纺织品中可萃取重金属和有机锡含量非破坏性检测研究

邓明亮 刘伟 任刚 杨萍

摘 要：借助超声提取技术发展了纺织品中可萃取重金属和有机锡含量的非破坏性检测方法。系统评价了试样质量、萃取时间等对非破坏性检测的影响，结果显示样品不破坏以及增加试样量对超声提取法测试结果影响均较小，有望用于纺织品生态测试项目的非破坏性检测领域中。

关键词：纺织品；可萃取重金屬；有机锡；非破坏性检测

中图分类号：TS102 文献标识码：B 文章编号：1674-2346（2017）02-0018-04

重金属离子和有机锡化合物由于对人体具有较强的生理毒性，近年来越来越受到消费者的关注。例如铅离子会对人体的造血系统、消化系统产生损害，伤害人的脑细胞甚至致癌致突变；镉离子会导致人体出现高血压，引起心脑血管疾病和肾功能失调，是一种可疑的致癌物；而有机锡化合物则会对人体的皮肤、呼吸道产生强烈刺激，进而通过皮肤或脑水肿引起全身中毒，甚至死亡。目前我国主要通过GB/T 17593.1-4《纺织品重金属的测定》和GB/T 20385-2006《纺织品有机锡化合物的测定》分别测试纺织品中可萃取重金属和有机锡化合物含量。

然而，以上方法均为破坏性的，需将代表性样品剪碎至一定尺寸后加入酸性汗液进行机械振荡，这势必导致测试的样品无法再次使用，造成大量的资源浪费。我国每年用于检测的纺织品数量多达数百万件，这将造成数十亿元的损失。因此，如果能够发展一套用于纺织品非破坏性测试的方法，将节约大量的资源和生产成本。鉴于纺织品可萃取重金属含量和有机锡化合物的测试前处理中样品萃取操作相同，本文将以超声波萃取技术分别应用于以上项目的非破坏性实验，并通过与GB/T 17593.1-4《纺织品重金属的测定》和GB/T20385-2006《纺织品有机锡化合物的测定》的测试结果进行对比，筛选出适用于纺织品可萃取重金属含量和有机锡化合物非破坏性测试的方法。

1 实验

1.1 实验设备及试剂

KQ-300超声波清洗机（40 kHz）、机械振荡器、单丁基锡标准品（97.0%， O2si Smart Solution，美国）、重金属Cu离子标准溶液（1000 ppm，Dr. Ehrenstorfer公司，德国）、电子天平、量筒、锥形瓶、移液器、烧杯、气质联用仪（Trace 1300 ISQ）、电感耦合等离子体发射光谱仪（Optima 8000）。

1.2 实验样品选择

为确保测定结果稳定、可信度高，在挑选阳性样品时，选择素色、单层面料，且不含印花、绣花等可能影响测定结果的组件的样品。在对空白样品进行加标测试时，选择白色纯棉贴衬作为基布，旨在排除因样品本身不均匀等因素。最终选取了含有Cu2+的样品（样品1，按GB/T 17593.2测得Cu2+含量约32 mg/kg）用于评价使用不同方法测试可萃取重金属的结果。另外，由于缺少足量的含有有机锡化合物的样品，提前向每克纯棉基布中加入含有10 ug单丁基锡的甲醇溶液，充分混合均匀后烘干，剪碎后作为加标样品（样品2）用于有机锡含量测试。

1.3 实验方法

由于GB/T 17593.1-4和GB/T 20385-2006前处理中对纺织面料的萃取操作相同，都是使用酸性汗液对样品机械振荡萃取60 min，因此本实验中将对可萃取重金属和有机锡含量同时进行考察。由于试样的浴比（萃取液体积与样品质量的比值，mL/g）会对样品的萃取结果产生影响，为使实验结果具有可比性，所有实验的浴比均按GB/T 17593.1-4的操作进行，即浴比统一为20，萃取溶液为酸性汗液（pH值为5.50）。

方法一：称取4 g代表性试样两份（供平行试验），精确至0.01 g，置于具塞三角烧瓶中。加入80 mL酸性汗液，将纤维充分浸湿，放入37℃恒温水浴中振荡60 min，取出后静置冷却至室温。

方法二：称取4 g代表性试样两份（供平行试验），精确至0.01 g，置于具塞三角烧瓶中。加入80 mL酸性汗液，将纤维充分浸湿，放入恒温超声波清洗机中，在37℃水浴中超声60 min，取出后静置冷却至室温。

以上2种方法得到的萃取溶液经过滤后可直接采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪（ICP-AES）测试其可萃取重金属含量。对于有机锡含量的测定，在上机分析前需对萃取样液进行衍生化：分别移取上述方法制得的2种样液20 mL，加入到50 mL平底烧瓶中，添加2 mL乙酸盐缓冲溶液，摇匀，再加入2 mL四乙基硼化钠溶液进行衍生化、2.0 mL正己烷进行萃取，上球型冷凝管，通水后用电磁搅拌器搅拌30 min，最后将反应液转移至分液漏斗中，经充分振荡后去除水相（下层），从分液漏斗中分离出1 mL正己烷相（含有被测物），转移至具塞试管，加入适量无水硫酸钠脱水后供气质联用仪分析。

2 结果分析与讨论

为研究不同方法对可萃取重金属和有机锡含量非破坏性测试的可行性，方法一和方法二均包括将样品剪碎至5？ mm（碎样）和不剪碎（整样）2种处理方式，通过考察碎样和整样在不同萃取方法和试样量等条件下的测试结果，力求发展一套非破坏性测试方法。

2.1 试样质量对萃取效率的影响

与普通的测试方法不同，要实现对成衣的非破坏性测试，样品的质量将是一大难题。本实验首先对不同质量的碎样和整样分别使用机械振荡和超声提取2种方法进行可萃取重金属含量的测定。在实际测试中，为避免一些克重小或拒水性样品整体漂浮在溶液表面而无法有效萃取，可使用惰性支架进行固定，使之充分浸在溶液中。由于实验设备有限，实验中仅考察了质量为2g、4g、8g、16g时对测试结果的影响，结果见表1和图1。

从表1和图1中可知，随着质量的增加，各条件下的可萃取重金属含量均出现不同程度的下降，这说明在相同条件下质量的增加会影响酸性汗液对样品的萃取能力。对碎样的2组测试结果进行研究可发现，不同质量的样品在使用机械振荡和超声提取的萃取效果相当，可认为以上2种方法都能对剪碎的样品进行有效地萃取。而对于整样，在质量增加时使用机械振荡方法测得的含量明显下降，这主要是由于随着样品质量的增加，整样在震荡过程中会出现面料的多重折叠，导致部分折叠处的组分难以被充分萃取；与之相比，由于超声波具有较强的穿透力，能够有效地作用于折叠部分的面料，且被萃取下来的物质能够迅速扩散至溶液中，因此在试样质量较大时超声提取法的萃取能力变化较小，更适用于对纺织品可萃取重金属含量的非破坏性检测。

2.2 萃取時间对超声提取法的影响

为了考察超声提取时间的影响，试验中分别研究了超声时间为15min、30min、60min、90 min对样品1的可萃取重金属和样品2的有机锡含量的萃取效果，结果见表2和图2。

从表2和图2中可知，采用超声提取法测试整样的测试结果整体略低于碎样。观察整样的测试结果可知，有机锡含量和萃取重金属测试在超声时间分别为30 min和60 min时基本达到稳定，可认为被充分萃取。由于样品2中的有机锡化合物为加入的标准品，实际样品上的有机锡化合物可能更难被萃取，因此建议将超声萃取时间统一定为1 h。

需要指出的是，本实验为方便对不同方法之间进行比较，将浴比统一定为20，并研究了在此条件下使用超声提取法进行非破坏性测试的可行性。而对于普通的成衣，浴比为20时可能需要较大的超声容器，不具有可操作性，因此在确保样品充分浸渍的前提下，建议在实际操作测试中合理设置浴比。

3 结论

本文通过实验比对，选取了超声波萃取法对纺织品中可萃取重金属和有机锡含量进行非破坏性检测，系统评价了萃取试样量、萃取时间等对测试结果的影响。结果显示，超声提取法测得中的可萃取重金属和有机锡含量受试样质量影响较小，且选择萃取时间为1 h可认为萃取完全，适用于进行纺织品中可萃取重金属和有机锡含量的非破坏性测试。不过需要指出的是，由于不同方法之间的结果存在较大的差异，因此采用该方法测定的结果并不适用于现有产品标准的判定。

参考文献

[1] 池海涛，张小莉，周晓晶，等.我国生态纺织品检测技术进展[J].毛纺科技，2008（9）：61-63.

[2] 胡勇杰.纺织品中有机锡化合物含量的测定[J]. 中国纤检，2007（3）：19-22.

[3] 伏广伟，耿轶凡，杨萍，等. 纺织品非破坏性检验的可行性研究[J].纺织导报，2012（10）：103-104.

On the Non-Destructive Testing of Extractable Heavy Metal and Organotin Content in Textiles

DENG Ming-liang1，2 LIU Wei1 REN Gang1 YANG Ping1，2

（1.CNTAC Testing Center，Beijing 100025，China；

2.China Textile Information Center，Beijing 100742，China）

Abstract： A non-destructive testing method on the determination of extractable heavy metal and organotin compounds in textiles was developed by ultrasonic assisted extraction technique. The influence of the sample mass and the extraction time on non-destructive testing was studied systematically. The results show that not damaging the samples or increasing the sample amount have little influence on the results of ultrasonic extraction test， which is expected to be used in non-destructive testing of textile ecological testing program.

Keywords： textiles； extractable heavy metal； organotin； non-destructive testing