淺析耐次氯酸鹽漂白色牢度試驗(yàn)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(guò)氧化氫或者亞硫酸氫鈉溶液中攪動(dòng)、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(yīng)用越來(lái)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(dá)到漂白、消毒等作用，因此在使用帶有漂白功能的洗滌劑對(duì)衣物進(jìn)行清潔時(shí)，可能會(huì)使織物掉色。紡織品生產(chǎn)過(guò)程中的漂白、水洗，消費(fèi)過(guò)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(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。

筆者按標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7069—1997《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐次氯酸鹽漂白色牢度》進(jìn)行了數(shù)次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)按照標(biāo)準(zhǔn)給出的方法很難配制出符合標(biāo)準(zhǔn)要求的次氯酸鈉試液，且標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試驗(yàn)中用到的其他試液描述過(guò)于簡(jiǎn)單，使試驗(yàn)人員無(wú)法準(zhǔn)確把握其用量。本文就標(biāo)準(zhǔn)中存在的這些問(wèn)題做進(jìn)一步補(bǔ)充說(shuō)明，并給出相應(yīng)的解決方法。

1 標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7069—1997中存在的問(wèn)題

標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7069—1997中所用到的試液及其要求如表1所示。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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(jí)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(guò)量碘化鉀和過(guò)量鹽酸溶液進(jìn)行充分反應(yīng)，然后用0.1mol/L的硫代硫酸鈉溶液進(jìn)行滴定，淀粉做指示劑。假設(shè)滴定耗用的硫代硫酸鈉體積為V，則試驗(yàn)中應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的配制方法進(jìn)行試驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)了以下幾點(diǎn)問(wèn)題：

表1 試液的要求

（1）一般情況下，實(shí)驗(yàn)室購(gòu)買(mǎi)到的次氯酸鈉濃溶液很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)過(guò)程中會(huì)漸漸失去有效氯。所以，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法進(jìn)行次氯酸鈉試液配制時(shí)，我們進(jìn)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(wú)法再進(jìn)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(jìn)行多次滴定，這樣在一定程度上既增加了實(shí)驗(yàn)室成本，又延長(zhǎng)了試驗(yàn)時(shí)間。

（2）標(biāo)準(zhǔn)中未對(duì)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(duì)于滴定用的0.1mol/L的硫代硫酸鈉溶液，雖然實(shí)驗(yàn)室可以買(mǎi)到，但是難免會(huì)發(fā)生買(mǎi)到的硫代硫酸鈉溶液用完或者其濃度不符，此時(shí)就需要實(shí)驗(yàn)室自行配制，標(biāo)準(zhǔn)中未涉及所用硫代硫酸鈉溶液的配制方法。

筆者就試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，參照標(biāo)準(zhǔn)GB 19106—2013《次氯酸鈉》[1]、GB/T 601—2016《化學(xué)試劑 標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的制備》[2]、GB/T 603—2002《化學(xué)試劑 試驗(yàn)方法中所用制劑及制品的制備》[3]及相關(guān)書(shū)籍文獻(xiàn)，對(duì)試驗(yàn)所用的碘化鉀，鹽酸等試液的用量及配制進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，并通過(guò)標(biāo)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(shè)備

容量瓶(1000mL)；單標(biāo)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(hào)玻璃濾堝；精密pH計(jì)；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(zhì)，碘單質(zhì)不易溶于水，因此需要有碘化鉀來(lái)增加其溶解度，故在試驗(yàn)中碘化鉀應(yīng)該過(guò)量。但是碘化鉀的濃度太大會(huì)使生成的單質(zhì)碘全部溶解而無(wú)法被淀粉吸附，進(jìn)而使碘與淀粉產(chǎn)生的藍(lán)色不明顯。參照標(biāo)準(zhǔn)GB 19106—2013，應(yīng)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(jí)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(yīng)生成碘單質(zhì)需要在酸性條件下進(jìn)行，且次氯酸鈉溶液呈堿性。因此試驗(yàn)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(yīng)提供酸性環(huán)境。但酸也不能加入太多，在強(qiáng)酸環(huán)境里，滴定用的硫代硫酸鈉會(huì)分解析出單質(zhì)硫，使溶液變渾濁[4]，不利于滴定終點(diǎn)的判定。不同文獻(xiàn)對(duì)酸液的使用要求也不同，參照標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)量分?jǐn)?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(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；V1——已知鹽酸的體積，mL；c——鹽酸物質(zhì)的濃度，mol/L；V2——試驗(yàn)所用已知鹽酸的體積，mL；M——鹽酸的摩爾質(zhì)量，36.46g/mol。

一般情況下，實(shí)驗(yàn)室購(gòu)買(mǎi)到的為36%的鹽酸，查閱相關(guān)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(biāo)準(zhǔn)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(jí)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(biāo)準(zhǔn)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(wú)水硫代硫酸鈉（Na2S2O3），溶于1000mL三級(jí)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(hào)玻璃濾堝過(guò)濾備用。稱取基準(zhǔn)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(jí)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(jí)水稀釋。用配制好的硫代硫酸鈉溶液進(jìn)行滴定，當(dāng)溶液由棕紅色變?yōu)闇\黃綠色時(shí)暫停滴入硫代硫酸鈉，此時(shí)加入10g/L淀粉指示液2mL，溶液變成藍(lán)色，繼續(xù)加入硫代硫酸鈉滴定，當(dāng)溶液由藍(lán)色變?yōu)榱辆G色時(shí)為滴定終點(diǎn)，讀取并記錄消耗硫代硫酸鈉的體積V1。同時(shí)做空白試驗(yàn)（除不加重鉻酸鉀外其余同上）。

CNa2S2O3硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度按公式（2）計(jì)算：

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

2.6 標(biāo)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(zhì)中，次氯酸鈉與碘化鉀反應(yīng)析出碘，以淀粉為指示劑，用0.1mol/L的硫代硫酸鈉溶液進(jìn)行滴定，直至溶液藍(lán)色消失時(shí)為終點(diǎn)，反應(yīng)式如下：

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

由反應(yīng)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(jìn)行滴定，假設(shè)消耗硫代硫酸鈉溶液的體積為V0，根據(jù)上述反應(yīng)原理，則次氯酸鈉濃溶液中有效氯濃度按公式（3）計(jì)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(jì)算：

抽取計(jì)算所得的次氯酸鈉濃溶液，將其用三級(jí)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(guò)程分析驗(yàn)證2.6

由反應(yīng)式(1)～(4)可得公式(5)，計(jì)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(shè)25mL次氯酸鈉稀溶液中含x（mg）有效氯，根據(jù)上述反應(yīng)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(shí)溶液有效氯濃度是：

2.8 滴定終點(diǎn)的判斷

次氯酸鈉溶液呈黃色，在次氯酸鈉溶液中加入過(guò)量碘化鉀和酸性溶液后暗處?kù)o置約5分鐘待其充分反應(yīng)，此時(shí)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(dāng)加快，溶液顏色慢慢變淺，直至變成淺黃色時(shí)（即大部分的碘滴完），滴入淀粉指示劑，溶液變藍(lán)色，繼續(xù)滴入淀粉指示劑使溶液藍(lán)色開(kāi)始變淺，此時(shí)即意味著接近滴定終點(diǎn)，應(yīng)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(lán)色消失且半分鐘內(nèi)不再變藍(lán)為終點(diǎn)。

滴定好的溶液稍放置后又會(huì)出現(xiàn)藍(lán)色，這是由于溶液中的I-被空氣氧化成了I2，不影響試驗(yàn)結(jié)果，不予做任何處理[4]。

淀粉對(duì)碘單質(zhì)的吸附性很強(qiáng)，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(shí)（溶液從棕黃色變成淺黃色時(shí)），否則淀粉會(huì)吸附大量碘，碘從淀粉中脫附需要很長(zhǎng)時(shí)間，因此溶液易被滴定過(guò)量[4]。

3 注意事項(xiàng)

（1）次氯酸鈉溶液具有很強(qiáng)的腐蝕性，操作人員必須經(jīng)過(guò)專門(mén)培訓(xùn)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，佩戴好防護(hù)用具，注意安全。

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

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