RU1781602C - Способ определени содержани клейких веществ в хлопковом волокне - Google Patents

Description

мые реагенты - раствор фенола и серной кислота чувствительны к этому классу соединений и не реагируют с другими представител ми классов органических соединений (белки, амины, кислоты, моноспирты, жировоска и т.п.), а также с искусственными загр знител ми: пылью, минеральными удобрени ми, пестицидами, дефолиантами, которые присутствовать в массе хлоп- коЬогр волдкн а. °Ы |

В сильнокислой феде сначала происходи гидролиз олиго- и полисахаридов до мо- носахаридов, далее происходит дегидратаци  Сахаров, которые реагируют с фенолом, образу  окрашенные соединени :

кони H,SOA

(WAV 1°п ft«H«o,)

flO/ltfA/epJUOHOCQXapw

нона KjSvj

W WH-

арено 

(C(H9OsCtHsO) окрашенный комплекс

В данную реакцию вступают не только гексозы, но и пентозы, обычно присутствующие в природных материалах. Процесс протекает быстро в одном растворе без промежуточных обработок. Концентраци  полученного окрашенного комплекса линейно зависит от оптической плотности раствора и подчин етс  закону Ламберта-Бугера-Бе- ра в пределах от 0,2 до 1,0 мг/л клейких веществ в экстракте. Максимум поглощени  комплекса находитс  при 430-490 им. Это позвол ет использовать метод спектрофо- тометрии (фотоэлектроколориметрии) в видимой части спектра. Способ чувствителен к концентрации 0,1 мг/мл Сахаров и имеет высокую воспроизводимость: ±0,02%.

Как видно из схемы реакции, серна  кислота должна быть высокой концентрации , достаточной дл  процесса гидролиза и дегидратации, а также конденсации фенола с продуктами дегидратации моносахаров. В то же врем  количество фенола следует использовать так, чтобы он полностью проре- агировал со всеми имеющимис  моносахарами, и сохран лась устойчивость окрашенного комплекса (как известно, большое разбавление реагентов вызывает снижение прочности комплекса и ведет к его разложению). В то же врем  переизбыток серной кислоты способен разлагать органические вещества, разрушать и сам комплекс. Как видно из таблицы 1, разбавление среды экстрактом, избыток серной кислоты или недостаток фенола (п.п. 1-6) не способствуют интенсивному развитию окраски . Недостаток серной кислоты, менее 3,68 г/мл экстракта, также отрицательно вли ет из-за неполноты химического превращени  (п.п. 1-4,8). Избыток раствора фенола из-за разбавлени  также способен снижать оптическую плотность (п. 9).

Вли ние соотношени  компонентов реакции на оптическую плотность раствора.

5 Услови  исследовани : фотоэлектроколори- метр марки КФО, длина волны - 490 нм, толщина кюветы - 0,5 см, раствор сравнени  - холостой опыт (табл. 1).

Дл  анализа были выбраны оптималь0 ные соотношени  реагентов на 1 мл водного экстракта, когда получаетс  максимальна  оптическа  плотность (п. 10). Следует отметить , что ни серна  кислота, ни фенол, ни их смеси не. поглощают при заданной длине

5 волны и потому не вли ют на величину оптической плотности исследуемого раствора. Дл  нахождени  концентрации клейких веществ в экстракте хлопкового волокна было подобрано вещество-стандарт. Прове0 денные исследовани  качественного состава растворенных веществ методом инфракрасной спектроскопии, тонкослойной хроматографии показали, что кроме жиро- восков, присущих природному хлопковому

5 волокну, присутствуют в значительном количестве углеводы. Основной компонент - глюкоза и ее олигомеры, по природе близкие к декстранам, есть ди- и трисахариды, содержащие фруктозу, ксилозу, т.е. пенто0 зы. Это находитс  в соответствии с данными дл  клейких сортов хлопкового волокна за рубежом. Поэтому использование крахма- ла-декстрана дл  приготовлени  контрольных растворов основано на следующих

35 признаках, одинаковых с признаками клейких веществ:

растворимость в воде;

глюкозный состав полимерной цепи;

устойчивость полученного окрашенного

40 комплекса с фенолом в сернокислой среде; максимум поглощени  комплекса также приходитс  на 430-460 нм;

растворы комплекса подчин ютс  закону Ламберта-Бугера-Бера в необходимом

45 интервале концентраций. Если учесть, что продукты конденсации фенола с пентозами и гексозами дают одинаковую хромофорную группу, т.е. поглощают в одной области спектра, то универсальность такого подхода

50 становитс  очевидной.

Дл  количественного анализа можно использовать либо калибровочную кривую, либо метод стандартов. Калибровочную кривую строили на основании оптической

55 плотности растворов крахмала в интервале концентраций 0,2-1,0 мг/мл, обработанных в услови х, аналогичных дл  исследовани  хлопкового волокна.

Данные дл  построени  калибровочно- гр графика по водорастворимому крахмалудекстрану . Прибор - КФО, длина волны - 430 нм, кювета - 0,5 см, раствор сравнени  - холостой опыт (табл. 2).

В случае, если концентраци  клейких веществ в волокне превышает указанные концентрации, то возможно перейти на кюветы с более тонким слоем раствора. Кроме указанного способа успешно может примен тьс  метод стандартных растворов дл  нахождени  концентрации клейких веществ . Этот метод имеет р д преимуществ перед методом калибровочной кривой, т.к. учитывает побочные эффекты: погрешности в измерении концентраций, количеств веществ , исходную окрашенность волокна неклейкими веществами. По этому способу в одной серии обследуемого волокна одновременно обрабатываетс  стандартный раствор крахмала с концентрацией 0,5 мг /мл раствора. Учитыва  линейность зависимости оптической плотности от концентрации раствора, сравнивают оптические плотности экстрактов с хлопкового волокна со стандартным раствором. Метод стандартов особенно пригоден, если идет парти  с различным содержанием клейких ве- ществ(пестрые образцы) в хлопковом волокне .

Расчет ведут по формулам:

1)дл  калибровочного графика ,

где %КВ - процентное содержание клейких веществ в волокне;

С - количество клейких веществ, мг/мл, определенных по калибровочной кривой. Режим обработки волокна: 1,000 г волокна экстрагируют гор чей водой М 1:20, затем дл  анализа отбирают 1 мл экстракта.

2)по методу стандартов ./DCT.,

где %КВ - процентное содержание клейких веществ в волокне;

DCp. - оптическа  плотность, средн   дл  двух параллельных проб;

Ост. - оптическа  плотность стандартного раствора крахмала, содержащего 0,5 мг/мл вещества.

Использование предлагаемого способа на производстве позвол ет контролировать хлопковое волокно на поражение клейкими веществами на различных стади х: хлопок- сырец, волокно после очистки на хлопкоочи- стительных заводах, сырье дл  хлопкопр дильных, хлопкоткацких производств . Благодар  высокой производительности (12 образцов в час), этот метод может примен тьс  при большом потоке хлопка в производстве.

П р и м е р 1. Дл  анализа готов т среднюю пробу хлопкового волокна обычным

способом. В аналитические стаканы емкостью 50-100 мл на аналитических весах с точностью до 0,0001 г берут навеску волокна массой 1 г (волокно может быть как воздуш5 но-сухое, так и кондиционированное до 7% влажности).

Реактивы: дистиллированна  вода, фенол кристаллический, ч.д.а., серна  кислота, концентрированна , плотностью 1,84 г/мл,

0 квалификации ч.д.а. или хч., крахмал водорастворимый (декстран).

Готов т 10%-ный раствор фенола ч воде , дают отсто тьс  в течение суток и используют прозрачную, бесцветную часть

5 раствора. Крахмал просушивают в течение 4-х часов при 80°С в сушильном шкафу.

Приготовление раствора крахмала дл  калибровочной кривой. На аналитических весах в бкжсе берут 0.1000 г крахмала и

0 количественно перенос т в мерную колбу на 100 мл. Добавл ют примерно половинное количество воды и став т колбу на кип щую вод ную баню, где выдерживают до получени  полностью прозрачного раствора. За5 тем колбу охлаждают под струей воды и довод т дистиллированной водой до метки, В этом растворе на 1 мл приходитс  1,0 мг крахмала (стандарт Мг 1). Пипеткой отбирают 10, 20, 30 ... 90 мл раствора стандарта №

0 1 в мерные колбы на 100 мл и довод т дистиллированной водой до метки. Получают серию растворов дл  калибровочной кривой , которые содержат 0,1; 0,2; 0,3...1,0 мг/мл крахмала. Растворы крахмала хран т

5 не более одних суток в холодильнике.

Построение калибровочной кривой. Из каждой колбы отбирают по 1 мл раствора крахмала с возрастающей концентрацией и перенос т в пробирку. В каждую пробирку

0 последовательно добавл ют по 0,5 мл 10%- ного раствора фенола, перемешивают стек- л нной палочкой, а затем из бюретки осторожно по стенке приливают по 2,0 мл концентрированной серной кислоты. Снова

5 хорошо перемешивают и став т все пробирки одновременно на кип щую вод ную баню на 5 минут дл  развити  окраски. По истечении времени (работать по секундомеру ) пробирки охлаждают под током воды,

0 перемешивают содержимое и измер ют оптическую плотность на приборе фотоэлект- роколориметре при длине волны 430-490 нм. Данные занос т в таблицу, и по ним стро т калибровочную кривую (пр мую).

5 Данные дл  построени  калибровочной кривой по водорастворимому крахмалу. (Получены на приборе КФО с кюветой 0,5 см), табл. 3.

Дл  снижени  веро тности различных ошибок измерени , построение кривой повтор юттри раза. Расхождени  в значени х оптических плотностей не должно превышать 0,02.

Обработка хлопкового волокна дл  анализа . В стаканчик с навеской хлопкового волокна добавл ют 20,0 мл дистиллированной воды (М 1:20), став т на кип щую баню и при перемешивании стекл нной палочкой (волокно должно быть все смоченным водой ) выдерживают в течение 15 минут, чтобы вещества успели хорошо прозкстрагироватьс . Если тепловую обработку вести более 30 минут, то происходит частичное разложение клейких веществ и результаты получатс  заниженными. Затем стаканчик снимают с вод ной бани, охлаждают и отжимают волокно через стекл нную воронку от экстракта. В пробирку отбирают пипеткой 1,0 мл полученного экстракта, добавл ют 0,5 мл 10%-ного раствора фенола и 2,0 мл концентрированной серной кислоты. Таким же образом обрабатывают параллельную пробу экстракта. Если анализируетс  несколько партий волокна, то от каждой партии берут по две параллельной пробе. Пробирки став т на кип щую вод ную баню (содержимое должно быть перемешано стекл нной палочкой) на 5 минут дл  развити  окраски. Затем снимают, охлаждают водой и измер ют оптическую плотность аналогично дл  растворов крахмала . Данные нанос т в таблицу, наход т значени  средних оптических плотностей в параллельных пробах, с их помощью на калибровочной кривой определ ют количество клейких веществ в растворе. Процентное содержание вычисл ют по формуле

%КВ-

m

100,

где %КВ - процентное содержание клейких веществ в волокне;

С - содержание клейких веществ по калибровочной кривой, мг/мл;

V - объем воды, добавленной к навеске волокна, мл;

m - масса волокна, вз та  дл  анализа.

Если берут 20 мл воды (М 1:20) на 1,0 г волокна, то указанна  формула примет вид .

Определение содержани  клейких веществ в хлопковом волокне с помощью калибровочной кривой дано в табл. 4.

(Измереьи  производили дл  хлопкового волокна Бухарского, Чарджоусского, Кэ- ра-суйского хлопкоочистительных заводов).

В случае, если волокно содержит клейких веществ выше 2,0% по массе, то переход т на кюветы с более тонким слоем.

Раствором сравнени  во всех случа х служит холостой опыт.

Пример 2. Полученные данные обрабатываютс  по методу стандартов, т.е. сравнени  и расчет ведут по оптической плотности стандартного раствора крахмала. Приготовление стандартного раствора крахмала. На аналитических весах с точностью до 0,0001 г берут навеску 0,05 г водо0 растворимого крахмала - декстрана. Количественно перенос т в мерную колбу объемом на 100 мл, добавл ют половинное количество дистиллированной воды и став т на вод ную баню при кипении воды до

5 получени  полностью прозрачного раствора . Затем колбу снимают, охлаждают и довод т дистиллированной водой до метки. В полученном растворе концентраци  составл ет 0,5 мг/мл. Данный раствор пригоден к

0 употреблению в течение 1 суток,

Выполнение анализа. В стаканчики емкостью 100-150 мл внос тс  навески хлопкового волокна массой 1,000 г, по две параллельных пробы от каждой партии (ис5 пользуют средние пробы волокна). В каждый стаканчик отмер ют 20,0 мл дистиллированной воды (М 1:20) и став т на кип щую вод ную баню. В течение 15 мин экстрагируют при активном перемешива0 нии стекл нной палочкой. Важно, чтобы волокно все врем  находилось под водой и хорошо смачивалось. Затем стаканчики снимают с вод ной бани, охлаждают и отжимают волокно через стекл нную воронку. Из

5 каждого стаканчика пипеткой отбирают по 1,0 мл экстракта, который перенос т в пробирку . Готов т по две параллельных пробы. Одновременно берут две параллельных пробы по 1,0 мл раствора крахмала-стан0 дарта, приготовленного предварительно. В каждую пробирку внос т по 0,5 мл 10%-ного раствора фенола, перемешивают, затем добавл ют по 2,0 мл концентрированной кислоты , тоже перемешивают и все пробирки

5 одновременно став т на кип щую вод ную баню. Выдерживают в течение 5 минут дл  развити  окраски. Затем растворы снимают , охлаждают током воды и измер ют оптическуюплотностьна

0 фотоэлектроколориметре относительно холостого опыта. Расчет производ т по формуле

«KR С -Pep

%кв6

где %КВ - процентное содержание клейких веществ в волокне;

С - концентраци  крахмала в стандартном растворе, мг/мл;

DCp - средн   оптическа  плотность дл  двух параллельных проб;

DCT - оптическа  плотность стандартного раствора крахмала;

V - объем воды, мл, вз тый дл  экстра- кции, модуль ванны;

m - навеска волокна, используема  дл  анализа, г.

Если ,50 мг/мл, а объем воды дл  экстракции - 20 мл, масса навески волокна рав- на 1,000 г, то формула примет вид

%квтЬ

Производительность данного метода составл ет 12 проб в час. В случае, если посту- пает сери  с высоким содержанием клейких веществ, более 2,0% по массе, то дл  получени  более стабильных результатов следует перейти на кювету с тонким слоем.

Определение содержани  клейких ве- ществ в хлопковом волокне методом стандарта (Прибор - КФО, кювета - 0,5 см, раствор сравнени  - холостой опыт). Длина волны - 430 нм (табл.5).

Сущность за вленного технического ре- шени  может быть охарактеризована следующей совокупностью признаков.

Способ определени  клейких веществ в хлопковом волокне, заключающийс  в том, что навеску хлопкового волокна обрабаты- вают водой и экстрагируют из него клейкие вещества, после чего обрабатывают полученный раствор экстракта реактивами, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности результатов определени  и их до- стоверности, дополнительно готов т контрольные растворы водорастворимого крахмала с концентрацией от 0,2 до 1,0 мг/мл и обрабатывают их теми же реактивами , после чего измер ют оптическую плот-

ность этих растворов и раствора экстракта клейких веществ, обработанного реактивами , при этом в качестве реактивов используют серную кислоту и фенол в следующем соотношении в расчете на 1 г/мл раствора: Серна  кислота3,68-9,20

Фенол0,05-0,10,

Claims (1)

1. а количество клейких веществ в хлопковом волокне определ ют по калибровочному графику зависимости оптической плотности растворов водорастворимого крахмала от их концентрации или по оптической плотности стандартного раствора крахмала. Формула изобретени  Способ определени  содержани  клейких веществ в хлопковом волокне, заключающийс  в том, что навеску хлопкового волокна обрабатывают водой и экстрагируют из него клейкие вещества, после чего обрабатывают полученный раствор экстракта реактивами, отличающий с   тем, что, с целью повышени  точности результатов определени  и их достоверности, допол- нительно готов т контрольные растворы водорастворимого крахмала с концентрацией от 0,2 до 1,0 мг/мл и обрабатывают их теми же реактивами, после чего измер ют оптическую плотность этих растворов и раствора экстракта клейких веществ, обрабо-. тайного реактивами, при этом в качестве реактивов используют серную кислоту и фенол в следующем соотношении в расчете на 1 мл раствора, г:

   Серна  кислота3,68-9,20;

   Фенол0,05-0,10,

   а количество клейких веществ в хлопковом волокне определ ют по калибровочному графику зависимости оптической плотности растворов водорастворимого крахмала от их концентрации.

   Т а б л и ц а 1

   Та б л и ца 2

   ТаблицаЗ

   Таблцца4

   Таблицаб