氧化与还原

氧化还原的基本概念

• **记忆口诀**：
• —— **氧化：失电子**（化合价**升高**）
• —— **还原：得电子**（化合价**降低**）
• —— "**升失氧、降得还**"
• **氧化剂 vs 还原剂**：
• —— **氧化剂**：**夺取**别人的电子（自己被**还原**）
• —— **还原剂**：**给出**电子（自己被**氧化**）
• **氧化还原电位（ORP）**：
• —— 用**电位**定量表示溶液的氧化/还原能力
• —— 单位：**mV**
• —— **正值越大** → 氧化性越强
• —— **负值越大** → 还原性越强
• —— 例：
• —— 双氧水漂白液：**+300 ～ +600 mV**
• —— 保险粉还原液：**-600 ～ -900 mV**
• —— **应用**：
• —— 可以用 **ORP 计**在线监测
• —— 例：**还原清洗**时，监测 ORP 判断还原剂是否足够
• —— 例：**除氧**时，监测 ORP 判断双氧水是否去除干净
• **染整中重要的氧化还原体系**：
• —— **保险粉（Na₂S₂O₄）**：强还原剂
• —— **二氧化硫脲**：强还原剂（更稳定）
• —— **双氧水（H₂O₂）**：氧化剂
• —— **次氯酸钠（NaClO）**：强氧化剂
• —— **硫化钠（Na₂S）**：还原剂（硫化染料）

氧化在染整中的应用

• **① 漂白（最主要）**：
• —— **机理**：氧化剂**破坏色素**中的发色基团（共轭双键等）→ 颜色消失
• —— 同时不可避免地**损伤纤维**（要控制）
• —— **双氧水（H₂O₂）**—— 最常用
• —— 在**碱性**下产生 **HOO⁻**（过氧氢根），这是**漂白的有效成分**
• —— 条件：**pH 10.5～11.5，95～100 ℃，45～60 min**
• —— 优点：
• —— 漂白**白度高、稳定性好**
• —— **环保**（分解产物是水和氧气）
• —— 对纤维损伤**相对小**
• – 缺点：
• —— **需要稳定剂**（否则金属离子催化剧烈分解 → 破洞）
• —— **必须除氧**（残留会破坏后续染色）
• —— **次氯酸钠（NaClO）**
• —— 优点：**便宜、白度好、可冷漂**
• —— 缺点：
• —— 对纤维**损伤大**
• —— 产生 **AOX**（可吸附有机卤化物）—— **环保问题严重**
• —— **不能用于**羊毛、丝、氨纶、锦纶
• —— 现状：**逐渐淘汰**（环保压力）
• —— **亚氯酸钠（NaClO₂）**
• —— 优点：
• —— **选择性**好（主要氧化色素，对纤维损伤小）
• —— 白度高
• —— 适合**涤棉混纺**（棉和涤纶一起漂）
• —— 缺点：
• —— **腐蚀设备**（需要钛材或特殊不锈钢）
• —— 产生 **二氧化氯（ClO₂）**—— **有毒、需尾气处理**
• —— 产生 AOX
• —— **过氧乙酸**
• —— 更环保（分解产物是醋酸和氧气）
• —— 可在**近中性、较低温度**下漂白 → **节能、损伤小**
• —— 成本较高
• **② 其他氧化应用**：
• —— **退浆**（氧化退浆：用过硫酸盐、双氧水降解浆料）
• —— **剥色**（氧化剥色）
• —— **还原染料的氧化显色**（隐色体氧化回不溶性染料）
• —— **硫化染料的氧化**
• —— **防缩整理（羊毛）**（氧化破坏鳞片）

还原在染整中的应用

• **① 还原染料染色（最典型）**：
• —— 还原染料**不溶于水**
• —— 用**还原剂（保险粉）+ 碱**把它还原成**隐色体**（**可溶于水**）
• —— 隐色体**上染纤维**
• —— 然后**氧化**（双氧水或空气）→ 隐色体变回**不溶性染料** → **固着在纤维内**
• —— 最后**皂洗**
• —— 这是**最牢**的染色方式之一（还原染料牢度极好）
• —— 关键：还原和氧化都要**充分、均匀**
• **② 硫化染料染色**：
• —— 类似：用**硫化钠**还原 → 隐色体上染 → **氧化**显色
• —— 硫化染料**便宜**（黑色常用）
• —— 但：
• —— **牢度**中等
• —— **储存中有"酸脆"风险**（残留的硫在储存中生成硫酸 → 纤维脆化）
• —— 需要**防脆处理**（如用醋酸钠/纯碱处理）
• **③ 还原清洗（涤纶）**：
• —— **目的**：去除**表面浮色**（未进入纤维的分散染料）
• —— 用**保险粉 + 烧碱**（或二氧化硫脲）
• —— 还原剂**破坏**表面染料的发色团 → 变成**无色**且**易洗除**
• —— 条件：**70～80 ℃ × 15～20 min**
• —— 效果：**大幅提高**摩擦牢度和水洗牢度
• —— 这是涤纶深色染色**必须**做的工序
• —— 环保替代：
• —— **二氧化硫脲**（更稳定、用量少）
• —— **酸性还原清洗**（省水、省时）
• **④ 剥色**：
• —— 见"剥色"
• —— 还原剥色是最常用的方法
• **⑤ 拔染印花**：
• —— **雕白粉**（次硫酸氢钠甲醛）等还原剂
• —— 在**印花浆**中局部**还原破坏**地色染料 → 形成**白色花纹**
• —— 或"**拔印**"：还原地色 + 同时印上**耐还原的染料**（彩色拔染）
• —— 因**甲醛**问题，雕白粉使用受限
• —— 替代品：**二氧化硫脲**、**还原剂 Rongalit 系列**
• **⑥ 除氧（去除残留双氧水）**：
• —— 双氧水漂白后**必须除氧**，否则会**破坏后续染色**
• —— 方法：
• —— **还原剂**（硫代硫酸钠、亚硫酸钠）—— 传统
• —— **过氧化氢酶（catalase）**—— **更环保、更专一**
• —— 酶只分解 H₂O₂，不影响染料
• —— 条件温和（室温、近中性）
• —— **省水**（不用多次水洗）
• —— 这是**生物技术在染整中的成功应用**
• —— **监测**：用**过氧化物试纸**或 **ORP 计**确认除氧彻底

氧化还原的安全与注意

• **安全**：
• ① **氧化剂 + 还原剂不能混合**：
• —— 会**剧烈反应**（甚至爆炸）
• —— 例：双氧水 + 保险粉 → **剧烈放热、可能产生危险**
• —— 所以：
• —— **分开储存**
• —— 使用之间**充分水洗**
• —— 例：漂白后**必须除氧**再染色（否则双氧水破坏染料）
• —— 例：还原清洗后**必须水洗**再氧化
• ② **保险粉的安全**：
• —— **受潮会发热、自燃**
• —— 要**密封、干燥、阴凉**储存
• —— 遇水/酸会**放出 SO₂**（有毒）
• —— 结块的保险粉**不要用**（可能已分解）
• ③ **次氯酸钠**：
• —— 遇**酸**放出**氯气（Cl₂）**—— **剧毒！**
• —— 绝对**不能**与酸混合
• —— 通风良好
• ④ **双氧水**：
• —— 浓双氧水有**腐蚀性**
• —— 要避免**金属离子污染**（会催化分解）
• —— 储存要**避光、阴凉**
• **工艺注意**：
• ① **氧化/还原要"彻底"**：
• —— 例：还原染料染色，氧化不充分 → **色光不对、牢度差**
• —— 例：除氧不彻底 → **染色色浅、色花**
• ② **要"均匀"**：
• —— 氧化/还原不匀 → **色花**
• —— 保证：**充分循环、温度均匀、时间足够**
• ③ **监测**：
• —— 用**试纸**（ peroxide test paper）
• —— 用 **ORP 计**（在线监测）
• —— 用**化学滴定**（精确）

相关词条

• 漂白（bleaching）
• 保险粉（sodium-hydrosulfite）
• 双氧水（hydrogen-peroxide）
• 剥色（term-stripping）
• 还原清洗剂（aux-reduction-clearing）