Analýza fluoru metodou EDXRF: Jednoduchá kontrola použití PFAS u textilií a kuchyňských výrobků

Přínosy pro uživatele

• Metoda EDXRF umožňuje detekci fluoru (F) ve fluoropolymerních povlacích
• Měření nevyžaduje složitou přípravu vzorku – analýzu lze zahájit pouhým vložením vzorku do přístroje
• Jednoduchá screeningová metoda pro ověření možnosti použití PFAS ve výrobcích

Úvod

Per- a polyfluoralkylové látky (PFAS) představují rozsáhlou skupinu organofluorových sloučenin, které jsou široce používány jako vodoodpudivé a oleofobní povrchové úpravy. Díky své vysoké vodoodpudivosti, chemické stabilitě a dalším užitečným vlastnostem nacházejí uplatnění v textiliích, nábytku i kuchyňských výrobcích.

Současně jsou však PFAS vysoce perzistentní, obtížně rozložitelné a mají tendenci se akumulovat v životním prostředí i živých organismech, což vyvolává závažné environmentální a zdravotní obavy. Z tohoto důvodu se analýza PFAS běžně provádí zejména v oblasti pitné vody, potravin a půdy, a to pomocí technik, jako je kapalinová chromatografie spojená s hmotnostní spektrometrií (LC-MS) nebo iontová chromatografie.

V reakci na zpřísňující se omezení používání PFAS roste také potřeba analyzovat hotové výrobky. Například kyselina perfluorhexanová (PFHxA) a fluorotelomerové alkoholy (FTOH) jsou stále používány jako vodoodpudivé a oleofobní látky v různých typech produktů.

Detekce fluoru (F) pomocí metody EDXRF umožňuje rychlé a jednoduché ověření, zda mohly být ve výrobcích použity PFAS. Tento článek představuje příklady analýzy vodoodpudivých textilií a kuchyňských výrobků s vodoodpudivou a oleofobní úpravou, běžně používaných v oděvech, nábytku a kuchyňských aplikacích.

1. Vodoodpudivé textilie

Použité vzorky

Analyzovány byly čtyři syntetické textilie s vodoodpudivou úpravou:

• Vzorky A a B: polyester
• Vzorky C a D: nylon

Shimadzu: Obr. 1 Vodoodpudivá tkanina (vzorek B)

Příprava vzorků

Vzorky byly nastřiženy tak, aby pokryly analytický průměr 10 mm, a byly přímo analyzovány bez další přípravy.

Kvalitativní a kvantitativní analýza

Výsledky kvalitativní analýzy (obr. 2) a kvantitativní analýzy (tab. 1) ukazují, že ve vzorcích A a B byly jednoznačně detekovány píky fluoru. Naopak ve vzorcích C a D fluor detekován nebyl, což odpovídá koncentracím pod mezí detekce (LOD).

• Mez detekce fluoru: 486 ppm
• Citlivost metody: detekce přibližně 1 hm. % fluoru během 1 minuty měření

Poznámka: Mez detekce byla stanovena jako 3σ vzorku D.

Tyto výsledky potvrzují, že metoda EDXRF umožňuje rychle rozlišit textilie s fluorovanou povrchovou úpravou od materiálů bez obsahu fluoru.

Shimadzu: Obr. 2 Výsledky kvalitativní analýzy vodoodpudivých tkanin

Shimadzu: Tabulka 1 Výsledky kvantitativní analýzy vodoodpudivých tkanin [%]

2. Kuchyňské výrobky s vodoodpudivou a oleofobní úpravou

Použité vzorky

Analyzovány byly následující kuchyňské výrobky:

• Sáček do topinkovače
• BBQ pečicí fólie

Shimadzu: Obr. 3 Sáček do toustovače

Příprava vzorků

Vzorky byly nastřiženy tak, aby pokryly analytický průměr 10 mm, a následně analyzovány.

Kvalitativní analýza

Výsledky kvalitativní analýzy jsou zobrazeny na obr. 4. Fluor byl detekován u obou analyzovaných výrobků. Tyto produkty jsou opatřeny vodoodpudivou a oleofobní povrchovou úpravou, která zabraňuje přichytávání potravin a tvorbě skvrn.

Pomocí jednoduchého testu metodou EDXRF bylo možné detekovat fluor v těchto povlacích a tím potvrdit možnost použití PFAS.

Shimadzu: Obr. 4 Výsledky kvalitativní analýzy kuchyňských výrobků

Závěr

Metoda EDXRF umožňuje detekci fluoru (F) ve vodoodpudivě upravených textiliích i kuchyňských výrobcích s vodoodpudivou a oleofobní úpravou bez nutnosti složité přípravy vzorků.

V současnosti probíhá vývoj bezfluorových alternativ k těmto povrchovým úpravám. Analýza pomocí EDXRF představuje rychlou a jednoduchou screeningovou metodu pro ověření, zda mohly být ve výrobcích použity PFAS.

Poznámka:
V této aplikační poznámce je označení PFAS používáno jako souhrnný termín pro organofluorové sloučeniny. Metoda EDXRF detekuje přítomnost prvkového fluoru (F), avšak neumožňuje identifikaci konkrétního typu organofluorové sloučeniny.

Podmínky analýzy

Analytické podmínky použité pro analýzu „1. Vodoodpudivé textilie“ a „2 jsou uvedeny níže. Kuchyňské výrobky s vodoodpudivou a oleofobní úpravou“. Doba měření v kanálu C–Sc, který zahrnuje fluor, byla 60 sekund.

• Měřicí kanály: Ti–U / C–Sc / S–Ca
• Analyzované čáry: Kα, Kβ, Lα, Lβ …
• Rentgenka: Rh (terč)
• Napětí rentgenky:
  • 50 kV (Ti–U)
  • 15 kV (C–Sc)
• Proud rentgenky: automatická regulace
• Kolimátor: 10 mm
• Integrační čas:
  • 20 s (Ti–U)
  • 60 s (C–Sc)
  • 20 s (S–Ca)
• Mrtvý čas: max. 30 %
• Filtr: žádný / #2
• Detektor: polovodičový SDD detektor
• Atmosféra: vakuum
• Kvantitativní metoda: metoda fundamentálních parametrů (FP)