文/趙向旭 張煥 任志博

紡織品在加工生產(chǎn)和后整理等過程中，通常會在產(chǎn)品表面殘留一些酸、堿和助劑等化學物質(zhì)，所以幾乎所有服裝、面料中都會存在一定的酸堿度，用pH值來表征。pH值超標的紡織品若與皮膚密切接觸，會引起皮膚瘙癢或過敏，進而對人體健康造成傷害。現(xiàn)行國家強制性標準GB 18401—2010《國家紡織產(chǎn)品基本安全技術(shù)規(guī)范》［1］對紡織品不同類別pH值的范圍做出了限定，同時也規(guī)定了pH值測試方法按照GB/T 7573—2009《紡織品 水萃取液pH值的測定》［2］執(zhí)行。但標準中對測試過程的描述及試驗參數(shù)的要求較為粗略，未規(guī)定具體的振蕩頻率、振幅以及pH電極使用時間等。在pH值的實際測定過程中，各種因素都可能對結(jié)果產(chǎn)生較大影響［3］。隨著紡織科技的進步，有拒水等性能的功能性紡織品越來越多，對于這類型的面料的pH值測試，不同檢測機構(gòu)的檢測結(jié)果可能差異很大。本文選擇了一些代表性的試樣，結(jié)合pH值檢測標準的相關(guān)內(nèi)容，對實際操作過程中影響pH值測試的幾個標準未詳細規(guī)定參數(shù)進行了探討，以期盡可能減少測量誤差［4］。

1 試驗

1.1 試劑

試驗用水：①pH值5.7，電導(dǎo)率1.1ms/m；②pH值6.1，電導(dǎo)率0.2ms/m。

0.1mol/L氯化鉀溶液：①號試驗用水配制，pH值5.8；②號試驗用水配制，pH值5.7。

3種標準緩沖溶液pH值：4.01、7.00、9.21。

1.2 儀器

S220型pH計；電極InLab Expert Pro；SPH-3312型往復(fù)式振蕩器；ME 203E/02型電子天平（精度為0.001g）；具塞三角燒瓶（250mL）等。

1.3 試驗步驟

選用不同的試樣若干個，剪成5mm×5mm大小，按照GB/T 7573—2009的試驗方法，測試試樣的pH值。對試驗用水、往復(fù)式振蕩頻率、振幅及pH計電極這4個影響因素的試驗設(shè)計方案如下：

方案（1）：分別采用①、②不同指標的試驗用水配制成的0.1mol/L氯化鉀溶液，選擇3個不同pH值的試樣進行試驗。

方案（2）：保持振幅及pH電極一致，設(shè)置往復(fù)式振蕩器振蕩頻率分別為60次/min、90次/min和120次/min，分別選取10個有代表性的試樣進行試驗。

方案（3）：組織4家檢測實驗室，對同一偏堿性，且具有一定拒水性的試樣測試其pH值，均采用旋轉(zhuǎn)式振蕩方式，設(shè)置不同的振蕩頻率和振幅。

方案（4）：隨機選取不同的試樣20個，用更換的新電極和使用兩個月后的同一型號舊電極同時測試萃取液的pH值，并記錄電極達到穩(wěn)定所需時間。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗用水對測試結(jié)果的影響

按照方案（1）進行試驗，測試結(jié)果見表1。

表1 不同試驗用水試樣的pH值

對于試驗用水，標準中要求使用蒸餾水或去離子水，且至少滿足GB/T 6682—2008《分析實驗室用水規(guī)格和試驗方法》［5］中三級水的要求。而三級水最主要的兩個指標要求分別為：pH值5.0～7.5，電導(dǎo)率≤0.5ms/m。本試驗中，①和②號試驗用水的pH值分別為5.7和6.1，均符合標準要求，而①號試驗用水的電導(dǎo)率為1.1ms/m，已經(jīng)超出了標準要求。當蒸餾水的電導(dǎo)率小于0.5ms/m時，蒸餾水的pH值只要在標準范圍內(nèi)，對樣品的最終pH值影響很?。?］。

由表1可知，不同的試驗用水，對于偏酸性的試樣影響很小，但對于中性及堿性的試樣影響逐漸變大，pH值偏差值由0.2升到了 1.6。對于偏酸性的試樣，由于溶液中H+離子濃度大，而pH電極是對氫離子活度具有高選擇性的離子選擇電極［7］，此時試驗用水的電導(dǎo)率對電極干擾很小，對測試結(jié)果影響很小。而對于中性，特別是堿性較強的溶液，由于H+離子濃度的大大降低，此時電導(dǎo)率高的試驗用水對pH計電極測量的干擾大大增加，因而導(dǎo)致最終pH值偏差較大。因此，需要使用符合標準要求的試驗用水，才能保證結(jié)果的準確性。

2.2 往復(fù)式振蕩頻率對測試結(jié)果的影響

按照方案（2）進行試驗，測試結(jié)果見表2。

由表2可知，在60次/min～120次/min的振蕩頻率范圍內(nèi)，所有試樣的偏差值均在0.2以內(nèi)。試驗過程中觀察到3#、5#、9#、10#化纖類試樣不易潤濕，具有一定的拒水性，其余試樣潤濕情況良好。而對于易潤濕的試樣，偏差值均在0.1以內(nèi)，對于不易潤濕的試樣偏差值也在0.2以內(nèi)，說明往復(fù)式振蕩方式的頻率只要滿足標準要求，即不低于60次/min，對測試結(jié)果影響很小。

表2 往復(fù)式振蕩不同頻率下試樣的pH值

2.3 旋轉(zhuǎn)式振蕩頻率和振幅對測試結(jié)果的影響

由于標準GB/T 7573—2009只對不同振蕩方式的振蕩頻率做了相應(yīng)要求（往復(fù)式≥60次/min，旋轉(zhuǎn)式≥30周/min），而沒有對振幅大小有具體指標要求。按照方案（3）進行試驗，本次試驗中，4家檢測實驗室均采用了旋轉(zhuǎn)式振蕩，各家設(shè)置的頻率和振幅均不一致， 測試結(jié)果見表3。

由表3可知，對于該具有輕微拒水性的偏堿性試樣，頻率越高，pH值測試結(jié)果越大。頻率接近時，振幅越大，pH值測試結(jié)果也會增大。試驗過程中也發(fā)現(xiàn)，該面料在振蕩過程中會部分掛在瓶壁或漂浮于水面上方，設(shè)置較小的振蕩頻率和振幅時不能保證試樣內(nèi)部能與萃取液之間進行充分的液體交換，因而測試結(jié)果會偏低。因此，對于一些有拒水性的試樣，采用旋轉(zhuǎn)式振蕩，可將振蕩頻率調(diào)大一些，或者選用振幅大一點的振蕩器，以確保獲得準確的結(jié)果值。

表3 旋轉(zhuǎn)式振蕩下不同頻率和振幅下試樣的pH值

2.4 pH計電極使用時間對測試結(jié)果的影響

按照方案（4）進行試驗，測試結(jié)果見表4。

由表4可知，新、舊電極pH值測試結(jié)果偏差ΔpH均在0～0.4之間，對于偏酸或偏堿的試樣ΔpH在0.2以內(nèi)，說明新、舊電極的平行性好、可靠性好。但新舊電極對溶液達到的穩(wěn)定時間差異較大，舊電極對于偏酸性溶液（9#和14#）或堿性溶液（11#和12#）反應(yīng)時間稍快，在60s以內(nèi)能達到穩(wěn)定值，而對于偏中性的樣品，反應(yīng)時間比較緩慢，甚至達到了3min以上（7#）。新電極對于絕大部分溶液的反應(yīng)時間均在50s以內(nèi)，效率明顯提高。

表4 pH計電極不同使用時間下試樣的pH值

而對于某些偏堿性的萃取液，空氣中的二氧化碳會溶解于萃取液中，增加溶液酸度，pH值會下降，所以萃取液應(yīng)該在盡可能短的時間內(nèi)完成測試，此時pH計電極的響應(yīng)時間會影響到最終pH值的準確性。pH計電極球泡是一種特殊的玻璃膜，在玻璃膜表面有一很薄的水合凝膠層，它只有在充分濕潤的條件下才能與溶液中的H+離子有良好的響應(yīng)，而由于電極的使用時間延長，玻璃膜表面的水合凝膠層會慢慢受到污染或破壞，將會直接影響電極的靈敏度和準確度。因此，在實際的測試過程中，應(yīng)選擇對萃取液響應(yīng)時間短的pH計電極或及時更換新電極，以確保結(jié)果的準確性。

3 結(jié)論及建議

本文通過對可能影響紡織品pH值測試結(jié)果的幾個因素進行試驗研究，結(jié)論如下：

（1）pH值符合要求，電導(dǎo)率不符合要求的試驗用水，對pH值較低的偏酸性試樣影響小，但對于中性及堿性的試樣影響較大，尤其是堿性試樣。因此，實驗室應(yīng)使用符合標準的三級水，并定期對三級水的電導(dǎo)率等指標進行監(jiān)控，以獲得準確的結(jié)果值。

（2）對于采用往復(fù)式振蕩方式，其振蕩頻率只要滿足標準要求，即不低于60次/min，對測試結(jié)果影響很小。

（3）對于該具有一定拒水性的偏堿性試樣，采用旋轉(zhuǎn)式振蕩，頻率越高，pH值測試結(jié)果越大。頻率接近時，振幅越大，pH值測試結(jié)果也會增大。對于有拒水性的試樣，采用旋轉(zhuǎn)式振蕩，可將頻率或振幅適當?shù)剡M行調(diào)大一些，確保試樣內(nèi)部能與萃取液之間進行充分的液體交換，以獲得準確的結(jié)果值。

（4）pH計電極的使用時間增長，其使用壽命會縮短，電極的響應(yīng)時間也會變慢，可能會影響偏堿性的試樣的最終pH值。在日常測試中需要選擇對萃取液響應(yīng)時間短的pH計電極或及時更換新電極，以確保結(jié)果的準確性。