紡織品中重金屬檢測(cè)預(yù)處理方法研究進(jìn)展

文/盧蘭鳳

隨著社會(huì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，消費(fèi)者對(duì)紡織產(chǎn)品的安全性也越來(lái)越重視。而紡織品中重金屬的含量是評(píng)價(jià)其安全性的重要指標(biāo)。紡織品中重金屬的來(lái)源非常廣泛，而金屬絡(luò)合染料的使用是其主要來(lái)源[1]，此外，天然的紡織材料也可能含有從空氣或土壤中吸收的重金屬，天然染料染色過(guò)程中使用的媒染劑通常重金屬含量超標(biāo)[2]。重金屬在人體中的代謝非常緩慢，并且會(huì)在肝臟和骨骼中積累，損壞免疫系統(tǒng)和器官，造成畸變、癌癥甚至死亡[3-4]。因此，紡織品中重金屬的檢測(cè)顯得尤為重要。

1 紡織品重金屬檢測(cè)預(yù)處理方法

目前，各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)紡織品重金屬含量進(jìn)行檢測(cè)之前，通常需要對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理。如GB/T 20223—2006中對(duì)棉短絨中的鐵含量進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，樣品需用干灰化法進(jìn)行預(yù)處理；GB/T 30157—2013對(duì)紡織品中的鉛和鎘進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，樣品需用微波消解法進(jìn)行預(yù)處理；GB/T 17593—2007對(duì)紡織品中的鉛、鎘、汞、銅等重金屬的檢測(cè)，樣品需用酸性試劑萃取法進(jìn)行預(yù)處理[5]。總體來(lái)看，國(guó)內(nèi)常用樣品預(yù)處理方法有干灰化法、酸性試劑萃取法、堿性試劑萃取法、壓力罐消解法和微波消解[6]。干灰化法是在高溫條件下，將樣品進(jìn)行炭化后進(jìn)行灰化，灰化完全后進(jìn)行檢測(cè)，該方法可對(duì)大量樣品進(jìn)行檢測(cè)，但紡織品中成分復(fù)雜，灰化條件難以統(tǒng)一，同時(shí)灰化溫度過(guò)高易造成重金屬的揮發(fā)，從而造成測(cè)試結(jié)果的偏差。酸性試劑萃取法是運(yùn)用酸的強(qiáng)氧化性使樣品分解再進(jìn)行檢測(cè)的方法，該法操作簡(jiǎn)單，污染小，但由于試劑復(fù)雜且濃度高，易對(duì)結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響，同時(shí)由于消解溫度、酸的含量等條件易使樣品消解不完全，微波消解法是在高壓密閉環(huán)境中對(duì)樣品進(jìn)行消解，直接對(duì)樣品進(jìn)行加熱并迅速破壞樣品。該法能夠消解一些用酸難以消解的樣品，消耗試劑少，密閉環(huán)境既可以減少樣品的損失和交叉污染，也可以減少?gòu)U氣對(duì)環(huán)境的污染，高效節(jié)能，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，但處理樣品量小，否則易對(duì)儀器和配件造成傷害，且成本較高。壓力罐消解法是在封閉條件下運(yùn)用強(qiáng)酸、強(qiáng)氧化劑等將樣品分解，而后進(jìn)行重金屬檢測(cè)，該法可減少樣品的損失，但消解時(shí)間較長(zhǎng)。

2 前處理方法研究進(jìn)展

由此可見(jiàn)，目前常用的前處理方法均有各自的局限性。但隨著科技發(fā)展，樣品預(yù)處理將向著操作簡(jiǎn)單、溶劑小、對(duì)環(huán)境污染少以及自動(dòng)化方向發(fā)展[2]。陳志華[7]對(duì)比了干灰化法和微波消解法處理得到的重金屬含量，發(fā)現(xiàn)干灰化法處理得到Cd的濃度為0.09μg/g，Pb的濃度為1.12μg/g，且其濃度均低于微波消解法，而其用硝酸鎂作為灰化劑之后發(fā)現(xiàn)Cd的濃度為0.20μg/g，Pb的濃度為1.36μg/g，其效果與微波消解法處理的效果相當(dāng)，且干灰化法成本低，樣品處理量大，該灰化劑的改良有效地改善了干灰化法因灰化溫度高使重金屬損失而造成的結(jié)果差異問(wèn)題。莊鍵業(yè)[8]對(duì)運(yùn)用高溫高壓消解罐法替代微波消解法對(duì)樣品預(yù)處理進(jìn)行了研究。試驗(yàn)通過(guò)對(duì)比兩種預(yù)處理方法并用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀對(duì)重金屬進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)兩種方法處理的重金屬質(zhì)量均能夠滿足分析要求，而相較于傳統(tǒng)的微波消解法，高壓消解罐法可同時(shí)處理大批量的樣本，可以節(jié)省時(shí)間，同時(shí)其所用的儀器費(fèi)用也大大低于微波消解法。運(yùn)用酸性汗液萃取劑對(duì)重金屬進(jìn)行萃取時(shí)發(fā)現(xiàn)，高濃度的氯化鈉對(duì)樣本影響較大[9-10]。由于本底高，會(huì)嚴(yán)重影響結(jié)果的準(zhǔn)確性[11]。易碧華等[9]在萃取劑中加入4μL50g/L硝酸鎳基體改進(jìn)劑，發(fā)現(xiàn)改良的預(yù)處理方法萃取得到的砷可直接用石墨爐原子吸收光譜進(jìn)行檢測(cè)，且檢測(cè)限可達(dá)0.05mg/kg。該研究通過(guò)在酸性試劑萃取法中加入硝酸鎳的方法有效改善了高本底試劑對(duì)結(jié)果準(zhǔn)確性和靈敏度的影響。ICP-MS易受同位素、試劑及基體核素等形成的質(zhì)譜峰干擾，為盡量減少本底對(duì)結(jié)果的干擾，李學(xué)洋[12]等人運(yùn)用正交試驗(yàn)對(duì)萃取溶劑、溫度和時(shí)間進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)以0.07 mol/L的鹽酸為萃取劑，30℃萃取2h時(shí)可用ICP-MS法同時(shí)測(cè)定紡織材料及助劑中的17種可遷移元素。該方法通過(guò)對(duì)酸性萃取條件的改良，有效增加了重金屬的檢測(cè)種類。目前尚無(wú)運(yùn)用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）對(duì)紡織品中金屬元素進(jìn)行檢測(cè)的相關(guān)報(bào)道。為彌補(bǔ)這一短板，徐建云等人[13]對(duì)運(yùn)用ICP-OES對(duì)酸性汗液和微波輔助消解法提取5種紡織品中的鋅進(jìn)行檢測(cè)研究發(fā)現(xiàn)，兩種方式處理的鋅元素檢出限分別為0.01518mg/kg和0.10790mg/kg，對(duì)5種紡織品進(jìn)行測(cè)定，鋅元素的可萃取含量在0.11mg/kg ～3.12mg/kg，總量為3.25mg/kg ～99.16mg/kg，表明兩種試驗(yàn)方法具有一定的精密度，且具有一定的實(shí)用性。為解決樣品消解不完全對(duì)重金屬檢測(cè)結(jié)果的影響，李應(yīng)培[14]對(duì)幾種常見(jiàn)纖維消解情況進(jìn)行了對(duì)比歸納，同時(shí)對(duì)消解不安全的酸濃度、消解時(shí)間、溫度和罐體壓力進(jìn)行了調(diào)整，使樣本消解完全，如對(duì)棉和滌綸的消解時(shí)可加入8mL硝酸，消解溫度為185℃時(shí)可使樣品消解完全，且罐體溫度只有1.2MPa。對(duì)錦綸的消解加入7mL濃硝酸和1mL氟硼酸，消解溫度達(dá)到205℃保持10min可使樣品消解完全。為得到準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)給同行提供參考。

3 總結(jié)與展望

重金屬檢測(cè)的前處理方法大多操作復(fù)雜且化學(xué)試劑繁多，對(duì)后期重金屬的檢測(cè)及準(zhǔn)確性都具有極大的影響，而在檢測(cè)方法方面，目前所用的檢測(cè)方法大多需要預(yù)處理，而受樣品預(yù)處理?xiàng)l件的限制，對(duì)檢測(cè)方法的靈敏度要求更加嚴(yán)格，因此對(duì)于紡織品重金屬的檢測(cè)未來(lái)應(yīng)向著精確度更高，以及操作簡(jiǎn)單及可持續(xù)的方向發(fā)展，一方面，應(yīng)針對(duì)目前樣品預(yù)處理方法存在的缺陷進(jìn)行改善，盡可能減少樣品之間的相互污染和對(duì)環(huán)境的污染，提高樣品中重金屬的萃取量，以提高重金屬檢測(cè)的準(zhǔn)確性，同時(shí)注重開(kāi)發(fā)新的環(huán)境污染小，操作簡(jiǎn)便，可處理大量樣本且準(zhǔn)確度高的新型樣品預(yù)處理方法。另一方面，應(yīng)提高檢測(cè)方法的靈敏度，使檢測(cè)結(jié)果更為準(zhǔn)確，同時(shí)應(yīng)開(kāi)發(fā)操作簡(jiǎn)單、樣本處理量大、檢測(cè)限低且樣品無(wú)需進(jìn)行預(yù)處理的新型重金屬檢測(cè)方法。