纺织品中重金属检测预处理方法研究进展

文/卢兰凤

随着社会的发展和人民生活水平的提高，消费者对纺织产品的安全性也越来越重视。而纺织品中重金属的含量是评价其安全性的重要指标。纺织品中重金属的来源非常广泛，而金属络合染料的使用是其主要来源[1]，此外，天然的纺织材料也可能含有从空气或土壤中吸收的重金属，天然染料染色过程中使用的媒染剂通常重金属含量超标[2]。重金属在人体中的代谢非常缓慢，并且会在肝脏和骨骼中积累，损坏免疫系统和器官，造成畸变、癌症甚至死亡[3-4]。因此，纺织品中重金属的检测显得尤为重要。

1 纺织品重金属检测预处理方法

目前，各个标准中，对纺织品重金属含量进行检测之前，通常需要对样品进行预处理。如GB/T 20223—2006中对棉短绒中的铁含量进行检测时，样品需用干灰化法进行预处理；GB/T 30157—2013对纺织品中的铅和镉进行检测时，样品需用微波消解法进行预处理；GB/T 17593—2007对纺织品中的铅、镉、汞、铜等重金属的检测，样品需用酸性试剂萃取法进行预处理[5]。总体来看，国内常用样品预处理方法有干灰化法、酸性试剂萃取法、碱性试剂萃取法、压力罐消解法和微波消解[6]。干灰化法是在高温条件下，将样品进行炭化后进行灰化，灰化完全后进行检测，该方法可对大量样品进行检测，但纺织品中成分复杂，灰化条件难以统一，同时灰化温度过高易造成重金属的挥发，从而造成测试结果的偏差。酸性试剂萃取法是运用酸的强氧化性使样品分解再进行检测的方法，该法操作简单，污染小，但由于试剂复杂且浓度高，易对结果的准确性产生影响，同时由于消解温度、酸的含量等条件易使样品消解不完全，微波消解法是在高压密闭环境中对样品进行消解，直接对样品进行加热并迅速破坏样品。该法能够消解一些用酸难以消解的样品，消耗试剂少，密闭环境既可以减少样品的损失和交叉污染，也可以减少废气对环境的污染，高效节能，数据准确可靠，但处理样品量小，否则易对仪器和配件造成伤害，且成本较高。压力罐消解法是在封闭条件下运用强酸、强氧化剂等将样品分解，而后进行重金属检测，该法可减少样品的损失，但消解时间较长。

2 前处理方法研究进展

由此可见，目前常用的前处理方法均有各自的局限性。但随着科技发展，样品预处理将向着操作简单、溶剂小、对环境污染少以及自动化方向发展[2]。陈志华[7]对比了干灰化法和微波消解法处理得到的重金属含量，发现干灰化法处理得到Cd的浓度为0.09μg/g，Pb的浓度为1.12μg/g，且其浓度均低于微波消解法，而其用硝酸镁作为灰化剂之后发现Cd的浓度为0.20μg/g，Pb的浓度为1.36μg/g，其效果与微波消解法处理的效果相当，且干灰化法成本低，样品处理量大，该灰化剂的改良有效地改善了干灰化法因灰化温度高使重金属损失而造成的结果差异问题。庄键业[8]对运用高温高压消解罐法替代微波消解法对样品预处理进行了研究。试验通过对比两种预处理方法并用电感耦合等离子体发射光谱仪对重金属进行检测发现两种方法处理的重金属质量均能够满足分析要求，而相较于传统的微波消解法，高压消解罐法可同时处理大批量的样本，可以节省时间，同时其所用的仪器费用也大大低于微波消解法。运用酸性汗液萃取剂对重金属进行萃取时发现，高浓度的氯化钠对样本影响较大[9-10]。由于本底高，会严重影响结果的准确性[11]。易碧华等[9]在萃取剂中加入4μL50g/L硝酸镍基体改进剂，发现改良的预处理方法萃取得到的砷可直接用石墨炉原子吸收光谱进行检测，且检测限可达0.05mg/kg。该研究通过在酸性试剂萃取法中加入硝酸镍的方法有效改善了高本底试剂对结果准确性和灵敏度的影响。ICP-MS易受同位素、试剂及基体核素等形成的质谱峰干扰，为尽量减少本底对结果的干扰，李学洋[12]等人运用正交试验对萃取溶剂、温度和时间进行研究，发现当以0.07 mol/L的盐酸为萃取剂，30℃萃取2h时可用ICP-MS法同时测定纺织材料及助剂中的17种可迁移元素。该方法通过对酸性萃取条件的改良，有效增加了重金属的检测种类。目前尚无运用电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）对纺织品中金属元素进行检测的相关报道。为弥补这一短板，徐建云等人[13]对运用ICP-OES对酸性汗液和微波辅助消解法提取5种纺织品中的锌进行检测研究发现，两种方式处理的锌元素检出限分别为0.01518mg/kg和0.10790mg/kg，对5种纺织品进行测定，锌元素的可萃取含量在0.11mg/kg ～3.12mg/kg，总量为3.25mg/kg ～99.16mg/kg，表明两种试验方法具有一定的精密度，且具有一定的实用性。为解决样品消解不完全对重金属检测结果的影响，李应培[14]对几种常见纤维消解情况进行了对比归纳，同时对消解不安全的酸浓度、消解时间、温度和罐体压力进行了调整，使样本消解完全，如对棉和涤纶的消解时可加入8mL硝酸，消解温度为185℃时可使样品消解完全，且罐体温度只有1.2MPa。对锦纶的消解加入7mL浓硝酸和1mL氟硼酸，消解温度达到205℃保持10min可使样品消解完全。为得到准确可靠的数据奠定了基础，同时给同行提供参考。

3 总结与展望

重金属检测的前处理方法大多操作复杂且化学试剂繁多，对后期重金属的检测及准确性都具有极大的影响，而在检测方法方面，目前所用的检测方法大多需要预处理，而受样品预处理条件的限制，对检测方法的灵敏度要求更加严格，因此对于纺织品重金属的检测未来应向着精确度更高，以及操作简单及可持续的方向发展，一方面，应针对目前样品预处理方法存在的缺陷进行改善，尽可能减少样品之间的相互污染和对环境的污染，提高样品中重金属的萃取量，以提高重金属检测的准确性，同时注重开发新的环境污染小，操作简便，可处理大量样本且准确度高的新型样品预处理方法。另一方面，应提高检测方法的灵敏度，使检测结果更为准确，同时应开发操作简单、样本处理量大、检测限低且样品无需进行预处理的新型重金属检测方法。