皮革与纺织品环保指标及检测
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五、纺织品及皮革中游离甲醛含量的检测

从表4-4中可知,虽然有多项标准,但采用同样的萃取方式对纺织品中游离甲醛进行检测时,测定方法原理和操作过程基本相同。如液相法通常以水作为萃取液,在一定温度下萃取至规定的时间,然后再用乙酰丙酮对萃取液进行显色,采用分光光度计测定样液的吸光度,计算出游离甲醛的含量。如下以GB/T 2912、GB/T 19941及ISO 17226-3内容为基础,分别对纺织品及皮革中游离甲醛含量的检测操作进行说明。

(一)纺织品中游离甲醛含量的检测过程

测试前,样品不进行预调湿,但应密封保存。

1. 液相萃取法

(1)萃取

从样品上取有代表性的试样,分别剪碎、混匀。从混合样品中称取1g(精确至0.01g)。如果甲醛含量较低,可增加试样质量至2.5g。

将试样放入250 mL具塞锥形瓶中,加入100 mL蒸馏水,加塞后,放入(40 ± 2)℃水浴中振荡(60 ± 5)min,然后将样液过滤至锥形瓶中,供分析使用。

试样一式两份,进行平行实验。

(2)乙酰丙酮显色

用移液管吸取5 mL过滤后的样液,放入一只25 mL比色管中,同时吸取5 mL蒸馏水放入另一只25 mL比色管中,分别加入5 mL乙酰丙酮溶液(纳氏试剂),摇匀。

将比色管放入(40 ± 2)℃水浴中显色(30 ± 5)min,取出后,常温下避光冷却(30 ± 5)min,然后用分光光度计于412nm波长下测定吸光度。根据甲醛标准工作曲线,计算从样品中萃取出的甲醛含量。

甲醛与乙酰丙酮的反应方程式如下:

该物质的光谱扫描图谱如图4-1所示。从该光谱图可知,宜选择412 nm作为最大吸收波长进行吸光度的测定。

图4-1 甲醛-乙酰丙酮衍生物的光谱扫描图

(3)双甲酮确认实验

如果怀疑吸光值不是来自甲醛,而是由于样品溶液的颜色所产生,可采用双甲酮乙醇溶液(10g/L)进行确认。

取5 mL样品溶液加入一支比色管中,加入1 mL双甲酮乙醇溶液,摇匀,将溶液放入(40 ±2)℃水浴中显色(10 ±1)min,再加入5 mL乙酰丙酮溶液,摇匀,然后再放入(40 ±2)℃水浴中显色(30 ±5)min,取出后,常温下避光冷却(30 ± 5)min,然后用分光光度计于412nm波长下测定吸光度。

若萃取液中含有甲醛,由于双甲酮与甲醛产生反应,生成不溶的缩合物,从而使甲醛与乙酰丙酮在412 nm处产生的吸光度消失。

2. 气相萃取法

从样品上取2块试样,剪成小块后,称取1g,精确至0.01g。

所用试样瓶为专用装置,如图4-2所示,其体积为1L,有密封盖,内放置小型金属丝网篮,或瓶盖顶部带有小钩。

向试样瓶中加入50 mL蒸馏水,将样品放在金属丝网篮上,或用双股缝线将试样系起来并悬挂在瓶盖的钩子上(避免试样与水接触);盖紧瓶盖,小心置于(49 ± 2)℃烘箱中20h ± 15min,取出试样瓶,冷却(30 ± 5)min,然后从瓶中取出试样和网篮,再盖紧瓶盖,摇匀,然后取瓶内水溶液,采用乙酰丙酮进行衍生化,过程同上述样品萃取液的乙酰丙酮显色过程。

图4-2 试样瓶结构示意图

(二)皮革中游离甲醛含量的测定

1. 液相萃取法

(1)萃取

称取2 g剪碎后的皮革样品(精确至0.1 mg)放入100 mL锥形瓶中,加入50 mL预热到40℃的十二烷基硫酸钠水溶液(0.1%),加塞后置于(40 ± 0.5)℃水浴中轻轻振摇(60 ± 2)min。取出锥形瓶,立即将萃取液过滤出,密封后冷却至室温。

(2)乙酰丙酮显色

乙酰丙酮显色过程同上所述。但使用5 mL十二烷基硫酸钠水溶液(0.1%)和5 mL乙酰丙酮混合液作为空白样。

实验中,需要对萃取液自身的吸光度进行测定,以降低萃取液自身颜色的干扰。将5 mL过滤后的样液加入到25 mL比色管中,加入5 mL乙酸铵溶液(乙酸铵150 g、冰乙酸3mL,溶解定容到1000mL),测定该溶液在412nm处吸光度。

(3)2,4-二硝基苯肼衍生化

考虑到皮革萃取液中成分复杂,易对分光光度法造成严重干扰,标准GB/T 19942中同时给出了2,4-二硝基苯肼(DNPH)衍生化、液相色谱(HPLC)分析法,并以该内容为仲裁方法。测定过程如下。

取1只10mL容量瓶,先后加入4mL乙腈、5mL过滤后的萃取液及0.5mL的DNPH溶液(0.3%,DNPH溶于85%磷酸中),用蒸馏水稀释至刻度、摇匀,室温下放置1~3h,用0.45μm聚酰胺膜过滤后,进行HPLC测定。

甲醛与DNPH的反应方程式如下:

该物质的光谱扫描图谱如图4-3所示。从该光谱图可知,可选择350 nm作为最大吸收波长进行HPLC的测定。

实验室常用的HPLC分析条件如下:

• 流速:恒流,1.0 mL/min;

• 流动相:乙腈/水=60/40;

• 色谱柱:XDBC18(5μm),250mm×4.6mm;

• 检测器波长:350 nm;

• 柱温:30℃;

• 进样体积:10μL。

该色谱条件下,所得到的HPLC色谱图如图4-4所示。

图4-3 甲醛-DNPH衍生物的光谱扫描图

图4-4 甲醛-DNPH衍生物的HPLC色图谱

2. 气相萃取法

(1)样品制备

用模刀切取6块100 mm×40 mm的方形试样,并在其中5块试样上距离短边边缘10 mm处的中部打一个直径3~4 mm的圆孔,然后称量每一块试样质量,准确至0.01 g。其中,第6块试样用于测定干重率。

(2)萃取

取5只试样瓶(1L,有密封盖,瓶盖顶部带有小钩),分别加入50mL蒸馏水,将5片试样分别悬挂在瓶盖的钩子上(试样下边缘距离水面40 mm);盖紧瓶盖,小心置于(60 ± 2)℃烘箱中(180 ± 15)min,取出试样瓶,冷却1h,然后从瓶中取出试样,加盖后摇匀,立即进行分析。

(3)仪器分析

样液可以采用乙酰丙酮显色法进行分析,测定过程同上所述。

标准ISO 17226-3中给出的是2,4-二硝基苯肼衍生化(DNPH)、液相色谱分析法,测定过程同上所述。