紡織品禁用偶氮染料檢測中的吸附作用初探

趙霞+海勇+趙玲+王肖

摘要 為證明織物纖維對芳香胺的吸附對檢測結(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芳香胺檢測結(jié)果的影響。該試驗(yàn)表明，織物纖維對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，這些芳香胺的檢測已成各檢測實(shí)驗(yàn)室的必備項(xiàng)目。在檢測過程中發(fā)現(xiàn)，織物纖維的吸附作用對芳香胺的檢測產(chǎn)生一定的影響。織物的表面吸附量除了與還原產(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，對芳香胺單體的結(jié)合愈強(qiáng)烈。本試驗(yàn)以棉纖維對聯(lián)苯胺的吸附為例，探討不同處理?xiàng)l件下吸附作用對檢測結(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。按照對樣品通過控制試驗(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）；對苯二胺（≥99.0%，上海國藥集團(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件下的檢測結(jié)果見表1。

（2）分析與討論

從表1可以看出，處理?xiàng)l件不同，聯(lián)苯胺的檢測值有差異。這主要是由織物纖維對芳香胺單體的吸附引起的。固體表面的吸附過程通常是放熱的，升高溫度可以減少織物對芳胺的吸附量，從表中數(shù)據(jù)可以看出隨著溫度升高聯(lián)苯胺的測定值增加，但是有些芳香胺的穩(wěn)定性比較差，溫度過高會(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，在檢測過程中，調(diào)節(jié)還原液的pH值為堿性或加入對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)用儀分別對處理前后的溶液進(jìn)行測定，結(jié)果見表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)棉布對聯(lián)苯胺的吸附量隨濃度的增加而增大。

美國化學(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，在芳香胺的檢測過程中，織物纖維對芳香胺的吸附對檢測結(jié)果有一定的影響，可以通過控制溫度、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)等方式來控制織物纖維對芳香胺的吸附量，試驗(yàn)證明織物纖維對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)測性。

參考文獻(xiàn)：

[1] GB/T 17592—2011 紡織品 禁用偶氮染料的測定方法 [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）