CN111707776A

CN111707776A - 一种卷烟纸中柠檬酸盐含量的精准检测方法

Info

Publication number: CN111707776A
Application number: CN202010365127.9A
Authority: CN
Inventors: 韩继友; 吕晓萍; 张海洋; 杨仁党; 王平军
Original assignee: MINFENG SPECIAL PAPER CO Ltd
Current assignee: MINFENG SPECIAL PAPER CO Ltd
Priority date: 2020-04-30
Filing date: 2020-04-30
Publication date: 2020-09-25

Abstract

一种卷烟纸中柠檬酸盐含量的精准检测方法，该检测方法主要包括如下步骤：称取一定质量的卷烟纸样品，并测定其含水率，根据含水率计算出该部分样品的绝干量重量，并剪成碎片后置于聚四氟乙烯三角瓶中并震荡得到待测液，然后配制阴阳离子标准溶液并据此绘制阴阳离子标准工作曲线作为样品测定的标准，然后将实验获得的待测液进行离子色谱分析，在标准曲线上找到对应的浓度，最后根据公式计算出待测液内各离子的真正浓度；本方法与传统方法相比，超纯水振荡处理简单，条件要求低，环保绿化，结果准确，具有提取完全、效率高、能耗低等特点；检测方法快速简便、灵敏度高、检出限低、能进行多种离子同时分析等优点。

Description

一种卷烟纸中柠檬酸盐含量的精准检测方法

技术领域

本发明属于卷烟纸燃烧调节剂检测技术领域，具体涉及一种卷烟纸中柠檬酸盐含量的精准检测方法。

背景技术

卷烟纸是由植物纤维和填料交织而成的多孔性网状结构薄型纸页，其中还含有少量的燃烧调节剂、增强剂等化学助剂。柠檬酸钾、柠檬酸钠是最常用的卷烟纸燃烧调节剂。碱金属盐燃烧能产生白色灰分，提高卷烟的燃烧速率，随着其用量的增加烟气中焦油、一氧化碳等烟气成分的释放量降低，对烟气成分具有降焦减害的作用。

现有卷烟纸中柠檬酸钾、柠檬酸钠等卷烟纸燃烧调节剂的含量测定方法有许多，其中火焰光度法灵敏度较低，原子吸收光谱法和流动注射分析法每次只能测定1种元素，均不能对多种元素实现同时测定，操作过程繁琐，测定速度慢且不易消除基体干扰，精密度和灵敏度较差。电感耦合等离子体质谱法仪器价格昂贵、运行费用高、操作繁琐，且电感耦合等离子体质谱法采用前处理多使用微波消解预处理，利用浓硝酸在高温下消解卷烟纸获得消解液，对环境和设备要求高，操作技术含量要求也高。离子色谱法具有操作简便、灵敏度高、样品前处理简单、分析速率快、能同时检测多种离子等优点。虽然目前用离子色谱法测定卷烟纸中柠檬酸盐含量已有报道，但结果精准性未证明。由于卷烟纸中柠檬酸盐为柠檬酸钾和柠檬酸钠，因此应同时检测卷烟纸中钾、钠离子含量和柠檬酸根含量，并进行换算对其结果的精准性进行对比，评价方法的可行性。

因此，快速、准确测定卷烟纸中柠檬酸盐含量，可以有助于保证卷烟纸质量，以更全面地研究获取卷烟纸中柠檬酸盐含量的精准检测方法，可进一步满足烟草质量需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种条件要求低，环保绿化，检测结果更加准确的卷烟纸中柠檬酸盐含量的精准检测方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种卷烟纸中柠檬酸盐含量的精准检测方法，该检测方法主要包括如下步骤：

1)准确称取品2.0～3.0g的卷烟纸样品，按照国标测定该样品的含水率；

2)在卷烟纸样品中准确称取出部分样品，根据测定的含水率计算出该部分样品的绝干量重量；

3)将步骤2)中称取的已知绝干量重量的卷烟纸样品剪碎成一定大小的纸片后置于100mL 聚四氟乙烯三角瓶中，在三角瓶中加入水并置于振荡仪上振荡一段时间，将振荡后的溶液静置；

4)在静置的溶液中取5mL上层清液经0.45μm水相滤膜过滤，得到待测液；

5)配制阴阳离子标准溶液并据此绘制阴阳离子标准工作曲线作为样品测定的标准，其中，阳离子标准溶液为钾、钠离子标准溶液，阴离子标准溶液为柠檬酸根离子标准溶液；

6)根据步骤5)中配置获得的阴阳离子标准溶液绘制标准曲线；分别取标准工作溶液进行离子色谱分析，根据每个标准溶液中离子的浓度和峰面积，以目标离子的浓度为X，对应的峰面积为Y，制作出钠离子、钾离子和柠檬酸根离子标准工作曲线，标准工作曲线相关系数R²＞0.99；每次试验均制作标准工作曲线，每20次样品测定后加入一个中等浓度的标准溶液，如果测得的值与原值相差超过5％，则重新进行标准工作曲线的制作；每个样品重复测定两次，按照标准工作曲线计算样品含量，同时每批样品做一组空白，确保标准曲线以及样品结果的准确定；

7)计算步骤4)中得到的待测液内的离子含量，其中：

样品中阳离子的含量按式(1)计算：

式中：X_i为试样中阳离子i的含量，mg/kg；c_i为由标准曲线得出的试样中阳离子i的浓度，mg/L；c₀为由标准曲线得出的空白中阳离子i的浓度，mg/L；V为萃取液体积，L；S为试样溶液的稀释因子；W为试样含水率，％；m为试样质量，kg；以两次平行测定的平均值为最终测定结果，精确至0.1mg/kg；平行测量结果其相对平均偏差应小于10％；

样品中阴离子的含量按式(2)计算：

式中：X_i为试样中阴离子i的含量，％；C_i为由标准曲线得出的试样中阴离子i的浓度， mg/L；V为萃取液体积，L；w为试样含水率，％；m为试样质量，g；以两次平行测定的平均值为最终测定结果，精确至0.01％；平行测量结果其相对平均偏差应小于10％；

8)对待测液的浓度进行测定；先分别取标准工作溶液进行离子色谱分析，根据每个标准溶液中离子的浓度和峰面积，以目标离子的浓度为X，对应的峰面积为Y，在仪器中制作出钠离子、钾离子和柠檬酸根离子标准工作曲线；同理对步骤4)中的待测液进行离子色谱分析，得到相应的面积，在标准曲线上找到对应的浓度，最后根据公式计算出待测液内各离子的真正浓度。

进一步地，所述步骤5)中，阳离子：钾、钠离子标准溶液的配制方法为：分别准确移取0.05mL、0.25mL、0.5mL、1.25mL、2.5mL钠离子和钾离子单元素标准溶液，倒入50mL聚四氟乙烯容量瓶中，用超纯水定容至刻度，即为系列混合标准工作溶液，系列混合标准溶液中钠离子和钾离子的浓度均为1μg/mL、5μg/mL、10μg/mL、25μg/mL、50μg/mL；

阴离子：柠檬酸根离子标准溶液的配制方法为：在100mL烧杯中称量一水合柠檬酸钾 0.8571g(精确至0.0001g)，加入约30mL超纯水完全溶解后，全部转移至250mL的容量瓶中；再用超纯水洗涤烧杯，全部转移至250mL的容量瓶中，定容至刻度，该标准储备液中柠檬酸根的浓度均2mg/mL；移取10mL标准储备液至100mL容量瓶中，用超纯水定容至刻度；分别准确移取1mL、2mL、5mL、10mL、20mL、50mL一级标准溶液至50mL容量瓶中，用超纯水定容至刻度；此五个校准溶液为系列校准溶液。

进一步地，所述待测液包括钾、钠离子待测液和柠檬酸根离子待测液，钾、钠离子待测液中加入的卷烟纸样品质量为0.1～0.3g，柠檬酸根离子待测液中加入的卷烟纸样品质量为 0.1～0.5g。

进一步地，所述步骤3)中，剪碎的卷烟纸样品为边长2～10mm的正方形碎片。

进一步地，所述步骤3)中，三角瓶中加入的水为30～100mL；所述振荡的时间为20～ 60min，振荡频率为100～500r/min，振荡温度为20～50℃。

本发明的有益技术效果在于：(1)卷烟纸的预处理与传统方法相比，超纯水振荡处理简单，条件要求低，环保绿化，结果准确，具有提取完全、效率高、能耗低等特点；(2)离子色谱检测方法快速简便、灵敏度高、检出限低、分析速度快、能进行多种离子同时分析的优点，结果准确可靠适用于卷烟纸中重要元素的批量分析；(3)该方法第一次测定了柠檬酸根和钾、钠离子的含量，将钾、钠离子含量进行换算与柠檬酸根含量进行对比，满足测试结果的准确度和重复性要求，具备在生产现场应用的条件。

附图说明

图1为钾、钠离子标准溶液离子色谱图示例图；

图2为实施例2中样品溶液离子色谱图示例图。

具体实施方式

为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本发明的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。

如图1-2所示，本发明所述的一种卷烟纸中柠檬酸盐含量的精准检测方法，该检测方法主要包括如下步骤：

1)准确称取品2.0～3.0g(精确至0.0001g)的卷烟纸样品，按照GB/T462测定该样品的含水率；

3)将步骤2)中称取的已知绝干量重量的卷烟纸样品剪碎成边长2～10mm的正方形碎片后置于100mL聚四氟乙烯三角瓶中，在三角瓶中加入30～100mL水，并置于振荡仪上振荡一段时间，振荡的具体时间为20～60min，振荡频率为100～500r/min，振荡温度为20～50℃，将振荡后的溶液静置；

4)在静置的溶液中取5mL上层清液经0.45μm水相滤膜过滤，得到待测液；待测液包括钾、钠离子待测液和柠檬酸根离子待测液，钾、钠离子待测液中加入的卷烟纸样品质量为0.1～0.3g，柠檬酸根离子待测液中加入的卷烟纸样品质量为0.1～0.5g；

5)配制阴阳离子标准溶液并据此绘制阴阳离子标准工作曲线作为样品测定的标准，其中，阳离子标准溶液为钾、钠离子标准溶液，阴离子标准溶液为柠檬酸根离子标准溶液；阳离子：钾、钠离子标准溶液的配制方法为：分别准确移取0.05mL、0.25mL、0.5mL、1.25mL、 2.5mL钠离子和钾离子单元素标准溶液，倒入50mL聚四氟乙烯容量瓶中，用超纯水定容至刻度，即为系列混合标准工作溶液，系列混合标准溶液中钠离子和钾离子的浓度均为1μg/mL、 5μg/mL、10μg/mL、25μg/mL、50μg/mL；阴离子：柠檬酸根离子标准溶液的配制方法为：在100mL烧杯中称量一水合柠檬酸钾0.8571g(精确至0.0001g)，加入约30mL超纯水完全溶解后，全部转移至250mL的容量瓶中；再用超纯水洗涤烧杯，全部转移至250mL的容量瓶中，定容至刻度，该标准储备液中柠檬酸根的浓度均2mg/mL；移取10mL标准储备液至100mL容量瓶中，用超纯水定容至刻度；分别准确移取1mL、2mL、5mL、10mL、20mL、 50mL一级标准溶液至50mL容量瓶中，用超纯水定容至刻度；此五个校准溶液为系列校准溶液。

7)计算步骤4)中得到的待测液内的离子含量，其中：

样品中阳离子的含量按式(1)计算：

样品中阴离子的含量按式(2)计算：

实施例1：

本发明实施例中涉及的钾、钠单元素标准溶液浓度为1000μg/mL，购自国家标准物质中心。本发明实施例中涉及的离子色谱仪为ICS-1600离子色谱仪(配电导检测器)，色谱柱： Ion Pac AS11 4×250mm分析柱和Ion Pac AG11 4×50mm保护柱，抑制器：型号为CERS300 4mm。

准确称取卷烟纸样品2.0～3.0g(精确至0.0001g)，按照GB/T 462测定试样的含水率，每组试样测定一组含水率。对钠离子、钾离子和柠檬酸根离子进行标准曲线绘制。钾钠离子待测液的配制：准确称取0.2g卷烟纸样品(精确至0.001g)，将样品剪碎(7mm×7mm)后置于100mL聚四氟乙烯三角瓶中，加入100mL超纯水在振荡仪上振荡60min，振荡频率为100r/min，温度20℃。静置后取5mL上层清液经0.45μm水相滤膜过滤，得到待测液，进行离子色谱分析。

柠檬酸根离子待测液的配制：准确称取0.5g卷烟纸样品(精确至0.001g)，其余同上。

实施例2：

准确称取卷烟纸样品2.0～3.0g(精确至0.0001g)，按照GB/T 462测定试样的含水率，每组试样测定一组含水率。对钠离子、钾离子和柠檬酸根离子进行标准曲线绘制。钾钠离子待测液的配制：准确称取0.1g卷烟纸样品(精确至0.001g)，将样品剪碎(5mm×5mm)后置于100mL聚四氟乙烯三角瓶中，加入50mL超纯水在振荡仪上振荡40min，振荡频率为180r/min，温度30℃。静置后取5mL上层清液经0.45μm水相滤膜过滤，得到待测液，进行离子色谱分析。

柠檬酸根离子待测液的配制：准确称取0.4g卷烟纸样品(精确至0.001g)，其余同上。

实施例3：

准确称取卷烟纸样品2.0～3.0g(精确至0.0001g)，按照GB/T 462测定试样的含水率，每组试样测定一组含水率。对钠离子、钾离子和柠檬酸根离子进行标准曲线绘制。钾钠离子待测液的配制：准确称取0.1g卷烟纸样品(精确至0.001g)，将样品剪碎(2mm×2mm)后置于100mL聚四氟乙烯三角瓶中，加入70mL超纯水在振荡仪上振荡50min，振荡频率为350r/min，温度40℃。静置后取5mL上层清液经0.45μm水相滤膜过滤，得到待测液，进行离子色谱分析。

柠檬酸根离子待测液的配制：准确称取0.3g卷烟纸样品(精确至0.001g)，其余同上。

实施例4：

准确称取卷烟纸样品2.0～3.0g(精确至0.0001g)，按照GB/T 462测定试样的含水率，每组试样测定一组含水率。对钠离子、钾离子和柠檬酸根离子进行标准曲线绘制。钾钠离子待测液的配制：准确称取0.3g卷烟纸样品(精确至0.001g)，将样品剪碎(10mm×10mm)后置于100mL聚四氟乙烯三角瓶中，加入30mL超纯水在振荡仪上振荡20min，振荡频率为500r/min，温度50℃。静置后取5mL上层清液经0.45μm水相滤膜过滤，得到待测液，进行离子色谱分析。

柠檬酸根离子待测液的配制：准确称取0.1g卷烟纸样品(精确至0.001g)，其余同上。

本发明实施例1～4分别进行四组实验，所得钾离子、钠离子和柠檬酸根离子进行离子色谱分析获得数据如下表1，并将钾、钠离子含量转化为柠檬酸根离子含量，与直接所得柠檬酸根离子含量进行对比。

表1钾、钠离子和柠檬酸根离子含量

从表1可以看到用超纯水振荡处理卷烟纸获得待测液，通过离子色谱进行检测，所得钾离子、钠离子和柠檬酸根离子的含量。每个实施例分别进行四组不同卷烟纸样品的检测，由表中可知，根据离子色谱所测的钾、钠离子含量换算后的柠檬酸根离子含量普遍接近或微高于实际测得柠檬酸根离子含量。在满足标准检测要求的前提下，从相对误差可以看出，实施例2所用方法获得的换算后柠檬酸根离子含量与实际测得柠檬酸根含量接近，最小相对误差为0.02％，可近似相等，证明该方法灵敏度高、检测精准，测试结果的准确度和重复性能够满足检测要求，具备在生产现场应用的条件。

实施例2的回收率、检出限和定量限结果见下表2：

种类	回收率/％	检出限/(mg/kg)	定量限/(mg/kg)
				钾离子	99.5～101.0	0.04	0.12
钠离子	98.7～102.7	0.02	0.07
				柠檬酸根离子	92.4～101.5	0.032	0.105

表2方法的回收率、检出限和定量限

采用超纯水振荡、离子色谱法测定卷烟纸中的钾、钠和柠檬酸根离子含量的测试表明，该方法快速简便、灵敏度高、检出限低、回收率好，适用于卷烟纸中元素的批量分析。

本发明与传统方法相比，具有以下优点：(1)超纯水振荡处理简单，条件要求低，环保绿化，结果准确，具有提取完全、效率高、能耗低等特点；(2)离子色谱检测方法快速简便、灵敏度高、检出限低、分析速度快、能进行多种离子同时分析的优点，结果准确可靠适用于卷烟纸中重要元素的批量分析；(3)该方法第一次测定了柠檬酸根和钾、钠离子的含量，将钾、钠离子含量进行换算与柠檬酸根含量进行对比，满足测试结果的准确度和重复性要求，具备在生产现场应用的条件。

本文中所描述的具体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，但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

1.一种卷烟纸中柠檬酸盐含量的精准检测方法，其特征在于，该检测方法主要包括如下步骤：

3)将步骤2)中称取的已知绝干量重量的卷烟纸样品剪碎成一定大小的纸片后置于100mL聚四氟乙烯三角瓶中，在三角瓶中加入水并置于振荡仪上振荡一段时间，将振荡后的溶液静置；

7)计算步骤4)中得到的待测液内的离子含量，其中：

样品中阳离子的含量按式(1)计算：

样品中阴离子的含量按式(2)计算：

式中：X_i为试样中阴离子i的含量，％；C_i为由标准曲线得出的试样中阴离子i的浓度，mg/L；V为萃取液体积，L；w为试样含水率，％；m为试样质量，g；以两次平行测定的平均值为最终测定结果，精确至0.01％；平行测量结果其相对平均偏差应小于10％；

2.根据权利要求1所述的卷烟纸中柠檬酸盐含量的精准检测方法，其特征在于：所述步骤5)中，阳离子：钾、钠离子标准溶液的配制方法为：分别准确移取0.05mL、0.25mL、0.5mL、1.25mL、2.5mL钠离子和钾离子单元素标准溶液，倒入50mL聚四氟乙烯容量瓶中，用超纯水定容至刻度，即为系列混合标准工作溶液，系列混合标准溶液中钠离子和钾离子的浓度均为1μg/mL、5μg/mL、10μg/mL、25μg/mL、50μg/mL；

阴离子：柠檬酸根离子标准溶液的配制方法为：在100mL烧杯中称量一水合柠檬酸钾0.8571g(精确至0.0001g)，加入约30mL超纯水完全溶解后，全部转移至250mL的容量瓶中；再用超纯水洗涤烧杯，全部转移至250mL的容量瓶中，定容至刻度，该标准储备液中柠檬酸根的浓度均2mg/mL；移取10mL标准储备液至100mL容量瓶中，用超纯水定容至刻度；分别准确移取1mL、2mL、5mL、10mL、20mL、50mL一级标准溶液至50mL容量瓶中，用超纯水定容至刻度；此五个校准溶液为系列校准溶液。

3.根据权利要求1或2所述的卷烟纸中柠檬酸盐含量的精准检测方法，其特征在于：所述待测液包括钾、钠离子待测液和柠檬酸根离子待测液，钾、钠离子待测液中加入的卷烟纸样品质量为0.1～0.3g，柠檬酸根离子待测液中加入的卷烟纸样品质量为0.1～0.5g。

4.根据权利要求1或2所述的卷烟纸中柠檬酸盐含量的精准检测方法，其特征在于：所述步骤3)中，剪碎的卷烟纸样品为边长2～10mm的正方形碎片。

5.根据权利要求1或2所述的卷烟纸中柠檬酸盐含量的精准检测方法，其特征在于：所述步骤3)中，三角瓶中加入的水为30～100mL；所述振荡的时间为20～60min，振荡频率为100～500r/min，振荡温度为20～50℃。