一種測定卷煙主流煙氣中氰化氫含量的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于卷煙主流煙氣檢測領域，具體涉及一種測定卷煙主流煙氣中氰化氫含 量方法。
【背景技術】
[0002] 氰化氫（HCN)是重要的環境污染物之一，其致毒機理主要為氰離子與氧化型細胞 色素氧化酶中的三價鐵結合，阻斷了氧化過程中三價鐵的電子傳遞，使生物組織細胞不能 利用氧，形成內室、昏迷、呼吸停止，嚴重的于數分鐘內死亡。卷煙主流煙氣中的氰化氫主要 來自于煙草中含氮化合物的轉化，其含量低又容易被氧化降解，且卷煙煙氣組成復雜，因此 如何測定卷煙主流煙氣中氰化氫的含量一直都是富有挑戰的工作。
[0003] 卷煙主流煙氣中約50質量％的氰化氫存在于粒相物中，剩余氰化氫存在于氣相 物中。目前國內煙草行業、HEALTH CANADA等國際機構通常采用劍橋濾片捕集主流煙氣粒相 物氰化氫，同時采用氫氧化鈉-乙二胺溶液捕集主流煙氣氣相物氰化氫。該方法所用裝置 如圖1所示，其中煙支1與捕集器2相連，捕集器2中裝有用于捕集主流煙氣中粒相氰化氫 的劍橋濾片。捕集器2通過連接管路3與捕集阱4相連，捕集阱4內盛放有氫氧化鈉-乙 二胺溶液，該氫氧化鈉-乙二胺溶液用于捕集主流煙氣中氣相氰化氫。捕集阱4通過連接 管路5與抽吸單元6相連。上述捕集方法需要先捕集主流煙氣中的粒相物氰化氫和氣相物 氰化氫，再分別獲得粒相洗脫液和氣相吸收液兩種待測溶液。二者衍生化后分別采用分光 光度法進行測定。該方法裝置復雜、前處理和檢測過程繁瑣、工作量大。
[0004] 現有技術還需要更好的測定卷煙主流煙氣中氰化氫含量的方法。
【發明內容】
[0005] 本發明一方面提供一種同時捕集卷煙主流煙氣中氣相和粒相氰化氫的方法。本發 明又一方面提供一種測定主流煙氣中氰化氫含量的方法。
[0006] 本發明第一方面提供一種同時捕集卷煙主流煙氣中氣相和粒相氰化氫的方法，該 方法采用含有可溶性二價銅鹽的玻璃纖維濾片捕集主流煙氣中的氰化氫。
[0007] 在一個具體實施方案中，本發明前述任一項的捕集方法，所述可溶性二價銅鹽為 選自以下物質的一種或多種：硫酸銅、硫酸銅水合物、氯化銅、氯化銅水合物、硝酸銅、硝酸 銅水合物、醋酸銅、醋酸銅水合物。
[0008] 在一個具體實施方案中，本發明前述任一項的捕集方法，每15cm2所述含有可溶性 二價銅鹽的玻璃纖維濾片中銅元素的含量為〇. 001~〇. 5mmol，優選為0. 2~0. 3mmol。
[0009] 在一個具體實施方案中，本發明前述任一項的捕集方法，其中所述含有可溶性二 價銅鹽的玻璃纖維濾片按如下方法制備：將二價銅鹽溶液施加于玻璃纖維濾片上，然后晾 干，使用前將該玻璃纖維濾片在合適的相對濕度和溫度下平衡一定時間；
[0010] 相對濕度優選為60% ±2%，溫度優選為22± 1°C，平衡時間優選為48小時；
[0011] 優選地，所述二價銅鹽溶液中銅離子的濃度為10 3~10 iol/L ;
[0012] 優選地，每15cm2玻璃纖維濾片上施加的二價銅鹽溶液的量為1~5ml，優選為2~ 3ml〇
[0013] 在實驗前，先將含有可溶性二價銅鹽的玻璃纖維濾片在合適的溫度和濕度（濕度 為60% ±2%，溫度22±1°C)的環境中平衡合適的時間（例如48h)后，濾片含有一定量的 水分。而且，由于煙氣中也含有一定的水分，濾片水分和煙氣水分共同作為銅離子與氰化氫 反應介質。可溶性銅鹽可以溶于濾片及煙氣中的水分，并產生銅離子，從而與氰化氫發生化 學反應，實現捕集效果。
[0014] 在一個具體實施方案中，本發明前述任一項的捕集方法，其中所述玻璃纖維濾片 為劍橋濾片，例如直徑為44mm或92mm的劍橋濾片，優選為直徑44mm的劍橋濾片。經計算， 直徑44mm的劍橋濾片的面積為約15cm 2。
[0015] 本發明第二方面提供一種卷煙主流煙氣中氰化氫含量的測定方法，該方法使用本 發明前述任一項的捕集方法捕集主流煙氣中的氰化氫。
[0016] 在一個具體實施方案中，本發明前述任一項的測定方法，該方法包括以下步驟的 一步或多步：
[0017] 1)使用本發明前述任一項的捕集方法捕集主流煙氣中的氰化氫，獲得捕集有氰化 氫的玻璃纖維濾片；
[0018] 2)用K0H水溶液洗脫捕集有氰化氫的玻璃纖維濾片，獲得氰化氫洗脫液；
[0019] 3)測定氰化氫洗脫液中的氰化氫含量；
[0020] 4)計算每支卷煙主流煙氣中氰化氫含量；
[0021] 優選采用外標法定量。
[0022] 在一個具體實施方案中，本發明前述任一項的測定方法，其中步驟3)使用離子色 譜法測定氰化氫洗脫液中的氰化氫含量；
[0023] 優選地，所述離子色譜法為抑制型離子色譜法，抑制電流優選為170~190yA，更 優選為179uA。
[0024] 在一個具體實施方案中，本發明前述任一項的測定方法，所述離子色譜法的參數 選自以下一項或多項：
[0025] a)尚子柱溫：25~35°C，優選為30°C ;
[0026] b)流速：1. 1 ~1. 5mL/min，優選為 1. 2mL/min ；
[0027] c)進樣體積：20~30 u L，優選為25 u L ;
[0028] d)流動相：K0H水溶液；
[0029] 優選地，K0H水溶液淋洗程序如下：
[0030] 0 ~20min，K0H 濃度為 5mmol/L，
[0031] 20 ~20. lmin，K0H 濃度為 10mmol/L，
[0032] 20. 1 ~25. lmin，K0H 濃度為 60mmol/L，
[0033] 25. 1 ~~28. lmin，K0H 濃度為 5mmol/L。
[0034] 除非特別說明：
[0035] 本發明中所述可溶性二價銅鹽為可溶于水或易溶于水，且溶于水后在水中產生一 定濃度的Cu 2+離子的二價銅鹽。
[0036] 本發明中所述溶液均為水溶液。
[0037] 本發明實驗中未明確限定的步驟按照按國家標準規定進行。
[0038] 本發明專利的有益效果
[0039] 本發明采用含有可溶性二價銅鹽的劍橋濾片，同時捕集主流煙氣中的粒相物氰化 氫和氣相物氰化氫，將捕集有氰化氫劍橋濾片經K0H溶液洗脫后，一次性測定洗脫液中的 氰化氫含量，計算獲得卷煙主流煙氣中的氰化氫含量。相比傳統方法，本發明方法有以下優 占.
[0040] (1)捕集裝置簡單，無需連接捕集阱；
[0041] (2)測量步驟簡單，本發明無需對主流煙氣中粒相物和氣相物氰化氫分別處理。本 發明方法一次性捕集主流煙氣中的粒相物氰化氫和氣相物氰化氫，一次性獲得氰化氫洗脫 液，一次性檢測洗脫液中的氰化氫含量。與現有技術的其它方法相比，本發明方法操作簡 便，縮短了試驗周期。
[0042] (3)本發明采用含有可溶性二價銅鹽的玻璃纖維濾片捕集主流煙氣中氣相和粒相 氰化氫。在卷煙抽吸過程中，煙氣通過濾片的流量大（35mL/s)、且時間短（2s)，本發明玻璃 纖維濾片既能夠有效吸附主流煙氣中的粒相物，還能夠充分地與主流煙氣中氣相氰化氫發 生絡合反應，從而實現對主流煙氣中氣相和粒相氰化氫的充分捕集。
[0043] (4)本發明采用K0H溶液洗脫玻璃纖維濾片上的氰化氫，由于離子色譜儀通常帶 有K0H自動發生器，因此不必另行配制K0H溶液，簡化了檢測流程。
[0044] (5)測量結果準確，本發明采用離子色譜法檢測洗脫液中的氰化氫含量，并優化了 離子色譜參數，測量結果準確度高。
[0045] (6)捕集率高，本發明方法對卷煙主流驗證中氣相和粒相氰化氫的捕集率達99% 以上，捕集率高。
[0046] 綜上所述，本發明方法簡化了氰化氫捕集裝置和步驟和優化了檢測步驟，不僅提 高捕集效率，縮短前處理時間，而且方法簡便。本發明方法具有較高的應用和推廣價值。
【附圖說明】
[0047] 此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分。在附 圖中：
[0048] 圖1為現有技術捕集主流煙氣中氰化氫的裝置示意圖；
[0049] 圖2為實施例1捕集主流煙氣中氰化氫的裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0050] 下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。本發明的示 意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的限定。
[0051] 實施例1~3
[0052] 1)所用的試劑和儀器
[0053] 試劑：氰化氫標準物質溶液、硫酸銅、K0H、肯塔基3R4F參比樣品、超純水；
[0054] 儀器：離子色譜儀（配備柱溫箱、梯度栗、陰離子抑制器、K0H發生器和電導檢測 器）、抽吸單元（SM450吸煙機）、天平、超聲波發生器、純水儀、0. 45 ym水相濾膜、5mL -次 性針筒、①44mm劍橋濾片（whatman F319-04)。
[0055] 2)濾片制備：采用移液槍移取CuS04溶液（實施例1~3的CuSO4溶液的濃度和 體積如表1所示），槍頭對準濾片毛面中心，CuS04溶液垂直勻速滴入濾片中，濾液由濾片中 心向邊沿擴散，滴加完后，濾片表面濕潤且略帶淺藍色。晾干后，濾片表面干燥且略帶淺藍 色，說明晾干后的濾片表面存在硫酸銅的水合物。
[0056] 表1CuS04溶液的濃度和體積
[0057]
[0058] 3)卷煙件淮畝漢米懺：將冰處夜煙懺茆和丄邊哫卞的到橋濾片置于 22°C ±1°C和相對濕度為60% ±2%的環境中平衡48h，濾片在相對濕度為60% ±2%的環 境中平衡48h后，濾片含有水分。
[0059] 按照GB/T5606. 1-2004 (卷煙第1部分：抽樣）抽取卷煙樣品。
[0060] 4)卷