【集萃網(wǎng)觀察】前言
靛藍(lán)屬于還原染料,它具有還原染料的特征,本身和棉纖維的親和力較低,不能用于直接染色,需要在還原劑作用下,將羰基轉(zhuǎn)化成羥基(也就是隱色酸狀態(tài)),而隱色酸是還原態(tài)的非離子型酸性隱色體,微溶于水,也不能上色,故需要在堿性介質(zhì)中將它轉(zhuǎn)化為鈉鹽溶液,便于紗線(xiàn)上色。上色以后,再通過(guò)空氣中的氧氣將紗線(xiàn)上的鈉鹽染料氧化成靛藍(lán)而堅(jiān)固地吸附在紗線(xiàn)上。即通過(guò)了一個(gè)這樣的過(guò)程:靛藍(lán)→靛藍(lán)的隱色酸→靛藍(lán)的隱色體(鈉鹽)→靛藍(lán)。
為了保證靛藍(lán)染色色光的穩(wěn)定性,就必須對(duì)染液內(nèi)各種成分的濃度進(jìn)行控制,不同工廠(chǎng)因習(xí)慣不同會(huì)采用不同的方法,其準(zhǔn)確性也會(huì)不同,本文分別對(duì)靛藍(lán)染色過(guò)程中幾個(gè)重要參數(shù)(靛藍(lán)含量、保險(xiǎn)粉含量、燒堿含量)的濃度測(cè)量方法進(jìn)行探討,從而保證靛藍(lán)染色的穩(wěn)定性。
靛藍(lán)染色過(guò)程中靛藍(lán)含量、保險(xiǎn)粉含量和燒堿含量的測(cè)試方法
一、靛藍(lán)含量的測(cè)試:
分光光度計(jì)測(cè)量方法:配制一定數(shù)量的不同濃度的靛藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)溶液,利用可見(jiàn)光分光光度計(jì)分別測(cè)試各溶液的吸光度,以吸光度為縱坐標(biāo),以濃度為橫坐標(biāo),可以看出靛藍(lán)濃度和吸光度成正比例關(guān)系:C=KA,即K值為一固定值,當(dāng)K值一定時(shí),利用分光光度計(jì)測(cè)試溶液的吸光度A,就可以知道溶液的濃度C。
用1mL移液管移取1mL靛藍(lán)染液,放入500 mL容量瓶中,搖勻,取一定量的溶液倒入比色皿中(約放2/3比色皿),測(cè)試溶液的吸光度A(一般來(lái)說(shuō),靛藍(lán)的最大吸收波長(zhǎng)在665nm處,在此波長(zhǎng)處,K值為6.45)。
計(jì)算公式:C=KA,即C=6.45A。
二、保險(xiǎn)粉含量的測(cè)試:
1、碘滴定法:將靛藍(lán)溶液與甲醛的混合溶液(由15mLHCHO、25mL 2mol/LHAC、12mL25%NaCl混合而成)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),將保險(xiǎn)粉轉(zhuǎn)化成雕白粉,再用標(biāo)準(zhǔn)碘溶液和雕白粉反應(yīng),以淀粉溶液為指示劑,到終點(diǎn)時(shí),過(guò)量的碘使淀粉溶液變色。反應(yīng)式如下:
Na2S2O4+2CH2O→Na2S2O4·2CH2O
Na2S2O4·2CH2O+H2O→NaHSO3·CH2O+ NaHSO2·CH2O
NaHSO2·CH2O+2I2+2H2O→NaHSO4+4HI+HCHO
用100mL量筒取52mL甲醛混合液于100mL容量瓶中,用10mL移液管移取10mL靛藍(lán)染液也放入100mL容量瓶中,加水至刻度,搖勻,過(guò)濾,取50mL濾液于250mL錐形瓶中,加入一定量的淀粉指示劑,用標(biāo)準(zhǔn)碘溶液進(jìn)行滴定,終點(diǎn)為溶液變成墨綠色。
計(jì)算公式:假設(shè)I2溶液為c mol/l,消耗I2溶液為v ml,則Na2S2O4含量(g/l):(cv×10-3÷2)×174×(100÷50)÷(10×10-3)=17.4cv。如果I2溶液為0.05mol/L,則Na2S2O4含量(g/L)=0.87v
2、電位滴定分析法:靛藍(lán)染液是個(gè)氧化還原體系,其還原電位一般在 -750mv~-850mv左右,在這個(gè)體系中若加入氧化劑,優(yōu)先反應(yīng)的是保險(xiǎn)粉,當(dāng)保險(xiǎn)粉消耗殆盡時(shí)才與其他電位更高的物質(zhì),如:靛藍(lán)隱色體、硫化鈉(電位-550mv左右)等。
滴定劑可以用碘溶液、次氯酸鈉溶液、鐵氰化鉀溶液等,在此我們用鐵氰化鉀溶液。鐵氰化鉀溶液作為滴定劑具備許多優(yōu)點(diǎn),鐵氰化鉀純度高,不吸濕,當(dāng)量大,本身可作為基準(zhǔn)物質(zhì)。鐵氰化鉀的水溶液很穩(wěn)定,0.1mol/LK3Fe(CN)6溶液避光保存,數(shù)周內(nèi)濃度不變,它的堿性溶液在較高溫度下也很穩(wěn)定。鐵氰化鉀是一個(gè)比較弱的氧化劑,它具有強(qiáng)氧化劑所沒(méi)有的選擇性氧化性能,能將 S2O42-氧化為 SO32-。
鐵氰化鉀溶液在堿性介質(zhì)中能將S2O42-氧化為SO32-,反應(yīng)式如下:
4 K3Fe(CN)6+ 2Na2S2O4+8NaOH →3 K4Fe(CN)6+4 Na2SO3+Na4Fe(CN)6+4H2O
取100mL染液 于250mL 燒杯中,放入攪拌子,將燒杯置于電磁攪拌器上,插入鉑電極(指示電極)和飽和甘汞電極(參比電極)或者復(fù)合電極,開(kāi)動(dòng)攪拌器攪拌以不起漩渦為宜,慢慢加入0.1 mol/L或 0.5 mol/L鐵氰化鉀溶液進(jìn)行自動(dòng)電位滴定。在進(jìn)行電位滴定時(shí),每加入一次滴定劑測(cè)量一次電位,當(dāng)電位發(fā)生突變后再加入少量滴定液得到一系列的滴定劑用量(V)和相應(yīng)的電位(E)數(shù)據(jù)。以加入滴定劑的毫升數(shù)(V)作橫坐標(biāo),電位(E)作縱坐標(biāo),繪制E— V曲線(xiàn),曲線(xiàn)上 的轉(zhuǎn)折點(diǎn)即為等當(dāng)點(diǎn),滴定終點(diǎn)通過(guò)電位突躍來(lái)控制。曲線(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的體積即是終點(diǎn)所需滴定劑的體積。也可以用二階微分法求出鐵氰化鉀溶液終點(diǎn)時(shí)的準(zhǔn)確體積數(shù)。
計(jì)算公式:鐵氰化鉀溶液為c mol/l,消耗鐵氰化鉀溶液為v ml,則Na2S2O4含量(g/l)=(cv×10-3×2÷4)×174÷(100×10-3)=0.87cv
3.耗氧法:如右圖所示,利用染液中的保險(xiǎn)粉在強(qiáng)起泡劑的作用小消耗部分氧氣,使瓶?jī)?nèi)產(chǎn)生負(fù)壓,負(fù)壓的大小決定染液中保險(xiǎn)粉的濃度。反應(yīng)式如下:
2Na2S2O4+ O2+ 4NaOH→4Na2SO3+ 2H2O
每克Na2S2O4在有燒堿存在下耗氧的體積為:22400÷(174×2)=64.37ml
在500ml 錐形瓶中加入200ml蒸餾水,滴入幾滴強(qiáng)起泡劑,然后注入50ml染液。用插有直徑6mm玻璃導(dǎo)管的橡皮塞子將錐形瓶口塞緊,在玻璃導(dǎo)管的出口端套上橡膠軟管,橡膠軟管與插入水中的玻璃刻度管連接,松開(kāi)橡膠軟管上的夾子,調(diào)整刻度管內(nèi)水位處于零位置,夾緊夾子。將錐形瓶搖動(dòng)振蕩2min,使瓶?jī)?nèi)保險(xiǎn)粉與空氣中的氧氣作用完全,錐形瓶?jī)?nèi)產(chǎn)生負(fù)壓。為了不影響正確性,應(yīng)盡量防止手的溫度使錐形瓶加溫。松開(kāi)軟管上的夾子,刻度玻璃管內(nèi)立即吸入一定量的水,待水位上升穩(wěn)定后,根據(jù)水位上升毫升數(shù),即消耗氧氣體積計(jì)算出染液中保險(xiǎn)粉濃度。
計(jì)算公式:假設(shè)水位上升量為vml,則Na2S2O4含量(g/l)=v÷64.37÷(50÷1000)=0.3107v
需專(zhuān)門(mén)儀器、手動(dòng)滴定終點(diǎn)判斷繁瑣
三、燒堿含量的測(cè)試:
1、酸堿中和法:反應(yīng)式如下:H++OH-=H2O
用10mL移液管移取10mL靛藍(lán)染液放入250mL錐形瓶中,加入一定量的酚酞指示劑,用標(biāo)準(zhǔn)HCl溶液進(jìn)行滴定,終點(diǎn)為溶液紅色完全褪去。
計(jì)算公式:假設(shè)HCl溶液為cmol/l,消耗HCl溶液為vml,則燒堿含量(g/L):cv×40×10-3÷(10×10-3)=4cv,如果HCl溶液為0.25mol/L,則燒堿含量(g/L)=v。
2、PH測(cè)定法:儀器使用前、先要標(biāo)定。一般說(shuō)來(lái),儀器在連續(xù)使用時(shí),每天要標(biāo)定一次。把電極插入被測(cè)溶液內(nèi),用玻棒攪拌,使溶液均勻后讀出溶液的pH值。
總結(jié):1、用分光光度計(jì)測(cè)量靛藍(lán)含量幾乎是所有靛藍(lán)染色工廠(chǎng)使用的方法,盡管有些高人仍采用目測(cè)法、比色法,但這些方法經(jīng)驗(yàn)性太強(qiáng),誤差較大,缺乏經(jīng)驗(yàn)者很難掌控。
2、在測(cè)定靛藍(lán)溶液中保險(xiǎn)粉含量時(shí),碘滴定法是大多數(shù)工廠(chǎng)使用的方法,此方法大多數(shù)情況下比較準(zhǔn)確,但在做黑套藍(lán)品種時(shí)有局限性,正常情況下靛藍(lán)染液主要成分是靛藍(lán)、保險(xiǎn)粉、氫氧化鈉、硫酸鈉。但在做黑套藍(lán)品種時(shí),剛開(kāi)始還可以,隨著時(shí)間推移硫化鈉和硫化黑濃度在靛藍(lán)染液內(nèi)愈來(lái)愈高,會(huì)使碘滴定法測(cè)定的保險(xiǎn)粉濃度愈來(lái)愈高,如果此時(shí)調(diào)低保險(xiǎn)粉濃度,可能會(huì)破壞染液穩(wěn)定性,導(dǎo)致顏色波動(dòng)。
電位滴定法的終點(diǎn)控制則是通過(guò)電位突躍來(lái)實(shí)現(xiàn),首先消除了靛藍(lán)顏色干擾而產(chǎn)生的誤差,其次消除了其他還原性物質(zhì)(如:靛藍(lán)隱色體、硫化鈉等)干擾而產(chǎn)生的誤差,是染液中保險(xiǎn)粉真實(shí)濃度。
耗氧法不需要專(zhuān)門(mén)的儀器,不需要配制各種標(biāo)準(zhǔn)溶液,操作簡(jiǎn)單。但是受染液內(nèi)靛藍(lán)濃度的影響較大,染液溫度與測(cè)試環(huán)境溫度差異大時(shí)誤差較大。
因此,筆者認(rèn)為耗氧法可以在要求不高時(shí)采用。電位滴定分析法在手動(dòng)滴定時(shí)終點(diǎn)判斷繁瑣,但數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,建議在染液成分復(fù)雜時(shí)使用,其他情況建議大家使用碘滴定法。
3、在靛藍(lán)染液中酸堿中和法測(cè)得的燒堿濃度與PH值沒(méi)有線(xiàn)性關(guān)系,在染色工作者中一直存在爭(zhēng)論,有人認(rèn)為控制燒堿濃度顏色較穩(wěn)定,有人認(rèn)為控制PH值更合理,最好在兩者之間找到關(guān)聯(lián),筆者認(rèn)為最好兩種方法同時(shí)做,將兩參數(shù)控制在合適的范圍,而且也利于及早發(fā)現(xiàn)工藝和儀器的異常情況。
來(lái)源:中國(guó)棉紡織行業(yè)協(xié)會(huì) 作者:唐金斌 李旭媛 張小燕
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