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《紡織品 水萃取液pH值的測定》新標準解讀
1、前言
國家標準GB/T7573-2009《紡織品 水萃取液pH值的測定》主要參考ISO3071:2005《紡織品水萃取液pH值的測定》,進行了重大的技術內容調整,與GB/T7573-2002相比,主要修改內容如下:(1)增加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)增加一種標準緩沖溶液;(4)改變部分實驗器具的精度要求;(5)振蕩萃取時間由1h改為2h±5min;(6)要求平行誤差不得超過0.2;(7)取消了樣品的調濕要求。
本文主要針對(1)、(2)、(5)、(7)修改部分進行實驗分析,探求更加科學、合理的技術條件。
2、實驗部分
本實驗部分依據GB/T7573-2009《紡織品 水萃取液pH值的測定》實施方案,并針對新標準中調整的技術部分,著重探討0.1mol/L KCl萃取介質、萃取時間、實驗用水、試驗時間,樣品調濕等因素對水萃取液pH值的測定的影響,從而尋求適用于現代紡織實驗室檢測分析的最佳途徑。除對比實驗部分的技術條件外,本實驗其他技術條件一律按照GB/T7573-2009進行,不單獨特別說明。
2.1萃取介質、萃取時間的影響
2.1.1 三級水(5.0~7.5)[1]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-
紡織品水萃取液萃取出的離子極為有限,離子強度小,溶液的電導率低,配制紡織品水萃取液的實驗室三級水的電導率一般在2~5μS/cm,水萃取液的電阻很高,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引起pH變化等,導致示值漂移幅度大,因而不易得到重現的結果。
2.1.2 KCl(0.1mol/L)萃取介質
原理:KCl溶液是典型的中性溶液,為強酸強堿鹽,在水中完全電離,K+和Cl-不會改變水中H+的濃度,即H2O H++OH-電離平衡不會受到破壞,因而KCl溶液不會干擾試液本身的pH值,可以作為離子強度調節劑,增加離子強度,提高電導率,從而提升pH值測定示值的穩定性[2]。
2.1.3 實驗結果及分析
表一:
萃取介質
時間 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
|
實驗發現,用0.1mol/l KCl做萃取介質,與水做萃取介質,所測萃取液的pH值無明顯差異。經過多次試驗發現,用玻璃電極測試KCl萃取液pH值時,數值穩定很快,且數據無明顯漂移;而水做萃取介質時,玻璃電極的響應時間較長,數值穩定較慢,且穩定性不好,數據的重現性不好。
用0.1mol/l KCl作為萃取介質,萃取時間分別為1h和2h時,pH值結果無明顯差異,經過大量實驗證明,可以采用100ml 0.1mol/l KCl為萃取介質萃取1h±5min,可以得到滿意的實驗數據,同時提高工作效率。
2.2 三級水pH值的影響
新標準GB/T7573-2009引用了GB/T 6682-2008《分析實驗室用水規格和試驗方法》,并將實驗用蒸餾水或去離子水的pH值范圍改為5.0~7.5,相對于GB/T7573-2002中規定的實驗用水,其選擇范圍擴大。本實驗選擇pH為5.5和7.5的三級水為萃取介質,分別標注為A,B,實施萃取液pH的測定,以分析不同pH區間的三級水對測試結果的影響。實驗其他技術條件按照GB/T7573-2009《紡織品水萃取液pH值的測定》進行。
2.2.1 試驗結果
表二:
萃取液編號
|
A
|
B
|
||||||
樣品編號
|
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
|
||||
實驗發現,1#、2#樣品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單位pH。經過大量的試驗證明,三級水的pH值對樣品萃取液的pH值影響在誤差范圍之內,可以忽略。
2.3 實驗時間的影響
在實驗中我們發現,玻璃電極浸沒在萃取液中的時間,影響著讀數的穩定性。要得到比較準確可靠的讀數,玻璃電極的確需要在萃取液中浸沒一段時間,以使電極得到響應,但是浸沒時間過長,反而會使得測試數據漂移,從而造成讀數不穩定,實驗發現,對于堿性萃取液,暴露在空氣中10?min,就可導致pH值結果降低0.1以上,超過三十分鐘,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30?min,就可導致pH值結果提高0.2以上。這是因為在一個敞開的實驗室環境條件下,空氣中的二氧化碳以及其他可能的酸性(或堿性)氣體會溶解在萃取液中,影響溶液中H+的濃度,進而破壞離子交換平衡,干擾實驗。目前國內實驗室基本采用開放式環境對萃取液進行pH測試,所以我們盡可能迅速的完成實驗操作,以減小實驗誤差。
2.4 樣品調濕的影響
GB/T7573-2009《紡織品 水萃取液pH值的測定》取消了試驗樣品調濕處理的規定。對于同一個樣品,通過兩個實驗室間調濕與非調濕處理后進行實驗發現,萃取液的pH值重現出較大的無規律性的差異,由此可見,試驗樣品的調濕處理會影響到其萃取液的pH值,新標準中取消這一規定無疑是更加規范的舉措。
2.5 其他影響因素
實驗樣品的制備,萃取液振蕩的頻率、振幅,電極的選擇、保養,實驗人員主觀判斷,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多加注意,頻率選擇應為往復式60次/min,旋轉式30周/min,振幅為2cm。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。
3 結論
通過實驗發現,影響pH的測試的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,我們設計并實施了大量實驗,實驗表明:采用100ml 0.1mol/l KCl溶液作為萃取介質,萃取1h±5min,可以得到重現性好,可信度高的滿意數據,同時提高工作效率;不同pH值區間范圍的三級水作為萃取液,測試結果無明顯差異;萃取液暴露在實驗室開放環境的時間對測試結果有較大影響。
本實驗發放針對于目前紡織實驗室的現狀而進行,適合大部分商業性委托檢驗的紡織品 水萃取液pH值的測定,對于仲裁、實驗室比對等情況下的pH值的測定,需根據雙方達成的一致意向來進行。
盡管GB/T7573-2009《紡織品 水萃取液pH值的測定》比GB/T7573-2002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,明朗化,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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