红外光谱法快速鉴别桶装饮用水桶的材质

曹东丽，汪晓冬，艾玉，廖振宇

红外光谱法快速鉴别桶装饮用水桶的材质

曹东丽，汪晓冬，艾玉，廖振宇*

（天津市产品质量监督检测技术研究院，天津300384）

采用傅立叶红外光谱压片法建立快速鉴别PC和PET两种材质桶装饮用水桶的方法。比对分析两者红外光谱特征，明确各自主要特征峰，PC和PET材质的C=O伸缩振动峰差别显著，对照标准红外光谱图，实现对两种材质水桶的快速定性，为桶装饮用水桶质量的有效监管提供快速的检测方法。

饮用水桶；红外光谱；PC；PET；鉴别

近年来，随着人们饮水习惯的改变，我国桶装水消费量急剧上升，但在桶装水行业快速发展的同时，盛水容器的材质及安全性问题引人关注。不良商家为牟取利益，将不合格的水桶投放到市场中，对消费者的健康构成很大威胁。GB19304-2003《定型包装饮用水企业生产卫生规范》规定“循环使用的桶必须由聚碳酸酯（PC）材料制成，以保障多次回收后桶的完好质量；严禁使用废料和回收旧PC料制成的桶或瓶”。但是市场上常出现的饮用水桶除PC材质外，还有相当大比例的水桶由聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）材质制成。

PET材质相比PC价格低廉，对CO2、O2、水分的过滤隔离性要好，但是PET耐热性差、容易在水中溶出有害物质，危害人体健康［1］。红外光谱（IR）作为分析物质分子结构和成分的重要手段，以其快速简便的优点，为桶装水桶材质的鉴定提供可靠的技术支撑［2-4］，其中红外光谱压片法相比衰减全反射法具有信号强，受压力和表面光滑度影响小的优点，有利于红外光谱信号的收集和比对。本实验采用红外光谱压片法建立快速鉴别PC和PET两种材质桶装饮用水桶的方法，对照标准红外光谱图，实现对两种材质水桶的快速定性，并应用该方法对京津两地市售桶装饮用水桶的材质使用情况做了初步调查。

1 材料与方法

1.1 实验材料

京津市场上购买的PC和PET桶装饮用水桶；KBr（分析纯）。

1.2 仪器设备

傅里叶变换红外光谱仪（BRUKER VERTEX 70，德国BRUKER公司）。

1.3 方法

剪下一块合适大小的桶装饮用水桶，研磨成粉，KBr压片，然后用傅立叶变换红外光谱仪测定，并将得到的样品红外光谱图和标准谱图进行比对分析。

2 结果和讨论

2.1 PC和PET桶装饮用水桶红外谱图比较

图1是PC桶材料的红外光谱图和PC的标准谱图。

图1 PC饮用水桶的红外光谱图和PC标准谱图Fig.1 The infrared spectrogram of PC drinking bucket and its standard spectra

2 870.14 cm-1和2 967.86 cm-1属于-CH3对称与不对称伸缩振动峰；1 774.42 cm-1处是PC饮用水桶材质的C=O伸缩振动峰；1 654.84 cm-1、1 602.76 cm-1、1 506.33 cm-1、1 409.89 cm-1是苯环的骨架振动吸收峰；1 365.53cm-1为异丙基的伸缩振动峰；1 224.74 cm-1、1 190.02 cm-1、1 159.16 cm-1、1 014.51 cm-1是C-O单键的伸缩振动峰；1 078.15 cm-1是C-H的面外变形振动峰（1，4取代苯环）。和标准谱图比对结果一致。

图2是PET桶材料的红外光谱图和PET的标准谱图。

图2 PET饮用水桶的红外光谱图和PET标准谱图Fig.2 The infrared spectrogram of PET drinking bucket and its standard spectra

2 908.15 cm-1是-CH2-的伸缩振动峰；1 718.49 cm-1处是PET饮用水桶材质的C=O伸缩振动峰，由于和苯环直接相连，受苯环诱导效应的影响吸收峰会红移，比PC材质的C=O吸收峰波数偏小；1 577.69 cm-1、 1 504.40 cm-1、1 452.32 cm-1、1 411.82 cm-1是苯环的骨架振动吸收峰；1 122.51 cm-1、1 097.44 cm-1、1 016.44 cm-1为C-O的伸缩振动吸收峰，和标准谱图比对结果一致。

2.2 红外光谱方法讨论

对比PC和PET饮用水桶的红外光谱图，PC和PET材质红外特征峰区别明显，PET材质的C=O伸缩振动峰由于苯环的诱导效应和PC材质的C=O伸缩振动峰差别显著；对比各自标准红外谱图，特征峰一致。说明红外光谱压片法可以用于快速鉴别PC和PET饮用水桶材质。

实验中我们也采用了红外衰减全反射法来实现PC和PET材质的鉴别，但是该方法红外光谱信号很弱、压力对红外信号强弱有较大影响、固体表面的光滑程度会导致信号产生漂移，不利于和标准谱图进行比对。

2.3 京津两地市售桶装饮用水桶的材质调查

实验用建立的红外光谱压片法对京津两地市售桶装饮用水桶的材质进行了调查研究，分别在北京和天津的桶装水市场随机采集带饮用水的水桶39和32个，其中PET桶检出率分别为10.3%和9.4%。说明桶装水市场上还有一定比例的PET桶存在，而本实验建立的红外光谱压片法可以成为桶装饮用水桶质量有效监管的快速检测方法。

表1 京津两地市售桶装饮用水桶材质调查表Table 1 The questionnaire of commercially available drinking buckets of Beijing and Tianjin

本文建立了傅立叶红外光谱压片法快速鉴别桶装饮用水桶材质的方法。对比各自标准谱图，PC和PET材质的特征吸收峰差别明显，红外信号较强，说明红外光谱压片法可以应用于桶装饮用水桶材质的快速鉴定分析。将该方法应用于京津两地市售桶装饮用水桶材质的调查，为桶装饮用水桶质量的有效监管提供技术支撑。

［1］董金狮.饮用水桶现状问题及发展趋势［J］.中国包装，2011（2）：66-70

［2］朱建跃.红外光谱快速鉴别PC和PET饮水桶［J］.商品与质量·学术观察，2013（5）：79-80

［3］林伟，张欣涛，程氢，等.塑料饮用水桶安全性能检测方法的研究［J］.合成材料老化与应用，2014，43（1）：17-22

［4］卫荣，汪仕韬.桶装水桶材料鉴别方法的研究［J］.中国包装工业，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

国家质检公益性行业科研专项，项目编号（201210053）；国家自然科学基金项目，项目批准号（31401578）

曹东丽（1987—），女（汉），硕士研究生，研究方向：食品科学与质量检测。

*通信作者：廖振宇（1982—），工程师，博士。