冷蒸气发生-原子吸收光谱法测定纺织品中可萃取痕量镉

　　纺织品中重金属来源主要分为两类，一类是植物纤维对环境中（土壤、空气、水中等）重金属的吸收，二是各种金属络合助剂、染料等在纺织品加工过程中的残留 [1]。欧盟的生态纺织品标准(Oeko-Tex Standard 100)对可萃取重金属镉作了严格的限量要求，我国的生态纺织品标准GB/T 18885—2009 《生态纺织品技术要求》中也规定婴幼儿用品、直接接触皮肤用品、非直接接触皮肤用品和装饰材料这四类产品中可萃取镉的限量均为0.1 mg/kg。 目前测定纺织品中镉的方法主要有：原子荧光光谱法[2]、石墨炉原子吸收光谱法[3]、ICP-AES法[4]等。前人有利用冷蒸气发生-原子吸收光谱法[5-6]和冷原子荧光光谱法[7]测定镉，但目前尚未有关于冷蒸气发生-原子吸收光谱法应用于纺织品中可萃取痕量镉的分析测试的报道。本文利用龚治湘微型化学原子化器及镉增敏的微型化学原子化器[8]研究了可萃取痕量镉的冷蒸气发生测试方法，并考察了基体（酸性人工汗液）影响和共存离子的干扰。
　　1 试验部分
　　1.1 分析原理
　　待测样品经过预处理后形成溶液，溶液中的镉离子与硼氢化钠在酸性介质中反应，生成挥发性氢化物(CdH )，以高纯氩气(≥99.999%)为载气，将生成的氢化物导入石英原子化器中原子化，在镉空心阴极灯照射下，基态镉原子对镉特征谱线的光谱吸收，在分析线228.8 nm下进行测定，其吸收峰面积与镉含量成正比，根据标准工作曲线定量分析。
　　1.2 仪器及试剂
　　AA-800原子吸收光谱仪（美国 PerkinElmer公司），MCA-101微型化学原子化器：T型石英管，管长140mm ，内径7 mm，支管长80 mm ，内径3 mm（上海智通仪器有限公司）；镉空心阴极灯（北京有色金属研究总院）；TB215D电子天平(美国丹佛公司)；SHA-C 恒温水浴振荡器（金坛市精达仪器制造厂）；Synery UV 超纯水系统（美国Millipore公司）。
　　镉标准溶液： 1000 mg/L（国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院）。临用前逐级稀释成0.5 m g/L，作为镉标准储备液。组氨酸盐酸盐-水合物（分析纯，国药集团化学试剂有限公司），磷酸二氢钠（分析纯，广州化学试剂厂），氯化钠（分析纯，天津市福晨化学试剂厂），硝酸（分析纯，广州市东红化工厂），过氧化氢（分析纯，广州化学试剂厂），硼氢化钠（分析纯，天津市福晨化学试剂厂），硼氢化钾（分析纯，天津市福晨化学试剂厂），氢氧化钠（分析纯，广州化学试剂厂），盐酸（优级纯，广州化学试剂厂）。
　　镉增敏剂：70 g/L硝酸镍溶液和25 g/L硫脲溶液按体积比1:1混合而成；酸性人工汗液：0.37 g/L 组氨酸盐酸盐-水合物，5.0 g/L 氯化钠溶液，2.2 g/L 磷酸二氢钠溶液，pH≈5.5；0.07 mol/L盐酸溶液：移取5.85 mL浓盐酸于1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀；25 g/L NaBH4 溶液(含8 g/L的NaOH 溶液)：称取2.5g?NaBH4、0.8g NaOH于烧杯中，加100 mL 水溶解，现用现配。
　　1.3 样品分析
　　随机选取纺织品样品，将其剪成2 mm×2 mm小块，准确称取4.0g（精确到0.001 g）置于150 mL具塞三角烧瓶中，加入50 mL酸性人工汗液，在(37±1)℃下恒温振荡l h，然后进行过滤，移取25 mL滤液转移到50 mL容量瓶中，然后加盐酸2 mL，50 g/L的镉增敏剂3 mL，用水定容，同样步骤做试剂空白试验，将试剂空白、样品溶液分别按照表1所示仪器工作条件测定镉的吸收峰面积，根据标准工作曲线、稀释倍数和称样量求得样品中可萃取镉含量。
　　2 结果与讨论
　　2.1 载气流速的选择
　　载气的目的是将新生成的挥发性镉物质(CdH )从化学原子化器中带入T型石英管中，载气流速的大小会直接影响挥发性镉物质(CdH )带入量及在T型石英管中停留时间。如果选择的载气流速太小，带入T型石英管挥发性镉物质过慢，容易造成测试时产生吸收峰严重拖尾；但是选择载气流速太大，将会稀释降低CdH 的浓度使吸收峰面积变小。选择载气流速在0. 4 L/min～1.4 L/min时进行试验，结果见图1。试验结果表明，当载气流速在小于0.6 L/min时，吸收峰高很低，吸收峰面积很大，说明镉吸收峰存在严重的拖尾现象；当载气流速在0. 8 L/min时，吸收峰高达到最大值，当载气流速大于0.8 L/min时，镉吸收峰面积和吸收峰高随着载气流速的增加反而逐渐变小，所以本试验选择载气流速为0.8 L/min。
　　2.2 盐酸浓度的选择
　　氢化物只能在一定的酸度条件下才能反应，氢化物反应对溶液酸度的要求也很高。本试验选择优级纯盐酸作为酸性介质，按照1.3试验了盐酸浓度（体积分数）在2.0%～8.0%对镉吸收峰面积的影响，结果见图2。
　　从图3可以看出：盐酸浓度对镉的吸收峰面积影响较大，当盐酸浓度小于4.0%时，随着酸度的增加吸收峰面积也增大，当盐酸浓度大于5.0%时，随着酸度的增加吸收峰面积反而减小。所以试验选择盐酸的浓度为4.0 %。
　　2.3 还原剂的选择
　　在整个冷蒸气发生氢化物反应体系中，还原剂起着非常重要的作用。在氢化物发生方法中一般采用硼氢化钠或硼氢化钾作为还原剂，由于还原剂的水溶液一般不是很稳定，需要加入适量的氢氧化钠或氢氧化钾，但是所加入的氢氧化钠或氢氧化钾过多会降低反应体系的酸度，从而影响测试的灵敏度。参考以往研究文献选择加入氢氧化钠或氢氧化钾的量保持浓度在8 g/L，分别试验了硼氢化钠溶液和硼氢化钾溶液在10 g/L、15 g/L、20 g/L、25 g/L、30g/L和35 g/L对镉吸收峰面积的影响，结果见图4。由图4可见，还原剂硼氢化钠的效果明显优于硼氢化钾。硼氢化钠的浓度小于20 g/L以下时吸收峰面积很小，当硼氢化钠的浓度为25 g/L时吸收峰面积达到最大值，之后随着硼氢化钠浓度的增加吸收峰面积反而变小。所以试验选择硼氢化钠作为还原剂，其最佳浓度为25g/L。