鄒學(xué)權(quán)，張文華，傅飛霞，戴　騏，林曉娜，戚鋒峰，俞夢翔（浙江省檢驗檢疫科學(xué)技術(shù)研究院，浙江　杭州　310016）

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液-液微萃取-HPLC-ICP-MS聯(lián)用技術(shù)測定玩具中痕量可遷移六價鉻

鄒學(xué)權(quán)，張文華，傅飛霞，戴騏，林曉娜，戚鋒峰，俞夢翔
（浙江省檢驗檢疫科學(xué)技術(shù)研究院，浙江杭州310016）

摘要：基于玩具樣品水遷移相中的六價鉻首先與吡咯烷二硫代氨基甲酸銨絡(luò)合形成有機化合物，再以三氯甲烷為萃取劑、丙酮為分散劑，建立了分散液-液微萃?。―LLME）結(jié)合液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜測定六價鉻的方法，同時對影響DLLME萃取效率的因素進行了優(yōu)化實驗。實驗表明：該方法線性范圍為1×10-8～1×10-7g/L，線性相關(guān)系數(shù)為0.9998，檢出限為0.010μg/L，平均回收率范圍85％～100％，方法適用于EN 71-3中II類玩具材料六價鉻的檢測。

關(guān)鍵詞：分散液-液微萃取；HPLC-ICP-MS；六價鉻

我國是世界上最大的玩具出口國，近年來，限制玩具中有害物質(zhì)含量一直是全球關(guān)注的焦點話題。歐盟也于2009年6月18日正式通過了“史上最嚴格”的玩具指令2009/48/EC，該指令在其化學(xué)部分中就要求將舊指令中的8種重金屬一下子猛增到了19種，并且普遍提高了限量要求，新指令要求對三價鉻和六價鉻分別進行限制，而對六價鉻的限值要求更高（I類：0.02mg/kg、II類：0.005mg/kg、III類：0.2mg/kg），由于三價鉻與六價鉻在一定的條件下可以相互轉(zhuǎn)化，采用傳統(tǒng)的檢測手段難以有效應(yīng)對該指令的要求。

目前，國內(nèi)外檢測六價鉻的方法很多，主要有分光光度法［1］、離子色譜法［2］、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法［3］、原子吸收法［4］、液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用法［5］、也有人使用離子色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用法 （IC-ICPMS）［6］法分析痕量六價鉻。分光光度法是目前國內(nèi)外六價鉻檢測的標(biāo)準方法，尤其是在皮革工業(yè)應(yīng)用較多，但該法檢測時由于存在明顯干擾，無法對六價鉻進行準確定量；液相色譜或離子色譜與電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)檢測六價鉻可以達到較高的檢出限，相比其他檢測手段有更多的優(yōu)勢，但在玩具樣品檢測中由于樣品基體及實驗過程中雜質(zhì)元素的影響，盡管可以做到EN 71-3 中I類和III類物質(zhì)的限值，但對于II類物質(zhì)的限值通常無法做到，當(dāng)用此方法進行II類物質(zhì)的檢測時，就無法出具符合合格評定的報告。盡管通過更換色譜柱與非金屬惰性色譜管路后可以大大改善檢測效果，但仍很難達到歐盟玩具安全新指令的要求。

分散液-液微萃?。―LLME）是一種新型的樣品前處理技術(shù)，近年來已有人嘗試將該前處理方法用于痕量金屬元素的檢測［7］，該方法操作簡單、萃取快速、富集效率高，是一種有發(fā)展?jié)摿Φ姆蛛x富集技術(shù)。本文引入該技術(shù)，建立了液-液微萃取-HPLC-ICP-MS聯(lián)用技術(shù)檢測玩具樣品中可遷移痕量六價鉻的方法，在進行儀器檢測之前，采用液-液微萃取方法對遷移溶液中的待測組分進行萃取濃縮，控制適當(dāng)?shù)乃岫葪l件避免三價鉻與六價鉻的相互轉(zhuǎn)化，對萃取濃縮后的樣液進行HPLC-ICP-MS檢測，可大大提高檢測的靈敏度和檢測重現(xiàn)性，使檢測結(jié)果更為可靠。

1　實驗部分

1.1儀器與試劑

儀器：HPLC-ICP-MS聯(lián)用：Agilent 7700x ICP-MS和Agilent 1260 Infinity HPLC，瑞士Mettler-Toledo FE20K酸度計，瑞士Metter-Toledo ME104E電子天平、感量0.0001 g，美國millipore去離子水凈化系統(tǒng)，美國Thermo scientific ST40高速離心機。

試劑：硝酸 （TAMA Pure AA-100），鹽酸（TAMA Pure AA-100），氨水 （TAMA Pure AA-100），EDTA-2Na、吡咯烷二硫代氨基甲酸銨、蛋氨酸均為分析純，四氯化碳、氯仿、甲醇、乙醇、丙酮均為色譜純，六價鉻標(biāo)準溶液（1000mg/L，國家有色金屬及電子材料分析測試中心，貨號 GSB 04-1723-2004），三價鉻標(biāo)準溶液 （1000 mg/L，國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院，貨號 GSB G62017）。

1.2標(biāo)準溶液配制

1.2.1緩沖液

75 mmol/L HNO3+0.6 mmol/L EDTA-2Na，用氨水調(diào)節(jié)pH值為7.0。

1.2.2流動相

75mmol/LHNO3，用氨水調(diào)節(jié)pH值為7.0。

1.2.3鉻儲備液

準確稱取0.5 g三價鉻和0.5 g六價鉻標(biāo)準溶液（濃度均為1000 mg/L），用緩沖溶液稀釋至50 g，混合均勻。

1.2.4鉻使用液

準確稱取鉻儲備液0.5 g，加入5mL螯合劑（吡咯烷二硫代氨基甲酸，濃度1000mg/L），用緩沖溶液稀釋至50 g，混合均勻后分取適量的溶液于60℃水浴中加熱30min，使EDTA及吡咯烷二硫代氨基甲酸分別與三價鉻及六價鉻離子充分絡(luò)合。

1.2.5標(biāo)準曲線系列標(biāo)準溶液

取適量的鉻使用液，用流動相稀釋定容，配制成質(zhì)量濃度分別為0 ng/L、1×10-8ng/L、2×10-8ng/L、5×10-8ng/L、1×10-7ng/L系列混合標(biāo)準溶液。

1.3試樣制備、處理

準確稱取0.1g玩具樣品，加入5 mL 0.07mol/L鹽酸，在37℃±2℃條件下提取1 h，在此條件下再靜置1h，用0.45μm水性濾膜過濾后在離心機中以4700 r/m in離心10min，取上清液，得到遷移溶液。

取1 mL遷移溶液于25 mL離心管中，加入1mL 0.07mol/L氨水、1mL螯合劑 （吡咯烷二硫代氨基甲酸，濃度1000mg/L）、7mL緩沖液于50℃條件下加熱1 h，冷卻后用注射器把混有1mL丙酮和100μL氯仿的混合溶液快速注射入樣品離心管中，將此樣品溶液超聲處理30 min，再以4700 r/min離心5min，氯仿萃取相即在離心管底部凝聚成小液滴，吸取該部分待上機測試。

1.4HPLC-ICPMS分析條件

HPLC分析條件：流動相:0.075mol/L硝酸銨（制備0.075mol/L硝酸，氨水調(diào)節(jié)pH值至7.0），色譜柱AgilentBio-WAXColumn，5μm，4.6×50mm，流速0.6mL/min，進樣量50μL，時間3min，流速可根據(jù)出峰情況適當(dāng)調(diào)整。

ICP-MS條件：玻璃同心霧化器（7700標(biāo)配），霧化室溫度2℃，同位素52Cr，采集模式 He模式，積分時間0.8 s，TRA采集模式。

2　結(jié)果與分析

2.1液-液微萃取條件的優(yōu)化

本方法主要研究玩具樣品水遷移相中六價鉻與吡咯烷二硫代氨基甲酸銨絡(luò)合生成含鉻絡(luò)合物后進行液-液微萃取過程的相關(guān)因素，采用單變量方法考察了螯合劑的種類、萃取劑的種類及體積、分散劑的種類和體積、萃取時間以及鹽效應(yīng)等因素的影響并進行優(yōu)化選擇。優(yōu)選樣液采用含有六價鉻的水樣進行模擬測試。

2.1.1螯合劑的選擇

結(jié)合文獻［8］報道，本文選用吡咯烷二硫代氨基甲酸銨和蛋氨酸作為螯合劑進行考察，結(jié)果表明：吡咯烷二硫代氨基甲酸銨對六價鉻的常溫絡(luò)合能力很強，而對三價鉻的常溫絡(luò)合能力較差，而蛋氨酸則恰恰相反，因此選擇前者作為螯合劑使用。本文中三價鉻會在樣品處理環(huán)節(jié)即與EDTA發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)從而避免了三價鉻與六價鉻之間的轉(zhuǎn)變，而六價鉻則以陰離子酸根的形式存在，不與EDTA發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。本法同時采用EDTA二鈉與吡咯烷二硫代氨基甲酸銨對樣品進行處理，可使三價鉻與六價鉻形成不同形態(tài)有機絡(luò)合物，便于色譜分離。

2.1.2萃取劑和萃取劑體積的選擇

用作分散液-液微萃取的萃取劑不僅要具有對目標(biāo)物的萃取能力強、水溶性小、揮發(fā)性低、密度比水大等性質(zhì)，而且要能夠在分散劑作用下形成細小的液滴均勻分散在水相中，所得到的沉淀相對易于提取，并且具有良好的色譜性能，即其色譜峰能很好地與目標(biāo)物的色譜峰分離，常用的萃取劑有四氯化碳、氯仿、氯苯等，使用氯仿和四氯化碳均可以形成穩(wěn)定的渾濁液，沉淀也相對容易提取，本法采用氯仿、四氯化碳來考察鉻的富集情況。實驗選用1 mL丙酮作為分散劑和各100μL萃取劑做對比，采用前文儀器分析方法進行試驗，結(jié)果表明：三氯甲烷對鉻離子形成的有機含鉻絡(luò)合物的萃取效果要略優(yōu)于四氯化碳，平均回收率可達85％以上。

分散液-液微萃取的沉淀相體積與萃取劑的量有關(guān)。當(dāng)萃取劑的量增加時，沉淀相的體積也隨之增加，同時，在達到萃取平衡時，沉淀相中的目標(biāo)物濃度會隨之減小，富集倍數(shù)降低，因而要獲得較高的富集倍數(shù)，要盡量減少使用萃取劑的用量，本方法選取體積分別為 20μL、60μL、80μL、100μL的氯仿進行試驗，取1mL丙酮作為分散劑，測試萃取相中有機鉻絡(luò)合物的含量，六價鉻含量約為1×10-5g/L，結(jié)果見圖1。

圖1　萃取劑體積對鉻絡(luò)合物萃取效果的影響

由圖1可見，隨著萃取劑用量的增加，相應(yīng)的萃取相中鉻絡(luò)合物濃度隨之減小。當(dāng)選用過少的萃取劑用量時，離心后萃取相不穩(wěn)定，根據(jù)液相色譜的進樣量要求，體積過少也無法完成檢測；萃取劑用量過多時，一定程度上稀釋了萃取相中鉻絡(luò)合物的濃度，不利于富集。綜合考慮，本方法選用萃取劑加入量為100μL，由圖1可以看出，萃取劑加入量為100μL時，檢測的響應(yīng)強度仍可維持在一個比較高的水平。

2.1.3分散劑和分散劑體積的選擇

在分散液液微萃取方法中，分散劑既要與水相互溶，又要與有機萃取相互溶，使得萃取相在水中分散成細小的液滴，形成良好的三相溶液體系，從而增大萃取劑與待測物質(zhì)的接觸面積。目前常用的分散劑有甲醇、乙醇、丙酮、乙腈等，考慮到乙腈的毒性因素，本文選用甲醇、乙醇、丙酮等三種溶劑作為分散劑進行萃取實驗，體積均使用1 mL，氯仿體積為100μL，以鉻絡(luò)合物的回收率作為考察指標(biāo)。結(jié)果見圖2。

圖2　不同分散劑的處理效果

圖2表明:相比乙醇和甲醇，丙酮在液液微萃取中萃取效果更為突出，因此本方法選擇丙酮作為分散劑。

分散劑劑量的增大會使沉淀相的體積隨之變大，從而影響到目標(biāo)物的富集倍數(shù)。同時，分散劑的劑量也會影響目標(biāo)物的水溶性，當(dāng)分散劑體積過大時，目標(biāo)物在水中的溶解度會增大，萃取率降低；當(dāng)分散劑劑量過少時，分散劑則不能很好地對萃取劑起到分散作用，降低了萃取率。所以，選擇合適的分散劑劑量對分散液-液微萃取過程是很重要的?？疾毂牟煌昧繉腿⌒实挠绊?，實驗表明，丙酮的用量從500μL增加到1mL時，萃取效率比較穩(wěn)定，當(dāng)丙酮用量繼續(xù)增加時，萃取效率會隨著丙酮用量的增加而減小。因此，本方法選用丙酮作分散劑，其用量確定為1mL。

2.1.4萃取時間的影響

萃取時間在常規(guī)萃取過程中是一個很重要的因素，直接影響到萃取效率。但在分散液液微萃取過程中，從形成渾濁液到進行離心分離這段時間的同時，微萃取過程已經(jīng)達到萃取平衡，因此對于本法而言，萃取時間對萃取效率的影響不大，離心分離耗費的時間也較短，通常少于3min，因此可根據(jù)實驗安排來靈活控制時間。在實驗過程中還可以通過超聲或渦旋的辦法加速溶劑的萃取，提高萃取效率。

2.1.5溶液pH值

酸度是影響萃取過程是一個不可忽視的因素，直接影響到萃取效率。當(dāng)pH值較小時，金屬離子不易生成沉淀，大多以離子形態(tài)存在，有利于螯合反應(yīng)的進行，因而通常在酸性環(huán)境下對金屬離子進行分離富集。對于本文研究內(nèi)容來說，由于三價鉻與六價鉻在不同的酸度條件下會相互變化，因此為了準確檢測六價鉻的含量，必須嚴格控制酸度pH為7左右。

2.1.6鹽效應(yīng)

在萃取體系中加入不同質(zhì)量分數(shù)的氯化鈉溶液考察離子強度對液液微萃取過程的影響，實驗表明：當(dāng)氯化鈉溶液濃度較小時，對萃取效果沒有顯著影響；隨著無機鹽濃度增大時，萃取效率會有下降趨勢。因而，本法在進行分散液-液微萃取時，不需額外加入氯化鈉等鹽類，當(dāng)無機鹽含量較?。ㄐ∮?％）時，本法的鹽效應(yīng)可忽略不計。

2.2方法的線性、檢出限和回收率

六價鉻離子與吡咯烷二硫代氨基甲酸銨絡(luò)合反應(yīng)能夠生成穩(wěn)定的鉻絡(luò)合物，通過液液微萃取后上機檢測。六價鉻檢測的線性范圍為1×10-8～1×10-7g/L，線性相關(guān)系數(shù)為0.9998，標(biāo)準曲線及各標(biāo)液點的計數(shù)強度如圖3所示。

圖3　六價鉻檢測的標(biāo)準曲線

圖4為各標(biāo)液點的色譜曲線重疊圖，由圖中可以看出，三價鉻與六價鉻的絡(luò)合物經(jīng)液相色譜分離良好，三價鉻的響應(yīng)強度高于六價鉻。

圖4　各標(biāo)液點的標(biāo)準曲線重疊圖

圖5為六價鉻含量為1×10-8g/L的標(biāo)液點色譜圖，其中六價鉻的色譜峰信噪比為7.20，符合S/N＞3的檢出限要求。按最低點1×10-8g/L的溶液濃度換算，該方法的檢出限可達到0.0005mg/ kg，完全符合歐盟對玩具II類樣品的六價鉻檢測要求。

圖5　1×10-8 g/LCr（VI）色譜圖

選擇在六類不同純凈水中進行加標(biāo)回收試驗，加標(biāo)濃度為1×10-7g/L，加標(biāo)驗證結(jié)果見表1，由表中數(shù)據(jù)可知，六個加標(biāo)樣品檢測結(jié)果均達到較高的加標(biāo)回收率。

表1　水中Cr（Ⅲ）與Cr（VI）加標(biāo)回收率

2.3實際樣品檢測

以實際的玩具涂層材料為測試對象，按照本文1.3部分進行樣品前處理，提取完成后吸取萃取液按1.4儀器條件上機測試，測試結(jié)果見表2。

表2　實際樣品三價鉻與六價鉻測試結(jié)果

圖6為實際樣品的檢測色譜圖，樣品中六價鉻含量約為10μg/L。

由表2數(shù)據(jù)可見，采用液液微萃取結(jié)合HPLC-ICPMS用于玩具樣品中六價鉻的檢測是可行的，特別是針對Ⅱ類玩具樣品的檢測更具有重要意義。

圖6　實際樣品檢測色譜圖

3　結(jié)論

實驗結(jié)果表明，分散液液微萃取與HPLCICP-MS相結(jié)合是一種檢測六價鉻的有效方法。用吡咯烷二硫代氨基甲酸做螯合劑，三氯甲烷做萃取劑，丙酮做分散劑，為液相色譜電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用檢測痕量六價鉻提供了一個全新的富集、檢測方法，經(jīng)實際樣品檢測驗證，本方法的檢出限及回收率滿足EN71-3中Ⅱ類玩具材料的限量檢測要求。

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Determ ination of Trace Transportble Hexavalent Chrom e in Toys by DLLME-HPLC-ICP-MSM ethod

ZOU Xue-quan，ZHANGWen-hua，F(xiàn)U Fei-xia，DAIQi，LIN Xiao-na，QIFeng-feng，YU Meng-xiang
（Zhejiang Inspection and Quarantine Institute of Science and Technology，Hangzhou，Zhejiang 310016，China）

Abstract:A new method，dispersive liquid-liquid micro-extraction（DLLME）and high performance liquid chromatography（HPLC）-inductively coupled plasmamass spectrometry（ICP-MS）has been established for the determination of hexavalent chrome in aqueous solution from toy products.In thismethod，Hexavalent chrome in aqueous are complexed with 1-pyrrolidinecarbodithioic acid firstly，and then extracted by dispersive liquid-liquid micro-extraction with methenyl trichlorid as an extraction solvent and acetone as a dispersing solvent.The experimental parameters exerting influence on extraction recoveries of hexavalent chrome by DLLME are optimized.The results show that the linearity range of thismethod is 1×10-8～1×10-7g/L the linearity correlation coefficient is 0.9998，themethod detection limit is 0.010μg/L and the average recovery rate is 85％～100％.Thismethod is suitable for the determination of hexavalent chrome in category II toymaterial defined in EN 71-3.

Keywords:dispersive liquid-liquid micro-extraction（DLLME），HPLC-ICP-MS，hexavalent chrome

收稿日期：2016-01-22

基金項目：浙江省科技計劃項目（2014C37060）。

作者簡介：鄒學(xué)權(quán)（1976-），男，江蘇徐州人，博士，工程師。主要從事進出口工業(yè)消費品及食品的檢驗檢測。E-mail:zouxq@ziq.gov.cn。