電化學還原

電化學還原染色技術反應條件温和，氧化電位可控，還原劑可再生，消耗化學品和少，廢水排放少。 ^[1] 

電化學染色技術氧化還原電位可控、還原劑可再生、綠色環保，正成為還原染料染色方法中最具有吸引力的新方法。間接電還原方法和電催化氫化方法是最有可能工業化的方法。電化學還原的效率仍較低，電化學還原理論的基本規律有待深入研究，尤其需要研究新型的電極材料、電催化林料，設計有效的電極及電解池結構以解決染料的傳質問題和還原速率問題。 ^[3] 

染浴中懸浮的染料顆粒與電極表面直接接觸被還原。

電子從陰表面轉移到聚集在陰極附近的染料顆粒表面，將其還原。反應過程如下：

效果為：1）由於電子是在兩種固體間直接轉移，實驗中電流的效率低於20%，還原速度很慢。2）體系中形成的染料隱色體不穩定，影響染色織物的色澤。

用靛藍作電子載體進行靛染料的電化還原。

先用少量的保險粉對部分燃料進行還原，生成染料隱色體，然後在電化學的作用下，懸浮在溶液中的染料顆粒與染料隱色體作用，生成一種介於染料本身和染料隱色體的離子自由基。在離子自由基的作用下，電化學還原自發進行，反應過程如下：

效果為：1）離子自由基的還原相對容易，反應產物在實驗條件下比較穩定。電化學還原過程自發進行。電流效率最高可以達到80%。2）離子自由基向陰極擴散速率很慢，且其濃度比較低，限制了電化學還原反應的速率。存在生成氫氣的副反應。 ^[1] 

間接電化學還原的缺點在於還原速率慢，電流效率低。採用靛藍作為離子載體，可以提高電流效率和還原效率，但只能用於靛藍染料。染料不是在電極表面被直接還原，而是採用一種媒介作為電子載體，使氧化還原反應分別發生在陰極表面和染料顆粒表面。

該氧化還原體系是可逆的，氧化態的媒介在陰極表面獲得電子，先被還原為還原態；還原態媒介在還原染料顆粒表面將染料還原為染料隱色體，自身被氧化為氧化態，因此，整個體系可逆，可逆的氧化還原體系使還原劑的還原性能可再生。

以Fe II-TEA媒介為例，原理如下:

第一步還原反應是鐵離子絡合物在陰極表面獲得一個電子，被還原為亞鐵離子絡合物；被還原的亞鐵離子絡合物從陰極表面擴散到染料離子表面，在粒子表面發生電荷轉移，形成單陰離子染料，這是形成被完全還原的雙陰離子染料的中間步驟。

有兩種途徑可形成被完全還原的雙陰離子染料，每還原一個染料需要兩個電子，二個單陰離子染料可生成一個完全被還原的雙陰離子染料，並重新生成一分子氧化態染料。

媒介體系為：1）有機氧化還原體系：蒽醌型：蒽醌單磺酸，蒽醌雙磺酸，羥基蒽醌及其各種取代基。2）無機氧化還原體系：羥基乙二胺三乙酸，N-二羥乙基甘氨酸，二乙醇胺和三乙醇胺等作為鐵絡合物配位體。

效果：1）有機氧化還原體系：轉化率較低，還原劑的再生能力差；2）無機氧化還原體系：鹼性下，都能與亞鐵離子形成穩定的絡合物。 ^[2] 

優點為綠色的氫化反應：不需要高壓氫氣等還原劑；反應條件温和；氫氣過程易於控制。

在鹼性介質中，水在陰極被還原生成活性氫原子，此活性氫原子在陰極表面催化靛藍分子的羰基加氧，在氫氧化鈉鹼性介質中生成靛藍隱色體鈉鹽。副反應主要是析氫反應，降低了電解效率。 ^[2]