一種快速測(cè)定紡織品中游離重金屬鎳的方法研究

藍(lán)海嘯　盛翠紅　張鵬飛

摘要：本文采用超聲萃取-分光光度法在人工模擬汗液條件下測(cè)定紡織品中游離重金屬鎳的含量。研究了超聲萃取時(shí)間及顯色反應(yīng)的最佳條件（最大吸收波長(zhǎng)、最佳顯色時(shí)間、顯色pH值、顯色劑和乳化劑的最佳用量），并與原子吸收法進(jìn)行了比較。試驗(yàn)結(jié)果表明：本方法測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確，具有操作簡(jiǎn)便易行、適用性強(qiáng)、檢測(cè)效率高等優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：超聲萃??；快速；紡織品；金屬鎳

近年來(lái)，紡織品上殘留重金屬問(wèn)題不斷引起關(guān)注，許多國(guó)家對(duì)進(jìn)出口紡織品中重金屬含量都有著嚴(yán)格的規(guī)定，并采用先進(jìn)技術(shù)手段對(duì)紡織品中重金屬含量進(jìn)行檢測(cè)。我國(guó)是紡織服裝出口大國(guó)，必須重視紡織品中重金屬含量問(wèn)題，對(duì)游離重金屬含量加以嚴(yán)格控制，做好紡織品重金屬含量的測(cè)定。

鎳元素是人體微量元素之一。但人體長(zhǎng)期接觸鎳會(huì)產(chǎn)生皮膚過(guò)敏，攝入過(guò)量的鎳可導(dǎo)致肺癌。紡織服裝中的鎳主要來(lái)源于三個(gè)方面：一是紡織纖維原料的種植和制造過(guò)程；二是紡織纖維加工過(guò)程，如含有鎳的金屬絡(luò)合物染料、媒染劑等的使用；三是服裝加工過(guò)程，如各種輔料及飾品的使用[1]。

通常紡織品中重金屬含量有兩種表示方法：一是紡織樣品經(jīng)灰化-溶解后，通過(guò)原子吸收光譜（AAS、GFAAS）、原子發(fā)射光譜（ICP-AES）檢測(cè)，所測(cè)得的數(shù)據(jù)為重金屬總含量[2] ；二是紡織樣品經(jīng)38℃的人工合成汗液或合成唾液浸泡1h，再通過(guò)原子分光光度法[3]、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜[4-5]等檢測(cè)萃取液中游離重金屬離子含量。該項(xiàng)檢測(cè)能更好地體現(xiàn)游離重金屬對(duì)人體健康造成的直接傷害。但由于儀器通常比較昂貴，且需要專(zhuān)業(yè)人員的操作，操作過(guò)程繁瑣，檢測(cè)周期長(zhǎng)，不能滿(mǎn)足快速測(cè)定的需要。本文采用超聲萃取-分光光度法測(cè)定紡織品中游離重金屬鎳的含量。在酸性條件下，用1，2-環(huán)己二酮二肟與鎳配位生成紫紅色絡(luò)合物，采用紫外分光光度法直接測(cè)定微量鎳的含量，提取技術(shù)采用超聲萃取，時(shí)間為10min。該方法大大減少了測(cè)試時(shí)間，且操作簡(jiǎn)便，達(dá)到了快速測(cè)定游離重金屬鎳的效果。

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

尿素、氯化鈉、無(wú)水乙醇、冰乙酸、乳酸、磷酸鈉、硫酸鎳、曲拉通、1，2—環(huán)己二酮二肟、檸檬酸、檸檬酸鈉、丙酮、磷酸、紡織品樣品。

紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)（島津UV-2450）；石英亞沸水蒸餾器（江蘇宜興勤化石英玻璃儀器廠）；電子分析天平（Mettler，瑞士）；超聲波清洗器（上海超聲波儀器廠）；恒溫水浴鍋（科偉二孔A）；150mL具塞三角燒瓶；100mL、1000mL容量瓶；2mL移液管；50mL 量筒；25mL 比色管及試管架；分液漏斗等。

1.2 溶液配制

1.2.1 人工汗液配備

根據(jù)表1，配備pH值為4.4的人工汗液1L。

1.2.2 鎳標(biāo)準(zhǔn)工作液的配制

準(zhǔn)確稱(chēng)取0.0448g 硫酸鎳，用二次蒸餾水定容至100mL 容量瓶中。

1.2.3 曲拉通的配制

移取曲拉通2mL 定容至100mL 容量瓶中，混勻。

1.2.4 緩沖液制備

稱(chēng)取檸檬酸21.01g 溶于1L 容量瓶中，稱(chēng)取29.41g 檸檬酸鈉溶于1L 容量瓶中，分別移取不同濃度的檸檬酸和檸檬酸鈉于細(xì)口瓶中，pH值分別為：2.5/3.1/3.5/3.9/4.3/4.7/5.0/5.5/6.0/7.0 的緩沖溶液。

1.2.5 1，2-環(huán)己二酮二肟的配制

稱(chēng)取1，2-環(huán)己二酮二肟0.1g 溶于100mL 的丙酮中，暗處放置。

1.3 試驗(yàn)方法

（1）抽取具有代表性的紡織品試樣，剪碎至5mm×5mm 以下，混勻，稱(chēng)取4g（精確至0.01g）試樣，置于150 mL 的具塞三角燒瓶中。加入酸性汗液40mL，將纖維充分浸濕，在超聲波中振蕩萃取10min 后取出，靜置、過(guò)濾作為樣液供分析用。

（2）分別取2 份8mL（1）中制取的樣液于25mL的比色管中，隨后其中一份加入0.4mL 1，2-環(huán)己二酮二肟[6]溶液和2.5mL曲拉通溶液，立即搖勻，靜置5min；另外一份只加入0.4mL 水和曲拉通溶液，作為空白參比溶液。

（3）測(cè)定樣液顯色溶液的吸光度值A(chǔ)，進(jìn)而計(jì)算出紡織品中鎳的含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 吸收曲線——最大波長(zhǎng)選擇

準(zhǔn)確移取人工模擬汗液8mL、鎳標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液0.3mL、（1+1）H3PO4溶液0.9mL、1，2-環(huán)己二酮二肟顯色劑1.2mL于25mL的比色管中，用二次蒸餾水定容，振蕩搖勻后，比色皿在波長(zhǎng)510 nm ～570 nm 范圍內(nèi)測(cè)定吸光度，結(jié)果表明產(chǎn)物的最大吸收波長(zhǎng)在550nm，故本試驗(yàn)選擇550nm作為測(cè)定波長(zhǎng)。

2.2 不同pH 值緩沖溶液的影響

按1.3試驗(yàn)方法，分別以pH =2.5/3.1/3.5/3.9/4.3/4.7/5.0/5.5/6.0 的檸檬酸—檸檬酸鈉緩沖溶液作為反應(yīng)介質(zhì)對(duì)1，2-環(huán)己二酮二肟—鎳試劑反應(yīng)體系在550nm處測(cè)定吸光度值。試驗(yàn)顯示，隨著pH值的增大，吸光值A(chǔ)值隨之增大，當(dāng)pH=4.3時(shí)吸光度有一極大值，故選擇體系的緩沖溶液為pH=4.3～4.7。

2.3 顯色劑1，2-環(huán)己二酮二肟用量

按1.3試驗(yàn)方法，取8mL pH值為4.4的人工模擬汗液，鎳40μg，曲拉通2mL，加入同濃度不同量的顯色劑，5分鐘后在550nm處測(cè)定絡(luò)合物的吸光度A，結(jié)果顯示，隨著顯色劑量的加大，吸光度A 逐漸升高，當(dāng)濃度達(dá)到0.4mL時(shí)有個(gè)最大吸收，故我們選擇顯色劑用量為0.4mL（1mg/mL）。

2.4 乳化劑曲拉通用量的選擇

按1.3試驗(yàn)方法，取8mL pH值為4.4 的人工模擬汗液，鎳40μg，顯色劑1，2-環(huán)己二酮二肟0.4mL，不同濃度的曲拉通，5分鐘后在550nm處測(cè)定絡(luò)合物的吸光度A。結(jié)果顯示，隨著乳化劑用量的加大，吸光度A 逐漸升高，在2.5mL達(dá)到一個(gè)最大值后，又逐漸降低且幅度較大。故選擇2.5mL 作為最佳用量。endprint

2.5 絡(luò)合物穩(wěn)定性測(cè)定

取8mL pH值為4.4 的人工模擬汗液，鎳40μg，顯色劑1，2—環(huán)己二酮二肟0.4mL，曲拉通2.5mL，30 分鐘內(nèi)在550nm處測(cè)定吸光度值A(chǔ)，結(jié)果得出：絡(luò)合物5 min后顯色達(dá)到最大，30 min內(nèi)變化較穩(wěn)定。因此，選擇5 min為最佳顯色時(shí)間。

2.6 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的制作

分別加入8 mL人工模擬汗液溶液于7 個(gè)25 mL 比色管中，隨后加入0.4mL 1，2-環(huán)己二酮二肟顯色劑溶液和2.5mL乳化劑，立即混勻，然后分別移取0.05mL、0.1 mL、0.15 mL、0.2 mL、0.25 mL、0.3 mL、0.4mL濃度為0.1mg/mL的鎳標(biāo)準(zhǔn)工作溶液于比色管，最后加入2.5mL 曲拉通定容，靜置5 min。另外一比色管以試劑溶液（不加顯色劑或鎳離子的溶液）為參比，在550 nm 波長(zhǎng)測(cè)定吸光度。測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸處理，得到線性回歸方程為：y=0.004x+0.0007，相關(guān)系數(shù)R2=0.998，有良好的線性關(guān)系。

2.7 萃取方法的選擇

本試驗(yàn)采用超聲萃取方法，萃取時(shí)間10min。隨機(jī)剪取化纖、純棉4g，溶于40mL酸性汗液中。分別采用超聲萃取方法萃取10min，在（38±1）℃條件下萃取1h。其結(jié)果如表2所示。

由鎳的測(cè)定結(jié)果可以看出，38℃水浴振蕩萃取1 個(gè)小時(shí)與超聲萃取10 分鐘的吸光度基本一致，水浴震蕩萃取需要更長(zhǎng)時(shí)間，不利于現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)定。顯然超聲萃取方法的效率更高。

2.8 加標(biāo)回收

分別萃取化纖、棉布、皮革、混紡、亞麻5種布料6g與60mL 汗液中萃取10 分鐘。分別取5種萃取液8mL各兩份，其中一份加入2.5μg 鎳標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，加標(biāo)回收率為96.4%～110.8%。如表3所示。

2.9 樣品的測(cè)定

任意抽取紡織品試樣1#和2#，稱(chēng)取4g（精確至0.01g），剪碎至5 mm×5 mm 以下，混勻，置于150 mL 的具塞三角燒瓶中。加入酸性汗液40mL，將纖維充分浸濕，在超聲波中振蕩萃取10min后取出，過(guò)濾并取其濾液8.0mL 放入25mL 的比色管中，加入0.4mL 1，2-環(huán)己二酮二肟顯色劑溶液和2.5mL 乳化劑搖勻，靜置5min，于550nm 波長(zhǎng)處測(cè)量吸光度。將該方法與標(biāo)準(zhǔn)方法原子分光光度法進(jìn)行對(duì)比測(cè)定，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。

通過(guò)兩種方法的結(jié)果比較我們可以看出：本文試驗(yàn)所用超聲萃取-分光光度法的測(cè)定值與原子吸收法基本一致。

3 結(jié)論

1）在酸性條件下，用1，2-環(huán)己二酮二肟與鎳配位生成紫紅色的絡(luò)合物，采用紫外分光光度法直接測(cè)定微量鎳含量，得出最佳試驗(yàn)條件為：溶液的最大吸收波長(zhǎng)為550nm，顯色時(shí)間6min，顯色pH 值為4.3～4.7，顯色劑用量為0.4mL，乳化劑曲拉通量為2.5mL，超聲萃取時(shí)間為10min。

2）通過(guò)與原子吸收法的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，超聲萃取-分光光度法對(duì)紡織品中鎳含量測(cè)定值與原子吸收法基本一致。

3）相比原子吸收法，超聲萃取-分光光度法大幅縮短了檢測(cè)時(shí)間，具有操作簡(jiǎn)便易行、適用性強(qiáng)、檢測(cè)效率高等優(yōu)勢(shì)。是一種理想的快速測(cè)定紡織品中游離重金屬鎳的方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]傅科杰，楊力生，童魯波，等.紡織品中殘留重金屬的來(lái)源因素分析[J].檢驗(yàn)檢疫科學(xué)，2004， 14（4）：25-27.

[2]劉德駒，倉(cāng)金順.濁點(diǎn)萃取-石墨爐原子吸收法測(cè)定紡織品中微量鎳[J].印染，2011，（1）：37-48.

[3] GB/T 17593.1—2006 紡織品重金屬的測(cè)定[S].

[4]梅先泉.重金屬?gòu)U水的危害與治理[J].微量元素與健康研究，2004，21（4）：54-56.

[5]方紅，楊曉兵.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定化妝品中砷、鉛、汞[J].光譜實(shí)驗(yàn)室， 2002， 19（1）：74-77.

[6] Zhao S. L， Xia X. Q， Ma H. R. ，et al. Spectrophotometric determination of nickel with p-acetylarsenazo[J].Talanta，1994，41：1353-1356.

（作者單位：藍(lán)海嘯，漢中出入境檢驗(yàn)檢疫局；盛翠紅，西安工程大學(xué)；張鵬飛，陜西出入境檢驗(yàn)檢疫局）endprint