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(shù)的方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及天然染料蘇木精在纖維上吸附熱力學參數(shù)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(shù)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發(fā)機理的研究，其中天然染料在頭發(fā)表面的吸附對染發(fā)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。由于天然染料在制備或生產過程中難于嚴格的重復，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(shù)據(jù)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(fā)與設計都有重要的應用價值。蘇木精是常見的用于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系，通過測量染色時溶液中電導率的變化，求出天然染料在頭發(fā)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，而且由于測量電導率對溶液本身沒有損失，具有可逆性，因此可以反復操作。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)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(shù)的方法。本發(fā)明的另一目的在于提供一種實現(xiàn)上述方法的裝置。本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn)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系。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(jié)溶液的pH值、溫度，在線測量其電導率，求出蘇木精在頭發(fā)上的吸附量。利用這些數(shù)據(jù)，通過最優(yōu)化算法，求出天然染料蘇木精在纖維(包括頭發(fā)、羊毛、蠶絲、棉、麻等)上的吸附熱力學參數(shù)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下的優(yōu)點本方法可以在線測量，重復試驗，操作簡便，引入的誤差小。具體實施例方式實例1:蘇木精在頭發(fā)上吸附性能的測試本發(fā)明蘇木精在頭發(fā)上吸附熱力學參數(shù)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，上海恒譽水分析儀器廠)、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(shù)據(jù)經過數(shù)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系k=f(c，pH，T);2.本實施例中的恒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頭發(fā)；4.調節(jié)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.重復上述操作，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.通過實驗前后的物料衡算，可以得到不同溫度下蘇木精在頭發(fā)上的平衡吸附8.根據(jù)Langmuir公式，通過Matlab6.0的最小二乘曲線擬合函數(shù)，求出蘇木精在頭發(fā)上的最大吸附量q。9.求出蘇木精在頭發(fā)上的吸附熱力學參數(shù)AH、AG，結果見表1。表l蘇木精在頭發(fā)上的吸附熱力學參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>實例2:蘇木精在羊毛上吸附性能的測試本發(fā)明蘇木精在羊毛上吸附熱力學參數(shù)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，上海恒譽水分析儀器廠)、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(shù)據(jù)經過數(shù)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系k=f(c，pH，T);2.本實施例中的恒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頭發(fā)；4.調節(jié)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.重復上述操作，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.通過實驗前后的物料衡算，可以得到不同溫度下蘇木精在頭發(fā)上的平衡吸附8.根據(jù)Langmuir公式，通過Matlab6.0的最小二乘曲線擬合函數(shù)，求出蘇木精在頭發(fā)上的最大吸附量q。9.求出蘇木精在頭發(fā)上的吸附熱力學參數(shù)AH、AG，結果見表1。表2蘇木精在羊毛上的吸附熱力學參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>權利要求一種天然染料蘇木精在纖維上吸附熱力學參數(shù)在線測量方法，其特征在于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(jù)質量守恒及熱量守恒定律，由最小二乘法曲線擬合求得天然染料在頭發(fā)上的吸附熱力學參數(shù)，并可控制試驗自動反復進行。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(shù)在線測量方法，其特征在于采用溶液的電導率來表征溶液中天然染料濃度的變化。將試驗數(shù)據(jù)經過數(shù)學建模，得到不同條件下濃度與電導率之間的關系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(shù)。全文摘要本發(fā)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(shù)的方法，根據(jù)溶液中電導率、溫度和pH值的動態(tài)變化，通過建立質量守恒和熱量守恒方程組，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(shù)。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(fā)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(shù)，所測數(shù)據(jù)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(yōu)先權日2009年12月14日發(fā)明者仇小飛,侯秀良,張齡方,汪茹,高海燕申請人:江南大學