纺织品及附件中重金属检测前处理方法的研究

韩宁,许明慧，管诗嘉，赵海浪

（上海市质量监督检验技术研究院，上海200040）

0 引言

纺织品的生产加工工序比较复杂，一般都会使用助剂、染料等化学试剂，而对于印花的纺织品还可能会使用涂料或色浆进行处理。在这些加工过程中，可能会引入对人体有害的重金属，而钮扣、拉链和饰品等纺织品所需附件也可能在生产加工过程中引入重金属。长期穿着这类纺织制品，有害重金属就可能被人体摄入，而人体一旦摄入这些有害重金属就很难排出体外，并会在体内产生累积，最终对人体的多种器官和生理功能造成损害。因此，人们对纺织品及附件所含重金属的关注越来越高。国内外政府或相关部门不断颁布或更新相关标准，对纺织品及附件所含重金属的质量浓度做出明确的限定。

1 纺织品重金属检测前处理方法

在对纺织品及附件所含重金属质量浓度进行检测时，所使用的前处理方法对检测结果的影响很大。目前，对纺织品中重金属测定采取的前处理方法主要有干灰化法、电热板消解法、微波消解法、压力罐消解法、酸性试剂萃取法、碱性试剂萃取法和腐蚀磨损法。

1.1 干灰化法

用干灰化法对纺织品及附件中的重金属进行萃取，即：在高温条件下，将样品中的有机物破坏，使纺织品或附件炭化，然后再进行灼烧灰化，待灰化完全后定容检测。使用干灰化法对重金属进行前处理所需空白值小，因而可对大量的样品进行处理，并可通过增大取样数量达到减少试验误差的目的。然而，由于干灰化法操作过程比较繁琐，容易使被测成分元素损失，使得回收率较低。此外，汞等挥发性强的金属不易采用干灰化法进行萃取。所以，在实际检测过程中用干灰化法萃取纺织品中重金属的应用比较少。

目前，相关标准中很少使用干灰化法对纺织品中有害重金属进行检测。在GB/T 20223—2006《棉短绒》标准中，应用干灰化法只是用来检测棉短绒中的含铁量。测试时，先将样品置于坩埚内加热炭化后，再在（750±50）℃的高温中灼烧150 min，冷却，然后用盐酸溶解灰分，定容显色，最后用分光光度法测定棉短绒的含铁量。

1.2 电热板消解法

电热板消解法一般用强酸、强氧化剂等溶液在高温条件下将纺织品及附件分解、氧化，使重金属得以溶解在溶剂中，然后再对重金属进行分析检测。试验常用的强酸和强氧化剂有浓硝酸、高氯酸、高锰酸钾、浓硫酸、过氧化氢等。

电热板消解的设备成本低且操作简单，可对大批量样品同时进行消解，适用性比较强。但是，电热板消解法的消解能力却一般，对于不易消解完全的样品，需要通过升高消解温度、延长消解时间、增加试剂用量等方法才能达到消解的目的。此外，电热板消解法一般为开放式操作，容易对周围环境造成污染，需要预先做好防护措施。

FZ/T 50027—2015《化学纤维二氧化钛含量试验方法》应用电热板消解法对化学纤维进行消解，试验所用的消解溶剂为浓硫酸和过氧化氢。一旦消解液经络合后，立即使用分光光度计进行检测。GB/T 28021—2011《饰品有害元素的测定光谱法》对于金属材质的样品，采用硝酸或王水为消解溶剂，在电热板或电炉上加热，待样品完全溶解后，加入盐酸再微热1 h，最后转移萃取液定容、测量。

1.3 微波消解法

微波消解法是在密闭高压的环境中对样品进行消解，通过“热效应”对样品直接加热，使样品迅速被破坏，并与溶剂反应，在短时间内完全分解样品。使用微波消解法，可以准确地控制消解温度，快速、完全、高效地分解样品。密封的系统不仅可以避免易挥发重金属（如砷、汞）的损失，还可避免样品间的交叉污染和外源性污染，空白值低，且消解溶剂用量少，可减少废酸废气对大气的污染。但是，使用微波消解法时取样量不能过大，一般取样量仅为0.2 g，最多不超过0.5 g，否则可能对仪器和配件造成损害。

目前，微波消解法在纺织品及附件所含的重金属检测前处理中得到普遍应用。GB/T30157—2013《纺织品总铅和总镉的测定》应用微波消解法对纺织品进行消解，萃取纺织品中的总铅和总镉。所采取的前处理条件为：在有待测试样的消解容器中，分别加入5.0 mL浓硝酸，待试样和酸在室温下反应完全后，将消解容器密封并放置到微波消解仪中，10 min升温至（175±5）℃后，保温5 min，然后冷却5 min后取出。将消解溶液转移、定容至50 mL，然后用于电感耦合等离子体发射光谱仪或原子吸收分光光度计分析。

1.4 压力罐消解法

压力罐消解法与加热板消解法的原理基本相同，但由于消解环境为封闭体系，所以具有微波消解法的特点。该方法可减少污染，避免重金属损失，降低空白值，但取样量不易过大，消解所需时间较长。此外，该方法对消解温度的控制不及微波消解法。

GB/T 28021—2011《饰品有害元素的测定光谱法》对于非金属材质的样品采用压力罐消解法进行重金属处理。该方法采用硝酸和双氧水作为消解溶剂，对于难消解的样品补加氢氟酸，密闭消解罐，在（180±5）℃条件下加热4 h，然后对消解溶液进行定容，过滤，最后再进行仪器检测。

1.5 酸性试剂萃取法

与干灰化法、电热板消解法和微波消解法需要在高温高压下将样品基质破坏消解不同，酸性试剂萃取法只需将纺织样品或附件浸入酸性试剂中进行萃取即可。该方法操作简单，污染小，但不能用于纺织品或附件中重金属总量的检测，一般用于测量纺织品重金属的溶出量。

GB/T 17593—2007《纺织品重金属测定》应用酸性试剂萃取法萃取纺织品所含重金属，采取的前处理方法为：将适量样品置于150 mL具塞三角烧瓶中，加入80 mL酸性汗液，将纤维充分浸湿后置于恒温水浴振荡器中，在振荡频率为60次/min、温度为（37±2）℃水浴中振荡60 min后取出，静置、冷却至室温，然后将萃取液过滤后进行测试分析。在GB/T 30158—2013《纺织制品附件镍释放量的测定》标准中，也是先采用酸性汗液对饰品表面的镍先进行萃取，再进行测试分析的。

CPSC-CH-E1004-11:2011《儿童金属饰品中可萃取镉含量》应用酸性试剂进行萃取，测试时先将饰品悬挂于盐酸溶液中，再置于37℃的水浴振荡器中振荡24 h；或先从饰品上取具有代表性的匀质粉末置于盛有盐酸溶液的具塞三角烧瓶中，然后将烧瓶置于37℃的水浴振荡器中振荡2 h，过滤萃取液，最后通过ICP（电感耦合等离子）或ICP-MS（电感耦合等离子-质谱法）进行检测。

1.6 碱性试剂萃取法

碱性试剂萃取法与酸性试剂萃取法的原理基本相同，只是使用的萃取溶液为碱性试剂。该方法应用较少，饰品中的水溶性和非水溶性的六价铬化合物均可采用该方法进行萃取。在GB/T 28019—2011《饰品六价铬的测定二苯碳酰二肼分光光度法》标准中，测六价铬前使用的前处理方法为：将一定量的饰品粉末或碎屑置于锥形瓶中，加入25 mL氢氧化钠—碳酸钠水溶液和5 mL缓冲液，充分摇匀，置于90～95℃的水浴中连续搅拌1.5 h，然后收集滤液，调节pH值，进行显色试验，最后应用分光光度法进行检测。

1.7 腐蚀磨损法

腐蚀磨损法是将样品置于腐蚀环境中处理后，再与磨损介质发生摩擦，从而使样品表面产生磨损。该方法主要为模拟人体与样品穿戴过程中产生的磨损情况，使样品里层的重金属得以暴露，从而便于后续的检测。该方法一般用于检测表面有镀层或涂层的纺织品金属附件镍的释放量。在GB/T 30156—2013《纺织制品涂层附件腐蚀和磨损的方法》中明确规定，对于表面有镀层或涂层的纺织品金属附件首先要进行脱脂处理，然后将样品悬挂于以乳酸和氯化钠为溶质的水溶液上进行腐蚀，最后在盛有研磨介质的滚筒中滚动研磨5 h。该方法试验操作过程虽然繁琐，但可以很好地模拟样品在实际穿着过程中产生的金属镍，具有较强的实践指导意义。

2 前处理方法比较

纺织品及附件重金属检测所用的前处理方法多种多样，且不同的方法均有自身的优点和缺点，详见表1。

由表1可知，不同的纺织品及附件重金属检测前处理方法所采用的方法标准、处理对象、萃取所用试剂均有所不同，且每种方法均有自身的优点和存在的不足。试验人员在进行此类检测时应根据处理对象针对性地选择合适的前处理方法进行试验，提高试验的准确性、便捷性，减少对环境的污染。

3 结论

纺织品及附件中重金属元素检测结果的准确性，不仅取决于仪器检测方法的准确性，还取决于对测试样品前处理技术的选择。随着处理重金属的各种前处理方法的不断升级改进，今后对纺织品重金属测试所使用的前处理方法一定会朝着简单、高效、无污染、自动化方向发展。

表1 纺织品及附件重金属检测前处理方法对比

中国汽车纺织内饰及声学材料技术研发测试中心正式揭牌

在2019年6月3日举行的第八届中国国际非织造布会议上，“中国汽车纺织内饰及声学材料技术研发测试中心”正式揭牌。中国纺织工业联合会党委书记高勇、原会长王天凯、副会长徐迎新、中国纺织工业联合会副会长兼中国产业用纺织品行业协会会长李陵申、国家发改委和工信部相关部门领导、东方国际集团总裁朱勇、副总裁封亚培、科技与制造事业总监薛继凤等领导出席本次会议。

李陵申和申达股份董事长姚明华共同为“中国汽车纺织内饰及声学材料技术研发测试中心”揭牌。申达股份总经理陆志军介绍了申达股份中国技术中心的建设情况及未来的发展规划。中国产业用纺织品行业协会副会长李桂梅代表协会对于申达股份在中国汽车内饰行业发展中的突出贡献给予了高度肯定。

中国汽车纺织内饰及声学材料技术研发测试中心的成立，将有效提升申达股份在中国市场的研发能力，统筹和承担全球研发资源、研发团队、研发项目向中国转移，为申达股份以及行业内的各类企业提供专业的咨询、设计、开发和测试服务等。今后，申达股份将持续加大科研投入，不断加强国内外研发资源的整合，将申达股份中国技术中心建成领衔国内外同行的技术研发测试中心。