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(jìn)樣-石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定紡織品中重金屬元素鎳、銅、鈷的方法；檢測(cè)了棉纖維、腈綸纖維、粘膠纖維三種材質(zhì)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(fù)性相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD。相比傳統(tǒng)測(cè)試方法，該方法無需消解樣品，操作簡(jiǎn)便，結(jié)果準(zhǔn)確，避免樣品消解帶來的污染及安全性等問題。

關(guān)鍵詞：固體進(jìn)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(chǎn)過程、使用過程中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)。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(luò)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(luò)合劑等都會(huì)在紡織品中殘留重金屬[1-2]。重金屬元素在體內(nèi)積蓄量超過閾值則會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生毒性，有時(shí)甚至危及生命。國(guó)標(biāo)GB/T 18885—2009[3]以及生態(tài)紡織品標(biāo)準(zhǔn)OEKO-TEX Standard 100（2015）[4]對(duì)多種重金屬元素進(jìn)行了限定以防止其對(duì)人體造成傷害。

對(duì)于紡織品中鎳、銅、鈷等重金屬元素總量的測(cè)定，目前的測(cè)定方法有等離子體原子發(fā)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(duì)樣品進(jìn)行前處理。消解過程操作時(shí)間冗長(zhǎng)，且易造成交叉污染，同時(shí)，強(qiáng)酸的使用會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。

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

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

2 試驗(yàn)部分

2.1 儀器和試劑

高分辨連續(xù)光源原子吸收光譜儀（contrAA700，德國(guó)耶拿分析儀器股份公司）；固體自動(dòng)進(jìn)樣器（SSA600，德國(guó)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(guó)CNW公司）：痕量金屬級(jí)；5%（體積分?jǐn)?shù)）的硝酸：準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液各1000mg/L（國(guó)家有色金屬及電子材料測(cè)試中心）；鎳元素標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：用5%（體積分?jǐn)?shù)）的硝酸水溶液稀釋1000mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液，配成濃度為1.0μg/mL的Ni工作溶液；銅、鈷元素標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：用5%（體積分?jǐn)?shù)）的硝酸水溶液稀釋1000mg/L的標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)方法

取代表性樣品，剪碎成5mm×5mm，用離心粉碎機(jī)粉碎至粉末狀，稱取約0.2mg樣品放至固體進(jìn)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(jìn)行樣品測(cè)試，同時(shí)做空白試驗(yàn)。

2.3 儀器條件

鎳、銅、鈷的測(cè)定波長(zhǎng)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(yīng)背景校正。石墨爐升溫程序如表1所示。

3 結(jié)果與討論

3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

采用直接固體進(jìn)樣技術(shù)時(shí)，可采用標(biāo)準(zhǔn)參考物或者標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)溶液，為操作簡(jiǎn)便，本文使用相同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，用移液槍分別移取不同體積至石墨舟中測(cè)試，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制。

與樣品相同測(cè)試條件下，對(duì)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(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)行測(cè)試。以標(biāo)準(zhǔn)溶液中重金屬元素含量為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1～圖3所示。

對(duì)于鎳元素，在0～24ng的范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)曲線線性方程為y=0.0168x+0.0081，線性相關(guān)系數(shù)r為0.9998；對(duì)于銅元素，在0～20ng的范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)曲線線性方程為y=0.0140x+0.0099，線性相關(guān)系數(shù)r為0.9993；對(duì)于鈷元素，在0～2.0ng的范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)曲線線性方程為y=0.0936x+0.0032，線性相關(guān)系數(shù)r為0.997。

3.2 重復(fù)性、回收率與檢出限

取棉纖維、腈綸纖維、粘膠纖維材質(zhì)的陽(yáng)性樣品進(jìn)行重復(fù)性測(cè)試，分別平行測(cè)定6次，所得的結(jié)果如表2～表4所示。由結(jié)果可知，該方法的重復(fù)性好，測(cè)試結(jié)果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于10%。

稱取約0.2mg的空白樣品（白色棉布），對(duì)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(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)行加標(biāo)回收率試驗(yàn)，結(jié)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(fù)性好，準(zhǔn)確度高。按試驗(yàn)方法將固體進(jìn)樣石墨舟空燒11次，以吸光度3倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差除以標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率計(jì)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(tǒng)方法的比較

參考國(guó)標(biāo)GB/T 30157—2013[7]的方法，對(duì)樣品中Ni、Cu、Co含量進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)用SS-GF AAS方法對(duì)同一樣品進(jìn)行測(cè)試。兩種方法的測(cè)試結(jié)果見表5。測(cè)定結(jié)果值相近，說明本方法測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確可靠。與ICP-OES方法相比，SS-GF AAS方法無需對(duì)樣品進(jìn)行消解，操作簡(jiǎn)便，測(cè)試時(shí)間短，且無需使用強(qiáng)酸，對(duì)環(huán)境友好。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)采用固體進(jìn)樣-石墨爐原子吸收光譜法（SS-GF AAS）建立了一種快速測(cè)定紡織品中的重金屬元素鎳、銅、鈷含量的分析方法。結(jié)果表明對(duì)于鎳元素，在0～24 ng范圍內(nèi)，線性相關(guān)系數(shù)為0.9998，回收率在97.1%～105.3%之間，重復(fù)性相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD在4.0%～5.4%之間，檢出限為0.43ng；對(duì)于銅元素，在0～20ng范圍內(nèi)，線性相關(guān)系數(shù)為0.9993，回收率在99.4%～108.8%之間，重復(fù)性相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD在5.5%～6.0%之間，檢出限為0.75ng；對(duì)于鈷元素，在0～2.0 ng范圍內(nèi)，線性相關(guān)系數(shù)為0.997，回收率在91.9%～106.4%之間，重復(fù)性相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD在4.3%～6.9%之間，檢出限為0.13ng。固體進(jìn)樣-石墨爐原子吸收光譜法，無需對(duì)樣品進(jìn)行消解，不使用強(qiáng)酸，只需少量樣品即可進(jìn)行測(cè)試，因此分析速度快，操作簡(jiǎn)便，綠色環(huán)保，為紡織品中重金屬元素的檢測(cè)提供了新方法。

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