一種卷煙主流煙氣的電噴霧萃取電離質(zhì)譜在線分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于在線分析技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種卷煙主流煙氣的電噴霧萃取電離質(zhì)譜在線分析方法，該方法通過單孔道吸煙機(jī)產(chǎn)生卷煙主流煙氣，經(jīng)兩位三通電磁閥、聚四氟乙烯管和進(jìn)樣錐口引入電噴霧萃取電離質(zhì)譜完成在線分析。
【背景技術(shù)】
[0002]卷煙煙氣是不斷變化的極其復(fù)雜的化學(xué)物質(zhì)混合物，是在卷煙抽吸期間煙草不完全燃燒形成的。在卷煙燃燒時(shí)，煙草暴露于從常溫至高達(dá)約950 V的溫度下和變化著的氧濃度中，通常產(chǎn)生了幾千種化學(xué)物質(zhì)。通常，從煙支濾嘴端或“煙蒂”端吸出來的煙氣被稱為卷煙主流煙氣，是高度濃集的不斷變化的氣溶膠系統(tǒng)。卷煙主流煙氣通常分為粒相和氣相兩部分。在卷煙抽吸時(shí)，從卷煙濾嘴端出來的主流煙氣立即被抽吸通過玻璃纖維濾片。其中，收集在玻璃纖維濾片上的煙氣稱為粒相部分，通過玻璃纖維濾片的物質(zhì)通常定義為卷煙煙氣的氣相或蒸汽相。卷煙煙氣成分在兩相之間分配存在，這種分配隨著時(shí)間、溫度和煙氣的稀釋而變化。通常認(rèn)為，分子量低于60的物質(zhì)主要趨向于在氣相，而分子量超過200的物質(zhì)則全部趨向于在粒相。
[0003]卷煙主流煙氣的標(biāo)準(zhǔn)分析方法中，主流煙氣通常由玻璃纖維濾片和吸收液或捕集阱分別對(duì)粒相部分和氣相部分進(jìn)行捕集。樣品分析檢測(cè)時(shí)，根據(jù)需要常采用溶劑萃取、固相萃取、濃縮等步驟對(duì)樣品進(jìn)行凈化和富集，最后采用GC、GC-MS、LC-MS等分析技術(shù)對(duì)樣品進(jìn)行定性和定量分析。這些離線分析方法的特點(diǎn)是分析準(zhǔn)確，通用性強(qiáng)。但是，這些方法的分析過程繁瑣，耗時(shí)長(zhǎng)。卷煙的抽吸是一個(gè)不斷變化的過程，且卷煙煙氣的化學(xué)成分性質(zhì)活潑，卷煙主流煙氣的成分在傳輸過程中會(huì)存在變化。傳統(tǒng)離線分析方法無(wú)法準(zhǔn)確反映出主流煙氣化學(xué)成分的真實(shí)情況。對(duì)卷煙主流煙氣進(jìn)行在線分析，能夠準(zhǔn)確反映卷煙煙氣的成分組成及變化過程，對(duì)深入研宄卷煙的抽吸過程和主流煙氣的釋放行為具有重要的意義。
[0004]近年來，以軟電離技術(shù)為核心的在線質(zhì)譜技術(shù)在有機(jī)物快速檢測(cè)和在線監(jiān)測(cè)方面取得了較大的進(jìn)展。質(zhì)譜的軟電離技術(shù)將有機(jī)物分子電離成分子離子或準(zhǔn)分子分子離子，而極少形成碎片離子，從而使得到的質(zhì)譜圖簡(jiǎn)單，容易解析，可快速獲得有機(jī)物的分子量信息和強(qiáng)度信息，完成定性和定量分析。同時(shí)，軟電離質(zhì)譜在線分析技術(shù)避免了樣品在預(yù)處理過程中的干擾，使測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確可靠。
[0005]卷煙主流煙氣的在線分析方面，《一種卷煙主流煙氣在線分析方法及其專用的在線分析裝置》(公開號(hào):CN104198573A)采用毛細(xì)管將主流煙氣引入離子分子反應(yīng)質(zhì)譜的電離源，實(shí)現(xiàn)煙氣中七種揮發(fā)性有機(jī)物的在線檢測(cè)。離子分子反應(yīng)電離源為真空電離源，僅能實(shí)現(xiàn)主流煙氣氣相成分中揮發(fā)性有機(jī)物的電離檢測(cè)，不能用于粒相成分中半揮發(fā)性和難揮發(fā)性有機(jī)物的檢測(cè)?！兑环N卷煙主流煙氣在線分析裝置及方法》(公開號(hào):CN103364484A)采用大氣壓化學(xué)電離串聯(lián)質(zhì)譜對(duì)卷煙主流煙氣進(jìn)行在線分析。大氣壓化學(xué)電離源只能對(duì)卷煙主流煙氣中的揮發(fā)性有機(jī)物及非極性有機(jī)物進(jìn)行電離，而對(duì)于半揮發(fā)、難揮發(fā)性有機(jī)物和極性較強(qiáng)有機(jī)物的電離則較為困難。
[0006]電噴霧萃取電離是為了實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)液體樣品而發(fā)明的一種快速質(zhì)譜電離技術(shù)，已逐漸拓展到氣體、氣溶膠、固體、膠體和粘稠物的分析。電噴霧萃取電離源通常由樣品引入通道和電噴霧試劑通道兩部分以一定角度交叉構(gòu)成。在大氣壓環(huán)境下，電噴霧萃取電離源一般通過電噴霧甲醇試劑產(chǎn)生帶電液滴。帶電液滴與從樣品通道引入的樣品在空間進(jìn)行碰撞融合，發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移，從而獲得樣品離子供質(zhì)譜分析，適用于復(fù)雜樣品中揮發(fā)性、半揮發(fā)性及難揮發(fā)性有機(jī)物的電離檢測(cè)。電噴霧萃取電離源具有較高的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和靈敏度，能夠在無(wú)需樣品預(yù)處理?xiàng)l件下對(duì)煙氣進(jìn)行直接電離，非常適合于卷煙主流煙氣的實(shí)時(shí)在線分析。本發(fā)明將卷煙主流煙氣引入電噴霧萃取電離質(zhì)譜，通過電噴霧試劑離子與主流煙氣中的氣相成分和粒相成分進(jìn)行碰撞融合，并發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生的離子由質(zhì)譜完成檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)卷煙主流煙氣的在線分析和表征。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是根據(jù)卷煙主流煙氣在線分析的需要，針對(duì)現(xiàn)有卷煙主流煙氣實(shí)時(shí)在線分析技術(shù)的不足而發(fā)明的一種卷煙主流煙氣的電噴霧萃取電離質(zhì)譜在線分析方法。該方法將單孔道吸煙機(jī)與電噴霧萃取電離質(zhì)譜相結(jié)合，利用單孔道吸煙機(jī)對(duì)卷煙進(jìn)行抽吸，并充分發(fā)揮電噴霧萃取電離源的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)卷煙主流煙氣的在線分析和表征。
[0008]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
一種卷煙主流煙氣的電噴霧萃取電離質(zhì)譜在線分析方法，是通過單孔道吸煙機(jī)和電噴霧萃取電離質(zhì)譜用于卷煙主流煙氣的在線分析。該方法所涉及的裝置包括:單孔道吸煙機(jī)、兩位三通電磁閥、聚四氟乙烯管、進(jìn)樣錐口、電噴霧萃取電離源和質(zhì)譜等。其中，單孔道吸煙機(jī)的煙氣出口通過兩位三通電磁閥及聚四氟乙烯管與進(jìn)樣錐口相連，卷煙主流煙氣由電噴霧萃取電離源完成電離，并由質(zhì)譜完成檢測(cè)。卷煙主流煙氣在線分析方法的具體步驟:
(1)采用單孔道吸煙機(jī)對(duì)卷煙進(jìn)行抽吸，產(chǎn)生卷煙主流煙氣；
(2)卷煙主流煙氣通過兩位三通電磁閥及聚四氟乙烯管引入進(jìn)樣錐口；
(3)卷煙主流煙氣由電噴霧萃取電離源完成電離，并由質(zhì)譜完成檢測(cè)。
[0009]所述的單孔道吸煙機(jī)，根據(jù)卷煙抽吸方案設(shè)定參數(shù)對(duì)插入夾持器的卷煙進(jìn)行抽吸，所設(shè)定的抽吸方案為:每口抽吸容量35 mL，抽吸持續(xù)時(shí)間2 S，抽吸間隔60 S。
[0010]所述的質(zhì)譜為離子阱質(zhì)譜，其特有的多級(jí)質(zhì)譜檢測(cè)能力能夠?qū)崿F(xiàn)卷煙煙氣化學(xué)成分的定性分析。
[0011]所述的兩位三通電磁閥的兩切換通道分別與單孔道吸煙機(jī)的煙氣出口和高純氮?dú)庀噙B，兩位三通電磁閥的常開通道通過聚四氟乙烯管與進(jìn)樣錐口相連。卷煙主流煙氣經(jīng)單孔道吸煙機(jī)的煙氣出口、兩位三通電磁閥、聚四氟乙烯管和進(jìn)樣錐口引入電噴霧萃取電離源。兩位三通電磁閥的兩切換通道使煙氣和高純氮?dú)饨惶嫱ㄟ^聚四氟乙烯管，高純氮?dú)饪捎行У叵裏煔獾臍埩簟?br>[0012]所述的電噴霧萃取電離源由注射器、流動(dòng)注射泵、石英毛細(xì)管和不銹鋼管等組成。注射器安裝固定于流動(dòng)注射泵，注射器的針頭與石英毛細(xì)管的一端連接，石英毛細(xì)管的另一端插入不銹鋼管內(nèi)部，并密封固定；不銹鋼管的側(cè)方開口與高純氮?dú)庀噙B。
[0013]所述的電噴霧萃取電離源工作時(shí)，注射器內(nèi)儲(chǔ)有電噴霧試劑，注射器在流動(dòng)注射泵的驅(qū)動(dòng)下向石英毛細(xì)管內(nèi)注入電噴霧試劑；注射器針頭與高壓輸出線相連，以提供電噴霧電壓；不銹鋼管側(cè)方的高純氮?dú)庥靡暂o助電噴霧試劑離子的生成。電噴霧萃取電離源的工作條件為:電噴霧電壓為3-5 KV,電噴霧試劑為甲醇，注射泵流量為5-10 yL/min，高純氮?dú)獾膲毫?.8 MPa0
[0014]本發(fā)明的卷煙主流煙氣電噴霧萃取電離質(zhì)譜在線分析方法，具體過程為:
首先，優(yōu)化電噴霧萃取電離質(zhì)譜的相關(guān)參數(shù)，包括質(zhì)譜工作參數(shù)和電噴霧萃取電離源的參數(shù)；其次，打開單孔道吸煙機(jī)并預(yù)熱，根據(jù)卷煙抽吸方案對(duì)單孔道吸煙機(jī)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定；然后，插入卷煙對(duì)卷煙進(jìn)行抽吸，產(chǎn)生的主流煙氣通過兩位三通電磁閥、聚四氟乙烯管和進(jìn)樣錐口通向電噴霧萃取電離源；最后，主流煙氣中的有機(jī)物發(fā)生電噴霧萃取電離，并由質(zhì)譜完成檢測(cè)；主流煙氣進(jìn)樣分析結(jié)束后，兩位三通電磁閥切換至高純氮?dú)鈱?duì)整個(gè)管路進(jìn)行吹掃，以消除殘留的煙氣。
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