实验四 综纤维素含量的测定

 综纤维素是指植物纤维原料中纤维素和半纤维素的全部，也即碳水化合物总和。综纤维素含量依原料种类和部位不同而异，一般针叶木为65％~73％；阔叶木为70%~82％；禾本科植物为64％~80％。

碳水化合物含量是鉴别植物纤维原料制浆造纸使用价值的重要指标，碳水化合物在制浆造纸过程中的变化规律又是表征制浆造纸过程机理的重要内容。因此，碳水化合物含量的测定是十分重要的。一般来说，碳水化合物含量可以采用测定综纤维素含量的方法直接测定，也可以由100减去无抽提物试样的木素含量的差值而计算得出(非木材原料还需减去灰分值)。

测定综纤维素含量的原则，是要求木素尽量除去完全，而使纤维素和半纤维素不受破坏。测定综纤维素含量的方法有：亚氯酸钠法、氯-乙醇胺法、二氧化氯法、过醋酸法和过醋酸-硼氢化钠法等。目前多采用亚氯酸钠法测定综纤维素含量。该法的优点是分离操作简便，木素能较迅速除去，而且适用于木材和非木材等各种植物纤维原料的测定。可参见“GB/T 2677.10-1995”。

1. 测定原理

在pH为4~5时，用亚氯酸钠处理无抽提物试样，以除去所含的木素，将残留物烘干、恒重，定量地测定残留物量对绝干原料的百分比，即为综纤维素含量。

酸性亚氯酸钠溶液加热时发生分解，生成二氧化氯、氯酸盐和氯化物等，其反应如下：

NaClO₂  →    HClO₂+Na⁺

4HClO₂  →  2ClO₂+HClO₃+HCl+H₂O

生成产物的分子比例取决于溶液的温度、pH值、反应产物及其它盐类的浓度。在本测定方法规定的条件下上述三种分解产物的分子比例约为2:1:1。

亚氯酸钠法测定综纤维含量是利用分解产物中的二氧化氯与木素作用而将其脱除，然后测定其残留物量即得综纤维素含量。测定时需用酸性亚氯酸钠溶液重复处理试样，处理次数依原料种类不同而有所区别，处理次数的选择是要尽最多除去木素而且还要使纤维素和半纤维系少受破坏。通常木材试样处理4次，非木材原料处理3次。采用亚氯酸钠法分离的综纤维素中仍保留有少量木素(一般为2％~4％)。

2. 仪器和试剂

恒温水浴锅、综纤维素测定仪（一个250 mL锥形瓶和一个25 mL锥形瓶）、1G2玻璃滤器、真空泵、抽滤瓶。

亚氯酸钠、冰乙酸 

3. 测定步骤

打开2 g已抽提的风干滤纸包，将全部试样移入综纤维素测定仪的250 mL锥形瓶中。加入65 mL蒸馏水、0.5 mL冰醋酸、0.6 g亚氯酸钠(以纯度为100％计)，摇匀，扣上25 mL锥形瓶，置75℃恒温水浴中加热1 h，加热过程中，应经常旋转并摇动锥形瓶。到达1 h不必冷却溶液，再加入0.5mL冰醋酸及0.6 g亚氯酸钠，摇匀，继续在75℃的水浴中加热1 h，如此重复进行(一般木材纤维原料重复进行四次，非木材纤维原料重复进行二次)，直至试样变白为止。

从水浴中取出锥形瓶放入冰水浴中冷却，用已恒重的1G2玻璃滤器抽吸过滤(必须很好地控制真空度，不可过大)，用蒸馏水反复洗涤至滤液不呈酸性反应为止；最后用丙酮洗涤3次，吸干滤液取下滤器，并用蒸馏水将滤器外部洗净，置（105±2℃）烘箱中烘至恒重。

如为非木材原料，尚须按GB/T 2677.3测定综纤维素中的灰分含量。 

4. 结果计算

木材原料中综纤维素含量x₁，以%表示，按下式计算：                  

式中  m₁——烘干后的综纤维素质量，g；

      m ——所称2 g试样的质量，g。

w ——试样水分，%。

非木材原料中木素含量x₂,以%表示，按下式计算：

式中  m——所称2 g试样的质量，g；

      m₁——烘干后的综纤维素质量，g；

      m₂——灼烧后的灰分质量，g。

w ——试样水分，%。

同时进行两次测定，取其算术平均值作为测定结果，要求准确到小数点后第二位。两次测定计算值间误差不应超过0.40%。

5. 注意事项

（1）测定应在酸性条件下进行，因此，应务必注意冰醋酸加入量要足够(0.5 mL)，否则会因亚氯酸钠分解反应不充分，使木素不能有效除去，试样不变白，导致测定结果偏高。

（2）亚氯酸钠的加入量以100％计为0.6 g。

（3）在水浴上反应时，要经常摇动反应锥形瓶，以使反应均匀。反应中，倒置的小锥形瓶内充满黄色反应气体，因此不要开启小锥形瓶。反应结束后也要待锥形瓶充分冷却，有毒气体散尽后，再将倒置的小锥形瓶取下，进行过滤。

（4）过滤操作应注意不要吸滤太快，玻璃滤器内的液体不要吸干，以免综纤维素堵塞玻璃滤器滤孔，影响过滤速度。

（5）丙酮洗涤时，应控制丙酮用量少些，以节约药品。

（6）非木材原料尚需测定综纤维素中的灰分，为此可将盛有综纤维素的玻璃滤器置于一大瓷坩埚中，移入高温炉中灼烧至恒重。也可将已恒重的综纤维素小心转移至坩埚中，按灰分测定的操作步骤进行。