液相色谱法直接测定纺织品中的可萃取六价铬

文/冯徐根 孙旸 张骁 林敏慧 杨萌

铬最常见的氧化态有两种，即三价铬和六价铬。三价铬是人体必需的微量元素，而六价铬是剧毒物质[1]。纺织品在染色过程中会使用大量的三价铬盐，一定条件下三价铬会转化成对人体有害的六价铬[2]。欧盟法规（EU）No 301/2014规定与皮肤接触的服装中的六价铬必须小于3mg/kg，STANGARD100 by OEKO-TEX要求产品中可萃取六价铬的限量值为0.5mg/kg。我国国家标准GB/T 18885—2020《生态纺织品技术要求》[3]及GB/T 39508—2020《针织婴幼儿及儿童服装》[4]对可萃取六价铬的限量均为0.5mg/kg。

目前，六价铬测试方法主要有分光光度法[5]、气相色谱质谱法[6]、高效液相色谱法[7-9]、高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法[10]和离子色谱-电感耦合等离子体质谱法等[11]。目前纺织品中可萃取六价铬的测试方法主要为分光光度法，我国国家标准GB/T 17593.3—2006《纺织品 重金属的测定 第3部分：六价铬分光光度法》[12]提供了使用分光光度计测定可萃取六价铬的方法（简称DPC法），但该方法容易受样品本身颜色的干扰，样品萃取液还需进行脱色处理，试验步骤相对繁琐[10]。目前学者们研究的液相色谱法是在DPC法的基础上利用液相色谱的分离能力来准确测定六价铬含量的，但该方法还需使用二苯基碳酰二肼进行显色反应，不仅需要购置显色试剂还增加了显色时间，无疑增加了试验成本和时间成本。

本文研究使用液相色谱仪直接测定纺织品中的可萃取六价铬含量，该方法步骤相对简便，不需要进行显色反应，即直接测定六价铬含量，缩短了试验周期，降低了试验成本。经试验证明，可以满足纺织品中可萃取六价铬的检测，可以为实验室提供纺织品中可萃取六价铬的另一种检测方法。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

仪器：液相色谱仪Agilent 1260 Infinity（安捷伦科技有限公司）；恒温水浴振荡器HZS-HA（哈尔滨市东联电子技术开发有限公司）。

标准物质、试剂、材料：六价铬（标准物质，1000μg/mL，北京曼哈格生物科技有限公司）；L-组氨酸盐酸盐一水合物（分析纯，中国纺织科学研究院）；氯化钠（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）；磷酸二氢钠二水合物（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）；氢氧化钠（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）；氨水（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）；无水硫酸铵（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）；纺织品（经检测不含有六价铬）。

1.2 标准溶液的配制

标准储备溶液的配制：分别准确移取浓度为1000μg/mL的六价铬标准溶液0.1mL，用二级水定容至10mL，得到浓度均为10μg/mL的六价铬标准储备溶液。

标准工作曲线的配制：准确移取标准工作溶液0.025mL、0.05mL、0.1mL、0.5mL、1.0mL、2.0mL至10mL棕色容量瓶中，用二级水定容，得到六价铬浓度为0.025μg/mL、0.05μg/mL、0.1μg/mL、0.5μg/mL、1.0μg/mL、2.0μg/mL的标准工作曲线。

1.3 仪器分析条件

色谱柱：阴离子分析柱（4.6mm×150mm）；流速：1.0mL/min；柱温：35℃；进样体积：20μL；流动相A：100mmol/L硫酸铵溶液（pH=8.5），洗脱程序：100%A等度洗脱4min；二极管阵列检测器，检测波长：372nm，参比波长：310nm；定量方法：外标法。六价铬液相色谱图见图1。

图1 六价铬液相色谱图

1.4 前处理

将纺织品剪成5mm×5mm样块，准确称取4.0g样品置于具塞三角瓶中，加入80mL酸性汗液，置于37℃恒温水浴振荡器中振荡萃取60min。萃取液冷却至室温后使用0.45μm无机相滤膜过滤，使用LC-DAD进行分析。

2 结果分析

2.1 仪器的优化

2.1.1 DAD检测波长的确定

使用二极管阵列检测器对浓度为2.0μg/mL的六价铬标准溶液进行光谱全扫描分析，结果见图2。

图2 六价铬二极管阵列检测器紫外吸收光谱图

由图2可知，六价铬在274nm和372nm均有特征吸收，而372nm处吸收峰响应值更高，可以得到更低的检出限，所以确定372nm作为六价铬的检测波长。

2.1.2 流动相pH值的确定

在碱性条件下，三价铬易被氧化为六价铬，而在酸性条件下，六价铬又易被还原为三价铬。所以测试过程中对流动相的pH值要求较为严格，本试验选择60mmol/L的硫酸铵作为流动相，柱温设置为30℃，分别考察了流动相pH值为6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0和9.5时，对六价铬色谱峰保留时间和峰宽的影响，结果见表1。

表1 流动相pH值对六价铬色谱峰保留时间和峰宽的影响

由表1可知，随着流动相pH值的升高，六价铬色谱峰保留时间逐渐缩短且峰宽减小，色谱峰越来越尖锐，当流动相pH值为8.5至9.5时，色谱峰峰宽变化较小，流动相过高的pH值会影响色谱柱使用寿命，所以综合考虑本试验流动相pH值确定为8.5。

2.1.3 流动相浓度的确定

流动相中硫酸铵的浓度也会影响到六价铬的出峰行为，调节流动相pH值为8.5，柱温设置为30℃，硫酸铵浓度分别选择20mmol/L、40mmol/L、60mmol/L、80mmol/L和100mmol/L，考察不同流动相浓度对六价铬色谱峰保留时间和峰宽的影响，结果见表2。

表2 流动相浓度对六价铬色谱峰保留时间和峰宽的影响

由表2可知，随着流动相浓度的升高，六价铬色谱峰保留时间逐渐缩短，色谱峰越来越尖锐，考虑到过高的盐溶液容易在液相流路系统中产生盐析效应，析出盐晶体容易造成流路系统堵塞及损坏液相色谱仪部件，所以本试验流动相浓度选择100mmol/L。

2.1.4 柱温的确定

硫酸铵浓度选择100mmol/L，调节流动相pH值为8.5，柱温分别选择25℃、30℃、35℃和40℃，考察不同柱温对六价铬色谱峰保留时间和峰宽的影响，结果见表3。

表3 柱温对六价铬色谱峰保留时间和峰宽的影响

表3的结果表明：柱温对保留时间影响显著，提高温度会使流动相粘度减小，促使六价铬色谱峰的保留时间提前，提高分析效率，且峰形更加尖锐，综合考虑确定柱温为40 ℃，可以实现六价铬的快速分析。

2.2 方法线性关系及检出限

以六价铬的浓度为横坐标，色谱峰的峰面积为纵坐标绘制标准曲线，线性相关系数为0.9998。方法检出限采用试剂空白添加标准溶液完成前处理步骤后进行仪器分析，当S/N=3时所对应的浓度为方法检出限，本方法的检出限为0.16mg/kg，结果见表4。

表4 纺织品中六价铬的标准曲线及检出限

2.3 回收率与精密度

回收率采用基体标准加入法，选取4种不同成分的白色织物作为基体，添加3个水平，分别为1.0mg/kg、2.0mg/kg、10.0mg/kg，每个水平平行测定7次，结果表明：回收率为87.5%～94.2%，相对标准偏差为3.8%～8.9%，满足日常检测要求，结果见表5。

表5 纺织品中六价铬的回收率与精密度

2.4 液相色谱直接测定法与分光光度法同时测定样品的结果比较

通过上述对仪器分析条件的优化，确定了最佳仪器分析条件。选取10种不同颜色及成分的织物添加六价铬标准溶液，使样品中六价铬含量为2.0mg/kg，分别使用液相色谱直接法和分光光度法对10种织物进行测定，比较两方法测定结果的区别，结果见表6。

表6 液相色谱直接法与分光光度法同时测定样品中六价铬含量的结果

由表6可以看出，液相色谱直接法测定结果与分光光度法的测定结果相对偏差为1.0%～7.7%，部分样品分光光度法测定值高于液相色谱直接法可能是由于样品本身褪色且吸收波长在540nm左右，导致了样品实际检测结果偏高。

3 结论

通过对液相色谱仪检测器波长、流动相pH值、流动相浓度和柱箱温度的优化，确定了最佳仪器分析条件，六价铬浓度在0.025μg/mL～2.0μg/mL线性范围内具有良好的线性关系，方法检出限为0.16mg/kg，回收率87.5%～94.2%，相对标准偏差3.8%～8.9%，液相色谱直接法测定结果与分光光度法的测定结果相对偏差为1.0%～7.7%。试验结果表明：本方法操作简便，检测时间短，重复性好，结果可靠，适用于纺织品中可萃取六价铬含量的检测。