極在相同電壓下新石墨電極的擴(kuò)單系數(shù)略大于石墨電極。（3）新石墨電極溫度為8090℃時(shí)的擴(kuò)散系數(shù)大于6070℃的擴(kuò)散系數(shù)。染色最佳溫度為8090。產(chǎn)生上述結(jié)果的主要原因：由于外加電場(chǎng)的存在，染料在電解質(zhì)溶液中的化學(xué)位得以提高，而在纖維之中的化學(xué)位降低，破壞了常規(guī)染色中的平衡，增加了染料從液相向纖維擴(kuò)散的機(jī)會(huì)．結(jié)果使纖維表面上和染液中的染料濃度之間的動(dòng)態(tài)平衡隨之被破壞，致使纖維表面上的染料濃度增加，染液中的染料濃度減少，從而增大了纖維表面與纖維內(nèi)部的染料濃度差，促進(jìn)了染料從纖維表面向纖維內(nèi)部的擴(kuò)散，導(dǎo)致擴(kuò)散系數(shù)提高，而新電極的擴(kuò)散系數(shù)大于石墨電極是因?yàn)樾碌氖仁姌O更易獲得均勻未定的更強(qiáng)的電場(chǎng)。由于電場(chǎng)的存在加速了染料離子的運(yùn)動(dòng)以及染料在纖維中的擴(kuò)散電壓越高這種作用就越明顯，擴(kuò)散系數(shù)自然會(huì)增大。，這種作用達(dá)到一定極限，吸附與解析達(dá)到平衡，此時(shí)電壓再增加這種作用也不會(huì)加劇，甚至有略為降低的趨勢(shì)，擴(kuò)散系數(shù)也就達(dá)到一個(gè)較穩(wěn)定的高值。我們認(rèn)為，在這個(gè)最佳電壓的染色是最為經(jīng)濟(jì)的，若再升高電壓，一方面對(duì)擴(kuò)散系數(shù)改善不大，另一方面電能消耗增加，節(jié)能不明顯。新的石墨電極使相同條件下擴(kuò)散系數(shù)提高主要是因?yàn)樾码姌O在染色方面的某些特性優(yōu)于石墨電極。影響擴(kuò)散系數(shù)的其他因素 : （1）浴比 本實(shí)驗(yàn)中求得擴(kuò)散系數(shù)的要求在無(wú)限染浴中，實(shí)際操作中根本上無(wú)法滿足這一理想邊界條件，我們近似地把染浴當(dāng)看作是無(wú)限染浴，一定會(huì)造成所測(cè)得的與實(shí)際的D有一定的偏差，但不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)論。（2）染液的流動(dòng) 染液的流動(dòng)為影響擴(kuò)散系數(shù)的重要因素之一，本實(shí)驗(yàn)中由于條件所限，只能人工攪拌，必將影響染料的擴(kuò)散，改善措施很多，如采用磁或電攪拌。此外，水質(zhì)、染浴的pH值，布樣在染浴中的位置等也是影響擴(kuò)散系數(shù)的因素，而有關(guān)適度、電極間距、電極在染液中的深度等影響，還有待于進(jìn)一步的研究。 影響電化學(xué)染色效果的因素（1）電源電壓 電源電壓的穩(wěn)定性直接關(guān)系到電場(chǎng)的穩(wěn)定性，如果電壓不穩(wěn)必定會(huì)造成場(chǎng)強(qiáng)不穩(wěn)，染料所受到的電場(chǎng)力不穩(wěn)，易造成染料的上染不勻。改善這種情況的措施就是加一個(gè)直流電源電壓。電源電壓的大小也會(huì)影響到染料的上染效果，每一染料都有它自己的電解電壓，如電壓值超過(guò)這一值，染料就會(huì)分解，降低了染料的上染率。（2）極板 電極材料應(yīng)選用化學(xué)穩(wěn)定性好、經(jīng)濟(jì)的電極，例如石墨。電極化學(xué)穩(wěn)定性不好，會(huì)發(fā)生電極的氧化還原反應(yīng)，電極昂貴會(huì)增加成本。電極的形狀則會(huì)影響電場(chǎng)的強(qiáng)度，進(jìn)而影響染料的上染。（3）電解質(zhì) 本實(shí)驗(yàn)中電解質(zhì)的作用是起勻染作用，電解質(zhì)的穩(wěn)定性會(huì)直接影響布樣的勻染效果。電解質(zhì)應(yīng)不與染料發(fā)生反應(yīng)。（4）染液的pH 染液的pH值直接影響到染料的上染效果，本實(shí)驗(yàn)中弱酸性染料的上染pH值為4～5，但由于蠶絲纖維的等電點(diǎn)也為4～5，且電解質(zhì)在小于pH=4～5的范圍才能起勻染的作用，所以染色pH值應(yīng)控制在4左右。（5）布樣在電極上的固定情況 實(shí)驗(yàn)時(shí)我們將布樣固定，且與極板間要有一定的間隙，這樣可以促使染液循環(huán)流動(dòng)，使布樣兩面都能同時(shí)上染。如果將間隙太小，必定會(huì)影響染液的流動(dòng)，勢(shì)必會(huì)造成布樣的一面染色不深或染沒(méi)有上染。（6）溫度 染浴升溫時(shí)，應(yīng)盡量將時(shí)間控制30min內(nèi)，以免染料長(zhǎng)時(shí)間加熱遭到破壞，影響上染。在上染時(shí)盡量保持溫度的穩(wěn)定，以免溫度變化影響染料上染。此外溫度不同染杯中水分蒸發(fā)量大，造成殘液濃度變化較大，也會(huì)影響布樣的染色效果。（7）浴比 本實(shí)驗(yàn)中求得擴(kuò)散系數(shù)的前提是在無(wú)限染浴中，實(shí)際上無(wú)法達(dá)到這一理想的邊界條件，我們只能近似地把浴比很大的染浴看作是無(wú)限染浴，勢(shì)必會(huì)造成測(cè)得的與實(shí)際的D有一定的偏差，但不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)論。（8）染液的流動(dòng) 由于本實(shí)驗(yàn)條件有限，只能人工攪拌，必將影響染料的擴(kuò)散，進(jìn)而影響到布樣的染色效果。第5章 電化學(xué)染色新研究設(shè)想盡管現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外在電化學(xué)染色方面取得了一定的成果，但對(duì)制約電化學(xué)染整工藝發(fā)展的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)未作任何研究，第一：怎樣根據(jù)纖維性質(zhì)和染料特性，合理的選擇重要的電化學(xué)參數(shù)(如：電極間電壓、極板間距、纖維和電極的位置關(guān)系以及包裹方式、電極的材料)；第二：如何將電化學(xué)染整工藝應(yīng)用于工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)中，并能保證纖維染色質(zhì)量和工廠設(shè)備要求，既實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)控制，又使生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)趨合理，這些都值得進(jìn)一步的研究。針對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題，本著“綠色染整”的原則，為增強(qiáng)電化學(xué)染色工藝效果，過(guò)濾掉不良因素，并以低廉價(jià)格、易于造型加工的石墨作為原材料，采用修飾劑采用各種修飾方法來(lái)修飾石墨，賦予石墨特殊的電化學(xué)催化反應(yīng)功能，用修飾的新石墨電極取代常用的未經(jīng)過(guò)處理的普通石墨電極，按照已定的最佳染色工藝路線，探討電化學(xué)參數(shù)與纖維和染料的內(nèi)部聯(lián)系，制訂出適于工業(yè)化染整生產(chǎn)的電化學(xué)實(shí)驗(yàn)新工藝，最大限度的實(shí)現(xiàn)染整工藝加工的綠色性。 研究設(shè)想本文研究了新修飾的石墨電級(jí)，希望可以采用不同的修飾成分修飾電極材料（主要是修飾石墨電極），用修飾電極作為工作電極，用不同的染料和支持電解質(zhì)存在的條件下，研究相關(guān)纖維染色指標(biāo)和外電壓大小、電極極板間距和包裹方式等電化學(xué)參數(shù)的定性、定量關(guān)系，從而改進(jìn)工藝步驟和工藝參數(shù)；并以此為基礎(chǔ)，制定實(shí)驗(yàn)工藝轉(zhuǎn)化為工業(yè)化生產(chǎn)的可行性方案，將所得電化學(xué)染色工藝的技術(shù)參數(shù)用于纖維的前處理或后整理工藝階段，使修飾電極應(yīng)用于電化學(xué)染色工藝中，能夠大大提高電化學(xué)染色工藝的制約化和生態(tài)化程度，染料用量減少至少40%以上，生產(chǎn)效率提高10%以上，達(dá)到國(guó)家清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。 研究方法與技術(shù)路線構(gòu)想采用修飾劑（生物酶或有機(jī)物）修飾石墨電極或介質(zhì)交換技術(shù)，需用常見(jiàn)的10種偶氮類染料或蒽醌類染料，分別對(duì)纖維（天然或合成纖維；大豆蛋白纖維、羊毛、蠶絲腈綸粘膠、DE新粘膠、棉、兔毛、錦綸、滌綸）或其他功能性纖維（智能纖維材料）進(jìn)行電化學(xué)染色，實(shí)時(shí)原位測(cè)試各種電化學(xué)因素對(duì)纖維染色效果的影響：（1）測(cè)定與染色效果密切相關(guān)的結(jié)構(gòu)性能與各種電化學(xué)參數(shù)，建立電化學(xué)染色新工藝的技術(shù)參數(shù)：掃描電鏡數(shù)據(jù)——修飾成分的結(jié)構(gòu)與纖維（染色與為染色）結(jié)構(gòu)的關(guān)系；兩電極間的電壓、電極間距離、纖維與電極的距離和包裹方式；纖維的表面電勢(shì)、電導(dǎo)率；背景電解質(zhì)種類、濃度；染色工藝操作條件——溶液pH、上染時(shí)間、浴比。（2）測(cè)定各染色體系的染色效果指標(biāo)：上染率、上染速率曲線、勻染性、透染性、移染性、染色牢度（水洗、汗?jié)n），水萃取液的pH；生態(tài)環(huán)保檢測(cè)的COD、BOD、色度、SS、重金屬等。（3）采用循環(huán)循環(huán)伏安法、脈沖伏安法、線性掃描伏安法、流動(dòng)注射雙安培等電化學(xué)技術(shù)（包括電化學(xué)和組合電化學(xué)方法），根據(jù)染色工藝的技術(shù)參數(shù)與染色效果指標(biāo)之間的內(nèi)在聯(lián)系，修正工藝參數(shù)，為實(shí)現(xiàn)電化學(xué)染整工藝的工業(yè)化與連續(xù)化奠定基礎(chǔ)。 應(yīng)用前景設(shè)想 纖維電化學(xué)染色新工藝的研究一旦獲得成功，將加快染整工藝由粗放型向集約型轉(zhuǎn)變的速度，節(jié)約原材料和其他成本，推動(dòng)染色與整理工藝的技術(shù)升級(jí)，降低能耗，減少環(huán)境污染，增加紡織企業(yè)被國(guó)際環(huán)境管理標(biāo)準(zhǔn)ISO14000認(rèn)證的數(shù)量，消除紡織品的“綠色壁壘”，以增加紡織品對(duì)外出口，提高經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益；同時(shí)也為今后生產(chǎn)高檔紡織品奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。結(jié)論通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析成功的表明：電化學(xué)染色優(yōu)越于常規(guī)染色，新石墨電極染色優(yōu)于石墨電極染色。它表現(xiàn)在如下幾點(diǎn)：（1）電化學(xué)染色優(yōu)于常溫染色，用新的石墨電極染色優(yōu)于普通的石墨電極染色（2）電化學(xué)染色改善了擴(kuò)散，我們可以尋找一最佳電壓，更好地體現(xiàn)電化學(xué)染色的優(yōu)越性，當(dāng)然，對(duì)于不同染料，不同織物（纖維），其最佳電壓有可能不同，但我們總可以找到一最佳電壓，這在動(dòng)力學(xué)角度更是合理的。（3）電化學(xué)染色可以提高上染百分率，在低于常規(guī)染色溫度下上染即可達(dá)到常規(guī)條件較高溫度的上染百分率，由于溫度降低，節(jié)約了能耗，即因較少的一部分電能節(jié)約了大量使水升溫的熱能。（4）由于電化學(xué)染色提高了上染率，便節(jié)約了染化料的用量，使廢液、廢氣排放量減小，達(dá)到了減少環(huán)境污染的目的。（5）我們對(duì)電化學(xué)染色動(dòng)力學(xué)研究尚屬于探索性階段，有些內(nèi)容，如半染時(shí)間t1/2與外加電壓的關(guān)系等還需作進(jìn)一步探討。我們堅(jiān)信電化學(xué)染色之所以能提高上染率一定有其內(nèi)在的必然性。我們堅(jiān)信電化學(xué)染色的科學(xué)化、合理化，定會(huì)給染整行業(yè)帶來(lái)新的生命力。電化學(xué)染色的許多優(yōu)點(diǎn)，決定其具有很大的潛力，亟待人們積極地開(kāi)發(fā)和利用（6）電化學(xué)染色還處于初級(jí)階段還有很多問(wèn)題需要解決，需要繼續(xù)探索。綜上所述，電化學(xué)染色有著常規(guī)染色不可比擬的優(yōu)勢(shì)，它不但在經(jīng)濟(jì)上是合理的，在技術(shù)上也是可行的。完全可以預(yù)見(jiàn)，電化學(xué)染色將會(huì)為染色行業(yè)開(kāi)辟一條光明的道路，帶給印染行業(yè)新的改革，我們深信，這一染色新途徑，終會(huì)為廣大印染工作者所認(rèn)可。總之，在不久的將來(lái)，終會(huì)投入實(shí)際大生產(chǎn)的。 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