1 目前pH值檢測(cè)現(xiàn)狀和存在的問題
pH值檢測(cè)長期存在示值不穩(wěn)定、數(shù)據(jù)重現(xiàn)性差,實(shí)驗(yàn)室之間比對(duì)差異大的特點(diǎn)。根據(jù)本文所組織的比對(duì)實(shí)驗(yàn),按照穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)法的原理對(duì)比對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析,甚至出現(xiàn)同是滿意的檢驗(yàn)結(jié)果卻出現(xiàn)合格和不合格兩種情況,尤其結(jié)果在pH 7.5附近更是如此。
2存在問題的原因分析
2.1方法本身的局限性
PH值的檢測(cè)原理pH值所表征的就是水溶液中氫離子的濃度,是以氧離子活度的負(fù)對(duì)數(shù)表示酸度的方式,pH=-lg[H+]。P}l值的測(cè)定是基于電位分析法的原理基礎(chǔ)。電位分析是利用電極電位和離子濃度之間的關(guān)系確定物質(zhì)含量的分析方法,電位分析法測(cè)量的是構(gòu)成電池的兩個(gè)電極之問的電位差,一個(gè)電極的電位隨待測(cè)離子濃度的變化而變化,能指示待測(cè)離子濃度,稱為指示電極,在pH測(cè)量中,pH指示電極,又稱為pHN量電極,它對(duì)溶液中氫離子活度有響應(yīng),電極電位是隨之變化的。另一個(gè)電極的電位則不受試液組成變化的影響稱為參比電極,指示電極和參比電極共同浸入試液中,構(gòu)成一個(gè)原電池,通過測(cè)定電位差,便可求得待測(cè)離子濃度,即可得到pH值的檢測(cè)結(jié)果。
而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,配置紡織品水萃取液的實(shí)驗(yàn)室三極水的電導(dǎo)率一般不超過2uS/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。
2.2檢驗(yàn)細(xì)節(jié)的不統(tǒng)一
在pH值檢測(cè)過程中由于標(biāo)準(zhǔn)的敘述并不具體,各實(shí)驗(yàn)室在樣品處理、電極選取、pH計(jì)標(biāo)定、測(cè)量時(shí)間、實(shí)驗(yàn)條件、測(cè)試方法等各個(gè)方面有較大差異也導(dǎo)致了PH值測(cè)試的重現(xiàn)性差、實(shí)驗(yàn)室間數(shù)據(jù)差異大的問題。
3針對(duì)問題的對(duì)策和建議
3.1加入離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑,提高離子強(qiáng)度
紡織品水萃取液離子強(qiáng)度小,電導(dǎo)率低,液接電勢(shì)不穩(wěn)定,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不穩(wěn)定,尤其是DH在5~9之問漂移更大。通過在被測(cè)試液中加入中性的離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑一氯化鉀溶液,可以增加離子強(qiáng)度,提高電導(dǎo)率以提升pH值測(cè)定示值的穩(wěn)定性。同時(shí)氯化鉀溶液是典型的中性溶液,為強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽,不會(huì)干擾試液的本身pH值。本實(shí)驗(yàn)室通過使用0.1mol/L氯化鉀溶液進(jìn)行比對(duì)實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)有效提高了示值的穩(wěn)定性,同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)加入離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑對(duì)于增加pH值小于9大于5的水萃取液示值穩(wěn)定性的效果最為明顯,大大減小了實(shí)驗(yàn)誤差,而對(duì)于大于9或小于5的水萃取液,因?yàn)楸旧黼x子強(qiáng)度比較高,對(duì)測(cè)試結(jié)果影響不大。而且通過大量實(shí)驗(yàn)證明加入離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑并不會(huì)影響萃取液本身的pH值。
3.2統(tǒng)一檢驗(yàn)過程、注重細(xì)節(jié)把握
3.2.1樣品的制備
pH值檢測(cè)與樣品的合理制備有很大關(guān)系,應(yīng)選取有代表性的試樣經(jīng)過完全調(diào)試后按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的質(zhì)量和大小進(jìn)行樣品的制備。稱量樣品時(shí),應(yīng)保持稱量盤潔凈,以免其他殘留物污染樣品,從而影響pH值的測(cè)定。
(1)統(tǒng)一樣品質(zhì)量。由于pH值檢測(cè)結(jié)果是由所萃取出酸堿性物質(zhì)的多少?zèng)Q定的,質(zhì)量越大,自然可萃取出的物質(zhì)越多,因此實(shí)驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)pH值檢測(cè)呈堿性時(shí),結(jié)果會(huì)隨取樣質(zhì)量的增加而增大,而酸性時(shí),結(jié)果又會(huì)隨取樣質(zhì)量的增加而減小。
。2)統(tǒng)一樣品大小。筆者通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)試樣大小也會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生較為明顯的影響。萃取是由表及里進(jìn)行的,首先萃取物理吸附在織物表面的可能影響pH值的各種物質(zhì),然后萃取與纖維以分子間力結(jié)合或物理吸附在織物內(nèi)的可能影想pH值的各種物質(zhì),而與纖維交聯(lián)固著在纖維中的可能影響pH值的各種物質(zhì)較難萃取出來。因此當(dāng)試樣剪得越碎,織物的比表面積就越大,與萃取液的接觸面就越大,從而使所萃取出的各種物質(zhì)就更加豐富,PH值也隨之改變。
3.2.2樣品萃取液震蕩的頻率、振幅和時(shí)間
震蕩的時(shí)間、頻率、振幅的選取應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)的要求執(zhí)行,頻率選擇應(yīng)為往復(fù)式60次/min,旋轉(zhuǎn)式30周/min,震蕩時(shí)間為1h,振幅為2cm。筆者通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)上述因素也會(huì)略微影響pH值的檢測(cè)結(jié)果,時(shí)間延長、頻率加快、振幅增加會(huì)導(dǎo)致萃取出的離子略微增加,從而導(dǎo)致PH值稍有變化。
3.2.3檢測(cè)用三極水的選取
標(biāo)準(zhǔn)要求所用的檢驗(yàn)三極水,pH值在5~6.5范圍之內(nèi),最大電導(dǎo)率不超過2uS/cm,如果超出此范圍可能會(huì)因?yàn)楸旧頇z測(cè)用水的原因而導(dǎo)致結(jié)果的誤判。長期暴露在空氣中的三極水也不能作為檢驗(yàn)用水,因?yàn)樗械亩趸紳舛瓤赡芷摺?/FONT>
3.2.4電極的選取、有效期及其保養(yǎng)
(1)電極的選取因?yàn)樗腿∫菏怯杉兯苽涞,其電?dǎo)率很低,pH電極在測(cè)定過程中,會(huì)產(chǎn)生向上或向下的漂移,響應(yīng)慢,無法在3~5min內(nèi)保證讀數(shù)穩(wěn)定,應(yīng)用普通玻璃電極會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不準(zhǔn)確。通常采用內(nèi)阻低,有大面積液界結(jié)構(gòu),較快的參比溶液滲出速度的純水pH復(fù)合電極。復(fù)合電極的玻璃敏感膜與液接界距離近而且固定,有利于減少溶液的電阻影響并使電勢(shì)達(dá)到穩(wěn)定。大面積液界結(jié)構(gòu),較快的參比溶液滲出速度,有利于降低內(nèi)阻以達(dá)到穩(wěn)定重現(xiàn)的液接界電勢(shì)。
。2)電極的保養(yǎng)正確地保養(yǎng)電極,可延長電極的使用壽命。電極測(cè)量濃度較大的溶液應(yīng)縮短測(cè)量時(shí)問,一般不要用于強(qiáng)酸堿的測(cè)量,每次使用后應(yīng)用三級(jí)水清洗干凈并用濾紙吸干,切勿擦拭玻璃膜。放入裝有保護(hù)液的浸泡瓶?jī)?nèi)存放。電極經(jīng)長期使用后,如發(fā)現(xiàn)斜率略有降低,則可把電極下端浸泡在4%HF中3s~5s,用蒸餾水洗凈,然后在KCI溶液中浸泡,使之復(fù)新。
。3)有效一般電極的有效期為1年,長期使用的電極會(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。
3.2.5標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的配制
標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液是pH值測(cè)定的基礎(chǔ),所以配置緩沖溶液直接影響最終的檢驗(yàn)結(jié)果。
。1)配制用水:采用三級(jí)水。配制前應(yīng)預(yù)先煮沸15min~20min,除去溶解的CO2,在冷卻過程中應(yīng)避免與空氣接觸,以防止CO2的再污染。
(2)配制用試劑:應(yīng)選用優(yōu)級(jí)純(G.R)。建議選用正規(guī)廠家生產(chǎn)的成套pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖劑,可節(jié)省配置時(shí)間。
。3)貯存方法標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液配制后,應(yīng)及時(shí)裝在玻璃瓶或聚乙烯瓶中,蓋緊瓶蓋,放置于冰箱中冷藏(4℃左右),一般可保存2月左右,如發(fā)現(xiàn)有渾濁、發(fā)霉或沉淀等現(xiàn)象,則不能使用。一般pH為4.005和pH為6.865的溶液保存時(shí)問較長一些,pH為9.180的溶液由于易于吸收空氣中的CO2,其pH值也容易發(fā)生變化。另外在用標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液標(biāo)定pH計(jì)的過程中,一旦發(fā)現(xiàn)pH值與標(biāo)準(zhǔn)值出現(xiàn)嚴(yán)重偏離,則應(yīng)重新配制該標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液,并重新進(jìn)行標(biāo)定。
3.2.6 pH計(jì)的標(biāo)定
標(biāo)定pH計(jì)時(shí),應(yīng)選擇與待測(cè)試液pH值相近的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液。標(biāo)定的緩沖溶液一般第一次用pH=6.865的溶液進(jìn)行定位,第二次用接近被測(cè)溶液pH值的緩沖液進(jìn)行斜率標(biāo)定,如被測(cè)溶液為酸性時(shí),定斜率的緩沖溶液應(yīng)選用pH=4.005,被測(cè)溶液為堿性時(shí),定斜率的緩沖溶液應(yīng)選用pH=9.180溶液。
一般每個(gè)測(cè)量周期內(nèi)都應(yīng)做一次pH計(jì)標(biāo)定,如有可能,盡量做到天天標(biāo)定。
3.2.7實(shí)驗(yàn)溫度的選取
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定全部實(shí)驗(yàn)必須在相同的溫度下進(jìn)行,該溫度應(yīng)接近室溫并不得高于章溫5℃,實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)待測(cè)溶液與標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液在相同溫度下測(cè)量對(duì)準(zhǔn)確測(cè)定pH值非常重要。雖然pH計(jì)上都設(shè)有溫度補(bǔ)償旋鈕,但只是補(bǔ)償電極的斜率項(xiàng),受溫度影響的還有玻璃電極標(biāo)準(zhǔn)電位、參比電極電位、液接電位等,他們與溫度并非成嚴(yán)格的線性關(guān)系,同時(shí)pH計(jì)的電極也需要一定的時(shí)間才能達(dá)到新溫度下的平衡。另外測(cè)量電極一般在20℃--30℃時(shí)反應(yīng)較靈敏,測(cè)量速度較快。所以在測(cè)量紡織品水萃取液時(shí),溫度選擇在2O℃~30℃之間,并盡量應(yīng)保持標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的溫度與待測(cè)溶液的溫度一致。
3.2.8實(shí)驗(yàn)時(shí)間的控制
震蕩結(jié)束后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行檢測(cè),防止二氧化碳進(jìn)入影響檢測(cè)結(jié)果。本文通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)對(duì)于堿性萃取液,暴露在空氣中l(wèi)0min,就可導(dǎo)致pH值結(jié)果降低0.1以上。
3.2.9測(cè)定細(xì)節(jié)的控制
。1)萃取液過濾。萃取液的過濾不要使用濾紙,使用濾紙可能會(huì)改變萃取液本身的pH值,最好使用玻璃棒潷入測(cè)試燒杯中,并盡可能保證檢測(cè)過程與空氣隔絕。
。2)三份萃取液的測(cè)定。第一份萃取液測(cè)定時(shí)應(yīng)使電極浸于液面以下,并不斷攪拌溶液以加速響應(yīng)時(shí)間,待讀數(shù)穩(wěn)定后記錄其pH值。不清洗電極直接將電極置于第二份萃取液中,待讀數(shù)穩(wěn)定記錄其PH值,同法測(cè)定第三份水萃取液的pH值。以第二份和第三份水萃取液的平均值為最終結(jié)果,精確到0.05。
。3)嚴(yán)格電極清洗。在pH計(jì)測(cè)定過程中,在將電極從一試樣溶液移入另一試樣溶液之前,應(yīng)用三級(jí)水徹底沖洗電極,直至所顯示的pH值穩(wěn)定為止,此過程需要相當(dāng)數(shù)量的三級(jí)水,然后用濾紙將水吸干,切勿擦拭電極。
3.2.10 pH值檢測(cè)結(jié)果在7.5附近應(yīng)增加檢驗(yàn)次數(shù)
按照GB1840-2003的技術(shù)要求,7.5是決定大部分紡織產(chǎn)品pH值是否合格的分水嶺,而當(dāng)pH值在7.5附近時(shí)其檢驗(yàn)結(jié)果的不穩(wěn)定性又非常之大。所以當(dāng)pH值在7.5附近時(shí),檢測(cè)機(jī)構(gòu)應(yīng)該增加測(cè)試次數(shù),取總的平均值作為最終結(jié)果。
綜上所述,本文認(rèn)為在下次修訂GB/T7573—2002《紡織品水萃取液pH值的測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)增加離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑的內(nèi)容,同時(shí)各實(shí)驗(yàn)室在日常檢驗(yàn)中應(yīng)統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)方法,明確實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié),避免檢驗(yàn)過程的差異化,各實(shí)驗(yàn)室也應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行實(shí)驗(yàn)比對(duì),確保檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確無誤。
來源 陳林茂
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