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染料は、何らかの溶媒に溶解する着色物質です。対照的に、顔料はすべての溶媒に不溶性、またはほぼ不溶性です。染料は溶解性があるため、着色する物質と化学的に結合することができます。染料は一般的に水溶液として使用され、繊維への染料の定着性を向上させるために媒染剤が必要になる場合があります。 [ 1 ]
天然染料の大部分は、根、ベリー、樹皮、葉、木材、菌類、地衣類などの非動物由来の原料から得られます。[ 2 ]しかし、大規模な需要と技術の進歩により、現代で使用される染料のほとんどは、石油化学製品などの物質から合成的に生産されています。[ 3 ]昆虫や鉱物から抽出されるものもあります。[ 4 ]
合成染料はさまざまな化学物質から製造されます。染料の大部分は、コスト、光学特性（色）、および耐久性（堅牢度、媒染性）に優れているため、この方法で得られます。[ 1 ]染料と顔料はどちらも、可視光の特定の波長のみを吸収するため、着色されています。染料は通常、何らかの溶媒に溶解しますが、顔料は不溶性です。一部の染料は、塩を加えることで不溶性にして、レーキ顔料を生成することができます。[ 5 ] [ 6 ]
織物の染色は新石器時代にまで遡ります。歴史を通じて、人々は身近な地元の材料を使って織物を染めてきました。古代および中世の世界では、天然の無脊椎動物染料であるティリアンパープルやクリムゾンケルメスなど、鮮やかで耐久性のある色を生み出す希少な染料は非常に貴重な高級品でした。アブラナ、インディゴ、サフラン、アカネなどの植物由来の染料は、アジアとヨーロッパの経済において重要な交易品でした。アジアとアフリカでは、防染技術を用いて、布地の染料の吸収を制御することで、模様入りの織物が作られました。コチニールやログウッドなどの新世界の染料は、スペインの財宝船団によってヨーロッパにもたらされ、 [ 7 ]ヨーロッパの染料は植民者によってアメリカに持ち込まれました。[ 8 ]
染色された亜麻繊維は、ジョージア共和国の紀元前36,000年の先史時代の洞窟で発見されている。[ 9 ] [ 10 ]考古学的証拠によると、特にインドとフェニキアでは、染色が5,000年以上にわたって広く行われてきた。初期の染料は、動物、植物、鉱物由来で、加工はほとんど、あるいは全く行われなかった。染料の最大の供給源は植物界であり、特に根、ベリー、樹皮、葉、木材などが挙げられるが、商業規模で使用されているのはごく一部である。[ 11 ]
初期の工業化はスコットランドのJ. Pullar and Sonsによって行われた。 [ 12 ]最初の合成染料であるモーブは、 1856 年にウィリアム・ヘンリー・パーキンによって偶然発見された。[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]モーブの発見は、合成染料と有機化学全般の急激な発展のきっかけとなった。フクシン、サフラニン、インジュリンなどの他のアニリン染料がそれに続いた。それ以来、何千もの合成染料が作られてきた。[ 16 ] [ 17 ]
1856年のモーブインの発見は、合成染料産業の発展につながった。イギリスのマンチェスターでは、イヴァン・レヴィンシュタイン、レヴィンシュタイン社[ 18 ] 、チャールズ・ドレイファス、クレイトン・アニリン社[ 18 ]、ウィリアム・クラウス、クラウス社[ 19 ]など、多くの人々が染料製造工場を設立した。
藤色の発見は、免疫学や化学療法の発展にもつながった。1863年、ドイツのヴッパータールとなる場所にバイエルAGの前身が設立された。1891年、パウル・エールリッヒは、特定の細胞や生物が特定の染料を選択的に取り込むことを発見した。そして、染料が他の細胞に影響を与えなければ、十分な量の染料を注射すれば病原性微生物を殺せると考えた。エールリッヒは、化合物を用いて梅毒を標的とした。これは、体内の細菌を選択的に殺すために化学物質が使用された最初の例である。彼はまた、マラリアの原因となるプラスモジウムを標的とするためにメチレンブルーを使用した。[ 20 ]
染料の色は、電磁スペクトルの可視領域（380～750 nm）における光の吸収に由来する。化学構造が光の吸収を決定するため、多くの分類体系の基礎となっている。[ 1 ]
この染料群の基本構造はアントラキノンです。置換基を変化させることで、黄色から赤、青から緑までほぼすべての色が得られ、特に赤と青のアントラキノン染料が重要です。還元により、キノンは対応する水溶性ヒドロキノンに変換され、アントラキノン染料を建染染料として使用できます。適切な置換基があれば、アントラキノン染料は合成繊維の染色用分散染料としても使用できます。スルホン酸基を含む水溶性アントラキノン染料は、酸性染料または反応染料として使用されます。
アゾ染料は、基本構造要素としてアリール基またはアルケニル基で置換されたアゾ基を含む。複数のアゾ基を含むアゾ染料は、ビスアゾ（ジサゾとも呼ばれる）、トリサゾ、テトラキサゾ、ポリアゾ染料と呼ばれる。アリール置換基は通常、ベンゼンまたはナフタレン誘導体であるが、ピラゾールやピリドンなどのヘテロ芳香族系も含まれる。アルケニル置換基としては、例えばアセト酢酸の置換アニリドなどのエノール化可能な脂肪族基が用いられる。
アゾ染料は、芳香族アミンのジアゾ化に続いて、ジアゾニウム塩と電子豊富な芳香族化合物またはβ-ジカルボニル化合物とのアゾカップリングによって合成されます。アゾ染料は、染料の中で最も重要かつ広範なクラスであり、ほぼすべての用途関連の染料カテゴリーに存在します（→用途技術による分類）。天然に存在するアゾ染料は知られていません。ターコイズと鮮やかな緑色を除いて、ほぼすべての色はアゾ染料を使用して実現できます。アゾ基は還元剤に敏感であり、切断されて染料の変色を引き起こします。さまざまな種類のアゾ染料の例（モノアゾ染料およびビスアゾ染料／ベンゼン、ナフタレン残基／ピリドン、アセトアセトアニリドカップリング成分／金属錯体染料）：
ジオキサジン染料（トリフェンジオキサジン染料とも呼ばれる）は、基本構造としてトリフェンジオキサジンを含んでいます。これらの鮮やかな発色の染料は、優れた耐光堅牢度を示し、アゾ染料とアントラキノン染料の両方の利点を兼ね備えています。ジオキサジン染料は、直接染料と反応染料として市販されています。[ 21 ]
インジゴイド染料はカルボニル染料に属し、建染染料として使用されます。最も重要な代表例はインディゴで、古代には植物から天然染料として抽出され、現在でも特にジーンズの染色用に工業的に大量生産されています。もう一つの天然染料は、古代紫（ CIナチュラルバイオレット1／ジブロミンジゴ）です。
金属錯体染料は、金属と、電子供与体を含む1つ以上の染料配位子から形成される錯化合物から構成されます。銅およびクロム化合物が主流ですが、コバルト、ニッケル、鉄の錯体も少量ながら使用されます。配位子としては、アゾ染料、メチン染料、ホルマザン、フタロシアニンなどがよく用いられます。金属錯体染料は、優れた堅牢性という特徴を持っています。
ホルマザン染料は、構造的にアゾ染料と関連しています。その基本構造はトリフェニルホルマザンです。これらは、銅、ニッケル、コバルトなどの遷移金属とキレート錯体を形成します。置換基によって、錯体を形成していないホルマザンはオレンジ色から濃い赤色を呈しますが、金属錯体を形成したホルマザンは紫色、青色、または緑色を呈します。これらは、ジアゾニウム塩とヒドラゾンのアゾカップリングによって合成されます。特に商業的に重要なのは、様々なホルマザンの青色の四座配位銅キレート錯体であり、主に綿の反応染料として使用されます。
フタロシアニン染料は、フタロシアニン構造を基盤とする銅またはニッケルの金属錯体です。構造的にはポルフィリンと関連があり、アヌレン構造を共有しています。主にスルホクロロ化反応によって水溶性置換基を導入することで、ターコイズブルーから鮮やかなグリーンまで幅広い色合いの染料が得られます。フタロシアニン染料は、優れた耐光性を持つことが特徴です。
![フタロシアニン（アザ[18]アヌレン）](https://img-server.japedia.wiki/wikipedia/commons/thumb/3/3f/Phtalocyanine_Aza%2818%29annulene.svg/500px-Phtalocyanine_Aza%2818%29annulene.svg.png)
メチン染料またはポリメチン染料は、共役二重結合を発色団として持ち、2つの末端基が電子受容体Aと電子供与体Dとして機能します。これらの末端基は通常、窒素原子または酸素原子を含み、複素環の一部である場合があり、二重結合は芳香族系の一部である場合があります。1つ以上のメチン基が窒素原子に置換されている場合、これらの染料はアザ類似メチン染料と呼ばれます。これにより、異なるサブクラスが生じます。
シアニン染料は、共役二重結合が第三級アミノ基と第四級アンモニウム化合物に挟まれている。 [ 23 ] 2つのメチン基が窒素原子に置き換えられ、一方の末端基が複素環の一部であり、もう一方が開鎖である場合、重要なジアザヘミシアニン染料が形成される。例：ベーシックレッド22。
スチリル染料：ポリエン骨格にフェニル環を挿入することにより、これらの染料はスチレン構造要素を含みます。例：分散イエロー31。
トリフェニルメチン染料は、古い文献ではトリフェニルメタン染料とも呼ばれており、これはトリフェニルメタンから誘導され、少なくとも2つの芳香環に電子供与性置換基を持つ。例：ベーシックグリーン4（マラカイトグリーン）。 [ 24 ]
ニトロ染料では、ニトロ基が芳香環上にあり、電子供与体であるヒドロキシ基（–OH）またはアミノ基（–NH 2）に対してオルト位に位置します。この染料クラスの最も古い代表例はピクリン酸（2,4,6-トリニトロフェノール）です。ヒドロキシニトロ染料はもはや商業的に重要ではありません。これは比較的小規模ですが歴史的に重要な染料クラスであり、その代表例は高い耐光性と簡単な製造方法が特徴です。ニトロ染料は黄色から茶色の色合いを示します。分子サイズが比較的小さいため、分散染料として重要な用途はポリエステル繊維の染色です。酸性染料および顔料染料としても使用されます。
ニトロソ染料は、ニトロソ基を含む芳香族化合物である。ニトロソ基のオルト位にヒドロキシ基を持つニトロソ染料は、金属錯体としてのみ使用される。代表的な例として、ナフトールグリーンB（CIアシッドグリーン1）が挙げられる。 [ 25 ]
硫黄染料（硫化染料）は、芳香族残基間にジスルフィド結合またはオリゴスルフィド結合を有する、水不溶性の高分子染料です。ベンゼン、ナフタレン、またはアントラセン誘導体を硫黄またはポリ硫化物と融解させることで製造され、その組成は明確に定義されていません。特に綿繊維の染色に適しています。建染染料と同様に、苛性ソーダとジチオナイトまたは硫化ナトリウムを用いて水溶性形態（ロイコ化合物）に還元し、繊維に塗布した後、酸化によって不溶性形態に固定します。毒性および環境上の理由から、クロム酸塩による酸化は、低硫化硫黄染料および硫化物を含まない還元剤に置き換えられつつあります。硫黄染料は製造コストが低いため、量的に重要な役割を担い続けています。一般的に色はくすんでいますが、洗濯堅牢度と耐光堅牢度に優れています。[ 26 ]
染料の色調は基本的にその発色団によって決まりますが、染料の特性は適切な化学基を導入することで変更でき、さまざまな基材の染色が可能になります。これにより、染色プロセスに応じて染料が分類されます。この分類は、染料化学における重要な標準参照であるカラーインデックスでも使用されています。カラーインデックス（CI）は、染料のクラス、色、および化学的同一性を示します。10,000 種類以上の染料が掲載されており、その 50% 以上がアゾ染料です。[ 27 ]
この用語は媒染染色に由来し、適切な酸性染料を媒染処理された布地（主に羊毛と絹）に塗布する。染色前に、繊維は[クロム]、[鉄]、またはアルミニウム塩で処理される。その後の蒸気処理中に、繊維上に金属水酸化物が形成される。染色中に、これらの水酸化物は（通常は特殊な）酸性染料と反応して金属錯体染料を形成する。繊維上のこのプロセスはニス塗りに相当する。 [ 28 ]
クロム塩を使用する場合、染料はクロム染料と呼ばれます。染料の種類に応じて、クロム塩（通常はクロム酸塩または二クロム酸塩）は、染色前、染色中、または染色後に添加されます。したがって、前媒染、後媒染、および単一浴クロム染色プロセスが区別されます。クロム染料は、優れた湿潤堅牢度で知られています。しかし、繊維および染色廃水の重金属汚染は、重大な環境問題です。[ 29 ]
媒染染料は、カラーインデックスでは「CI媒染染料」と表記されます。例：
歴史的には、クロム、鉄、アルミニウム塩に加えて、バナジン酸アンモニウム、タンニン酸、酸化アルミニウム、アンチモン、バリウム、鉛、コバルト、銅、マンガン、ニッケル、スズ、トルコ赤油をベースとした媒染剤も使用されていました。酒石酸アンチモンカリウムや塩化アンチモン(III)などのさまざまなアンチモン塩、ケイ酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、さらには牛糞も定着剤として使用されていました。 [ 30 ]
直接染料（または実体染料）は、高い実体性により水溶液から直接繊維に吸収されます。セルロース繊維に特に適しています。繊維への結合は、主にファンデルワールス力などの物理的相互作用によって起こります。ほとんどの直接染料はアゾ染料グループに属し、特にポリアゾ染料がこれに該当します。カラーインデックスでは、CI直接染料と表記されます。例：
水にほとんど溶けない分散染料は、主に疎水性のポリエステルや酢酸セルロースの染色に用いられます。分散染料は分散剤とともに微粉砕され、染色中に分子レベルで溶解した染料が繊維中に拡散し、固溶体を形成します。これにより、洗濯堅牢度と耐光堅牢度に優れた染料が得られます。
分散染料の大部分はアゾ染料に分類されます。分散染料は、特にポリエステル繊維の普及と優れた機械的特性により、非常に重要なグループとなっています。1999年には、西ヨーロッパにおける総売上高は9,800万ユーロに達しました。
カラーインデックスによると、これらは「CI分散染料」に分類されます。例：
染料開発では、水溶性カップリング成分（CIアゾカップリング成分）と水溶性ジアゾ成分（CIアゾジアゾ成分）の反応により、繊維上に実質的に水に不溶性の染料が直接形成されます。この染料は主にセルロース繊維に使用され、非常に優れた湿潤堅牢度を特徴としています。染料開発において最も重要なカップリング成分はナフトールASです。
カチオン染料は、特にポリアクリロニトリル（PAN）繊維やアニオン変性ポリエステル繊維において、鮮やかで耐光性に優れた発色を示すカチオン化合物です。これらの染料は、繊維上の負電荷を持つ基とイオン結合を形成します。カチオン染料には様々な発色団が用いられますが、メチン染料では、他の発色団系とは異なり、正電荷が非局在化しています。
カチオン染料はカラーインデックスでは「CIベーシック染料」と表記されているが、近年の文献ではこの染料クラスに対して「ベーシック染料」という用語はもはや一般的には使われていない。 [ 25 ]
建染染料は、アルカリ溶液中で還元（建染）して、染色用に水溶性のジヒドロまたはロイコ塩基形態に変換される水不溶性顔料から構成されます。アニオンは綿またはビスコース繊維に対して十分な親和性を示し、吸収を可能にします。染料はその後、大気中の酸素または酸化剤による酸化によって不溶性形態に再変換されます。染料は繊維内の分子レベルで効果的に固定されます。この「繊維内の沈殿」により、非常に高い洗濯堅牢度と耐光堅牢度が得られます。[ 31 ]水不溶性硫黄染料も同様の挙動を示します。
最も重要な建染染料はインディゴである。インダントレン系染料もまた非常に重要である。
建染染料は、カラーインデックスでは「CI建染染料」と表記されます。例：
食品着色料は、加工によって生じる色の変化を補正したり、消費者の期待に応えたりするために食品添加物として使用されます。天然由来の着色料と合成着色料の両方が使用されます。食品着色料の使用は法律で厳しく規制されており、 EUでは2008年12月16日の食品添加物に関する規則(EC) No. 1333/2008によって規制されています。[ 32 ] E番号が付与された承認済みの添加物のみが販売可能であり、これらは製品に表示されなければなりません。[ 33 ]
食品着色料は、カラーインデックスにおいて「CI食品着色料」と表記されます。
食品着色料は食品添加物に分類されるため、一部の工業用染料よりも高い基準で製造されています。食品着色料には直接染料、媒染染料、建染染料があり、その使用は法律で厳しく規制されています。多くはアゾ染料ですが、緑や青などの色にはアントラキノンやトリフェニルメタン化合物が使用されます。天然由来の染料もいくつか使用されています。[ 34 ]
カラーインデックスでは「溶剤染料」と表記される溶剤染料は、アルコール、エステル、炭化水素などの様々な有機溶剤に溶解する水不溶性染料です。一般的に、溶剤染料の構造にはスルホン酸基やカルボキシル基は含まれていません。例外として、分子内スルホン酸基またはカルボキシル基が対イオンとして作用するカチオン染料があります。溶剤染料は、アゾ染料、アントラキノン染料、金属錯体染料、フタロシアニンなど、様々な染料クラスに存在します。ラッカー（例：ザポンラッカー用ザポン染料）、鉱物油製品の着色（スーダン染料）、ワックス、インク、透明プラスチックなどに使用されます。カラーインデックスでは、 CI溶剤染料と表記されます。
例：
染色工程において、反応染料は繊維の官能基と共有結合を形成し、高い湿潤堅牢度を持つ染料となる。これらはセルロース繊維に使用される染料の中で最大のグループを占めるが、濃い色合いでは羊毛やポリアミドにも使用される。 [ 35 ]
化学的に、反応性染料は2つの成分から構成されます。発色団と、反応性アンカーとも呼ばれる1つ以上の反応性基です。主な反応性アンカーシステムとして、以下の2種類が用いられます。
両方のタイプの反応性アンカーは、単一の反応性染料中に同時に存在し得る。
アゾ染料は、反応染料に用いられる発色団の中で圧倒的に最も一般的なものです。しかし、アントラキノン、ホルマザン、フタロシアニン染料などの他の発色団系も重要です。反応染料は、カラーインデックスでは「CI反応染料」と表記されます。
例：
酸性染料は、通常スルホン酸基などの陰イオン置換基を含む親水性染料です。ほとんどの酸性染料はアゾ染料に分類されますが、他の発色団を持つものも存在します。酸性染料は主に羊毛、絹、ポリアミドの染色に用いられ、染色はpH2～6の範囲で行われます。染料分子が小さい場合、染料分子が繊維のアンモニウム基と主に塩のような結合を形成するため、均一な染色が実現します。このような染料の耐洗濯性は比較的中程度です。分子サイズが大きくなるにつれて、染料分子の疎水性部分と繊維との間の吸着力によって染料と繊維の結合が強化されます。これにより耐湿性は向上しますが、染色の均一性は低下することがよくあります。
酸性染料は、カラーインデックスでは「CI酸性染料」と表記されます。例：
従来の染料は繊維、皮革、紙の外観を変えるために使用されるが、機能性染料は一般的に美的目的以外で使用される。典型的な用途としては、指示染料や電圧依存性染料などがある。[ 36 ]
特殊な染料は
レーザー色素は、一部のレーザー、光メディア（ CD-R）、カメラセンサー（カラーフィルターアレイ）の製造に使用されています。 [ 37 ]経済的な観点から、機能性色素はCDやDVDの製造において特に重要です。色素分子はディスクのポリカーボネートに埋め込まれています。バーナーのレーザービームによって色素分子が光エネルギーを吸収して熱に変換し、ポリカーボネートの局所的な溶融を引き起こします。このわずかに変化した表面構造は、読み取りプロセス中に検出されます。[ 38 ]レーザー色素の例としては、ローダミン6Gやクマリン色素などがあります。[ 39 ]
「生体染色剤」または染色液とは、生細胞や組織に浸透しても、目に見える変性変化をすぐに引き起こさない染色剤のことである。[ 40 ]このような染色剤は、医学や病理学の分野で、特定の構造（細胞など）を選択的に染色して周囲の組織と区別し、顕微鏡などで観察しやすくするために有用である。細胞や組織の観察を可能にするために可視化が行われるため、染色剤が組織の構造や機能に他の影響を与えず、客観的な観察を妨げないことが通常重要となる。
研究前に生物から取り出された細胞に使用することを目的とした色素（超生体染色）と、注射またはその他の手段で生体内に投与される色素（生体内染色）は区別される。後者は（例えば）より高い安全基準の対象となり、通常は、研究対象の組織だけでなく、あらゆる生化学的プロセスに（組織から除去されるまで）悪影響を及ぼさないことが知られている化学物質でなければならない。
「生体染色」という用語は、生体内染色と超生体染色の両方と互換的に使用されることがありますが、どちらの場合も、検査対象の細胞がまだ生きているという概念が根底にあります。より厳密に言えば、「生体染色」という用語は「超生体染色」の正反対を意味します。超生体染色では生細胞が染色液を吸収しますが、「生体染色」では生細胞は染色液を排除します。たとえば、生細胞は陰性に染色され、死細胞のみが陽性に染色されるため、陰性に染色された全細胞の割合を数えることで生存率を判定できます。染色が超生体染色か生体内染色かは染色剤によって決まるため、超生体染色と生体染色を組み合わせることで、細胞をさまざまなグループ（たとえば、生存、死、死滅）に、より正確に分類できます。[ 41 ]
その他にも、以下のようなクラスがいくつか開設されています。
繊維、印刷、製紙産業で生産される染料は、河川や水路の汚染源となっている。[ 43 ]推定70万トンの染料が年間生産されている（1990年のデータ）。その廃棄物処理は、化学的および生物学的手段を用いて、多くの注目を集めている。[ 44 ]
染料は環境中に放出される前に、より害の少ない物質に分解されるか、放出される水から分離される。これにはいくつかの方法がある。
吸着法は、その簡便性、低コスト、そして豊富な吸着剤の入手性から、染料除去において最も一般的かつ効果的な方法の一つです。この方法では、染料分子が活性炭、粘土、ゼオライト、農業廃棄物などの固体材料の表面に吸着します。この方法は、強力な化学薬品や高エネルギーを必要とせず、高い染料除去効率を実現できます。ただし、その性能は染料の種類や吸着剤の表面特性に左右され、使用済みの吸着剤は適切な廃棄または再生が必要となる場合もあります。
膜ろ過とは、半透膜を用いて水から染料分子を分離する技術です。限外ろ過、ナノろ過、逆浸透などの技術は、染料のサイズや分子量に基づいて染料を除去できます。これらの方法は高い分離効率を実現し、再利用可能な水を生成することができます。しかし、これらの方法は高価であり、高圧を必要とし、膜の汚染が発生しやすいため、寿命と性能が低下するという欠点があります。
この方法は、化学凝集剤（ミョウバン、塩化第二鉄）を用いて染料粒子を不安定化させ、より大きなフロックに凝集させる。これらのフロックは、沈殿またはろ過によって除去できる。凝集処理は、廃水処理施設における前処理工程として一般的に用いられている。粒子に結合した染料の除去には効果的であるが、可溶性または非常に安定性の高い染料化合物には効率が悪く、大量の化学スラッジが発生する。
生物学的方法は、微生物（細菌、真菌、藻類）の活動を利用して染料分子を分解します。これらのプロセスは費用対効果が高く環境に優しいため、大規模処理に適しています。しかし、多くの合成染料、特にアゾ染料は、その複雑な構造のため微生物による分解に抵抗性があります。生物学的方法は、多くの場合、長い保持時間を必要とし、pH、温度、有毒物質の存在などの操作条件に敏感です。[ 45 ] [ 46 ]
化学酸化では、オゾン（O₃）などの強力な酸化剤が使用されます。3 )過酸化水素(H2 O2）または塩素を用いて染料分子を分解し、より害の少ない物質にする。高度酸化処理（AOP）は、有機汚染物質を完全に無機化できる高反応性ラジカルを生成する。これらの方法は、幅広い染料に対して迅速かつ効果的であるが、コストがかかり、二次汚染物質を生成したり、複雑な装置が必要になる場合がある。
光触媒分解は、二酸化チタン（TiO₂）などの半導体触媒の存在下で光エネルギー（通常は紫外線または太陽光）を利用する、持続可能で高度な方法です。2）または酸化亜鉛（ZnO）を用いて染料を分解する。このプロセスでヒドロキシルラジカルなどの活性酸素種、染料分子が水や二酸化炭素などのより小さく害の少ない副産物に分解される。この方法はクリーンで再利用可能であり、難分解性染料の処理に効果的であるため、現代の廃水処理戦略に理想的である。不均一光触媒は、染料を分解するアプローチの1つである。 [ 47 ] [ 48 ]
イオン交換法では、合成樹脂材料を用いて、水中の染料イオンを無毒性のイオンと交換します。この方法は選択性が高く、効率的で、低濃度の染料溶液に効果的です。また、再生して複数回再利用することも可能です。ただし、処理能力には限界があり、大型の非イオン性染料分子や複雑な染料分子の除去には効果が低いという欠点があります。
電気化学処理は、電流を用いて酸化還元反応を促進し、染料分子を分解する処理法です。追加の化学薬品を使用せずに実施でき、染料を完全に除去することが可能です。この処理法は幅広い種類の染料に有効で、自動化も可能です。ただし、高いエネルギー投入量が必要であり、大規模な処理には高額な設備投資が必要となる場合があります。
後期の典型的な手順では、根の抽出物を可溶性硫酸アルミニウム塩（ミョウバンなど）と混合し、アルカリを加えてレーキ顔料を沈殿させる[...]染料が無機基質または媒染剤に付着するとレーキ顔料を生成する。
可溶性陰イオン染料は、アルカリ土類金属塩または遷移金属塩（例：Ca2+、Ba2+、Al3+）を添加することにより、不溶性の「レーキ」に変換できます。
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