一種在線測量天然染料蘇木精在纖維上吸附熱力學參數的方法
2023-06-19 06:22:01 1
專利名稱：：一種在線測量天然染料蘇木精在纖維上吸附熱力學參數的方法
技術領域：
：本發明涉及天然染料蘇木精在纖維上吸附熱力學參數測量領域，特別涉及一種天然染料的定量測定方法及在纖維上的吸附熱力學參數在線測量方法。
背景技術：
：天然染料染色的熱力學與動力學研究可以促進其染色工藝及染髮機理的研究，其中天然染料在頭髮表面的吸附對染髮是非常重要的過程，吸附動力學與熱力學的研究對染色工藝的研究具有很重要的作用。由於天然染料在製備或生產過程中難於嚴格的重複，不同工廠或同一工廠不同批次生產的同一型號的天然染料的性能可能存在較大的差異，從文獻中查得的相同型號的吸附劑的物性數據可能誤差較大。因此，一種方便可靠、可以在線測量天然染料吸附性能的測量方法及裝置對科研、開發與設計都有重要的應用價值。蘇木精是常見的用於纖維染色的天然染料，由蘇木樹的木材獲得。目前對蘇木精的定量主要有化學分析法、紫外可見分光光度法(UV)和高效液相色譜法(HPLC)等，其中UV法用得較為普遍。UV法測量的方法主要有Folin-酚法、普魯士藍法、高錳酸鉀法、酒石酸亞鐵法。但是這些測量方法均需消耗一定的樣品，因此測量過程不具有可逆性，而且需要加入其他試劑，在測量熱力學吸附過程中，不能在線測量。天然染料蘇木精在除了等電點之外的pH值下均具有一定的導電能力，其電導率與其濃度存在一定關係，通過測量染色時溶液中電導率的變化，求出天然染料在頭髮上的吸附量。此種測量吸附量的方法操作簡單，引入的隨機誤差小，可以在線測量，而且由於測量電導率對溶液本身沒有損失，具有可逆性，因此可以反覆操作。
發明內容本發明的目的在於克服現有技術的缺點，提供一種更方便的在線測定天然染料蘇木精含量及在纖維上吸附熱力學參數的方法。本發明的另一目的在於提供一種實現上述方法的裝置。本發明的目的通過下述技術方案實現首先求出溶液中蘇木精色素的電導率與其濃度之間的定量關係。將纖維放在裝有一定蘇木精濃度溶液的反應器中，反應器與電導率儀、自動控溫儀、pH計連接，通過調節溶液的pH值、溫度，在線測量其電導率，求出蘇木精在頭髮上的吸附量。利用這些數據，通過最優化算法，求出天然染料蘇木精在纖維(包括頭髮、羊毛、蠶絲、棉、麻等)上的吸附熱力學參數。本發明與現有技術相比具有如下的優點本方法可以在線測量，重複試驗，操作簡便，引入的誤差小。具體實施例方式實例1:蘇木精在頭髮上吸附性能的測試本發明蘇木精在頭髮上吸附熱力學參數在線測量裝置的具體結構如圖1所示。由圖1可見，本裝置包括有反應器、pH計(PHS-3D，上海恆譽水分析儀器廠)、電導率儀(DDS-11A型，上海雷磁新涇儀器有限公司)、反應器、溫度控制器、震蕩儀。蘇木精標準品來自德國Biomedicals公司。具體操作如下1.將試驗數據經過數學建模，得到在含有20%乙醇的水溶液中，不同條件下蘇木精濃度與溶液電導率之間的關係k=f(c，pH，T);2.本實施例中的恆溫水浴中裝有蘇木精色素濃度為lg/L、pH值為7的含有20%乙醇的水溶液IOL，測定電導率值；3.加入2g頭髮；4.調節溫度至20。C。5.打開震蕩儀一定時間；6.在線測定不同時間溶液的電導率值；7.重複上述操作，進行下一個試驗。本實驗所需試驗溫度分別為20、35、50、65和8(TC，蘇木精色素濃度分別為為lg/L、2g/L、3g/L、4g/L、5g/L;7.通過實驗前後的物料衡算，可以得到不同溫度下蘇木精在頭髮上的平衡吸附8.根據Langmuir公式，通過Matlab6.0的最小二乘曲線擬合函數，求出蘇木精在頭髮上的最大吸附量q。9.求出蘇木精在頭髮上的吸附熱力學參數AH、AG，結果見表1。表l蘇木精在頭髮上的吸附熱力學參數tableseeoriginaldocumentpage4實例2:蘇木精在羊毛上吸附性能的測試本發明蘇木精在羊毛上吸附熱力學參數在線測量裝置的具體結構如圖1所示。由圖1可見，本裝置包括有反應器、pH計(PHS-3D，上海恆譽水分析儀器廠)、電導率儀(DDS-11A型，上海雷磁新涇儀器有限公司)、反應器、溫度控制器、震蕩儀。蘇木精標準品來自德國Biomedicals公司。具體操作如下1.將試驗數據經過數學建模，得到在含有30%乙醇的水溶液中，不同條件下蘇木精濃度與溶液電導率之間的關係k=f(c，pH，T);2.本實施例中的恆溫水浴中裝有蘇木精色素濃度為lg/L、pH值為7的含有30%乙醇的水溶液IOL，測定電導率值；3.加入2g頭髮；4.調節溫度至20。C。5.打開震蕩儀一定時間；6.在線測定不同時間溶液的電導率值；7.重複上述操作，進行下一個試驗。本實驗所需試驗溫度分別為20、35、50、65和8(TC，蘇木精色素濃度分別為為lg/L、2g/L、3g/L、4g/L、5g/L;7.通過實驗前後的物料衡算，可以得到不同溫度下蘇木精在頭髮上的平衡吸附8.根據Langmuir公式，通過Matlab6.0的最小二乘曲線擬合函數，求出蘇木精在頭髮上的最大吸附量q。9.求出蘇木精在頭髮上的吸附熱力學參數AH、AG，結果見表1。表2蘇木精在羊毛上的吸附熱力學參數tableseeoriginaldocumentpage5權利要求一種天然染料蘇木精在纖維上吸附熱力學參數在線測量方法，其特徵在於通過在線測量吸附過程中溶液的電導率、溫度及pH值的變化情況，根據質量守恆及熱量守恆定律，由最小二乘法曲線擬合求得天然染料在頭髮上的吸附熱力學參數，並可控制試驗自動反覆進行。所述裝置由溫度控制器、電導率儀、pH計和震蕩儀構成。2.—種天然染料蘇木精在纖維上吸附熱力學參數在線測量方法，其特徵在於採用溶液的電導率來表徵溶液中天然染料濃度的變化。將試驗數據經過數學建模，得到不同條件下濃度與電導率之間的關係k=f(c，pH，T)。通過不同條件下的電導率求出濃度，用最小二乘法求出蘇木精在纖維上的吸附熱力學參數。全文摘要本發明提供一種在線測量天然染料蘇木精在纖維上吸附熱力學參數的方法，根據溶液中電導率、溫度和pH值的動態變化，通過建立質量守恆和熱量守恆方程組，由最小二乘法曲線擬合求得天然染料蘇木精在纖維上的吸附熱力學參數。一種實施上述方法的裝置，包括溫度控制器、電導率儀、pH儀、震蕩儀等；本發明的試驗過程可逆，隨機誤差小，實施容易、方便，可在線獲取吸附過程的熱力學參數，所測數據準確性較好。文檔編號G01N27/02GK101726516SQ20091026298公開日2010年6月9日申請日期2009年12月14日優先權日2009年12月14日發明者仇小飛,侯秀良,張齡方,汪茹,高海燕申請人:江南大學