纺织品中重金属含量检测预处理方法改进

庄健业

［高迪谛商品检验（上海）有限公司，上海201108］

0 引言

纺织品是用于满足人们日常物质和文化生活所需的社会产品。然而，大多数消费者对于纺织品中所含的化学物质和产品涉及的质量安全信息并不了解，这一现状使消费者在使用纺织品过程中面临较大的安全隐患。随着物质生活水平的提高，人们对纺织品的要求也越来越高，不仅要求款式新颖时尚、外观装饰漂亮，还关注产品的质量安全是否符合国家产品安全标准。

纺织品所含的重金属主要来源于原料的种植和制造、纤维加工（纺纱、织造/针织/无纺、染色/印花、后整理、服装加工等）过程中。其中，铅常会存在于纺织品和服装塑料配件、油漆、涂料以及金属涂层中，镉通常存在于纺织服装附件、各种颜色涂料及金属涂层中。虽然某些适量的重金属有益于人体健康，但人体一旦吸收过量的重金属就会被累积于肝、骨骼、肾及脑中，不但会减弱人体免疫功能，诱发癌症，而且还可能会引起慢性中毒，伤害人的中枢神经。

近年来，国内外对生态纺织品的品质越来越重视，制定了相应的标准，对重金属的安全指标也做出严格的规定，如国际上的生态纺织品标准OEKO-TEX Standard 100、国家标准GB/T 18885—2009《生态纺织品技术要求》、GB/T 30157—2013《纺织品总铅和总镉含量的测定》等。其中，OEKO-TEX Standard 100对重金属铅和镉总量限量值做了明确的规定，GB/T 30157—2013《纺织品总铅和总镉含量的测定》却对纺织品中的总铅和总镉含量的测定做出了明确的指导。

目前，纺织品重金属总量的测定一般都采用微波消解法进行样品预处理。微波消解法虽具有污染小、密闭防止挥发组分损失、节能高效等优点，但是其单批次处理量少、维护成本较高。本试验主要研究用高温高压消解罐法替代微波消解法对纺织品样品进行预处理，在确保微波消解法所具优点的情况下高效地进行检测，减少运行和维护成本。

1 试验

1.1 试验原理

根据GB/T 30157—2013《纺织品总铅和总镉含量的测定》方法进行试验。试验时，先将试样用浓酸进行消解，并将消解后的溶液稀释定容至所需刻度，然后用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICPAES）在适当的条件下测定铅和镉的发射强度，或用原子吸收分光光度计测量铅和镉的吸光度，对照标准工作曲线确定各种金属离子的浓度，计算出试样中重金属的总量。

1.2 试剂

硝酸和过氧化氢（AR，国药集团化学试剂有限公司），1 000μg/mL铅标准储备溶液和1 000μg/mL镉标准储备溶液（国家标准质量物质中心）。

除非另有说明，试验仅使用分析纯或以上级别的试剂以及GB/T 6682—2008《分析实验室用水规格和试验方法》规定的二级水或以上级别的水。

1.3 仪器设备

电感耦合等离子体发射光谱仪（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；水相过滤膜，孔径为0.45 um；高压消解罐，100 mL；微波消解仪，Milestone ETHOSA。

1.4 试验步骤

1.4.1 试样的制备

试验选取代表性的试样，将其剪至大小为5 mm×5 mm的碎片，称取0.2 g试样，精确至0.000 1 g。

1.4.2 消解定容

1.4.2.1 标准方法——微波消解法

向装有待测试样和空白的消解容器中分别加入8.0 mL浓硝酸，使得待测试样与浓硝酸在常温下充分反应后，将消解容器拧紧密封并转移到微波消解仪中，10 min升温至（175±5）℃，并保持20 min。试样冷却（至少5 min）后从微波消解仪中取出（打开消解容器前应先在通风橱中将微波消解罐冷却至室温，或冷却至少30 min）。

将消化干净后的溶液转移到50 mL的容量瓶中，用少量水分3次淋洗消解容器内壁，并将所有洗液混合置于容量瓶中，用水定容至所需刻度，摇匀，过水相过滤膜后，尽快将滤液用于电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-AES）分析。

1.4.2.2 改进方法[1]——高压消解罐法

向装有待测试样和空白的高温高压消解内管中分别加入7.0 mL浓硝酸和2 mL过氧化氢，待试样与浓硝酸在室温下反应完全后，将消解内管置于高温高压消解罐中拧紧，放入事先预热至（175±5）℃的烘箱中保持1 h后，将试样从烘箱中取出置于通风橱中冷却至室温。拧开外罐，将内管中消解干净的溶液转移到50 mL的容量瓶中，用少量水分3次淋洗消解容器内壁，并将所有淋洗液置于容量瓶中，用水定容至刻度，摇匀，过水相过滤膜，尽快将滤液用于电感耦合等离子体发射光谱仪（ICPAES）分析。

1.4.3 试验分析

1.4.3.1 ICP-AES分析元素波长

ICP-AES分析铅（Pb）元素和镉（Cd）元素的波长分别为220.3 nm和214.4 nm。

1.4.3.2 工作曲线

根据试验要求及仪器状况，将标准工作溶液用水逐级稀释至适当质量浓度的系列工作溶液，即0、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0μg/mL。设置仪器的分析条件，点燃等离子体焰距，待焰距稳定后，在相应的波长下按质量浓度由低到高的顺序测定系列工作溶液中各待测元素的光谱强度。以光谱强度为纵坐标，元素质量浓度为横坐标，绘制工作曲线。

1.4.3.3 样液的测定

按1.4.3.2所设定的仪器条件，测定空白溶液和样液中各待测元素的光谱强度，从工作曲线上计算出各待测元素的质量浓度。

1.4.3.4 结果计算

试样中的重金属元素的含量：

式中：Wi——试样中重金属元素的总含量，μg/g；

Ci——样液中被测重金属元素的质量浓度，μg/mL；

C0——空白样液中被测重金属元素的质量浓度，μg/mL；

V——样液的总体积，mL；

m——试样的质量，g。

1.4.3.5 仪器维护

对于意大利MILESTONE微波消解仪的维护保养需注意：①弹簧片及垫片容易裂开，需及时更换，特别是主控罐上的弹簧片及垫片尤其容易破裂；②主控盖上的陶瓷管容易断裂，使用时需轻拿轻放，不得用力操作或从实验台上掉落；③温度传感器容易折断，接头处容易松动导致接触不良，使用时特别需要注意；④内外罐使用时需保持干燥，以免微波加热时局部过热，导致内外罐的损坏。

对于高压消解罐维护保养需注意：内外罐使用时需保持干燥，若消解罐内外壁有酸黏附时需要及时用软布擦拭干净。

2 结果与分析

在空白试样中（基体分别为棉、麻、醋纤、锦纶、涤纶、氨纶、混纺）添加标准溶液[2]，使其空白试样中重金属铅（Pb）和镉（Cd）的质量浓度均为1.0μg/mL。经上述1.4.2所述的两种方法进行预处理后，用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-AES）测试重金属的质量浓度，测试结果见表1。

由表1可知，用标准方法与改进方法对试样进行预处理后所测重金属的质量浓度在准确性与精密性上均能满足测试要求[3]，即准确性上回收率的平均值为93%～98%，精密性上相对标准偏差≤3.5%。

通过对两种前处理方法比较后发现：标准方法所采用的微波消解方法在常规条件下一批次可以处理10只样品；改进方法所采用的高压消解罐法可以根据烘箱大小来决定一批次处理样品的数量，双层烘箱（61 cm×68 cm×79.5 cm）一次性可以处理100 mL高压消解罐180个，烘箱单批次处理量已远远大于微波消解仪的处理量。这一结论说明，在保证试验准确性和精确性的前提下，用高压消解罐法可以高效地处理更多的样品。

表1 不同方法处理试样后所测铅和镉的质量浓度

3 结论

（1）用高压消解罐法对样品进行预处理时，可以使纺织品样品完全消解干净，并可获得较高的回收率，在精密性与准确性上均能得到很好的控制，可以满足一般实验室的测试要求。

（2）高压消解罐法相比微波消解法来讲，不仅单批次消解量大，而且还可以有效地减少样品预处理时间；同时在仪器维护上无需更换配件，几乎无任何耗品，大大节约了维护成本。

（3）就仪器设备的价格而言，一般普通进口微波消解仪的价格为20万～30万元，国产微波消解仪的价格为5万～10万元；而高压消解罐内外罐一套价格仅为200～300元，按10套一组计算需要2 000～3 000元，烘箱价格3 000～5 000元，共计5 000～8 000元。相比微波消解仪来说，使用高压消解罐可以节约很大一笔设备费用，特别是对中小企业或者刚起步的企业而言，可以减轻很大的经济负担。

（4）纺织品中的重金属一旦进入人体就很难排出，会直接影响人体健康。因此，纺织品生产企业应当严格控制重金属的指标，在生产各环节中可用改进的检测技术对重金属含量进行监控，发现问题及时整改。