CN103364507A - 一种主流烟气中氨的滤嘴截留量测定方法 - Google Patents

Abstract

一种主流烟气中氨的滤嘴截留量测定方法，其特征在于：将4个抽吸后的滤嘴沿纵向划破后放入250mL锥形瓶中，准确加入100mL10mM盐酸。振荡萃取40min，静止5分钟。取2mL萃取液过0.45μm滤膜净化，滤液进行离子色谱分析，采用对照标样与滤嘴样品色谱峰的保留时间进行定性，外标法定量。利用本发明方法对主流烟气氨滤嘴截留测定，重复性和回收率好，适用于大批量样品的分析。

Description

一种主流烟气中氨的滤嘴截留量测定方法

技术领域

本发明涉及卷烟主流烟气中氨的滤嘴截留量测定方法，属于烟草化学分析技术领域。

背景技术

卷烟主流烟气中的氨是44种有害成分中的一种，来源于烟草中的含氮化合物，游离氨能碱化烟气，增加烟气中非质子化尼古丁的浓度，使尼古丁更易被吸收，从而增加了烟草致瘾性和全球使用量。氨对尼古丁生物利用度的增加作用主要通过：（1）增大气、粒两相中游离烟碱的比例；（2）增大气相中烟碱的分布比例，从而造成一种由浓度驱动的，尼古丁在口腔、上呼吸道上皮细胞中更快速、更大量的吸收。根据BAT的一份研究报告，在卷烟里使用氨的添加剂可使尼古丁的最高输送率达到45%。此外，氨会污染室内环境空气，环境中低含量的氨气（10 μg/m³）就会引起上呼吸道敏感的人咽喉刺激感、呼吸急促，高含量的氨气（750 mg/m³）甚至可能引发慢性阻塞性肺病。

卷烟滤嘴作为吸烟者与主流烟气之间的桥梁，可以有效地滤除烟气中的部分有害成分，因而得到了广泛的重视与应用。滤嘴对烟气中的氨有一定的截留作用，对卷烟主流烟气中的氨释放量有很大的影响，研究表明，滤嘴对主流烟气氨的过滤效率：改性丙纤滤嘴为43.38％，醋纤滤嘴为52.69％。随着减害降焦研究工作的不断深入，人们越来越关注卷烟滤嘴对烟气有害成分的截留作用。因此，建立测定滤嘴中氨截留量的方法，准确测定滤嘴对氨的截留量，对科学设计卷烟滤嘴、探讨降低卷烟烟气有害成分的有效途径具有重要的意义。

同时，对吸烟者烟气感受量的准确评估受到越来越多的关注。St.Charles、Mike Dixon和Serban C.等人的研究表明主流烟气焦油、烟碱的释放量与卷烟滤嘴所截留的焦油、烟碱之间的关系，认为可以通过分析卷烟滤嘴所截留的焦油、烟碱来评价卷烟烟气释放量，从而能够较为准确的评估吸烟者对焦油和烟碱的摄入量（滤嘴法）。但是目前，在滤嘴分析方面的研究，大多是对烟气常规化学成分的分析，而对卷烟烟气中有害成分的分析研究较少。因此以氨为研究对象，建立测定滤嘴中氨截留量的方法，准确测定滤嘴中氨截留量，对探索滤嘴法用于评估卷烟烟气氨释放量、吸烟者对氨的感受量具有重要的意义。

综上所述，建立测定滤嘴中氨截留量的方法，准确测定其截留量，对考察卷烟滤嘴对氨的截留效率，为科学设计卷烟滤嘴提供一定的数据支撑，以及对测定滤嘴中氨截留量来估算吸烟者对卷烟烟气氨的口腔暴露量都具有重要的意义和必要性。

中国专利公开了《一种离子色谱电导检测卷烟滤嘴截留氨的方法》公开号 CN101113972 专利是采用硫酸溶液萃取滤嘴、硫酸作为流动相梯度淋洗、采用CS12A（2×50mm）阳离子交换柱分离，IC色谱仪分析测定。但其分离效果及重复性、精密度并未有相关数据验证，缺乏技术数据支撑。

发明内容

本发明的目的正是基于上述现有技术状况而提供了一种快速灵敏测定卷烟主流烟气中氨的滤嘴截留量的离子色谱分析方法，该方法前处理简单，重复性、回收率好，适用于大批量样品的分析。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种测定主流烟气中滤嘴氨截留量的方法，具体包括以下步骤：

1）标准工作曲线制定：将浓度为1000μg/mL氨离子标准溶液，以10mM盐酸为溶剂配制成浓度为1.0 μg/mL，0.8 μg/mL，0.4 μg/mL，0.2 μg/mL，0.1 μg/mL的氨离子系列标准工作溶液，绘制标准工作曲线。

2）样品制备：按照GB/T19609抽吸卷烟。将4个抽吸后的滤嘴沿纵向划破后放入250 mL锥形瓶中，准确加入100 mL 10mM盐酸。振荡萃取40 min，静止5分钟。取2mL萃取液过0.45μm滤膜净化，滤液进行离子色谱分析，采用对照标样与滤嘴样品色谱峰的保留时间进行定性，外标法定量。

3）离子色谱检测条件

流动相：A：50 mM甲烷磺酸（MSA）    B：水

流速：1.2 mL/min

梯度条件：

时间（min）	A （%）	B（%）
			0	32	68
6.0	32	68
			6.1	50	50
14.5	50	50
			14.6	32	68
25.0	32	68

色谱柱：CG12A（4×50mm）、CS12A（4×250mm）

进样量：25 uL

柱温：30 ℃

自身再生抑制器电流：90 mA；

4）滤嘴氨截留量的计算方法：卷烟滤嘴中的氨截留量按照下式计算得出：

               X=[(C_i-C_i0)× V × 17]/（n×18） 

式中：X——卷烟滤嘴中氨截留量，单位为微克每支（μg/cig）；   

C_i——滤嘴中氨的测定浓度，单位为微克每毫升（μg/mL）；

C_i0——空白滤嘴中氨的测定浓度，单位为微克每毫升（μg/mL）；

V——萃取液体积；

n——滤嘴数量；

17——氨的式量；

18——铵离子的式量。

在本发明中，所述卷烟样品抽吸前应放置于（22±1）℃，相对湿度为（60±2）%的环境中平衡48h，然后选其平均重量在±0.02g范围和平均吸阻在±49Pa/支范围内的烟支作为测试烟支。

方法的检出限

方法的检出限（LOD）和定量限（LOQ）：以0.1 μg/mL浓度的标准溶液，重复进样10次，计算测定值的标准偏差，以3倍标准偏差作为方法的氨离子含量检出限、以10倍标准偏差作为方法的氨离子含量定量限，数据见表1。

表1  0.1μg/mL标样进样10次的分析数据

进样次数	浓度（μg/mL）
		1	0.0940
2	0.0956
		3	0.1016
4	0.0978
		5	0.0932
6	0.0981
		7	0.1041
8	0.1014
		9	0.0988
10	0.0922
		平均值	0.0977
标准偏差	0.0039

本检测方法铵离子的检出限为0.012μg/mL ，定量限,0.039μg/mL ，换算成卷烟主流烟气滤嘴截留量的检出限为0.30 μg/cig，定量限为0.99 μg/cig，完全能满足卷烟主流烟气中氨滤嘴截留量的检测要求。

方法的回收率

分别取卷烟样品A（醋纤滤嘴）、卷烟样品B（活性炭滤嘴）、卷烟样品C（丙纤滤嘴）、卷烟样品D（纸滤嘴），以其平行五次测定的平均值为滤嘴截留量的原始含量，添加低、中、高三个浓度水平的标准样品进行回收率试验（添加的低、中、高标准品含量约为原始样品含量的0.5倍、1倍、两倍）。按实验方法操作，每个添加水平下平行测定三次，取平均值进行加标回收率的计算。测试结果见表2

                          表2  加标回收率结果 

方法的精密度

实验方法的日内重复性和日间重复性按操作流程，每日测试5轮、分5日测得的数据求日内、日间标准偏差、平均值、变异系数等来表征，实验数据见表3、表4。

表3 实验方法的日内精密度

表4 实验方法的日间精密度

本发明的突出特点在于：利用本发明方法对主流烟气中氨滤嘴截留测定，本实验对四种材料的滤嘴（醋纤滤嘴、活性炭滤嘴、丙纤滤嘴、纸滤嘴）进行方法评价的日内重复性RSD<6.5%，日间重复性RSD<7.5%，具有良好的精密度；方法回收率在91.1%～107.1%之间，回收率高；该方法使用盐酸萃取4支滤嘴前处理简单，操作方便，且样品浓度的降低减少了样品杂质对色谱柱的损害同时有利于色谱峰分离，延长色谱柱使用寿命。使用甲烷磺酸作为流动相色谱峰分离好（见图2），分析一个样品仅需25分钟，分析时间短；采用高容量CS12A（4×250mm）适用于大批量样品的分析。

 

附图说明

图1为标准溶液工作曲线。

图2为氨离子标样（A）和滤嘴样品中氨离子（B）色谱图。

具体实施方式

以下对应用本发明对卷烟主流烟气中氨滤嘴截留量离子分析做进一步的说明：

仪器和试剂

Cerulean SM450 直线式吸烟机（Cerulean，Ltd.）；Milli-Q50超纯水仪（美国MILLIPORE公司）；Dionex-3000离子色谱仪（美国Dionex 公司），配电导检测器；回旋式震荡器（常州国华电器有限公司）。

浓盐酸：36 % ~ 38 %（质量分数），分析纯；纯水：电阻率为18.2 MΩ · cm的超纯水；甲磺酸（Acros），色谱纯；1000μg/mL氨离子标准溶液，国家标准物质研究中心标准品。

标准溶液的配制和标准曲线的制作：

将浓度为1000μg/mL氨离子标准溶液，以10mM盐酸为溶剂配制成浓度为1.0 μg/mL，0.8 μg/mL，0.4 μg/mL，0.2 μg/mL，0.1 μg/mL的氨离子系列标准工作溶液。以此系列浓度绘制标准工作曲线见图1。

样品前处理

选用黄金叶（金满堂）作为样品。

将卷烟样品放置于（22±1）℃，相对湿度为（60±2）%的环境中平衡48h，然后选其平均重量在±0.02g范围和平均吸阻在±49Pa/支范围内的烟支作为测试烟支。

按照GB/T19609抽吸卷烟。将4个抽吸后的滤嘴沿纵向划破后放入250 mL锥形瓶中，准确加入100 mL 10mM盐酸。振荡萃取40 min，静止5分钟。取2mL萃取液过0.45μm滤膜净化，滤液进行离子色谱分析。

按照前面所设定的条件，经测定，该卷烟滤嘴中的氨截留量按上述公式计算为7.9μg/支。

检测得到的色谱图如图2（B）所示。

Claims (3)

1.一种主流烟气中氨的滤嘴截留量测定方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

1）标准工作曲线制定：将浓度为1000μg/mL氨离子标准溶液，以10mM盐酸为溶剂配制成浓度为1.0 μg/mL，0.8 μg/mL，0.4 μg/mL，0.2 μg/mL，0.1 μg/mL的氨离子系列标准工作溶液，绘制标准工作曲线；

2）样品制备：按照GB/T19609抽吸卷烟，将4个抽吸后的滤嘴沿纵向划破后放入250 mL锥形瓶中，准确加入100 mL 10mM盐酸，振荡萃取40 min，静止5分钟，取2mL萃取液过0.45μm滤膜净化，滤液进行离子色谱分析，采用对照标样与滤嘴样品色谱峰的保留时间进行定性，外标法定量；

3）离子色谱检测条件：

流动相：A：50 mM甲烷磺酸（MSA）B：水，流速：1.2 mL/min，梯度洗脱；

色谱柱：CG12A（4×50mm）、CS12A（4×250mm）

进样量：25 uL

柱温：30 ℃

自身再生抑制器电流：90 mA；

4）滤嘴氨截留量的计算方法：卷烟滤嘴中的氨截留量按照下式计算得出：

               X=[(C_i-C_i0)× V × 17]/（n×18） 

式中：X——卷烟滤嘴中氨截留量，单位为微克每支（μg/cig）；   

C_i——滤嘴中氨的测定浓度，单位为微克每毫升（μg/mL）；

C_i0——空白滤嘴中氨的测定浓度，单位为微克每毫升（μg/mL）；

V——萃取液体积；

n——滤嘴数量；

17——氨的式量；

18——铵离子的式量。

2.根据权利要求1所述的主流烟气中氨的滤嘴截留量测定方法，其特征在于：所述梯度洗脱条件如下：

。

3.根据权利要求1所述的主流烟气中氨的滤嘴截留量测定方法，其特征在于：将卷烟样品抽吸前放置于（22±1）℃，相对湿度为（60±2）%的环境中平衡48h，然后选其平均重量在±0.02g范围和平均吸阻在±49Pa/支范围内的烟支作为测试烟支。

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