丁力進
摘要:
本文根據對二苯基碳酰二肼與Cr6+顯色反應,采用VP-ODS C18柱分離,磷酸溶液作為流動相,利用高效液相色譜-光電二極管陣列在540nm條件下進行檢測;選擇顯色劑濃度、顯色時間、磷酸濃度(體積分數)三個因子,每個因子選取3個水平,按照L9 (34) 正交試驗進行分析,得出最優試驗條件,在該條件下,六價鉻的線性關系、相關系數、檢出限、回收率均滿足現行標準。
關鍵詞:正交試驗;Cr6+;回收率;高效液相色譜
1 引言
印染過程中使用的鞣劑、助劑、染料[1]含有大量重金屬元素及其絡合物,附著在紡織品上,通過口腔、呼吸道、皮膚進入人體并累積,最終對人體造成傷害,其中鉻(Ⅵ)對人體危害很大,可致癌[2]、造成基因缺陷[3]。國標GB/T 18885《生態紡織品技術要求》中對Cr6+進行限量[4]。
2 試驗部分
2.1 儀器、試劑及試樣
儀器:液相色譜–光電二極管陣列(HPLC-PDA),0.45μm水相微孔濾膜,恒溫振蕩器,摩爾環境試驗超純水機。
試劑:重鉻酸鉀(基準試劑)、磷酸(分析純)、超純水、二苯基碳酰二肼(分析純)、丙酮(分析純)、醋酸(分析純)、氫氧化鈉(分析純)、L-組氨酸鹽酸鹽(生化試劑)、氯化鈉(分析純)、二水磷酸二氫鈉(分析純)。
標準儲備液:基準重鉻酸鉀于(102 ± 2)℃干燥 6h,取出后在干燥器中冷卻至室溫,取2.829g于1000mL放入容量瓶中,用水稀釋至刻度,此溶液中六價鉻為1000mg/L ,磷酸(分析純);顯色劑(二苯基碳酰二肼):根據表1中濃度進行配制,溶解后加入一滴醋酸,避光保存。
酸性汗液:方法同GB/T 3922—2013[5]。
試樣:由印染廠家提供含有六價鉻的樣品。
2.2 分析條件
色譜柱VP-ODS C18 150mm×4.6mm/5um;流動相:10mmol/L磷酸溶液,流速1mL/L,柱溫:30℃;檢測波長:540nm,進樣量10μL。
2.3 樣品處理
取代表性樣品,剪至5mm×5mm,取4g試樣,置于具塞三角燒瓶中,加入80mL代表性酸性汗液,置入恒溫水浴振蕩器中60min后,冷卻至室溫后進行過濾,濾液用來分析。
樣品分析方法:取20mL濾液,加入1mL磷酸,再加入1mL顯色劑,搖勻,同時做空白平行,根據表1中衍生時間,進行測試。
3 結果分析
3.1 試驗方案選擇
二苯基碳酰二肼與Cr6+在酸性環境下結合顯色,顯色效果受到不同條件影響。本文選擇顯色劑濃度、顯色時間、磷酸濃度(體積質量分數)三個因子,每個因子選3個水平(見表1)進行正交試驗,針對每個因子不同水平探討最優條件。本試驗選擇L9(34)正交試驗表(見表2),其中D列為空列,根據選用0.08μg/mL標準品作為分析液,方法同樣品分析方法,根據其面積響應值作為結果進行正交試驗分析。
由表知A、B、C、D的極差分別為4182、2412、10900、1537,所以本數據中C指標影響最大,A指標次之,B影響最小。指標影響由大到小順序為:C、A、B,第四列D為空列(誤差列),其極差最小說明該試驗的誤差較小。
查表知F0.05(2,2)=19.00,知FA=8.77
圖1 不同因子、不同水平的均值圖
通過圖1,4個因子的均值圖,C因子最優水平為2,A、B不具有顯著性,根據節約方便原則,都選擇第1個水平,得知最優組合為A1B1C2為最優組合,所以本試驗最優條件為:衍生時間10min、衍生劑濃度1g/100mL、磷酸濃度60%。
圖2 0~0.1μg/mL六價鉻線性關系圖
3.2 線性關系
從標準儲備液中吸取1mL置于100mL容量瓶中,用水定容至刻度,靜置15min后,從該容量瓶中分別吸取1mL、5mL、8mL、10mL置于100mL容量瓶中,配制濃度為0.01μg/mL、0.05μg/mL、0.08μg/mL、0.1μg/mL標準液,以六價鉻的濃度為橫坐標、高度響應值為縱坐標,得在0~0.1mg/kg范圍內線性關系Y = (96.3838)X + (760.952),相關系數R=0.9993。
3.3 檢出限
根據美國EPA(美國環保局)檢出限公式[6],MDL=t(n-1,1-α=0.99)×S,n-1表示自由度,1-α=0.99:表示置信水平為99%,S樣品的標準偏差,知當測量次數n=7時,t取值為3.14。
根據表4:知標準偏差S為0.0014,所以檢出限為0.0044mg/kg,滿足GB/T 17593.4—2006的要求[7]。
3.4 回收率
取12組樣品進行測試,其中6組樣品采用不同加標濃度的汗液進行處理 ,每個濃度做平行試驗,取其平均回收率,過濾后測試母液濃度。通過表5知:六價鉻的回收率為93.88%至97.55%。
表5 六價鉻加標前、后母液濃度
3.5 干擾性試驗
試驗中酸液選擇磷酸,其與Fe3+形成無色絡合物,對Cr6+測定無影響,同時Ni2+、Pb2+、Cu2+、Sb2+、Cd2+、Zn2+重金屬元素在最佳試驗條件下,均對Cr6+測定無影響。
3.6 不同方法結果比較
將同一測試樣品按照本方法和GB/T 17593.3—2006同時測試,由表6可知本方法和GB/T 17593.3—2016檢測結果基本一致。
表6 不同方法檢測結果
4 結論
由以上分析可知,衍生時間10min、衍生劑濃度1g/100mL、磷酸濃度60%是該試驗的最優條件,且在該試驗條件下,0~0.1μg/mL六價鉻線性關系為Y = (96.3838)X + (760.952),相關系數R=0.9993,回收為93.88%~97.55%,檢出限為0.0044mg/kg,滿足標準GB/T 17593.3—2006標準要求。
參考文獻:
[1] 趙 洋. 皮革及其制品中的重金屬元素研究[J]. 中國皮革, 2009,38(9):33-37.
[2] 陳巧珠. 微量元素鉻與人體健康[J]. 寧德師專學報, 2003,15(3):244-246.
[3] 陳瓊宇, 李洪, 李時恩,等. 六價鉻對接觸工人子代智力發育影響的研究[J]. 中國公共衛生學報, 1998,17(6):356-357.
[4] GB/T 18885—2009 生態紡織品技術要求[S].
[5] GB/T 3922—2013 紡織品耐汗漬色牢度試驗方法[S].
[6] 丁怡,彭程.多種方法評估液相色譜方法檢出限的初步探討[J]. 現代食品科技,2009,25(11):1372-1374,1314.
[7] GB/T 17593.3—2006 紡織品 重金屬的測定 第3部分:六價鉻 分光光度法[S].
(作者單位:蘇州市纖維檢驗所)