CN105067390A - 一种测定卷烟主流烟气中氨含量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种同时捕集卷烟主流烟气中气相和粒相中的氨的方法，该方法采用含有盐酸的玻璃纤维滤片捕集主流烟气中的氨。本发明的方法捕集装置简单、操作方法简便、测定结果准确，缩短了试验周期。

Description

一种测定卷烟主流烟气中氨含量的方法

技术领域

本发明属于卷烟主流烟气检测领域，特别是一种测定卷烟主流烟气中氨含量的方法。

背景技术

在卷烟中，适量的氨对于碳水化合物和有机酸较多的卷烟是必要的，但过量的氨会产生强烈的刺激性，不仅影响卷烟的吃味，还会刺激人体的视觉及呼吸系统，长期吸入会对人体造成较严重的危害，因此氨被视为“HoffmannList”44种有害成分之一。卷烟烟气的氨主要来自于烟草中含氮化合物的转化，含量较低，且卷烟烟气组成复杂，因此如何测定烟气中氨含量一直都是富有挑战的工作。

卷烟主流烟气中约80％氨存在于粒相物中，其它氨存在于气相物中。目前国内烟草行业、HEALTHCANADA等国际机构通常采用剑桥滤片捕集主流烟气粒相物氨，同时采用酸溶液捕集主流烟气气相物氨，这类方法前处理步骤比较繁琐，工作量大。

现有技术还需要更好的测定卷烟主流烟气中氨含量的方法。

发明内容

为解决现有技术中的一个或多个问题。本发明一方面提供一种同时捕集卷烟主流烟气中气相和粒相中的氨的方法。本发明又一方面提供一种卷烟主流烟气中氨含量的测定方法。

本发明第一方面提供一种同时捕集卷烟主流烟气中气相和粒相中的氨的方法，该方法采用含有盐酸的玻璃纤维滤片捕集主流烟气中的氨。

在一个具体实施方案中，本发明前述任一项的捕集方法，其中所述含有盐酸的玻璃纤维滤片按如下方法制备：在玻璃纤维滤片表面上施加盐酸，然后将玻璃纤维滤片置于通风厨约8～12小时，此时玻璃纤维滤片潮湿但其中所含水分不流动。

在一个优选的实施方案中，通风橱内的温度可以是20～30摄氏度，湿度可以是50％～60％，通风橱的面风速可以是0.5～1m/s。通风橱可以是上海Fisher公司ConceptV6.0通风柜。

在一个优选的实施方案中，含有盐酸的玻璃纤维滤片的含水率可以为15％～25重量％，滤片中HCl的含量可以为0.5％～0.3重量％。

在一个优选的实施方案中，在玻璃纤维滤片的毛面表面上施加盐酸，然后将玻璃纤维滤片置于通风橱约8-12小时。

在一个具体实施方案中，本发明前述任一项的捕集方法，其中在玻璃纤维滤片上施加的盐酸的浓度为0.5～2mol/L，优选为0.5～1.5mol/L，更优选为0.75～1mol/L。

优选地，每15cm²玻璃纤维滤片上施加盐酸的量为1～5ml，优选为1～3ml，更优选为1～2ml。

在一个具体实施方案中，本发明前述任一项的捕集方法，其中所述玻璃纤维滤片为剑桥滤片，例如直径44mm或90mm的剑桥滤片，优选为44mm的剑桥滤片。直径44mm的剑桥滤片的面积为约15cm²。

在一个具体实施方案中，本发明前述任一项的捕集方法，其特征在于，在捕集主流烟气中的氨时，采用两张重叠的含有盐酸的玻璃纤维滤片捕集。

本发明第二方面提供一种卷烟主流烟气中氨含量的测定方法，该方法使用本发明前述任一项的捕集方法捕集主流烟气中的氨。

在一个具体实施方案中，本发明前述任一项的测定方法，该方法包括以下步骤的一步或多步：

a)采用本发明前述任一项的捕集方法捕集主流烟气中气相和粒相中的氨；

b)用盐酸洗脱玻璃纤维滤片上捕集的氨，洗脱所用盐酸的浓度优选为10^-3～10^-1mol/L(例如10^-2mol/L)，优选的洗脱时间为15～45分钟(例如30分钟)，获得氨洗脱液；

c)测定氨洗脱液中的NH₄ ⁺的含量；

d)计算每支卷烟样品主流烟气中氨的含量；

优选采用外标法定量。

在一个具体实施方案中，本发明前述任一项的测定方法，其中步骤c)使用离子色谱法测定氨洗脱液中的NH₄ ⁺的含量；

优选地，所述离子色谱法为抑制型离子色谱法，抑制电流为100～120μA，优选为109μA。

在一个具体实施方案中，本发明前述任一项的测定方法，所述离子色谱法的参数选自以下a)至f)中的一项或多项：

a)离子柱：IonPacCS12A柱(尺寸优选为半径2mm×长250mm，粒径0.5μm)；

b)离子柱温：25～35℃，优选为30℃；

c)进样体积：20～30μL，优选为25μL；

d)流动相：甲基磺酸水溶液；

e)流速：1.1～1.5mL/min，优选为1.2mL/min；

f)检测器：电导检测器。

在一个具体实施方案中，本发明前述任一项的测定方法，所述离子色谱法的流动相为甲基磺酸水溶液液，淋洗程序为：

0～20min，甲基磺酸水溶液浓度为15～20mmol/L，优选16～17mmol/L；

20～25min，甲基磺酸水溶液浓度为70～80mmol/L，优选75～77mmol/L；

25.1～28.1min，甲基磺酸水溶液浓度为15～20mmol/L，优选16～17mmol/L。

本发明中，主流烟气中的氨是指主流烟气中气相和粒相中的氨的总和。

本发明专利的有益效果

本发明采用含有盐酸的玻璃纤维滤片同时捕集主流烟气中的粒相和气相中的氨，再将捕集有氨的玻璃纤维滤片在盐酸中超声洗脱，采用离子色谱法一次性测定洗脱液中的氨含量，计算获得卷烟主流烟气中的氨含量。相比传统方法，本发明方法有如下一种或数种优点：

(1)捕集装置简单，无需连接捕集阱。

(2)测量步骤简单，本发明无需对主流烟气中粒相和气相的氨分别处理。本发明方法一次性捕集主流烟气中的粒相物的氨和气相物的氨，一次性获得的氨洗脱液，一次性检测洗脱液中的的氨含量。与现有技术的其它方法相比，本发明方法操作简便，缩短了试验周期。

(3)测量结果准确，本发明采用离子色谱法检测洗脱液中的氨含量，并优化了离子色谱参数，测量结果准确度高。

(4)本发明的捕集方法以及检测方法与标准方法相比，捕集效率无明显差异，多次测量结果的相对标准偏差(RSD)较小，捕集和检测的稳定性更好。

综上所述，本发明方法简化了氨捕集装置和步骤和优化了检测步骤，不仅方法简便，缩短前处理时间，而且多次测量结果的相对标准偏差(RSD)较小，捕集和检测的稳定性更好。本发明方法具有较高的应用和推广价值。

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，构成本申请的一部分。在附图中：

图1为实施例1～3捕集主流烟气中氨的装置的示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述，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限定。

实施例中采用的玻璃纤维滤片为Φ44mm剑桥滤片(whatmanF319-04)。

实施例1～3

1)所用的试剂和仪器

试剂：盐酸、甲基磺酸、肯塔基3R4F参比样品、超纯水，1000mg/LNH₄ ⁺标准溶液、超纯水；

仪器：离子色谱仪(配备柱温箱、梯度泵、阳离子抑制器和电导检测器)、SM450吸烟机、天平、超声波发生器、纯水仪、0.45μm水相滤膜、5mL一次性针筒、Φ44mm剑桥滤片(whatmanF319-04)。

卷烟样品准备：将肯塔基3R4F卷烟样品置于温度22℃±1℃、相对湿度为60％±2％的环境中平衡48h。

2)滤片制备：按照表1所示的盐酸体积、盐酸浓度和置于通风橱的时间，分别制备实施例1～3的含有盐酸的剑桥滤片。具体地，将盐酸均匀地滴加在剑桥滤片毛面的中心上，然后将滤片置于通风厨中一定时间。滤片从通风橱取出后，表面潮湿但水分不流动。每个实施例按上述方法制备两张含有盐酸的剑桥滤片。

表1

实施例	1	2	3
				盐酸体积mL	1	2	1.5
盐酸浓度mol/L	1	0.5	0.75
				置于通风橱的时间(小时)	8	12	9

进一步，实施例1～3分别按照下述步骤3～6测量主流烟气中的氨含量。

3)卷烟主流烟气中氨的捕集：图1为实施例1～3捕集主流烟气中氨的装置的示意图，如图1所示，将步骤2)制备的两张含有盐酸的剑桥滤片重叠装入捕集器2中，将步骤1)获得的3R4F卷烟样品1与捕集器2连接，捕集器2的另一端通过连接管路3连接抽吸单元4，按照国家标准GB/T19609-2004抽吸卷烟，每轮抽吸4支，抽吸5轮，即每个实施例获得5组数据。含有盐酸的剑桥滤片能够同时捕集肯塔基3R4F卷烟样品主流烟气中的气相和粒相中的氨。

4)样品的前处理：抽吸卷烟后，从捕集器中取出剑桥滤片，放入100mL锥形瓶中，并用四分之一块空白剑桥滤片擦拭捕集器前盖内壁，也放入上述100mL锥形瓶中。加入50mL0.01mol/L盐酸，超声洗脱30min，将洗脱液转移至100mL容量瓶中，并用0.01mol/L盐酸定容至刻度，获得氨洗脱液。用一次性针筒取约10mL氨洗脱液，用0.45μm水相滤膜过滤后装入进样管中。

5)定量分析：利用离子色谱仪检测上述氨洗脱液中的NH₄ ⁺的含量，采用外标法定量，具体方法如下：

5.1标准溶液制备：在10mL容量瓶中分别移入1ml的1000mg/LNH₄ ⁺标准溶液，然后用0.01mol/L盐酸溶液定容至刻度，制备成NH₄ ⁺浓度为100mg/L的二级母液。在100mL容量瓶中分别移入0.1、0.3、0.5、0.7、1ml的1000mg/LNH₄ ⁺二级母液，然后用0.01mol/L盐酸溶液定容至刻度，制备成入0.1、0.3、0.5、0.7、1mg/LNH₄ ⁺的系列标准溶液。

5.2采用离子色谱仪检测上述NH₄ ⁺的盐酸系列标准溶液，以相应NH₄ ⁺浓度(mg/L)为横坐标，其响应峰面积为纵坐标，绘制标准曲线。离子色谱条件如下：

柱温：30℃；流速：1.2mL/min；抑制器电流：109mA；进样体积：25μL；流动相：甲基磺酸水溶液淋洗程序如表2。

表2甲基磺酸水溶液淋洗程序

时间(min)	甲基磺酸浓度(mmol/L)
		0	16
6	16
		20	75
20.1	75
		25	75
25.1	16
		28.1	16

测得回归方程为Y＝0.0107+0.2114X，相关系数为0.9997。

5.3按步骤5.2的离子色谱条件检测步骤4)的氨洗脱液，并将测定响应峰面积代入标准曲线，获得氨洗脱液中NH₄ ⁺的浓度。

5.4根据步骤5.3测得的NH₄ ⁺的浓度，由下式计算每支卷烟主流烟气中的氨含量：

$m=\frac{c\×v\×17.03}{18.04\×n}$

其中m为每支卷烟主流烟气中氨的含量(单位：μg/cig)，c为氨洗脱液的NH₄ ⁺浓度(单位：μg/mL)，v为氨洗脱液定容的体积(单位：mL)，17.03为NH₃的分子量，18.04为NH₄ ⁺的分子量，n为每轮抽吸的卷烟支数。

经计算，测得实施例1～3的肯塔基3R4F参比卷烟的主流烟气中氨含量如表3所示。

对比例1

采用行业标准方法YC/T377-2010测量肯塔基3R4F卷烟样品，每轮抽吸4支，抽吸5轮，测量结果如表3所示。

表3为实施例1～3和对比例1每轮测定的主流烟气中氨含量值(μg/cig)，以及测定结果的平均值和相对标准偏差(RSD)。

表3

由表4可知，本发明的捕集方法以及检测方法与标准方法相比，捕集效率无明显差异，检测值无明显差异，本发明检测方法的相对标准偏差(RSD)较小，检测的稳定性更好，同时本发明样品前处理及检测过程得到极大的简化。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种同时捕集卷烟主流烟气中气相和粒相中的氨的方法，该方法采用含有盐酸的玻璃纤维滤片捕集主流烟气中的氨。

2.权利要求1的捕集方法，其中所述含有盐酸的玻璃纤维滤片按如下方法制备：向玻璃纤维滤片表面施加盐酸，然后将玻璃纤维滤片置于通风厨约8～12小时，此时玻璃纤维滤片潮湿但其中所含水分不流动。

3.权利要求2的捕集方法，其中在玻璃纤维滤片上施加的盐酸的浓度为0.5～2mol/L，优选为0.5～1.5mol/L，更优选为0.75～1mol/L；

优选地，每15cm²玻璃纤维滤片上施加盐酸的量为1～5ml，优选为1～3ml，更优选为1～2ml。

4.权利要求1-3任一项的捕集方法，其中所述玻璃纤维滤片为剑桥滤片，例如直径44mm的剑桥滤片。

5.权利要求1-3任一项的捕集方法，其特征在于，在捕集主流烟气中的氨时，采用两张重叠的含有盐酸的玻璃纤维滤片捕集。

6.一种卷烟主流烟气中氨含量的测定方法，该方法使用权利要求1～5任一项的捕集方法捕集主流烟气中的氨。

7.权利要求6的测定方法，该方法包括以下步骤的一步或多步：

a)采用权利要求1～5任一项的捕集方法捕集主流烟气中气相和粒相中的氨；

b)用盐酸洗脱玻璃纤维滤片上捕集的氨，洗脱时所用盐酸的浓度优选为10^-3～10^-1mol/L(例如10^-2mol/L)，优选的洗脱时间为15～45分钟，获得氨洗脱液；

c)测定氨洗脱液中的NH₄ ⁺的含量；

d)计算每支卷烟样品主流烟气中氨的含量；

优选采用外标法定量。

8.权利要求7的测定方法，其中步骤c)使用离子色谱法测定氨洗脱液中的NH₄ ⁺的含量；

优选地，所述离子色谱法为抑制型离子色谱法，抑制电流为100～120μA，优选为109μA。

9.权利要求7的测定方法，所述离子色谱法的参数选自以下a)至f)中的一项或多项：

a)离子柱：IonPacCS12A柱；

b)离子柱温：25～35℃，优选为30℃；

c)进样体积：20～30μL，优选为25μL；

d)流动相：甲基磺酸水溶液；

e)流速：1.1～1.5mL/min，优选为1.2mL/min；

f)检测器：电导检测器。

10.权利要求9的测定方法，所述离子色谱法的流动相为甲基磺酸水溶液，淋洗程序为：

0～20min，甲基磺酸水溶液浓度为15～20mmol/L，优选16～17mmol/L；

20～25min，甲基磺酸水溶液浓度为70～80mmol/L，优选75～77mmol/L；

25.1～28.1min，甲基磺酸水溶液浓度为15～20mmol/L，优选16～17mmol/L。