一種選擇用于測定卷煙煙氣粒相物酸堿度的萃取體系的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種選擇用于測定卷煙煙氣粒相物酸堿度的萃取體系的方法；該方法是采用各種水/有機(jī)萃取體系通過嘗試法，測定水/有機(jī)溶劑體系的緩沖當(dāng)量β，再通過β來確定最佳的萃取體系，并且通過驗(yàn)證所選擇的萃取體系萃取煙氣粒相物后pH值的測定不會受到CO2的影響；即得到用于測定卷煙煙氣粒相物酸堿度的最佳萃取體系；該方法簡單，可快速得到最佳、最有效的萃取體系用于準(zhǔn)確測定煙氣粒相物的pH值；以便于建立一種統(tǒng)一的卷煙煙氣粒相物溶液pH值的標(biāo)準(zhǔn)檢測方法。
【專利說明】一種選擇用于測定卷煙煙氣粒相物酸堿度的萃取體系的方 法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種選擇用于測定卷煙煙氣粒相物酸堿度的萃取體系的方法，屬于煙 氣分析檢測領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 煙氣pH值是卷煙整體質(zhì)量反映的綜合指標(biāo)之一，可綜合反映卷煙配方中化學(xué)組 成和化學(xué)平衡，尤其是可反映煙氣中煙堿的存在形態(tài)。20世紀(jì)50年代，煙草化學(xué)家們已開 始注意到煙氣pH的重要性。
[0003] pH值的原始定義：水溶液中氫離子活度的一種標(biāo)度，也就是通常意義上溶液酸堿 程度的衡量標(biāo)準(zhǔn)。通常pH值是一個介于0和14之間的數(shù)，當(dāng)pH大于7的時候，溶液呈堿 性，當(dāng)pH = 7的時候，溶液呈中性.但在非水溶液或非標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力的條件下，pH = 7可能并不代表溶液呈中性，這需要通過計(jì)算該溶劑在這種條件下的電離常數(shù)來決定pH為 中性的值。所以采用不同溶劑pH值來進(jìn)行比較是沒有什么意義的。在純粹非水溶液和部 分非水溶液中采用pH電極測定溶液pH值對電極的要求也很高，如電極的種類、響應(yīng)量程等 要相符合。根據(jù)大量的文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，卷煙煙氣pH值的測定方法多采用電極法，pH復(fù)合電 極在測定溶液pH值上操作簡便易行。而在卷煙煙氣的樣品前處理上大體可以分為三類：一 是采用純水體系來吸收煙氣或萃取粒相物，然后測定水溶液的pH值；二是采用水/有機(jī)溶 劑體系來吸收煙氣或萃取粒相物，然后再測定此溶液的pH值；三是通過在電極上涂覆一層 緩沖溶液吸收煙氣直接測定得到pH值。前面兩種方法最普及。根據(jù)pH值的定義和pH電 極的特點(diǎn)，采用前面兩種方法因萃取體系的不同得到的pH值會有比較大的差別，而且在純 水的處理上不同的研究者也有不同的方法，有將純水去C0 2處理，有將純水調(diào)成pH = 7處 理，或?qū)⒍呗?lián)合起來，這是因?yàn)樗铜h(huán)境空氣中的C02也會影響溶液的酸堿度。這些不同 的處理方法導(dǎo)致采用電極法測定得到的pH值也不同。因此在建立卷煙煙氣粒相物溶液pH 值的檢測方法時，如何選擇萃取體系是關(guān)鍵點(diǎn)之一。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是在于提供一種采用溶液緩沖當(dāng)量的概念來選擇最佳、最有效的用 于萃取煙氣粒相物準(zhǔn)確測定其pH值的萃取體系的方法，以便于建立一種統(tǒng)一的卷煙煙氣 粒相物溶液pH值的標(biāo)準(zhǔn)檢測方法。
[0005] 本發(fā)明提供了一種選擇用于測定卷煙煙氣粒相物酸堿度的萃取體系的方法，該方 法包括以下步驟：
[0006] 步驟a):將鹽酸溶液以不同的體積量分別加入到若干組相同的水/有機(jī)溶劑體系 中后，測定各組水/有機(jī)溶劑體系的pH值，將測得的pH值換算成[H+]濃度，以[H+]濃度為 橫坐標(biāo)，各組水/有機(jī)溶劑體系中鹽酸溶液的摩爾濃度為縱坐標(biāo)進(jìn)行一元線性回歸，將線 性回歸方程的斜率定義為所述水/有機(jī)溶劑體系的緩沖當(dāng)量?Η，其中，i代表水/有機(jī)溶 劑體系中水的體積百分含量；
[0007] 步驟b):將i在0?100內(nèi)取不同的值，重復(fù)步驟a)的過程，測得不同的β?值， 作出i值對應(yīng)的β i關(guān)系曲線；在關(guān)系曲線上選擇i > 50對應(yīng)的β i，選擇β i最小對應(yīng) 的水/有機(jī)溶劑體系即為最佳的萃取體系；
[0008] 步驟c):抽吸若干組相同的卷煙，分別用劍橋?yàn)V片收集后，分別以和步驟a)中相 同的若干組水/有機(jī)溶劑體系作為萃取液超聲萃取30. Omin?35. Omin ;將鹽酸溶液以不 同的體積量分別加入到所述各組萃取液中后，測定各組萃取液的pH值，將pH值換算成[H+] 濃度，以[H+]濃度為橫坐標(biāo)，各組萃取液中的鹽酸溶液的摩爾濃度為縱坐標(biāo)進(jìn)行一元線性 回歸，將線性回歸方程的斜率定義為所述萃取液的緩沖當(dāng)量βΕ?，其中，i代表萃取液中水 的體積百分含量；
[0009] 步驟d):比較步驟C)得到的各個不同的βΕ?與步驟b)測得的β i的大小，βΕ? 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于β i，表明萃取了煙氣粒相物的萃取液緩沖能力很大，萃取體系和環(huán)境中的co2不 會影響萃取液的pH值，因此可排除C0 2對步驟b)選出的最佳體系萃取卷煙煙氣粒相物后 對pH值測定的干擾。
[0010] 所述的有機(jī)溶劑為萃取常用的有機(jī)溶劑。
[0011] 所述的方法中，β i越小，表明體系的緩沖能力越弱，該體系越容易受到外加物質(zhì) 的影響而引起pH的變化，β i越大，表明體系的緩沖能力越強(qiáng)，該體系越不容易受到外加物 質(zhì)的影響而引起pH的變化。
[0012] 本發(fā)明方法選擇的萃取體系用于萃取煙氣粒相物，通過pH復(fù)合電極測定卷煙煙 氣粒相物酸堿度。
[0013] 本發(fā)明的方法中測pH值的復(fù)合電極是基于水溶液的基礎(chǔ)上進(jìn)行測定的，i〈50的 水/有機(jī)溶劑體系為有機(jī)相為主的溶液，不適合用復(fù)合電極測定pH值；所以本發(fā)明選擇以 i > 50對應(yīng)的β i，選擇β i最小對應(yīng)的水/有機(jī)溶劑體系即為最佳的萃取體系。
[0014] 本發(fā)明的有益效果為：通過本發(fā)明的方法能快速準(zhǔn)確地從大量的萃取體系中選擇 出最適合萃取卷煙煙氣粒相物的萃取體系，能準(zhǔn)確測定卷煙煙氣粒相物酸堿性；以便于建 立一種統(tǒng)一的卷煙煙氣粒相物溶液pH值的標(biāo)準(zhǔn)檢測方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 【圖1】為實(shí)施例1的水/異丙醇萃取體系中[H+]濃度對應(yīng)的緩沖當(dāng)量β i曲線。
[0016] 【圖2】為實(shí)施例2的水/乙醇萃取體系中[H+]濃度對應(yīng)的緩沖當(dāng)量β i曲線。
[0017] 【圖3】為實(shí)施例3的水/甲醇萃取體系中[H+]濃度對應(yīng)的緩沖當(dāng)量β i曲線。
[0018] 【圖4】為實(shí)施例4的水/異丙醇萃取體系萃取煙氣粒相物后，其[H+]濃度對應(yīng)的 緩沖當(dāng)量PEi曲線。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 以下實(shí)施例旨在進(jìn)一步說明本
【發(fā)明內(nèi)容】
，而不是限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0020] 實(shí)施例1
[0021] 以75 %純水-25 %異丙醇體系（體積分?jǐn)?shù)，v/v)為例，事先配制好0. lmol/L的 鹽酸溶液，分別加入 〇、1 μ L、5y L、10y L、50y L、80y L、100y L、200y L 到 20. OmL 的 75% 純水-25%異丙醇體系中，分別測定其pH值換算得到不同的[H+]濃度，以得到的[H+]濃 度做X軸，加入的鹽酸溶液的濃度（加入的鹽酸的物質(zhì)的量除以20mL得到的濃度，以mol/ L計(jì)）為縱坐標(biāo)進(jìn)行一元線性回歸，回歸方程的斜率定義為該體系的緩沖當(dāng)量(其中i =〇, 1，2……100, i代表水-異丙醇體積比中水的百分含量）。計(jì)算得到β 75，這就是75% 水-25%異丙醇體系的緩沖當(dāng)量值。根據(jù)上述步驟，分別測量純水體系、65%水-35%異 丙醇體系、50 %水-50%異丙醇體系、35 %水-65 %異丙醇體系、15 %水-85 %異丙醇體系、 10%水-90%異丙醇體系、純異丙醇體系的β i值。以體系的含水量對β i作圖得到圖1， 就是水-異丙醇體系含水量與緩沖當(dāng)量β的關(guān)系圖。由圖1可知，15%以下的水-異丙醇 體系的緩沖當(dāng)量最小，其次為純水，說明它們的抗酸堿能力比較弱，隨著體系中含水量的增 力口，緩沖當(dāng)量β慢慢增大，在35%水-65%異丙醇（ν/ν)時β 35最大。
[0022] 實(shí)施例2
[0023] 以75 %純水-25%乙醇體系（體積分?jǐn)?shù)，ν/ν)為例，事先配制好0. lmol/L的鹽 酸溶液，分別加入〇、1111-54 1^、1(^1^、5(^1^、8(^1^、10(^1^、20(^1^到20.〇1^的75%純 水-25%乙醇體系中，分別測定其pH值換算得到不同的[H+]濃度，以得到的[H+]濃度 做X軸，加入的鹽酸溶液的濃度（加入的鹽酸的物質(zhì)的量除以20mL得到的濃度，以mol/ L計(jì)）為縱坐標(biāo)進(jìn)行一元線性回歸，回歸方程的斜率定義為該體系的緩沖當(dāng)量β i (其中i =〇, 1,2……100, i代表水-乙醇體積比中水的百分含量）。計(jì)算得到β 75，這就是75% 水-25%乙醇體系的緩沖當(dāng)量值。根據(jù)上述步驟，分別測量純水體系、65%水-35%乙醇體 系、50 %水-50 %乙醇體系、35 %水-65 %乙醇體系、15 %水-85 %乙醇體系、10 %水-90 %乙 醇體系、純乙醇體系的β i值。以體系的含水量對β i作圖得到圖2,就是水-乙醇體系含水 量與緩沖當(dāng)量β的關(guān)系圖。由圖2可知，純乙醇體系的緩沖當(dāng)量最小，其次為純水，說明它 們的抗酸堿能力比較弱，隨著體系中含水量的增加，緩沖當(dāng)量β慢慢增大，在15%水-85% 乙醇〇八）至35 (%水-65(%乙醇〇八）時0處于最大值。
[0024] 實(shí)施例3
[0025] 以75 %純水-25%甲醇體系（體積分?jǐn)?shù)，ν/ν)為例，事先配制好0. lmol/L的鹽 酸溶液，分別加入〇、1111-54 1^、1(^1^、5(^1^、8(^1^、10(^1^、20(^1^到20.〇1^的75% 純水-25%甲醇體系中，分別測定其pH值換算得到不同的[H+]濃度，以得到的[H+]濃度 做X軸，加入的鹽酸溶液的濃度（加入的鹽酸的物質(zhì)的量除以20mL得到的濃度，以mol/ L計(jì)）為縱坐標(biāo)進(jìn)行一元線性回歸，回歸方程的斜率定義為該體系的緩沖當(dāng)量(其中i = 0,1,2……100, i代表水-甲醇體積比中水的百分含量）。計(jì)算得到β75，這就是75% 水-25%甲醇體系的緩沖當(dāng)量值。根據(jù)上述步驟，分別測量純水體系、65%水-35%甲醇體 系、50 %水-50 %甲醇體系、35 %水-65 %甲醇體系、15 %水-85 %甲醇體系、10 %水-90 %甲 醇體系、純甲醇體系的1值。以體系的含水量對I作圖得到圖3,就是水-甲醇體系含水 量與緩沖當(dāng)量β的關(guān)系圖。由圖3可知，15%以下的水-甲醇體系的緩沖當(dāng)量最小，其次 為純水，說明它們的抗酸堿能力比較弱，隨著體系中含水量的增加，緩沖當(dāng)量β慢慢增大， 在35 (%水_65(%甲醇〇八）時035最大。
[0026] 實(shí)施例4
[0027] 抽吸4支相同的卷煙作為一組樣品，抽吸8組，卷煙抽吸完畢后，取下收集有煙 氣粒相物的劍橋?yàn)V片，分別用20. 0mL75%水-25%異丙醇體系作萃取劑進(jìn)行超聲萃取 30. Omin-35. Omin，測定其pH值。8組萃取液中分別加入不同體積的0. lmol/L的鹽酸溶液 (分別為 〇、1μ L、5y L、10y L、50y L、80y L、100y L、200y L)，測定加入了鹽酸后的 8 組萃 取液pH值。把得到的pH值換算成為[H+]濃度，以[H+]濃度做X軸，加入的不同鹽酸溶液 的量（以mol/L計(jì)）為縱坐標(biāo)進(jìn)行一元線性回歸，回歸方程的斜率定義為該萃取液的緩沖 當(dāng)量β Ei (其中i = 0, 1，2……100, i代表水/異丙醇體積比中水的百分含量）。計(jì)算得 到βΕ75，這就是75%水-25%異丙醇體系作萃取劑得到的萃取液的緩沖當(dāng)量值。根據(jù)上述 步驟分別測量純水體系、65%純水-35%異丙醇體系、50%純水-50%異丙醇體系、35%純 水-65 %異丙醇體系、15 %純水-85 %異丙醇體系、10 %純水-90 %異丙醇體系、純異丙醇體 系作萃取劑的βΕ?值。圖4為水/異丙醇體系萃取煙氣粒相物后的萃取液緩沖當(dāng)量與水/ 異丙醇體系緩沖當(dāng)量對比圖。由圖4可以看出，不同水/異丙醇萃取體系萃取煙氣粒相物 后的萃取液加入鹽酸后，鹽酸濃度和[Η+]濃度并不成線性關(guān)系，從其趨勢來看，各體系萃 取液的緩沖當(dāng)量要比純水體系大得多，比35%水-65%異丙醇（ν/ν)體系的緩沖當(dāng)量也大 得多。同樣水-乙醇體系和水-甲醇體系的萃取液緩沖當(dāng)量也比純水體系大得多。因此可 以說明水中和環(huán)境中的C0 2對測定結(jié)果的影響是很小的，是可以忽略不計(jì)的。
[0028] 因?yàn)槭褂玫膒H計(jì)是用緩沖水溶液標(biāo)定的，當(dāng)它用于測定非水溶液pH值時，酸或堿 的電離常數(shù)，介質(zhì)的常數(shù)，液接界電勢（可能產(chǎn)生約1個pH單位的誤差），玻璃電極的氫離 子響應(yīng)值均會發(fā)生變化，在這種情況下測得的值只能稱為表觀pH值。所以根據(jù)pH電極的 特點(diǎn)，以有機(jī)相為主的體系是不符合我們的要求的，因此選擇純水為最佳的萃取體系來評 價卷煙煙氣粒相物的酸堿性。
【權(quán)利要求】
1. 一種選擇用于測定卷煙煙氣粒相物酸堿度的萃取體系的方法，其特征在于，包括以 下步驟： 步驟a):將鹽酸溶液以不同的體積量分別加入到若干組相同的水/有機(jī)溶劑體系中 后，測定各組水/有機(jī)溶劑體系的pH值，將測得的pH值換算成[H+]濃度，以[H+]濃度為橫 坐標(biāo)，各組水/有機(jī)溶劑體系中鹽酸溶液的摩爾濃度為縱坐標(biāo)進(jìn)行一元線性回歸，將線性 回歸方程的斜率定義為所述水/有機(jī)溶劑體系的緩沖當(dāng)量β?，其中，i代表水/有機(jī)溶劑 體系中水的體積百分含量； 步驟b):將i在0?100內(nèi)取不同的值，重復(fù)步驟a)的過程，測得不同的β?值，作出 i值對應(yīng)的β i關(guān)系曲線；在關(guān)系曲線上選擇i > 50對應(yīng)的β i，選擇β i最小對應(yīng)的水/ 有機(jī)溶劑體系即為最佳的萃取體系； 步驟c):抽吸若干組相同的卷煙，分別用劍橋?yàn)V片收集后，分別以和步驟a)中相同的 若干組水/有機(jī)溶劑體系作為萃取液超聲萃取30. Omin?35. Omin ;將鹽酸溶液以不同的 體積量分別加入到所述各組萃取液中后，測定各組萃取液的pH值，將pH值換算成[H+]濃 度，以[H+]濃度為橫坐標(biāo)，各組萃取液中的鹽酸溶液的摩爾濃度為縱坐標(biāo)進(jìn)行一元線性回 歸，將線性回歸方程的斜率定義為所述萃取液的緩沖當(dāng)量βΕ?，其中，i代表萃取液中水的 體積百分含量； 步驟d):比較步驟c)得到的各個不同的βΕ?與步驟b)測得的β i的大小，βΕ?遠(yuǎn)遠(yuǎn) 大于β i，表明萃取了煙氣粒相物的萃取液緩沖能力很大，萃取體系和環(huán)境中的C02不會影 響萃取液的pH值，因此可排除C0 2對步驟b)選出的最佳體系萃取卷煙煙氣粒相物后對pH 值測定的干擾。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的有機(jī)溶劑為萃取常用的有機(jī)溶劑。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，β?越小，表明體系的緩沖能力越弱，該體系 越容易受到外加物質(zhì)的影響而引起pH的變化，β i越大，表明體系的緩沖能力越強(qiáng)，該體系 越不容易受到外加物質(zhì)的影響而引起pH的變化。
【文檔編號】G01N9/36GK104122171SQ201410288965
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】練文柳, 唐麗云, 劉巍, 王志國, 杜文 申請人:湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司