固体进样—石墨炉原子吸收光谱法测定纺织品中镍、铜、钴含量

朱奕轩+廖芸+罗峻+莫月香+刘丽琴+卢雨

摘要

本文建立了一种直接固体进样-石墨炉原子吸收光譜法测定纺织品中重金属元素镍、铜、钴的方法；检测了棉纤维、腈纶纤维、粘胶纤维三种材质的纺织品中的镍、铜、钴的含量；研究了该方法的回收率、检出限和重复性相对标准偏差RSD。相比传统测试方法，该方法无需消解样品，操作简便，结果准确，避免样品消解带来的污染及安全性等问题。

关键词：固体进样分析；石墨炉原子吸收法；纺织品；重金属元素

1 引言

纺织品中重金属的来源可能是原料、生产过程、使用过程中的任何一个环节。大部分来源于纺织品后加工期，如使用某些染料和助剂。金属络合染料和使用添加剂的染料以及催化剂、固色剂、阻燃剂、后整理剂、金属络合剂等都会在纺织品中残留重金属[1-2]。重金属元素在体内积蓄量超过阈值则会对人体产生毒性，有时甚至危及生命。国标GB/T 18885—2009[3]以及生态纺织品标准OEKO-TEX Standard 100（2015）[4]对多种重金属元素进行了限定以防止其对人体造成伤害。

对于纺织品中镍、铜、钴等重金属元素总量的测定，目前的测定方法有等离子体原子发射光谱法（ICP-OES）[5]及原子吸收光谱法（AAS）[5，6]，这些方法都是先通过微波消解或湿法消解对样品进行前处理。消解过程操作时间冗长，且易造成交叉污染，同时，强酸的使用会对环境造成污染。

直接固体进样-石墨炉原子吸收光谱法（SS-GF AAS）是一种快速、高效、环保的新兴检测技术。该方法是将少量的样品装入石墨舟中通过固体进样装置直接送入石墨炉中进行测试，由于直接用固体样品进行测试，无需对样品进行消解处理，大大缩短了前处理时间，同时省去了溶剂的使用。目前该方法已在农业、食品、地质、生物等方面有一定的应用[7-15]。

本研究通过直接固体进样-石墨炉原子吸收光谱法建立了一种快速检测纺织品中镍、铜、钴元素总量的方法。

2 试验部分

2.1 仪器和试剂

高分辨连续光源原子吸收光谱仪（contrAA700，德国耶拿分析仪器股份公司）；固体自动进样器（SSA600，德国耶拿分析仪器股份公司）；电子天平[XS105DU，精度0.01mg，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司]。

硝酸（德国CNW公司）：痕量金属级；5%（体积分数）的硝酸：准确移取5mL硝酸至容量瓶中，用超纯水定容至100mL；镍、铜、钴、镍元素标准储备溶液各1000mg/L（国家有色金属及电子材料测试中心）；镍元素标准工作溶液：用5%（体积分数）的硝酸水溶液稀释1000mg/L的标准溶液，配成浓度为1.0μg/mL的Ni工作溶液；铜、钴元素标准工作溶液：用5%（体积分数）的硝酸水溶液稀释1000mg/L的标准溶液，分别配成浓度为1.0μg/mL的Cu工作溶液和浓度为0.1μg/mL的Co工作溶液。

2.2 试验方法

取代表性样品，剪碎成5mm×5mm，用离心粉碎机粉碎至粉末状，称取约0.2mg样品放至固体进样石墨舟中，送入横向加热石墨炉中，按1.3所述的仪器条件进行样品测试，同时做空白试验。

2.3 仪器条件

镍、铜、钴的测定波长分别为337.0nm、249.1nm和240.7nm。

读出方式均为峰面积，采用塞曼效应背景校正。石墨炉升温程序如表1所示。

3 结果与讨论

3.1 标准曲线

采用直接固体进样技术时，可采用标准参考物或者标准溶液进行标准曲线的绘制，可使用相同或不同重量的参考物，也可使用相同或不同浓度的标准溶液，为操作简便，本文使用相同浓度的标准溶液，用移液枪分别移取不同体积至石墨舟中测试，进行标准曲线的绘制。

与样品相同测试条件下，对镍、铜、钴元素，移取0μL、4μL、8μL、12μL、16μL、20μL、24μL浓度分别为1.0μg/mL、1.0μg/mL、0.1μg/mL的标准工作溶液进行测试。以标准溶液中重金属元素含量为横坐标，吸光度为纵坐标，得到标准曲线如图1～图3所示。

对于镍元素，在0～24ng的范围内，标准曲线线性方程为y=0.0168x+0.0081，线性相关系数r为0.9998；对于铜元素，在0～20ng的范围内，标准曲线线性方程为y=0.0140x+0.0099，线性相关系数r为0.9993；对于钴元素，在0～2.0ng的范围内，标准曲线线性方程为y=0.0936x+0.0032，线性相关系数r为0.997。

3.2 重复性、回收率与检出限

取棉纤维、腈纶纤维、粘胶纤维材质的阳性样品进行重复性测试，分别平行测定6次，所得的结果如表2～表4所示。由结果可知，该方法的重复性好，测试结果相对标准偏差小于10%。

称取约0.2mg的空白样品（白色棉布），对于镍、铜、钴元素，分别加入12μL浓度为1.0μg/mL、1.0μg/mL、0.1μg/mL的标准工作溶液进行加标回收率试验，结果表明，该方法中镍的回收率在97.1%～105.3%之间，铜的回收率在99.4%～108.8%之间，钴的回收率在91.9%～106.4%之间，说明该方法重复性好，准确度高。按试验方法将固体进样石墨舟空烧11次，以吸光度3倍的标准偏差除以标准曲线的斜率计算得到检出限，镍元素为0.43ng，铜元素为0.75ng，钴元素为0.13ng。

3.3 与传统方法的比较

参考国标GB/T 30157—2013[7]的方法，对样品中Ni、Cu、Co含量进行测试，同时用SS-GF AAS方法对同一样品进行测试。两种方法的测试结果见表5。测定结果值相近，说明本方法测试结果准确可靠。与ICP-OES方法相比，SS-GF AAS方法无需对样品进行消解，操作简便，测试时间短，且无需使用强酸，对环境友好。

4 结论

本试验采用固体进样-石墨炉原子吸收光谱法（SS-GF AAS）建立了一种快速测定纺织品中的重金属元素镍、铜、钴含量的分析方法。结果表明对于镍元素，在0～24 ng范围内，线性相关系数为0.9998，回收率在97.1%～105.3%之间，重复性相对标准偏差RSD在4.0%～5.4%之间，检出限为0.43ng；对于铜元素，在0～20ng范围内，线性相关系数为0.9993，回收率在99.4%～108.8%之间，重复性相对标准偏差RSD在5.5%～6.0%之间，检出限为0.75ng；对于钴元素，在0～2.0 ng范围内，线性相关系数为0.997，回收率在91.9%～106.4%之間，重复性相对标准偏差RSD在4.3%～6.9%之间，检出限为0.13ng。固体进样-石墨炉原子吸收光谱法，无需对样品进行消解，不使用强酸，只需少量样品即可进行测试，因此分析速度快，操作简便，绿色环保，为纺织品中重金属元素的检测提供了新方法。

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