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天然产物对染料的吸附及其在印染废水处理中的应用【摘要】有色物质的过量排放是当前最为严重的环境问题之一，因此，印染废水中有色物质的去除已成为全球关注的技术问题。
天然产物数量丰富、种类繁多、结构复杂，其中具染料吸附功能的物质包括动、植物材料以及土壤、沸石、颗粒状活性碳与粉煤灰等其它固体材料。
热力学参数的变化表明，天然产物吸附染料的反应多属自发过程，其主要机制为表面吸附与颗粒间的扩散，且不同产物具有各自独特的吸附基团。
因此，天然产物的表面性状、内部孔隙结构以及主要化学基团的分布是决定吸附效率的关键因素。
此外，水溶液中染料浓度、pH值、温度、盐度与接触时间等外在因素亦能有效调控吸附过程。
根据上述机理可对天然材料进行适当的修饰与固定，并将其与相应的最佳反应条件相耦合，实现规模化的试验与应用，从而逐步建立资源节约型与环境友好型的印染废水处理技术体系。
【关键词】天然产物；吸附；染料；印染废水有色物质的过量排放是目前全球面临的共同环境问题，因此，从印染和印刷行业的废水中去除染料和色素已成为解决上述问题的技术难点。
天然产物数量丰富、种类繁多、结构复杂多变，其中许多物质具有较强的吸附染料和色素的功能，故能据此开发与集成印染废水处理的新技术。
具有染料吸附功能的天然产物主要为动、植物材料与其它固体材料等。
动物材料包括蛋壳[1]与骨骼[2]等，植物材料包括香蕉、荔枝与希蒙得木的树干和树皮[3-4]、草[5]、洋麻纤维[6]、藻类[7]以及木屑[8-9]和稻壳灰[10]等，其它固体材料包括土壤[11]、沸石[12] 、颗粒状活性碳与粉煤灰[13]等，上述物质因组分的差异表现出明显不同的吸附染料的功能。
利用物理化学方法可基本描述染料吸附过程的热力学与动力学特征，辅之以分析化学测试，则能大体解释吸附过程的机理。
首先，熵、焓和吉布斯自由能等热力学参数的分析结果可指示吸附反应的性质和方向，例如，稻壳灰对食用靛蓝（IC）染料的吸附与脱脂加州希蒙得木对亚甲基蓝的吸附反应均为自发过程[4，10]；具体而言，土壤对刚果红染料的吸附和用多聚物固定的蛋壳对活性红染料的吸附均属自发的放热反应[11]，而洋麻纤维对亚甲基蓝的吸附和三毛榉锯屑对废阳离子染料孔雀石绿的吸附均属自发的吸热反应[6]；其次，吸附的基本过程与步骤可用动力学模型加以描述，粉煤灰及其合成沸石吸附食用靛蓝的主要机制为表面吸附与颗粒间的扩散作用[13]，以刚果红为对象的动力学实验结果表明，土壤颗粒上表面吸附位点具有非均一性，且吸附过程并非完全受扩散步骤控制[11]，另一方面，用多聚物固定的蛋壳能有效吸附活性红染料，被吸附分子在颗粒间的扩散是吸附过程的限速步骤[1]；此外，天然产物的物理性状与吸附机制密切相关，就活性碳而言，粉末状比颗粒态具有更强的对染料的吸附速率和能力，其原因在于染料本身的渗透阻力[14]；再次，精细的化学分析方法可判定吸附剂的关键基团，从而在微观层次上揭示吸附过程的机理。
植物天然产物的研究与开发植物天然产物一直以来都是医药、化妆品、食品等领域的重要资源。
随着现代科学技术的快速发展，对植物天然产物的研究与开发越来越引人关注。
本文将介绍植物天然产物的定义与特点、研究方法以及在不同领域中的应用。
一、植物天然产物的定义与特点植物天然产物是指从植物中提取得到的具有活性成分的化学物质。
它们广泛存在于植物的根、茎、叶、花、果实等部位，具有多样化的化学结构和生物活性。
与人工合成的化学物质相比，植物天然产物在结构上更加复杂多样，并且具有较好的生物相容性和生物活性，因此被广泛应用于医药、化妆品、农业等领域。
二、植物天然产物的研究方法为了充分挖掘植物天然产物的潜力，科学家们采用了多种研究方法。
其中，植物的采集与鉴定是起步工作，通过对不同植物样本的采集、提取和鉴定，可以确定植物中的活性成分，并初步了解其生物活性。
此外，现代科学技术如高效液相色谱、质谱分析等也被广泛应用于植物天然产物的研究中，以快速准确地分离、鉴定和定量目标化合物。
三、植物天然产物在医药领域中的应用植物天然产物在医药领域中被广泛应用于药物研发。
许多重要的药物如阿司匹林、紫杉醇等都是从植物中提取得到的。
植物天然产物具有多种药理活性，如抗菌、抗炎、抗肿瘤等，这些活性成分可以作为先导化合物进行药物研发。
同时，植物天然产物还可以作为药物副作用的辅助治疗，提供更加安全有效的治疗手段。
四、植物天然产物在化妆品领域中的应用植物天然产物在化妆品领域中也有广泛应用。
许多植物提取物具有保湿、抗氧化、美白等功能，被用于各类护肤品和彩妆产品中。
与化学合成的成分相比，植物天然产物更加温和无刺激，更加符合消费者对于绿色、天然化妆品的需求。
五、植物天然产物在农业领域中的应用植物天然产物在农业领域中也发挥重要作用。
农药的开发中，植物提取物常被应用于昆虫和病害的防治。
这些植物提取物在不会产生环境和食品安全问题的情况下，可以有效地保护农作物免受害虫和病害的侵害，减少化学农药的使用量，保证农产品的质量和安全。
的提取方式不断涌现。
通过对其提取方法的不断优化，天然染料在纺织品染色中能够展现出更加优异的染色特性。
但在工业化生产中，成本等商业化因素仍使这些方法具有一定挑战性。
基于天然染料在纺织品染整领域的多功能化设计，图 1 天然染料的应用茜草栀子黄朱砂蓝铜矿紫胶虫胭脂虫天然染料（茜素）（胡桃）（五倍子）（靛蓝）（大黄素）卜、番茄等植（藏红花酸）蒽醌类是以蒽醌结构为母体的一类染料。
由于连等植物的花、叶、根部中。
萘醌结构使其具有良好的防腐、杀菌和防紫外线功能。
然而，萘醌类染料对于酸、碱、光、热的稳定性较低。
如紫草在弱酸性条件下，会发生侧链环化生成紫草素，在强酸条件下则会发生消旋反应。
而在空气和光照作用下，紫草素和阿卡宁侧链上的羟基易被氧化。
姜黄素类是一类具有二酮结构的天然染料。
由于分子结构中存在多个双键、酚羟基、羰基等，因而其化学反应性较强、着色力高、色泽鲜艳。
在自然界主要存在于郁金香、姜黄等植物的根茎中，具有一定抗炎、抗菌、抗氧化以及抗致癌等功效，但对光、热不稳定，易氧化分解，失去显色能力。
焦林用姜黄染料对涤纶织物进行染色，并得出了最佳染色工艺，结果表明，在该工艺条件下，染色后的涤纶织物可以获得较高的染色深度及优良的耐水洗色牢度和耐摩擦色牢度。
类胡萝卜素类是由 8 个异戊二烯基本单位构成的碳氢化合物（胡萝卜素）及其氧化衍生物（叶黄素）两大类化合物组成。
自然界中主要存在于栀子、番茄等高等植物或果蔬的叶、茎、果实中。
由于其分子结构中含有较长链共轭多烯结构，因此具有较强的抗氧化活性和自由基清除能力，在免疫调节、抗癌、延缓衰老等方面具有一定应用。
但同时其遇氧、强酸、热和光时不稳定，易被氧化降解或异构化。
靛蓝类又称吲哚类染料，是应用最早的天然染料，其化学成分主要为靛蓝。
由于其靛蓝类染料分子结构中含羰基，因此该类染料不溶于水，需要在强还原剂和碱性条件下通过分子聚集吸附在纤维上进行染色，因而易出现耐摩擦色牢度、水洗色牢度较低，染色不匀的问题。
2020年3期创新前沿科技创新与应用Technology Innovation and Application天然植物染料的发展及其应用王昕玥（南开大学化学学院，天津300071）1历史发展与现状早在几千年前，人们就已懂得从植物中获得颜色来装饰自己的服装。
他们从植物中挤出汁液，用于染色或绘制图案。
我们熟知的指甲花、兰草都是常见的染料植物。
许多古籍中也有关于植物染料的记载，如东汉《说文解字》记载了39种关于植物色彩的名称。
到了唐朝，染色工艺飞速发展，颜色甚至一度成为阶级等级的象征。
随着丝绸之路等对外开放的发展，中国的印染技术广泛传播到西亚各国，对世界印染产生深远的影响。
在几百年后的工业革命中，合成染料由于它色彩缤纷、价格便宜、经久耐用，逐步取代天然植物染料染色，植物染料慢慢退出历史舞台。
21世纪以来，人们对健康、环保和生态意识的追求日益增加，并且合成染料在一定条件下会释放有毒有害气体、危害人体健康，这使得人们将注意力重新转移到天然植物染料上来。
在植物染料提取过程中，大多数植物染料具有无毒无害、无致敏物、无致癌性和可降解性，而被广泛应用于纺织染料、服饰用品等领域。
同时，由于部分植物具有药用价值，天然植物染料在卫生、医药、美妆等领域也被广泛应用。
2天然植物染料分类自然界中用于提取染料的植物种类高达几百种，常见的植物染料原料有：茜草、紫苏、姜黄、靛蓝、石榴皮等等。
植物中所含的用于制备染料的成分大多以化合物形式存在。
根据他们的化学结构特点，可以分为以下几类[1]：（1）类胡萝卜素：类胡萝卜素包括叶红素和叶黄素，其大量存在于植物叶片中，该类染料植物分布最为广泛，主要呈现红色或者黄色。
这种颜色是由长链共轭多烯的结构引起的。
这类染料有良好的亲油性，故大部分用萃取法来提取。
图1为红色染料苏木素和黄色染料姜黄素的结构示意图。
图1（2）萘醌类：含有这一类化合物的植物染料主要是紫色，大量存在于紫草草根中，主要结构是α-萘醌。
生物染料的研究和开发生物染料是指从天然植物、动物和微生物中提取的具有染色作用的物质。
它们具有天然、环保、可持续性等优点，近年来备受关注。
本文将探讨生物染料的研究和开发现状以及未来方向。
一、生物染料的研究进展随着人们对环保意识的提高和对化学染料的质疑，生物染料逐渐受到研究者的关注。
目前，已有许多生物染料的研究成果发布。
在植物方面，蓝莓、茄子、柿子和紫菜等天然素材可以提取得到染料，它们具有鲜艳的色彩和持久的染色效果。
在动物方面，蚕丝等昆虫也可以提取得到天然染料。
此外，一些微生物也可以生产出具有染色性质的物质，如土壤产生的胶体褐色素。
二、生物染料的应用生物染料的应用范围十分广泛，涵盖了纺织、食品、医药、化妆品等多个领域。
在纺织方面，生物染料逐渐取代了化学染料，成为了一种趋势。
其独特的染色效果和安全环保的特性，让越来越多的消费者接受了这种新型染料。
同时，生物染料不会对人体造成伤害，因此更受到健康消费者的青睐。
在医药方面，生物染料的应用也已经有了初步的成果。
例如，生物染料可以用于治疗白化病等疾病。
三、生物染料的挑战与未来虽然生物染料具有很多优点，但是还有很多挑战需要面对。
例如，生物染料的开发成本较高、染色效果不稳定、使用寿命短等问题。
这些问题需要技术人员们加以解决。
为了发展生物染料，我们需要进一步研究生物染料的原理以及提取技术。
我们需要根据不同的应用领域来探索适合的材料，并逐步建立一套完整的生物染料提取和应用技术。
同时，我们还需要加强科学家和企业之间的配合，为生物染料开发提供更为充足的资金与技术支持。
未来，生物染料将具有广阔的应用前景和重要的经济价值。
在环保与健康的大背景下，生物染料必将成为替代传统化学染料的重要选择。
天然植物染料的发展及其应用自古以来，人类就在自然界中寻找着染料的源头。
很早以前，人们就发现了某些植物、动物和石头等可以用来染色。
随着时代的发展，人们对染料的需求也越来越多，染料的生产和应用也逐渐成熟。
然而，随着化工技术的飞速发展，许多化学合成染料应运而生，它们比天然染料更易加工、更稳定、更亮丽，逐渐占据了市场。
然而，化学合成染料的不可避免带来的污染和安全问题也越来越受到人们的关注。
为了解决这些问题，天然植物染料应运而生。
天然植物染料是从植物中提取出来的一种染料。
由于它是天然的，所以比化学合成染料更环保、更安全、更健康。
随着人们环保意识的不断提高，越来越多的人开始选择使用天然植物染料。
除了环保、安全的优点，天然植物染料还有很多其他的优点，比如色泽自然、富有变化、光泽柔和等。
在服装、家居、手工艺等领域，天然植物染料的应用越来越广泛。
天然植物染料的发展历史可以追溯到人类史前时期。
据历史学家研究，旧石器时代的人们已经开始利用某些植物和石头染色。
随着社会的发展，人们对染料的需求也越来越多。
在我国，早在商代时期，人们就开始使用蓝色靛染料，至今仍然广泛使用。
在古代的印度、埃及、希腊等古文化中，染料也起到了重要的作用。
自从工业化以来，化学合成染料逐渐占据了主流市场。
虽然化学合成染料可以实现各种各样的颜色和效果，但也带来了一系列问题，例如环境污染、健康问题等。
为了解决这些问题，人们开始重新关注天然植物染料。
如今，越来越多的人们重新研究和应用天然植物染料，希望将它们带回到市场主流。
具体来说，天然植物染料的应用领域非常广泛。
在服装行业中，它可以制作出由天然材料制成的衣服、鞋子、袜子等，不仅颜色自然，而且可以让人更好地接触大自然。
在家居行业中，天然植物染料也经常用来染制窗帘、枕头套、床单等，使家具更加富有生命力。
同时，在手工艺领域中，它还可以为印染、织布等技术提供更多选择。
综上所述，天然植物染料的发展史可以追溯到远古时期，它是一种天然、环保、健康的染料。
天然植物染料在纺织面料中的染色性能及抗菌性能应用研究摘要:天然植物染料具有绿色环保的特点，这一特点已成为纺织行业的研究重点，并指导着纺织行业的发展方向。
因此，笔者在本文中重点介绍了天然植物染料的分类、方法、染色性能在纺织中的应用以及抗菌性能的应用和发展。
关键词:天然植物染料;染色性能;抗菌性能纺织工业的发展和社会的发展需要，要求纺织工业发展印染新技术，使用环保染料，克服工业染色的发展瓶颈。
化学染料对环境污染严重，若是化学染料与人体长期接触，会对人体造成一定伤害。
而天然植物染料具有无污染、无毒损的特点，既能保护环境又能保护人类健康。
一、天然植物染料分类介绍目前常用的天然植物染料有300多种。
常用的分级方法可参考现有数据，主要取决于颜色、染色工艺和化学结构。
按颜色分类，即按染色织物的颜色分类。
比如：黄色系的代表染色植物有日本槐、糯米、沱黄、栀子等，红色染色植物代表有红花、茜草等，黑色染色代表植物包括冬青叶、肥皂叶和鼠尾等；常见的天然紫色植物有紫草等。
按染色工艺可分为直接型、还原型、分散型等。
从化学结构上看，它们主要是黄酮类、类胡萝卜素、靛蓝、二丙酮等。
天然黄酮类化合物具有良好的抗氧化性能。
常见的染色植物有日本槐花、红花等。
天然类胡萝卜素植物染料具有良好的耐热性和稳定的预热性能。
在植物的天然颜色中，姜黄具有代表性，它在沸水中煮沸后，可直接在天然纤维上染色，具有抗病毒和抗真菌作用。
二、天然植物染料的染色方法天然染料的染色方法有直接染色、媒染和还原染色法。
直接染色是指对于水溶性好的天然植物染料，染料溶液可直接被纤维吸收，可使用直接染料。
直接染色法是指天然植物染料可以直接染色，但由于染色速度慢，必须使用媒染剂。
常用的媒染剂包括钾盐、铁盐和铝盐。
金属离子在媒染过程中起着结合的作用，使天然植物染料、金属和组织形成稳定的配合物。
还原染料是指植物的天然色素不溶于水的事实。
必须使用还原剂溶解植物色素，使其粘附在纤维上，然后在氧化后恢复其水溶性特征，并将其附着在组织上。
生物染料的研究开发及其在纺织印染中的应用研究随着环保意识的增强和对化工制品的限制，越来越多的关注和研究被投入到了生物染料的开发和应用领域。
生物染料是由天然材料提取而来，可以用于纺织印染、食品着色等领域。
本文将会探讨生物染料的研究开发及其在纺织印染中的应用研究。
生物染料的研究开发生物染料的研究开发主要发生在两个阶段，第一个阶段是发现天然材料，第二个阶段则是将天然材料转化为染料。
发现天然材料大自然中存在许多颜色丰富的天然材料，如栽培、野生植物、昆虫和海洋动物，它们是寻找生物染料的最佳源。
在选定的生物体系中，从其可回收部位中提取颜色稳定性良好的成分是一个重要的挑战。
例如，弧菌是一种海洋菌，它们是一种生物素类的色素，可以从生物废料处获得。
生物素有强烈的红色荧光，其色素在酸性条件下变成了深紫色，这使得生物素成为了一个很好的生物染料。
除了弧菌，像紫花苜蓿、蓝藻和茜草等材料都是生物染料的来源。
将天然材料转化为染料提取颜色稳定性良好的成分是该领域的主要研究方向。
一旦得到了颜色稳定性良好的物质，由这些物质合成染料则成为了下一个步骤。
生物染料的合成有许多基于天然材料的化学和酶法方法。
然而，即使使用这些方法，大量的倡议仍然在推动更准确、更可持续、更经济的方法。
最近一个值得注意的方法叫做“重构酶活动法”，它是一种新的、可持续、低成本的方式，通过创造性的工程设计，促进酶系统生产特定的染料颜色。
生物染料在纺织印染中的应用研究生物染料的纺织印染应用正在越来越受到关注。
这种染料不仅可以减少对环境的负面影响，还可以为人类提供健康和舒适感。
以下是生物染料在纺织印染中的应用研究方面的探讨。
染料的过程稳定性对于染料的过程稳定性是评估染剂在纤维基质上的染色稳定性的关键指标。
目前的研究表明，相比于传统染料，生物染料可以更好地附着于纤维材料，获得更高稳定性的染色结果。
染色剂的选择在选择染料时，良好的染色效果和色谱稳定性是无法忽略的。
生物染料通常能够提供比传统染料更深色、更鲜艳的颜色，而且可以通过对染剂的改性来调整颜色，使其符合各种纺织品的染色需求。
天然产物——染料植物资源的应用与开发引言：当今社会，环境保护问题越来越受到人们的关注，环保型产品受到人们的极大欢迎。
天然染料因其绿色环保特性，将有于改善纺织印染行业的严重污染问题，从而成为业内相关人士、企业和广大消费者的关注热。
本文将从植物染料的起源、现状、开发和利用及针对其在现实应用中还存在的制约其发展的因素提出相关建议。
提纲一．植物染料的历史二．植物染料市场的现状三．植物染料的概况四．植物染料的应用与开发五．植物染料的应用与开发的制约因素和开发建议一．植物染料的历史1.植物染料是天然染料中应用历史最悠久, 应用面最广的染料。
早在公元前25世纪印度就已经用茜草与蓝草对纤维进行染色, 与此同时生活在埃及与西亚的美索不达米亚的人们, 也已使用植物染料对织物进行染色并且掌握了植物染料的媒染技术,已经能够用植物染料染黄、红、绿等色。
2.植物染料的染色在中国古代又称草染, 早在夏代, 人们就使用蓝草来进行染色。
并且进行人工种植, 掌握了蓝草的生长规律。
植物染料的染色, 从染料的制备, 染色都有一整套的工艺技术。
3.商周时期, 尤其是春秋战国时期, 我国的草染工艺技术已经相当成熟。
从染草的品种、采集、染色工艺、媒染剂的使用等方面, 都形成了一套成熟的管理制度。
4.秦汉时期, 染料植物的种植面积和品种不断扩大。
已经出现规模经营。
个体种植的栀子与茜草竟然达到千亩。
5.南北朝时期，植物染料的制备已经相当完备, 可供常年存储使用。
6.至明清两代, 染料植物的种植, 制备工艺, 印染技术等方面均到鼎盛时期。
清代, 植物染料不仅自给自足, 而且还大量出口。
7.十九世纪中叶, 合成染料的崛起, 逐渐取代了植物染料。
8.二十世纪下半叶植物染料染色已经退出大工业生产, 在大城市中已经难觅踪迹。
但利用植物染料进行织物染色至今仍然在一些地区使用, 它与传统染色工艺扎染、蜡染相结合, 成为具有鲜明地方或民族特色的产品。
二．植物染料市场的现状随着生活水平的提高，现在人们对生活的要求已经不仅仅在吃饱穿暖的层次上，他们对自身生活的品质有了更多更深入的要求，表现在对健康、环保、舒适、品味等多方面的追求中。
可以看出植物染色在家用纺织品中的应用的前景还是十分广阔的，我们应不断的研究新的植物染料染色技术和扩大品种，来适应不断变化的市场需求。
且目前在日本、韩国、印度、英国、美国等国家, 将使用植物染料印染的天然纤维织物, 作为一种时尚,这个市场正逐渐向世界扩展。
植物染料的市场潜力十分乐观。
三．植物染料的概况1.什么是植物染料植物染料是指从植物中提取, 能使其他材料着色的一类天然植物产物。
一般而言, 所谓植物染料主要用于纺织物的染色, 具有色调自然、对环境和人体安全、有一定功效等特点。
许多植物染料也可作为食品着色剂。
2.植物染料的分类①按颜色性质分类a.直染型：某些植物染料天然色素对水的溶解度好，染料能直接吸附到纤维上，可采用直接染色法去染色的染料。
b.媒染型：某些植物染料的天然色素对水的溶解度颇好，染料成分虽然能直接吸附到纤维上，但染色牢度较差，需要曹永助剂或媒染剂的一类染料。
c.直染,媒染型:可直接进行染色,也可利用媒染剂进行染色的一类植物染料.d.还原型：某些植物染料不溶于水，需要使用还原剂使其溶解，使之染上纤维，然后再氧化复变为不溶性而固着在织物上的染料。
e.其他类型:利用植物染料中天然色素对酸碱性的溶解度不同，使之在纤维上固着染色。
②按化学结构分类a.类胡萝卜素类：栀子黄b.类黄酮类：槐花黄；青茅草黄；杨梅黄；红花红；紫衫红c.醌类：大黄黄；茜草根红；紫草紫d.多酚类：石榴根黑；槟榔子黑；棕儿茶树皮黑；栗树皮黑；木包树皮黑e.二酮类：姜黄素f.吲哚类：靛蓝g.生物碱类：黄柏h.叶绿素类：大多数绿色植物③按颜色分类a.红色系植物染料：茜草；红花；苏木b.黄色系植物染料：栀子；槐花；姜黄c.蓝色系植物染料：蓼蓝；菘蓝；木兰；马蓝d.紫色系植物染料：紫草；紫檀；野苋；落葵e.绿色系植物染料：冻绿及含叶绿素植物f.棕色系植物染料：茶叶；杨梅；烁木；栗子果皮；胡桃；g.灰色和灰色系植物染料：菱；五倍子；盐肤木；柯树；漆大姑；乌柏四．植物染料的开发与应用1.植物染料的开发应用概况：天然染料由于其良好的环境相容性和药物保健性能, 引起了许多染料研究和应用机构的关注,其应用已涉及多个领域。
我国现在有很多机构，都在重视开发利用植物染料。
东华大学纺织学院与江苏海澜集团承担了国家863高新技术项目“天然染料制备及其在生态纺织品开发与羊毛清洁生产中的应用技术”课题。
上海交通大学学者对国内外具有染色功能植物进行资料整理、采集并建立数据库，已整理出300种具有染色功能的植物。
大连理工大学开展植物染料结构修饰和仿生合成研究，为靛蓝等植物染料分子进行分子结构修饰，获得了具有高固色率、高性能的修饰天然色素结构的染料。
中科院大连化学物理研究所、北京服装学院和苏州大学等不少单位均有研究人员在从事天然染料染色方面的研究。
中国纺织科学研究院已研制成功天然黄(T R－Y)和天然绿(T R－G)，用于棉和丝绸的染色。
此外有许多单位开展植物染料提取工艺、染色性能、染色工艺及新型媒染剂等的研究。
这些所有的研究和开发都促进了我国植物染料应用的不断成熟。
2.植物染料的应用开发之染料制备：染液的制备即天然色素的提取, 通常染料植物的色素含量很低, 例如茜草的根部含茜素1.5%～2%, 兰草的靛蓝为1%左右, 另外, 由于色素与植物有机体结合比较牢固, 不能直接脱离植物本体而上染纤维。
因此选择合适的色素提取方式也是提高植物染料染色性能的关键。
①水提取：多数植物染料完全溶于水, 可以水为溶剂通过浸渍法或煎煮法提取色素。
然后取植物浸液或煮汁为染液对织物进行上染。
但植物不同, 水煮温度亦不同, 染液染色得色率也不同。
另外, 水提染料粒径大, 色牢度不好, 如石榴皮、杨梅等。
此外, 还有酸性水提和碱性水提。
例如, 红花和石榴皮的染料分子中含有羟基, 提取时可加入碱性物质( 如碳酸钠) 以提高其溶解度; 而杨梅、山桃可加入醋酸溶液进行酸提。
②有机溶剂提取：对于难溶于水的色素染料, 可用甲醇、乙醇、苯、乙醚和乙酸乙酯等有机溶剂进行分步提取, 也可采用混合溶剂、反应溶剂进行提取。
且大多采用浸渍法、渗漉法、回流提取法等, 如紫草、指甲花等, 但有机溶剂提取成本高于水。
③加分散剂法：研究表明, 对那些在水中溶解度小的植物染料采用加分散剂的方法, 效果很好。
用阴离子或非离子表面活性剂使染料颗粒得以分散, 染液即可形成较稳定的分散体系。
染色时, 织物和染料接触的机会增多, 上染速度也加快。
染料的水溶性越小, 加分散剂染色的效果就越明显。
④超声波法和微波法：超声波可产生空化、机械振动、乳化扩散等多级效应。
有试验显示, 超声波分散作用时的空化现象使染料解聚, 从而获得微粒径的染料, 增强了染料的渗透能力,大大地提高了染色深度和牢度; 另外, 超声波提取色素, 操作简单、快速、提取率高。
而微波提取可强化浸提过程、提高产率。
目前, 微波提取色素已经涉及到生物碱、类黄酮、多元酚类物质。
另外, 也有人尝试以微波-超声波法提取色素, 从实验可知, 联合处理可打断色素的键合, 破坏组织细胞, 提高色素的提取率。
⑤冷冻真空干燥法：日本研究机构表明, 将植物浸出液通过三层薄膜装置和反渗透膜的过滤及CEP 实验系统的离心处理,然后再采用冷冻脱水技术即可得到粉状色素。
而且实验表明, 粉状染料比萃取的新鲜染浴对真丝的染色效果好。
⑥超临界流体萃取法超临界流体萃取是利用其介于气体和液体之间的流体进行萃取, 该流体具有优异的溶剂性质。
在较高压力下,将溶质溶解于流体中,然后降低流体溶液的压力或升高温度, 使溶解于超临界流体中的溶质因密度下降、溶解度降低而析出。
此法对产品破坏性小, 产率高,避免了用有机溶剂萃取的溶剂残留问题。
梁瑞红[4]等使用超临界CO2 萃取新疆紫草中的萘醌色素, 产率高达3.59%。
除此之外, 目前还有纤维素酶法和空气爆破法等。
五．植物染料应用及开发制约因素和发展建议1.现今植物染料应用与开发的制约因素分析：天然染料虽具有广阔发展前景, 但目前要使其商业化并完全替代合成染料是不现实的,因为天然染料在应用中存在着许多问题。
①植物染料多来源于染料植物, 这使得它难以进行标准化生产。
即使是同一种植物,由于产地不同、气候条件不同及采集时间不同都会影响色素的组成及色泽。
而这必然会导致染料的染色重复性差。
②天然染料难以大量生产。
由于植物中色素含量较小,要想获得足够染料, 就要大量采摘或砍伐植物。
这会造成对生态环境的破坏,违背了使用天然染料染色以利于生态和环保的初衷。
③许多天然染料也都是中草药资源,具有很高的药用价值和经济价值, 如果将它们大量用于染料的提取,也是不经济的。
④多数天然染料存在染色牢度差的问题,即使采用多种媒染剂也仍难达到要求, 尤其是日晒牢度和皂洗牢度。
⑤传统的天然染料染色方法还存在着给色量低。
⑥传统的天然染料染色方法染色时间过长。
⑦大部分天然染料在染色时都要使用媒染剂, 而传统的媒染剂大多含重金属离子, 其中有许多被列入生态纺织品所禁用的名单。
2. 植物染料应用和开发建议①利用生物工程的方法培育植物。
生物培养的方法可使细胞生长速度大大加快,这样使得天然染料的生产可以不依赖于自然界的植物, 且产量大幅度提高，有助解决植物染料原料问题。
③研究性能优良的天然染料的品种, 测定其结构, 再研究其合成方法,逐步实现工业化大生产, 以代替安全性有问题的合成染料和植物染料开发对自然界植物依赖性高的问题。
④继续加大植物染料的开发研究投入，以先进的技术解决植物染料染色牢度差、染色时间过长等问题。
