曹東麗，汪曉冬，艾玉，廖振宇

紅外光譜法快速鑒別桶裝飲用水桶的材質(zhì)

曹東麗，汪曉冬，艾玉，廖振宇*

（天津市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)技術(shù)研究院，天津300384）

采用傅立葉紅外光譜壓片法建立快速鑒別PC和PET兩種材質(zhì)桶裝飲用水桶的方法。比對(duì)分析兩者紅外光譜特征，明確各自主要特征峰，PC和PET材質(zhì)的C=O伸縮振動(dòng)峰差別顯著，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜圖，實(shí)現(xiàn)對(duì)兩種材質(zhì)水桶的快速定性，為桶裝飲用水桶質(zhì)量的有效監(jiān)管提供快速的檢測(cè)方法。

飲用水桶；紅外光譜；PC；PET；鑒別

近年來(lái)，隨著人們飲水習(xí)慣的改變，我國(guó)桶裝水消費(fèi)量急劇上升，但在桶裝水行業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，盛水容器的材質(zhì)及安全性問(wèn)題引人關(guān)注。不良商家為牟取利益，將不合格的水桶投放到市場(chǎng)中，對(duì)消費(fèi)者的健康構(gòu)成很大威脅。GB19304-2003《定型包裝飲用水企業(yè)生產(chǎn)衛(wèi)生規(guī)范》規(guī)定“循環(huán)使用的桶必須由聚碳酸酯（PC）材料制成，以保障多次回收后桶的完好質(zhì)量；嚴(yán)禁使用廢料和回收舊PC料制成的桶或瓶”。但是市場(chǎng)上常出現(xiàn)的飲用水桶除PC材質(zhì)外，還有相當(dāng)大比例的水桶由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）材質(zhì)制成。

PET材質(zhì)相比PC價(jià)格低廉，對(duì)CO2、O2、水分的過(guò)濾隔離性要好，但是PET耐熱性差、容易在水中溶出有害物質(zhì)，危害人體健康［1］。紅外光譜（IR）作為分析物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)和成分的重要手段，以其快速簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，為桶裝水桶材質(zhì)的鑒定提供可靠的技術(shù)支撐［2-4］，其中紅外光譜壓片法相比衰減全反射法具有信號(hào)強(qiáng)，受壓力和表面光滑度影響小的優(yōu)點(diǎn)，有利于紅外光譜信號(hào)的收集和比對(duì)。本實(shí)驗(yàn)采用紅外光譜壓片法建立快速鑒別PC和PET兩種材質(zhì)桶裝飲用水桶的方法，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜圖，實(shí)現(xiàn)對(duì)兩種材質(zhì)水桶的快速定性，并應(yīng)用該方法對(duì)京津兩地市售桶裝飲用水桶的材質(zhì)使用情況做了初步調(diào)查。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

京津市場(chǎng)上購(gòu)買的PC和PET桶裝飲用水桶；KBr（分析純）。

1.2 儀器設(shè)備

傅里葉變換紅外光譜儀（BRUKER VERTEX 70，德國(guó)BRUKER公司）。

1.3 方法

剪下一塊合適大小的桶裝飲用水桶，研磨成粉，KBr壓片，然后用傅立葉變換紅外光譜儀測(cè)定，并將得到的樣品紅外光譜圖和標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行比對(duì)分析。

2 結(jié)果和討論

2.1 PC和PET桶裝飲用水桶紅外譜圖比較

圖1是PC桶材料的紅外光譜圖和PC的標(biāo)準(zhǔn)譜圖。

圖1 PC飲用水桶的紅外光譜圖和PC標(biāo)準(zhǔn)譜圖Fig.1 The infrared spectrogram of PC drinking bucket and its standard spectra

2 870.14 cm-1和2 967.86 cm-1屬于-CH3對(duì)稱與不對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰；1 774.42 cm-1處是PC飲用水桶材質(zhì)的C=O伸縮振動(dòng)峰；1 654.84 cm-1、1 602.76 cm-1、1 506.33 cm-1、1 409.89 cm-1是苯環(huán)的骨架振動(dòng)吸收峰；1 365.53cm-1為異丙基的伸縮振動(dòng)峰；1 224.74 cm-1、1 190.02 cm-1、1 159.16 cm-1、1 014.51 cm-1是C-O單鍵的伸縮振動(dòng)峰；1 078.15 cm-1是C-H的面外變形振動(dòng)峰（1，4取代苯環(huán)）。和標(biāo)準(zhǔn)譜圖比對(duì)結(jié)果一致。

圖2是PET桶材料的紅外光譜圖和PET的標(biāo)準(zhǔn)譜圖。

圖2 PET飲用水桶的紅外光譜圖和PET標(biāo)準(zhǔn)譜圖Fig.2 The infrared spectrogram of PET drinking bucket and its standard spectra

2 908.15 cm-1是-CH2-的伸縮振動(dòng)峰；1 718.49 cm-1處是PET飲用水桶材質(zhì)的C=O伸縮振動(dòng)峰，由于和苯環(huán)直接相連，受苯環(huán)誘導(dǎo)效應(yīng)的影響吸收峰會(huì)紅移，比PC材質(zhì)的C=O吸收峰波數(shù)偏小；1 577.69 cm-1、 1 504.40 cm-1、1 452.32 cm-1、1 411.82 cm-1是苯環(huán)的骨架振動(dòng)吸收峰；1 122.51 cm-1、1 097.44 cm-1、1 016.44 cm-1為C-O的伸縮振動(dòng)吸收峰，和標(biāo)準(zhǔn)譜圖比對(duì)結(jié)果一致。

2.2 紅外光譜方法討論

對(duì)比PC和PET飲用水桶的紅外光譜圖，PC和PET材質(zhì)紅外特征峰區(qū)別明顯，PET材質(zhì)的C=O伸縮振動(dòng)峰由于苯環(huán)的誘導(dǎo)效應(yīng)和PC材質(zhì)的C=O伸縮振動(dòng)峰差別顯著；對(duì)比各自標(biāo)準(zhǔn)紅外譜圖，特征峰一致。說(shuō)明紅外光譜壓片法可以用于快速鑒別PC和PET飲用水桶材質(zhì)。

實(shí)驗(yàn)中我們也采用了紅外衰減全反射法來(lái)實(shí)現(xiàn)PC和PET材質(zhì)的鑒別，但是該方法紅外光譜信號(hào)很弱、壓力對(duì)紅外信號(hào)強(qiáng)弱有較大影響、固體表面的光滑程度會(huì)導(dǎo)致信號(hào)產(chǎn)生漂移，不利于和標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行比對(duì)。

2.3 京津兩地市售桶裝飲用水桶的材質(zhì)調(diào)查

實(shí)驗(yàn)用建立的紅外光譜壓片法對(duì)京津兩地市售桶裝飲用水桶的材質(zhì)進(jìn)行了調(diào)查研究，分別在北京和天津的桶裝水市場(chǎng)隨機(jī)采集帶飲用水的水桶39和32個(gè)，其中PET桶檢出率分別為10.3%和9.4%。說(shuō)明桶裝水市場(chǎng)上還有一定比例的PET桶存在，而本實(shí)驗(yàn)建立的紅外光譜壓片法可以成為桶裝飲用水桶質(zhì)量有效監(jiān)管的快速檢測(cè)方法。

表1 京津兩地市售桶裝飲用水桶材質(zhì)調(diào)查表Table 1 The questionnaire of commercially available drinking buckets of Beijing and Tianjin

本文建立了傅立葉紅外光譜壓片法快速鑒別桶裝飲用水桶材質(zhì)的方法。對(duì)比各自標(biāo)準(zhǔn)譜圖，PC和PET材質(zhì)的特征吸收峰差別明顯，紅外信號(hào)較強(qiáng)，說(shuō)明紅外光譜壓片法可以應(yīng)用于桶裝飲用水桶材質(zhì)的快速鑒定分析。將該方法應(yīng)用于京津兩地市售桶裝飲用水桶材質(zhì)的調(diào)查，為桶裝飲用水桶質(zhì)量的有效監(jiān)管提供技術(shù)支撐。

［1］董金獅.飲用水桶現(xiàn)狀問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)［J］.中國(guó)包裝，2011（2）：66-70

［2］朱建躍.紅外光譜快速鑒別PC和PET飲水桶［J］.商品與質(zhì)量·學(xué)術(shù)觀察，2013（5）：79-80

［3］林偉，張欣濤，程氫，等.塑料飲用水桶安全性能檢測(cè)方法的研究［J］.合成材料老化與應(yīng)用，2014，43（1）：17-22

［4］衛(wèi)榮，汪仕韜.桶裝水桶材料鑒別方法的研究［J］.中國(guó)包裝工業(yè)，2012（19）：5-6

Rapid Identification of Drinking Buckets'Material by Infrared Spectroscopy

CAO Dong-li，WANG Xiao-dong，AI Yu，LIAO Zhen-yu*
（Tianjin Product Quality Inspection Technology Research Institute，Tianjin 300384，China）

This paperestablished a rapid identification method ofpolycarbonate （PC）and polyethylene glycol terephthalate （PET）drinking buckets by FTIR with pressing potassium bromide.Through comparing their infrared spectrograms and analyzingtheir main characteristic peaks，the difference of C=O stretching vibration peaks of PC and PET materials is significant.By comparing the infrared spectrograms of drinking buckets and their standard spectrograms，we can realize rapid qualitative identificationof PC and PET material drinking buckets.It can be an ideal and quickdetection method to the effective regulation of drinking bucket.

drinking buckets；infrared spectroscopy；PC；PET；identification

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.04.027

2015-01-27

國(guó)家質(zhì)檢公益性行業(yè)科研專項(xiàng)，項(xiàng)目編號(hào)（201210053）；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)（31401578）

曹東麗（1987—），女（漢），碩士研究生，研究方向：食品科學(xué)與質(zhì)量檢測(cè)。

*通信作者：廖振宇（1982—），工程師，博士。