國家標準GB/T7573-2009《紡織品水萃取液pH值的測定》的修訂主要參考了標準ISO3071:2005《紡織品 水萃取液pH值的測定》。與GB/T7573-2002相比,GB/T7573-2009進行了重大的技術內容調整,主要修改內容如下:
(1)增加了KCl(0.1mol/L)萃取介質;
(2)蒸餾水或去離子水的pH值范圍改為5.0~7.5;
(3)增加了一種標準緩沖溶液;
(4)改變部分試驗器具的精度要求;
(5)振蕩萃取時間由1h改為(120±5)min;
(6)要求平行誤差不得超過0.2;
(7)取消了樣品的調濕要求。
本文主要針對以上的(1)、(2)、(5)、(7)修改的內容進行試驗分析,探求更加科學、合理的試驗條件。
試驗部分
本試驗部分主要針對標準GB/T7573-2009《紡織品 水萃取液pH值的測定》中調整的技術部分,探討萃取介質和萃取時間、試驗用水、試驗時間,樣品調濕等因素對水萃取液pH值測定的影響,尋求適用于現代紡織實驗室檢測的最佳試驗條件。試驗中除對比的技術條件外,其他技術條件一律按照GB/T7573-2009的要求進行,不單獨特別說明。試驗采用4種不同種類產品:樣品1–純棉提花床品四件套;樣品2–錦綸花邊面料;樣品3–純棉麻灰紗;樣品4–學生西服,分別進行試驗。
1.1萃取介質和萃取時間的影響
1) 三級水(pH值5.0~7.5)萃取介質
原理:水是極弱的電解質,其電離方程式可表示為:H2O
H++OH-。
實驗室三級水的電導率一般在2~5μS/cm之間,其作為紡織品萃取液萃取出的離子極為有限,離子強度小,電導率低,電阻高,與測量回路的其他電阻相比已不可忽略;同時,由于液接電勢的不穩定會引起pH值的變化,其示值漂移幅度大,不易得到重現的結果。
2)0.1mol/L KCl萃取介質
原理:KCl溶液是
H++OH-的電離平衡,對試液本身的pH值無干擾,因此可以作為離子強度調節劑,增加離子強度,提高電導率,進而提升pH值測定示值的穩定性[2]。3) 試驗結果及分析
表1 采用KCl和三級水做萃取介質測得的pH值數據
| 萃取時間 | 項目 | 0.1 mol/L KCl | 三級水 | ||||||
| 樣品1 | 樣品2 | 樣品1 | 樣品2 | ||||||
| 1h | 平行樣萃取液pH值 | 7.2 | 7.2 | 6.3 | 6.2 | 7.2 | 7.3 | 6.2 | 6.3 |
| 平均pH值 | 7.2 | 6.2 | 7.2 | 6.2 | |||||
| 2h | 平行樣萃取液pH值 | 7.2 | 7.2 | 6.3 | < 7.3 | 7.4 | 6.4 | 6.2 | |
| 平均pH值 | 7.2 | 6.3 | 7.4 | 6.3 | |||||
從表1中可以發現:用0.1 mol/L KCl做萃取介質測得的pH值與用水做萃取介質所得結果無明顯差異。用0.1 mol/L KCl作為萃取介質,萃取時間分別為1 h和2 h時,pH值的測試結果無明顯差異。經過多次試驗,當采用100 mL 的0.1 mol/L KCl做萃取介質,萃取時間在1h±5min時,即可得到較好的數據。
試驗過程中還發現:用玻璃電極測試KCl萃取液的pH值時,測試結果迅速且數值穩定無明顯漂移;而玻璃電極測試水萃取介質的pH值時,則響應時間較長,數值穩定慢且穩定性差,數據的重現性不好。
1.2 三級水pH值的影響
新標準引用了GB/T 6682-2008《分析實驗室用水規格和試驗方法》,將試驗用蒸餾水或去離子水的pH值范圍改為5.0~7.5,擴大了試驗用水的選擇范圍。本試驗選擇 pH值分別為5.5和7.5的三級水(標注為A和B)為萃取介質,對試驗樣品3和樣品4,進行萃取液pH值的測定,結果如下:
表2 pH值不同的三級水對測試結果的影響
| 項目 | A | B | ||||||
| 樣品3 | 樣品4 | 樣品3 | 樣品4 | |||||
| 平行樣萃取液pH值 | 6.2 | 6.3 | 8.6 | 8.6 | 6.4 | 6.4 | 8.8 | 8.7 |
| 平均pH值 | 6.2 | 8.6 | 6.4 | 8.8 | ||||
試驗發現,樣品3、樣品4經不同區間范圍的三級水萃取,萃取液pH值差異不大,均小于0.2 pH單位。經過大量的試驗證明,三級水的pH值對樣品萃取液的pH值影響在誤差允許范圍之內,可以忽略。
1.3 試驗時間的影響
玻璃電極浸沒在萃取液中的時間長短影響著讀數的穩定性。要得到比較準確可靠的讀數,玻璃電極需要在萃取液中浸沒一段時間,以使電極得到響應,但是浸沒時間不宜過長,否則測試數據會漂移,讀數不穩定。
另外的試驗發現:堿性萃取液在空氣中暴露10 min可導致pH值的結果降低0.1以上,超過30min,就可導致pH值結果降低0.2以上;對于酸性偏中性萃取液,在空氣中暴露30 min后,pH值的結果會提高0.2以上。這是因為在一個敞開的實驗室環境條件下,空氣中的二氧化碳或其他酸性(或堿性)氣體會溶解在萃取液中,影響溶液中H+的濃度,進而破壞離子的交換平衡,干擾試驗。目前,國內實驗室基本采用開放式的環境對萃取液進行pH測試,所以應盡可能迅速的完成試驗操作以減小試驗誤差。
1.4 樣品調濕的影響
G
1.5 其他影響因素
試驗樣品的制備,萃取液振蕩的頻率、振幅,電極的選擇、保養,試驗人員主觀判斷,實驗室環境等因素都會影響到萃取液pH的測定準確度,實驗室工作人員需在日常工作中注意設備和操作的影響因素,如電極的有效期一般為1年,長期使用的電極會出現響應慢、數據漂移等特點,應及時更換新電極。
結論
通過試驗發現,影響pH值測試準確度的因素有很多。從GB/T7573-2009《紡織品 水萃取液pH值的測定》與GB/T7573-2002《紡織品 水萃取液pH值的測定》兩個標準的內容對比出發,設計并實施了大量試驗,結果表明:采用100 mL 0.1mol/L KCl溶液作為萃取介質,萃取(60±5) min,可以得到重現性好、可信度高的數據,同時可提高工作效率;作為萃取液的三級水的pH值對測試結果無明顯影響;萃取液暴露在實驗室開放環境的時間長短對測試結果有較大影響。
盡管GB/T7573-2009《紡織品 水萃取液pH值的測定》比GB/T 7573-2002在技術條件上有了很大改進,更加科學合理,但是其具體實施細節還需要明確化,我們期待 GB 18401–2003《國家紡織產品基本安全技術規范》在以后的修改完善版本中,引用文件給予具體化。
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