淺析紡織品除臭性能的測定

鄧明亮，楊 萍，賀志鵬，亓興華，任 剛

(中國紡織信息中心，北京 100025)

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淺析紡織品除臭性能的測定

鄧明亮，楊 萍，賀志鵬，亓興華，任 剛

(中國紡織信息中心，北京 100025)

文章介紹了除臭紡織品常用評定方法，包括嗅覺法、檢知管法、GC法、富集取樣法、金屬氧化物半導(dǎo)體法的技術(shù)要點(diǎn)，簡要分析、比較了各種方法的特點(diǎn)，并對除臭紡織品認(rèn)證體系進(jìn)行了評價(jià)和展望，認(rèn)為對紡織產(chǎn)品持續(xù)性除臭能力的評定更具有實(shí)際意義。

除臭紡織品；臭氣；檢知管；除臭率

1 前言

汗臭、體臭等是分布在體表皮膚的汗腺分泌物產(chǎn)生并散發(fā)的一種特殊的難聞氣味，尤其是腋窩、腳底板等汗腺發(fā)達(dá)但通風(fēng)不良的部位容易滋生大量的細(xì)菌，細(xì)菌會(huì)將皮膚排泄的汗液進(jìn)行分解發(fā)酵，進(jìn)而加重汗臭味。另外，附著在衣物上的微生物能夠降解紡織纖維分子鏈，生成具有揮發(fā)性的惡臭物質(zhì)，給人們帶來不適感，甚至引起人體過敏或某些皮膚病[1]。

隨著人們生活水平的改善以及對健康意識的提高，大家對每天穿著的服裝的關(guān)注已不再局限于美觀和保暖，兼具安全、生態(tài)和特定功能的服裝產(chǎn)品越來越受到大家的關(guān)注和青睞。其中，除臭紡織產(chǎn)品因其可以有效地改善人們的穿著舒適性，在最近幾年取得了快速的發(fā)展。除臭紡織品是指通過對紡織產(chǎn)品采用除臭整理技術(shù)進(jìn)行處理后，可以主動(dòng)消除、掩蓋人體身上或周圍環(huán)境中某些臭氣的紡織產(chǎn)品。由于普通消費(fèi)者很難辨認(rèn)紡織產(chǎn)品除臭性能的真?zhèn)?，因此對宣稱具有除臭性能的相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行除臭性能測試顯得十分重要。

2 紡織品的除臭性能評定

目前對紡織品除臭性能的測定主要有5種方法，分別是嗅覺法、檢知管法、氣相色譜法(GC)、富集取樣法以及金屬氧化物半導(dǎo)體法。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織于2014年發(fā)布了ISO 17299—2014《紡織品-除臭性能的測定》[2]，針對臭氣中的氨氣、乙酸、異戊酸、壬烯醛、硫化氫、甲硫醇以及吲哚7種最主要化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行濃度測定，我國也正在制定除臭紡織品評定的測試標(biāo)準(zhǔn)。本文主要以ISO 17299—2014為主對紡織品除臭性能的幾種常用測定方法進(jìn)行簡要分析和評價(jià)。

需要說明的是，除了嗅覺法，其他的4種方法均屬于儀器檢測領(lǐng)域，并且在ISO 17299—2014測試操作中存在一些相似之處(見表1)，如處理前均須對反應(yīng)容器(采樣袋或錐形瓶)用稀釋氣體進(jìn)行清潔處理，均要求對每個(gè)樣品測3個(gè)平行樣和1個(gè)空白樣，并且都以除臭率為最終指標(biāo)來衡量產(chǎn)品的除臭性能：

以上幾種方法的不同之處主要體現(xiàn)在樣品處理程序和檢測方法上，因此后文主要對單個(gè)樣品的前處理程序和測試方法進(jìn)行介紹，并做簡要的比較。

2.1 嗅覺法

嗅覺法主要是利用人的嗅覺器官來判斷樣品中臭味氣體的濃度級別，在開始測試前，評價(jià)人員需確定對臭氣辨別的臨界值，并將結(jié)果記錄在報(bào)告中。通過感知樣品中剩余臭氣的臭味程度，按表2中的級別描述評定臭氣相對應(yīng)的等級[3]。

由于人的嗅覺系統(tǒng)是一種非常靈敏的氣味傳感器，在臭氣等級為3.5時(shí)(即容易聞到臭味)的氣體濃度甚至低于氣相色譜的檢出限，因此該方法可以有效地識別出微量的臭氣組分，且對7種臭氣組分均適用。不過，由于操作人員之間的嗅覺靈敏度差異明顯，此方法存在很大的主觀性，因此很難利用客觀指標(biāo)對其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，而且長期接觸令人不悅的臭氣對人體的嗅覺感官也是一種考驗(yàn)，加之硫化氫成分是一種劇毒氣體，存在安全隱患，因此采用嗅覺法測試硫化氫的操作者必須具有豐富的測試經(jīng)驗(yàn)。

表1 ISO 17299—2014除臭紡織品幾種測定方法的基本參數(shù)

表2 臭氣等級評定表

2.2 檢知管法

將樣品放入5 L的采樣袋中，密封，除盡氣體后注入3 L已知濃度的被測臭氣，靜置2 h使樣品與臭氣充分作用。反應(yīng)結(jié)束后抽取100 mL氣體到相應(yīng)的檢知管中進(jìn)行測試，又因?yàn)楣苤醒b有用特定試劑浸泡過的載體顆粒，當(dāng)被測氣體以一定速度通過時(shí)，其中的目標(biāo)組分會(huì)與該試劑發(fā)生顏色反應(yīng)，通過記錄管中變色顆粒顏色的深淺和色柱的長短，再與標(biāo)準(zhǔn)色板或濃度標(biāo)尺進(jìn)行比較即可測得該組分的濃度。

檢知管法具有操作簡單、成本低廉、結(jié)果直觀易讀等優(yōu)點(diǎn)，可操作性非常好，是目前紡織品除臭性能評定中最常用的方法。但一只檢知管一般只對某一種物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)，要對混合物進(jìn)行檢測則需要將不同的檢知管進(jìn)行串聯(lián)。由于檢知管法是通過觀察管中顆粒的顏色變化來測定臭氣含量，因此選擇合適量程的檢知管對提高測試結(jié)果的精確度十分重要。另外，該方法在讀數(shù)時(shí)存在一定的主觀性，因此測試結(jié)果不如使用氣相色譜儀等精密儀器精確。

2.3 GC法

氣相色譜法是一種非常有效的有機(jī)化合物分離分析方法，特別適合于對有機(jī)化合物進(jìn)行定量分析。在除臭測試中，按照前處理操作的不同又分為A、B兩種方法，方法A主要用于異戊酸、吲哚和壬烯醛的測定，操作如下：將稱好的樣品平放在干凈的500 mL的錐形瓶中，密封，注入5 μL已知濃度的臭氣化學(xué)溶液，不接觸樣品，再次密封瓶口后靜置2 h，然后蓋住錐形瓶口搖晃數(shù)次后用注射器取樣。方法B主要用于測試樣品在氯化鈉介質(zhì)下對乙酸臭氣的除臭能力：將稱取好的樣品卷成團(tuán)垂直地放入22 mL的干凈的玻璃瓶中，密封好。用注射器向樣品表面上加入850 μL乙酸-氯化鈉溶液。樣品瓶和對照瓶穿插擺放在80 ℃烘箱中反應(yīng)30 min，然后用注射器從瓶中分別取1 mL氣體樣品，將以上氣體樣品進(jìn)行氣相色譜分析，用氫火焰離子化檢測器(FID)或選擇離子檢測器(MSD)檢測，以峰面積作為響應(yīng)值進(jìn)行測定。

氣相色譜法由于具有自動(dòng)化處理程度高、可同時(shí)實(shí)現(xiàn)定性和定量分析、線性范圍寬、測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠等優(yōu)點(diǎn)，是目前有機(jī)物分析檢測中最有效的方法。尤其是氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)(GC-MS)，它有效地結(jié)合色譜分離優(yōu)勢和質(zhì)譜高效的定性能力，被廣泛應(yīng)用于復(fù)雜組分的分離和鑒定。GC法測試除臭性能所用到的反應(yīng)容器為玻璃器皿，且容積較其他幾種方法的都小，因此前處理的實(shí)驗(yàn)條件容易滿足，不過由于分析設(shè)備屬于精密儀器，采購價(jià)格昂貴且對操作人員的專業(yè)技能要求較高，一些小型實(shí)驗(yàn)室難以滿足條件。

2.4 富集取樣法

將樣品平鋪裝入3 L的采樣袋中，密封，使用真空泵將袋中的空氣排盡。注入2.5 L準(zhǔn)備好的測試用氣體(如甲硫醇、硫化氫)或者充入2.5 L氮?dú)夂笥米⑸淦髯⑷?.5 μL臭氣溶液，密封。揉捏袋子數(shù)次后靜置2 h后再揉捏袋子，用空氣泵抽取2 L測試氣體或通入吸附管進(jìn)行吸附富集或利用吸收溶液直接進(jìn)行收集。吸附管中的臭氣(吲哚、異戊酸或壬烯醛)經(jīng)熱解吸處理后可用氣相色譜儀進(jìn)行分析，對于甲硫醇和硫化氫，可以采用離子色譜儀直接分析吸收溶液。

本方法的特點(diǎn)是在對采集的氣體進(jìn)行分析之前，采用吸附管或吸收溶液進(jìn)行富集處理，增加了樣品的實(shí)際濃度，因此若能選取合適的吸附管或吸收溶液可以有效地提高方法的靈敏度和檢出限。

2.5 金屬氧化物半導(dǎo)體法

半導(dǎo)體材料會(huì)對氣體分子產(chǎn)生吸附作用，材料的表面結(jié)構(gòu)發(fā)生變化進(jìn)而改變電阻值，最終以電信號分別輸出每種組分的響應(yīng)矢量值。評定的前處理操作大致如下：準(zhǔn)備3 L采樣袋，將樣品放入采樣袋中平鋪，排盡空氣后注入2.5 L已知組分和濃度的測試用類臭氣。靜置反應(yīng)2 h后用10級半導(dǎo)體傳感器對臭氣進(jìn)行測試。以傳感器上所有組分響應(yīng)矢量值平方和的算術(shù)平方根記為響應(yīng)矢量長度，同時(shí)，通過測定一系列已知當(dāng)量濃度的臭氣的矢量長度，對臭氣當(dāng)量濃度(Y)和矢量長度(X)建立二次擬合方程，利用擬合方程計(jì)算出樣品中臭氣的當(dāng)量濃度。

與其他測試方法中要求7種臭氣組分必須單獨(dú)測試不同，金屬氧化物半導(dǎo)體測試法主要針對紡織產(chǎn)品混合臭氣進(jìn)行測試，測試中的標(biāo)準(zhǔn)臭氣為人造混合臭氣，包括類汗臭、類體臭(混合加齡臭)和類糞便臭(各種類臭氣的配制比例見表3)。該方法具有操作相對簡易、測試速度快且無需對各種臭氣物質(zhì)單獨(dú)測試等特點(diǎn)。由于是以混合臭氣為除臭對象以模擬紡織產(chǎn)品在實(shí)際臭氣中的除臭能力，因此能夠比較客觀、真實(shí)地體現(xiàn)出產(chǎn)品的綜合除臭能力。不過，該方法數(shù)據(jù)處理比較復(fù)雜，臭氣傳感器的靈敏度一般，加之傳感器對每種物質(zhì)的靈敏度不同，因此配置的類臭氣的配比和濃度均會(huì)影響測試結(jié)果，數(shù)據(jù)溯源性較差。

表3 類臭氣的化學(xué)組成及除臭紡織品認(rèn)證對除臭率要求

3 除臭紡織品認(rèn)證

鑒于以上幾種方法除了嗅覺法外均可使用除臭率對紡織產(chǎn)品的除臭性能進(jìn)行量化，因此為了確保除臭產(chǎn)品的性能滿足消費(fèi)者的期望，可以對每種臭氣制定除臭率的最低指標(biāo)。日本最早實(shí)現(xiàn)了對紡織產(chǎn)品除臭性能的認(rèn)證，明確要求標(biāo)注具有除臭功能的紡織產(chǎn)品對以上7種臭氣成分的除臭率不得低于認(rèn)證的最低要求(見表3)，否則為不合格產(chǎn)品。由于對除臭率的判定標(biāo)準(zhǔn)是具體到每種臭氣物質(zhì)，同時(shí)目前除臭率的評定方法一般也是針對不同臭氣分別進(jìn)行測試，又因?yàn)闇y試方法的使用范圍受限，以上幾種方法往往都只適用于少數(shù)臭氣組分，因此要對產(chǎn)品分別進(jìn)行7種臭氣的除臭評定往往需要分別采用兩種甚至多種方法。鑒于檢知管法主要適用于氨氣、乙酸、甲硫醇和硫化氫4種臭氣物且易于操作，而GC法中方法A和富集采樣法中吸附管法都是采用氣相色譜儀進(jìn)行分析，并且均適用于測定吲哚、異戊酸和2-壬烯醛，測試對象與檢知管法正好互補(bǔ)。因此，選擇檢知管法和GC法中方法A或富集采樣法中的吸附管法即可完成產(chǎn)品對7種臭氣的除臭性能的評定。

需要指出的是，由于以上幾種方法的前處理參數(shù)和分析測試條件明顯不同，對一種臭氣組分采用不同方法測得的除臭效果勢必存在差異，因此，是否應(yīng)該對所有的測試方法制定相同的除臭率指標(biāo)仍值得商榷。另外，我們對除臭紡織產(chǎn)品進(jìn)行認(rèn)證的目的是將偽劣產(chǎn)品、除臭率不達(dá)標(biāo)的產(chǎn)品拒之門外，然而，目前對產(chǎn)品的除臭整理包括物理除臭、化學(xué)除臭和生物除臭等工藝，工藝的差異會(huì)直接導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量的參差不齊，其中物理除臭由于是利用纖維上搭載的某些分子基團(tuán)與臭氣分子之間的物理吸附作用實(shí)現(xiàn)除臭目的，除臭能力具有起初效果明顯，但持久性差的特點(diǎn)；而化學(xué)和生物除臭則一般具有相對穩(wěn)定、持久的除臭能力。目前的評定方法都是直接對樣品進(jìn)行測定，沒有考核產(chǎn)品在使用一段時(shí)間后的除臭性能(即除臭的可持續(xù)性)，因此無法客觀、全面地反映出一件產(chǎn)品真實(shí)的除臭能力，而消費(fèi)者購買此類紡織產(chǎn)品是希望在長期或足夠長的時(shí)間內(nèi)都能享受到除臭產(chǎn)品帶來的舒適。因此，評定紡織產(chǎn)品除臭能力的可持續(xù)性能(或壽命)顯得更具有實(shí)際意義。筆者認(rèn)為可以在測試前對被測試樣品進(jìn)行某些特定前處理(如一定次數(shù)的水洗、磨擦或日曬等)，以模擬人們穿著一段時(shí)間后產(chǎn)品性能的正常損耗，然后再按相應(yīng)的方法進(jìn)行除臭測試，即可測定紡織產(chǎn)品除臭性能的可持續(xù)性。

4 結(jié)論

隨著除臭概念在市場上的逐漸普及以及消費(fèi)者對產(chǎn)品知情權(quán)的渴望，許多國家已經(jīng)或正相繼出臺相應(yīng)的檢測標(biāo)準(zhǔn)并進(jìn)行質(zhì)量認(rèn)證，除臭紡織產(chǎn)品有望迎來較快的發(fā)展。然而，我們也應(yīng)該看到，目前在一些國家對除臭紡織品性能的測定還處在起步階段，而除臭紡織品的評定標(biāo)準(zhǔn)也有待進(jìn)一步完善，其中評定產(chǎn)品除臭能力的可持續(xù)性將會(huì)成是該領(lǐng)域的發(fā)展方向。

[1] 武鏡，高指縫.紡織品除臭功能的檢測與評價(jià)[J].針織工業(yè)，2012，(10)：62—63.

[2] ISO 17299—2014 Textiles-Determination of deodorant property[S].Geneva：ISO，2014.

[3] 魏孟媛，陸維民，陳源.紡織品消臭效果檢測評定[J].上海紡織科技，2012，40(5)：8—10.

Analysis on Determinations of the Deodorant Property of Textiles

DengMingliang,YangPing,HeZhipeng,QiXinghua,RenGang

(China Textile Information Center, Beijing 100025, China)

This paper introduced evaluation methods of deodorant textiles， such as human sensory test, detector tube method, gas chromatography method, condensation sampling analysis and metal-oxide semiconductor sensor, analyzed and appraised characteristics of these methods. The certification system of deodorant textiles was evaluated and prospected, and the determination of the sustained deodorant performance had more practical significances.

deodorant textile; unpleasant odour; detector tube; odour reduction rate

2016-05-22

鄧明亮(1987—)，男，江西撫州人，工程師。

TS101.92+3.9

A

1009-3028(2016)04-0028-04