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果有一定影響，以棉纖維為例，采用控制試驗溫度、介質的pH值，加入含活性官能團的物質等方式探討了織物纖維的吸附作用對芳香胺檢測結果的影響。該試驗表明，織物纖維對芳香胺的吸附量與芳香胺的濃度的關系符合朗繆爾吸附等溫式。

關鍵詞：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生致癌性的芳香胺而備受關注，這些芳香胺的檢測已成各檢測實驗室的必備項目。在檢測過程中發現，織物纖維的吸附作用對芳香胺的檢測產生一定的影響。織物的表面吸附量除了與還原產物的化學活性有關，還決定于織物纖維表面性質、基質的pH值和試驗溫度等。 纖維表層結構與電荷分布是影響吸附作用的重要因素，比表面積愈大，表層分子活性愈強的纖維，對芳香胺單體的結合愈強烈。本試驗以棉纖維對聯苯胺的吸附為例，探討不同處理條件下吸附作用對檢測結果的影響。

1 試驗

1.1 原理與方案

依據紡織樣品在檸檬酸鹽緩沖溶液和不同pH值氫氧化鈉介質中存在的禁用芳香胺，用氣相色譜-質譜儀進行定量。按照對樣品通過控制試驗溫度、介質的pH值，加入含活性官能團的物質在不同處理條件下聯苯胺的檢出含量進行比較分析。

1.2 方法或標準

試驗方法依據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/質譜聯用儀 TRACE-DSQ（Finnigan Thermo 公司）；混合器 ，；甲醇（色譜純）；氫氧化鈉（分析純）；聯苯胺（99.5%，Dr.Ehrenstorfer GmbH公司）；對苯二胺（≥99.0%，上海國藥集團）；檸檬酸（分析純）。

1.5 條件

氣相色譜/質譜聯用分析條件[1]。

毛細管色譜柱：DB-5MS，30m×0.25mm×0.25μm；進樣口溫度：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；進樣方式：不分流進樣1μL；質量掃描范圍：50amu～650amu；離子化方式：EI；離子化電壓：70 eV。

1.6 試驗方法

配制20 ?g·mL-1聯苯胺甲醇溶液，將純棉布剪成約5mm×5mm的碎片，每次試驗均稱取1.00 g棉布碎片，分別按照下列條件進行試驗：（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/質譜聯用儀檢測溶液中聯苯胺的含量。（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/質譜聯用儀檢測溶液中聯苯胺的含量。（3）取三份16mL聯苯胺甲醇溶液（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/質譜聯用儀檢測溶液中聯苯胺的含量。

2 結果與討論

2.1 不同試驗條件對吸附作用的影響

（1）試驗結果

將20 ?g/mL聯苯胺甲醇溶液按照試驗方法1.3處理，不同處理條件下的檢測結果見表1。

（2）分析與討論

從表1可以看出，處理條件不同，聯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，從表中數據可以看出隨著溫度升高聯苯胺的測定值增加，但是有些芳香胺的穩定性比較差，溫度過高會使其氧化或分解。固體表面的吸附包括物理吸附和化學吸附，多數以化學吸附為主，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，增加了兩者的結合能力，會使吸附量增加。因此，在檢測過程中，調節還原液的pH值為堿性或加入對苯二胺等含有活性官能團的物質可以有效地減少纖維對芳香胺的吸附量。

2.2 吸附量與濃度的關系

2.2.1 試驗結果

為了進一步了解織物對芳香胺的吸附規律，進行了以下試驗：配制10?g·mL-1、20?g·mL-1、40?g·mL-1、60?g·mL-1、100?g·mL-1的一系列聯苯胺標準溶液。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上述系列濃度的聯苯胺溶液中；充分振蕩搖勻后，在25 ℃下放置30min。用氣相色譜/質譜聯用儀分別對處理前后的溶液進行測定，結果見表2。

2.2.2 分析與討論

從表2可以看出，在試驗濃度范圍內棉布對聯苯胺的吸附量隨濃度的增加而增大。

美國化學家Langmuir在研究固體表面的吸附時，總結出了吸附關系式，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果有一定的影響，可以通過控制溫度、介質的pH值和加入含活性官能團的物質掩蔽活性吸附點等方式來控制織物纖維對芳香胺的吸附量，試驗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系，吸附量具有可預測性。

參考文獻：

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

[2]傅獻彩，沈文霞，姚天揚，等. 物理化學[M].第5版.北京高等教育出版社，2006.

（作者單位：山東纖維檢驗局）