对纺织品水萃取液pH值测试的探讨

摘要：

本文分析和讨论了GB/T 7573―2009中萃取液的过滤方式、萃取介质、振荡速率对pH值测定及测量过程中的影响，提出了应注意的一些问题。

关键词：纺织品；pH值；测定

GB/T 7573―2009《纺织品水萃取液pH值的测定》标准专业性较强，但在测试原理、pH 计的标定及测试过程等方面叙述得较粗略，为此本文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了分析和论述。

1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pH值的影响因素：

①温度对水萃取液pH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。

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―2009 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―2009 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。

⑤试样大小对pH值的检测结果存在影响。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H2CO3，H2CO3呈弱酸性) ，从而影响水萃取液的pH值，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，对不同成分面料以及不同pH值范围的纺织品萃取液pH值进行比较测试。研究发现，在pH值处于4.0～7.5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pH4.0或pH9.0的纺织品水萃取液，由于本身离子强度比较高，加入离子调节剂后对测试结果影响不大。

2过滤方式对水萃取液pH值测定的影响

GB/T 7573―2009中对萃取液并未说明是否需要过滤，但从日常工作发现，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，这些絮状物很容易粘在玻璃电极上，且不容易清洗，长时间后会对玻璃电极的稳定性和准确性产生比较大的影响，本文从保护电极延长其使用寿命出发，研究了不过滤、普通滤纸过滤和2号砂芯漏斗过滤三种不同过滤方式对于萃取液pH值的影响。结果如表1。

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水萃取溶液有一定吸附性，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。

3萃取振荡速率对纺织品水萃取液pH值测定的影响

GB/T 7573―2009中纺织品萃取过程中的振荡速率也没有明确规定，笔者在保持GB/T 7573―2009中规定的其他条件不变的条件下，研究了在恒温水浴振荡器中60次/min、90次/min、120次/min和150次/min不同振荡速率对纺织品水萃取液pH值测定的影响，结果如表2。

从表2中可以看出，振荡速度大于60次/min后不同的振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。

4萃取介质问题

纺织品萃取液是一个复杂的体系，有些情况下萃取液会表现出很反常的行为，比如重现性差、稳定性差等，都会对检测结果造成影响。对于该问题，有人做过专门的研究[4]，发现氯化钾对于检测结果的稳定性和重现性均有很好的调节作用。

作者分别使用三级水和0.1 mol/L KCl溶液作为萃取介质，对14个选定样品振荡2h，结果如表3。

由表3可知，采用0.1 mol/L氯化钾溶液代替蒸馏水或去离子水，测试结果比水萃取液有所降低，但是具有更好的重现性和稳定性。新标准给出了水和0.1 mol/L氯化钾溶液的重现性限分别为1.7和1.1。

对于氯化钾溶液所测的结果偏低，可以从pH的定义方面加以解释：

pH = - lgαH+= -lgγ・C H+

式中：αH+是溶液中氢离子的活度；γ为活度系数；CH+为氢离子浓度。

pH电极是对氢离子活度具有高选择性响应的离子选择性电极，因为氯化钾溶液比水含有更高的离子浓度，因此它的活度系数要大于水，即γ值更大。通过公式可以看出在氢离子浓度相同的条件下pH值与γ值成反比，即γ值越大，pH值越小。这样就很容易理解两种萃取介质所测pH值的差异了。

5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±0.01的pH值来说，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值时，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值相近的标准溶液，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）试验中，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] 王矗霍金花.纺织品水萃取液pH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.

（作者单位：滨州市纺织纤维检验所）