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纤维素的测定一、实验目的粘胶纤维是最早工业化的纤维大品种。由于其服用性能优异，近年来重新受到消费者和纤维生产者的重视。特别是新一代纤维素纤维Lyocell的问世，被誉为“绿色纤维”和“二十一世纪的纤维”，成为世界纺织工业新的经济增长点。粘胶纤维和Lyocell纤维的原料都是浆粘，其质量的好坏，对于纤维的性能影响极大。各类纤维系的含量，是浆柏最重要的质量指标之一。本实验的目的，是学生了解纤维素测定的原理，掌握一纤维素和半纤维素的测定技术二、实验原理一般植物纤维素是由许多葡萄糖及聚合成长链形成高分子化合物。根据纤维素分子的聚合情况，纤维素可分为A一纤维素和β一纤维素和Y一纤维素。区分的方法是将纤维素在20℃17.5%的氢氧化钠溶液中浸渍45分钟，在17.5%的氢氧化钠溶液中不溶解的部分称为A一纤维素。这部分纤维素分子聚合度高，纤维强度好，可用来制造纤维素纤维。在制造纤维素纤维时，要求浆柏中α一纤维素含量愈高愈好，对木浆要求α一纤维素含量在88%以上：棉绒浆含量要求在95.5%以上。在17.5%的氢氧化钠能溶解的纤维素是β一纤维素和Y一纤维素，合称半纤维素，它在浆粕中要求愈低愈好。β一纤维素和Y一纤维素的区分，是将溶有半纤维素的碱溶液用稀硫酸中和至微酸性，并加热煮沸，这时β一纤维素沉淀，而一纤维素仍留在溶液中，以致分离。用17.5%的氢氧化钠溶液来区分纤维素，必须严格控制溶液的浓度、温度以及浸渍时间等条件，各项条件都有统一的标准。其次，在生产过程中进行纤维素浸渍时，半纤维素不可能全部排出，而且没渍时的工艺条件与分析时的工艺条件有所不同，所以分析数据与生产实际会有一定差数。-2-
- 2 - 纤维素的测定 一、实验目的 粘胶纤维是最早工业化的纤维大品种。由于其服用性能优异， 近年来重新受到消费者和纤维生产者的重视。特别是新一代纤维素 纤维 Lyocell 的问世，被誉为“绿色纤维”和“二十一世纪的纤维”， 成为世界纺织工业新的经济增长点。粘胶纤维和 Lyocell 纤维的原 料都是浆粕，其质量的好坏，对于纤维的性能影响极大。各类纤维 素的含量， 是浆粕最重要的质量指标之一。本实验的目的，是学 生了解纤维素测定的原理，掌握α—纤维素和半纤维素的测定技术。 二、实验原理 一般植物纤维素是由许多葡萄糖及聚合成长链形成高分子化 合物。根据纤维素分子的聚合情况，纤维素可分为α—纤维素和β —纤维素和γ—纤维素。区分的方法是将纤维素在 20℃17.5%的氢 氧化钠溶液中浸渍 45 分钟，在 17.5%的氢氧化钠溶液中不溶解的 部分称为α-纤维素。这部分纤维素分子聚合度高，纤维强度好， 可用来制造纤维素纤维。在制造纤维素纤维时，要求浆粕中α-纤 维素含量愈高愈好，对木浆要求α—纤维素含量在 88%以上；棉绒 浆含量要求在 95.5%以上。在 17.5%的氢氧化钠能溶解的纤维素是 β—纤维素和γ—纤维素，合称半纤维素，它在浆粕中要求愈低愈 好。 β—纤维素和γ—纤维素的区分，是将溶有半纤维素的碱溶液 用稀硫酸中和至微酸性，并加热煮沸，这时β—纤维素沉淀，而γ —纤维素仍留在溶液中，以致分离。用 17.5%的氢氧化钠溶液来区 分纤维素，必须严格控制溶液的浓度、温度以及浸渍时间等条件， 各项条件都有统一的标准。其次，在生产过程中进行纤维素浸渍时， 半纤维素不可能全部排出，而且浸渍时的工艺条件与分析时的工艺 条件有所不同，所以分析数据与生产实际会有一定差数
常用的半纤维素测定方法有硫酸亚铁铵和碘量法。1.硫酸亚铁铵法半纤维素测定，是将测定一纤维素的滤液，用重铬酸钾氧化使全部有机物均被氧化成二氧化碳，过量的重铬酸钾用硫酸亚铁铵溶液滴定，用苯代邻氨基苯甲酸作指示剂，反应如下：C.HoO,+4K,Cr,O,+16H,SO加热→6CO,+21H,0+4K,SO,+4Cr,(SO4)2K2Cr2O7+6Fe(NH4)2(SO4)2+7H2SO4→)3Fe,(SO4)2+6(NH.),SO4+K,SO4+Cr(SO+7H,0在反应中将消耗大量硫酸，因此用量必须充足。由于硫酸与重铬酸钾加热亦会产生下面的反应：2KCrO,+8HSO4→8H0+2KSO4+2Cr(SO)+30因此要求每次分析所用硫酸和重铬酸钟的量一样，并且加热煮沸时间均控制在三分钟。重铬酸钾用量应该大于氧化半纤维素理论的4倍，以保证氧化完全。2.碘量法用硫酸亚铁法一样，用重铬酸钾氧化半纤维素，但多余的重铬酸钾部用硫酸亚铁铵溶液直接滴定，而加碘化钾使与重铬酸钾作用游离出碘。然后用硫代硫酸钠标准溶液滴定，反应如下：K,CrO,+6KI+7H,SO4→4K,SO4+Cr(SO4),+31,+7H,02Na,S,O,+I,→Na,S,Og+2Nal三、仪器和试剂-3 -
- 3 - 常用的半纤维素测定方法有硫酸亚铁铵和碘量法。 1.硫酸亚铁铵法 半纤维素测定，是将测定α—纤维素的滤液，用重铬酸钾氧化， 使全部有机物均被氧化成二氧化碳，过量的重铬酸钾用硫酸亚铁铵 溶液滴定，用苯代邻氨基苯甲酸作指示剂，反应如下： 在反应中将消耗大量硫酸，因此用量必须充足。由于硫酸与重 铬酸钾加热亦会产生下面的反应： 2 2 7 2 4 2 2 4 2 4 3 2 2 8 8 2 2 ( ) 3 K Cr O H SO H O K SO Cr SO O + → + + + 因此要求每次分析所用硫酸和重铬酸钾的量一样，并且加热煮 沸时间均控制在三分钟。重铬酸钾用量应该大于氧化半纤维素理论 的 4 倍，以保证氧化完全。 2.碘量法 用硫酸亚铁法一样，用重铬酸钾氧化半纤维素，但多余的重铬 酸钾部用硫酸亚铁铵溶液直接滴定，而加碘化钾使与重铬酸钾作用 游离出碘。然后用硫代硫酸钠标准溶液滴定，反应如下： 三、仪器和试剂 6 10 5 2 2 7 2 4 2 2 2 4 2 4 2 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 3 2 4 16 6 21 4 4 ( ) 2 2 7 6 ( 4)2( 4)2 7 2 4 3 ( ) 6( ) ( ) 7 C H O K Cr O H SO CO H O K SO Cr SO K Cr O Fe NH SO H SO Fe SO NH SO K SO Cr SO H O + + ⎯⎯⎯→ + + + + + → + + + + 加热 2 2 7 2 4 2 4 2 4 3 2 2 2 2 3 2 2 4 6 6 7 4 ( ) 3 7 2 2 K Cr O KI H SO K SO Cr SO I H O Na S O I Na S O NaI + + → + + + + → +
（一）仪器7.烘箱1.烧杯：150mL或200mL2.恒温水浴8.三角烧瓶：250mL，500ml9.电炉3.玻璃砂芯：1号4.平头玻璃棒10.容量瓶：200mL.250mL5.表面血11.玻璃芯漏斗：3号6.干燥器12.量筒(二)材料和仪器1.棉浆柏：纤维级7.亚硫酸铁溶液：0.1N2.氢氧化钠：化学纯8.苯代邻氨基苯甲酸：分析纯3.蒸馏水9.碘化钾：分析纯4.酚酥：分析纯10.硫代硫酸钠溶液：0.1N5.重铬酸钾溶液：0.1N11.淀粉：分析纯6.浓硫酸：98%四、实验步骤（一）α一纤维素的测定1.试剂配制1.175%氢氧化钠容易的配制这种溶液不允许有碳酸钠存在，因碳酸钠能影响半纤维素的溶解性能。为此限配成50%的浓度，让碳酸钠澄清下降，倾出清液再稀释至17.5%。溶液浓度误差只允许在土0.15%，17.81%氢氧化钠溶液在15℃时，密度为1.2g/cm配制时，称取210克分析纯的氢氧化钠溶液在200毫升新煮沸过并冷却的蒸馏水中，静置10天左右，带少量碳酸钠沉淀，倾出上部清溶液，然后用不含二氧化碳的蒸馏水稀释至一升，最后进行氢氧化钠含量测定。由于α一纤维素测定的次数很多，因此17.5%氢氧化钠溶液可按上法多配一些。2.9.5%氢氧化钠洗涤液配制称取105.3克氢氧化钠，用蒸-4-
- 4 - （一）仪器 1.烧杯：150mL 或 200mL 2.恒温水浴 3.玻璃砂芯坩埚：1 号 4.平头玻璃棒 5.表面皿 6.干燥器 7.烘箱 8.三角烧瓶：250mL,500mL 9.电炉 10.容量瓶：200mL.250mL 11.玻璃芯漏斗：3 号 12.量筒 (二)材料和仪器 1.棉浆粕：纤维级 2.氢氧化钠：化学纯 3.蒸馏水 4.酚酞：分析纯 5.重铬酸钾溶液：0.1N 6.浓硫酸：98% 7.亚硫酸铁溶液：0.1N 8.苯代邻氨基苯甲酸：分析纯 9.碘化钾：分析纯 10.硫代硫酸钠溶液：0.1N 11.淀粉：分析纯 四、实验步骤 （一）α—纤维素的测定 1.试剂配制 1.17.5%氢氧化钠容易的配制 这种溶液不允许有碳酸钠存 在，因碳酸钠能影响半纤维素的溶解性能。为此限配成 50%的浓度， 让碳酸钠澄清下降，倾出清液再稀释至 17.5%。溶液浓度误差只允 许在±0.15%，17.81%氢氧化钠溶液在 15℃时，密度为 1.2g/cm3配 制时，称取 210 克分析纯的氢氧化钠溶液在 200 毫升新煮沸过并冷 却的蒸馏水中，静置 10 天左右，带少量碳酸钠沉淀，倾出上部澄 清溶液，然后用不含二氧化碳的蒸馏水稀释至一升，最后进行氢氧 化钠含量测定。由于α—纤维素测定的次数很多，因此 17.5%氢氧 化钠溶液可按上法多配一些。 2.9.5%氢氧化钠洗涤液配制 称取 105.3 克氢氧化钠，用蒸
馏水稀释至一升，浓度误差只允许土0.15%。2.测定方法称取2克已知所含水分的一般分析样品，放在容量为150或200毫升烧杯内，将烧杯放在20士0.2℃的恒温水浴中。达到恒温后，第一次加入20±0.2℃的17.5%Na0H溶液10～15毫升，在2~3分钟内用平头玻璃棒轻轻地将浆柏捣碎使其成为均匀糊状，再加17.5%NaOH溶液10～15毫升，两次共计加入30毫升。仔细搅拌分钟，将烧杯用表面皿盖好，放在20士0.2℃的恒温水浴内，从第一次加入碱液时计算，共放置45分钟。取出烧杯，在烧杯中加入30毫升约20℃蒸馏水，用玻璃棒将混合物搅拌一分钟。以后用恒重过的1号玻璃砂芯吸滤，在低度真空下抽吸。滤渣用三份各为25毫升9.5%的氢氧化钠溶液洗涤三次，洗涤时间2~3分钟，第一次倒入25毫升时应切断真空，搅拌2～3圈后再抽吸，每次应在前次滤液抽干之后才加入新液，接着用约20℃蒸馏水洗涤至在滤器内滴入酚检验不出碱性为止。第一次加蒸馏水时也应拔去真空，搅拌2～3圈后再抽吸。把最初的滤液及洗涤液约200毫升收集在250毫升容量瓶中，用来测定半纤维素。洗涤过的a纤维系连同砂芯埚在105～110℃烘箱中烘4小时，取出在于燥器中冷至室温称量。为了检查是否达到重，再在烘箱中烘一小时，冷却称量。两次称量相差不应大手2毫克。α一纤维素（%）的计算，按下式进行：（烘后重-空砂芯埚重）100α一纤维素（%）：样品重100-W式中W为浆粕所含水分（%）（三）半纤维素的测定-5-
- 5 - 馏水稀释至一升，浓度误差只允许±0.15%。 2.测定方法 称取 2 克已知所含水分的一般分析样品，放在容量为 150 或 200 毫升烧杯内，将烧杯放在 20±0.2℃的恒温水浴中。达到恒温 后，第一次加入 20±0.2℃的 17.5%NaOH 溶液 10～15 毫升，在 2～ 3 分钟内用平头玻璃棒轻轻地将浆粕捣碎使其成为均匀糊状，再加 17.5% NaOH 溶液 10～15 毫升，两次共计加入 30 毫升。仔细搅拌 一分钟，将烧杯用表面皿盖好，放在 20±0.2℃的恒温水浴内，从 第一次加入碱液时计算，共放置 45 分钟。取出烧杯，在烧杯中加 入 30 毫升约 20℃蒸馏水，用玻璃棒将混合物搅拌一分钟。以后用 恒重过的 1 号玻璃砂芯坩埚吸滤，在低度真空下抽吸。滤渣用三份 各为 25 毫升 9.5%的氢氧化钠溶液洗涤三次，洗涤时间 2～3 分钟， 第一次倒入 25 毫升时应切断真空，搅拌 2～3 圈后再抽吸，每次应 在前次滤液抽干之后才加入新液，接着用约 20℃蒸馏水洗涤至在 滤器内滴入酚酞检验不出碱性为止。第一次加蒸馏水时也应拔去真 空，搅拌 2～3 圈后再抽吸。把最初的滤液及洗涤液约 200 毫升收 集在 250 毫升容量瓶中，用来测定半纤维素。洗涤过的 a-纤维素 连同砂芯坩埚在 105～110℃烘箱中烘 4 小时，取出在干燥器中冷 至室温称量。为了检查是否达到恒重，再在烘箱中烘一小时，冷却 称量。两次称量相差不应大于 2 毫克。 α—纤维素（%）的计算，按下式进行： α—纤维素（%） 100 100-W = （烘后重-空砂芯坩埚重） 样品重 式中 W 为浆粕所含水分（%） （二）半纤维素的测定
1.硫酸亚铁法将测定一纤维素所得最初200毫升滤液收集在250毫升的容量瓶中，稀释至刻度摇匀。然后吸取10毫升放入一只容量为500毫升的三角烧瓶中，再吸收0.1N重铬酸钾标准溶液50毫升，并小心地用量筒准确量入15毫升密度为1.84g/cm3的98%浓硫酸。将此混合物摇匀，在电炉上加热煮沸，待正式沸腾，有连续气泡发生时以停表计时，煮沸3分钟整，取下冷却，用100毫升蒸馏水冲稀。过剩的重铬酸钾用01N硫酸亚铁标准溶液进行滴定，用苯代邻氢基苯甲酸作指示剂，等当点颜色由紫色消失而出现三价硫酸络的绿颜色。指示剂要在近滴定终点时加入。按同样方法做一空白实验。a一纤维素（%）的计算，按下式进行：50(50_3×B)×0.1×0.00675100×100Aa一纤维素（%）10100-W样品重×250式中：A-空白实验滴定时0.1N硫酸亚铁铵标准溶液的消耗量（毫升）B-滴定式样时，01N硫酸亚铁按标准溶液的消耗量（毫升）W-浆箱所含水份（%）2.碘量法测定半纤维素时，将测定一纤维素所得最初200毫升滤液移入250毫升容量瓶中，稀释至刻度并摇匀。然后吸取此溶液10毫升。放入一只容量为500毫升的三角烧瓶内，再吸入50毫升0.1N重铬酸钾标准溶液，并小心地用量筒量入15毫升浓硫酸。将此混合物摇匀后放在电炉上加热煮沸3分钟整。待冷却后加入50毫升-6-
- 6 - 1.硫酸亚铁法 将测定α—纤维素所得最初 200 毫升滤液收集在 250 毫升的 容量瓶中，稀释至刻度摇匀。然后吸取 10 毫升放入一只容量为 500 毫升的三角烧瓶中，再吸收 0.1N 重铬酸钾标准溶液 50 毫升，并小 心地用量筒准确量入 15 毫升密度为 1.84g/cm3 的 98%浓硫酸。将 此混合物摇匀，在电炉上加热煮沸，待正式沸腾，有连续气泡发生 时以停表计时，煮沸 3 分钟整，取下冷却，用 100 毫升蒸馏水冲稀。 过剩的重铬酸钾用 0.1N 硫酸亚铁标准溶液进行滴定，用苯代邻氨 基苯甲酸作指示剂，等当点颜色由紫色消失而出现三价硫酸络的绿 颜色。指示剂要在近滴定终点时加入。按同样方法做一空白实验。 α—纤维素（%）的计算，按下式进行： α—纤维素（%） 50 (50 ) 0.1 0.00675 100 100 10 100 250 B A W − = − 样品重 式中：A-空白实验滴定时 0.1N 硫酸亚铁铵标准溶液的消耗量 （毫升） B-滴定式样时，0.1N 硫酸亚铁按标准溶液的消耗量（毫 升） W-浆粕所含水份（%） 2.碘量法 测定半纤维素时，将测定α—纤维素所得最初 200 毫升滤液移 入 250 毫升容量瓶中，稀释至刻度并摇匀。然后吸取此溶液 10 毫 升。放入一只容量为 500 毫升的三角烧瓶内，再吸入 50 毫升 0.1N 重铬酸钾标准溶液，并小心地用量筒量入 15 毫升浓硫酸。将此混 合物摇匀后放在电炉上加热煮沸 3 分钟整。待冷却后加入 50 毫升
蒸馏水，投入3克固体碘化钾，轻轻摇动碘化钾溶液。在暗处放置10分钟，然后加入100毫升蒸馏水，摇匀后以0.1N硫代硫酸钠标准溶液滴定，用淀粉作指示剂。以同样方法作一次空白实验。半纤维素（%）的计算，同硫酸亚铁铵法。五、思考题1.试述区分α一纤维素和半纤维的主要方法2.测定半纤维的两种方法中，哪一种方法实验条件较为严格？为什么？-7-
- 7 - 蒸馏水，投入 3 克固体碘化钾，轻轻摇动碘化钾溶液。在暗处放置 10 分钟，然后加入 100 毫升蒸馏水，摇匀后以 0.1N 硫代硫酸钠标 准溶液滴定，用淀粉作指示剂。以同样方法作一次空白实验。 半纤维素（%）的计算，同硫酸亚铁铵法。 五、思考题 1.试述区分α-纤维素和半纤维的主要方法 2.测定半纤维的两种方法中，哪一种方法实验条件较为严格？ 为什么？
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