CN103389355A

CN103389355A - 一种卷烟烟气砷形态的测定方法及装置

Info

Publication number: CN103389355A
Application number: CN2013103207254A
Authority: CN
Inventors: 杨光宇; 段沅杏; 张霞; 刘志华; 陈永宽; 缪明明; 胡秋芬
Original assignee: Yunnan Academy of Tobacco Science
Current assignee: Yunnan Academy of Tobacco Science
Priority date: 2013-07-29
Filing date: 2013-07-29
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2033-07-29
Also published as: CN103389355B

Abstract

本发明公开了一种卷烟烟气砷形态的测定方法及装置，所述的测定方法包括用滤片捕集待测样品，加入提取剂，超声提取30~50min，过滤得到样品提取液；将样品提取液进入离子色谱系统，由泵A输送流动相经离子色谱柱进行分离，流出液二甲基砷酸部分、三价砷部分、一甲基砷酸部分、五价砷部分分别转入不同的固相萃取柱富集，富集完后启动泵B输送流动相依次把不同固相萃取柱富集的不同形态砷洗脱并进入原子荧光分析。所述的装置包括离子色谱仪和原子光谱仪，离子色谱仪与原子光谱仪顺序连接，所述离子色谱仪与原子光谱仪之间连接有固相萃取装置。本发明能测定低浓度的样品，并且将砷不同形态富集在不同的固相萃取柱上，可最大程度的避免在富集和洗脱过程中各形态的变化。

Description

一种卷烟烟气砷形态的测定方法及装置

技术领域

本发明属于分析化学技术领域，具体涉及一种卷烟烟气砷形态的测定方法及装置。

背景技术

烟草中含有重金属，在卷烟抽吸过程中，重金属可通过主流烟气进入人体，对人体造成潜在的危害。著名的Hoffmann名单列的44种有害成分中，就包含了砷、铅、镉、汞、镍、铬等重金属元素。但是烟气中的重金属元素以各种不同的形态存在，不同形态的元素对人体健康的影响不同；只有定性和定量地测定重金属元素的不同存在形态，才能客观的了解其迁移和危害。重金属形态分析始于上世纪70年代；进入上世纪80年代后，材料科学和电子技术的快速发展大大促进了分析仪器技术的发展，从而促进了形态分析的快速发展。目前形态分析仍然是分析化学研究的热点和前沿课题。

在形态分析过程中，由于各种化学形态处于动态平衡中，获得准确结果的关键是防止不同形态的重新分配；避免样品中形态的破坏与变化。要对样品中的元素形态进行原位、在线、微区和瞬时的高灵敏度和高分辨率的综合分析，单一的仪器或技术很难完成，需采用先进的仪器联用技术(色谱、毛细管电泳等分离技术和光谱、质谱、电化学等检测技术联用)。现代在线联用技术是实现重金属元素形态准确测定的关键技术，也是当今分析科学发展的前沿。鉴于卷烟烟气中的重金属形态分析对了解烟草中重金属对吸烟者的真正危害具有重要意义，特别是重金属中的砷形态的检测尤为重要。因此，开发一种砷形态的测定方法是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种卷烟烟气砷形态的测定方法；第二目的在于提供完成所述卷烟烟气砷形态的测定方法的装置。

本发明的第一目的是这样实现的，包括样本采集及配制、分析步骤，具体包括：

A、样本采集及配制：用滤片捕集待测样品，加入提取剂，超声提取30~50min，过滤得到样品提取液；

B、分析：将样品提取液进入离子色谱系统，由泵A输送流动相经离子色谱柱进行分离，流出液二甲基砷酸部分、三价砷部分、一甲基砷酸部分、五价砷部分分别转入不同的固相萃取柱富集，富集完后启动泵B输送流动相依次把不同固相萃取柱富集的不同形态砷洗脱并进入原子荧光分析。

本发明的第二目的是这样实现的，所述的装置包括离子色谱仪和原子光谱仪，离子色谱仪与原子光谱仪顺序连接，所述离子色谱仪与原子光谱仪之间连接有固相萃取装置。

本发明通过色谱和原子荧光之间设置在线固相萃取装置，通过在线固相萃取富集可大大提高检测灵敏度，对于超低含量的样品，还可经过色谱多次进样，在固相萃取柱上累加，达到理想检测量后再转入原子荧光分析，这样能测定更低浓度的样品。本发明将砷不同形态富集在不同的固相萃取柱上，可最大程度的避免在富集和洗脱过程中各形态的变化。

附图说明

图1为本发明工艺流程图；

图2为本发明检测仪器装置示意图；

图3为本发明的离子色谱分离图；

图中：1-泵A，2-进样器，3-离子色谱柱，4-检测器，5-数控六通阀，6-固相萃取柱，7- 泵B。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

本发明所述的卷烟烟气砷形态的测定方法，包括样本采集及配制、分析步骤，具体包括：

B、分析：将样品提取液进入离子色谱系统，由泵A输送流动相经离子色谱柱进行分离，流出液二甲基砷酸部分、三价砷部分、一甲基砷酸部分、五价砷部分转入不同的固相萃取柱分别富集，富集完后启动泵B输送流动相依次把不同固相萃取柱富集的不同形态砷洗脱并进入原子荧光分析。

A步骤所述的滤片为92mm剑桥滤片或44mm剑桥滤片中的一种。

A步骤所述的提取剂为人工体液。

A步骤所述的过滤为经0.25μm微孔滤膜过滤。

B步骤所述的泵A输送的流动相为15mmol/L的磷酸二氢铵溶液。

B步骤所述的泵B输送的流动相为20mmol/L的氢氧化钠溶液。

下面提供以本发明所述的测定方法在测定卷烟烟气中砷形态中的具体应用，包括：

A、烟气捕集

取卷烟样品各1条，在GB/T 16447规定的条件下进行平衡，挑选平均重量±0.02 g和平均吸阻±49 Pa的卷烟，在YC/T 29规定的条件下用吸烟机进行抽吸，用剑桥滤片收集总粒相物，每只滤片收集20支卷烟的烟气粒相物。吸毕，取出滤片，供不同形态砷提取用。

B、样品提取

烟气不同形态砷主要存在于烟气总粒相物(即焦油)中，考虑到烟气是通过吸烟进入呼吸道和肺，烟气粒相物沉积在呼吸道和肺的管壁上，在体液的作用下进入人体。为了尽可能模拟该真实环境，本发明中采用人工体液 (含Na⁺、Cl^-、HCO₃ ^2-、葡萄糖、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄ ^2-、HPO₄ ^2-、氨基酸、核苷酸、蛋白质、多糖等无机离子和有机物，浓度和实际体液相当，pH值在7.3-7.5之间) 提取砷形态。捕集了烟气粒相物的剑桥滤片中加入30-50 mL的人工体液，超声提取30-50 min，提取液用0.25 μm的微孔滤膜过滤，供分析用。

C、离子色谱分离和在线固相萃取富集

离子色谱原子荧光联用装置见附图2。样品通过进样器进入离子色谱系统，由A泵输送流动相 (15 mmol/L 磷酸二氢铵溶液) 经离子色谱柱(Hamilton PRP-Xl00 (250 mm × 4.1 mm, 10 μm)分离，流动相流速为 1.0 mL/L，该条件下不同形态砷的保留时间见附图3。经色谱柱分离后的流出液 3.2-4.4 min 部分(二甲基砷酸) 转入固相萃取柱-1，4.8 -5.8 min 部分 (三价砷) 转入固相萃取柱-2，5.8 -6.8 min 部分 (一甲基砷酸)转入固相萃取柱-3，10.2 - 11.6 min 部分 (五价砷) 转入固相萃取柱-4。富集完后，启动泵B输送流动相(20 mmol/L 的氢氧化钠溶液)，依次把不同固相萃取柱上富集的不同形态砷洗脱下，并进入原子荧光分析。

D、原子荧光分析条件

原子荧光分析条件为：采用高性能砷空心阴极灯，波长为193.7 nm，灯电流为46 mA，负高压为290 V；载气为氩气，流速为400 mL/min，屏蔽气为氩气，流速为600 ml/min。

氢化物发生器的载流溶液为3.5%的硼氢化钠溶液(内含1.5%的氢氧化钠)，流速为6.0 mL/min；以及7%的盐酸，流速为6.0 mL/min。

本发明所述的卷烟烟气砷形态的测定方法的装置，包括离子色谱仪和原子光谱仪，离子色谱仪与原子光谱仪顺序连接，所述离子色谱仪与原子光谱仪之间顺序连接有固相萃取装置。

所述的固相萃取装置由数控六通阀和固相萃取柱组成。

所述的固相萃取柱为4个。

所述的原子光谱仪为原子荧光光谱仪。

本发明的特点及优点：

1、采用人工体液提取卷烟烟气中的砷形态，更能更真实的模拟烟气和人体的实际作用情况。

2、通过离子色谱和原子荧光之间的在线固相萃取富集可大大提高检测灵敏度；对于超低含量的样品，还可经过色谱多次进样，在固相萃取柱上累加，达到理想检测量后再转入原子荧光分析，这样能测定更低浓度的样品。

3、通过本发明装置，不同形态可富集在不同的固相萃取柱上，和以前文献报道的不同形态富集在同一固相萃取柱上相比，可最大程度的避免在富集和洗脱过程中各形态的变化。

实施例1

所用卷烟为参比烟3R4F，取卷烟样品各1条，在GB/T 16447规定的条件下进行平衡，挑选平均重量±0.02 g和平均吸阻±49 Pa的卷烟为样品卷烟，在YC/T 29 规定的条件下用吸烟机进行抽吸，用剑桥滤片收集20支卷烟的总粒相物。吸毕，取出滤片放入100 mL的三角瓶中；加入 40 mL的人工体液，超声提取 40 min，提取液用0.25 μm的微孔滤膜过滤，供仪器分析用。

离子色谱每次进样50 μL，按发明内容的操作，由A泵输送流动相 (15 mmol/L 磷酸二氢铵溶液) 经离子色谱柱分离，流动相流速为 1.0 mL/L。经色谱柱分离后的流出液按不同形态砷的出峰时间转入不同固相萃取柱富集。完成后再重复进样50 μL，不同形态的砷再次依次富集在不同的固相萃取柱上；如此共重复操作10次。富集完后，启动泵B输送流动相(20 mmol/L 的氢氧化钠)依次把不同固相萃取柱上富集的不同形态砷洗脱下，进行原子荧光分析，，进行原子荧光分析，同时进行加标回收实验，结果表明：二甲基砷酸的标准回收率在88%-102%，三价砷的相对标准偏差在91-101%之间，一甲基砷酸的相对标准偏差在93%-105%；五价砷的相对标准偏差在90-104%之间。

实施例2

与实施例1相同，在相同条件下平行测定7次，其分析结果如下：二甲基砷酸的相对标准偏差在2.4%-4.5%，三价砷的相对标准偏差在2.8-3.6%之间，一甲基砷酸的相对标准偏差在2.2-3.8%；五价砷的相对标准偏差在2.5-3.8%之间；结果令人满意。

结论：

卷烟烟气中不同形态砷分析结果的相对标准偏差在2.4%～4.5%之间；加标回收率在88～105%之间，说明本发明的装置测定结果可靠，精密度好。

Claims

1.一种卷烟烟气砷形态的测定方法，其特征在于包括样本采集及配制、分析步骤，具体包括：

A、样本采集及配制：用滤片捕集待测样品，加入提取剂，超声提取30~50 min，过滤得到样品提取液；

2.根据权利要求1所述的卷烟烟气砷形态的测定方法，其特征在于A步骤所述的滤片为92 mm剑桥滤片或44 mm剑桥滤片中的一种。

3.根据权利要求1所述的卷烟烟气砷形态的测定方法，其特征在于A步骤所述的提取剂为人工体液。

4.根据权利要求1所述的卷烟烟气砷形态的测定方法，其特征在于A步骤所述的过滤为经0.25μm微孔滤膜过滤。

5.根据权利要求1所述的卷烟烟气砷形态的测定方法，其特征在于B步骤所述的泵A输送的流动相为15mmol/L的磷酸二氢铵溶液。

6.根据权利要求1所述的卷烟烟气砷形态的测定方法，其特征在于B步骤所述的泵B输送的流动相为20 mmol/L的氢氧化钠溶液。

7.一种完成权利要求1~6任一所述的卷烟烟气砷形态的测定方法的装置，所述的装置包括离子色谱仪和原子光谱仪，离子色谱仪与原子光谱仪顺序连接，其特征在于所述离子色谱仪与原子光谱仪之间连接有固相萃取装置；不同形态的砷可富集在不同的固相萃取柱上，最大程度的避免在富集和洗脱过程中各形态的变化。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于所述的固相萃取装置由数控六通阀和固相萃取柱组成。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于所述的固相萃取柱为4个。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于所述的原子光谱仪为原子荧光光谱仪。