CN108562655A - 一种检测滤嘴对卷烟烟气中有害成分截留效率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种检测滤嘴对卷烟烟气中有害成分截留效率的方法，包括如下步骤：收集卷烟烟气：采用吸烟机对卷烟进行抽吸，并通过剑桥滤片捕集卷烟烟气，收集剑桥滤片和滤嘴；提取滤片和滤嘴中的有效成分：将滤片用甲基叔丁基醚进行振荡萃取，振荡萃取时采用脂肪酸甲酯混标溶液作为内标，取上层清液作为待分析有效成分；将滤嘴用甲基叔丁基醚进行振荡萃取，振荡萃取时采用脂肪酸甲酯混标溶液作为内标，上层清液作为待分析有效成分进行分析；气质联用仪分析。本发明考察卷烟滤嘴对于不同烟气成分的截留效率，检测的烟气成分包括酸类、酚类、含氮类和烟草本香类化合物；能同时分析烟气中的多组分相对含量，提高了分析效率，节省了相关测试的工作量。

Description

一种检测滤嘴对卷烟烟气中有害成分截留效率的方法

技术领域

本发明涉及一种对卷烟烟气中有害物质的测定方法，特别是涉及一种检测滤嘴对卷烟烟气中有害成分截留效率的方法。

背景技术

卷烟烟气是烟支中的烟丝经过复杂的燃烧过程产生的高度浓集并且不断变化着的气溶胶体系，烟气中的化合物有5000多种，成分复杂，包括有酸类、酚类、含氮和烟草本香类化合物等。烟气粒相成分是其中沸点较高的一部分化合物，多组分分析时，常规的气相色谱质谱(气质)检测方法对烟气中化合物的分离度不够，目标化合物的色谱峰产生部分重叠，检测结果存在一定偏差。中心切割气质联用技术能够通过对烟气成分分段检测，提高化合物响应灵敏度的同时，有效分离保留时间相近的峰，通过这种分析技术能够准确测定烟气中酚类、酸类、含氮类以及烟草本香类化合物的含量。

卷烟行业在不断的发展，越来越多不同规格、不同类型的滤嘴应用在卷烟中，由于卷烟滤嘴能选择性地截留某些烟气有害成分，因此研究卷烟滤嘴的截留效率是卷烟降焦减害的一个重要方面。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种检测滤嘴对卷烟烟气中有害成分截留效率的方法，用于解决现有技术中烟嘴对有害物质的截留效果不明确以及测试方法复杂的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过以下技术方案获得的。

本发明公开了一种检测滤嘴对卷烟烟气中有害成分截留效率的方法，包括如下步骤：

1)收集卷烟烟气：采用吸烟机对卷烟进行抽吸，并通过剑桥滤片捕集卷烟烟气，收集剑桥滤片和滤嘴；

2)提取滤片和滤嘴中的有效成分：将滤片用甲基叔丁基醚进行振荡萃取，振荡萃取时采用脂肪酸甲酯混标溶液作为内标，取上层清液作为待分析有效成分；将滤嘴用甲基叔丁基醚进行振荡萃取，振荡萃取时采用脂肪酸甲酯混标溶液作为内标，上层清液作为待分析有效成分进行分析；

3)气质联用仪分析：对上述待分析有效成分进行定量分析分别获得滤片和滤嘴中有害成分的截留量，并通过计算获得滤嘴的截留效率。

优选地，本申请中所述气质联用仪分析中采用中心切割气质联用法。其实施方式具体见图1所示。样品从进样口进入柱箱，通过两通管连接到预柱，经过预柱以后进入三通管，一路通过阻尼管，由控制阀控制开关打开，从排空管流出，当不进入分析柱的时候，控制系统EPC7控制中点压力的压力，会使得中点压力的压力数值高于预柱的出口压力，气流从排空管流出。当进入分析柱的时候，控制系统EPC7控制中点压力的压力，会使得中点压力的压力数值等于预柱的出口压力，同时控制阀控制开关关闭，没有气流从排空管流出，气流从三通管进入到中点压力，经过两通管后通过连接线进入冷肼,此时控制阀控制二氧化碳由进入管进入到冷肼中，分析样品通过二氧化碳低温保存，升温以后从冷肼通过连接线和两通管连接到分析柱，最后进入质谱。切割段的时间，分析样品通过中点压力保留在冷肼中，通过程序升温经由分析柱进入质谱。非切割段时间的样品通过排空阀排出。

优选地，步骤1)中包括如下特征中的一种或多种：

采用RM20H转盘式吸烟机进行卷烟抽吸；

采用92mm的剑桥滤片捕集卷烟主流烟气。

优选地，步骤3)中，包括如下特征中的一种或多种：

气质联用仪色谱柱包括一维柱和二维柱；

一维柱为DB-5M色谱柱；

二维柱为DB-WAX色谱柱。

优选地，步骤3)中，包括如下特征中的一种或多种：

进样口温度为200～280℃；

进样量为1～10μL；

进样模式为不分流进样；

不分流时间为0.5～5min；

吹扫流量为1～1000mL/min。

优选地，一维升温程序中各切割段初温为30～75℃，升温时切割段的最高温度依次增高。

更优选地，一维升温程序中共设有4个切割段，第一切割段升温至80～100℃，第二切割段升温至110～150℃，第三切割段升温至160～190℃，第四切割段升温至200～250℃。

优选地，二维升温程序中各切割段升温至150～250℃。更优选地，本申请中二维升温程序中为4个切割段，各切割段以1～10℃/min的速率升温至150～250℃。

优选地，GC/MS接口温度为200～250℃；电子能量为70eV；EI源温度为200～250℃；质量扫描范围为33～400amu。

优选地，所述脂肪酸甲酯混标溶液为戊酸甲酯、庚酸甲酯、壬酸甲酯、十三酸甲酯和十一酸甲酯的混合溶液。

优选地，对滤嘴萃取获得的上层清液在气质联用仪分析之前经滤膜过滤。更优选地，所述滤膜为微滤膜。所述的滤膜用于过滤掉上层清液中可能含有的烟草粉末等杂质，避免对气质联用仪造成损害。

优选地，优选地，所述有害成分为酸类化合物、酚类化合物、含氮化合物和烟草本香类化合物。

更优选地，酸类化合物包括乙酸、丙酸、丁酸、异戊酸、3-甲基戊酸、巴豆酸和2-丙烯酸。

更优选地，酚类化合物包括苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、愈创木酚、丁香酚和麦芽酚。

更优选地，含氮化合物包括吡啶、吡嗪、2-甲基吡啶、2-甲基吡嗪、喹啉、吲哚和尼古丁。

更优选地，烟草本香类化合物包括茄酮、降茄二酮、巨豆三烯酮、二氢猕猴桃内酯、3-羟基-β-二氢大马酮和3-氧代-α-紫罗兰醇。

本发明以卷烟滤嘴与滤片为研究对象，目的在于通过中心切割二维气质联用方法检测滤嘴和滤片上的主流烟气成分含量分布，研究滤嘴对于酚类、酸类、含氮类和烟草本香类化合物的截留效率.本发明相比现有技术的优点在于：(1)考察卷烟滤嘴对于不同烟气成分的截留效率，检测的烟气成分包括酸类、酚类、含氮类和烟草本香类化合物；(2)能同时分析烟气中的多组分相对含量，提高了分析效率，节省了相关测试的工作量。(3)通过对卷烟滤嘴中酸类、酚类、含氮和烟草本香类化合物截留效率的研究，能够更加准确和直观的评价滤嘴对于这些不同类别化合物的过滤效果。

附图说明

图1显示为本发明中中心切割气质联用方法的装置示意图。

图1中附图标记如下。

1为进样口；

2为预柱；

3为阻尼管；

4为三通管；

5为控制阀；

6为排空管；

7为控制系统EPC；

8为中点压力；

9为两通管；

10为分析柱；

11为连接线；

12为控制阀；

13为进入管；

14为控制阀打开；

15为控制阀关闭；

16为冷肼；

17为连接线。

图2显示为本发明实施例中滤片和滤嘴中切割1段中的烟气成分色谱分析结果图。

图3显示为本发明实施例中滤片和滤嘴中切割2段中的烟气成分色谱分析结果图。

图4显示为本发明实施例中滤片和滤嘴中切割3段中的烟气成分色谱分析结果图。

图5显示为本发明实施例中滤片和滤嘴中切割4段中的烟气成分色谱分析结果图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。

当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外，根据本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。

本实施例中采用如下仪器和试剂。

气质联用仪(Agilent公司，美国)；RM20H转盘式吸烟机(Borgwaldt公司，德国)。色谱纯试剂包括戊酸甲酯、庚酸甲酯、壬酸甲酯、十一酸甲酯、十三酸甲酯、甲醇、甲基叔丁基醚。

本实施例中主要包括如下步骤：

1)收集卷烟烟气

使用RM20H转盘式吸烟机进行卷烟抽吸，使用92mm的剑桥滤片捕集卷烟主流烟气，收集滤片和滤嘴。滤片用20mL甲基叔丁基醚(加入脂肪酸甲酯混标溶液作为内标)150r/min振荡萃取30min，取样分析。滤嘴用40mL甲基叔丁基醚溶液(加入脂肪酸甲酯混标溶液作为内标)150r/min振荡萃取30min，上层清液经0.45μm滤膜过滤后进气质联用仪。

2)气质联用仪分析

色谱柱为Agilent公司的一维柱和二维柱；其中，一维柱为DB-5M色谱柱，二维柱为DB-WAX色谱柱。

进样口温度：250℃；进样量：3μL；进样模式：不分流进样；不分流时间：1min；吹扫流量：50mL/min；中心切割时间：切割1(5.1～10.0min)，切割2(10.0～16.6min)，切割3(16.6～23.5min)，切割4(23.5～30.5min)。

一维升温程序：4个切割初温皆为45℃(保持2min)，并以6℃/min的速率升温，切割1升至93℃，切割2升至132.6℃，切割3升至174℃，切割4升至216℃，然后快速降温至60℃(切割1、切割2)或80℃(切割3、切割4)。

二维升温程序：切割1以4℃/min的速率升至180℃，后以10℃/min的速率升至230℃(20min)；切割2、切割3皆以4℃/min的速率升至230℃(20min)；切割4以4℃/min的速率升至230℃(30min)。

GC/MS接口温度：240℃；电子能量：70eV；EI源温度：230℃；四极杆温度：150℃；质量扫描范围：33～400amu；采用提取离子法积分峰面积。

中心切割气质联用方法的装置示意图如图1所示。

通过上述方法检测得到卷烟烟气中酚类、酸类、含氮类和烟草本香类化合物在滤嘴和滤片中的相对含量。

具体实施例

某卷烟作为测试样品，滤嘴和剑桥滤片中乙酸、丙酸、丁酸、异戊酸、3-甲基戊酸、巴豆酸和2-丙烯酸的含量检测结果如表1所示，做了归一化处理，并计算了截留效率(见公式1)。

归一化处理是指滤片和滤嘴中化合物的含量以滤片做归一化。

公式1：截留效率＝滤嘴中含量/(滤片中含量+滤嘴中含量)，以乙酸为例，乙酸的截留效率＝滤嘴中乙酸含量/(滤片中乙酸含量+滤嘴中乙酸含量)。

滤嘴和滤片中4段切割的烟气成分色谱分析结果见图2-图5。

表1滤嘴和滤片中酸类、酚类、含氮和烟草本香类化合物的含量

滤嘴和剑桥滤片中苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、愈创木酚和麦芽酚的含量检测结果如表1所示，做了归一化处理，并计算了截留效率。

滤嘴和剑桥滤片中吡啶、吡嗪、2-甲基吡啶、2-甲基吡嗪、喹啉、吲哚和尼古丁的含量检测结果如表1所示，做了归一化处理，并计算了截留效率。

滤嘴和剑桥滤片中茄酮、降茄二酮、巨豆三烯酮、二氢猕猴桃内酯、3-羟基-β-二氢大马酮和3-氧代-α-紫罗兰醇的含量检测结果如表1所示，做了归一化处理，并计算了截留效率。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种检测滤嘴对卷烟烟气中有害成分截留效率的方法，包括如下步骤：

1)收集卷烟烟气：采用吸烟机对卷烟进行抽吸，并通过剑桥滤片捕集卷烟烟气，收集剑桥滤片和滤嘴；

2)提取滤片和滤嘴中的有效成分：将滤片用甲基叔丁基醚进行振荡萃取，振荡萃取时采用脂肪酸甲酯混标溶液作为内标，取上层清液作为待分析有效成分；将滤嘴用甲基叔丁基醚进行振荡萃取，振荡萃取时采用脂肪酸甲酯混标溶液作为内标，上层清液作为待分析有效成分进行分析；

3)气质联用仪分析：对上述待分析有效成分进行定量分析分别获得滤片和滤嘴中有害成分的截留量，并通过计算获得滤嘴的截留效率。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤3)中，包括如下特征中的一种或多种：

气质联用仪色谱柱包括一维柱和二维柱；

一维柱为DB-5M色谱柱；

二维柱为DB-WAX色谱柱。

3.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤3)中，包括如下特征中的一种或多种：

进样口温度为200～280℃；

进样量为1～10μL；

进样模式为不分流进样；

不分流时间为0.5～5min；

吹扫流量为1～1000mL/min。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，一维升温程序中各切割段初温为30～75℃，升温时切割段的最高温度依次增高。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，二维升温程序中各切割段升温至150～250℃。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，GC/MS接口温度为200～250℃；电子能量为70eV；

EI源温度为200～250℃；质量扫描范围为33～400amu。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脂肪酸甲酯混标溶液为戊酸甲酯、庚酸甲酯、壬酸甲酯、十三酸甲酯和十一酸甲酯的混合溶液。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对滤嘴萃取获得的上层清液在气质联用仪分析之前经滤膜过滤。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，滤嘴对卷烟烟气中截留效率为滤嘴中有害成分的截留量与滤片和滤嘴中相对应的有害成分的截留量之和的比值。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有害成分为酸类化合物、酚类化合物、含氮化合物和烟草本香类化合物中的一种或多种。