潘 艷，周學(xué)軍

（安徽工業(yè)大學(xué) 現(xiàn)代分析測(cè)試中心，安徽 馬鞍山243002）

0 前 言

隨著現(xiàn)代生活水平的提高，人們對(duì)于具有健康功能的纖維面料的追求越來越多。鋅元素是人體必需的一種微量元素，在纖維中加入鋅元素,對(duì)維護(hù)身體健康與皮膚清潔有顯著效果。含有鋅合成纖維的面料耐洗、易染色，并且能保證鋅元素的功能長(zhǎng)久有效。除了具有呵護(hù)皮膚以及功效持久的特點(diǎn)外，該合成纖維還具有舒壓、理療、減輕皮膚瘙癢和過敏癥狀的效果。目前一些高品質(zhì)的纖維材料加入納米氧化鋅既可以抗菌也可以抗紫外線。所以測(cè)定纖維中的鋅含量對(duì)于高品質(zhì)的纖維生產(chǎn)工藝的改良至關(guān)重要。目前鋅元素的分析手段主要有X射線熒光光譜法[1]、原子吸收光譜法[2]、電感耦合等離子體光譜等[3]。X射線熒光光譜法前處理簡(jiǎn)單，樣品無需消解，節(jié)省了時(shí)間，對(duì)環(huán)境無酸污染，但是對(duì)于微量元素的檢測(cè)靈敏度不夠；原子吸收光譜法儀器投入與運(yùn)行成本低，靈敏度和精確度較好，但許多元素的測(cè)量需要加電離抑制劑和釋放劑；電感耦合等離子體光譜靈敏度高，精確度好，譜線簡(jiǎn)單且測(cè)定線性范圍寬，基體干擾小。

纖維作為一類最難溶解的試樣，其試樣的消解主要有灰化法、酸溶法、微波消解法等，但是這些消解方法都有一定的局限性?；一囟雀呤挂恍┰?fù)]發(fā)，造成不可控制的損失；酸溶及微波消解對(duì)于難消解的樣品則無法使得樣品完全溶解。目前纖維中的鋅元素的測(cè)定尚未見報(bào)到，本文采用硫酸碳化-酸溶法消解樣品具有快速、高效，樣品溶解完全。測(cè)定結(jié)果完全能滿足分析要求。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器及工作條件

ICP-AES為日本島津公司生產(chǎn)的ICP-7510型光譜儀（可控溫電爐，富勒姆超純水系統(tǒng)），儀器工作參數(shù)如表1。

表1 ICP-AES工作參數(shù)

1.2 實(shí)驗(yàn)試劑

硝酸（65%）為優(yōu)級(jí)純，高氯酸為分析純。所用標(biāo)準(zhǔn)溶液鋅購(gòu)于北京鋼研納克檢測(cè)技術(shù)有限公司，根據(jù)需要稀釋到合適濃度。

1.3 樣品前處理

1.3.1 樣品制備

將纖維剪碎，稱取0.1g樣品分別用微波消解及硫酸碳化-酸溶法兩種方法消解纖維。

1.微波消解：加入少許去離子水潤(rùn)濕樣品，在通風(fēng)櫥中，沿著消解罐壁加入2ml的過氧化氫，搖勻，對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)消解，并過夜。再向消解罐內(nèi)緩慢加入10ml王水（v鹽酸：v硝酸=3：1），搖勻，使酸與樣品完全混合，蓋上內(nèi)蓋，擰緊罐蓋，加上防爆膜，放入微波消解儀中，待一切準(zhǔn)備完好，按照表2的壓力和時(shí)間運(yùn)行。消解結(jié)束待徹底冷卻后取出消解罐，將消解好的溶液過濾定容至50ml容量瓶中，待測(cè)。

表2 微波消解儀壓力和消解時(shí)間

2.硫酸碳化-酸溶法消解：稱取0.1g纖維置于25ml燒杯中加入2ml濃硫酸進(jìn)行低溫碳化。之后將燒杯放在電爐上加熱使纖維完全碳化，此時(shí)有大量的氣體冒出。試樣變成黑色殘?zhí)?，?dāng)煙冒盡，取下燒杯待冷卻至室溫后加入5ml水、5ml硝酸和1ml高氯酸于燒杯中，使用電爐加熱至樣品溶液變澄清，把樣品蒸干后加入2ml水和5ml硝酸加熱溶解后冷卻至室溫，定容測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 樣品分解方法

纖維樣品分解技術(shù)大致可分成3種基本方式：灰化法、酸溶法、微波消解法。雖然灰化法對(duì)纖維樣品可以進(jìn)行全分解并且簡(jiǎn)單、快捷，但主要的缺點(diǎn)是會(huì)引起一些元素的揮發(fā)損失， 如As、Hg、Se、Cd、Pd、Zn等。為了組織分析物揮發(fā)，通常在灰化中加入硝酸鹽作為助灰化劑。分析物轉(zhuǎn)化為易溶的硝酸鹽，但是鹽類的增加使得背景增加檢出限變差。微波消解因其加熱快、溫度高、消解能力強(qiáng)、消耗酸少、污染少、空白值小和可避免揮發(fā)樣品的損失等優(yōu)點(diǎn)，目前被廣泛使用，但是對(duì)于難消解的樣品其消解效果不如濕法消解好。本實(shí)驗(yàn)中的纖維微波消解法消解不完全，纖維的消解此法會(huì)使測(cè)定結(jié)果誤差較大。所以選用硫酸碳化-酸溶法消解方法，在樣品中加入濃硫酸在電爐上加熱至纖維逐步裂解碳化，大量的煙冒出后，試樣變成黑色殘?zhí)?，?dāng)煙冒盡取下燒杯冷卻，加入5ml水、5ml硝酸和1ml高氯酸，開始消解溫度較低時(shí)硝酸起到主要的作用，隨著消解溫度的越來越高，高氯酸分解，產(chǎn)生的白色煙霧使殘?zhí)纪耆猓瑯悠啡芤鹤兊贸吻?，此法適用于纖維樣品的消解。

2.2 樣品分析

實(shí)驗(yàn)中選擇鋅的3條分析線，考慮靈敏度及背景，其它元素的干擾等因素，依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明分析線213.8nm，靈敏度最高，分析結(jié)果干擾最小，檢測(cè)線最低。配置鋅的一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，使其把測(cè)定值包含在標(biāo)準(zhǔn)曲線內(nèi)。質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，儀器響應(yīng)值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程y=12.694x、相關(guān)系數(shù)0.99981、檢出限0.07841mg/L?；灸軡M足痕量重金屬檢測(cè)要求。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

取同一纖維樣品采用灰化法、濕法、微波消解方式處理樣品，用ICP-AES法測(cè)定結(jié)果如表3。

表3 不同消解方法的測(cè)定結(jié)果

結(jié)果表明，微波消解法的誤差最大，其主要原因是纖維樣品在微波中消解不完全；灰化法的誤差主要由于灰化溫度較高導(dǎo)致鋅元素的部分揮發(fā)；硫酸碳化-酸溶法測(cè)定符合標(biāo)準(zhǔn)值，主要由于樣品消解完全，消解過程無元素的損失，所以此法適用于纖維樣品中鋅的測(cè)定。

2.4 精密度與加標(biāo)回收試驗(yàn)

測(cè)定3組不同的纖維樣品，按照硫酸碳化-酸溶法消解法測(cè)定鋅含量，對(duì)鋅金屬元素進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表4，可知樣品回收率滿足質(zhì)量控制的相關(guān)要求。

表4 精密度與加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié) 語(yǔ)

通過低溫碳化，使纖維變成碳?xì)堅(jiān)谙膺^程中加入適當(dāng)?shù)南跛峒案呗人?，隨著溫度的不斷升高充分發(fā)揮了硝酸及高氯酸的消解及氧化功能，優(yōu)點(diǎn)比較明顯。

1.所有的纖維樣品完全溶解，使待測(cè)元素完全溶解在待測(cè)溶液中。

2.濕法消解溫度較灰化法要低，避免了鋅元素的揮發(fā)。

3.采用硫酸先碳化樣品，避免直接加入高氯酸可能爆炸的危險(xiǎn)。

4.纖維中的重金屬元素的測(cè)定尚未見報(bào)到，硫酸碳化-酸溶法測(cè)定鋅元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線線性好，檢測(cè)限低，回收率在質(zhì)量控制范圍內(nèi)，具有較高的精密度和準(zhǔn)確度。

因此，該方法是一種良好的纖維中重金屬檢測(cè)方法。

[1]戴春嶺，齊望，張菲菲，等.X射線熒光光譜法快速檢測(cè)土壤中的重金屬元素[C].中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2011：1643-1646.

[2]宋龍波，趙龍剛，趙延偉，等.火焰原子吸收光譜法測(cè)定嬰幼兒奶粉中鐵、鋅元素含量[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,33:16374-16376.

[3]郭健，楊博.ICP-OES法測(cè)定純鋁中鐵、錳、硅、銅、鎂、鈦、鋅元素含量[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013，14：3-5.