固體進樣—石墨爐原子吸收光譜法測定紡織品中鎳、銅、鈷含量

朱奕軒+廖蕓+羅峻+莫月香+劉麗琴+盧雨

摘要

本文建立了一種直接固體進樣-石墨爐原子吸收光譜法測定紡織品中重金屬元素鎳、銅、鈷的方法；檢測了棉纖維、腈綸纖維、粘膠纖維三種材質的紡織品中的鎳、銅、鈷的含量；研究了該方法的回收率、檢出限和重復性相對標準偏差RSD。相比傳統測試方法，該方法無需消解樣品，操作簡便，結果準確，避免樣品消解帶來的污染及安全性等問題。

關鍵詞：固體進樣分析；石墨爐原子吸收法；紡織品；重金屬元素

1 引言

紡織品中重金屬的來源可能是原料、生產過程、使用過程中的任何一個環節。大部分來源于紡織品后加工期，如使用某些染料和助劑。金屬絡合染料和使用添加劑的染料以及催化劑、固色劑、阻燃劑、后整理劑、金屬絡合劑等都會在紡織品中殘留重金屬[1-2]。重金屬元素在體內積蓄量超過閾值則會對人體產生毒性，有時甚至危及生命。國標GB/T 18885—2009[3]以及生態紡織品標準OEKO-TEX Standard 100（2015）[4]對多種重金屬元素進行了限定以防止其對人體造成傷害。

對于紡織品中鎳、銅、鈷等重金屬元素總量的測定，目前的測定方法有等離子體原子發射光譜法（ICP-OES）[5]及原子吸收光譜法（AAS）[5，6]，這些方法都是先通過微波消解或濕法消解對樣品進行前處理。消解過程操作時間冗長，且易造成交叉污染，同時，強酸的使用會對環境造成污染。

直接固體進樣-石墨爐原子吸收光譜法（SS-GF AAS）是一種快速、高效、環保的新興檢測技術。該方法是將少量的樣品裝入石墨舟中通過固體進樣裝置直接送入石墨爐中進行測試，由于直接用固體樣品進行測試，無需對樣品進行消解處理，大大縮短了前處理時間，同時省去了溶劑的使用。目前該方法已在農業、食品、地質、生物等方面有一定的應用[7-15]。

本研究通過直接固體進樣-石墨爐原子吸收光譜法建立了一種快速檢測紡織品中鎳、銅、鈷元素總量的方法。

2 試驗部分

2.1 儀器和試劑

高分辨連續光源原子吸收光譜儀（contrAA700，德國耶拿分析儀器股份公司）；固體自動進樣器（SSA600，德國耶拿分析儀器股份公司）；電子天平[XS105DU，精度0.01mg，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司]。

硝酸（德國CNW公司）：痕量金屬級；5%（體積分數）的硝酸：準確移取5mL硝酸至容量瓶中，用超純水定容至100mL；鎳、銅、鈷、鎳元素標準儲備溶液各1000mg/L（國家有色金屬及電子材料測試中心）；鎳元素標準工作溶液：用5%（體積分數）的硝酸水溶液稀釋1000mg/L的標準溶液，配成濃度為1.0μg/mL的Ni工作溶液；銅、鈷元素標準工作溶液：用5%（體積分數）的硝酸水溶液稀釋1000mg/L的標準溶液，分別配成濃度為1.0μg/mL的Cu工作溶液和濃度為0.1μg/mL的Co工作溶液。

2.2 試驗方法

取代表性樣品，剪碎成5mm×5mm，用離心粉碎機粉碎至粉末狀，稱取約0.2mg樣品放至固體進樣石墨舟中，送入橫向加熱石墨爐中，按1.3所述的儀器條件進行樣品測試，同時做空白試驗。

2.3 儀器條件

鎳、銅、鈷的測定波長分別為337.0nm、249.1nm和240.7nm。

讀出方式均為峰面積，采用塞曼效應背景校正。石墨爐升溫程序如表1所示。

3 結果與討論

3.1 標準曲線

采用直接固體進樣技術時，可采用標準參考物或者標準溶液進行標準曲線的繪制，可使用相同或不同重量的參考物，也可使用相同或不同濃度的標準溶液，為操作簡便，本文使用相同濃度的標準溶液，用移液槍分別移取不同體積至石墨舟中測試，進行標準曲線的繪制。

與樣品相同測試條件下，對鎳、銅、鈷元素，移取0μL、4μL、8μL、12μL、16μL、20μL、24μL濃度分別為1.0μg/mL、1.0μg/mL、0.1μg/mL的標準工作溶液進行測試。以標準溶液中重金屬元素含量為橫坐標，吸光度為縱坐標，得到標準曲線如圖1～圖3所示。

對于鎳元素，在0～24ng的范圍內，標準曲線線性方程為y=0.0168x+0.0081，線性相關系數r為0.9998；對于銅元素，在0～20ng的范圍內，標準曲線線性方程為y=0.0140x+0.0099，線性相關系數r為0.9993；對于鈷元素，在0～2.0ng的范圍內，標準曲線線性方程為y=0.0936x+0.0032，線性相關系數r為0.997。

3.2 重復性、回收率與檢出限

取棉纖維、腈綸纖維、粘膠纖維材質的陽性樣品進行重復性測試，分別平行測定6次，所得的結果如表2～表4所示。由結果可知，該方法的重復性好，測試結果相對標準偏差小于10%。

稱取約0.2mg的空白樣品（白色棉布），對于鎳、銅、鈷元素，分別加入12μL濃度為1.0μg/mL、1.0μg/mL、0.1μg/mL的標準工作溶液進行加標回收率試驗，結果表明，該方法中鎳的回收率在97.1%～105.3%之間，銅的回收率在99.4%～108.8%之間，鈷的回收率在91.9%～106.4%之間，說明該方法重復性好，準確度高。按試驗方法將固體進樣石墨舟空燒11次，以吸光度3倍的標準偏差除以標準曲線的斜率計算得到檢出限，鎳元素為0.43ng，銅元素為0.75ng，鈷元素為0.13ng。

3.3 與傳統方法的比較

參考國標GB/T 30157—2013[7]的方法，對樣品中Ni、Cu、Co含量進行測試，同時用SS-GF AAS方法對同一樣品進行測試。兩種方法的測試結果見表5。測定結果值相近，說明本方法測試結果準確可靠。與ICP-OES方法相比，SS-GF AAS方法無需對樣品進行消解，操作簡便，測試時間短，且無需使用強酸，對環境友好。

4 結論

本試驗采用固體進樣-石墨爐原子吸收光譜法（SS-GF AAS）建立了一種快速測定紡織品中的重金屬元素鎳、銅、鈷含量的分析方法。結果表明對于鎳元素，在0～24 ng范圍內，線性相關系數為0.9998，回收率在97.1%～105.3%之間，重復性相對標準偏差RSD在4.0%～5.4%之間，檢出限為0.43ng；對于銅元素，在0～20ng范圍內，線性相關系數為0.9993，回收率在99.4%～108.8%之間，重復性相對標準偏差RSD在5.5%～6.0%之間，檢出限為0.75ng；對于鈷元素，在0～2.0 ng范圍內，線性相關系數為0.997，回收率在91.9%～106.4%之間，重復性相對標準偏差RSD在4.3%～6.9%之間，檢出限為0.13ng。固體進樣-石墨爐原子吸收光譜法，無需對樣品進行消解，不使用強酸，只需少量樣品即可進行測試，因此分析速度快，操作簡便，綠色環保，為紡織品中重金屬元素的檢測提供了新方法。

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