纺织品附件中铅的微波消解
2019-08-30韩宁吴东晓张文良赵海浪
韩宁,吴东晓，张文良，赵海浪
（上海市质量监督检验技术研究院，上海200040）
0 引言
纺织品附件品种较多，常包括钮扣、拉链、饰品等小部件，这些附件可能在生产加工过程中引入重金属铅[1]。重金属铅一旦摄入到人体内就很难排出体外，并会在体内累积，最终可能会对人体的器官和生理功能造成损害。因此，国内外不断颁布或更新关于纺织品附件中重金属含量的标准，并明确给出限定值。
目前，对纺织品及附件中的重金属铅的检测方法比较多。电感耦合等离子体发射光谱法（ICP）因具有操作简单、定量准确等优点被广泛应用，而微波消解法以其快速、高效、污染小的优点被广泛应用于纺织品及附件中重金属的前处理[2]。本文依照GB/T 30157—2013《纺织品总铅和总铅含量的测定》方法标准，在应用电感耦合等离子体发射光谱法技术前提下，对纺织品附件中铅的微波消解的前处理影响条件进行分析研究。
纺织品附件有金属和非金属两类。鉴于纺织品附件材质种类繁多，因而需要选取大量具有代表性的纺织品，并收集相关的附件。通过对其中的阳性样品进行研究，从而探讨可以普遍用于纺织品附件的微波前处理方法。
1 试验
1.1 微波消解法原理
在密闭的高压环境中对样品进行消解，通过“热效应”的方式对样品直接加热，使样品迅速被破坏，并与溶剂反应，在短时间内可以完全分解样品。此方法可以准确地控制微波消解温度，能快速、安全、高效地分解样品。试验所用的密闭系统不仅可以避免易挥发的砷、汞等重金属的损失，还可以避免样品间的交叉污染及外源性污染，空白值低。
1.2 仪器设备
MARS6型微波消解仪（美国CEM公司）、电感耦合等离子体发射光谱仪（铂金埃尔默Optima 7000DV）。
1.3 试剂
浓硝酸（分析纯），国药集团化学试剂有限公司；双氧水（30%，分析纯），国药集团化学试剂有限公司；铅标准溶液，CAS号7440-92-1。
1.4 样品选择
采集200只具有代表性的纺织品，并对其附件的铅含量进行检测，然后筛选出5只含铅的非金属材质阳性样品（用q1、q2、q3、q4、q5表示），以及23只含铅的金属材质阳性样品。
1.5 附件微波消解试验
取一定量的非金属或金属材质附件样品，研磨成粒径≤2 mm的粉末，充分混合均匀。准确称取0.3 g（±0.000 1 g）样品，置于消解罐中，然后加入一定量的浓硝酸和双氧水，使用微波消解仪分别升温到设定的温度，消解一定的时间后冷却至室温，过滤消解溶液，并定容至50 mL，最后用电感耦合等离子体发射光谱仪测定铅离子的含量。
2 结果与讨论
2.1 非金属材质附件微波消解
2.1.1 消解温度对铅消解效果的影响
为了研究微波消解温度对附件中铅的消解效果的影响，在100、120、140、160、180和200 ℃温度下分别对样品q1、q2、q3、q4、q5进行消解，测定不同温度下铅离子的含量，测试结果见图1～5。
由图1～5可以看出：随着消解温度的升高，样品所含铅的质量分数先逐渐提高，达到一定值后基本保持不变；样品q1、q2和q5在消解温度达到160℃时消解效果达到最好，q3和q4在消解温度达到180℃时消解效果最好。由此可见，当消解温度达到180℃时基本可以满足市场上大多数纺织品附件中铅含量的检测需求。
图1 消解温度对q1中铅含量的影响
图2 消解温度对q2中铅含量的影响
图3 消解温度对q3中铅含量的影响
图4 消解温度对q4中铅含量的影响
图5 消解温度对q5中铅含量的影响
2.1.2 消解时间对铅消解效果的影响
为了研究微波消解时间对附件中铅的消解效果的影响，分别测试样品q1、q2、q3、q4和q5在消解2、4、6、8、10和12 min后铅离子的含量，比较不同消解时间下铅离子的含量。测试结果见图6～10。
图6 消解时间对q1中铅含量的影响
图7 消解时间对q2中铅含量的影响
图8 消解时间对q3中铅含量的影响
图9 消解时间对q4中铅含量的影响
图10 消解时间对q5中铅含量的影响
由图6～10可以看出：随着微波消解时间的增加，样品中铅含量的检测结果呈现先升高后基本保持不变的现象；样品q5在消解时间超过8 min时消解效果达到最好，q1、q2、q3和q4在消解时间超过10 min时消解效果最好。由此可见，微波消解时间达到10 min时就可以满足市场上大多数纺织品附件中铅含量的检测需要。
2.1.3 硝酸用量对铅消解效果的影响
为了研究微波消解时硝酸用量对附件中铅的消解效果的影响，分别加入3.5、4.0、4.5、5.0和5.5 mL硝酸对样品q1、q2、q3、q4和q5进行消解，比较不同硝酸用量下铅离子的含量，测试结果见图11～15。由图11～15可以看出：随着硝酸用量的增加，样品铅含量的检测结果先增大后逐渐保持不变，当硝酸用量超过4.5 mL时消解效果达到最好。由此可见，硝酸用量为4.5 mL时就可以满足市场上大多数纺织品附件铅含量的检测需要。
图11 硝酸用量对q1中铅含量的影响
图12 硝酸用量对q2中铅含量的影响
图13 硝酸用量对q3中铅含量的影响
图14 硝酸用量对q4中铅含量的影响
图15 硝酸用量对q5中铅含量的影响
2.1.4 双氧水用量对铅消解效果的影响
为了研究微波消解时双氧水用量对附件中铅的消解效果的影响，分别加入0、0.2、0.4、0.6和0.8 mL双氧水对样品q1、q2、q3、q4、q5进行消解，测定不同双氧水用量下铅离子的含量，测试结果见图16～20。
图16 双氧水用量对q1中铅含量的影响
图17 双氧水用量对q2中铅含量的影响
图18 双氧水用量对q3中铅含量的影响
图19 双氧水用量对q4中铅含量的影响
图20 双氧水用量对q5中铅含量的影响
由图16～20可以看出，随着双氧水用量的增加，样品铅含量的检测结果先增大后逐渐保持不变；q1和q2样品在双氧水用量超过0.4 mL时消解效果达到最好；q3、q4和q5在双氧水用量超过0.6 mL时消解效果最好。由此可见，双氧水用量为0.6 mL时可以满足市场上绝大多数纺织品附件铅含量的检测需要。
2.2 金属材质附件微波消解
对金属材质附件进行微波消解研究时发现，当金属材质附件被研磨成≤2 mm的颗粒时，加入3.5～5.5 mL的硝酸，样品就可以达到很好的消解效果，且消解温度、消解时间、硝酸用量和双氧水用量对消解效果的影响并不明显。
3 结论
（1）普遍适用于非金属材质附件微波消解的条件为：消解温度180℃、消解时间10 min、硝酸用量4.5 mL、双氧水用量0.6 mL。
（2）对于大部分纺织品金属材质附件，加入3.5～5.5 mL的硝酸进行微波消解试验就可以取得较好的消解效果，且消解温度、消解时间、硝酸用量和双氧水用量对消解效果几乎无影响。
