CN105954275A - 一种卷烟烟气中硫化物的测定方法 - Google Patents

一种卷烟烟气中硫化物的测定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种卷烟烟气中硫化物的测定方法:它包括溶液配制、测试样品制备、连续流动分析仪的定量检测和结果计算。本发明无需使用有机溶剂,无需衍生化,经济可行又利于环保,操作简单,可直接上机一次性测定多个待测样品,可缩短检测时间,灵敏度高,加标回收率在94.18%~102.96%之间,重复测定的标准偏差为3.15%,适用于卷烟主流烟气中硫化氢的测定,稳定液不仅可有效保证溶液不被氧化,同时可保证溶液中的硫化氢不易挥发,且标准溶液也选用0.5mol/L的氢氧化钠定容,保证了体系内溶液浓度的一致性。

Description

一种卷烟烟气中硫化物的测定方法
技术领域
本发明涉及理化检验技术领域,具体涉及卷烟主流烟气中硫化氢的测定方法。
背景技术
由于烟草中富含蛋白质和氨基酸,在卷烟燃烧过程中,含硫化合物会裂解成硫化物,其中的主要成分是硫化氢气体。硫化氢是一种神经毒物,能直接危害人体健康,特别是对黏膜产生强烈刺激,研究证明,挥发性硫化物(VSCs)是导致口臭的主要成分,吸烟使口腔内硫化物含量明显升高,加剧了吸烟者口腔中的厌氧环境,降低血清中免疫球蛋白的水平,不利于吸烟者的身体健康。
目前测定硫化氢的方法主要有亚甲基蓝分光光度法、碘量法、醋酸铅法、硝酸银比色法。古昕玲对比了水中硫化物测定的两种方法,提出选用SKALAR San++连续流动分析仪法测定水中的硫化物。硫化氢是烟气中最主要的含硫化合物,烟气中的硫化氢稳定性差、抗干扰能力弱,针对此类问题刘献军等人采用亚甲基蓝-高效液相色谱法测定卷烟主流烟气中的硫化氢,重点探讨了捕集条件、衍生反应条件和色谱条件,结果表明,采用30mmlol/L醋酸锌-20mmol/L醋酸钠体系捕集硫化氢,且单级可完全捕集;确定的衍生体系中各试剂的浓度为:180mmol/L硫酸、3mmol/LN,N-二甲苯对苯二胺二盐酸盐、10mmol/L硫酸铁铵;实际确定的优化色谱条件是:流动相为甲醇-甲酸-水(45:1:55,体积比)溶液,流速为0.8mL/min。
目前在环境水质等领域检测硫化氢的方法有亚甲基蓝比色法、荧光检测法等。但这些方法应用于卷烟烟气中硫化氢的测定可能性较小,主要难点在于烟气中硫化氢的完全捕集,以及捕集后直接作为检测样品,从而提高检查结果的准确性。因此,如何能准确捕集并实现快速测定硫化氢,成为目前检测中亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供一种卷烟主流烟气中硫化氢的简单快速测定方法,以解决现有技术存在的问题。本发明的原理是卷烟主流烟气中的硫化氢通过氢氧化钠捕集后,生成硫化钠;在酸性条件下,溶液中游离出的硫离子在三氯化铁的氧化下与显色剂N,N-二甲基对苯二胺盐酸盐反应生成亚甲基蓝,在660nm处进行光度检测,可间接定量测定卷烟主流烟气中的硫化氢含量。
本发明的目的通过以下方式来实现:
A.溶液配制
a. 曲拉通溶液配制:将50mL曲拉通加入50mL异丙醇中,混合均匀后,取1mL混合液加入到1000mL的容量瓶后,加水定容到1000mL;
b. 2%盐酸溶液配制:将20mL37%质量浓度的盐酸加入到700mL水中,再加入1mL曲拉通溶液,用水定容到1000mL;
c. 显色剂溶液配制:将1.80g的N,N-二甲基对苯二胺盐酸盐加入到200mL水中混匀后,缓慢加入150mL37%质量浓度的盐酸,再加入1mL的上述曲拉通溶液后加水定容至1000mL;
d.FeCl3溶液配制:将3.0g六水氯化铁到200mL水中混匀后,缓慢加入100mL37%质量浓度的盐酸,再加入1mL上述曲拉通溶液后加水定容至1000mL;
e.0.5mol/LNaOH捕集液配制:将20gNaOH加入1mL上述曲拉通溶液后加水定容至1000mL;
f. 稳定液配制:将2gNaOH加入到100mL水中混匀后,再依次加入16.4g无水乙酸钠、25mL无水乙二胺溶液和3.5g抗坏血酸,混匀后加水定容至250mL;
g. 标准溶液配制:将0.78g硫化钠、1.0g乙二胺四乙酸二钠加入700mL水混匀后,定容至1000mL;
h. 标准工作溶液配制:分别移取不同体积的上述标准溶液,用e步骤配制的氢氧化钠捕集液稀释后配制成浓度分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、5.0mg/L的标准工作溶液;
B.测试样品的制备
(1)烟气中的硫化氢捕集:分别将30mL捕集液和2mL的稳定液依次加入到捕集瓶中后,捕集主流烟气中的气相物,再将捕集瓶串联于吸烟机烟气流路上后,以35mL抽吸容量进行抽吸,抽吸完毕之后空吸2口,即完成硫化氢的捕集;
(2)烟气样品处理:将卷烟样品在22±1℃、相对湿度为60±5%的环境中平衡48h后,分别抽吸4支待测卷烟样品,气相物用30mL捕集液吸收后,用0.5mol/L的NaOH捕集液洗涤吸收瓶后,一同并入50mL容量瓶中,定容至刻度,摇匀,进行流动分析;用Φ44mm的剑桥滤片拦截主流烟气中的粒相物后,将截留有主流烟气粒相物的剑桥滤片转入150mL锥形瓶后,准确加入50mL捕集液振摇萃取,静置5min后,取上层清液用连续流动分析仪进行流动分析;
C.连续流动分析仪的定量检测
样品在连续流动分析仪上进样速率设为每小时40个样品,样品清洗比为1:1,出峰时间约为13min;进样口选用低浓度进样端;
D.结果计算
卷烟主流烟气气相中硫离子的含量按下式计算得出:
卷烟主流烟气粒相物中硫离子的含量按下式计算得出:
卷烟主流烟气中硫化氢释放量按下式计算得出:
y3=y1+y2
式中:
y1为卷烟主流烟气气相中硫离子的含量,单位:μg/支;
y2为卷烟主流烟气粒相中硫离子的含量,单位:μg/支;
1.0625为由硫离子折算成硫化氢的系数;
c1为卷烟主流烟气气相待测液中硫离子的仪器观测值,单位:μg /mL;
c2为卷烟主流烟气粒相待测液中硫离子的仪器观测值,单位:μg /mL;
V1为卷烟主流烟气气相待测液溶液体积,单位:mL;
V2为卷烟主流烟气粒相待测液溶液体积,单位:mL;
N为抽吸烟支的数目,单位:支。
5.回收率与重复性
采用加标法测定回收率,粒相部分:在截留有粒相物的剑桥滤片上分别加入5、10、15μg/支的标准溶液,加入30mL捕集液萃取30min后,取上层清液进行流动分析;气相部分样品加标回收率:分别加入5、10、15μg/支的标准溶液,溶液定容至25mL,摇匀后进行流动分析,检测结果见表1。可以看出,加标回收率在94.18%~102.96%之间,说明该方法加标回收率较好,方法的准确性较高。
表1加标回收率
同一种卷烟样品在相同的条件下平行测定五次,结果的相对标准偏差为3.15%,说明方法的重复性较好。
本发明与现有的检测方法相比,其优点为:①本方法无需使用有机溶剂,无需衍生化,经济可行又利于环境保护。②该方法操作简单,可直接上机一次性测定多个待测样品,可缩短检测时间,灵敏度高,加标回收率在94.18%~102.96%之间,重复测定的标准偏差为3.15%,适用于卷烟主流烟气中硫化氢的测定。③现有的方法中提及的捕集液都不适用于连续流动分析仪,本发明中的捕集液和稳定液能充分捕集卷烟主流烟气中的硫化氢,且使待测液不易被氧化,硫化氢不易挥发。采用现有方法中的稳定液,虽然可以很好的捕集卷烟主流烟气中的硫化氢,但影响流动分析仪的出峰效果,容易出现倒峰或者不出峰,造成检测失败。本发明稳定液的配制直接影响检测结果,稳定液用量过高,会造成反化学反应,出现倒峰;用量过低,会造成捕集不完全,使检测结果值偏低。同时,在标线的配制中,使用0.5mol/L的氢氧化钠,使体系与反应试剂保持一致,峰型正常,基线稳定;否则,会出现尖刀峰、基线漂移、基线不稳等现象。
本发明稳定液是由0.2mol/L氢氧化钠、0.8mol/L乙酸钠、1%乙二胺和1.5%抗坏血酸组成的混合溶液,该稳定液不仅可有效保证溶液不被氧化,同时可保证溶液中的硫化氢不易挥发,且标准溶液也选用0.5mol/L的氢氧化钠定容,保证了体系内溶液浓度的一致性。
附图说明
图1为本发明标准工作溶液及测定样品谱图。其中,1P为激发峰,2C~7C为标准工作溶液谱图,9S为测定样品峰。
具体实施方式
A.溶液的配制
a. 曲拉通溶液配制:将50mL曲拉通加入50mL异丙醇中,混合均匀后,取1mL混合液加入到1000mL的容量瓶后,加水定容到1000mL;
b. 2%盐酸溶液配制:将20mL37%质量浓度的盐酸加入到700mL水中,再加入1mL曲拉通溶液,用水定容到1000mL;
c. 显色剂溶液配制:将1.80g的N,N-二甲基对苯二胺盐酸盐加入到200mL水中混匀后,缓慢加入150mL37%盐酸,再加入1mL的上述曲拉通溶液后加水定容至1000mL;
d. FeCl3溶液配制:将3.0g六水氯化铁到200mL水中混匀后,缓慢加入100mL37%质量浓度的盐酸,再加入1mL上述曲拉通溶液后加水定容至1000mL;
e. 0.5mol/LNaOH捕集液配制:将20gNaOH加入1mL上述曲拉通溶液后加水定容至1000mL;
f. 稳定液配制:将2gNaOH加入到100mL水中混匀后,再依次加入16.4g无水乙酸钠、25mL无水乙二胺溶液和3.5g抗坏血酸,混匀后加水定容至250mL;
g. 标准溶液配制:将0.78g硫化钠、1.0g乙二胺四乙酸二钠加入700mL水混匀后,定容至1000mL;
h. 标准工作溶液配制:分别移取不同体积的上述标准溶液,用e步骤配制的氢氧化钠捕集液稀释后配制成浓度分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、5.0mg/L的标准工作溶液;
B.测试样品的制备
(1)烟气中的硫化氢捕集:分别将30mL的上述稳定液和捕集液依次加入到捕集瓶中后,捕集主流烟气中的气相物,再将捕集瓶串联于吸烟机烟气流路上后,以35mL抽吸容量进行抽吸,抽吸完毕之后空吸2口,即完成硫化氢的捕集,其中吸烟机采用德国Borgwaldt-KC公司生产的LM+五孔道侧流吸烟机;
(2)烟气样品处理:将卷烟样品在22±1℃、相对湿度为60±5%的环境中平衡48h后,分别抽吸4支待测卷烟样品,气相物用30mL捕集液吸收后,用0.5mol/L的NaOH捕集液洗涤吸收瓶后,一同并入50mL容量瓶中,定容至刻度后摇匀,进行流动分析;用Φ44mm的剑桥滤片拦截主流烟气中的粒相物后,将截留有主流烟气粒相物的剑桥滤片转入150mL锥形瓶后,准确加入50mL捕集液振摇萃取,静置5min后,取上层清液用连续流动分析仪进行流动分析,萃取过程所用萃取仪采用常州澳华仪器有限公司生产的HY-5型回旋式震荡萃取仪,所用连续流动分析仪型号为AA3,配660nm滤光片,由德国BRAN+ RUBBE公司生产;
C.连续流动分析仪的定量检测
样品在连续流动分析仪上进样速率设为每小时40个样品,样品清洗比为1:1,出峰时间约为13min,进样口选用低浓度进样端;
D.结果计算
卷烟主流烟气气相中硫离子的含量按式(1)计算得出:
………… (1)
卷烟主流烟气粒相物中硫离子的含量按式(2)计算得出:
………… (2)
卷烟主流烟气中的硫化氢释放量按式(3)计算得出:
y3=y1+y2 ………… (3)
以上各式中:
y1为卷烟主流烟气气相中硫离子的含量,单位:μg/支;
y2为卷烟主流烟气粒相中硫离子的含量,单位:μg/支;
1.0625为由硫离子折算成硫化氢的系数;
c1为卷烟主流烟气气相待测液中硫离子的仪器观测值,单位:μg /mL;
c2为卷烟主流烟气粒相待测液中硫离子的仪器观测值,单位:μg /mL;
V1为卷烟主流烟气气相待测液溶液体积,单位:mL;
V2为卷烟主流烟气粒相待测液溶液体积,单位:mL;
N为抽吸烟支的数目,单位:支。
将上述分析得到的如图1所示的卷烟主流烟气中硫离子观测值和卷烟主流烟气粒相中硫离子观测值分别代入上述公式(1)和公式(2),再通过公式(3)即可快速准确实现卷烟烟气中硫化物的测定。

Claims (1)

1.一种卷烟烟气中硫化物的测定方法:其特征在于包括以下过程:
A.溶液配制
a. 曲拉通溶液配制:将50mL曲拉通加入50mL异丙醇中,混合均匀后,取1mL混合液加入到1000mL的容量瓶后,加水定容到1000mL;
b. 2%盐酸溶液配制:将20mL37%质量浓度的盐酸加入到700mL水中,再加入1mL曲拉通溶液,用水定容到1000mL;
c. 显色剂溶液配制:将1.80g的N,N-二甲基对苯二胺盐酸盐加入到200mL水中混匀后,缓慢加入150mL37%质量浓度的盐酸,再加入1mL的上述曲拉通溶液后加水定容至1000mL;
d.FeCl3溶液配制:将3.0g六水氯化铁到200mL水中混匀后,缓慢加入100mL37%质量浓度的盐酸,再加入1mL上述曲拉通溶液后加水定容至1000mL;
e.0.5mol/LNaOH捕集液配制:将20gNaOH加入1mL上述曲拉通溶液后加水定容至1000mL;
f. 稳定液配制:将2gNaOH加入到100mL水中混匀后,再依次加入16.4g无水乙酸钠、25mL无水乙二胺溶液和3.5g抗坏血酸,混匀后加水定容至250mL;
g. 标准溶液配制:将0.78g硫化钠、1.0g乙二胺四乙酸二钠加入700mL水混匀后,定容至1000mL;
h. 标准工作溶液配制:分别移取不同体积的上述标准溶液,用e步骤配制的氢氧化钠捕集液稀释后配制成浓度分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、5.0mg/L的标准工作溶液;
B.测试样品的制备
(1)烟气中的硫化氢捕集:分别将30mL捕集液和2mL的稳定液依次加入到捕集瓶中后,捕集主流烟气中的气相物,再将捕集瓶串联于吸烟机烟气流路上后,以35mL抽吸容量进行抽吸,抽吸完毕之后空吸2口,即完成硫化氢的捕集;
(2)烟气样品处理:将卷烟样品在22±1℃、相对湿度为60±5%的环境中平衡48h后,分别抽吸4支待测卷烟样品,气相物用30mL捕集液吸收后,用0.5mol/L的NaOH捕集液洗涤吸收瓶后,一同并入50mL容量瓶中,定容至刻度,摇匀,进行流动分析;用Φ44mm的剑桥滤片拦截主流烟气中的粒相物后,将截留有主流烟气粒相物的剑桥滤片转入150mL锥形瓶后,准确加入50mL捕集液振摇萃取,静置5min后,取上层清液用连续流动分析仪进行流动分析;
C.连续流动分析仪的定量检测
样品在连续流动分析仪上进样速率设为每小时40个样品,样品清洗比为1:1,出峰时间约为13min;进样口选用低浓度进样端;
D.结果计算
卷烟主流烟气气相中硫离子的含量按下式计算得出:
卷烟主流烟气粒相物中硫离子的含量按下式计算得出:
卷烟主流烟气中硫化氢释放量按下式计算得出:
y3=y1+y2
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