数学5上染过程吸附现象

移染(Migration)
纤维上染料从高浓度处解吸，通过染液向染料浓度低处 转移，最终达染色均匀。
移染率％＝
移染织物K/S值 被移染织物K/S值
100％
注：80－100％为优，50－79％为较好，50％以下为较差
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引言
匀染(level dyeing)
纤维表观得色均匀
透染(penetration)
（染料与纤维间 ）
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引言
扩散 (diffusion)
纤维表面
纤维内部（无定型区）
浓度梯度
பைடு நூலகம்
影响因素
纤维 染料 温度 助剂
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结构紧密，扩散慢 分子结构大，扩散慢 温度高，扩散快（分子运动加快） 溶胀剂（溶胀后纤维有利扩散）
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引言
提高上染速率途径
浓度 温度
搅拌
溶胀剂
（离子基多，溶解好；极性基，溶解差；非极性，更差）
5.基团位置
（末端-S O3 Na，易聚集；中央不易聚集）
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影响聚集的因素
酸性橙Ⅱ（1） 酸性橙8（2） 酸性红（3） 酸性红8’（4）
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SO3Na HO
NN NaO3S
SO3Na HO NN NaO3S
第五章
上染过程的吸附现象
Thermodynamics of dye sorption
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上染过程的吸附现象
§1 引言 §2 染料在溶液中的状态 §3 吸附的热力学概念 §4 分子间的作用
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上染过程的吸附现象
§1 引言 一.染色历史（History）
二.上染过程（Dyeing）
纤维内外得色一致（无环染）
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染料在溶液中的状态
§2 染料在溶液中的状态 一.聚集现象( aggregation) 二.聚集原因 三.影响聚集的因素
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染料在溶液中状态
离子型
离子 ↔分子 ↔聚集体
上染纤维
阴离子染料 Na+D-↔ NaD ↔ (NaD)n或[(NaD)n mD]m-
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染料在溶液中状态
非离子型
（分散染料）
染料晶体
溶解状态染料分子
胶束中染料
染料分子聚集体 上染纤维
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聚集现象
1. 聚集(aggregation)
两个或两个以上染料分子聚合在一起存在于染 液中的现象。
上染纤维的是染料的单分子或单离子
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聚集现象
2.扩散性能
斯托克斯-爱因斯坦方程式 （Stokes-Einstein）
D RT 1
6 N0 r
D～r反比，D～T正比 （适合电中性的球状粒子）
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聚集现象
3.聚集测定(定性)
扩散性能 吸收光谱法
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聚集现象
4.聚集形式
片状聚集
共平面好，离子基在末端，中间少或无分 子间斥力（主要范德华力）
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引言
一.染色历史（History）
初期 天然染料（靛蓝、茜素染棉和蚕丝）
合成染料（1856年）
一次大战 (1918年)后
炸药工厂
染料生产厂
二次大战(1945年)后 合成纤维——锦纶 涤纶 腈纶
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引言
二.上染过程（Dyeing process）
染料舍染液（或介质）向纤维转移，并染透 纤维的过程。
（ δH ： δD ＝10：1）
（染液流速99％下降 ）
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引言
影响因素
浓度梯度（大，染料转移快，上染快） 染液流动速度（快，边界层薄，转移快）
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引言
吸附(adsorption)
分子间作用力（范德华、氢键）
染料发生变化
染液的组成部分
纤维的组成部分
影响因素
亲和力（affinity）
染－染
染－水
水－水
助剂－助剂
染－助
熵（ΔS） ——自发进行 聚集过程 —— 自发进行
∵水在染料疏水基表面规整排列被打破，水结构变化
规整染料在溶液中的状态 混乱 ΔS
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影响聚集的因素
染料结构 （分子大，易聚集）
1.亲水－疏水组分比 （疏水多，易聚集） 2.芳环含量 （芳环多，易聚集） 3.分子形状 （线性共平面好，易聚集） 4.基团类型及数量
牢度
染色过程：染料上染纤维 直接、分散——两者相同
活性、酸性媒介——两者不同
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引言
上染过程的三个阶段:
➢ 定向转移 (Transfer)
染料从染液
纤维表面
➢ 吸附( Sorption)
纤维表面
➢ 扩散 (Diffusion)
纤维表面
纤维内部
（决定上染速率的大小关键阶段）
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O--
-O-
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聚集现象
球状聚集
含脂肪长链 (胶束状) （疏水）——o (亲水)染料在溶液中的状 态
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聚集原因
染料分子结构
共平面性好，疏水组分多，叠合好，易聚集
水结构变化
熵变化，易聚集
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聚集原因
溶解过程
分子间力的拆散（吸热）和重建（放热）
助剂、添加剂
疏水基越多，染料易聚集 2020/5/10 亲水基-OH、-NH2与H2O成氢键，不易聚集 28
吸附的热力学概念
§3 吸附的热力学概念 一.化学位、亲和力、直接性 二 .吸附等温线 三.染色热、染色熵
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2020/5/10
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引言
有关概念
上染百分率（dye-uptake）
纤维上染料量占总投入量的百分率
平衡上染百分率（dye-uptake in equilibrium）
达到染色平衡时的上染百分率
吸附
解吸
（V吸 ＝ V解）
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引言
上染速率曲线（Exhaustion curve） 时间～上染百分率
HO NN
HO NN
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影响聚集的因素
溶解性 （2）> （1） （1）> （3） （2） >（4） （4）> （1）
（2） >（4）> （1）> （3）
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影响聚集的因素
染料浓度
浓度高，放置时间长，聚集严重
染液温度
温度高，解聚（分子运动快）
电介质
加电介质，利于聚集（削弱库仑斥力）
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引言
定向转移
条件： 浓度梯度( Concentration gradient) 染液与织物间相对运动
扩散边界层(δD）(diffusional boundary layer）
染料靠自身扩散接近纤维的液层
（染液中浓度梯度99％下降）
流体动力学边界层（ hydrokinetics boundary layer)