CN104266881B - 带吸附管的直线型吸烟机捕集装置及其分析测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带吸附管的直线型吸烟机捕集装置及其分析测试方法，包括，一种带吸附管的直线型吸烟机捕集装置，包括，吸附管(1)、人工唇夹持器(2)、人工唇(3)、捕集器前盖(5)、捕集器后盖(7)和吸附管保持件(8)，所述人工唇(3)设置在所述人工唇夹持器(2)内部，本装置操作简便，并且测定重复性好，有机溶剂消耗量少，样品测试结果与标准方法无显著差异，且能在室温下实现对挥发性有机化合物的捕集，适用于大批量样品的分析。

Description

带吸附管的直线型吸烟机捕集装置及其分析测试方法

技术领域

本发明涉及卷烟烟气分析检测技术领域，尤其涉及一种带吸附管的直线型吸烟机捕集装置及使用该捕集装置分析测试卷烟烟气的方法。

背景技术

随着吸烟与健康研究的深入开展，人们对卷烟烟气中的有害成分越来越关注。卷烟主流烟气中含有大量挥发性有机化合物。加拿大卫生部关注的检测名单列出的44种有害成分中，挥发性有机化合物有5种：1,3-丁二烯、异戊二烯、丙烯腈、苯和甲苯。1,3-丁二烯和异戊二烯的致癌性被IARC列为人体可能致癌物(2B)；苯为人体致癌物，其致癌性为“动物实验和人体实验数据充分”(Group1)；IARC把丙烯腈则列为“动物实验充分而人体实验数据有限”的致癌物。因此，卷烟烟气的有效捕集和准确测定对吸烟与健康研究具有现实意义。目前，已有许多采用GC-MS测定卷烟烟气中挥发性有机化合物的报道，主要采用冷溶液吸收法(-70℃左右的甲醇)和吸附管法进行捕集。冷溶液吸收法采用两个串联的装有15mL冷甲醇的收集瓶捕集，操作繁琐。吸附管法，吸烟机抽吸通道“死体积”和压降较大，测试结果重现性较差。

发明内容

为克服现有的缺陷，本发明提出一种带吸附管的直线型吸烟机捕集装置，包括，吸附管、人工唇夹持器、人工唇、捕集器前盖、捕集器后盖和吸附管保持件，其特征在于，所述人工唇设置在所述人工唇夹持器内部，所述捕集器前盖的前端插入所述人工唇夹持器内并抵靠在所述人工唇夹持器上，所述捕集器前盖的后端具有第一凹口，所述捕集器后盖的前端被容纳在所述第一凹口中，所述捕集器后盖的后端具有第二凹口，所述吸附块保持件的前端被容纳在所述第二凹口中，所述吸附块保持件设置有中空内腔，所述吸附块位于所述中空内腔中，所述捕集器前盖的内部和所述捕集器后盖的内部共同组成用于捕集烟气的捕集腔，所述捕集腔的前端连接到通过所述人工唇插入的卷烟烟支，所述捕集腔的后端连接到所述吸附管。

所述直线型吸烟机捕集装置还包括剑桥滤片，所述剑桥滤片横过所述捕集腔设置在所述捕集器前盖与所述捕集器后盖的连接处。

其特征在于，具有通孔的第一垫圈设置在所述捕集器前盖中，所述第一垫圈的前表面连接所述卷烟烟支，所述第一垫圈的后表面连接所述捕集腔的前端。

所述捕集腔具有菱形腔体形状。

所述吸附管,包括，外管、吸附块、锥型接口和垫圈，其中，外管为中空圆柱体，吸附块位于外管内部，锥型接口为中空圆柱体，其内部中空腔为锥型，其内腔宽口端连接外管一侧。

垫圈为中空圆柱体，其位于锥型接口内部，并贴紧吸附块。

吸附块中部为固体吸附材料，固体吸附材料两侧设置筛板；所述吸附材料为活性炭材料、磁性吸附材料或分子筛材料，所述吸附材料的粒径为40-80μm，所述吸附材料的所述两个侧筛板为孔径40-60μm的砂芯筛板。

由于本发明采用自行设计的烟气捕集装置，与常规的吸收装置相比在捕集器后盖增加了吸附管单元，烟气的逸出得到缓和，在捕集器中的停留时间延长，而且筛板之间的吸附材料对卷烟烟气具有较好的吸附效果，可以使卷烟烟气气流与吸附剂接触充分，保证卷烟烟气中的相关成分得到有效吸收，满足卷烟烟气中挥发性有机化合物分析的要求。

附图说明

图1为带吸附管的直线型吸烟机捕集装置示意图。

图2为吸附管示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种带吸附管的直线型吸烟机捕集装置进行详细描述。

图1示出一种带吸附管的直线型吸烟机捕集装置，包括，吸附管1、人工唇夹持器2、人工唇3、捕集器前盖5、捕集器后盖7和吸附管保持件8，根据本发明，人工唇3位于人工唇夹持器2内部，捕集器前盖5的前端插入人工唇夹持器2内并抵靠在人工唇夹持器2上，捕集器前盖5的后端具有第一凹口，捕集器后盖7的前端被容纳在所述第一凹口中。捕集器后盖7的后端具有第二凹口，吸附管保持件8的前端被容纳在所述第二凹口中。吸附块保持件8设置有中空内腔，吸附管1位于所述中空内腔中。

捕集器前盖5的内部和捕集器后盖7的内部共同组成用于捕集烟气的捕集腔10，该捕集腔的前端连接到通过人工唇3插入的卷烟烟支9，该捕集腔的后端连接到吸附管1。根据本发明的直线型吸烟机捕集装置由于具有上述结构，能够使卷烟烟气通过设置在捕集装置后端的吸附块吸附卷烟烟气中的挥发性有机化合物，可以使卷烟烟气气流与吸附块中的吸附剂接触充分，保证卷烟烟气中的相关成分得到有效吸收，满足卷烟烟气中挥发性有机化合物分析的要求。

根据本发明，优选的是直线型吸烟机捕集装置还包括剑桥滤片6，该剑桥滤片横过捕集腔10设置在捕集器前盖5与捕集器后盖7的连接处。由于直线型吸烟机捕集装置还设置有剑桥滤片，因此能够使卷烟烟气在通过吸附块之前首先通过剑桥滤片6过滤烟气中的总粒相物，然后剩余烟气通过设置在捕集装置后端的吸附块吸附卷烟烟气中的挥发性有机化合物，可以满足卷烟烟气中对总粒相物分析的要求。

根据本发明的一个优选实施例，具有通孔的第一垫圈4设置在所述捕集器前盖5中。第一垫圈4的前表面连接卷烟烟支9，第一垫圈4的后表面连接捕集腔10的前端，从而使得第一垫圈4的通孔与捕集腔10相连通。根据本发明的一个示例，如图1所示，捕集腔10具有菱形腔体形状。然而，该形状在此仅为例示性作用，而捕集腔的形状不限于此，而可以采用本领域常用的任何形状。

吸附管保持件8为中空腔体，吸附管1位于吸附管保持件8中，图2示出吸附管1包括，外管11、吸附块12、锥型接口13和垫圈14，其中，外管11为中空圆柱体，吸附块12位于外管11内部，锥型接口13为中空圆柱体，其内部中空腔为锥型，其内腔宽口端连接外管11一侧。

垫圈14为中空圆柱体，其位于锥型接口13内部，并贴紧吸附块12。

吸附管1中部为固体吸附材料121，固体吸附材料121两侧设置筛板122。

吸附管1中的吸附材料121为活性炭材料、磁性吸附材料或分子筛材料，其粒径为40-80μm。两个侧筛板122为孔径40-60μm的砂芯筛板。

应用本发明带吸附管的直线型吸烟机捕集装置分析测试卷烟烟气的方法包括以下步骤：

步骤1，卷烟样品的处理，抽取卷烟样品，按照GB/T 16447标准规定条件进行样品平衡，挑选平均质量±0.02g与平均吸阻±50Pa的烟支用于样品测试。

步骤2，将直线型吸烟机捕集装置安装在吸烟机上，每次抽吸1支；

步骤3，捕集完后取下捕集装置，将吸附管1转移至容器内进行萃取处理；

步骤4，将空白样品安装在直线型吸烟机捕集装置中，每次抽吸1支，并重复步骤3，将获得的空白样品处理结果与卷烟样品处理结果进行对照，以分析卷烟烟气中的挥发性有机化合物。

根据本发明的分析测试方法的色谱/质谱(GC/MS)仪器条件：色谱柱为InertCapAQUATIC-2色谱柱(长度：60m，内径：0.25mm，膜厚：1.4μm)；程序升温程序为：初始温度为40℃，保持6.0min，20℃/min的升温速率升温至230℃，保持10min；载气为氦气，流速为1.5mL/min；进样口温度为180℃，进样体积为1.0μL，分流比为10:1；传输线温度230℃，离子源温度230℃，四极杆温度150℃；质谱离子化电压为70eV；扫描方式：全扫描和选择离子模式同时进行。

液相色谱条件：色谱柱 Explosive E2 250mm×4.6mm色谱柱填料粒度5μm(美国Dionex公司)；流动相A为乙腈/水(50/50,v/v),含10mM乙酸铵，流动相B为乙腈/水(80/20,v/v)，所采用的流动相梯度为100％A，保持5.0min，之后在50min内线性变化为100％B，并保持10.0min。流动相流速为0.8mL/min；色谱柱温度为30℃；进样体积为5μL。

各化合物的定量及定性离子如下表1所示：

表1 各目标化合物的保留时间、定量及定性离子

本发明在用于烟气分析时的工作过程为：

卷烟烟支在抽吸过程中，卷烟烟气经过剑桥滤片进入到吸附管单元，流经吸附管然后从捕集装置后端出口流出，在此过程中卷烟烟气被有效吸收。

接下来，通过实施例来例示性地说明采用本发明的直线型吸烟机捕集装置分析测试卷烟烟气中挥发性有机化合物的方法。

实施例1：

选取牌号A卷烟，按照GB/T 16447标准规定条件进行样品平衡，挑选(平均质量±0.02)g与(平均吸阻±50)Pa的烟支用于样品测试。将准备好的捕集装置安装在吸烟机上，在ISO标准规定条件下进行抽吸，抽吸容量35.0mL，抽吸时间2s，抽吸频率60s。每次抽吸1支；抽吸捕集完成取下捕集装置，将吸附管取出、剪开并转移至相应容器进行萃取处理；同样的过程制作空白样品，并将空白样品的处理结果与A卷烟的处理结果进行对照。

表2 A牌号卷烟中挥发性有机化合物的测定结果-ISO

实施例2：

选取牌号B卷烟，按照GB/T 16447标准规定条件进行样品平衡，挑选(平均质量±0.02)g与(平均吸阻±50)Pa的烟支用于样品测试。将准备好的捕集装置安装在吸烟机上，在加拿大深度抽吸(HCI)标准规定条件下进行抽吸，抽吸容量55.0mL，抽吸时间2s，抽吸频率30s。每次抽吸1支；抽吸捕集完成取下捕集装置，将吸附管取出、剪开并转移至相应容器进行萃取处理；同样的过程制作空白样品，并将空白样品的处理结果与B卷烟的处理结果进行对照。

表3 某牌号卷烟中挥发性有机化合物的测定结果-HCI

HCI：深度抽吸模式

由于本发明采用新型烟气捕集装置，与常规的吸收装置相比在捕集器后盖增加了吸附管单元，烟气的逸出得到缓和，在捕集器中的停留时间延长，而且筛板之间的吸附材料对卷烟烟气具有较好的吸附效果，可以使卷烟烟气气流与吸附剂接触充分，保证卷烟烟气中的相关成分得到有效吸收，满足卷烟烟气中挥发性有机化合物分析的要求。5种挥发性有机化合物的检出限在0.03μg/cig-0.08μg/cig；回收率在97.6％-107.8％之间。本发明装置操作简便，并且测定重复性好，有机溶剂消耗量少，样品测试结果与标准方法无显著差异，且能在室温下实现对挥发性有机化合物的捕集，适用于大批量样品的分析。

最后应说明的是，以上实施例仅用以描述本发明的技术方案而不是对本技术方法进行限制，本发明在应用上可以延伸为其他的修改、变化、应用和实施例，并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本发明的精神和教导范围内。

Claims (8)

1.带吸附管的直线型吸烟机捕集装置，包括，吸附管(1)、人工唇夹持器(2)、人工唇(3)、捕集器前盖(5)、捕集器后盖(7)和吸附管保持件(8)，其特征在于，所述人工唇(3)设置在所述人工唇夹持器(2)内部，所述捕集器前盖(5)的前端插入所述人工唇夹持器(2)内并抵靠在所述人工唇夹持器上，所述捕集器前盖(5)的后端具有第一凹口，所述捕集器后盖(7)的前端被容纳在所述第一凹口中，所述捕集器后盖(7)的后端具有第二凹口，所述吸附管保持件(8)的前端被容纳在所述第二凹口中，所述吸附管保持件(8)设置有中空内腔，所述吸附管(1)位于所述中空内腔中，所述捕集器前盖(5)的内部和所述捕集器后盖(7)的内部共同组成用于捕集烟气的捕集腔(10)，所述捕集腔的前端连接到通过所述人工唇插入的卷烟烟支(9)，所述捕集腔的后端连接到所述吸附管；

其中，所述捕集腔(10)具有菱形腔体形状；

所述吸附管(1),包括，外管(11)、吸附块(12)、锥型接口(13)和垫圈(14)，其中，外管(11)为中空圆柱体，吸附块(12)位于外管(11)内部，锥型接口(13)为中空圆柱体，其内部中空腔为锥型，其内腔宽口端连接外管(11)一侧。

2.根据权利要求1所述的带吸附管的直线型吸烟机捕集装置，其特征在于，所述直线型吸烟机捕集装置还包括剑桥滤片(6)，所述剑桥滤片(6)横过所述捕集腔设置在所述捕集器前盖与所述捕集器后盖(7)的连接处。

3.根据权利要求1所述的带吸附管的直线型吸烟机捕集装置，其特征在于，具有通孔的第一垫圈(4)设置在所述捕集器前盖(5)中，所述第一垫圈的前表面连接所述卷烟烟支(9)，所述第一垫圈的后表面连接所述捕集腔(10)的前端。

4.根据权利要求1所述的带吸附管的直线型吸烟机捕集装置，其特征在于，垫圈(14)为中空圆柱体，其位于锥型接口(13)内部，并贴紧吸附块(12)。

5.根据权利要求4所述的带吸附管的直线型吸烟机捕集装置，其特征在于，吸附管(1)中吸附块(12)中部为固体吸附材料(121)，固体吸附材料(121)两侧设置筛板(122)；所述吸附材料(121)为活性炭材料、磁性吸附材料或分子筛材料，所述吸附材料的粒径为40-80μm，所述吸附材料的两个所述筛板(122)为孔径40-60μm的砂芯筛板。

6.通过权利要求1所述的带吸附管的直线型吸烟机捕集装置分析测试卷烟烟气的方法，包括以下步骤，

步骤1，按照GB/T 16447标准规定条件进行样品平衡，挑选质量为平均质量±0.02g与吸阻为平均吸阻±50Pa的烟支用于样品测试，其中平均质量的单位是g，平均吸阻的单位是Pa；

步骤2，将所述直线型吸烟机捕集装置安装在吸烟机上，每次抽吸1支；

步骤3，捕集完后取下所述直线型吸烟机捕集装置，将所述吸附管转移至容器内进行萃取处理；

步骤4，将空白样品安装在所述直线型吸烟机捕集装置中，每次抽吸1支，并重复步骤3，将获得的空白样品处理结果与卷烟样品处理结果进行对照，以分析卷烟烟气中的挥发性有机化合物。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述步骤2中，将所述捕集装置安装在吸烟机上，在ISO标准规定条件下进行抽吸，抽吸容量35mL，抽吸时间2s，抽吸频率60s，每次抽吸1支。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述步骤2中，将捕集装置安装在吸烟机上，在加拿大深度抽吸标准规定条件下进行抽吸，抽吸容量55mL，抽吸时间2s，抽吸频率30s，每次抽吸1支。