摘要:本文用堿提取法提取深色皮革樣品中六價鉻,用聚合氯化鋁對提取液脫色,顯色后再用比色法檢測。使用聚合氯化鋁作為脫色劑,解決了色素溶解干擾顯色的問題、克服了脫色劑對六價鉻的吸附問題、簡化了試驗操作、提高了效率。
報廢車輛指令ELV(End-of-LifeVehicle)由歐盟委員會和歐洲議會制定,旨在減少車輛報廢產(chǎn)生的廢棄物,保護(hù)環(huán)境。該指令規(guī)定了汽車產(chǎn)品中六價鉻等六種有害物質(zhì)的含量限制。皮革制品在汽車中應(yīng)用廣泛,由于皮革制備過程中用到鉻粉、含鉻糅劑、含鉻鹽染料、顏料膏、固定劑等含鉻化學(xué)原料,因此很易導(dǎo)致六價鉻含量很標(biāo)。在實驗室中,通常依據(jù)IEC62321:2008[2]采用比色法測定皮革中六價鉻的含量,但在六價鉻的提取過程中,尤其是針對深色皮革樣品提取過程中,色素的溶解往往會對比色測定產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。對于深色皮革中六價鉻的檢測方法,國內(nèi)外做了很多研究,主要包括:
(1)有機相萃取Cr-HCl絡(luò)合物法(使用原子吸收儀測定),此方法無法區(qū)分三價鉻和六價鉻;
(2)毛細(xì)管電泳法,此方法靈敏度低,只能測定高含量鉻;
(3)離子交換法,此方法由于皮革染料中大多為水溶性陰離子染料,與Cr2O72-帶有相同電荷,無法有效分離;
(4)脫色法,此方法使用PA脫色劑脫色效果較為理想,但是需要填裝脫色柱,操作繁瑣費時。本文在上述研究的基礎(chǔ)上,嘗試使用聚合氯化鋁(PAC)作為脫色劑,直接將PAC加入提取液中進(jìn)行脫色,再顯色后用比色法測定六價鉻含量,以解決色素溶解干擾顯色、脫色劑吸附六價鉻等問題,簡化試驗操作,提高檢測效率。
1試驗設(shè)計(見圖1)
2試驗流程
2.1試驗試劑和設(shè)備
2.1.1試劑:
1)磷酸鹽緩沖溶液:0.5mol/L磷酸氫二鉀和0.5mol/L磷酸二氫鉀的混合溶液
2)堿提取液:0.28mol/L碳酸鈉和0.5mol/L氫氧化鈉的混合溶液
3)二苯卡巴肼顯色劑:250mg二苯卡巴肼溶解于50mL丙酮4)六價鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液:1000mg/L
5)硝酸(HNO3)溶液:ρ(HNO3)=1.4mg/L(體積分?jǐn)?shù)65%)
6)硫酸(H2SO4)溶液:10%(體積分?jǐn)?shù))
7)脫色劑:聚合氯化鋁(見圖2)
2.1.2設(shè)備
紫外可見光分光光度計(PELambda35)
震蕩恒溫水浴箱(培英DSHZ-300A)
分析天平(METTLERTOLEDOXS204)
pH計(SCHOTTLab850)
2.2脫色效果驗證試驗
2.2.1稱取6份黑色無鉻皮革(每份約2.5g)置于聚四氟乙烯燒杯中,分為3組,每組一個平行樣,加入50ml堿提取液(3.1.1.b),置于90—95℃水浴震蕩3h,每組各做一份試劑空白。
2.2.2向第3組試劑空白和樣品的提取液中加入5g聚合氯化鋁(3.1.1.g),震蕩搖勻后靜置0.5h。
2.2.3將上述提取液離心后,取上清液抽濾(由于提取液較難過濾,采用玻璃砂芯漏斗)。
2.2.4持續(xù)攪拌下監(jiān)測pH值,逐滴地加硝酸(3.1.1.e)至抽濾后溶液,調(diào)整溶液pH值至7.5±0.5,轉(zhuǎn)移容器內(nèi)溶液至100ml容量瓶,用水定容。
2.2.5取出95mL定容后溶液,緩慢加入硫酸(3.1.1.f)調(diào)整溶液pH值至2.0±0.5。
2.2.6第1組空白和樣品不加顯色劑直接用磷酸鹽緩沖溶液(3.1.1.a)定容至100ml,第2組和第3組的空白及樣品加入0.5ml二苯卡巴肼顯色劑(3.1.1.c)再用磷酸鹽緩沖溶液定容至100ml。
2.2.7用紫外可見光分光光度計對定容后溶液進(jìn)行測試。
2.3加標(biāo)回收試驗
2.3.1稱取35份黑色無鉻皮革樣品(每份約2.5g)置于聚四氟乙烯燒杯中,分為5組,每組依次加入5ml六價鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液(其中六價鉻標(biāo)液的濃度為0、20mg/L、100mg/L、200mg/L、500mg/L),加入50ml堿提取液,置于90—95℃水浴震蕩3h。
2.3.2提取液中加入5g聚合氯化鋁,震蕩搖勻后靜置0.5h,再將提取液離心,取上清液抽濾。
2.3.3將抽濾液用硝酸調(diào)整pH值至7.5±0.5,并用水定容至100ml。
2.3.4取出95mL定容后溶液,加入硫酸調(diào)整溶液pH值至2.0±0.5,再加入0.5ml顯色劑,用磷酸鹽緩沖溶液定容至100ml,較后用紫外可見光分光光度計測定。
3試驗結(jié)果與討論
3.1脫色處理結(jié)果
加入聚合氯化鋁前后樣品顏色的比較,見圖2。注:脫色提取試驗在聚四氟乙烯燒杯中進(jìn)行,為了作顏色比較,將溶液轉(zhuǎn)移到錐形瓶中。
圖2脫色效果圖
如表1所示,第1、2兩組樣品結(jié)果顯示檢出,第3組樣品結(jié)果為未檢出,原因為:第1組的提取液未脫色直接上機測試,深色的提取液(如圖2a所示)在測定波長下有吸光,結(jié)果顯示陽性;第2組的提取液未脫色,顯色后上機測試,提取液中某些物質(zhì)與顯色劑發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生的絡(luò)合物在測定波長下有較強吸光,結(jié)果比第1組結(jié)果高;第3組的提取液用聚合氯化鋁脫色后,去除了顏色和雜質(zhì)干擾(如圖2b所示),顯色后上機沒有檢出六價鉻,這與本試驗前的確認(rèn)結(jié)果相符。聚合氯化鋁的分子結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成決定了其有很強的除色、除雜能力。它是一種無機高分子聚合物,通式為[Al2(OH)nCl6-n]m(1≤n≤5,m≤10),分子結(jié)構(gòu)較大,吸附能力強,水解過程通常伴有凝聚、吸附及沉淀等理化過程。樣品溶液中加入聚合氯化鋁,其水解產(chǎn)物選擇性吸收對測定結(jié)果產(chǎn)生干擾的組分,因此,測定結(jié)果更為準(zhǔn)確、可靠。
樣品編號 | 六價鉻含量(mg/kg) |
1-1 | 5.54 |
1-2 | 5.58 |
2-1 | 10.87 |
2-2 | 10.98 |
3-1 | N.D. |
3-2 | N.D. |
3.2加標(biāo)回收結(jié)果
如表2所示,不同加標(biāo)量的加標(biāo)回收率為82.7%-83.3%,可以認(rèn)為聚合氯化鋁脫色步驟未吸附六價鉻,不影響六價鉻測定;同時,各組平行樣相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于6.6%,表明本方法有較高精密度。
加標(biāo)量 (mg) |
加標(biāo)后測得平均 含量(mg) |
平均回收率% | 相對標(biāo)準(zhǔn)偏差 % |
0.1 | 0.079 | 83.2 | 6.58 |
0.5 | 0.394 | 82.9 | 4.58 |
1.0 | 0.786 | 82.7 | 3.99 |
2.5 | 1.978 | 83.3 | 4.53 |
4結(jié)論
本方法采用聚合氯化鋁作為脫色劑,有效將深色皮革樣品的六價鉻提取液轉(zhuǎn)變?yōu)槌吻迦芤?,加?biāo)回收試驗結(jié)果表明脫色劑未對六價鉻測定產(chǎn)生影響,解決了深色皮革樣品中六價鉻比色法測試的技術(shù)難題;本方法操作簡便快捷,無需填裝脫色柱,所需測試成本較低、效率高,利于推廣應(yīng)用。