Florisil固相萃取柱檢測(cè)皮革中六價(jià)鉻的應(yīng)用研究

應(yīng)佳燕，柯樂，涂小娟，蔣曉婷，王亮，馬賀偉（嘉興學(xué)院材料與紡織工程學(xué)院，浙江嘉興314001）

Florisil固相萃取柱檢測(cè)皮革中六價(jià)鉻的應(yīng)用研究

應(yīng)佳燕，柯樂，涂小娟，蔣曉婷，王亮，馬賀偉
（嘉興學(xué)院材料與紡織工程學(xué)院，浙江嘉興314001）

基于標(biāo)準(zhǔn)ISO 17075-2015中內(nèi)容，考察了Florisil固相萃取柱在檢測(cè)皮革內(nèi)六價(jià)鉻過程中適用性。結(jié)果表明，該類型的固相萃取柱可有效脫除樣品萃取液中的顏色，而對(duì)萃取液中六價(jià)鉻無吸附。顏色脫除效果與柱子內(nèi)填料量相關(guān)。采用容量為1 000 mg/6 mL的柱子，樣品萃取液中顏色脫除率在80%～95%之間，六價(jià)鉻回收率在97.2%～112.3%之間。采用2根萃取柱串聯(lián)脫色，顏色脫除率可達(dá)98%。方法的回收率及重復(fù)性結(jié)果滿意，檢測(cè)限2.5 mg/kg，可滿足日常分析檢測(cè)及相關(guān)法規(guī)要求。

六價(jià)鉻；檢測(cè)；脫色；固相萃??；Florisil

六價(jià)鉻因其毒性而受到國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)關(guān)注。皮革因其加工過程中使用了可能轉(zhuǎn)化為六價(jià)鉻的三價(jià)鉻［1］，從而使皮革中的六價(jià)鉻成為企業(yè)的常規(guī)檢測(cè)質(zhì)量指標(biāo)，而且該指標(biāo)隨著2015年5月歐盟REACH法規(guī)中針對(duì)皮革中六價(jià)鉻含量限制的生效而受到皮革企業(yè)及檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的重視。該法規(guī)中明確規(guī)定“與人體接觸部分的皮革部件中六價(jià)鉻（VI）含量不得超過3 mg/kg”。該法規(guī)的實(shí)施對(duì)皮革中六價(jià)鉻含量的準(zhǔn)確測(cè)定提出了更高的技術(shù)要求。

關(guān)于皮革中六價(jià)鉻的測(cè)定方法，國(guó)內(nèi)外發(fā)布實(shí)施的代表性標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 22807和ISO 17075。標(biāo)準(zhǔn)中均規(guī)定采用pH=8的磷酸鹽緩沖溶液對(duì)樣品中的六價(jià)鉻進(jìn)行萃取，萃取液經(jīng)二苯卡巴肼衍生化后，采用分光光度計(jì)對(duì)六價(jià)鉻含量進(jìn)行測(cè)定。然而采用pH=8的磷酸鹽溶液對(duì)深色皮革樣品進(jìn)行萃取時(shí)，容易導(dǎo)致皮革中染料進(jìn)入萃取液中，對(duì)測(cè)定結(jié)果的干擾非常明顯，極易超出限值（3 mg/kg）的要求。這導(dǎo)致消除萃取液的顏色干擾成為檢測(cè)皮革內(nèi)六價(jià)鉻過程中的關(guān)鍵技術(shù)問題［2］。

離子交換［3］、毛細(xì)管電泳［4］、絮凝沉淀［5］、吸附脫色［6-7］及固相萃取［8-10］等技術(shù)用于消除萃取液顏色的干擾研究均有報(bào)道，其中以固相萃取脫色技術(shù)研究較多，同時(shí)因其操作的簡(jiǎn)便性，被標(biāo)準(zhǔn)GB/T 22807和 ISO 17075所推薦采用。固相萃取柱的效果依賴于柱內(nèi)的填料，然而已有研究文獻(xiàn)［9-10］中所認(rèn)為的合適填料類型并不一致，這為企業(yè)選擇脫色用固相萃取柱造成了困擾。本實(shí)驗(yàn)基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 17075-2015中所推薦的Florisil固相萃取柱為脫色手段，對(duì)該柱子的適用性進(jìn)行考察，為準(zhǔn)確、簡(jiǎn)便地測(cè)定皮革中的六價(jià)鉻含量提供參考。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要儀器和試劑

主要設(shè)備：分光光度計(jì)（使用波長(zhǎng)540 nm，比色皿2 cm）、振蕩器（圓角型水平振蕩，頻率50～150次/min）、膜式過濾器（聚酰胺微孔濾膜，0.45 μm）、固相萃取裝置、具塞錐形瓶等。

主要溶液：磷酸二氫鉀溶液（0.1 mol/L）、磷酸溶液（70%）、磷酸鹽緩沖溶液（pH≈8.0）、二苯卡巴肼丙酮溶液（10 g/L）、六價(jià)鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 mg/L），各溶液配制方法見ISO 17075-2015。

Florisil固相萃取柱商品規(guī)格為500 mg/6 mL和1 000 mg/6 mL，來自市售的三個(gè)不同品牌。固相萃取柱使用前均先用5 mL甲醇淋洗活化，然后用5 mL蒸餾水淋洗后備用。皮革樣品來自國(guó)內(nèi)不同的制革企業(yè)。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1皮革中六價(jià)鉻的測(cè)定

檢測(cè)過程參照ISO 17075-2015中的要求進(jìn)行，操作簡(jiǎn)述如下：向250 mL具塞錐形瓶中加入100 mL磷酸鹽緩沖溶液（pH≈8.0），然后向錐形瓶?jī)?nèi)通入氮?dú)? min（流量約40 mL/min），加入2 g剪碎后的皮革樣品，加塞后置于振蕩器上振搖3 h（溫度20～25℃），然后用膜過濾器將錐形瓶?jī)?nèi)液體過濾至100 mL具塞燒瓶中，取適量濾液加入活化后的Florisil柱子中，棄去初流出的5 mL液體，收集25 mL液體，準(zhǔn)確移取10 mL至25 mL容量瓶中，加入約10 mL蒸餾水，再加入0.5 mL磷酸溶液和0.5 mL二苯卡巴肼丙酮溶液，用磷酸二氫鉀溶液定容至刻度、搖勻，放置15 min后用分光光度計(jì)測(cè)定 540 nm下的吸光度。基于標(biāo)準(zhǔn)工作曲線計(jì)算樣品中六價(jià)鉻含量。

1.2.2標(biāo)準(zhǔn)工作曲線繪制

分別移取0.5～20 mL的六價(jià)鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.5、1.0、5.0、10.0、 20.0 mL），加入到25 mL容量瓶中，然后向每個(gè)容量瓶中加入0.5 mL磷酸和0.5 mL二苯卡巴肼丙酮溶液，再用磷酸二氫鉀溶液定容至刻度、搖勻，靜置15 min后用分光光度計(jì)測(cè)定540 nm處吸光度。根據(jù)濃度和吸光度對(duì)應(yīng)關(guān)系繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線（六價(jià)鉻濃度范圍0.02～0.8 mg/L）。

1.2.3固相萃取柱對(duì)萃取液的脫色

按照1.2.1中的操作對(duì)樣品進(jìn)行萃取，選擇萃取液顏色較深的溶液。然后將該溶液加入固相萃取柱中，收集25 mL液體，檢測(cè)脫色前后的液體在540 nm處的吸光度，評(píng)價(jià)脫色效果。

1.2.4固相萃取柱對(duì)六價(jià)鉻的吸附考察

分別移取 5.0、10.0及20.0 mL的六價(jià)鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入到100 mL容量瓶中，用磷酸二氫鉀溶液定容至刻度、搖勻（六價(jià)鉻濃度0.05、0.1、0.2 mg/L）。取該溶液10 mL加入到25 mL容量瓶中，按照1.2.2中操作顯色后，測(cè)定吸光度E1。

同時(shí)分別將三種溶液加入到活化后的Florisil固相萃取柱中，棄去初流出的5 mL液體，收集約25 mL液體，準(zhǔn)確移取10 mL至25 mL容量瓶中，然后按照1.2.2中操作進(jìn)行顯色，測(cè)定吸光度E2。根據(jù)E1和E2計(jì)算六價(jià)鉻回收率，評(píng)價(jià)固相萃取柱對(duì)六價(jià)鉻的吸附效果。

1.2.5方法的回收率和重復(fù)性

按照1.2.1中的操作，篩選出不含有六價(jià)鉻的樣品，得到濾膜過濾后的該樣品萃取液。取兩只50 mL容量瓶，分別加入0.3和1.0 mL的六價(jià)鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后用該萃取液稀釋并定容至刻度、搖勻。將該溶液分別加入到活化后的Florisil固相萃取柱中，收集至少20 mL液體（棄去初流出的5 mL液體），準(zhǔn)確移取該溶液10 mL至25 mL容量瓶中，然后按照1.2.2中操作進(jìn)行顯色，測(cè)定吸光度。一式六份，計(jì)算重復(fù)性和回收率。

表1 Fl ori si l固相萃取柱對(duì)六價(jià)鉻的吸附效果

2結(jié)果與討論

2.1 Fl ori si l固相萃取柱的脫色效果

Florisil主要由二氧化硅和氧化鎂組成，是一種硅膠鍵合氧化鎂的材料，屬于強(qiáng)極性、高活性、弱堿性的吸附劑。已有的文獻(xiàn)［6，9］中證實(shí)了該類吸附劑對(duì)皮革萃取液中的顏色具有較好的吸附性能。實(shí)驗(yàn)中，考察了三種不同來源的 Florisil固相萃取柱（1 000 mg/6 mL）對(duì)于不同皮革萃取液顏色的脫除效果，以波長(zhǎng)540 nm處吸光度值進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，針對(duì)所篩選的10塊深色皮革樣品，三種不同來源的萃取柱脫色效果基本相同。未脫色的萃取液吸光度在0.4～0.8之間，脫色后萃取液吸光度均在0.01～0.1之間，顏色脫除率在80%～95%之間，證實(shí)了Florisil填料對(duì)萃取液中的顏色具有較好的脫除效果。

考慮到脫色效果與Florisil填料用量相關(guān)，實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步考察了規(guī)格為500 mg/6 mL的Florisil固相萃取柱的脫色效果。結(jié)果表明，在收集相同體積的流出液時(shí)，所得液體中顏色較明顯，萃取液的吸光度高于0.1，表明殘留的顏色將對(duì)后續(xù)的檢測(cè)造成干擾。由于目前市售的Florisil固相萃取柱最大容量為1 000 mg/6 mL，所以優(yōu)選該容量的萃取柱使用。但使用時(shí)，應(yīng)控制加入的萃取液體積不超過30 mL。

2.2 Fl ori si l固相萃取柱對(duì)六價(jià)鉻的吸附效果

采用Florisil固相萃取柱脫色過程中，要求六價(jià)鉻不被柱內(nèi)填料所吸附，即該過程中溶液中的六價(jià)鉻應(yīng)完全進(jìn)入到流出液中，該因素決定了該柱子是否能被應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)中對(duì)三種不同來源的Florisil固相萃取柱對(duì)六價(jià)鉻的吸附效果進(jìn)行了考察，計(jì)算了六價(jià)鉻的回收率，結(jié)果列于表1中。從表中可見，對(duì)于六價(jià)鉻濃度為0.02～0.08 mg/L的萃取液，三種Florisil固相萃取柱對(duì)應(yīng)的六價(jià)鉻回收率均在98.6%～112.3%之間，回收率結(jié)果滿意。這表明使用Florisil固相萃取柱脫色時(shí)，六價(jià)鉻不會(huì)被吸附保留于柱內(nèi)，而全部進(jìn)入到流出液中?；诖?，實(shí)驗(yàn)中選擇了固相萃取柱A進(jìn)行后續(xù)的實(shí)驗(yàn)。

2.3方法的回收率、重復(fù)性及檢測(cè)限

篩選出不含有六價(jià)鉻的2個(gè)樣品，得到其萃取液，進(jìn)行加標(biāo)，然后對(duì)方法的回收率（R）、重復(fù)性（RSD）進(jìn)行考察，并計(jì)算檢測(cè)限，結(jié)果列于表2中。從表中可見，對(duì)于不同的樣品萃取液，平均加標(biāo)回收率與表1中基本一致，在97.2%～109.4%之間。重復(fù)測(cè)量結(jié)果之間的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）在5.8%～12.7%之間，表明結(jié)果的重復(fù)性較好。根據(jù)樣品質(zhì)量、最終定容體積及吸光度，統(tǒng)計(jì)出方法檢測(cè)限為2.5 mg/kg。這表明方法的靈敏度滿足當(dāng)前歐盟法規(guī)（3 mg/kg）的要求。

2.4 Fl ori si l固相萃取柱的實(shí)際應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)中基于Florisil固相萃取柱的脫色技術(shù)，對(duì)20塊染色皮革樣品中六價(jià)鉻的含量進(jìn)行了測(cè)定，重點(diǎn)考察樣品萃取液中顏色的脫除效果。結(jié)果表明，1塊皮革中被檢測(cè)出六價(jià)鉻，含量8.5 mg/kg。脫色效果方面，18塊樣品的萃取液顏色得到有效脫除（540 nm處吸光度值小于0.03），而2塊皮革樣品的脫色后吸光度值大于0.1，表明溶液中顏色殘余明顯。實(shí)驗(yàn)中將該流出液再次脫色處理，所得萃取液在540 nm處吸光度值小于0.03，顏色脫除率達(dá)到98%。這表明部分樣品萃取液中雜質(zhì)及染料含量較高，容易使Florisil固相萃取柱達(dá)到飽和，從而降低脫色效果，該問題可以通過固相萃取柱串聯(lián)脫色的途徑進(jìn)行解決，證實(shí)Florisil固相萃取柱適用于實(shí)際樣品的測(cè)定。

表2方法的回收率、重復(fù)性及檢測(cè)限（n=6）

3結(jié)論

Florisil固相萃取柱適用于皮革內(nèi)六價(jià)鉻檢測(cè)過程中萃取液的脫色。該柱子對(duì)萃取液中的六價(jià)鉻基本無吸附保留。采用1 000 mg/6 mL的市售商品柱可以有效脫除大部分樣品萃取液中顏色。該過程操作簡(jiǎn)單、可靠性高，可應(yīng)用于實(shí)際皮革樣品的測(cè)試。

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Application of Florisil Based Solid Phase Extraction for Determining Hexavalent Chromium in Leather

YING Jia-yan，KE Le，TU Xiao-juan，JIANG Xiao-ting，WANG Liang，MA He-wei
（College of Material and Textile Engineering，Jiaxing College，Jiaxing 314001，China）

The application of florisil based solid phase extraction（FSPE）in the procedure of determining hexavalent chromium in leather，was investigated according to the standard ISO 17075-2015.The results indicate that FSPE can effectively remove the color in the extraction solution，but adsorb no hexavalent chromium ion.The effect of color removal is related with the dosage in the cartridge.For the FSPE with capacity of 1 000 mg/6 mL，the color removal is between 80%-95%，and hexavalent chromium recovery is beween 97.2%-112.3%.The tadem FSPE can remove about 98%color of the solution.The developed procedure presents satisfied recovery and precision，with detection limit of 2.5 mg/mg，which certify that FSPE is suitable for analyzing hexavalent chromium in leather.

hexavalent chromium；test；color removal；solid phase extraction；florisil

葉永和，教授級(jí)高級(jí)工程師/副院長(zhǎng)兼總工程師，主要從事質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督控制的研究，E-mail:954512481@qq.com。