液相色譜法直接測定紡織品中的可萃取六價鉻

文/馮徐根 孫旸 張驍 林敏慧 楊萌

鉻最常見的氧化態有兩種，即三價鉻和六價鉻。三價鉻是人體必需的微量元素，而六價鉻是劇毒物質[1]。紡織品在染色過程中會使用大量的三價鉻鹽，一定條件下三價鉻會轉化成對人體有害的六價鉻[2]。歐盟法規（EU）No 301/2014規定與皮膚接觸的服裝中的六價鉻必須小于3mg/kg，STANGARD100 by OEKO-TEX要求產品中可萃取六價鉻的限量值為0.5mg/kg。我國國家標準GB/T 18885—2020《生態紡織品技術要求》[3]及GB/T 39508—2020《針織嬰幼兒及兒童服裝》[4]對可萃取六價鉻的限量均為0.5mg/kg。

目前，六價鉻測試方法主要有分光光度法[5]、氣相色譜質譜法[6]、高效液相色譜法[7-9]、高效液相色譜-電感耦合等離子體質譜法[10]和離子色譜-電感耦合等離子體質譜法等[11]。目前紡織品中可萃取六價鉻的測試方法主要為分光光度法，我國國家標準GB/T 17593.3—2006《紡織品 重金屬的測定 第3部分：六價鉻分光光度法》[12]提供了使用分光光度計測定可萃取六價鉻的方法（簡稱DPC法），但該方法容易受樣品本身顏色的干擾，樣品萃取液還需進行脫色處理，試驗步驟相對繁瑣[10]。目前學者們研究的液相色譜法是在DPC法的基礎上利用液相色譜的分離能力來準確測定六價鉻含量的，但該方法還需使用二苯基碳酰二肼進行顯色反應，不僅需要購置顯色試劑還增加了顯色時間，無疑增加了試驗成本和時間成本。

本文研究使用液相色譜儀直接測定紡織品中的可萃取六價鉻含量，該方法步驟相對簡便，不需要進行顯色反應，即直接測定六價鉻含量，縮短了試驗周期，降低了試驗成本。經試驗證明，可以滿足紡織品中可萃取六價鉻的檢測，可以為實驗室提供紡織品中可萃取六價鉻的另一種檢測方法。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

儀器：液相色譜儀Agilent 1260 Infinity（安捷倫科技有限公司）；恒溫水浴振蕩器HZS-HA（哈爾濱市東聯電子技術開發有限公司）。

標準物質、試劑、材料：六價鉻（標準物質，1000μg/mL，北京曼哈格生物科技有限公司）；L-組氨酸鹽酸鹽一水合物（分析純，中國紡織科學研究院）；氯化鈉（分析純，國藥集團化學試劑有限公司）；磷酸二氫鈉二水合物（分析純，國藥集團化學試劑有限公司）；氫氧化鈉（分析純，國藥集團化學試劑有限公司）；氨水（分析純，國藥集團化學試劑有限公司）；無水硫酸銨（分析純，國藥集團化學試劑有限公司）；紡織品（經檢測不含有六價鉻）。

1.2 標準溶液的配制

標準儲備溶液的配制：分別準確移取濃度為1000μg/mL的六價鉻標準溶液0.1mL，用二級水定容至10mL，得到濃度均為10μg/mL的六價鉻標準儲備溶液。

標準工作曲線的配制：準確移取標準工作溶液0.025mL、0.05mL、0.1mL、0.5mL、1.0mL、2.0mL至10mL棕色容量瓶中，用二級水定容，得到六價鉻濃度為0.025μg/mL、0.05μg/mL、0.1μg/mL、0.5μg/mL、1.0μg/mL、2.0μg/mL的標準工作曲線。

1.3 儀器分析條件

色譜柱：陰離子分析柱（4.6mm×150mm）；流速：1.0mL/min；柱溫：35℃；進樣體積：20μL；流動相A：100mmol/L硫酸銨溶液（pH=8.5），洗脫程序：100%A等度洗脫4min；二極管陣列檢測器，檢測波長：372nm，參比波長：310nm；定量方法：外標法。六價鉻液相色譜圖見圖1。

圖1 六價鉻液相色譜圖

1.4 前處理

將紡織品剪成5mm×5mm樣塊，準確稱取4.0g樣品置于具塞三角瓶中，加入80mL酸性汗液，置于37℃恒溫水浴振蕩器中振蕩萃取60min。萃取液冷卻至室溫后使用0.45μm無機相濾膜過濾，使用LC-DAD進行分析。

2 結果分析

2.1 儀器的優化

2.1.1 DAD檢測波長的確定

使用二極管陣列檢測器對濃度為2.0μg/mL的六價鉻標準溶液進行光譜全掃描分析，結果見圖2。

圖2 六價鉻二極管陣列檢測器紫外吸收光譜圖

由圖2可知，六價鉻在274nm和372nm均有特征吸收，而372nm處吸收峰響應值更高，可以得到更低的檢出限，所以確定372nm作為六價鉻的檢測波長。

2.1.2 流動相pH值的確定

在堿性條件下，三價鉻易被氧化為六價鉻，而在酸性條件下，六價鉻又易被還原為三價鉻。所以測試過程中對流動相的pH值要求較為嚴格，本試驗選擇60mmol/L的硫酸銨作為流動相，柱溫設置為30℃，分別考察了流動相pH值為6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0和9.5時，對六價鉻色譜峰保留時間和峰寬的影響，結果見表1。

表1 流動相pH值對六價鉻色譜峰保留時間和峰寬的影響

由表1可知，隨著流動相pH值的升高，六價鉻色譜峰保留時間逐漸縮短且峰寬減小，色譜峰越來越尖銳，當流動相pH值為8.5至9.5時，色譜峰峰寬變化較小，流動相過高的pH值會影響色譜柱使用壽命，所以綜合考慮本試驗流動相pH值確定為8.5。

2.1.3 流動相濃度的確定

流動相中硫酸銨的濃度也會影響到六價鉻的出峰行為，調節流動相pH值為8.5，柱溫設置為30℃，硫酸銨濃度分別選擇20mmol/L、40mmol/L、60mmol/L、80mmol/L和100mmol/L，考察不同流動相濃度對六價鉻色譜峰保留時間和峰寬的影響，結果見表2。

表2 流動相濃度對六價鉻色譜峰保留時間和峰寬的影響

由表2可知，隨著流動相濃度的升高，六價鉻色譜峰保留時間逐漸縮短，色譜峰越來越尖銳，考慮到過高的鹽溶液容易在液相流路系統中產生鹽析效應，析出鹽晶體容易造成流路系統堵塞及損壞液相色譜儀部件，所以本試驗流動相濃度選擇100mmol/L。

2.1.4 柱溫的確定

硫酸銨濃度選擇100mmol/L，調節流動相pH值為8.5，柱溫分別選擇25℃、30℃、35℃和40℃，考察不同柱溫對六價鉻色譜峰保留時間和峰寬的影響，結果見表3。

表3 柱溫對六價鉻色譜峰保留時間和峰寬的影響

表3的結果表明：柱溫對保留時間影響顯著，提高溫度會使流動相粘度減小，促使六價鉻色譜峰的保留時間提前，提高分析效率，且峰形更加尖銳，綜合考慮確定柱溫為40 ℃，可以實現六價鉻的快速分析。

2.2 方法線性關系及檢出限

以六價鉻的濃度為橫坐標，色譜峰的峰面積為縱坐標繪制標準曲線，線性相關系數為0.9998。方法檢出限采用試劑空白添加標準溶液完成前處理步驟后進行儀器分析，當S/N=3時所對應的濃度為方法檢出限，本方法的檢出限為0.16mg/kg，結果見表4。

表4 紡織品中六價鉻的標準曲線及檢出限

2.3 回收率與精密度

回收率采用基體標準加入法，選取4種不同成分的白色織物作為基體，添加3個水平，分別為1.0mg/kg、2.0mg/kg、10.0mg/kg，每個水平平行測定7次，結果表明：回收率為87.5%～94.2%，相對標準偏差為3.8%～8.9%，滿足日常檢測要求，結果見表5。

表5 紡織品中六價鉻的回收率與精密度

2.4 液相色譜直接測定法與分光光度法同時測定樣品的結果比較

通過上述對儀器分析條件的優化，確定了最佳儀器分析條件。選取10種不同顏色及成分的織物添加六價鉻標準溶液，使樣品中六價鉻含量為2.0mg/kg，分別使用液相色譜直接法和分光光度法對10種織物進行測定，比較兩方法測定結果的區別，結果見表6。

表6 液相色譜直接法與分光光度法同時測定樣品中六價鉻含量的結果

由表6可以看出，液相色譜直接法測定結果與分光光度法的測定結果相對偏差為1.0%～7.7%，部分樣品分光光度法測定值高于液相色譜直接法可能是由于樣品本身褪色且吸收波長在540nm左右，導致了樣品實際檢測結果偏高。

3 結論

通過對液相色譜儀檢測器波長、流動相pH值、流動相濃度和柱箱溫度的優化，確定了最佳儀器分析條件，六價鉻濃度在0.025μg/mL～2.0μg/mL線性范圍內具有良好的線性關系，方法檢出限為0.16mg/kg，回收率87.5%～94.2%，相對標準偏差3.8%～8.9%，液相色譜直接法測定結果與分光光度法的測定結果相對偏差為1.0%～7.7%。試驗結果表明：本方法操作簡便，檢測時間短，重復性好，結果可靠，適用于紡織品中可萃取六價鉻含量的檢測。