CN112525979A - 一种测定造纸法再造烟叶中碳酸钙含量的icp-ms方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测定造纸法再造烟叶中碳酸钙含量的ICP‑MS方法。将造纸法再造烟叶样品与盐酸反应并用水稀释定容、过滤，滤液注入ICP‑MS仪中，得到相应的信号响应比值，根据标准工作曲线得到样品溶液中钙元素的浓度，再经过计算得到再造烟叶样品中的碳酸钙含量。本发明首次运用电感耦合等离子体质谱仪实现对造纸法再造烟叶中碳酸钙含量的准确测定。该方法灵敏度高、精密度好、结果准确、样品需用量少、测量线性范围宽、非常适用于大批量样品的测定。

Description

一种测定造纸法再造烟叶中碳酸钙含量的ICP-MS方法

技术领域

本发明属于卷烟理化指标检测技术领域，具体是涉及一种运用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)技术对造纸法再造烟叶中的碳酸钙含量进行快速准确测定的方法。

背景技术

碳酸钙是造纸法再造烟叶的重要填料，其含量影响再造烟叶片基和产品的灰分含量、定量、填充值、平衡含水率、抗张强度和松厚度等物理指标和焦油、CO释放量、总粒相物、烟气烟碱等吸食品质，并起到降低成本的作用。行业内已有用电位滴定法、灼烧法等来检测卷烟纸中碳酸钙含量的报道，但这些方法均繁琐、费时。

电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)是20世纪80年代发展起来的一种分析技术，其通过独特的接口将ICP的高温电离特性与MS的灵敏、快速扫描优点相结合，形成了一种灵敏度高、样品需用量少、测量线性范围宽、适用于大批量样品测定等优点的元素分析方法。但现有技术中尚未见有运用ICP-MS技术测定造纸法再造烟叶中碳酸钙含量的报道。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种灵敏度高、样品需用量少、测量线性范围宽的，测定造纸法再造烟叶中碳酸钙含量的方法。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现。

除非另有说明，本发明所采用的百分数均为质量百分数。

一种测定造纸法再造烟叶中碳酸钙含量的ICP-MS方法，采用以下步骤：

(1)电感耦合等离子体质谱仪ICP-MS工作条件：等离子体气体为高纯氩气，纯度99.999％，等离子体气体流速为15L/min；离子碰撞模式：He模式，反应气：He气，流量：5mL/min；数据采集：待测元素：Ca，m/z＝44，积分时间0.09s，重复3次；内标元素：Sc，m/z＝44，积分时间0.30s，重复3次；采集模式：脉冲/模拟模式；标准曲线浓度：1.00，1.50，2.50，5.00，10.00，15.00mg/L；内标浓度：1mg/L；泵提升速度0.3mL/s，提升40s，稳定时间:50s；透镜电压：提取透镜1：0V；提取透镜2：-190V；碰撞池入口：-40V；碰撞池出口：-60V；

(2)绘制标准工作曲线：准备浓度1000mg/L的Ca²⁺标准溶液，分别移取0.10、0.15、0.25、0.50、1.00、1.50mL置于100mL容量瓶中，用5％HNO₃溶液定容，分别得到Ca²⁺浓度为1.00，1.50，2.50，5.00，10.00，15.00mg/L的标准工作液；将标准工作液注入ICP-MS仪中，以Ca²⁺浓度为横坐标、每秒计数值为纵坐标绘制标准工作曲线，线性回归方程y＝3699.4x-553.05，相关系数r²＝0.9992；

(3)样品溶液准备：将待测再造烟叶在105℃下烘2h，称取0.5g干燥好的再造烟叶作为样品，置于100mL锥形瓶中，加入15mL盐酸水溶液，盐酸：水＝1：1，轻轻摇匀，超声15min，取下，以少量水冲洗瓶内壁，转移至50mL离心管中，以水定容、摇匀，过滤；吸取500μL滤液，移入50mL容量瓶中，以水定容、摇匀，得到样品溶液；随同试样做空白试验，得到空白溶液；

(4)样品测定：将样品溶液注入ICP-MS仪中，得到相应的信号响应比值，根据标准工作曲线计算得到样品溶液中钙元素的浓度；

(5)结果计算：按公式(1)计算再造烟叶样品中的碳酸钙含量：

式中，

CaCO₃(％)—再造烟叶中碳酸钙的含量，单位为质量百分数(％)；

C—样品溶液中钙元素的质量浓度，单位为毫克每升(mg/L)；

C₀—空白溶液中钙元素的质量浓度，单位为毫克每升(mg/L)；

V—样品溶液定容体积，单位为毫升(mL)；

f—滤液稀释倍数；

m—样品称样量，单位为毫克(mg)；

计算结果以重复性条件下获得的两次独立测定结果的算术平均值表示，含量小于1mg/L，结果保留两位有效数字；含量大于1mg/L，结果保留三位有效数字。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明首次运用电感耦合等离子体质谱仪实现对造纸法再造烟叶中碳酸钙含量的准确测定。将造纸法再造烟叶样品与盐酸反应并用水稀释定容，根据钙元素与相应内标元素的质荷比进行分离，对于一定的质荷比，其质谱的信号强度与进入质谱仪的粒子数成正比，即样品中钙元素浓度与质谱信号强度成正比，通过测定质谱的信号强度就能对样品溶液中的钙元素进行定量分析。依据10次重复测量空白溶液标准偏差的3倍和10倍分别计算出该方法的检出限和定量限分别为0.075mg/L、0.25mg/L；3个样品分别重复测定6次，变异系数CV值均在5％之内，精密度好；1个样品2个添加水平的回收率范围为94.9％～108.0％。本方法灵敏度高、结果准确、样品需用量少、测量线性范围宽、非常适用于大批量样品的测定。

附图说明

图1为标准工作曲线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但附图和实施例并不是对本发明技术方案的限定，所有基于本发明教导所作出的变化或等同替换，均应属于本发明的保护范围。

实施例1

1材料与方法

1.1方法原理

造纸法再造烟叶样品与盐酸反应、并用水稀释定容后，由电感耦合等离子体质谱仪测定。根据钙元素与相应内标元素的质荷比进行分离，对于一定的质荷比，其质谱的信号强度与进入质谱仪的粒子数成正比，即样品中钙元素浓度与质谱信号强度成正比。通过测定质谱的信号强度就能实现对样品溶液中的钙元素进行定量分析。

1.2材料、试剂和仪器

ICP-MS仪(科技7700X，美国安捷伦公司)；烘箱(精宏DHG-9246A，上海精宏实验设备有限公司)；样品粉碎机(DWF－90，天津泰斯特仪器设配有限公司)；METLER AE200分析天平(感量：0.0001g，瑞士METLER TOLEDO公司)。

钙离子标准溶液(1000mg/L)；盐酸(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)；65％HNO₃(Fisher，trace mental)；去离子水(屈臣氏)。

造纸法再造烟叶样品收集自云南中烟再造烟叶有限责任公司。

1.3检测方法

1.3.1标准工作溶液的配制

分别量取1000mg/L的Ca²⁺标准溶液0.10、0.15、0.25、0.50、1.00、1.50mL置于100mL容量瓶中，用5％HNO₃溶液定容，分别得到Ca²⁺浓度为1.00，1.50，2.50，5.00，10.00，15.00mg/L的标准工作液。

1.3.2 ICP-MS工作条件

等离子体气体为高纯氩气，纯度99.999％，等离子体气体流速为15L/min；离子碰撞模式：He模式，反应气：He气，流量：5mL/min；数据采集：待测元素：Ca(m/z＝44)，积分时间0.09s，重复3次；内标元素：Sc(m/z＝44)，积分时间0.30s，重复3次；采集模式：脉冲/模拟模式(P/A)；标准曲线浓度：1.00，1.50，2.50，5.00，10.00，15.00mg/L；内标浓度：1mg/L；泵提升速度0.3mL/s，提升40s，稳定时间:50s；透镜电压：提取透镜1：0V；提取透镜2：-190V；碰撞池入口：-40V；碰撞池出口：-60V。

1.3.3样品溶液准备

称取0.5g(精确到0.01g)在105℃下烘2h的造纸法再造烟叶样品于100mL锥形瓶中，加入15mL盐酸水溶液(盐酸：水＝1：1)，轻轻摇匀，超声15min，取下，以少量水冲洗瓶内壁，转移至50mL离心管中，以水定容、摇匀，过滤；吸取500μL所得滤液，移入50mL容量瓶中(由此计算滤液稀释倍数)，以水定容、摇匀，得到样品溶液，待测。随同试样做空白试验，得到空白溶液。

1.3.4样品测定

将样品溶液注入电感耦合等离子体质谱仪中，得到相应的信号响应比值，根据标准工作曲线计算得到样品溶液中钙元素的浓度；

1.3.5计算待测样品中碳酸钙的含量：

式中，

CaCO₃(％)—再造烟叶中碳酸钙的含量，单位为质量百分数(％)；

C—样品溶液中钙元素的质量浓度，单位为毫克每升(mg/L)；

C₀—空白溶液中钙元素的质量浓度，单位为毫克每升(mg/L)；

V—样品溶液定容体积，单位为毫升(mL)；

f—滤液稀释倍数；

m—样品称样量，单位为毫克(mg)；

计算结果以重复性条件下获得的两次独立测定结果的算术平均值表示，含量小于1mg/L，结果保留两位有效数字；含量大于1mg/L，结果保留三位有效数字。

2结果与讨论

2.1标准工作曲线

根据造纸法再造烟叶中钙元素的可能含量，按照1.3.1配制标准工作液，将标准工作液注入ICP-MS仪中，以标准工作液中Ca²⁺浓度(mg/L)为横坐标、每秒计数值(CPS)为纵坐标绘制标准工作曲线，线性回归方程y＝3699.4x-553.05，相关系数r²＝0.9992；

2.2检出限和定量限

10次连续测空白溶液，所测值的标准偏差为0.025mg/L，方法的检出限为3SD＝0.075mg，定量限为10SD＝0.25mg。

2.3精密度

将样品1a、1b、1c分别重复测定6次，结果见表1，计算变异系数CV值，结果见表1。从表1可见，三个样品CV值均在5％之内，说明方法的精密度好。

表1精密度

2.4回收率

称0.5g样品1a 6份，分别加入105-110℃烘2h的碳酸钙0.0219、0.03445g各3份在样品1a中，按照1.3部分进行测定，结果见表2。由表2可知，两个添加浓度的回收率在94.9％～108.0％之间，说明该法的测定结果准确。

表2回收率测定结果

3.结论

本发明方法灵敏度高、精密度好、结果准确、样品需用量少、测量线性范围宽、非常适用于大批量样品的测定。

Claims (1)

1.一种测定造纸法再造烟叶中碳酸钙含量的ICP-MS方法，采用以下步骤：

(1)电感耦合等离子体质谱仪ICP-MS工作条件：等离子体气体为高纯氩气，纯度99.999％，等离子体气体流速为15L/min；离子碰撞模式：He模式，反应气：He气，流量：5mL/min；数据采集：待测元素：Ca，m/z＝44，积分时间0.09s，重复3次；内标元素：Sc，m/z＝44，积分时间0.30s，重复3次；采集模式：脉冲/模拟模式；标准曲线浓度：1.00，1.50，2.50，5.00，10.00，15.00mg/L；内标浓度：1mg/L；泵提升速度0.3mL/s，提升40s，稳定时间:50s；透镜电压：提取透镜1：0V；提取透镜2：-190V；碰撞池入口：-40V；碰撞池出口：-60V；

(2)绘制标准工作曲线：准备浓度1000mg/L的Ca²⁺标准溶液，分别移取0.10、0.15、0.25、0.50、1.00、1.50mL置于100mL容量瓶中，用5％HNO₃溶液定容，分别得到Ca²⁺浓度为1.00，1.50，2.50，5.00，10.00，15.00mg/L的标准工作液；将标准工作液注入ICP-MS仪中，以Ca²⁺浓度为横坐标、每秒计数值为纵坐标绘制标准工作曲线，线性回归方程y＝3699.4x-553.05，相关系数r²＝0.9992；

(3)样品溶液准备：将待测再造烟叶在105℃下烘2h，称取0.5g干燥好的再造烟叶作为样品，置于100mL锥形瓶中，加入15mL盐酸水溶液，盐酸：水＝1：1，轻轻摇匀，超声15min，取下，以少量水冲洗瓶内壁，转移至50mL离心管中，以水定容、摇匀，过滤；吸取500μL滤液，移入50mL容量瓶中，以水定容、摇匀，得到样品溶液；随同试样做空白试验，得到空白溶液；

(4)样品测定：将样品溶液注入ICP-MS仪中，得到相应的信号响应比值，根据标准工作曲线计算得到样品溶液中钙元素的浓度；

(5)结果计算：按公式(1)计算再造烟叶样品中的碳酸钙含量：

式中，

CaCO₃(％)—再造烟叶中碳酸钙的含量，单位为质量百分数(％)；

C—样品溶液中钙元素的质量浓度，单位为毫克每升(mg/L)；

C₀—空白溶液中钙元素的质量浓度，单位为毫克每升(mg/L)；

V—样品溶液定容体积，单位为毫升(mL)；

f—滤液稀释倍数；

m—样品称样量，单位为毫克(mg)；

计算结果以重复性条件下获得的两次独立测定结果的算术平均值表示，含量小于1mg/L，结果保留两位有效数字；含量大于1mg/L，结果保留三位有效数字。

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