紡織品中重金屬檢測預處理方法研究進展

文/盧蘭鳳

隨著社會的發(fā)展和人民生活水平的提高，消費者對紡織產(chǎn)品的安全性也越來越重視。而紡織品中重金屬的含量是評價其安全性的重要指標。紡織品中重金屬的來源非常廣泛，而金屬絡(luò)合染料的使用是其主要來源[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，天然染料染色過程中使用的媒染劑通常重金屬含量超標[2]。重金屬在人體中的代謝非常緩慢，并且會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顯得尤為重要。

1 紡織品重金屬檢測預處理方法

目前，各個標準中，對紡織品重金屬含量進行檢測之前，通常需要對樣品進行預處理。如GB/T 20223—2006中對棉短絨中的鐵含量進行檢測時，樣品需用干灰化法進行預處理；GB/T 30157—2013對紡織品中的鉛和鎘進行檢測時，樣品需用微波消解法進行預處理；GB/T 17593—2007對紡織品中的鉛、鎘、汞、銅等重金屬的檢測，樣品需用酸性試劑萃取法進行預處理[5]。總體來看，國內(nèi)常用樣品預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，將樣品進行炭化后進行灰化，灰化完全后進行檢測，該方法可對大量樣品進行檢測，但紡織品中成分復雜，灰化條件難以統(tǒng)一，同時灰化溫度過高易造成重金屬的揮發(fā)，從而造成測試結(jié)果的偏差。酸性試劑萃取法是運用酸的強氧化性使樣品分解再進行檢測的方法，該法操作簡單，污染小，但由于試劑復雜且濃度高，易對結(jié)果的準確性產(chǎn)生影響，同時由于消解溫度、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)境中對樣品進行消解，直接對樣品進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，也可以減少廢氣對環(huán)境的污染，高效節(jié)能，數(shù)據(jù)準確可靠，但處理樣品量小，否則易對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用強酸、強氧化劑等將樣品分解，而后進行重金屬檢測，該法可減少樣品的損失，但消解時間較長。

2 前處理方法研究進展

由此可見，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，樣品預處理將向著操作簡單、溶劑小、對環(huán)境污染少以及自動化方向發(fā)展[2]。陳志華[7]對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，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)果差異問題。莊鍵業(yè)[8]對運用高溫高壓消解罐法替代微波消解法對樣品預處理進行了研究。試驗通過對比兩種預處理方法并用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀對重金屬進行檢測發(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處理大批量的樣本，可以節(jié)省時間，同時其所用的儀器費用也大大低于微波消解法。運用酸性汗液萃取劑對重金屬進行萃取時發(fā)現(xiàn)，高濃度的氯化鈉對樣本影響較大[9-10]。由于本底高，會嚴重影響結(jié)果的準確性[11]。易碧華等[9]在萃取劑中加入4μL50g/L硝酸鎳基體改進劑，發(fā)現(xiàn)改良的預處理方法萃取得到的砷可直接用石墨爐原子吸收光譜進行檢測，且檢測限可達0.05mg/kg。該研究通過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結(jié)果準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，為盡量減少本底對結(jié)果的干擾，李學洋[12]等人運用正交試驗對萃取溶劑、溫度和時間進行研究，發(fā)現(xiàn)當以0.07 mol/L的鹽酸為萃取劑，30℃萃取2h時可用ICP-MS法同時測定紡織材料及助劑中的17種可遷移元素。該方法通過對酸性萃取條件的改良，有效增加了重金屬的檢測種類。目前尚無運用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）對紡織品中金屬元素進行檢測的相關(guān)報道。為彌補這一短板，徐建云等人[13]對運用ICP-OES對酸性汗液和微波輔助消解法提取5種紡織品中的鋅進行檢測研究發(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5種紡織品進行測定，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，表明兩種試驗方法具有一定的精密度，且具有一定的實用性。為解決樣品消解不完全對重金屬檢測結(jié)果的影響，李應培[14]對幾種常見纖維消解情況進行了對比歸納，同時對消解不安全的酸濃度、消解時間、溫度和罐體壓力進行了調(diào)整，使樣本消解完全，如對棉和滌綸的消解時可加入8mL硝酸，消解溫度為185℃時可使樣品消解完全，且罐體溫度只有1.2MPa。對錦綸的消解加入7mL濃硝酸和1mL氟硼酸，消解溫度達到205℃保持10min可使樣品消解完全。為得到準確可靠的數(shù)據(jù)奠定了基礎(chǔ)，同時給同行提供參考。

3 總結(jié)與展望

重金屬檢測的前處理方法大多操作復雜且化學試劑繁多，對后期重金屬的檢測及準確性都具有極大的影響，而在檢測方法方面，目前所用的檢測方法大多需要預處理，而受樣品預處理條件的限制，對檢測方法的靈敏度要求更加嚴格，因此對于紡織品重金屬的檢測未來應向著精確度更高，以及操作簡單及可持續(xù)的方向發(fā)展，一方面，應針對目前樣品預處理方法存在的缺陷進行改善，盡可能減少樣品之間的相互污染和對環(huán)境的污染，提高樣品中重金屬的萃取量，以提高重金屬檢測的準確性，同時注重開發(fā)新的環(huán)境污染小，操作簡便，可處理大量樣本且準確度高的新型樣品預處理方法。另一方面，應提高檢測方法的靈敏度，使檢測結(jié)果更為準確，同時應開發(fā)操作簡單、樣本處理量大、檢測限低且樣品無需進行預處理的新型重金屬檢測方法。