【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，便于紗線上色。上色以后，再通過空氣中的氧氣將紗線上的鈉鹽染料氧化成靛藍(lán)而堅(jiān)固地吸附在紗線上。即通過了一個(gè)這樣的過程：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，就必須對染液內(nèi)各種成分的濃度進(jìn)行控制，不同工廠因習(xí)慣不同會采用不同的方法，其準(zhǔn)確性也會不同，本文分別對靛藍(lán)染色過程中幾個(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)染色過程中靛藍(lán)含量、保險(xiǎn)粉含量和燒堿含量的測試方法
一、靛藍(lán)含量的測試：
分光光度計(jì)測量方法：配制一定數(shù)量的不同濃度的靛藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)溶液，利用可見光分光光度計(jì)分別測試各溶液的吸光度，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），測試溶液的吸光度A（一般來說，靛藍(lán)的最大吸收波長在665nm處，在此波長處，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，開動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)行自動電位滴定。在進(jìn)行電位滴定時(shí)，每加入一次滴定劑測量一次電位，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，曲線上 的轉(zhuǎn)折點(diǎn)即為等當(dāng)點(diǎn)，滴定終點(diǎn)通過電位突躍來控制。曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)所對應(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，使瓶內(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。將錐形瓶搖動振蕩2min，使瓶內(nèi)保險(xiǎn)粉與空氣中的氧氣作用完全，錐形瓶內(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
需專門儀器、手動滴定終點(diǎn)判斷繁瑣
三、燒堿含量的測試：
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測定法：儀器使用前、先要標(biāo)定。一般說來，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)測量靛藍(lán)含量幾乎是所有靛藍(lán)染色工廠使用的方法，盡管有些高人仍采用目測法、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)愈來愈高，會使碘滴定法測定的保險(xiǎn)粉濃度愈來愈高，如果此時(shí)調(diào)低保險(xiǎn)粉濃度，可能會破壞染液穩(wěn)定性，導(dǎo)致顏色波動。
電位滴定法的終點(diǎn)控制則是通過電位突躍來實(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。
耗氧法不需要專門的儀器，不需要配制各種標(biāo)準(zhǔn)溶液，操作簡單。但是受染液內(nèi)靛藍(lán)濃度的影響較大，染液溫度與測試環(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得的燒堿濃度與PH值沒有線性關(guān)系，在染色工作者中一直存在爭論，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。
來源：中國棉紡織行業(yè)協(xié)會 作者：唐金斌 李旭媛 張小燕
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