專利名稱：同時(shí)測(cè)定卷煙紙中的鉀、鈉、鈣、鎂含量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)定卷煙紙中的鉀、鈉、鈣、鎂含量的方法，具體的說是一種同時(shí)測(cè)定卷煙紙中的鉀、鈉、鈣、鎂含量的方法。
背景技術(shù)：
卷煙紙是卷煙的主要輔料，對(duì)煙支整體物理性能和卷煙的煙氣組分均有重要影響。尤其是卷煙紙中的鉀、鈉、鈣、鎂的含量是評(píng)價(jià)卷煙紙的重要參數(shù)，直接影響卷煙紙的外觀質(zhì)量和燃燒性。卷煙紙加入輕質(zhì)碳酸鈣不僅可以提高紙張的外觀和手感，而且還能改進(jìn)透氣度，調(diào)節(jié)卷煙燃燒速率。研究發(fā)現(xiàn)鎂鹽能夠降低卷煙紙燃燒時(shí)的煙氣有害物質(zhì)的排放， 添加氧化鎂和氫氧化鎂可降低卷煙紙的最大熱解溫度，改變卷煙的燃燒狀態(tài)，從而降低煙氣中的有害物質(zhì)。檸檬酸鈉和檸檬酸鉀也是卷煙紙中常用的助燃劑，在一定范圍內(nèi)，隨著添加量的增加能顯著降低主流煙氣中的焦油、煙堿和一氧化碳含量。因此，準(zhǔn)確測(cè)定卷煙紙中的鉀、鈉、鈣和鎂含量，對(duì)于評(píng)價(jià)卷煙紙性能和穩(wěn)定卷煙質(zhì)量，進(jìn)一步研究開發(fā)安全型卷煙具有現(xiàn)實(shí)意義。目前，卷煙紙中鉀、鈉、鈣、鎂的測(cè)定方法主要有原子吸收光譜法、火焰光度法等。 這些方法雖然能較好的解決卷煙紙中各組分測(cè)定問題，但是原子吸收光譜和火焰光度法均不能對(duì)四種無機(jī)元素實(shí)現(xiàn)同時(shí)測(cè)定，測(cè)定過程繁瑣，且精密度和靈敏度較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種利用離子色譜法同時(shí)測(cè)定卷煙紙中的鉀、 鈉、鈣、鎂含量的方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是
同時(shí)測(cè)定卷煙紙中的鉀、鈉、鈣、鎂含量的方法，包括以下步驟，
A.將質(zhì)量為100±0.Img的卷煙紙樣品剪碎，用IOOmL 0. 02mol/L的鹽酸作為萃取劑， 超聲萃取18 22min，得到萃取液，取5. OmL萃取液移至25mL容量瓶，用0. 02mol/L的鹽酸進(jìn)行定容得到稀釋液，用0. 45M 的濾膜過濾稀釋液得到待測(cè)樣液；
B.取氯化鈉、氯化鉀、六水合氯化鎂、無水氯化鈣，用超純水為溶劑，經(jīng)逐級(jí)稀釋配制混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后加入0. 02mol/L的鹽酸配制系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液；
C.利用離子色譜儀分別對(duì)系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液和待測(cè)樣液進(jìn)行檢測(cè)分析；
D.標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制及結(jié)果計(jì)算。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于所述系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的配制過程包括如下步驟
BI、配制一級(jí)混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，分別稱取一定量的氯化鈉、氯化鉀、六水合氯化鎂和無
水氯化鈣置于一容量瓶中，用超純水定容至IOOmL,配制成Na+、K+、Mg2+、Ca2+濃度分別為
0.lmg/mL、0. 5mg/mL、0. lmg/mL、4mg/mL 的一級(jí)混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液；
B2、配制二級(jí)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，移取IOmL —級(jí)混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液至IOOmL容量瓶中，用超純水定容至刻度，作為二級(jí)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液；B3、配成系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，準(zhǔn)確移取0. OmLU. OmL,2. OmL,3. OmL,5. OmLUO. OmL 二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)溶液分別至100 mL容量瓶中，用0. 02mol/L的HCL定容至刻度，作為系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于所述步驟C中工作的色譜條件為4X250mm的Ionpac CG12A陽離子交換柱，保護(hù)柱為4X50mm的CG12A，以電導(dǎo)檢測(cè)器為檢測(cè)器，以4mm的CSRS 陽離子抑制器為抑制器，洗脫液采用0. 015mol/L的甲烷磺酸，流速為I. 2mL/min，抑制器電流為53mA，進(jìn)樣量為25ML，柱溫為35°C。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明取得的技術(shù)進(jìn)步是
本發(fā)明采用超聲萃取結(jié)合離子色譜法，操作快速簡(jiǎn)便、靈敏度高、檢出限低、回收率好， 適用于卷煙紙中重要無機(jī)元素的批量分析，可以同時(shí)測(cè)定卷煙紙中的鉀、鈉、鈣、鎂的含量。其中，關(guān)于卷煙紙樣品用量的選擇，考慮到卷煙紙中鉀、鈉、鈣、鎂四種離子的含量差異較大，一般樣品中Ca2+含量約為Mg2+的100倍，為了實(shí)現(xiàn)同時(shí)測(cè)定分析，考慮到其四種離子的色譜響應(yīng)值以及萃取溶液的用量，以0. Ig作為最終取樣量。對(duì)于提取液及酸度的選擇，卷煙紙中鉀鈉兩種元素很容易提取，采用水浸法提區(qū) 10分鐘即可基本提取完全。由于卷煙紙中的鈣和鎂主要以碳酸鈣、碳酸鎂和氫氧化鎂的形式存在，不易溶于水，因此選擇稀鹽酸作為萃取溶液。另外酸度對(duì)色譜柱和豐度有一定影響，為保證各離子峰形較好，且測(cè)定結(jié)果均達(dá)到最大。選擇0. 02mol/L的鹽酸提取卷煙紙中的鉀、鈉、 丐和鎂。對(duì)于提取方式，振蕩提取對(duì)四種離子的提取效率較低，Ih仍不能將每種離子提取完全；勻漿法3分鐘即可基本將四種離子提取完全，但重復(fù)性較差，且一次只能處理一個(gè)樣品，需要清洗轉(zhuǎn)頭，針對(duì)批量樣品繁瑣費(fèi)時(shí)；超聲萃取處理的卷煙紙樣品呈松散的絮狀物， 超聲IOmin時(shí)提取效率達(dá)90%左右，超聲18 22min各離子檢測(cè)值均達(dá)到最大。選擇0. 015mol/L的甲烷基磺酸作為流動(dòng)相，四種離子的響應(yīng)值合適，并且保留時(shí)間較長(zhǎng)，離子峰形也較好。


圖I是標(biāo)準(zhǔn)樣品的離子色譜圖2是實(shí)際樣品的離子色譜圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明
同時(shí)測(cè)定卷煙紙中的鉀、鈉、鈣、鎂含量的方法，所用到的儀器、試劑與材料主要為 ICS3000離子色譜儀(美國(guó)DIONEX公司)；KQ_500型超聲波清洗儀(昆山市超聲儀器有限公司);HY-5回旋式振蕩器(常州澳華儀器有限公司);LG16-W型離心機(jī)(BEIJINGJINGLI); IKA TlO 型高速勻漿機(jī)(德國(guó));AB204-S 型電子天平(MEITLER TOLEDO) ；Elix Milli-Q 超純水機(jī)(MILLIPORE SAS)。鹽酸、甲烷磺酸、氯化鈉、氯化鉀、六水合氯化鎂和二水合氯化鈣(分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)。卷煙紙取自各生產(chǎn)廠家。
同時(shí)測(cè)定卷煙紙中的鉀、鈉、鈣、鎂含量的方法，包括以下步驟
A.將質(zhì)量為0. lg±0. Img的卷煙紙樣品剪碎，用IOOmL 0. 02mol/L的鹽酸超聲萃取 18 22min，得到萃取液，準(zhǔn)確移取5. OmL萃取液至25mL容量瓶中，用0. 02mol/L的鹽酸定容得到稀釋液。搖勻后取適量稀釋液，經(jīng)0. 45Mm濾膜過濾得到待測(cè)樣液，待離子色譜分析。B.分別稱取一定量的氯化鈉、氯化鉀、六水合氯化鎂和無水氯化鈣，將它們置于一只IOOmL的容量瓶中，用超純水定容至IOOmL的刻度，配制成Na+、K+、Mg2+、Ca2+濃度分別為0. lmg/mL、0. 5mg/mL、0. lmg/mL、4mg/mL的一級(jí)混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液；移取IOmL —級(jí)混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液至IOOmL容量瓶中，用超純水定容至IOOmL的刻度，作為二級(jí)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液；準(zhǔn)確移取0. OmLU. OmL,2. OmL,3. OmL,5. OmLUO. OmL 二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)溶液分別至100 mL容量瓶中，用
0.02M的鹽酸定容至IOOmL的刻度，作為系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。C.利用離子色譜儀分別對(duì)系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液和待測(cè)樣液進(jìn)行檢測(cè)分析；色譜條件為4X 250mm的Ionpac CG12A陽離子交換柱，保護(hù)柱為4X 50mm的CG12A，以電導(dǎo)檢測(cè)器為檢測(cè)器，以4_的CSRS陽離子抑制器為抑制器，洗脫液采用0. 015mol/L甲烷磺酸，流速為I. 2mL/min，抑制器電流為53mA，進(jìn)樣量為25ML，柱溫為35°C。D.標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制及結(jié)果計(jì)算。實(shí)驗(yàn)獲得圖I標(biāo)準(zhǔn)樣品的離子色譜和圖2的實(shí)際樣品的離子色譜圖。結(jié)果與討論
I.樣品前處理?xiàng)l件的選擇
(I)樣品量的選擇
卷煙紙中鉀、鈉、鈣、鎂四種離子的含量差異較大，一般樣品中Ca2+含量約為Mg2+的100 倍，為了實(shí)現(xiàn)同時(shí)測(cè)定分析，考慮到其四種離子的色譜響應(yīng)值以及萃取溶液的用量，以0. Ig 作為最終取樣量。( 2 )提取液及酸度的選擇
卷煙紙中鉀鈉兩種元素很容易提取，采用水浸法提取10分鐘即可基本提取完全，由于卷煙紙中的鈣和鎂主要以碳酸鈣、碳酸鎂和氫氧化鎂的形式存在，不易溶于水，因此選擇稀鹽酸作為萃取溶液。分析并實(shí)驗(yàn)選擇0. 02mol/L的鹽酸提取卷煙紙中的鉀、鈉、鈣和鎂，以保證定量的準(zhǔn)確性，且各離子峰形較好，測(cè)定結(jié)果均達(dá)到最大。(3)提取方式和時(shí)間的選擇
為選擇合適的提取方式，本發(fā)明對(duì)超聲、振蕩和勻漿三種方式進(jìn)行了比較。獲取表I提取方式對(duì)四種離子測(cè)定結(jié)果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明振蕩對(duì)四種離子的提取效率較低，Ih 仍不能將每種離子提取完全；勻漿法3分鐘即可基本將四種離子提取完全，但重復(fù)性較差， 且一次只能處理一個(gè)樣品，需要清洗轉(zhuǎn)頭，針對(duì)批量樣品繁瑣費(fèi)時(shí)；超聲波處理的卷煙紙樣品呈松散的絮狀物。經(jīng)超生10min、20min、30min、40min比較測(cè)定結(jié)果,發(fā)現(xiàn)超生IOmin時(shí)提取效率達(dá)90%左右，超聲20min各離子檢測(cè)值均達(dá)到最大，隨著超生時(shí)間的延長(zhǎng)，測(cè)定結(jié)果呈下降趨勢(shì)，具體如表2超聲時(shí)間對(duì)四種離子測(cè)定結(jié)果的影響。綜上所述，采用超聲波提取卷煙紙樣品，提取時(shí)間18 22min,優(yōu)選20min。
表 I
提取方式Na+ (mg/g)K+(mg/g)Mg2+(mg/g)Ca2+ (mg/g)勻漿3. 538. 94I. 58130.98振蕩2. 437. 89I. 25123. 00超聲3. 818. 95I. 39133. 52
表2
超聲時(shí)間Na+ (mg/g)K+(mg/g)Mg2+(mg/g)Ca2+ (mg/g)IOminI. 867. 070. 58117. 6720minI. 977. 930. 80141. 2030minI. 987. 080. 78138.0540min2. 047. 720. 79142.73
2.離子色譜條件的優(yōu)化
選擇0. 015mol/L的甲烷基磺酸作為流動(dòng)相，四種離子的響應(yīng)值合適，并且保留時(shí)間較長(zhǎng)，離子峰形也較好。3.方法的檢出限、線性、精密度和回收率試驗(yàn)
計(jì)算得到本發(fā)明的檢出限、線性、精密度和回收率試驗(yàn)如下表3四種離子的加標(biāo)回收率試驗(yàn)結(jié)果和表4方法的線性、檢出限和精密度所示其中，RSD為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，R2為相關(guān)系數(shù)。表3
-.Ai '二/_<{ -■>-(iU2 g)I . -jj'i K (mg/g)后 (lllg/g)收 (0^o)(15522I 9(U1032Na+I 394i m2.38990.14冊(cè)嫌jmt Mt. I'f” 611112,6336910.5096,44Iv7.3506.29513.89103.931,47100,00.4831L 30707 fpMg2+0.8384Cl 93021,825106,14651' 4”99^319 JL s -Jmmt144::Ca2+I 26 I38,651( >4 ^993S193 31 o y98.71
表4方法的線性、檢出限和精密度
項(xiàng)目I2345RSD (%)R2 (%)檢出限(mg/g)Na+ (mg/g)2. 052. 182. 142. 032. 254. 260. 9760. 05K+(mg/g)7. 697. 978. 458. 698. 434. 910. 9990. 09Mg2+(mg/g)I. 20I. 29I. 32I. 29I. 333. 960. 9980. 02Ca2+ (mg/g)122.26126.75133. 67137. 63130. 724. 580. 9990. 694.實(shí)際樣品的測(cè)定
選取10個(gè)牌號(hào)的白色卷煙紙用該方法進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見表5不同牌號(hào)卷煙紙中鈉、鉀、 鎂和鈣的含量(mg/g)，結(jié)果表明卷煙紙4種離子中鈣含量最高，平均達(dá)129. 2 mg/g，且不同卷煙紙間差別較小，變異系數(shù)為5. 2% ;其次是鉀，平均值6. 77 mg/g，鈉和鎂的含量最低，平均分別為2.82 mg/g、l. 17 mg/g，而且鈉元素在不同卷煙紙中差異最大，變異系數(shù)達(dá) 56. 9%o
表 權(quán)利要求
1.同時(shí)測(cè)定卷煙紙中的鉀、鈉、鈣、鎂含量的方法，其特征在于包括以下步驟，A.將質(zhì)量為100±0.Img的卷煙紙樣品剪碎，用IOOmL O. 02mol/L的鹽酸作為萃取劑， 超聲萃取18 22min，得到萃取液，取5. OmL萃取液移至25mL容量瓶，用O. 02mol/L的鹽酸進(jìn)行定容得到稀釋液，用O. 45Mffl的濾膜過濾稀釋液得到待測(cè)樣液；B.取氯化鈉、氯化鉀、六水合氯化鎂、無水氯化鈣，用超純水為溶劑，經(jīng)逐級(jí)稀釋配制混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后加入O. 02mol/L的鹽酸配制系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液；C.利用離子色譜儀分別對(duì)系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液和待測(cè)樣液進(jìn)行檢測(cè)分析；D.標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制及結(jié)果計(jì)算。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的同時(shí)測(cè)定卷煙紙中的鉀、鈉、鈣、鎂含量的方法，其特征在于所述系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的配制過程包括如下步驟BI、配制一級(jí)混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，分別稱取一定量的氯化鈉、氯化鉀、六水合氯化鎂和無水氯化鈣置于一容量瓶中，用超純水定容至IOOmL,配制成Na+、K+、Mg2+、Ca2+濃度分別為O.lmg/mL、0. 5mg/mL、0. lmg/mL、4mg/mL 的一級(jí)混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液；B2、配制二級(jí)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，移取IOmL —級(jí)混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液至IOOmL容量瓶中，用超純水定容至刻度，作為二級(jí)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液；B3、配成系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，準(zhǔn)確移取O. OmLU. OmL,2. OmL,3. OmL,5. OmLUO. OmL 二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)溶液分別至100 mL容量瓶中，用O. 02mol/L的HCL定容至刻度，作為系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的同時(shí)測(cè)定卷煙紙中的鉀、鈉、鈣、鎂含量的方法，其特征在于所述步驟C中工作的色譜條件為4X250mm的Ionpac CG12A陽離子交換柱，保護(hù)柱為 4X 50mm的CG12A，以電導(dǎo)檢測(cè)器為檢測(cè)器，以4mm的CSRS陽離子抑制器為抑制器，洗脫液采用O. 015mol/L的甲烷磺酸，流速為I. 2mL/min，抑制器電流為53mA，進(jìn)樣量為25μ ，柱溫為 35 0C ο
全文摘要
本發(fā)明公開了一種同時(shí)測(cè)定卷煙紙中的鉀、鈉、鈣、鎂含量的方法，包括以下步驟，將質(zhì)量為100±0.1mg的卷煙紙樣品剪碎，用100mL0.02mol/L的鹽酸作為萃取劑，超聲萃取18～22min，得到萃取液，取5.0mL萃取液移至25mL容量瓶，用0.02mol/L的鹽酸進(jìn)行定容得到稀釋液，用0.45μm的濾膜過濾稀釋液得到待測(cè)樣液；取氯化鈉、氯化鉀、六水合氯化鎂、無水氯化鈣，用超純水為溶劑，經(jīng)逐級(jí)稀釋配制混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后加入0.02mol/L的鹽酸配制系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液；利用離子色譜儀分別對(duì)系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液和待測(cè)樣液進(jìn)行檢測(cè)分析；標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制及結(jié)果計(jì)算。本發(fā)明操作快速簡(jiǎn)便、靈敏度高、檢出限低、回收率好，適用于卷煙紙中重要無機(jī)元素的批量分析。
文檔編號(hào)G01N30/02GK102590383SQ20121003084
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月13日
發(fā)明者何愛民, 張衛(wèi)東, 張艷芳, 王馨, 蘇國(guó)歲, 陳偉華, 鮑峰偉 申請(qǐng)人:河北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司