趙霞+海勇+趙玲+王肖
摘要 為證明織物纖維對(duì)芳香胺的吸附對(duì)檢測(cè)結(jié)果有一定影響,以棉纖維為例,采用控制試驗(yàn)溫度、介質(zhì)的pH值,加入含活性官能團(tuán)的物質(zhì)等方式探討了織物纖維的吸附作用對(duì)芳香胺檢測(cè)結(jié)果的影響。該試驗(yàn)表明,織物纖維對(duì)芳香胺的吸附量與芳香胺的濃度的關(guān)系符合朗繆爾吸附等溫式。
關(guān)鍵詞:紡織品;禁用偶氮染料;芳香胺;吸附作用
有些偶氮染料由于在還原條件下能夠產(chǎn)生致癌性的芳香胺而備受關(guān)注,這些芳香胺的檢測(cè)已成各檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的必備項(xiàng)目。在檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn),織物纖維的吸附作用對(duì)芳香胺的檢測(cè)產(chǎn)生一定的影響??椢锏谋砻嫖搅砍伺c還原產(chǎn)物的化學(xué)活性有關(guān),還決定于織物纖維表面性質(zhì)、基質(zhì)的pH值和試驗(yàn)溫度等。 纖維表層結(jié)構(gòu)與電荷分布是影響吸附作用的重要因素,比表面積愈大,表層分子活性愈強(qiáng)的纖維,對(duì)芳香胺單體的結(jié)合愈強(qiáng)烈。本試驗(yàn)以棉纖維對(duì)聯(lián)苯胺的吸附為例,探討不同處理?xiàng)l件下吸附作用對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。
1 試驗(yàn)
1.1 原理與方案
依據(jù)紡織樣品在檸檬酸鹽緩沖溶液和不同pH值氫氧化鈉介質(zhì)中存在的禁用芳香胺,用氣相色譜-質(zhì)譜儀進(jìn)行定量。按照對(duì)樣品通過(guò)控制試驗(yàn)溫度、介質(zhì)的pH值,加入含活性官能團(tuán)的物質(zhì)在不同處理?xiàng)l件下聯(lián)苯胺的檢出含量進(jìn)行比較分析。
1.2 方法或標(biāo)準(zhǔn)
試驗(yàn)方法依據(jù)GB/T 17592—2011《紡織品禁用偶氮染料的測(cè)定》[1]。
1.3 材料與試樣
試樣準(zhǔn)備,原白純棉面料15 cm×15 cm一塊,剪成約5 mm×5 mm的碎片備用。
1.4 儀器和試劑
TRACE-DSQ型氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀 TRACE-DSQ(Finnigan Thermo 公司);混合器 ,;甲醇(色譜純);氫氧化鈉(分析純);聯(lián)苯胺(99.5%,Dr.Ehrenstorfer GmbH公司);對(duì)苯二胺(≥99.0%,上海國(guó)藥集團(tuán));檸檬酸(分析純)。
1.5 條件
氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用分析條件[1]。
毛細(xì)管色譜柱:DB-5MS,30m×0.25mm×0.25μm;進(jìn)樣口溫度:250 ℃;連接桿溫度:280℃;載氣:高純氦氣,恒流1.0mL/min;柱溫:50℃,恒溫0.5min,以20℃/min升溫至150℃,保持8min,以20℃/min升溫至230℃,保持20min,再以20℃/min升溫至260℃,保持5min;進(jìn)樣方式:不分流進(jìn)樣1μL;質(zhì)量掃描范圍:50amu~650amu;離子化方式:EI;離子化電壓:70 eV。
1.6 試驗(yàn)方法
配制20 ?g·mL-1聯(lián)苯胺甲醇溶液,將純棉布剪成約5mm×5mm的碎片,每次試驗(yàn)均稱取1.00 g棉布碎片,分別按照下列條件進(jìn)行試驗(yàn):(1)棉布碎片在蒸餾水中浸濕10min后取出,用玻璃棒輕輕擠壓不滴水后,放入16mL聯(lián)苯胺甲醇溶液(20 ?g·mL-1)中振蕩搖勻,分別在0℃、25℃和70℃的條件下放置30 min,然后用氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀檢測(cè)溶液中聯(lián)苯胺的含量。(2)棉布碎片分別在pH=6的檸檬酸緩沖溶液、pH=10的氫氧化鈉溶液、pH=12的氫氧化鈉溶液中浸濕10min后取出,用玻璃棒輕輕擠壓不滴水后,分別放入16mL聯(lián)苯胺甲醇溶液(20 ?g/mL)中振蕩搖勻,在25 ℃條件下放置30 min后,用氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀檢測(cè)溶液中聯(lián)苯胺的含量。(3)取三份16mL聯(lián)苯胺甲醇溶液(20 ?g/mL),其中兩份分別加入1 mg和2mg的對(duì)苯二胺。棉布碎片在蒸餾水中浸濕10min后取出,用玻璃棒輕輕擠壓不滴水后,放入上述聯(lián)苯胺甲醇溶液(20?g·mL-1)中振蕩搖勻,在25℃的條件下放置30min,然后用氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀檢測(cè)溶液中聯(lián)苯胺的含量。
2 結(jié)果與討論
2.1 不同試驗(yàn)條件對(duì)吸附作用的影響
(1)試驗(yàn)結(jié)果
將20 ?g/mL聯(lián)苯胺甲醇溶液按照試驗(yàn)方法1.3處理,不同處理?xiàng)l件下的檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。
(2)分析與討論
從表1可以看出,處理?xiàng)l件不同,聯(lián)苯胺的檢測(cè)值有差異。這主要是由織物纖維對(duì)芳香胺單體的吸附引起的。固體表面的吸附過(guò)程通常是放熱的,升高溫度可以減少織物對(duì)芳胺的吸附量,從表中數(shù)據(jù)可以看出隨著溫度升高聯(lián)苯胺的測(cè)定值增加,但是有些芳香胺的穩(wěn)定性比較差,溫度過(guò)高會(huì)使其氧化或分解。固體表面的吸附包括物理吸附和化學(xué)吸附,多數(shù)以化學(xué)吸附為主,比如棉纖維中含有—OH,芳香胺中含有—NH2,—OH中的氧能和—NH2中的氫形成氫鍵,增加了兩者的結(jié)合能力,會(huì)使吸附量增加。因此,在檢測(cè)過(guò)程中,調(diào)節(jié)還原液的pH值為堿性或加入對(duì)苯二胺等含有活性官能團(tuán)的物質(zhì)可以有效地減少纖維對(duì)芳香胺的吸附量。
2.2 吸附量與濃度的關(guān)系
2.2.1 試驗(yàn)結(jié)果
為了進(jìn)一步了解織物對(duì)芳香胺的吸附規(guī)律,進(jìn)行了以下試驗(yàn):配制10?g·mL-1、20?g·mL-1、40?g·mL-1、60?g·mL-1、100?g·mL-1的一系列聯(lián)苯胺標(biāo)準(zhǔn)溶液。稱取5份1.00 g棉布碎片,用檸檬酸緩沖溶液(pH=6)浸泡10min,用玻璃棒輕輕擠壓不滴水后,分別放入盛有16 mL上述系列濃度的聯(lián)苯胺溶液中;充分振蕩搖勻后,在25 ℃下放置30min。用氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀分別對(duì)處理前后的溶液進(jìn)行測(cè)定,結(jié)果見(jiàn)表2。
2.2.2 分析與討論
從表2可以看出,在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)棉布對(duì)聯(lián)苯胺的吸附量隨濃度的增加而增大。
美國(guó)化學(xué)家Langmuir在研究固體表面的吸附時(shí),總結(jié)出了吸附關(guān)系式,即朗繆爾吸附等溫式[2]:
總之,在芳香胺的檢測(cè)過(guò)程中,織物纖維對(duì)芳香胺的吸附對(duì)檢測(cè)結(jié)果有一定的影響,可以通過(guò)控制溫度、介質(zhì)的pH值和加入含活性官能團(tuán)的物質(zhì)掩蔽活性吸附點(diǎn)等方式來(lái)控制織物纖維對(duì)芳香胺的吸附量,試驗(yàn)證明織物纖維對(duì)芳香胺的吸附量與芳香胺的濃度有一定的關(guān)系,吸附量具有可預(yù)測(cè)性。
參考文獻(xiàn):
[1] GB/T 17592—2011 紡織品 禁用偶氮染料的測(cè)定方法 [S].
[2]傅獻(xiàn)彩,沈文霞,姚天揚(yáng),等. 物理化學(xué)[M].第5版.北京高等教育出版社,2006.
(作者單位:山東纖維檢驗(yàn)局)