紅外光譜法快速鑒別桶裝飲用水桶的材質(zhì)

曹東麗，汪曉冬，艾玉，廖振宇

紅外光譜法快速鑒別桶裝飲用水桶的材質(zhì)

曹東麗，汪曉冬，艾玉，廖振宇*

（天津市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測技術(shù)研究院，天津300384）

采用傅立葉紅外光譜壓片法建立快速鑒別PC和PET兩種材質(zhì)桶裝飲用水桶的方法。比對分析兩者紅外光譜特征，明確各自主要特征峰，PC和PET材質(zhì)的C=O伸縮振動峰差別顯著，對照標準紅外光譜圖，實現(xiàn)對兩種材質(zhì)水桶的快速定性，為桶裝飲用水桶質(zhì)量的有效監(jiān)管提供快速的檢測方法。

飲用水桶；紅外光譜；PC；PET；鑒別

近年來，隨著人們飲水習(xí)慣的改變，我國桶裝水消費量急劇上升，但在桶裝水行業(yè)快速發(fā)展的同時，盛水容器的材質(zhì)及安全性問題引人關(guān)注。不良商家為牟取利益，將不合格的水桶投放到市場中，對消費者的健康構(gòu)成很大威脅。GB19304-2003《定型包裝飲用水企業(yè)生產(chǎn)衛(wèi)生規(guī)范》規(guī)定“循環(huán)使用的桶必須由聚碳酸酯（PC）材料制成，以保障多次回收后桶的完好質(zhì)量；嚴禁使用廢料和回收舊PC料制成的桶或瓶”。但是市場上常出現(xiàn)的飲用水桶除PC材質(zhì)外，還有相當大比例的水桶由聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）材質(zhì)制成。

PET材質(zhì)相比PC價格低廉，對CO2、O2、水分的過濾隔離性要好，但是PET耐熱性差、容易在水中溶出有害物質(zhì)，危害人體健康［1］。紅外光譜（IR）作為分析物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)和成分的重要手段，以其快速簡便的優(yōu)點，為桶裝水桶材質(zhì)的鑒定提供可靠的技術(shù)支撐［2-4］，其中紅外光譜壓片法相比衰減全反射法具有信號強，受壓力和表面光滑度影響小的優(yōu)點，有利于紅外光譜信號的收集和比對。本實驗采用紅外光譜壓片法建立快速鑒別PC和PET兩種材質(zhì)桶裝飲用水桶的方法，對照標準紅外光譜圖，實現(xiàn)對兩種材質(zhì)水桶的快速定性，并應(yīng)用該方法對京津兩地市售桶裝飲用水桶的材質(zhì)使用情況做了初步調(diào)查。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

京津市場上購買的PC和PET桶裝飲用水桶；KBr（分析純）。

1.2 儀器設(shè)備

傅里葉變換紅外光譜儀（BRUKER VERTEX 70，德國BRUKER公司）。

1.3 方法

剪下一塊合適大小的桶裝飲用水桶，研磨成粉，KBr壓片，然后用傅立葉變換紅外光譜儀測定，并將得到的樣品紅外光譜圖和標準譜圖進行比對分析。

2 結(jié)果和討論

2.1 PC和PET桶裝飲用水桶紅外譜圖比較

圖1是PC桶材料的紅外光譜圖和PC的標準譜圖。

圖1 PC飲用水桶的紅外光譜圖和PC標準譜圖Fig.1 The infrared spectrogram of PC drinking bucket and its standard spectra

2 870.14 cm-1和2 967.86 cm-1屬于-CH3對稱與不對稱伸縮振動峰；1 774.42 cm-1處是PC飲用水桶材質(zhì)的C=O伸縮振動峰；1 654.84 cm-1、1 602.76 cm-1、1 506.33 cm-1、1 409.89 cm-1是苯環(huán)的骨架振動吸收峰；1 365.53cm-1為異丙基的伸縮振動峰；1 224.74 cm-1、1 190.02 cm-1、1 159.16 cm-1、1 014.51 cm-1是C-O單鍵的伸縮振動峰；1 078.15 cm-1是C-H的面外變形振動峰（1，4取代苯環(huán)）。和標準譜圖比對結(jié)果一致。

圖2是PET桶材料的紅外光譜圖和PET的標準譜圖。

圖2 PET飲用水桶的紅外光譜圖和PET標準譜圖Fig.2 The infrared spectrogram of PET drinking bucket and its standard spectra

2 908.15 cm-1是-CH2-的伸縮振動峰；1 718.49 cm-1處是PET飲用水桶材質(zhì)的C=O伸縮振動峰，由于和苯環(huán)直接相連，受苯環(huán)誘導(dǎo)效應(yīng)的影響吸收峰會紅移，比PC材質(zhì)的C=O吸收峰波數(shù)偏小；1 577.69 cm-1、 1 504.40 cm-1、1 452.32 cm-1、1 411.82 cm-1是苯環(huán)的骨架振動吸收峰；1 122.51 cm-1、1 097.44 cm-1、1 016.44 cm-1為C-O的伸縮振動吸收峰，和標準譜圖比對結(jié)果一致。

2.2 紅外光譜方法討論

對比PC和PET飲用水桶的紅外光譜圖，PC和PET材質(zhì)紅外特征峰區(qū)別明顯，PET材質(zhì)的C=O伸縮振動峰由于苯環(huán)的誘導(dǎo)效應(yīng)和PC材質(zhì)的C=O伸縮振動峰差別顯著；對比各自標準紅外譜圖，特征峰一致。說明紅外光譜壓片法可以用于快速鑒別PC和PET飲用水桶材質(zhì)。

實驗中我們也采用了紅外衰減全反射法來實現(xiàn)PC和PET材質(zhì)的鑒別，但是該方法紅外光譜信號很弱、壓力對紅外信號強弱有較大影響、固體表面的光滑程度會導(dǎo)致信號產(chǎn)生漂移，不利于和標準譜圖進行比對。

2.3 京津兩地市售桶裝飲用水桶的材質(zhì)調(diào)查

實驗用建立的紅外光譜壓片法對京津兩地市售桶裝飲用水桶的材質(zhì)進行了調(diào)查研究，分別在北京和天津的桶裝水市場隨機采集帶飲用水的水桶39和32個，其中PET桶檢出率分別為10.3%和9.4%。說明桶裝水市場上還有一定比例的PET桶存在，而本實驗建立的紅外光譜壓片法可以成為桶裝飲用水桶質(zhì)量有效監(jiān)管的快速檢測方法。

表1 京津兩地市售桶裝飲用水桶材質(zhì)調(diào)查表Table 1 The questionnaire of commercially available drinking buckets of Beijing and Tianjin

本文建立了傅立葉紅外光譜壓片法快速鑒別桶裝飲用水桶材質(zhì)的方法。對比各自標準譜圖，PC和PET材質(zhì)的特征吸收峰差別明顯，紅外信號較強，說明紅外光譜壓片法可以應(yīng)用于桶裝飲用水桶材質(zhì)的快速鑒定分析。將該方法應(yīng)用于京津兩地市售桶裝飲用水桶材質(zhì)的調(diào)查，為桶裝飲用水桶質(zhì)量的有效監(jiān)管提供技術(shù)支撐。

［1］董金獅.飲用水桶現(xiàn)狀問題及發(fā)展趨勢［J］.中國包裝，2011（2）：66-70

［2］朱建躍.紅外光譜快速鑒別PC和PET飲水桶［J］.商品與質(zhì)量·學(xué)術(shù)觀察，2013（5）：79-80

［3］林偉，張欣濤，程氫，等.塑料飲用水桶安全性能檢測方法的研究［J］.合成材料老化與應(yīng)用，2014，43（1）：17-22

［4］衛(wèi)榮，汪仕韜.桶裝水桶材料鑒別方法的研究［J］.中國包裝工業(yè)，2012（19）：5-6

Rapid Identification of Drinking Buckets'Material by Infrared Spectroscopy

CAO Dong-li，WANG Xiao-dong，AI Yu，LIAO Zhen-yu*
（Tianjin Product Quality Inspection Technology Research Institute，Tianjin 300384，China）

This paperestablished a rapid identification method ofpolycarbonate （PC）and polyethylene glycol terephthalate （PET）drinking buckets by FTIR with pressing potassium bromide.Through comparing their infrared spectrograms and analyzingtheir main characteristic peaks，the difference of C=O stretching vibration peaks of PC and PET materials is significant.By comparing the infrared spectrograms of drinking buckets and their standard spectrograms，we can realize rapid qualitative identificationof PC and PET material drinking buckets.It can be an ideal and quickdetection method to the effective regulation of drinking bucket.

drinking buckets；infrared spectroscopy；PC；PET；identification

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.04.027

2015-01-27

國家質(zhì)檢公益性行業(yè)科研專項，項目編號（201210053）；國家自然科學(xué)基金項目，項目批準號（31401578）

曹東麗（1987—），女（漢），碩士研究生，研究方向：食品科學(xué)與質(zhì)量檢測。

*通信作者：廖振宇（1982—），工程師，博士。