一種快速測定紡織品中游離重金屬鎳的方法研究

藍海嘯　盛翠紅　張鵬飛

摘要：本文采用超聲萃取-分光光度法在人工模擬汗液條件下測定紡織品中游離重金屬鎳的含量。研究了超聲萃取時間及顯色反應的最佳條件（最大吸收波長、最佳顯色時間、顯色pH值、顯色劑和乳化劑的最佳用量），并與原子吸收法進行了比較。試驗結果表明：本方法測定結果準確，具有操作簡便易行、適用性強、檢測效率高等優勢。

關鍵詞：超聲萃取；快速；紡織品；金屬鎳

近年來，紡織品上殘留重金屬問題不斷引起關注，許多國家對進出口紡織品中重金屬含量都有著嚴格的規定，并采用先進技術手段對紡織品中重金屬含量進行檢測。我國是紡織服裝出口大國，必須重視紡織品中重金屬含量問題，對游離重金屬含量加以嚴格控制，做好紡織品重金屬含量的測定。

鎳元素是人體微量元素之一。但人體長期接觸鎳會產生皮膚過敏，攝入過量的鎳可導致肺癌。紡織服裝中的鎳主要來源于三個方面：一是紡織纖維原料的種植和制造過程；二是紡織纖維加工過程，如含有鎳的金屬絡合物染料、媒染劑等的使用；三是服裝加工過程，如各種輔料及飾品的使用[1]。

通常紡織品中重金屬含量有兩種表示方法：一是紡織樣品經灰化-溶解后，通過原子吸收光譜（AAS、GFAAS）、原子發射光譜（ICP-AES）檢測，所測得的數據為重金屬總含量[2] ；二是紡織樣品經38℃的人工合成汗液或合成唾液浸泡1h，再通過原子分光光度法[3]、電感耦合等離子體原子發射光譜[4-5]等檢測萃取液中游離重金屬離子含量。該項檢測能更好地體現游離重金屬對人體健康造成的直接傷害。但由于儀器通常比較昂貴，且需要專業人員的操作，操作過程繁瑣，檢測周期長，不能滿足快速測定的需要。本文采用超聲萃取-分光光度法測定紡織品中游離重金屬鎳的含量。在酸性條件下，用1，2-環己二酮二肟與鎳配位生成紫紅色絡合物，采用紫外分光光度法直接測定微量鎳的含量，提取技術采用超聲萃取，時間為10min。該方法大大減少了測試時間，且操作簡便，達到了快速測定游離重金屬鎳的效果。

1 試驗部分

1.1 材料與儀器

尿素、氯化鈉、無水乙醇、冰乙酸、乳酸、磷酸鈉、硫酸鎳、曲拉通、1，2—環己二酮二肟、檸檬酸、檸檬酸鈉、丙酮、磷酸、紡織品樣品。

紫外-可見分光光度計（島津UV-2450）；石英亞沸水蒸餾器（江蘇宜興勤化石英玻璃儀器廠）；電子分析天平（Mettler，瑞士）；超聲波清洗器（上海超聲波儀器廠）；恒溫水浴鍋（科偉二孔A）；150mL具塞三角燒瓶；100mL、1000mL容量瓶；2mL移液管；50mL 量筒；25mL 比色管及試管架；分液漏斗等。

1.2 溶液配制

1.2.1 人工汗液配備

根據表1，配備pH值為4.4的人工汗液1L。

1.2.2 鎳標準工作液的配制

準確稱取0.0448g 硫酸鎳，用二次蒸餾水定容至100mL 容量瓶中。

1.2.3 曲拉通的配制

移取曲拉通2mL 定容至100mL 容量瓶中，混勻。

1.2.4 緩沖液制備

稱取檸檬酸21.01g 溶于1L 容量瓶中，稱取29.41g 檸檬酸鈉溶于1L 容量瓶中，分別移取不同濃度的檸檬酸和檸檬酸鈉于細口瓶中，pH值分別為：2.5/3.1/3.5/3.9/4.3/4.7/5.0/5.5/6.0/7.0 的緩沖溶液。

1.2.5 1，2-環己二酮二肟的配制

稱取1，2-環己二酮二肟0.1g 溶于100mL 的丙酮中，暗處放置。

1.3 試驗方法

（1）抽取具有代表性的紡織品試樣，剪碎至5mm×5mm 以下，混勻，稱取4g（精確至0.01g）試樣，置于150 mL 的具塞三角燒瓶中。加入酸性汗液40mL，將纖維充分浸濕，在超聲波中振蕩萃取10min 后取出，靜置、過濾作為樣液供分析用。

（2）分別取2 份8mL（1）中制取的樣液于25mL的比色管中，隨后其中一份加入0.4mL 1，2-環己二酮二肟[6]溶液和2.5mL曲拉通溶液，立即搖勻，靜置5min；另外一份只加入0.4mL 水和曲拉通溶液，作為空白參比溶液。

（3）測定樣液顯色溶液的吸光度值A，進而計算出紡織品中鎳的含量。

2 結果與討論

2.1 吸收曲線——最大波長選擇

準確移取人工模擬汗液8mL、鎳標準儲備溶液0.3mL、（1+1）H3PO4溶液0.9mL、1，2-環己二酮二肟顯色劑1.2mL于25mL的比色管中，用二次蒸餾水定容，振蕩搖勻后，比色皿在波長510 nm ～570 nm 范圍內測定吸光度，結果表明產物的最大吸收波長在550nm，故本試驗選擇550nm作為測定波長。

2.2 不同pH 值緩沖溶液的影響

按1.3試驗方法，分別以pH =2.5/3.1/3.5/3.9/4.3/4.7/5.0/5.5/6.0 的檸檬酸—檸檬酸鈉緩沖溶液作為反應介質對1，2-環己二酮二肟—鎳試劑反應體系在550nm處測定吸光度值。試驗顯示，隨著pH值的增大，吸光值A值隨之增大，當pH=4.3時吸光度有一極大值，故選擇體系的緩沖溶液為pH=4.3～4.7。

2.3 顯色劑1，2-環己二酮二肟用量

按1.3試驗方法，取8mL pH值為4.4的人工模擬汗液，鎳40μg，曲拉通2mL，加入同濃度不同量的顯色劑，5分鐘后在550nm處測定絡合物的吸光度A，結果顯示，隨著顯色劑量的加大，吸光度A 逐漸升高，當濃度達到0.4mL時有個最大吸收，故我們選擇顯色劑用量為0.4mL（1mg/mL）。

2.4 乳化劑曲拉通用量的選擇

按1.3試驗方法，取8mL pH值為4.4 的人工模擬汗液，鎳40μg，顯色劑1，2-環己二酮二肟0.4mL，不同濃度的曲拉通，5分鐘后在550nm處測定絡合物的吸光度A。結果顯示，隨著乳化劑用量的加大，吸光度A 逐漸升高，在2.5mL達到一個最大值后，又逐漸降低且幅度較大。故選擇2.5mL 作為最佳用量。endprint

2.5 絡合物穩定性測定

取8mL pH值為4.4 的人工模擬汗液，鎳40μg，顯色劑1，2—環己二酮二肟0.4mL，曲拉通2.5mL，30 分鐘內在550nm處測定吸光度值A，結果得出：絡合物5 min后顯色達到最大，30 min內變化較穩定。因此，選擇5 min為最佳顯色時間。

2.6 標準工作曲線的制作

分別加入8 mL人工模擬汗液溶液于7 個25 mL 比色管中，隨后加入0.4mL 1，2-環己二酮二肟顯色劑溶液和2.5mL乳化劑，立即混勻，然后分別移取0.05mL、0.1 mL、0.15 mL、0.2 mL、0.25 mL、0.3 mL、0.4mL濃度為0.1mg/mL的鎳標準工作溶液于比色管，最后加入2.5mL 曲拉通定容，靜置5 min。另外一比色管以試劑溶液（不加顯色劑或鎳離子的溶液）為參比，在550 nm 波長測定吸光度。測得的數據進行回歸處理，得到線性回歸方程為：y=0.004x+0.0007，相關系數R2=0.998，有良好的線性關系。

2.7 萃取方法的選擇

本試驗采用超聲萃取方法，萃取時間10min。隨機剪取化纖、純棉4g，溶于40mL酸性汗液中。分別采用超聲萃取方法萃取10min，在（38±1）℃條件下萃取1h。其結果如表2所示。

由鎳的測定結果可以看出，38℃水浴振蕩萃取1 個小時與超聲萃取10 分鐘的吸光度基本一致，水浴震蕩萃取需要更長時間，不利于現場快速測定。顯然超聲萃取方法的效率更高。

2.8 加標回收

分別萃取化纖、棉布、皮革、混紡、亞麻5種布料6g與60mL 汗液中萃取10 分鐘。分別取5種萃取液8mL各兩份，其中一份加入2.5μg 鎳標準液進行加標回收試驗，加標回收率為96.4%～110.8%。如表3所示。

2.9 樣品的測定

任意抽取紡織品試樣1#和2#，稱取4g（精確至0.01g），剪碎至5 mm×5 mm 以下，混勻，置于150 mL 的具塞三角燒瓶中。加入酸性汗液40mL，將纖維充分浸濕，在超聲波中振蕩萃取10min后取出，過濾并取其濾液8.0mL 放入25mL 的比色管中，加入0.4mL 1，2-環己二酮二肟顯色劑溶液和2.5mL 乳化劑搖勻，靜置5min，于550nm 波長處測量吸光度。將該方法與標準方法原子分光光度法進行對比測定，測試結果見表4。

通過兩種方法的結果比較我們可以看出：本文試驗所用超聲萃取-分光光度法的測定值與原子吸收法基本一致。

3 結論

1）在酸性條件下，用1，2-環己二酮二肟與鎳配位生成紫紅色的絡合物，采用紫外分光光度法直接測定微量鎳含量，得出最佳試驗條件為：溶液的最大吸收波長為550nm，顯色時間6min，顯色pH 值為4.3～4.7，顯色劑用量為0.4mL，乳化劑曲拉通量為2.5mL，超聲萃取時間為10min。

2）通過與原子吸收法的測定結果進行比對，超聲萃取-分光光度法對紡織品中鎳含量測定值與原子吸收法基本一致。

3）相比原子吸收法，超聲萃取-分光光度法大幅縮短了檢測時間，具有操作簡便易行、適用性強、檢測效率高等優勢。是一種理想的快速測定紡織品中游離重金屬鎳的方法。

參考文獻：

[1]傅科杰，楊力生，童魯波，等.紡織品中殘留重金屬的來源因素分析[J].檢驗檢疫科學，2004， 14（4）：25-27.

[2]劉德駒，倉金順.濁點萃取-石墨爐原子吸收法測定紡織品中微量鎳[J].印染，2011，（1）：37-48.

[3] GB/T 17593.1—2006 紡織品重金屬的測定[S].

[4]梅先泉.重金屬廢水的危害與治理[J].微量元素與健康研究，2004，21（4）：54-56.

[5]方紅，楊曉兵.電感耦合等離子體原子發射光譜法測定化妝品中砷、鉛、汞[J].光譜實驗室， 2002， 19（1）：74-77.

[6] Zhao S. L， Xia X. Q， Ma H. R. ，et al. Spectrophotometric determination of nickel with p-acetylarsenazo[J].Talanta，1994，41：1353-1356.

（作者單位：藍海嘯，漢中出入境檢驗檢疫局；盛翠紅，西安工程大學；張鵬飛，陜西出入境檢驗檢疫局）endprint