本发明专利技术提供了一种用于还原染料的清洁高效电化学流动反应装置，包括阴极电解模块、阳极电解模块和离子交换膜，阴极电解模块和阳极电解模块分设在离子交换膜两侧，阴极电解模块和阳极电解模块的外侧均设有外壳板，所述阴极电解模块包括阴极功能板和阴极板，所述阳极电解模块包括阳极功能板和阳极板，阴极功能板和阳极功能板上均设有两个管道分别用于进液和出液，所述离子交换膜的两侧设有薄膜，外壳板的内侧设有绝缘板，绝缘板的内侧设有垫板。该装置结构简单，便于拆卸、组装、改装，造价低廉，各个功能板模块的材料易得，选用合适的功能板并巧妙地设计电极，扩展极板面积，使得电极面积扩大，充分的与电解液接触，使得体系电解效率大幅度提高。率大幅度提高。率大幅度提高。
【技术实现步骤摘要】
一种用于还原染料的清洁高效电化学流动反应装置和方法
[0001]本专利技术涉及染料还原
，尤其涉及一种用于还原染料的清洁高效电化学流动反应装置和方法。
技术介绍
[0002]还原染料不溶于水，染色时要在碱性的强还原液中还原溶解成为隐色体钠盐才能染上纤维，经氧化后，恢复成不溶性的染料色淀而固着在纤维上，一般耐洗、耐晒坚牢度较高。目前常用的还原剂为连二亚硫酸钠(俗称保险粉)，保险粉化学性质非常活泼，在碱性条件下即使温度很低，也可产生较强的还原作用，然而，保险粉不可再生，且产物中含多种硫化物，对环境造成污染。
[0003]电化学技术作为一种新兴的还原方法，因其在绿色环保方面的优势日益突出。电化学还原技术采用电能代替氧化剂和还原剂进行氧化还原反应，避免了化学药品的使用，降低了生产成本，降低了污水排放，符合国家绿色发展理念。
[0004]现有的中国专利公开过许多间接电化学还原染料的方法，但关于直接电化学的方法国内暂无，因目前常用的电解装置有单槽、H
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型电解槽、板框电解槽均存在一些问题：(1)电极板与染料接触面积有限，由于染料是在电极上直接得到电子被还原，现有单缸电解槽和H
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型电解槽的电极片有限的面积无法满足技术条件；(2)电化学反应是一类异相反应，在电极表面上进行，现有的板框电解槽，会造成在阴极室内只有流过表面的电解液才能进行反应，反应时间长、反应效率低下；(3)现有板框电解槽电极间距较大，染液经阴极室、阳极室的电解液虽多，但反应的电解液微乎其微；且工业生产中，均需要在大电流密度下进行，较远的电极间距会明显增加电能消耗，增加生产成本。
[0005]因此有必要设计一种用于还原染料的清洁高效电化学流动反应装置，以克服上述问题。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种用于还原染料的清洁高效电化学流动反应装置和方法。
[0007]本专利技术是这样实现的：
[0008]本专利技术提供一种用于还原染料的清洁高效电化学流动反应装置，包括阴极电解模块、阳极电解模块和离子交换膜，阴极电解模块和阳极电解模块分设在离子交换膜两侧，阴极电解模块和阳极电解模块的外侧均设有外壳板，所述阴极电解模块包括阴极功能板和阴极板，所述阳极电解模块包括阳极功能板和阳极板，阴极功能板和阳极功能板上均设有两个管道分别用于进液和出液，所述离子交换膜的两侧设有薄膜，外壳板的内侧设有绝缘板，绝缘板的内侧设有垫板。
[0009]该装置可以根据具体的染料反应，设计相应的形状和大小的阴极功能板、阳极功能板，同时决定阳极板、阴极板和离子交换摸的功能型号和尺寸。阴极功能板和阳极功能板
设有供电解液流动的通道，膜内外两侧的压力差距不大，好控制电解液的流速，电极之间的间距小，电极效率高。
[0010]进一步地，阴极功能板、阳极功能板、薄膜和绝缘垫板的中部开设有凹槽，凹槽叠加组合形成阴极室和阳极室。
[0011]可根据具体反应情况，在阴极室填充RVC多孔玻璃碳等，形成三维电极体系，进一步增加染料与电极的接触面积。
[0012]进一步地，外盖板、绝缘板、垫板、阴极板、阴极功能板、塑料膜、离子交换膜、阳极功能板、阳极板均设置有相对应的连接孔位，叠加后用螺栓于连接孔位进行连接。
[0013]进一步地，所述阴极功能板和阳极功能板为聚醚醚酮板或聚乙烯板或聚丙烯板。
[0014]进一步地，所述阴极板的材质为石墨、玻璃碳、铂、钛、镍、钌、铱其中的一种。
[0015]进一步地，所述阳极板包含石墨、铂、镍、钌、铱、钛其中的一种。
[0016]本专利技术还提供一种用于还原染料的电化学流动反应方法，包括如下步骤：
[0017]配制电解液，所述电解液包括阴极液和阳极液，阴极液的成分为还原染料和碱性溶液，阳极液为碱性溶液；
[0018]将电解液送入上述用于还原染料的清洁高效电化学流动反应装置中直接与电极接触反应对还原染料进行直接电化学还原，控制温度40
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60℃，进料流速0.1
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0.3mL/s，以11
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15V电压电解，通电6
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7小时电解。
[0019]具体地，所述还原染料为靛蓝、还原黄G和还原枣红2R中的一种。
[0020]本专利技术具有以下有益效果：
[0021]1、结构简单，便于拆卸、组装、改装，造价低廉，各个功能板模块的材料易得。
[0022]2、选用合适的功能板并巧妙地设计电极，扩展极板面积，使得电极面积扩大，充分的与电解液接触，使得体系电解效率大幅度提高。
[0023]3、根据所电解染料的特性，可以适当设计功能板的形状、大小、开孔尺寸来控制一次性电解染液的用量；还可以优化电极，采用三维电极体系来增加染料电解效率。
[0024]4、电解还原的废水与现有技术相比，无重金属、无含硫化合物等污染物产生，大大节省了处理废水的成本。
[0025]5、可以根据需要扩大或缩小阴、阳极室容量，装置采用循环进料体系，可以控制进料流速和浓度，大大增加体系的电解效率，并且电解的还原染料可重复电解使用。
[0026]6、该装置还能通过简单的叠加功能板，或者将多个流动装置并联起来，实现反应的放大及生产应用。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0028]图1为本专利技术实施例提供的反应装置的组成结构示意图；
[0029]图2为本专利技术实施例提供的阴极功能板/阳极功能板的结构示意图；
[0030]图3为本专利技术实施例提供的还原反应工艺流程图；
[0031]图4为本专利技术实施例1中靛蓝应用时的电流变化图；
[0032]图5为本专利技术实施例2中还原黄G应用时的电流变化图；
[0033]图6为本专利技术实施例3中还原枣红2R应用时的电流变化图。
[0034]图中：1
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外壳板；2
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阴极功能板；3
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阴极板；4
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阳极功能板；5
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阳极板；6
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离子交换膜；7
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薄膜；8
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绝缘板；9
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垫板；10
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管道；11
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凹槽；12
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连接孔位；13
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储液罐；14
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蠕动泵。
具体实施方式
[0035]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于还原染料的清洁高效电化学流动反应装置，其特征在于：包括阴极电解模块、阳极电解模块和离子交换膜，阴极电解模块和阳极电解模块分设在离子交换膜两侧，阴极电解模块和阳极电解模块的外侧均设有外壳板，所述阴极电解模块包括阴极功能板和阴极板，所述阳极电解模块包括阳极功能板和阳极板，阴极功能板和阳极功能板上均设有两个管道分别用于进液和出液，所述离子交换膜的两侧设有薄膜，外壳板的内侧设有绝缘板，绝缘板的内侧设有垫板。2.如权利要求1所述的用于还原染料的清洁高效电化学流动反应装置，其特征在于：阴极功能板、阳极功能板、薄膜和绝缘垫板的中部开设有凹槽，凹槽叠加组合形成阴极室和阳极室。3.如权利要求2所述的用于还原染料的清洁高效电化学流动反应装置，其特征在于：外盖板、绝缘板、垫板、阴极板、阴极功能板、塑料膜、离子交换膜、阳极功能板、阳极板均设置有相对应的连接孔位，叠加后用螺栓于连接孔位进行连接。4.如权利要求3所述的用于还原染料的清洁高效电化学流动反应装置，其特征在于：所述阴极功能板和阳极功能板为聚醚醚酮板或聚乙烯板或...
【专利技术属性】
技术研发人员：易长海，万振，易红，马楚旭，崔向海，吴勇，彭兰，
申请(专利权)人：佛山市马大生纺织有限公司武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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