Определение миграции тяжёлых металлов из натуральных кож в модельные среды методом инверсионной вольтамперометрии

Автор: Михасева Наталья Юрьевна, Власова Галина Михайловна, Матвейко Николай Петрович

Журнал: Вестник Витебского государственного технологического университета @vestnik-vstu

Рубрика: Химическая технология и экология

Статья в выпуске: 2 (17), 2009 года.

Бесплатный доступ

На основании исследований по определению содержания тяжелых металлов в жидких модельных средах методом инверсионной вольтамперометрии доказано, что процесс миграции тяжелых металлов в модельную среду «вода» менее интенсивный, чем в модельную среду «пот», и эта зависимость характерна практически для всех видов исследованных натуральных кож для верха обуви.

Тяжелые металлы, определение миграции, миграция тяжелых металлов, натуральные кожи, обувные материалы, методы определения, инверсионная вольтамперометрия, вода, безопасность материалов, характеристики материалов, кожевенные материалы, кожматериалы, химическая безопасность, миграция металлов, модельные среды, пот

Еще

Короткий адрес: https://sciup.org/142184583

IDR: 142184583

Текст научной статьи Определение миграции тяжёлых металлов из натуральных кож в модельные среды методом инверсионной вольтамперометрии

Одним из важнейших факторов безопасности натуральных кож, предназначенных для изготовления обуви, является химическая безопасность, суть которой в отсутствии недопустимого риска, который может быть нанесен токсичными веществами жизни, здоровью и имуществу потребителей.

Токсичные вещества, если они присутствуют в обувном материале, могут мигрировать из него во внутриобувное пространство, а затем в организм человека. Накапливаясь в организме, в течение периода сезонной носки, тяжёлые металлы могут привести к хроническим заболеваниям [1].

Важно отметить, что миграция тяжелых металлов нормируется для жидких сред. Во внутриобувное пространство, соприкасающееся непосредственно со стопой человека, может проникать вода в результате промокания обуви, вследствие этого тяжелые металлы из обувной кожи способны проникать в организм человека. Кроме того в процессе жизнедеятельности человека происходит непрерывное выделение пота. Как показывают исследования, все части обуви, за исключением союзки, не выводят пот из обуви, а накапливают его во время носки. Выведение пота возможно естественной сушкой, когда обувь снята со стопы [2]. Очевидно, что возможна миграция тяжелых металлов также и в пот.

Миграция тяжелых металлов в модельные среды нормируется СанПиН 2.4.7.2005 «Гигиенические требования безопасности к детской одежде и обуви». Для жидкой модельной среды миграция химических веществ не должна превышать: для Cu – 50 мг/дм3, Pb – 1,0 мг/дм3 , Cd – 0,1 мг/дм3.

Цель работы – определение миграции тяжелых металлов из натуральных кож для верха обуви в модельные среды (воду и пот) методом инверсионной вольтамперометрии.

Для анализа были взяты натуральные кожи для верха обуви производства Минского производственного кожевенного объединения, характеристика которых представлены в таблице 1.

Отбор проб был произведен в соответствии с ГОСТ 938.0-75. Вещества для исследования взяты в следующей пропорции: 1гр кожи на 10 мл модельной среды. Образцы выдерживали в модельных средах 24 часа при температуре 37'С (в поте) и 18:с (в воде). После этого образцы извлекали и осуществляли выпаривание растворов (модельных сред) до получения влажного остатка с целью удаления из них органических веществ. Затем остаток растворяли в бидистилляте и снова выпаривали. Последнюю операцию проводили три раза. После этого остаток растворяли в фоновом электролите (0,1 М муравьиной кислоты).

Анализ полученного раствора на содержание Zn, Cd, Cu и Pb проводили методом добавок, используя стандартный раствор этих металлов. Для этого регистрировали три серии вольтамперограмм. При этом были использованы следующие основные параметры методики измерений: 1) УФ-подготовка – 20 с; 2) потенциал накопления – -1,500 В; 3) время накопления – 30 с; 4) потенциал успокоения – - 1,250 В; 5) потенциал конца развертки – 0,150 В; 6) скорость развертки потенциала - 70 мВ/с; 7) потенциал начала развертки – -1,250 В; 8) уровень вибрации – 6.

Относительная погрешность результатов измерений не превышает 25%.

На рисунке приведены вольтамперограммы для кожи «Каррара».

Рисунок – Вольтамперограммы фона (1), пробы (2) и пробы с добавкой (3) для кожи «Каррара»

Таблица 1 – Характеристика исследуемых материалов

Наименование кожи	Назначение кожи	Вид кожевенного сырья	Метод дубления	Способ крашения	Характер отделки	Вид покрытия	Толщина	Дополнительные данные
Каррара	кожа для верха обуви	КРС	хромовое	барабанное и покрывное крашение	с естественной подшлифованной лицевой поверхностью	полиуретановое	1,4-1,6	эластичная, с разбивкой в барабане
Свитязь	кожа для верха обуви	КРС	хромовое	барабанное и покрывное крашение	с естественной нешлифованной лицевой поверхностью	эмульсионное	0,9-1,2	эластичная, тисненая, с разбивкой в барабане, с мягким грифом лица
Мара	кожа для верха обуви	КРС	хромовое	барабанное и покрывное крашение	с естественной нешлифованной лицевой поверхностью	анилиновое	2,2-2,4	эластичная, предварительно тисненая, с разбивкой в барабане, с гидрофобной обработкой
Стивали	кожа для верха обуви	КРС	хромовое	барабанное и покрывное крашение	с естественной нешлифованной лицевой поверхностью, эластичная	полуанилиновое	1,4-1,6	гладкая, мягкая и шелковистая на ощупь, полублестящая
-	подкладочная кожа	свиная кожа	хромовое	барабанное и покрывное крашение	с естественной нешлифованной лицевой поверхностью	анилиновое	0,4-0,5	гладкая, без разбивки в барабане
-	подкладочная кожа	свиная кожа	хромовое	барабанное и покрывное крашение	с естественной нешлифованной лицевой поверхностью	эмульсионное	0,2-0,4	гладкая, без разбивки в барабане
Спилок	подкладочная кожа	КРС	хромовое	барабанное крашение	с естественной нешлифованной лицевой поверхностью	-	0,3-0,4	мягкая на ощупь
Тулип	бесподкладочная кожа	КРС	хромовое	барабанное и покрывное крашение	с естественной подшлифованной лицевой поверхностью	эмульсионное	1,4-1,6	эластичная, тисненая, полублестящая

Витебск 2009

Из рисунка видно, что на кривой пробы (кривая 2) имеется два максимума тока при Е = -0,4 - -0,2 В и Е = -0,1-+0,1 В, которые отвечают растворению Pb и Cu соответственно. На кривой пробы с добавкой (кривая 3) имеются четыре максимума тока, которые соответствуют Zn, Cd, Cu и Pb.

Аналогичные вольтамперные кривые получены для всех исследованных образцов кож.

С помощью специальной компьютерной программы рассчитана миграция тяжелых металлов из кож в модельные среды.

Результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Миграция тяжелых металлов

Наименование кожтовара	Миграция тяжелых металлов (мг/дм³)
Наименование кожтовара	Zn (цинк)	Cu (медь)	Pb (свинец)	Cd (кадмий)
	Модельная среда – вода
Каррара	-	0,0029	0,00046	-
Свитязь	-	0,0043	0,00011	-
Мара	-	0,021	0,00018	-
Стивали	-	0,0028	-	-
Подкладочная кожа с анилиновым покрытием	-	0,0054	0,0025	-
Подкладочная кожа с эмульсионным покрытием	0,0011	0,079	0,001	0,0000016
Спилок	-	0,0033	0,000081	-
Тулип	-	0,0019		-
	Модельная среда – пот
Каррара	-	0,0089	-	-
Свитязь	-	0,018	0,00016	-
Мара	-	0,0028	-	-
Стивали	-	0,021	-	-
Подкладочная кожа с анилиновым покрытием	-	0,017	0,0044	-
Подкладочная кожа с эмульсионным покрытием	-	0,049	0,0016	-
Спилок	-	0,014	0,00026	-
Тулип	-	0,039	0,00029	0,0000062

Видно, что во всех случаях наблюдается миграция тяжелых металлов как в воду, так и пот. При этом медь (Cu) мигрирует и в воду, и в пот из всех кож, отобранных для анализа. Миграция металлов в пот выше, чем в воду, приблизительно в 1,5-3,2 раза. Это обусловлено тем, что пот является более агрессивной средой, чем вода.

Миграция цинка (Zn) наблюдается только для свиной подкладочной кожи с эмульсионным покрытием и только в модельную среду – вода. Для этой же кожи выявлена миграция меди и свинца, причем в пот меди мигрировало на 38% меньше, чем в воду. Для этой же кожи и кожи «Тулип» в незначительных количествах выявлена миграция кадмия.

Наибольшее количество меди мигрировало из свиной подкладочной кожи с эмульсионным покрытием в воду, а свинца – из свиной подкладочной кожи с анилиновым покрытием – в пот.

Однако миграция Cd, Cu и Pb не превышает норм СанПиН 2.4.7.-2005. Это значит, что процесс производства кож обеспечивает ее безопасность при эксплуатации в соответствии с требованиями по миграции тяжелых металлов.

Список литературы Определение миграции тяжёлых металлов из натуральных кож в модельные среды методом инверсионной вольтамперометрии

Защита населения и объектов в чрезвычайных ситуациях. Радиационная безопасность: пособие. В 3 ч. Ч.2. Система выживания населения и защита территорий в чрезвычайных ситуациях/С. В. Дорожко, В. Т. Пустовит, Г. И. Морзак, В. Ф. Мурашко. -Минск: Дикта, 2007. -400 с.
Конструирование изделий из кожи: учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности «Конструирование изделий из кожи», «Технология изделий из кожи»/Ю. П. Зыбин, В. М. Ключникова, Т. С. Кочеткова, В. А. Фукин. -М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. -264 с.

Статья научная