对GB/T7573-2009 《纺织品水萃取液pH值的测定》
的理解与运用
[摘要] 分析和讨论了GB/T 7573-2009 中萃取液的过滤方式、萃取用水、震荡速率对萃取液pH值的影响及测量过程中应注意的一些问题。
[关键词] 纺织品； pH 值； 测定
GB 18401-2003《国家纺织产品基本安全技术规范》对纺织产品水萃取液pH 值在安全方面提出了最基本的技术要求, 且根据不同的产品安全类别给出了具体的限定范围：婴幼儿用为pH4.0～7.5；直接与皮肤接触为pH4.0～7.5；不直接与皮肤接触为4.0～9.0。并规定以GB/T 7573-2002 为检验依据。GB/T 7573-2002 专业性较强, 且在测试原理、pH 计的标定及测试过程等方面叙述得较粗略,为此作者结合实际操作过程中的一些体会, 对该标准的相关内容进行分析和论述, 愿和各位同仁共同探讨。
一、不同影响因素对pH测量值的影响
刘炜卿等[1-4]从测量温度、缓冲溶液、试样取样量、试样大小、测量时间等方面研究了测定萃取液p H值的影响因素：
①温度对水萃取液p H值的检测结果影响不显著，即对pH 值检测结果的影响可以忽略不计。纺织品生产过程中的许多步骤(比如：棉纺中的退浆、丝光等；毛纺中的防缩、染色等)都使用到了强酸、强碱或各种助剂。为了使纺织品的pH值能够达到要求，生产企业一般采用多道水洗，或采用弱酸(弱碱)来调节纺织品的pH 值。
水洗的主要目的是稀释生产过程中使用强酸(强碱)的浓度。一般当强酸(强碱)在浓度较低时，其pH值受温度影响不大。
中和是调节纺织品pH值的另一种方法，其主要方法是使用弱酸(弱碱)来调节中和pH值。一般弱酸(弱碱)在水萃取液中的浓度相对较低。因此，水萃取液的pH 值一般与相应弱酸(弱碱)的酸碱性直接相关。
同时，由于一元、二无或多元弱酸(弱碱)的酸碱性的相对强弱取决于离解常数的大小。而弱酸(弱碱)离解反应的热效应不显著，即温度变化对弱酸(弱碱)离解常数的影响不大。
因此，温度对pH值检测结果的影响不显著，即对pH值检测结果的影响可以忽略不计。
②缓冲溶液的配制对pH计的校正影响不显著，即对pH 值检测结果的影响可以忽略不计。
③取样质量可能对测试结果存在影响：
a.当取样质量符合GB/T 7573 - 2002 的要求时，其对pH值检测结果的影响不显著，可以忽略不计；
b.当取样质量超出GB/T 7573 - 2002 的要求时，其对pH值的检测结果存在影响，且取样质量与试样水萃取液中［H +］(［OH -］)成正比。
④测试设备技术参数的差异，对pH 值检测结果存在影响。测试纺织品pH值的仪器有多种规格和型号，各种仪器的分辨率、测量范围和示值误差都不同。因此，当不同的实验室选择不同的测量仪器时，pH值的检测结果就会产生差异。
⑤试样大小对pH值的检测结果存在影响。试样剪得越碎，pH值测试结果越低。萃取是由表及里进行的，首先萃取物理吸附在织物表面的可能影响pH 值的各种物质，然后萃取与纤维以分子间力结合或物理吸附在织物内的可能影响pH 值的各种物质，而与纤维交联固着在纤维中的可能影响pH 值的各种物质较难萃取出来。当试样剪得越碎，织物的比表面积就越大，与萃取液的接触面就越大，从而使测试结果偏低。
⑥测量时间对pH值的检测结果存在影响。这主要是由于水萃取液长时间暴露在空气中，会与空气中的CO2作用(空气中的CO2水解生成H 2CO3，H 2CO3呈弱酸性) ，从而影响水萃取液的pH 值。因此，可以看出测量时间对纺织品水萃取液的pH值存在影响，对于弱碱性或中性试样的影响尤为明显。
⑦选用氯化钾溶液作为离子调节剂加入纺织品水萃取液中，对不同成份面料以及不同pH范围的纺织品萃取液pH值进行比较测试。研究发现，在pH4.0～7.5范围内加入1～2滴离子强度调节剂，可以得到快速稳定的pH示值，其稳定性和重复性高。而对于pH﹤4.0或pH﹥9.0的纺织品水萃取液中， 由于本身离子强度比较高，加入离子调剂后对测试结果影响不大。
1.过滤方式对水萃取液pH值测定的影响
作者发现GB/T 7573-2002中对萃取液并未说明是否需要过滤，而有些样品特别是毛巾类很容易产生许多絮状物，如果不采取过滤直接测量的话，这些絮状物很容易沾在玻璃电极上，且不容易清洗，长时间对于玻璃电极的稳定性和准确性会产生比较大的影响，作者从保护电极延长其使用寿命出发，研究了不同过滤方式对于萃取液pH值得影响。结果如下：
表1：过滤方式对纺织品水萃取液pH值测定的影响
试样编号 | 不过滤 | 滤纸过滤 | 砂芯漏斗过滤 |
1 | 7.20 | 7.50 | 7.30 |
2 | 5.65 | 5.30 | 5.90 |
3 | 6.35 | 6.10 | 6.65 |
4 | 6.30 | 6.70 | 7.00 |
5 | 6.25 | 6.65 | 6.00 |
6 | 6.70 | 6.30 | 6.80 |
7 | 4.90 | 5.40 | 5.50 |
8 | 7.80 | 7.40 | 7..20 |
9 | 9.10 | 8.65 | 9.00 |
10 | 8.50 | 8.80 | 8.20 |
11 | 6.75 | 6.90 | 6.50 |
12 | 6.80 | 7.30 | 7.90 |
13 | 6.75 | 6.30 | 6.50 |
14 | 7.20 | 7.90 | 6.90 |
15 | 5.90 | 6.50 | 6.30 |
由表1可以看出，不同过滤方式对纺织品水萃取液pH值有比较明显的影响，但是规律性不明显，原因可能是滤纸和砂芯漏斗对萃取水溶液有一定吸附性，造成溶液中的某些物质被其吸附，从而影响水萃取液的pH值。
2.萃取震荡速率对纺织品水萃取液pH值测定的影响
GB/T 7573-2002中纺织品萃取过程中的振荡速率也没有明确规定，作者在保持GB/T 7573-2002中规定的其他条件不变的条件下，研究了不同震荡速率对于纺织品水萃取液pH值测定的影响，结果如下：
表2：震荡速率对纺织品水萃取液pH值测定的影响
试样编号 | 60次/min | 90次/min | 120次/min | 150次/min |
1 | 7.20 | 7.25 | 7.30 | 7.25 |
2 | 5.65 | 5.70 | 5.70 | 5.70 |
3 | 6.35 | 6.30 | 6.30 | 6.35 |
4 | 6.30 | 6.30 | 6.35 | 6.30 |
5 | 6.25 | 6.30 | 6.20 | 6.25 |
6 | 6.70 | 6.75 | 6.70 | 6.70 |
7 | 4.90 | 4.95 | 4.90 | 4.90 |
8 | 7.80 | 7.90 | 7.85 | 7.90 |
9 | 9.10 | 9.00 | 9.10 | 9.05 |
10 | 8.50 | 8.45 | 8.55 | 8.50 |
11 | 6.75 | 6.80 | 6.75 | 6.70 |
12 | 6.80 | 6.80 | 6.80 | 6.90 |
13 | 6.75 | 6.75 | 6.80 | 6.80 |
14 | 7.20 | 7.20 | 7.25 | 7.20 |
15 | 5.90 | 5.85 | 5.85 | 5.90 |
从表2中可以看出，不同震荡速度对纺织品水萃取液的pH值测定基本上没有太大的影响。
3.萃取水质的影响
GB/T 7573—2002中要求所用三级水必须要经煮沸除去其中的CO2，并密闭冷却到室温后才能使用，这样不可避免的要增加很大的工作量，而且，在一般实验室中很难保证做到真正的密闭冷却，作者尝试了用未经煮沸冷却的三级水萃取纺织品，并和经煮沸冷却的三级水作同步实验对比，结果如下：
表3：不同水质对纺织品水萃取液pH值测定的影响
试样编号 | 煮沸过的三级水 | 未煮沸过的三级水 |
1 | 7.30 | 7.25 |
2 | 5.70 | 5.75 |
3 | 6.25 | 6.30 |
4 | 6.40 | 6.30 |
5 | 6.50 | 6.30 |
6 | 6.80 | 6.90 |
7 | 5.10 | 4.95 |
8 | 7.90 | 7.90 |
9 | 9.20 | 9.25 |
10 | 8.60 | 8.65 |
从表3中可以看出，三级水是否经过煮沸密闭冷却对水萃取液的pH值测量并未见有明显的影响。
二、测量pH值的注意事项
1.pH电极的选择
不同的pH玻璃电极(玻璃配方不同或形状不同)适用于不同的pH测量范围， 电极在使用前必须先在水中浸泡24h，使电极表面有良好的水化层，只有这样电极才有良好的响应性能。纺织品水萃取液为低离子强度溶液, 溶液的电导率较低, 普通pH电极在测定过程中, 会产生向上或向下漂移, 而且响应慢、稳定时间长。所以选择一支合适的电极对准确测定pH 值也非常重要。
2.测量时间
不少仪器说明书指出，某仪器“可使你在几秒内获得准确结果”，对于测定准确度要求在±0.01pH来说，这种说法不够准确。因为每支电极都有它的响应时间，也就是说，达到稳定的电极膜电位需要有一个时间过程。IUPAC建议实际响应为电位值达到与稳定值相差lmv所需的时间。对于玻璃电极来说，由于电极电阻比较高，通常需2min以上。所以，在测量pH时，无论是标准溶液还是样品液，至少要达到实际响应时间。响应时间是指电极浸入试液后达到稳定的电位所需的时间。它与待测离子到达电极表面的速率、待测离子的活度、电极膜的厚度及表面光洁度等因素有关, 所以在测定过程中搅拌溶液、保持电极的洁净度等都能加速响应时间。
3.缓冲溶液的选择
应尽可能选用与被测溶液pH相近的标准溶液，以减少误差。例如，样品液的pH=5.5，那么选用4.01和7.00这两种标准缓冲液。
4. 实验中, 应保持试样及器皿的洁净, 以免其他残留物污染样品, 从而影响pH 值的测定。
5. 正确地保养电极, 可延长电极的使用寿命。电极经长期使用后, 如发现斜率略有降低, 则可把电极下端浸泡在4%HF( 氢氟酸) 中3s～5s, 用蒸馏水洗净, 然后在0.1 mol/L HCl 溶液中浸泡, 使之复新。不应将玻璃电极长时间浸在强碱或含高浓度F-的溶液中进行测量，以免腐蚀电极[5]。
参考文献
[1]. 刘炜卿. 影响纺织品水萃取液pH 值因素的探讨[J]. 上海毛麻科技, 2007 (2) ：30-33；
[2].陈海相，易晓军. 温度对纺织品水萃取液pH 值测定的影响[J]. 印染，2003（10）：36-38；
[3]. 王喆，霍金花. 纺织品水萃取液日值测量过程中电极读数不易稳定的原因探讨[J]. 中国纤检，2004（9）：13；
[4]. 陈树枫，李康，氯化钾作为离子强度调节剂在快速测定pH值中的应用，现代纺织技术[J]. 2008（3）：47-49）
[5]. 谢慧, 张曦. 纺织品水萃取液pH 值测定中的基础化学[J]. 中国纤检，2004 (6)：17.
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