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嘉峪檢測網 2015-11-23 00:17
摘要：
pH值作為紡織品檢驗的一項重要指標越來越受到消費者以及生產商的關注，因此了解和掌握影響pH值測定的因素是十分必要的。本文從pH值測定原理出發，探討了測量時的溫度對pH值測試結果的影響。
關鍵詞:紡織品；pH值；溫度
紡織品在染整過程中會依據所使用的染料不同控制反應釜中的酸堿度，酸堿度的變化會影響織物的上染情況，進而影響織物整體的感官。而紡織品在加工和后整理過程中，也會經過一系列的酸、堿處理，所以成品如服裝、面料中經常會存在一定的酸堿度，由于這些殘留的酸或堿會造成人們在服用過程中身體的不適，造成皮膚上的許多疾病[1-2]，因而pH值作為考核紡織品質量的一項重要指標被許多標準所采納[3-4]。所以作為服用的紡織品在正式進入市場之前，必須很好地控制pH值，以使其符合要求。因此提供準確的pH值是相當重要的。
1 pH計測量原理
pH值測量中常使用的儀器為pH計(又稱酸度計)，其電極又稱為原電池，要得到準確的pH值我們首先要了解pH計的測量原理。原電池是一個系統，它的作用是使化學能量轉成為電能。此電池的電壓被稱為電動勢(EMF)。此電動勢由兩個半電池構成，其中一個半電池稱作測量電極，它的電位與特定的離子活度有關；另一個半電池為參比半電池，通常稱作參比電極，它一般是與測量溶液相通，并且與測量儀表相連。這兩種電極之間的電壓遵循能斯特(NERNST)公式：
標準氫電極是所有電位測量的參比點，標準氫電極是一根鉑絲，用電解的方法鍍上氯化鉑，并且在四周充入氫氣(固定壓力為1013hPa)構成的。由于氫電極作為參比電極在實踐中很難實現，于是使用第二類電極作為參比電極。最常用的是銀/氯化銀電極，它是一支端部吹制上對于pH值敏感的玻璃膜的玻璃管，管內充填有一定濃度的緩沖溶液，存在于玻璃膜內外兩面的反映pH值的電位差用Ag/AgCL傳導系統導出，此電位差同樣遵循能斯特公式，進而使電信號轉換成數字信號，指示不同物質的pH值。
2影響pH值測量的因素
在pH值測量中，存在著一系列的不同電位，其中只有一個電位是人們所需要的(pH電位)。這就要求其他的電位(干擾電位)，即使不能相互抵消，也要十分穩定，這樣才可能通過校表將它們補償掉。
電極的各個電位包括以下7項：
pH計顯示值是上述電位的總和。其中，E 1、E 2、E 3、E 7是電極制造時已形成的穩定電位，不影響pH值測量。
受測量介質影響的只有E 4、E 5、E 6，若E 4、E 5、E 6任一電位發生變化，則pH計顯示值均會發生變化。
當流速變化時，E 5、E 6已形成的平衡遭到破壞，只有當新的平衡再形成時，測量值才能穩定下來。由于測定pH值時一般是在靜止的溶液中，所以E 5的影響幾乎可以忽略。那么E 6又是什么呢？在pH測量過程中，均使用參比電極，大多數情況下參比電極帶有鹽橋溶液。參比電極通過鹽橋溶液與被測溶液相連通，這樣在被測溶液和參比鹽橋溶液之間就形成液接界，液接界兩邊溶液中的離子不斷跨越界面向對面進行擴散，由于各個離子擴散速度不同，而使液接界兩邊帶有符號相反的電荷，產生電位差，即稱為液接界電位，也稱擴散電位，它會影響電極的測量精度。
為了減少液接界的電勢差或使其保持穩定及重現，就必須采用高濃度的KCl溶液(通常≥3mol/L)作為電極的外參比鹽橋溶液，它有足夠高的離子強度，比被測介質的可能的最大的離子強度還要大5～10倍，因此，在液接界界面上，總是K+和Cl-向外擴散，而由于K+與Cl-的淌度幾乎相等，正負電荷分布基本均勻，因此能形成較小的液接界電勢，從而降低E 6的影響。
由能斯特方程可以知道：溫度T是影響測量的重要原因。以溫度升高為例，當溫度升高時，被測溶液中的離子的擴散速率加快，使其與pH電極膜內離子交換速率也加快從而使E 6的平衡被打破，同時E 5的擴散電位平衡也被改變，pH的測量結果就發生了改變。
3試驗數據
圖1~圖3為不同酸堿度樣品pH值隨溫度變化的趨勢圖。試驗過程采用標準GB/T 7573—2009《紡織品水萃取液pH值的測定》所提供的方法(以三級水為介質)[5]進行試驗，使用Delta320型pH計(瑞士梅特勒-托利多)進行測量。萃取過程中的溫度符合標準的要求，僅在最后測量時使用恒溫裝置保持測量液的溫度至所需溫度。由于試驗條件的限制僅測量了20℃~75℃之間的值。
表1和表2分別為優耐德引發劑(上海)有限公司和梅特勒-托利多(上海)有限公司提供的緩沖液在不同溫度下的pH值隨溫度變化的對應表。
4結論
由圖1~圖3趨勢變化以及表1和表2的數據分析可知：
(1)隨著溫度的變化測得的pH值也不斷發生變化；(2)隨著溫度的升高偏酸性的樣品的pH值呈現升高的趨勢，中性的pH值先下降，再平穩，最后又升高，偏堿性樣品的pH值呈現下降的趨勢；(3)溫度對堿性樣品pH值的影響較酸性樣品和中性樣品更大。
因此，要想得到準確的pH值就必須控制好測量溫度，當在特殊條件下進行測量時需要進行溫度補償。
參考文獻：
[1]何秀玲，梁國斌.紡織品pH值不同測定方法的比較和探討[J].印染助劑,2005,(10):42-44.
[2]張敏民.生態家用紡織品[M].北京：中國紡織出版社，2006.
[3] Oeko-Tex Standard 100生態紡織品標準100(2011版)[S].
[4] GB 18401—2010國家紡織產品基本安全技術規范[S].
[5] GB/T 7573—2009紡織品水萃取液pH值的測定[S].
(作者單位：王桂平、謝琴紅，浙江中天紡檢測有限公司、浙江省經編產品檢驗中心；占歡平，諸暨市產品質量監督檢驗所)
來源：中國纖檢
