莊健業(yè)

［高迪諦商品檢驗(yàn)（上海）有限公司，上海201108］

0 引言

紡織品是用于滿足人們?nèi)粘Ｎ镔|(zhì)和文化生活所需的社會(huì)產(chǎn)品。然而，大多數(shù)消費(fèi)者對于紡織品中所含的化學(xué)物質(zhì)和產(chǎn)品涉及的質(zhì)量安全信息并不了解，這一現(xiàn)狀使消費(fèi)者在使用紡織品過程中面臨較大的安全隱患。隨著物質(zhì)生活水平的提高，人們對紡織品的要求也越來越高，不僅要求款式新穎時(shí)尚、外觀裝飾漂亮，還關(guān)注產(chǎn)品的質(zhì)量安全是否符合國家產(chǎn)品安全標(biāo)準(zhǔn)。

紡織品所含的重金屬主要來源于原料的種植和制造、纖維加工（紡紗、織造/針織/無紡、染色/印花、后整理、服裝加工等）過程中。其中，鉛常會(huì)存在于紡織品和服裝塑料配件、油漆、涂料以及金屬涂層中，鎘通常存在于紡織服裝附件、各種顏色涂料及金屬涂層中。雖然某些適量的重金屬有益于人體健康，但人體一旦吸收過量的重金屬就會(huì)被累積于肝、骨骼、腎及腦中，不但會(huì)減弱人體免疫功能，誘發(fā)癌癥，而且還可能會(huì)引起慢性中毒，傷害人的中樞神經(jīng)。

近年來，國內(nèi)外對生態(tài)紡織品的品質(zhì)越來越重視，制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，對重金屬的安全指標(biāo)也做出嚴(yán)格的規(guī)定，如國際上的生態(tài)紡織品標(biāo)準(zhǔn)OEKO-TEX Standard 100、國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18885—2009《生態(tài)紡織品技術(shù)要求》、GB/T 30157—2013《紡織品總鉛和總鎘含量的測定》等。其中，OEKO-TEX Standard 100對重金屬鉛和鎘總量限量值做了明確的規(guī)定，GB/T 30157—2013《紡織品總鉛和總鎘含量的測定》卻對紡織品中的總鉛和總鎘含量的測定做出了明確的指導(dǎo)。

目前，紡織品重金屬總量的測定一般都采用微波消解法進(jìn)行樣品預(yù)處理。微波消解法雖具有污染小、密閉防止揮發(fā)組分損失、節(jié)能高效等優(yōu)點(diǎn)，但是其單批次處理量少、維護(hù)成本較高。本試驗(yàn)主要研究用高溫高壓消解罐法替代微波消解法對紡織品樣品進(jìn)行預(yù)處理，在確保微波消解法所具優(yōu)點(diǎn)的情況下高效地進(jìn)行檢測，減少運(yùn)行和維護(hù)成本。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)原理

根據(jù)GB/T 30157—2013《紡織品總鉛和總鎘含量的測定》方法進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，先將試樣用濃酸進(jìn)行消解，并將消解后的溶液稀釋定容至所需刻度，然后用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICPAES）在適當(dāng)?shù)臈l件下測定鉛和鎘的發(fā)射強(qiáng)度，或用原子吸收分光光度計(jì)測量鉛和鎘的吸光度，對照標(biāo)準(zhǔn)工作曲線確定各種金屬離子的濃度，計(jì)算出試樣中重金屬的總量。

1.2 試劑

硝酸和過氧化氫（AR，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司），1 000μg/mL鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液和1 000μg/mL鎘標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液（國家標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量物質(zhì)中心）。

除非另有說明，試驗(yàn)僅使用分析純或以上級別的試劑以及GB/T 6682—2008《分析實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格和試驗(yàn)方法》規(guī)定的二級水或以上級別的水。

1.3 儀器設(shè)備

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-AES），PE公司Optima 8000；烘箱（61 cm×68 cm×79.5 cm）；分析天平，精度0.01 mg；容量瓶，50 mL；水相過濾膜，孔徑為0.45 um；高壓消解罐，100 mL；微波消解儀，Milestone ETHOSA。

1.4 試驗(yàn)步驟

1.4.1 試樣的制備

試驗(yàn)選取代表性的試樣，將其剪至大小為5 mm×5 mm的碎片，稱取0.2 g試樣，精確至0.000 1 g。

1.4.2 消解定容

1.4.2.1 標(biāo)準(zhǔn)方法——微波消解法

向裝有待測試樣和空白的消解容器中分別加入8.0 mL濃硝酸，使得待測試樣與濃硝酸在常溫下充分反應(yīng)后，將消解容器擰緊密封并轉(zhuǎn)移到微波消解儀中，10 min升溫至（175±5）℃，并保持20 min。試樣冷卻（至少5 min）后從微波消解儀中取出（打開消解容器前應(yīng)先在通風(fēng)櫥中將微波消解罐冷卻至室溫，或冷卻至少30 min）。

將消化干凈后的溶液轉(zhuǎn)移到50 mL的容量瓶中，用少量水分3次淋洗消解容器內(nèi)壁，并將所有洗液混合置于容量瓶中，用水定容至所需刻度，搖勻，過水相過濾膜后，盡快將濾液用于電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-AES）分析。

1.4.2.2 改進(jìn)方法[1]——高壓消解罐法

向裝有待測試樣和空白的高溫高壓消解內(nèi)管中分別加入7.0 mL濃硝酸和2 mL過氧化氫，待試樣與濃硝酸在室溫下反應(yīng)完全后，將消解內(nèi)管置于高溫高壓消解罐中擰緊，放入事先預(yù)熱至（175±5）℃的烘箱中保持1 h后，將試樣從烘箱中取出置于通風(fēng)櫥中冷卻至室溫。擰開外罐，將內(nèi)管中消解干凈的溶液轉(zhuǎn)移到50 mL的容量瓶中，用少量水分3次淋洗消解容器內(nèi)壁，并將所有淋洗液置于容量瓶中，用水定容至刻度，搖勻，過水相過濾膜，盡快將濾液用于電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICPAES）分析。

1.4.3 試驗(yàn)分析

1.4.3.1 ICP-AES分析元素波長

ICP-AES分析鉛（Pb）元素和鎘（Cd）元素的波長分別為220.3 nm和214.4 nm。

1.4.3.2 工作曲線

根據(jù)試驗(yàn)要求及儀器狀況，將標(biāo)準(zhǔn)工作溶液用水逐級稀釋至適當(dāng)質(zhì)量濃度的系列工作溶液，即0、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0μg/mL。設(shè)置儀器的分析條件，點(diǎn)燃等離子體焰距，待焰距穩(wěn)定后，在相應(yīng)的波長下按質(zhì)量濃度由低到高的順序測定系列工作溶液中各待測元素的光譜強(qiáng)度。以光譜強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，元素質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，繪制工作曲線。

1.4.3.3 樣液的測定

按1.4.3.2所設(shè)定的儀器條件，測定空白溶液和樣液中各待測元素的光譜強(qiáng)度，從工作曲線上計(jì)算出各待測元素的質(zhì)量濃度。

1.4.3.4 結(jié)果計(jì)算

試樣中的重金屬元素的含量：

式中：Wi——試樣中重金屬元素的總含量，μg/g；

Ci——樣液中被測重金屬元素的質(zhì)量濃度，μg/mL；

C0——空白樣液中被測重金屬元素的質(zhì)量濃度，μg/mL；

V——樣液的總體積，mL；

m——試樣的質(zhì)量，g。

1.4.3.5 儀器維護(hù)

對于意大利MILESTONE微波消解儀的維護(hù)保養(yǎng)需注意：①彈簧片及墊片容易裂開，需及時(shí)更換，特別是主控罐上的彈簧片及墊片尤其容易破裂；②主控蓋上的陶瓷管容易斷裂，使用時(shí)需輕拿輕放，不得用力操作或從實(shí)驗(yàn)臺(tái)上掉落；③溫度傳感器容易折斷，接頭處容易松動(dòng)導(dǎo)致接觸不良，使用時(shí)特別需要注意；④內(nèi)外罐使用時(shí)需保持干燥，以免微波加熱時(shí)局部過熱，導(dǎo)致內(nèi)外罐的損壞。

對于高壓消解罐維護(hù)保養(yǎng)需注意：內(nèi)外罐使用時(shí)需保持干燥，若消解罐內(nèi)外壁有酸黏附時(shí)需要及時(shí)用軟布擦拭干凈。

2 結(jié)果與分析

在空白試樣中（基體分別為棉、麻、醋纖、錦綸、滌綸、氨綸、混紡）添加標(biāo)準(zhǔn)溶液[2]，使其空白試樣中重金屬鉛（Pb）和鎘（Cd）的質(zhì)量濃度均為1.0μg/mL。經(jīng)上述1.4.2所述的兩種方法進(jìn)行預(yù)處理后，用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-AES）測試重金屬的質(zhì)量濃度，測試結(jié)果見表1。

由表1可知，用標(biāo)準(zhǔn)方法與改進(jìn)方法對試樣進(jìn)行預(yù)處理后所測重金屬的質(zhì)量濃度在準(zhǔn)確性與精密性上均能滿足測試要求[3]，即準(zhǔn)確性上回收率的平均值為93%～98%，精密性上相對標(biāo)準(zhǔn)偏差≤3.5%。

通過對兩種前處理方法比較后發(fā)現(xiàn)：標(biāo)準(zhǔn)方法所采用的微波消解方法在常規(guī)條件下一批次可以處理10只樣品；改進(jìn)方法所采用的高壓消解罐法可以根據(jù)烘箱大小來決定一批次處理樣品的數(shù)量，雙層烘箱（61 cm×68 cm×79.5 cm）一次性可以處理100 mL高壓消解罐180個(gè)，烘箱單批次處理量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于微波消解儀的處理量。這一結(jié)論說明，在保證試驗(yàn)準(zhǔn)確性和精確性的前提下，用高壓消解罐法可以高效地處理更多的樣品。

表1 不同方法處理試樣后所測鉛和鎘的質(zhì)量濃度

3 結(jié)論

（1）用高壓消解罐法對樣品進(jìn)行預(yù)處理時(shí)，可以使紡織品樣品完全消解干凈，并可獲得較高的回收率，在精密性與準(zhǔn)確性上均能得到很好的控制，可以滿足一般實(shí)驗(yàn)室的測試要求。

（2）高壓消解罐法相比微波消解法來講，不僅單批次消解量大，而且還可以有效地減少樣品預(yù)處理時(shí)間；同時(shí)在儀器維護(hù)上無需更換配件，幾乎無任何耗品，大大節(jié)約了維護(hù)成本。

（3）就儀器設(shè)備的價(jià)格而言，一般普通進(jìn)口微波消解儀的價(jià)格為20萬～30萬元，國產(chǎn)微波消解儀的價(jià)格為5萬～10萬元；而高壓消解罐內(nèi)外罐一套價(jià)格僅為200～300元，按10套一組計(jì)算需要2 000～3 000元，烘箱價(jià)格3 000～5 000元，共計(jì)5 000～8 000元。相比微波消解儀來說，使用高壓消解罐可以節(jié)約很大一筆設(shè)備費(fèi)用，特別是對中小企業(yè)或者剛起步的企業(yè)而言，可以減輕很大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

（4）紡織品中的重金屬一旦進(jìn)入人體就很難排出，會(huì)直接影響人體健康。因此，紡織品生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制重金屬的指標(biāo)，在生產(chǎn)各環(huán)節(jié)中可用改進(jìn)的檢測技術(shù)對重金屬含量進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)整改。