淺析耐次氯酸鹽漂白色牢度試驗方法中試液的配制

紡織品的耐次氯酸鹽漂白色牢度是指在商業(yè)漂白中，織物在常規(guī)濃度的次氯酸鹽溶液中浸泡、水洗后，再在過氧化氫或者亞硫酸氫鈉溶液中攪動、清洗干燥后顏色的保持能力。目前84消毒液以及帶有漂白功能的洗滌劑應用越來越廣泛，其中一類為含有一定濃度的次氯酸鈉，利用次氯酸鈉中的有效氯達到漂白、消毒等作用，因此在使用帶有漂白功能的洗滌劑對衣物進行清潔時，可能會使織物掉色。紡織品生產(chǎn)過程中的漂白、水洗，消費過程中含氯漂成分的洗滌劑和消毒劑的廣泛使用，都要求織物要有很高的耐次氯酸鹽漂白色牢度，因此紡織品的耐次氯酸鹽漂白色牢度也成為判斷織物內(nèi)在質量的一項重要指標。

筆者按標準GB/T 7069—1997《紡織品 色牢度試驗 耐次氯酸鹽漂白色牢度》進行了數(shù)次試驗，發(fā)現(xiàn)按照標準給出的方法很難配制出符合標準要求的次氯酸鈉試液，且標準對試驗中用到的其他試液描述過于簡單，使試驗人員無法準確把握其用量。本文就標準中存在的這些問題做進一步補充說明，并給出相應的解決方法。

1 標準GB/T 7069—1997中存在的問題

標準GB/T 7069—1997中所用到的試液及其要求如表1所示。

根據(jù)標準GB/T 7069—1997規(guī)定，含有效氯2g/L的次氯酸鈉試液配制方法為：取次氯酸鈉濃溶液20mL，用三級水稀釋至1L，得到次氯酸鈉稀溶液備用；取25mL次氯酸鈉稀溶液置于250mL的錐形瓶中，依次加入過量碘化鉀和過量鹽酸溶液進行充分反應，然后用0.1mol/L的硫代硫酸鈉溶液進行滴定，淀粉做指示劑。假設滴定耗用的硫代硫酸鈉體積為V，則試驗中應抽取的次氯酸鈉稀溶液的量為14100/V(mL)。抽取14100/V(mL)的次氯酸鈉稀溶液，將其稀釋至900mL后用10g/L的碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)pH至11.0±0.2，最后再定容至1L，即可得到有效氯濃度為2g/L的試液。

按照上述標準規(guī)定的配制方法進行試驗，我們發(fā)現(xiàn)了以下幾點問題：

表1 試液的要求

（1）一般情況下，實驗室購買到的次氯酸鈉濃溶液很難達到標準所要求的有效氯濃度(140g/L～160g/L)，而且次氯酸鈉溶液的穩(wěn)定性較差，在貯運過程中會漸漸失去有效氯。所以，按照標準規(guī)定的方法進行次氯酸鈉試液配制時，我們進行了兩次滴定，所消耗的硫代硫酸鈉溶液的體積都不足14.1mL，這種情況下我們按照14100/V(mL)的量抽取的次氯酸鈉稀溶液就都大于1000mL，無法再進行后續(xù)的稀釋定容。因此我們需要增加抽取次氯酸鈉濃溶液的量，進行多次滴定，這樣在一定程度上既增加了實驗室成本，又延長了試驗時間。

（2）標準中未對碘化鉀(KI)、鹽酸(HCl)和淀粉指示液的用量、濃度及配制方法做出具體規(guī)定。

（3）對于滴定用的0.1mol/L的硫代硫酸鈉溶液，雖然實驗室可以買到，但是難免會發(fā)生買到的硫代硫酸鈉溶液用完或者其濃度不符，此時就需要實驗室自行配制，標準中未涉及所用硫代硫酸鈉溶液的配制方法。

筆者就試驗過程中發(fā)現(xiàn)的問題，參照標準GB 19106—2013《次氯酸鈉》[1]、GB/T 601—2016《化學試劑 標準滴定溶液的制備》[2]、GB/T 603—2002《化學試劑 試驗方法中所用制劑及制品的制備》[3]及相關書籍文獻，對試驗所用的碘化鉀，鹽酸等試液的用量及配制進行了詳細說明，并通過標定次氯酸鈉濃溶液中有效氯濃度的方式配制次氯酸鈉試液。

2 試液的配制

2.1 儀器與設備

容量瓶(1000mL)；單標移液管(20mL、25mL)；酸式滴定管(50mL)；堿式滴定管(50mL)；量筒(100mL、50mL)；碘量瓶(250mL、500mL)；搪瓷缸或棕色玻璃器皿(1000mL)；燒杯；4號玻璃濾堝；精密pH計；分析天平；電熱恒溫干燥箱。

2.2 碘化鉀溶液的用量及配制

（1）用量：在酸性條件下，次氯酸鈉溶液可以將碘離子氧化成碘單質，碘單質不易溶于水，因此需要有碘化鉀來增加其溶解度，故在試驗中碘化鉀應該過量。但是碘化鉀的濃度太大會使生成的單質碘全部溶解而無法被淀粉吸附，進而使碘與淀粉產(chǎn)生的藍色不明顯。參照標準GB 19106—2013，應使用10%的碘化鉀溶液，用量為10mL[1]。

（2）配制：稱取100g碘化鉀，溶解于1000g三級水中，可得10%的碘化鉀溶液。

2.3 鹽酸溶液的用量及配制

（1）用量：碘化鉀與次氯酸鈉反應生成碘單質需要在酸性條件下進行，且次氯酸鈉溶液呈堿性。因此試驗中必須加入足量的酸，不僅能中和次氯酸鈉溶液中的堿，而且要為反應提供酸性環(huán)境。但酸也不能加入太多，在強酸環(huán)境里，滴定用的硫代硫酸鈉會分解析出單質硫，使溶液變渾濁[4]，不利于滴定終點的判定。不同文獻對酸液的使用要求也不同，參照標準GB 19106—2013中硫酸的用量，鹽酸濃度為1mol/L，用量為20mL。

（2）配制：鹽酸的配制根據(jù)公式（1），即用已知質量分數(shù)的鹽酸配制出所需濃度的鹽酸。

式中： ρ——已知鹽酸的密度，kg/L； ω——已知鹽酸的質量分數(shù)，%；V1——已知鹽酸的體積，mL；c——鹽酸物質的濃度，mol/L；V2——試驗所用已知鹽酸的體積，mL；M——鹽酸的摩爾質量，36.46g/mol。

一般情況下，實驗室購買到的為36%的鹽酸，查閱相關資料可知36%的鹽酸密度為1.179kg/L。所以配制1mol/L的鹽酸500mL需要取36%的鹽酸43mL，然后稀釋至500mL。

2.4 淀粉指示液的濃度及配制

（1）濃度：參照標準GB 19106—2013，淀粉指示液的濃度為10g/L。

（2）配制：稱取1g淀粉，加5mL水使其成糊狀，在攪拌下將糊狀物加到90mL沸水中，煮沸1min～2min，冷卻，用煮沸且冷卻的三級水稀釋至100mL，即可得到10g/L的淀粉指示液。使用周期為兩周。

2.5 硫代硫酸鈉溶液(0.1mol/L)的配制

參考標準GB/T 601—2016，0.1mol/L的硫代硫酸鈉溶液配制方法如下：稱取26g五水合硫代硫酸鈉（Na2S2O3·5H2O）或16g無水硫代硫酸鈉（Na2S2O3），溶于1000mL三級水中，加入0.2g碳酸鈉（Na2CO3），緩緩煮沸15分鐘后冷卻至室溫。存放于棕色瓶中兩周后用4號玻璃濾堝過濾備用。稱取基準重鉻酸鉀[于（120±2）℃下干燥至恒量]0.18g于500mL碘量瓶中，加入25mL三級水使其溶解，依次加2g碘化鉀（KI）和20mL硫酸（20% H2SO4），搖勻后在暗處放置10min，然后加約150mL三級水稀釋。用配制好的硫代硫酸鈉溶液進行滴定，當溶液由棕紅色變?yōu)闇\黃綠色時暫停滴入硫代硫酸鈉，此時加入10g/L淀粉指示液2mL，溶液變成藍色，繼續(xù)加入硫代硫酸鈉滴定，當溶液由藍色變?yōu)榱辆G色時為滴定終點，讀取并記錄消耗硫代硫酸鈉的體積V1。同時做空白試驗（除不加重鉻酸鉀外其余同上）。

CNa2S2O3硫代硫酸鈉標準滴定溶液的濃度按公式（2）計算：

式中：m——基準重鉻酸鉀質量，g； V1——標定中消耗硫代硫酸鈉溶液的體積，mL； V2——空白試驗消耗硫代硫酸鈉溶液的體積，mL；M——重鉻酸鉀的摩爾質量，g/mol[M(1/6K2Cr2O7)=49.031]。

2.6 標定次氯酸鈉濃溶液中有效氯濃度，配制有效氯為2g/L的次氯酸鈉試液

在酸介質中，次氯酸鈉與碘化鉀反應析出碘，以淀粉為指示劑，用0.1mol/L的硫代硫酸鈉溶液進行滴定，直至溶液藍色消失時為終點，反應式如下：

次氯酸鈉溶液中加酸后釋放出氯氣，以若干克質量的氯氣在水中所具有的氧化能力來表示次氯酸鈉有效氯濃度，反應式如下：

由反應式（1）～（4）可知：2Na2S2O3→I2→Na-ClO→Cl2，因此1mol次氯酸鈉的氧化能力等于1mol氯氣的氧化能力。

取次氯酸鈉濃溶液10mL，稀釋至500mL，取稀釋后的次氯酸鈉溶液25mL，加入10%的碘化鉀溶液10mL，1mol/L的鹽酸20mL，10g/L的淀粉溶液做指示液，用0.1mol/L的硫代硫酸鈉溶液進行滴定，假設消耗硫代硫酸鈉溶液的體積為V0，根據(jù)上述反應原理，則次氯酸鈉濃溶液中有效氯濃度按公式（3）計算：

為了得到有效氯為2g/L的次氯酸鈉試液，需要抽取次氯酸鈉濃溶液的體積（mL）按公式（4）計算：

抽取計算所得的次氯酸鈉濃溶液，將其用三級水稀釋至900mL后，在（20±2）℃的環(huán)境中用10g/L的碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)其pH到11.0±0.2，最后將其定容至1L，即可得到有效氯濃度為2g/L的試液。

2.7 按照GB/T 7069—1997配制次氯酸鈉試液的過程分析驗證2.6

由反應式(1)～(4)可得公式(5)，計算次氯酸鈉稀溶液的摩爾濃度：

式中：cNaClO——次氯酸鈉稀溶液的摩爾濃度，mol/L；cNa2S2O3——滴定用硫代硫酸鈉溶液的摩爾濃度，0.1mol/L；VNa2S2O3——硫代硫酸鈉溶液的滴定用量，mL。

假設25mL次氯酸鈉稀溶液中含x（mg）有效氯，根據(jù)上述反應式(1)～(4)可得：

則，x(mg)=3.547VNa2S2O3，那么2g/L有效氯需要次氯酸鈉稀溶液的量為：

抽取的次氯酸鈉稀溶液，再稀釋至1L，此時溶液有效氯濃度是：

2.8 滴定終點的判斷

次氯酸鈉溶液呈黃色，在次氯酸鈉溶液中加入過量碘化鉀和酸性溶液后暗處靜置約5分鐘待其充分反應，此時溶液呈棕黃色，滴入硫代硫酸鈉溶液，輕輕振蕩錐形瓶且滴定速度適當加快，溶液顏色慢慢變淺，直至變成淺黃色時（即大部分的碘滴完），滴入淀粉指示劑，溶液變藍色，繼續(xù)滴入淀粉指示劑使溶液藍色開始變淺，此時即意味著接近滴定終點，應該緩慢滴入硫代硫酸鈉溶液且積極振蕩錐形瓶使碘從淀粉中脫附，至藍色消失且半分鐘內(nèi)不再變藍為終點。

滴定好的溶液稍放置后又會出現(xiàn)藍色，這是由于溶液中的I-被空氣氧化成了I2，不影響試驗結果，不予做任何處理[4]。

淀粉對碘單質的吸附性很強，所以滴定前不能先加入淀粉，必須要待溶液中存在少量碘時（溶液從棕黃色變成淺黃色時），否則淀粉會吸附大量碘，碘從淀粉中脫附需要很長時間，因此溶液易被滴定過量[4]。

3 注意事項

（1）次氯酸鈉溶液具有很強的腐蝕性，操作人員必須經(jīng)過專門培訓，嚴格遵守操作規(guī)程，佩戴好防護用具，注意安全。

（2）次氯酸鈉溶液穩(wěn)定性差，見光易分解，長時間放置后有效氯濃度會降低，所以次氯酸鈉原液必須避光、避熱、密封保存；試驗用的次氯酸鈉必須現(xiàn)配現(xiàn)用且每次配制時做定量分析。

（3）鹽酸配制時要將鹽酸緩緩倒入水中，嚴禁將水倒入鹽酸中，防止發(fā)生爆炸，且試驗人員必須佩戴好橡膠手套，戴好防護面具及防護口罩，防止鹽酸濺到面部或眼睛內(nèi)。