测定荧光增白剂在纸浆纤维体系留着率的方法

摘要

本发明公开了利用紫外分光光度计测定荧光增白剂在纸浆纤维体系留着率的方法，即通过紫外分光光度计来定量滤液中荧光增白剂的量，基于质量守恒原理计算得出荧光增白剂在纤维体系中的留着率，测定方法包括标准曲线的制作，滤液的收集，对滤液进行预处理，紫外分光光度计测定，空白样的测定和计算步骤，所测得的结果偏差较小，重现性好。本发明是一种简单、易操作、重现性好的测量荧光增白剂在纸浆纤维表面留着率的方法。

说明书

技术领域

本发明涉及荧光增白剂在纸浆纤维体系的留着率，尤其涉及一种测定荧光增白剂在纸浆纤维体系留着率的方法。

背景技术

荧光增白剂也称为光学增白剂，是一种几乎无色的荧光有机化合物，它具有将不可见的紫外光转变为可见光的特性，因此被处理的纸浆纤维在光的照射下，将会发出具有兰色或紫色光，从而能抵消纤维中的黄色或灰白色，起到了补色作用，而呈现出纯白色。由于白度或色度是评价纸浆或纸张的一个重要质量指标，因此，荧光增白剂经常被用于各类纸产品，用来提高纸浆的白度和改善纸产品的视觉质量。荧光增白剂的增白效果主要取决于荧光增白剂在纸张纤维网络中的留着和其作用效率。通常，荧光增白剂在纤维网络中的作用效率都比较高；而其在纤维网络中的留着却因周围环境因素的影响变化很大。因此，荧光增白剂在纸浆纤维体系留着率的计算结果是评价其增白效果的重要指标。

传统测量荧光增白剂留着量的方法主要有两种：提取法和直接测定荧光强度法。这两种方法都存在严重的缺陷。第一种测定方法需要损坏被测物，而且测量步骤非常繁琐；第二种方法因荧光强度受周围环境影响较大而使测定精确度不高。

近些年来，国外科技文献公开介绍的测量荧光增白剂留着量的方法如下：

1、Yoshimura，Y.等人发表在《Sen′i Gakkaishi》杂志1996年第52卷1期第32-36页“Convenient photometric quantitative analysis offluorescent brightening agent adsorbed on fabrics and films”一文中主要研究了一种通过荧光试剂法测定荧光增白剂在织物上吸附量的方法。该方法是针对已吸附的荧光增白剂进行定量分析，寻找试样中留着的荧光增白剂的浓度与其引起的紫外光漫反射和透射之间的线性关系。这实际上沿用了传统测量中的第一种方法，这种方法不仅需要损坏被测物，而且测量的数据的重现性不好。

2、Veleva S.和Valcheva E.等人发表在《React ion Kinetics andCatalysis Letters》杂志2001年第72卷2期第355-364页“Applicationof an exponential kinetic equation to the interaction of opticalbrighteners with pulp”一文中研究了在不同条件下将荧光增白剂用于针叶木硫酸盐浆，通过采用指数方程描述增白剂和纸浆之间的吸附化学作用机理，并试图研究增白剂的浓度和浆的白度之间的关系。这种测定荧光增白剂留着率的方法仅适用于漂白化学浆，不适合在高得率浆(机械浆和化学机械浆)中使用。因此，该方法不具有普遍性。

3、Stana，K.K.等人发表在《Colloid and Polymer Science》杂志1995年第273卷12期第1174-1178页“Adsorption of whitening agents oncellulose fibres-monitored by streaming potential measurements，calorimetry and fluorescence”一文采用物理化学原理通过测定溪流电位、热量和Zeta电位的变化来研究纤维表面荧光增白剂的浓度与吸附之间的关系。这种方法的测量步骤较复杂，需要较高的理论基础和精密仪器相配合来完成。因此，该方法的可操作性差，一般研究人员不容易掌握。

因此，目前制浆造纸业界亟待开发一种易掌握和具有良好再现性的测定荧光增白剂在纸浆纤维体系留着率的方法。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的缺陷而设计的一种简单、易操作、重现性好的测定荧光增白剂在纸浆纤维表面留着率的方法。

为实现本发明的目的，所采用的技术方案：

一种测定荧光增白剂在纸浆纤维体系留着率的方法，其特征在于：测定原理基于质量守恒原理，留着在纤维上的荧光增白剂的量应该等于添加的总量减去滤液中荧光增白剂的量，滤液中荧光增白剂的量可以通过紫外分光光度计来定量。利用紫外分光光度计测定荧光增白剂在纸浆纤维体系留着率的测定方法包括以下步骤：

1)、标准曲线的制作

配制一系列已知荧光增白剂浓度的溶液，采用紫外光分光光度计在紫外光波长280nm下对一系列已知浓度荧光增白剂溶液进行测定，做出准确的荧光增白剂浓度与紫外光吸收之间的标准曲线；

2)、滤液的收集

向已知浓度的浆料体系中添加一定量的荧光增白剂m_total，在进行浆料手抄片实验过程中，收集全部的网下滤液，并记录体积V₁；

3)、对滤液进行预处理

采用0.1μm的过滤膜对所收集的滤液进行过滤，除去微小颗粒，以避免它们影响紫外光的吸收；

4)、紫外分光光度计测定

利用紫外分光光度计对处理过的滤液进行测量，滤液中荧光增白剂的浓度根据所建立的标准曲线确定其浓度，标记为C₁；

5)、空白样的测定

采用同样的浆料，不添加荧光增白剂，重复步骤(2)-(4)，得到C₀；

6)、计算结果

(C₁-C₀)×V₁＝m_filtrate

m_fiber＝m_total-m_filtrate

Rt(％)＝m_fiber÷m_total×100％

式中：m_fiber＝留着于纤维上的荧光增白剂的质量(g)

m_total＝添加到浆料中荧光增白剂的总质量(g)

m_filtrate＝滤液中荧光增白剂的质量(g)

Rt(％)＝荧光增白剂在纸浆纤维上的留着率(％)。

本发明的优点：

1)、测量原理通俗易懂，易掌握。

2)、测量步骤简单，可操作性强。

3)、测量方法不需要损坏待测样品，仅需要取用过程中的废水进行检测。

4)、测量方法具有普遍性，数据重现性好。

附图说明

图1是本发明测定方法步骤示意图；

图2是本发明荧光增白剂(型号为Tinopal ABP-A)溶液的标准曲线。

具体实施方式

为了进一步了解本发明的内容、特点，下面用具体实施例说明本发明。

实施例

一种测定荧光增白剂在纸浆纤维表面留着率的方法，所选用的一)、实验原料，药品，滤膜材料和实验设备以及二)、具体实验过程分别描述如下：

一)、实验原料

纸浆

针叶木(云杉)漂白硫酸盐浆(白度87.2％ISO，游离度470ml CSF)和阔叶木(桉木)漂白硫酸盐浆(白度88.4％ISO，游离度490ml CSF)由加拿大Tembec Inc.提供；

药品

荧光增白剂(Tinopal ABP-A)由瑞士汽巴化学品公司提供；

滤膜材料：

0.1μm的过滤膜(材质为尼龙)由美国MAGNA公司提供；

实验设备

紫外分光光度计(型号Spectronic 1001Plus)美国Miton Roy公司生产；

标准纤维疏解机瑞典L&W公司生产；

标准纸页成型器加拿大丹贝尔公司生产。

二)、具体实验过程

1)、配制一系列不同浓度的荧光增白剂溶液，利用紫外分光光度计测定其在紫外光波长280nm下的紫外吸收值。荧光增白剂在紫外光波长280nm下的标准曲线，如图2所示。荧光增白剂溶液在紫外光波长280nm下的吸收率为1870L/g/cm。得出计算公式为：

y＝1.87×x

式中：y为紫外吸收值；

x为荧光增白剂浓度(mg/L或ppm)。

2)、将针叶木硫酸盐浆和阔叶木硫酸盐浆按30％和70％的比例，在标准纤维疏解机内采用1.5％的浆料浓度疏解15000转，配制成1％纸浆悬浮液，备用。按照美国制浆造纸协会(Tappi)标准(T205 sp-95)在标准纸页成型器(面积为0.02m²)上抄制定量为150g/m²的手抄片。1#浆样不加任何化学品，2#浆样加入0.5％的荧光增白剂。在进行手抄片的过程中，收集全部的网下白水为4升。

3)、分别取适量的1#和2#白水，利用过滤膜分别对其进行过滤，通过紫外分光光度计分别对1#和2#滤液进行测定，得出其紫外吸收值为：1#为0.044，平行试样1#’为0.046；2#为0.417，平行试样2#’为0.420。所得1#平均为0.045，2#平均为0.419。

4)、计算

加入总的荧光增白剂质量：150g/m²×0.02m²×0.5％＝0.015g由紫外吸收值和荧光增白剂浓度公式得出滤液中荧光增白剂的浓度为：

(0.419-0.045)÷1.87＝0.2ppm＝2×10^-7g/ml

滤液中荧光增白剂的质量为：2×10^-7g/ml×4000ml＝8×10^-4g

荧光增白剂的留着率为：

$\frac{0.015-8\times {10}^{-4}}{0.015}\times 100\%=94.67\%$

所测定结果数据的标准偏差：

1#(0.046-0.045)÷0.045×100％＝2.22％；

2#(0.419-0.417)÷0.419×100％＝0.48％；

从上述2#测定结果数据表明，本发明方法所测得的结果偏差较小，重现性好。