超声波辅助萃取法测定织物树脂整理剂中的甲醛

2015-12-31雷发懋

纺织科技进展 2015年5期

雷发懋

（广东产品质量监督检验研究院，广东广州 510330）

甲醛在纺织工业中作为反应剂主要用于印染助剂和后整理助剂的合成及防腐，如树脂整理剂、固色剂、柔软剂、黏合剂等［1-2］。甲醛是原浆毒物质，能与蛋白质结合，高浓度吸入时出现呼吸道严重的刺激和水肿、眼刺激、头痛；皮肤直接接触甲醛可引起过敏性皮炎、色斑、坏死，吸入高浓度甲醛时可诱发支气管哮喘；高浓度甲醛还是一种基因毒性物质，实验动物在实验室高浓度吸入的情況下，可引起鼻咽肿瘤。甲醛对人体健康危害是非常大的，而纺织助剂中的树脂整理剂是纺织品残留甲醛的主要来源，其甲醛含量直接与纺织品上残留量有关。

目前国内采用的纺织助剂的检测方法标准是GB／T 20708-2006《纺织助剂产品中部分有害物质的限量及测定》，即蒸馏-乙酰丙酮法［3］。此法灵敏度虽高，但需蒸馏、测量时间长、操作繁琐，且在酸性条件下蒸馏有时会产生“分析本底”形成假阳性。因此研究一种便捷、可靠的树脂整理剂中甲醛含量的快速检测方法，从源头上控制纺织品甲醛含量，对促进我国生态纺织品的发展是十分必要的。固相萃取技术自七十年代后期问世以来，因其溶剂使用量少、操作简单、选择性高、重现性好，已发展成为分离和浓缩各种样品中痕量分析物质的一种强有力的工具。固相萃取作为样品前处理技术，常用于针对待测组分难吸附、干扰杂质易吸附而进行测试前预处理，以达到去除杂质和减少样品溶液基质干扰的目的，在实验室中得到越来越广泛的应用。为此，利用超声波辅助萃取法对树脂整理剂中甲醛进行测定［4-5］，通过一系列试验确定最佳的萃取条件，为纺织品甲醛的控制提供一定的参考。

1 试验部分

1.1 材料和仪器

材料：改性2D树脂整理剂（广州某纺织集团有限公司），甲醛，乙酸铵，冰乙酸，乙酰丙酮（中国医药集团上海化学试剂公司，分析纯）。

仪器：KQ-250D型数控超声波清洗器（昆山超声波仪器有限公司）；UV-754紫外-可见分光光度计（上海精密科学仪器有限公司）；SPE固相萃取小柱，水浴恒温振荡器（江苏中和实验仪器制造有限公司）。

1.2 标准曲线的制作

采用乙酰丙酮分光光度法测定水溶液中的甲醛。按照标准要求，配置7个不同浓度的甲醛标液，浓度分别为0、0.16、0.32、0.80、1.60、3.20、4.00mg／L，显色后测定其吸光度。线性回归后，得标准溶液浓度与吸光度的标准曲线方程：y=0.120 7x-0.003 9，R2=0.999 7。式中y为吸光度，x为浓度（μg／mL）。

1.3 样品甲醛的测定

秤取1.0g样品于250ml三角烧瓶中，加入100 ml水，摇匀，将其置于（20±2）℃的水浴中超声20 min。用SPE固相萃取小柱萃取，取5.00ml萃取液于25ml具塞比色管中，再加5.0ml乙酰丙酮溶液，摇匀，将其置于（40±2）℃的水浴中放置（30±5）min显色。在412nm波长处测其吸光度，根据标准曲线计算试样中甲醛含量，然后按下式计算萃取率。

萃取率（%）=100×（甲醛萃取物质量／原料质量）

1.4 试验因素的确定

在原料粉碎粒度一定的条件下，影响超声波辅助萃取结果的因素很多，其中关键的因素主要是萃取温度、萃取时间及超声波功率等。试验主要研究萃取温度、时间及超声波功率对甲醛萃取率的影响，通过对甲醛萃取率影响显著因素进行分析，确定最佳水平范围，通过与国标法相比较，确定该方法的可行性和优越性。

2 结果与分析

2.1 萃取时间对萃取率的影响

萃取时间是影响萃取效率的关键因素，试验考察了10，15，20，25，30min超声波作用时间对萃取效果的影响，结果如图2所示。从图2可看出，萃取率随萃取时间的增大而增大，当时间不超过20min，萃取效率随之增加，达到20min后萃取效率保持稳定。因此试验选择超声波作用时间为20min。

2.2 温度对萃取率的影响

温度除了影响萃取效率之外，还与测试成本、稳定性都有一定的关系。试验考察了20、25、30、35、40、45、50℃等7个不同温度对甲醛萃取率的影响，结果如图3所示。从图3可看出，操作温度对甲醛萃取率影响不大。从操作简易角度考虑，试验选择操作温度为室温。

图3 温度与萃取率的关系图

2.3 超声功率对萃取率的影响

试验考察了50、100、150、200、250W 等5个不同超声功率对甲醛萃取率的影响，结果如图4所示。从图4可看出，随着超声功率的增加，萃取率快速提高；但当超声功率超过150W后，萃取效率基本保持稳定。因此试验选择超声功率为150W。

图4 超声功率与萃取率的关系图

2.4 回收率分析

按照上述最优实验条件、操作方法对实验室保存的3个树脂整理剂样品进行测定，并同时进行样品3个浓度梯度的加标回收率实验，结果如表1所示。1号、2号样品中未检出甲醛，3号样品检出甲醛含量为0.231μg／mL，样品加标平均回收率达到84%以上，相对标准偏差在4.6%～7.2%之间，满足树脂整理剂甲醛含量检测的标准要求。

2.5 准确度分析

超声波辅助水萃取法与国标方法GB／T 20708-2006《纺织助剂产品中部分有害物质的限量及测定》提取的甲醛进行比较，结果如表2所示。从表2可知，超声波辅助水萃取法所提取的甲醛萃取率好、回收率高、相对误差较小。原因是超声波辐射产生的强烈空化效应、扰动效应、高加速度、击碎和搅拌作用等多级效应，增大了物质分子的运动频率和速度，增强了溶剂的穿透力，加速了目标成分进入溶剂，促进萃取的进行。固相萃取小柱可有效消除萃取液中的颜色，减少样品溶液基质的干扰，提高了方法的准确度。