CN105181414A - 含有砷和多种金属元素的皮革标准物质及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含有砷和多种金属元素的皮革标准物质及其制备方法。该标准物质以皮革为基体，分别往其中添加一定量的砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑，使得标准物质中砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑的含量分别约为100mg/kg。本发明具有以下优点及有益效果：采用传统的皮革生产工艺(铬鞣法)将砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑等元素按一定的比例添加到金属络合染料中，使之与皮革相结合形成含一定量砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑的样品，制成用于检测皮革中砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑含量的标准物质。该标准物质的制备方法操作简单、易于推广。

Description

含有砷和多种金属元素的皮革标准物质及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种皮革基体标准物质，尤其是含有砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑的皮革标准物质及其制备方法。

背景技术

标准物质是指具有一种或多种足够均匀和很好确定了的特性值，用以校准仪器、评价测量方法或给材料赋值的材料或物质。标准物质要求具有均匀性、稳定性和量值准确性。它是一种计量标准，主要用于校准计量器具和评价测量方法的准确度。

在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》中提出“用高新技术改造和提升制造业，大幅度提高产品档次、技术含量和附加值，全面提升制造业整体技术水平”。我国的皮革业作为从传统工业升级的现代化产业，技术水平已取得了突飞猛进的发展，皮革新型生产工艺的开发在很大程度上提升了皮革制品的附加值和竞争力，我国也在三十几年间迅速发展成皮革的生产大国、消费大国和出口大国，皮革的产量占全世界30％以上，皮革制品产量占全世界50％以上。皮革制品在满足人们基本生活需求的同时，也在不断提升消费者的生活品质，传统的实用性、耐用性已不能满足现代消费者的需求，人们越来越关注皮革制品的安全卫生性能。

传统的皮革鞣制工艺及加工过程中使用的鞣剂、染料、助剂会使皮革及其制品中含有一定量的砷、镉、钴、铬、铜、汞、镍、铅、锑等元素，这些元素可通过汗液的浸渍经皮肤侵入人体，严重危害人体健康。因此，国内外许多国家和地区对皮革及其制品中砷、镉、铅等元素含量做出了限量要求。即将于2016年1月1日实施的强制性国家标准《儿童鞋安全技术规范》(GB20585-2014)明确规定，砷、镉、铅等元素总量均不得高于100mg/kg。

目前，国内检测皮革中砷、镉、钴、铬、铜、汞、镍、铅、锑含量的主要依据GB/T22930-2008或QB/T4340-2012。标准物质在保证分析方法的准确性及可溯源性方面具有重要作用。分析基体的差异使得在分析过程中不能简单地采用传统的高纯度溶液标准物质来校准或进行质量控制，需要采用相应基体的标准物质以提高检测结果的准确度。与传统的高纯度溶液标准物质相比，含有砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑的皮革标准物质具有量值溯源性，对仪器的校准、检测实验室的质量控制、皮革中砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑等元素检测方法的开发等具有重要意义。目前还未有一种制备这种标准物质的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种含有砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑的皮革标准物质，具有良好的均匀性和稳定性。该标准物质的使用有利于提高皮革中砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑含量检测中标准物质与样品的基体匹配程度，从而提高检测结果的准确性和可靠性。另外还提供含有砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑的皮革标准物质的制备方法，该方法步骤简单、成功率高。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种含有砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑的皮革标准物质，其特征在于，在皮革基体中添加适量砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑组成标准物质，该标准物质中各种元素的含量分别为80-120mg/kg。

所述的皮革基体包括牛皮革、羊皮革或猪皮革。

一种所述的含有砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑的皮革标准物质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)选择原材料：采购不含砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑的牛、羊或猪的盐湿皮为原料皮；

(2)制备样品：采用传统的制革工艺，包括准备、鞣制、整饰三大工序；在整饰工序的染色步骤中，以酸性黑1:1型金属络合染料作为母体染料，再往其中添加一定量的含砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑等元素的盐溶液，加水充分混匀后用于皮革样品的染色，实现添加砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑元素的目的。

(3)样品加工：依次进行切块、粉碎、过筛、混匀、包装，辐照灭菌，干燥避光处储存。

所述的步骤(2)的工艺流程为：一次水洗→浸水→脱毛→浸灰→二次水洗→脱灰→软化→浸酸→鞣制→提碱→提温→复鞣→三次水洗→中和→填充→染色→加脂→固色→晾干→摔软→绷板→底层涂饰→顶层涂饰→干燥，其中“一次水洗→浸水→脱毛→浸灰→二次水洗→脱灰→软化→浸酸”为所述的准备工序，“鞣制→提碱→提温→复鞣”为所述的鞣制工序，“三次水洗→中和→填充→染色→加脂→固色→晾干→摔软→绷板→底层涂饰→顶层涂饰→干燥”为所述的整饰工序。

所述的浸酸工艺为：将软化后的原料皮浸入8％氯化钠、1％硫酸、0.3％甲酸、液比(指水与皮革的质量比)2.0的酸液中，常温转1-3h，转速10-20r/min；

所述的鞣制工艺为：倒掉一半的酸液，加8％含三氧化二铬、B＝33％的标准铬粉，在常温转1-3h，转速10-20r/min；再加1％的蒙囿剂NaAc，在常温转1-2h，转速10-20r/min。所述的各百分比是指以浸水后皮革称重量为基准的质量分数)。

所述的提碱工艺为：用20倍水溶解1.2％NaHCO3，是以浸水后皮革称重为基准的质量分数；分多次等量添加NaHCO3，每10-20min添加一次，添加第3～4次后，测pH值，若pH约为4.0，则提碱终止，否则继续添加至pH值符合要求；

所述的提温工艺为：提碱完成后转0.5-1.5h，再加150％热水，并使温度升至40℃；再转1.5-2.5h后，停鼓过夜；次日，转20-40min后，测pH为3.8-4.2，倒掉废液；

所述的复鞣工艺为：挤水后称重再乘以系数1.5得到的重量为以下工序的重量基准；铬粉1.5％，液比2.0，35℃，转0.5-1.5h后加1％NaAc，再转1.5-2.5h后，静置过夜。

所述的染色工艺为：染色液为3％酸性黑的水溶液，液比2.5，温度50-60℃，将复鞣后的皮革转0.5-1.5h，转速10-20r/min；酸性黑为已溶有砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑等元素的盐溶液；

所述的加脂工艺为：取6％亚硫酸化鱼油和6％磷酸脂，混合后用开水溶解搅匀后直接倒入染色液中，温度50-60℃，转0.5-1.5h；

所述的固色工艺为：在染色液中添加1％甲酸，甲酸用5-10倍的水稀释后添加，在温度55℃下转0.5-1.5h；所涉及的百分比是指以鞣制挤水后皮革称重量为基准的质量分数)。

样品制备过程中的所使用的水，应符合《GB/T6682–2008分析实验室用水规格和试验方法》中三级水的要求。

所述的鞣制步骤中，B＝33.3％的标准铬粉的使用量为7.5％(以去肉脱脂后的羊皮的质量为基准)；所述的复鞣步骤中铬鞣剂的使用量为2％(以搭马、削匀后羊皮革的质量为基准)。

所述的染料为酸性的1:1型金属络合染料，该染料中添加了一定量的含有砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑等元素的盐溶液，染料中各元素的质量浓度为1％。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：采用传统的皮革生产工艺(铬鞣法)将砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑等元素按一定的比例添加到金属络合染料中，使之与皮革相结合形成含一定量砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑的样品，制成用于检测皮革中砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑含量的标准物质。该标准物质的使用有利于提高皮革中砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑含量检测中标准物质与样品的基体匹配程度，从而提高检测结果的准确性和可靠性。该标准物质的制备方法操作简单、易于推广，制得的皮革标准物质中砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑含量的均匀性和稳定性良好。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

一、所用试剂：

水：去离子水，符合GB/T6682–2008分析实验室用水规格和试验方法中三级水的要求。

硫化钠、氢氧化钙、硫酸铵、氯化钠、硫酸、甲酸、碳酸氢钠、乙酸钠等，均为分析纯。

混合胰酶、标准铬粉、丙烯酸复鞣剂、酸性黑、亚硫酸化鱼油、磷酸脂、颜料膏、酪素、蜡液、消光剂、LA83消化棉、有机硅等化料均为皮革生产工艺常规化料。

二、样品制备步骤：

a、选择原材料：采购市售绵羊皮(盐湿皮)为原料皮，经检测，该原料皮中不含砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑等元素。

b、制备样品：采用传统的制革工艺，包括准备、鞣制、整饰三大工序，生产含一定量砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑的皮革样品。具体操作见表1。

表1皮革标准物质制备步骤

注:“大液比”指的是液比大于3。

c.样品的保存：皮革样品制备完成后，先切成小块，再转移至超微粉碎机中粉碎，过筛，保留粒径为0.2mm～0.71mm的皮革样品，转移至高速混合机中混匀，真空密封包装，辐照灭菌，干燥避光处储存。

三、对样品中的砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑含量进行测试：

样品：添加砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑的皮革样品。

仪器设备：ICP-ES710电感耦合等离子体发射光谱仪，MDS-10高通量微波化学工作站，UPHW超纯水机。

试剂和标准物质：

硝酸：优级纯、过氧化氢：优级纯、水：超纯水，符合GB/T6682–2008分析实验室用水规格和试验方法中一级水要求。

砷单元素标准物质溶液：中国计量科学研究院，1000μg/mL，GBW08611；

镉单元素溶液标准物质：中国计量科学研究院，1000μg/mL，GBW08612；

钴单元素溶液标准物质：中国计量科学研究院，1000μg/mL，GBW08613；

铜单元素溶液标准物质：中国计量科学研究院，1000μg/mL，GBW08615；

汞单元素溶液标准物质：中国计量科学研究院，1000μg/mL，GBW08617；

镍单元素溶液标准物质：中国计量科学研究院，1000μg/mL，GBW08618；

铅单元素溶液标准物质：中国计量科学研究院，1000μg/mL，GBW08619；

锑单元素溶液标准物质：中国计量科学研究院，100μg/mL，GBW(E)080545。

(1)样品均匀性检验：

测试方法：从样品总体中随机抽取15个样品，每个样品在重复性条件下测试2次，重复测试分别单独取样。采用微波消解再用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)测定砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑等元素的含量，为了减小测量中定向变化(漂移)的影响，样品的所有重复测试按随机次序进行。

数据统计分析方法：采用单因素方差分析方法进行数据统计处理，相关计算公式如下：

总测定次数：

总测定平均值：

第i瓶的测定平均值：

组间方差： ${\mathrm{SS}}_1=\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{n}_i{(\stackrel{\‾}{x_i}-\stackrel{\‾}{\stackrel{\‾}{x}})}^2$

组内方差： ${\mathrm{SS}}_2=\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{n_i}{\Σ}}{(x_{ij}-\stackrel{\‾}{x_i})}^2$

总方差：SS_总＝SS₁+SS₂

组间自由度：f₁＝m-1

组内自由度：f₂＝N-m

组间均方： ${\mathrm{MS}}_1=\frac{{\mathrm{SS}}_1}{f_1}$

组内均方： ${\mathrm{MS}}_2=\frac{{\mathrm{SS}}_2}{f_2}$

统计量： $F=\frac{{\mathrm{MS}}_1}{{\mathrm{MS}}_2}$

结果评定：若F<自由度为(f₁,f₂)及给定显著性水平α(通常α＝0.05)的临界值F_α(f₁,f₂)，则表明样品内和样品间无显著性差异，样品均匀。

皮革中砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑等元素含量的均匀性测试和方差分析结果见表2～表9。

表2皮革中砷含量均匀性测试和方差分析结果

表3皮革中镉含量均匀性测试和方差分析结果

表4皮革中钴含量均匀性测试和方差分析结果

表5皮革中铜含量均匀性测试和方差分析结果

表6皮革中汞含量均匀性测试和方差分析结果

表7皮革中镍含量均匀性测试和方差分析结果

表8皮革中铅含量均匀性测试和方差分析结果

表9皮革中锑含量均匀性测试和方差分析结果

由以上检验结果可知，本批次样品中砷、镉、钴、铬、铜、汞、镍、铅、锑的统计量F计算值均小于临界值F_0.05(14，15)，说明该标准样品在样品间和样品内不存在显著性差异，本批次皮革样品中砷、镉、钴、铬、铜、汞、镍、铅、锑的均匀性良好。

(2)样品的稳定性检验

测试方法：在样品制备完成后的当月、2个月、4个月、6个月、12个月、18个月对样品的稳定性进行监测。每个时间点分别从库存样品中随机抽取3瓶样品，每瓶样品平行测试2次，以3瓶样品的总平均值作为该时间点特性量值稳定性检验结果，稳定性检验采用微波消解再用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)测定砷、镉、钴、铬、铜、汞、镍、铅、锑的含量。

数据统计分析方法：采用一元线性拟合方程模型为稳定性研究基本模型，即

Y＝β₀+β₁X+ε

式中，X—时间；

Y—标准样品的特性量值；

β₀，β₁—回归系数；

ε—随机误差分量。

对于稳定性较好的标准样品，β₁的期望值为0。X与Y之间是否存在线性关系可以通过t检验法进行检验。t检验法有关的计算公式如下：

设有一组n对关于Y对X的观测值，对于每个Y_i都有下式：

Y_i＝β₀+β₁X_i+ε_i

直线斜率的估计值： $b_1=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}(X_i-\stackrel{\&OverBar;}{X})(Y_i-\stackrel{\&OverBar;}{Y})}{\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{(X_i-\stackrel{\&OverBar;}{X})}^2}$

截距的估计值：

通过误差分析可以计算b₁和b₀标准偏差，

直线上的点的标准偏差：

直线斜率b₀的标准偏差：

根据上述公式分别计算皮革样品中砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑含量的斜率b₁及其不确定度s(b₁)，并比较斜率的绝对值|b₁|与t_(0.95,n-2)×s(b₁)的大小，考察斜率b₁的显著性。如果|b₁|小于t_(0.95,n-2)×s(b₁)，说明样品稳定性良好，否则不稳定。其中：t_(0.95,n-2)为n-2自由度，95％置信水平的t分布临界值，n为稳定性检验次数。皮革中砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑的稳定性检验数据及统计结果列于表10～表17。

表10皮革中砷的稳定性检验数据及统计结果(单位：mg/kg)

表11皮革中镉的稳定性检验数据及统计结果(单位：mg/kg)

表12皮革中钴的稳定性检验数据及统计结果(单位：mg/kg)

表13皮革中铜的稳定性检验数据及统计结果(单位：mg/kg)

表14皮革中汞的稳定性检验数据及统计结果(单位：mg/kg)

表15皮革中镍的稳定性检验数据及统计结果(单位：mg/kg)

表16皮革中铅的稳定性检验数据及统计结果(单位：mg/kg)

表17皮革中锑的稳定性检验数据及统计结果(单位：mg/kg)

由稳定性检验结果可知，本批次含有砷、镉、钴、铬、铜、汞、镍、铅、锑的皮革样品中砷、镉、钴、铬、铜、汞、镍、铅、锑含量的统计计算斜率b₁的绝对值|b₁|均小于t_(0.95,4)×s(b₁)，说明该皮革样品中砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑含量在18个月的实验期间内无显著性差异，具有良好的稳定性。

结论：通过样品均匀性和18个月的稳定性试验证明，上文所述的制备方法得到的含有砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑的皮革标准物质具有良好的均匀性和稳定性。该标准物质的应用有利于提高皮革中砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑含量检测中标准物质与样品的基体匹配程度，从而有助于提高检测结果的准确性和可靠性，具有良好的市场应用价值。

Claims (10)

1.一种含有砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑的皮革标准物质，其特征在于，在皮革基体中添加适量砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑组成标准物质，该标准物质中各种元素的含量分别为80-120mg/kg。

2.根据权利要求1所述的含有砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑的皮革标准物质，其特征在于，所述的皮革基体包括牛皮革、羊皮革或猪皮革。

3.一种权利要求1或2所述的含有砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑的皮革标准物质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)选择原材料：采购不含砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑的牛、羊或猪的盐湿皮为原料皮；

(2)制备样品：采用传统的制革工艺，包括准备、鞣制、整饰三大工序；在整饰工序的染色步骤中，以酸性黑1:1型金属络合染料作为母体染料，再往其中添加一定量的含砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑等元素的盐溶液，加水充分混匀后用于皮革样品的染色，实现添加砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑元素的目的。

(3)样品加工：依次进行切块、粉碎、过筛、混匀、包装，辐照灭菌，干燥避光处储存。

4.根据权利要求3所述的皮革标准物质的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)的工艺流程为：一次水洗→浸水→脱毛→浸灰→二次水洗→脱灰→软化→浸酸→鞣制→提碱→提温→复鞣→三次水洗→中和→填充→染色→加脂→固色→晾干→摔软→绷板→底层涂饰→顶层涂饰→干燥，其中“一次水洗→浸水→脱毛→浸灰→二次水洗→脱灰→软化→浸酸”为所述的准备工序，“鞣制→提碱→提温→复鞣”为所述的鞣制工序，“三次水洗→中和→填充→染色→加脂→固色→晾干→摔软→绷板→底层涂饰→顶层涂饰→干燥”为所述的整饰工序。

5.根据权利要求4所述的皮革标准物质的制备方法，其特征在于，所述的浸酸工艺为：将软化后的原料皮浸入8％氯化钠、1％硫酸、0.3％甲酸、液比(指水与皮革的质量比)2.0的酸液中，常温转1-3h，转速10-20r/min；

所述的鞣制工艺为：倒掉一半的酸液，加8％含三氧化二铬、B＝33％的标准铬粉，在常温转1-3h，转速10-20r/min；再加1％的蒙囿剂NaAc，在常温转1-2h，转速10-20r/min。所述的各百分比是指以浸水后皮革称重量为基准的质量分数)。

6.根据权利要求5所述的皮革标准物质的制备方法，其特征在于，

所述的提碱工艺为：用20倍水溶解1.2％NaHCO3，是以浸水后皮革称重为基准的质量分数；分多次等量添加NaHCO3，每10-20min添加一次，添加第3～4次后，测pH值，若pH约为4.0，则提碱终止，否则继续添加至pH值符合要求；

所述的提温工艺为：提碱完成后转0.5-1.5h，再加150％热水，并使温度升至40℃；再转1.5-2.5h后，停鼓过夜；次日，转20-40min后，测pH为3.8-4.2，倒掉废液；

所述的复鞣工艺为：挤水后称重再乘以系数1.5得到的重量为以下工序的重量基准；铬粉1.5％，液比2.0，35℃，转0.5-1.5h后加1％NaAc，再转1.5-2.5h后，静置过夜。

7.根据权利要求6所述的皮革标准物质的制备方法，其特征在于，

所述的染色工艺为：染色液为3％酸性黑的水溶液，液比2.5，温度50-60℃，将复鞣后的皮革转0.5-1.5h，转速10-20r/min；酸性黑为已溶有砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑等元素的盐溶液；

所述的加脂工艺为：取6％亚硫酸化鱼油和6％磷酸脂，混合后用开水溶解搅匀后直接倒入染色液中，温度50-60℃，转0.5-1.5h；

所述的固色工艺为：在染色液中添加1％甲酸，甲酸用5-10倍的水稀释后添加，在温度55℃下转0.5-1.5h；所涉及的百分比是指以鞣制挤水后皮革称重量为基准的质量分数)。

8.根据权利要求3所述的皮革标准物质的制备方法，其特征在于，样品制备过程中的所使用的水，应符合《GB/T6682–2008分析实验室用水规格和试验方法》中三级水的要求。

9.根据权利要求3所述的皮革标准物质的制备方法，其特征在于，所述的鞣制步骤中，B＝33.3％的标准铬粉的使用量为7.5％(以去肉脱脂后的羊皮的质量为基准)；所述的复鞣步骤中铬鞣剂的使用量为2％(以搭马、削匀后羊皮革的质量为基准)。

10.根据权利要求3所述的皮革标准物质的制备方法，其特征在于，所述的染料为酸性的1:1型金属络合染料，该染料中添加了一定量的含有砷、镉、钴、铜、汞、镍、铅、锑等元素的盐溶液，染料中各元素的质量浓度为1％。