为什么要控制pH值，加缓冲溶液
(1) 织物前处理清洗不彻底, 以致少量碱性或酸性物质带入染浴中。
(2) 染色时, 添加的非中性添加剂(如助剂等) 使染浴的pH值受影响。
(3) 有些染料本身的pH 值过高或过低, 若加入染浴中, 会引起染浴的pH 值变化。如分散染料福隆艳黄SE26GFL 的pH 值为8. 60; 福隆大红S23GFL的pH 值为10. 60。
(4) 锅炉在供汽时, 有时出现负压, 将其他容器内的碱性或酸性溶液倒吸入蒸汽管道中, 在加热染浴时, 将碱性或酸性物质带入染浴中。
大多数染料对染浴的pH 值较敏感, 染浴的pH值控制稍有不当, 便会出现色浅、色差、色花等染疵。为了使染液的pH 值具有良好的稳定性, 染浴中须适当配制有相应的缓冲溶液。
以高温高压溢流染色机分散染料染涤纶织物为例。由于许多分散染料对染浴的pH 值较敏感, 在不同的pH 值条件下染色, 得到色泽差异较大, 只有在弱酸性(pH = 5±0. 5) 的染浴中染色, 得到的色泽最浓艳纯正。为了使染浴的pH 值在染色时始终保持良好的稳定性, 可配制醋酸2醋酸钠缓冲溶液。
醋酸2醋酸钠对pH 值控制的实际用量计算:
(1) 醋酸与醋酸钠的比值
设HA c 初始浓度为Ca mo l/L ,N aA c 初始浓度为Cbmo l/L , HA c 电离部分浓度为x mo l/L 。
则存在:
HA c -----H+ + A c-
N aA c= N a+ + A c-
[HA c ]= Ca - x ≈ Ca
[A c- ]= Cb + x ≈ Cb
电离常数K a =[H+ ]·[A c- ]/[HA c ] ≈x Cb/Ca
由于pH 值控制在5 左右, 以pH = 4. 80±0. 20为宜。
pH= - lg [H+ ]= 4. 80
[H+ ]= 1. 59×10- 5mo l/L
[H+ ]= x = K a ·Ca/Cb= 1. 8×10- 5mo l/L ·(Ca/C)b= 1. 59×10- 5mo l/L
Cb = 1. 13 Ca
即醋酸∶醋酸钠= 1∶1. 13
由于高温高压条件下, 弱酸的电离平衡常数K a值仍很小, 对醋酸2醋酸钠缓冲体系的pH 值影响不大, 仍可按醋酸K a = 1. 80×10- 5计算。
(2) 醋酸与醋酸钠浓度
缓冲剂浓度正比于缓冲量, 根据实际生产对缓冲容量的要求, 计算醋酸2醋酸钠实际浓度。
在染色中, 酸性物质进入染浴的可能性小, 一般情况以防碱为主。
设由各种因素带入高温高压溢流机染浴的碱量为150 g, 且150 g 是全部碱性物质水解成N aOH 的重量。
若溢流染色机染浴以3000 L 计算, 带入染浴的碱浓度为
150/3000÷40= 0. 00125 mo l/L 。
由于pH 值要求为4. 80±0. 2< 5,="" 同时cb="1.13" ca="" ,="">
[H+ ]= K a ·Ca/Cb
1×10- 5= 1. 8×10- 5×(Ca - 0. 00125/1. 13Ca + 0. 00125)
Ca = 0. 00522 mo l/L
Cb = 1. 13× Ca = 0. 0059 mo l/L
即醋酸浓度为0. 00522 mo l/L , 100%醋酸浓度为0. 3132 g?L ; 醋酸钠浓度为0. 0059 mo l/L , 100%醋酸钠浓度为0. 484 g/L 。
在高温高压溢流染色中, 若3000 L 的染浴中,带入的碱浓度为0. 00125 mo l?L (假定是烧碱浓度) , 则可将100% 醋酸0. 3132 g/L 和100% 醋酸钠0. 484 g?L 配成缓冲液加入染浴中, 可有效地将染浴的pH 值控制在所要求的范围内。
弱酸性染料或高温活性染料L anaso l 染羊毛纤维时, 必须严格控制染浴整个染色过程的pH 值在弱酸性条件下(染浴的pH 值是由染色深度和染色所用助剂决定)。因酸起促染作用, 若酸性较强, 染浴中染料很容易吸附在羊毛纤维表面, 甚至在纤维表面超当量上染, 染料分子发生聚集而染花。一般染色介质酸性越强, 染料上染率越快, 匀染性越差(特别温度80 ℃以上更为突出)。染色时若采用NH3·H2O 2(NH4 ) 2SO 4 或HA c2N aA c 等混合缓冲剂来控制染浴的pH 值, 可使其保持在所需的范围内, 从而使羊毛纤维能获得较高的吸尽率和匀染性(特别是中浅色)。
活性染料冷轧堆染色采用缓冲混合碱作为固色碱, 对提高染液稳定性及消除风印有极大的好处。
二氯均三嗪型染料较活泼, 冷轧堆染色采用N a2CO 3-2N aHCO 3 作固色碱, 染色织物布面的“发毛”与不匀等染疵较单独用N a2CO 3 碱剂有所改善, 特别是染料用量超过30 g/L 情况及个别匀染性差和难染品种, 采用N a2CO 3-2N aHCO 3 (比例2∶1) 的固色碱可得到良好的匀染性, 并提高染料的固色率。
此外, 硫化染料中硫化黑在上染过程中, 极易发生氧化, 产生染斑。若加入N a2CO 32N aHCO 3 (比例2. 2%～ 4. 2% ) 的混和碱来控制染浴pH 值, 可减少氧化速度, 对减轻染斑有很好的效果。
来源│印染学习与交流
