國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T7573-2009《紡織品水萃取液pH值的測(cè)定》主要參考ISO3071:2005《紡織品水萃取液pH值的測(cè)定》,進(jìn)行了重大的技術(shù)內(nèi)容調(diào)整,與GB/T7573-2002相比,主要修改內(nèi)容如下:(1)增加KCl(0.1mol/L)萃取介質(zhì);(2)蒸餾水或去離子水的pH值范圍改為5.0~7.5;(3)增加一種標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液;(4)改變部分實(shí)驗(yàn)器具的精度要求;(5)振蕩萃取時(shí)間由1h改為2h±5min;(6)要求平行誤差不得超過0.2;(7)取消了樣品的調(diào)濕要求。
本文主要針對(duì)(1)、(2)、(5)、(7)修改部分進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析,探求更加科學(xué)、合理的技術(shù)條件。
2、實(shí)驗(yàn)部分
本實(shí)驗(yàn)部分依據(jù)GB/T7573-2009《紡織品水萃取液pH值的測(cè)定》實(shí)施方案,并針對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)中調(diào)整的技術(shù)部分,著重探討0.1mol/LKCl萃取介質(zhì)、萃取時(shí)間、實(shí)驗(yàn)用水、試驗(yàn)時(shí)間,樣品調(diào)濕等因素對(duì)水萃取液pH值的測(cè)定的影響,從而尋求適用于現(xiàn)代紡織實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)分析的最佳途徑。除對(duì)比實(shí)驗(yàn)部分的技術(shù)條件外,本實(shí)驗(yàn)其他技術(shù)條件一律按照GB/T7573-2009進(jìn)行,不單獨(dú)特別說(shuō)明。
2.1萃取介質(zhì)、萃取時(shí)間的影響
2.1.1三級(jí)水(5.0~7.5)[1]萃取介質(zhì)
原理:水是極弱的電解質(zhì),其電離方程式可表示為:H2OH++OH-
紡織品水萃取液萃取出的離子極為有限,離子強(qiáng)度小,溶液的電導(dǎo)率低,配制紡織品水萃取液的實(shí)驗(yàn)室三級(jí)水的電導(dǎo)率一般在2~5μS/cm,水萃取液的電阻很高,與測(cè)量回路的其他電阻相比已不可忽略,同時(shí)由于液接電勢(shì)的不穩(wěn)定引起pH變化等,導(dǎo)致示值漂移幅度大,因而不易得到重現(xiàn)的結(jié)果。
2.1.2KCl(0.1mol/L)萃取介質(zhì)
原理:KCl溶液是典型的中性溶液,為強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽,在水中完全電離,K+和Cl-不會(huì)改變水中H+的濃度,即H2OH++OH-電離平衡不會(huì)受到破壞,因而KCl溶液不會(huì)干擾試液本身的pH值,可以作為離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑,增加離子強(qiáng)度,提高電導(dǎo)率,從而提升pH值測(cè)定示值的穩(wěn)定性[2]。
2.1.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
表一:
萃取介質(zhì)
時(shí)間 pH值 | KCl(0.1mol/l) | 水 | ||||||
5.7 | 5.5 | |||||||
1h | 7.25 | 7.23 | 6.27 | 6.25 | 7.28 | 7.32 | 6.17 | 6.26 |
7.2 | 6.3 | 7.3 | 6.2 | |||||
2h | 7.22 | 7.24 | 6.30 | 6.30 | 7.36 | 7.42 | 6.37 | 6.25 |
7.2 | 6.3 | 7.4 | 6.3 | |||||
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實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),用0.1mol/lKCl做萃取介質(zhì),與水做萃取介質(zhì),所測(cè)萃取液的pH值無(wú)明顯差異。經(jīng)過多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),用玻璃電極測(cè)試KCl萃取液pH值時(shí),數(shù)值穩(wěn)定很快,且數(shù)據(jù)無(wú)明顯漂移;而水做萃取介質(zhì)時(shí),玻璃電極的響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng),數(shù)值穩(wěn)定較慢,且穩(wěn)定性不好,數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性不好。
用0.1mol/lKCl作為萃取介質(zhì),萃取時(shí)間分別為1h和2h時(shí),pH值結(jié)果無(wú)明顯差異,經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)證明,可以采用100ml0.1mol/lKCl為萃取介質(zhì)萃取1h±5min,可以得到滿意的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),同時(shí)提高工作效率。
2.2三級(jí)水pH值的影響
新標(biāo)準(zhǔn)GB/T7573-2009引用了GB/T6682-2008《分析實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格和試驗(yàn)方法》,并將實(shí)驗(yàn)用蒸餾水或去離子水的pH值范圍改為5.0~7.5,相對(duì)于GB/T7573-2002中規(guī)定的實(shí)驗(yàn)用水,其選擇范圍擴(kuò)大。本實(shí)驗(yàn)選擇pH為5.5和7.5的三級(jí)水為萃取介質(zhì),分別標(biāo)注為A,B,實(shí)施萃取液pH的測(cè)定,以分析不同pH區(qū)間的三級(jí)水對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。實(shí)驗(yàn)其他技術(shù)條件按照GB/T7573-2009《紡織品水萃取液pH值的測(cè)定》進(jìn)行。
2.2.1試驗(yàn)結(jié)果
表二:
萃取液編號(hào) | A | B | ||||||
樣品編號(hào) | 1# | 2# | 1# | 2# | ||||
萃取液pH | 6.23 | 6.28 | 8.63 | 8.61 | 6.45 | 6.40 | 8.76 | 8.68 |
pH平均值 | 6.3 | 8.6 | 6.4 | 8.7 | ||||
實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),1#、2#樣品經(jīng)不同區(qū)間范圍的三級(jí)水萃取,萃取液pH值差異不大,均小于0.2單位pH。經(jīng)過大量的試驗(yàn)證明,三級(jí)水的pH值對(duì)樣品萃取液的pH值影響在誤差范圍之內(nèi),可以忽略。
2.3實(shí)驗(yàn)時(shí)間的影響
在實(shí)驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn),玻璃電極浸沒在萃取液中的時(shí)間,影響著讀數(shù)的穩(wěn)定性。要得到比較準(zhǔn)確可靠的讀數(shù),玻璃電極的確需要在萃取液中浸沒一段時(shí)間,以使電極得到響應(yīng),但是浸沒時(shí)間過長(zhǎng),反而會(huì)使得測(cè)試數(shù)據(jù)漂移,從而造成讀數(shù)不穩(wěn)定,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),對(duì)于堿性萃取液,暴露在空氣中10?min,就可導(dǎo)致pH值結(jié)果降低0.1以上,超過三十分鐘,就可導(dǎo)致pH值結(jié)果降低0.2以上;對(duì)于酸性偏中性萃取液,在空氣中30?min,就可導(dǎo)致pH值結(jié)果提高0.2以上。這是因?yàn)樵谝粋€(gè)敞開的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件下,空氣中的二氧化碳以及其他可能的酸
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性(或堿性)氣體會(huì)溶解在萃取液中,影響溶液中H+的濃度,進(jìn)而破壞離子交換平衡,干擾實(shí)驗(yàn)。目前國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)室基本采用開放式環(huán)境對(duì)萃取液進(jìn)行pH測(cè)試,所以我們盡可能迅速的完成實(shí)驗(yàn)操作,以減小實(shí)驗(yàn)誤差。
2.4樣品調(diào)濕的影響
GB/T7573-2009《紡織品水萃取液pH值的測(cè)定》取消了試驗(yàn)樣品調(diào)濕處理的規(guī)定。對(duì)于同一個(gè)樣品,通過兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室間調(diào)濕與非調(diào)濕處理后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),萃取液的pH值重現(xiàn)出較大的無(wú)規(guī)律性的差異,由此可見,試驗(yàn)樣品的調(diào)濕處理會(huì)影響到其萃取液的pH值,新標(biāo)準(zhǔn)中取消這一規(guī)定無(wú)疑是更加規(guī)范的舉措。
2.5其他影響因素
實(shí)驗(yàn)樣品的制備,萃取液振蕩的頻率、振幅,電極的選擇、保養(yǎng),實(shí)驗(yàn)人員主觀判斷,實(shí)驗(yàn)室環(huán)境等因素都會(huì)影響到萃取液pH的測(cè)定準(zhǔn)確度。實(shí)驗(yàn)室工作人員需在日常工作中多加注意,頻率選擇應(yīng)為往復(fù)式60次/min,旋轉(zhuǎn)式30周/min,振幅為2cm。電極的有效期一般為1年,長(zhǎng)期使用的電極會(huì)出現(xiàn)響應(yīng)慢、數(shù)據(jù)漂移等特點(diǎn),應(yīng)及時(shí)更換新電極。
3結(jié)論
通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),影響pH的測(cè)試的準(zhǔn)確度的因素有很多。從GB/T7573-2009《紡織品水萃取液pH值的測(cè)定》與GB/T7573-2002《紡織品水萃取液pH值的測(cè)定》兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容對(duì)比出發(fā),我們?cè)O(shè)計(jì)并實(shí)施了大量實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)表明:采用100ml0.1mol/lKCl溶液作為萃取介質(zhì),萃取1h±5min,可以得到重現(xiàn)性好,可信度高的滿意數(shù)據(jù),同時(shí)提高工作效率;不同pH值區(qū)間范圍的三級(jí)水作為萃取液,測(cè)試結(jié)果無(wú)明顯差異;萃取液暴露在實(shí)驗(yàn)室開放環(huán)境的時(shí)間對(duì)測(cè)試結(jié)果有較大影響。
本實(shí)驗(yàn)發(fā)放針對(duì)于目前紡織實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)狀而進(jìn)行,適合大部分商業(yè)性委托檢驗(yàn)的紡織品水萃取液pH值的測(cè)定,對(duì)于仲裁、實(shí)驗(yàn)室比對(duì)等情況下的pH值的測(cè)定,需根據(jù)雙方達(dá)成的一致意向來(lái)進(jìn)行。
盡管GB/T7573-2009《紡織品水萃取液pH值的測(cè)定》比GB/T7573-2002在技術(shù)條件上有了很大改進(jìn),更加科學(xué)合理,但是其具體實(shí)施細(xì)節(jié)還需要明確化,明朗化,我們期待GB18401—2003《國(guó)家紡織產(chǎn)品基本安全技術(shù)規(guī)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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