CN103529117A - 一种烟用内衬纸中钴含量的测定方法 - Google Patents

Abstract

一种烟用内衬纸中钴含量的测定方法，该方法将烟用内衬纸样品加入硝酸、盐酸、氢氟酸、过氧化氢后，在高压条件下进行微波消解，而后进行赶酸、稀释定容后得到待测溶液，将待测液经耐氢氟酸十字交叉雾化器导入电感耦合等离子体质谱仪，采用四级杆碰撞池技术测定试样中钴的含量。该方法包括消解试剂的种类及用量的选择，消解压力的优化，电感耦合等离子体质谱仪采用碰撞池模式（动能甄别KED技术）消除基体干扰，同位素及内标元素的选择。经优化之后的检测方法具有消解充分、灵敏度高、回收率及重复性好，能克服大量铝离子带来的基体干扰等优点，适合于烟草行业和烟用内衬纸生产企业技术人员对烟用内衬纸中钴进行定量测定，填补了这一技术领域的空白。

Description

一种烟用内衬纸中钴含量的测定方法

技术领域

本发明涉及一种烟用内衬纸中钴含量的测定方法，属于烟用辅助材料的检验技术领域。 

背景技术

随着各种新型材料、印刷油墨和胶粘剂的广泛应用，卷烟包装材料的安全性引起了人们的广泛重视，而作为直接包装卷烟烟支的内衬纸，其制造过程中所用的原纸、原料、油墨、染料和胶粘剂，极易引入重金属元素；钴是中等活泼的金属元素，可经消化道和呼吸道进入人体，在血浆中无机钴附着在白蛋白上，它最初贮存于肝和肾，然后贮存于骨、脾、胰、小肠以及其它组织，当体内存在过量的钴时，会严重损害人体血液内的细胞组织，造成白血球减少，引起血液系统疾病；钴的半衰期长，易在体内、环境中蓄积，危害较大，因此，准确测定烟用内衬纸中这些有害元素的含量，对提升卷烟产品的质量安全和保护环境具有重要意义。 

目前，国内外钴元素的测定方法主要有原子吸收光谱法(AAS)、紫外-可见分光光度法、电感耦合等离子体发射光谱法(ICP—AES)和电感耦合等离子体质谱法（ICP—MS）；AAS法线性范围窄且每次只能测定一种元素，ICP—AES法光谱干扰严重，分光光度法不适合多元 素同时测定；ICP—MS法已被广泛用于砷、铅、镉等元素的分析，但对于钴元素的分析报道较少；有关烟用内衬纸中钴元素的测定方法及其专利未见报道，因此，开发一种稳定性好、选择性高、快速测定、无需有机试剂的测定方法，对于提升卷烟产品质量安全、进一步探讨卷烟减害具有重要的意义。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种烟用内衬纸中钴含量的测定方法，为烟草行业和烟用内衬纸生产企业对于有害元素的监控提供数据支撑，进而为卷烟产品的减害降焦给予技术支持。 

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的： 

一种烟用内衬纸中钴含量的测定方法，该测定方法包括了超高压微波消解、电感耦合等离子质谱检测；具体的说，该方法是将烟用内衬纸样品加入硝酸、盐酸、氢氟酸、过氧化氢后，在高压条件下进行微波消解，而后进行赶酸、稀释定容后得到待测溶液，将待测液经耐氢氟酸十字交叉雾化器导入电感耦合等离子体质谱仪，采用四级杆碰撞池技术测定试样中钴的含量。 

具体操作步骤：样品前处理：称取0.2～0.3g（精确至0.0001g）烟用内衬纸样品于微波消解罐中，分别加入5～6mL硝酸，1～2mL过氧化氢，2～3mL氢氟酸，静置10min后，缓慢加入0.5～1.0mL盐酸，静置10min后，在超高压条件下微波消解，消解程序见表1；消解结束后，取出消解罐，冷却至室温，慢慢打开盖子，于120～130℃下加热 赶酸至0.25～1.0mL，转移至50mL塑料容量瓶中，用超纯水反复洗涤消解罐，洗涤液一并加入容量瓶中，用超纯水定容、摇匀,得样品待测溶液，同时做试剂空白试验。 

表1烟用内衬纸微波消解程序 

标准工作溶液的配制：以1%硝酸作校准空白，用1%硝酸将10μg/mL钴标溶液逐级稀释至0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0μg/L系列标准工作溶液； 

电感耦合等离子体质谱检测条件：其工作参数及同位素、碰撞池氦气流量、内标元素的选择包含如下：其中，工作参数见表2，内标元素的选择见表3； 

表2电感耦合等离子体质谱仪工作参数 

表3同位素、内标元素的选择及碰撞池氦气流量的优化 

钴含量计算如下：首先以标准溶液所检测出的目标物的信号强度对其相应浓度进行回归分析，得到标准曲线；然后将样品溶液检出的目标物的信号强度，代入标准曲线，即得到样品中的目标物浓度，由此即可分别计算出烟用内衬纸中钴含量，计算公式如下 

$X=\frac{(C-C0)\×V}{1000\×m}$

式中： 

X—烟用内衬纸中钴的含量，单位为微克每克（μg/g）； 

C—烟用内衬纸样品溶液中被测元素的浓度，单位为微克每升（μg/L）； 

C₀—空白溶液中被测元素的浓度，单位为微克每升（μg/L）； 

V—烟用内衬纸样品溶液中定容体积，单位为毫升（mL）； 

m—烟用内衬纸样品的质量，单位为克（g）。 

本发明的检测方法对样品的处理方法和电感耦合等离子体质谱条件进行了优化，达到了以下效果： 

（1）消解体系的优化：通过对样品加入试剂种类及用量进行实验选择，微波消解条件尤其是压力的优化后，样品得到充分的消解； 

(2)碰撞池氦气流量的优化：通过对碰撞池氦气流量的优化，克服了样品的基体干扰，达到了检出限最低、灵敏度最好的测定条件； 

（3）本发明填补了采用电感耦合等离子质谱法在烟用内衬纸中钴检测这一技术领域的空白，对于监控烟用内衬纸中有害元素含量具有重要意义。 

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中： 

图1是本发明的测定方法的流程图。 

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 

一种烟用内衬纸中钴含量的测定方法，该测定方法包括了超高压微波消解、电感耦合等离子质谱检测；具体的说，该方法是将烟用内衬纸样品加入硝酸、盐酸、氢氟酸、过氧化氢后，在高压条件下进行微波消解，而后进行赶酸、稀释定容后得到待测溶液，将待测液经耐氢氟酸十字交叉雾化器导入电感耦合等离子体质谱仪，采用四级杆碰撞池技术测定试样中钴的含量。 

现结合图1对本发明的测定方法做进一步描述： 

实施例1 

本实施例对烟用内衬纸中钴含量的检测方法如下（所述检测方法的流程图如图1所示） 

1.样品前处理：所述样品溶液的制备方法具体包括称取0.2315g（精 确至0.0001g）烟用内衬纸样品于微波消解罐中，分别加入5mL硝酸，1.5mL过氧化氢，2mL氢氟酸，静置10min后，缓慢加入1.0mL盐酸，静置10min后，在超高压条件下微波消解，消解程序见表1。消解结束后，取出消解罐，冷却至室温，慢慢打开盖子，于125℃下加热赶酸至0.50mL左右，转移至50mL塑料容量瓶中，用超纯水反复洗涤消解罐，洗涤液一并加入容量瓶中，用超纯水定容、摇匀,得待测样品溶液，同时做试剂空白试验。 

表1烟用内衬纸微波消解程序 

2.标准溶液配制：以1%硝酸作校准空白，用1%硝酸将10μg/mL钴标溶液逐级稀释至0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0μg/L系列标准工作溶液； 

3.电感耦合等离子质谱仪分析：所采用的电感耦合等离子体质谱工作参数（表2）及同位素、内标元素的选择及碰撞池氦气流量（表3）如下所示： 

表2电感耦合等离子体质谱仪工作参数 

表3同位素、内标元素的选择及碰撞气流量的优化 

4.烟用内衬纸中钴的含量计算如下：首先以标准溶液所检测出的目标物的信号强度对其相应浓度进行回归分析，得到标准曲线，方法所获得钴的标准曲线及检出限如表4所示： 

表4钴的标准曲线及检出限 

将样品溶液检出的目标物的信号强度，代入标准曲线，即得到样品中的目标物浓度，由此即可分别计算出烟用内衬纸中钴的含量，计算公式如下： 

$X=\frac{(C-C_0)\×V}{1000\×m}$

式中： 

X—烟用内衬纸中钴的含量，单位为微克每克（μg/g）； 

C—烟用内衬纸样品溶液中被测元素的浓度，单位为微克每升（μg/L）； 

C₀—空白溶液中被测元素的浓度，单位为微克每升（μg/L）； 

V—烟用内衬纸样品溶液中定容体积，单位为毫升（mL）； 

m—烟用内衬纸样品的质量，单位为克（g）。 

5.测得1#烟用内衬纸样品中钴含量为0.46ug/g。 

实施例2 

与实施例1的不同之处在于： 

1.样品的前处理：称取0.25～0.30g（精确至0.0001g）烟用内衬纸样品于微波消解罐中，分别加入6mL硝酸，1mL过氧化氢，2.5mL氢氟酸，静置10min后，缓慢加入0.5mL盐酸。消解结束后，于130℃下加热赶酸至1.0mL左右。 

2.测定方法仪器工作条件：射频功率1200W，雾化器流量0.96L/min。 

3.其他均同实施例1。 

4.按照本实施例“测定方法”项的仪器工作条件对钴的标准空白溶液、钴标准系列溶液、空白样品溶液、烟用内衬纸样品溶液进行测定，得到工作曲线回归方程：Y=0.5962+0.0233，相关系数R²:0.99994，通过结果计算公式换算出烟用内衬纸中钴的含量，测定10个不同品牌烟用内衬纸中钴的含量结果见表5。 

表5烟用内衬纸样品中钴的分析结果（μg/g） 

样品编号	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
											钴含量	0.25	未检出	0.02	0.41	0.11	未检出	0.07	0.33	未检出	未检出

实施例3 

与实施例1的不同之处在于： 

1.微波消解程序见表6： 

表6烟用内衬纸微波消解程序 

5.测定方法仪器工作条件：射频功率1300W，雾化器流量0.94L/min。 

2.其他均同实施例1。 

3.按照本实施例“测定方法”项的仪器工作条件对钴的标准空白溶液、钴标准系列溶液、空白样品溶液、烟用内衬纸样品溶液进行测定，得到工作曲线回归方程：Y=0.5648+0.1126，相关系数R²:0.99997，通过结果计算公式换算出烟用内衬纸中钴的含量，测得12^#烟用内衬纸中钴的含量为0.39ug/g。 

4.对本发明方法的重复性和加标回收率试验如下： 

采用样品加标回收率试验，分别在12^#样品中加入三个不同浓度的标准溶液进行加标回收率试验，每个样品分别测定5次，按照本实施例3“样品微波消解程序”和“测定方法仪器工作条件参数项”进行测试，结果见表7。 

表7烟用内衬纸中钴的回收率和重复性（n=5） 

实施例1、2、3试验结果显示：采用本发明方法对烟用内衬纸中钴含量进行定量测定，分析准确、灵敏度高、重复性好，能满足检测要求。 

Claims (6)

1.一种烟用内衬纸中钴含量的测定方法，其特征在于：该测定方法包括了超高压微波消解、电感耦合等离子质谱检测；具体的说，该方法是将烟用内衬纸样品加入硝酸、盐酸、氢氟酸、过氧化氢后，在高压条件下进行微波消解，而后进行赶酸、稀释定容后得到待测溶液，将待测液经耐氢氟酸十字交叉雾化器导入电感耦合等离子体质谱仪，采用四级杆碰撞池技术测定试样中钴的含量。 

2.根据权利要求1所述的一种烟用内衬纸中钴含量的测定方法，其特征在于：样品前处理：称取0.2～0.3g（精确至0.0001g）烟用内衬纸样品于微波消解罐中，分别加入5～6mL硝酸，1～2mL过氧化氢，2～3mL氢氟酸，静置10min后，缓慢加入0.5～1.0mL盐酸，静置10min后，在超高压条件下微波消解，消解程序见表1；消解结束后，取出消解罐，冷却至室温，慢慢打开盖子，于120～130℃下加热赶酸至0.25～1.0mL，转移至50mL塑料容量瓶中，用超纯水反复洗涤消解罐，洗涤液一并加入容量瓶中，用超纯水定容、摇匀,得样品待测溶液，同时做试剂空白试验。 

表1烟用内衬纸微波消解程序 

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3.根据权利要求2所述的一种烟用内衬纸中钴含量的测定方法，其特征在于：标准工作溶液的配制：以1%硝酸作校准空白，用1%硝酸 将10μg/mL钴标溶液逐级稀释至0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0μg/L系列标准工作溶液。 

4.根据权利要求1、2或3所述的一种烟用内衬纸中钴含量的测定方法，其特征在于：电感耦合等离子体质谱检测条件：其工作参数及同位素、碰撞池氦气流量、内标元素的选择包含如下：其中，工作参数见表2，内标元素的选择见表3； 

表2电感耦合等离子体质谱仪工作参数 

表3同位素、内标元素的选择及碰撞池氦气流量的优化 

。

5.根据权利要求1、2或3所述的一种烟用内衬纸中钴含量的测定方法，其特征在于钴含量计算如下：首先以标准溶液所检测出的目标物的信号强度对其相应浓度进行回归分析，得到标准曲线；然后将样品溶液检出的目标物的信号强度，代入标准曲线，即得到样品中的目标物浓度，由此即可分别计算出烟用内衬纸中钴含量，计算公式如下 

式中： 

X—烟用内衬纸中钴的含量，单位为微克每克（μg/g）； 

C—烟用内衬纸样品溶液中被测元素的浓度，单位为微克每升（μg/L）； 

C₀—空白溶液中被测元素的浓度，单位为微克每升（μg/L）； 

V—烟用内衬纸样品溶液中定容体积，单位为毫升（mL）； 

m—烟用内衬纸样品的质量，单位为克（g）。 

6.根据权利要求4所述的一种烟用内衬纸中钴含量的测定方法，其特征在于钴含量计算如下：首先以标准溶液所检测出的目标物的信号强度对其相应浓度进行回归分析，得到标准曲线；然后将样品溶液检出的目标物的信号强度，代入标准曲线，即得到样品中的目标物浓度，由此即可分别计算出烟用内衬纸中钴含量，计算公式如下 

式中： 

X—烟用内衬纸中钴的含量，单位为微克每克（μg/g）； 

C—烟用内衬纸样品溶液中被测元素的浓度，单位为微克每升（μg/L）； 

C₀—空白溶液中被测元素的浓度，单位为微克每升（μg/L）； 

V—烟用内衬纸样品溶液中定容体积，单位为毫升（mL）； 

m—烟用内衬纸样品的质量，单位为克（g）。 

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