一种测定卷烟主流烟气中氰化氢含量的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于卷烟主流烟气检测领域，具体涉及一种测定卷烟主流烟气中氰化氢含 量方法。
【背景技术】
[0002] 氰化氢（HCN)是重要的环境污染物之一，其致毒机理主要为氰离子与氧化型细胞 色素氧化酶中的三价铁结合，阻断了氧化过程中三价铁的电子传递，使生物组织细胞不能 利用氧，形成内室、昏迷、呼吸停止，严重的于数分钟内死亡。卷烟主流烟气中的氰化氢主要 来自于烟草中含氮化合物的转化，其含量低又容易被氧化降解，且卷烟烟气组成复杂，因此 如何测定卷烟主流烟气中氰化氢的含量一直都是富有挑战的工作。
[0003] 卷烟主流烟气中约50质量％的氰化氢存在于粒相物中，剩余氰化氢存在于气相 物中。目前国内烟草行业、HEALTH CANADA等国际机构通常采用剑桥滤片捕集主流烟气粒相 物氰化氢，同时采用氢氧化钠-乙二胺溶液捕集主流烟气气相物氰化氢。该方法所用装置 如图1所示，其中烟支1与捕集器2相连，捕集器2中装有用于捕集主流烟气中粒相氰化氢 的剑桥滤片。捕集器2通过连接管路3与捕集阱4相连，捕集阱4内盛放有氢氧化钠-乙 二胺溶液，该氢氧化钠-乙二胺溶液用于捕集主流烟气中气相氰化氢。捕集阱4通过连接 管路5与抽吸单元6相连。上述捕集方法需要先捕集主流烟气中的粒相物氰化氢和气相物 氰化氢，再分别获得粒相洗脱液和气相吸收液两种待测溶液。二者衍生化后分别采用分光 光度法进行测定。该方法装置复杂、前处理和检测过程繁琐、工作量大。
[0004] 现有技术还需要更好的测定卷烟主流烟气中氰化氢含量的方法。
【发明内容】
[0005] 本发明一方面提供一种同时捕集卷烟主流烟气中气相和粒相氰化氢的方法。本发 明又一方面提供一种测定主流烟气中氰化氢含量的方法。
[0006] 本发明第一方面提供一种同时捕集卷烟主流烟气中气相和粒相氰化氢的方法，该 方法采用含有可溶性二价铜盐的玻璃纤维滤片捕集主流烟气中的氰化氢。
[0007] 在一个具体实施方案中，本发明前述任一项的捕集方法，所述可溶性二价铜盐为 选自以下物质的一种或多种：硫酸铜、硫酸铜水合物、氯化铜、氯化铜水合物、硝酸铜、硝酸 铜水合物、醋酸铜、醋酸铜水合物。
[0008] 在一个具体实施方案中，本发明前述任一项的捕集方法，每15cm2所述含有可溶性 二价铜盐的玻璃纤维滤片中铜元素的含量为〇. 001~〇. 5mmol，优选为0. 2~0. 3mmol。
[0009] 在一个具体实施方案中，本发明前述任一项的捕集方法，其中所述含有可溶性二 价铜盐的玻璃纤维滤片按如下方法制备：将二价铜盐溶液施加于玻璃纤维滤片上，然后晾 干，使用前将该玻璃纤维滤片在合适的相对湿度和温度下平衡一定时间；
[0010] 相对湿度优选为60% ±2%，温度优选为22± 1°C，平衡时间优选为48小时；
[0011] 优选地，所述二价铜盐溶液中铜离子的浓度为10 3~10 iol/L ;
[0012] 优选地，每15cm2玻璃纤维滤片上施加的二价铜盐溶液的量为1~5ml，优选为2~ 3ml〇
[0013] 在实验前，先将含有可溶性二价铜盐的玻璃纤维滤片在合适的温度和湿度（湿度 为60% ±2%，温度22±1°C)的环境中平衡合适的时间（例如48h)后，滤片含有一定量的 水分。而且，由于烟气中也含有一定的水分，滤片水分和烟气水分共同作为铜离子与氰化氢 反应介质。可溶性铜盐可以溶于滤片及烟气中的水分，并产生铜离子，从而与氰化氢发生化 学反应，实现捕集效果。
[0014] 在一个具体实施方案中，本发明前述任一项的捕集方法，其中所述玻璃纤维滤片 为剑桥滤片，例如直径为44mm或92mm的剑桥滤片，优选为直径44mm的剑桥滤片。经计算， 直径44mm的剑桥滤片的面积为约15cm 2。
[0015] 本发明第二方面提供一种卷烟主流烟气中氰化氢含量的测定方法，该方法使用本 发明前述任一项的捕集方法捕集主流烟气中的氰化氢。
[0016] 在一个具体实施方案中，本发明前述任一项的测定方法，该方法包括以下步骤的 一步或多步：
[0017] 1)使用本发明前述任一项的捕集方法捕集主流烟气中的氰化氢，获得捕集有氰化 氢的玻璃纤维滤片；
[0018] 2)用K0H水溶液洗脱捕集有氰化氢的玻璃纤维滤片，获得氰化氢洗脱液；
[0019] 3)测定氰化氢洗脱液中的氰化氢含量；
[0020] 4)计算每支卷烟主流烟气中氰化氢含量；
[0021] 优选采用外标法定量。
[0022] 在一个具体实施方案中，本发明前述任一项的测定方法，其中步骤3)使用离子色 谱法测定氰化氢洗脱液中的氰化氢含量；
[0023] 优选地，所述离子色谱法为抑制型离子色谱法，抑制电流优选为170~190yA，更 优选为179uA。
[0024] 在一个具体实施方案中，本发明前述任一项的测定方法，所述离子色谱法的参数 选自以下一项或多项：
[0025] a)尚子柱温：25~35°C，优选为30°C ;
[0026] b)流速：1. 1 ~1. 5mL/min，优选为 1. 2mL/min ；
[0027] c)进样体积：20~30 u L，优选为25 u L ;
[0028] d)流动相：K0H水溶液；
[0029] 优选地，K0H水溶液淋洗程序如下：
[0030] 0 ~20min，K0H 浓度为 5mmol/L，
[0031] 20 ~20. lmin，K0H 浓度为 10mmol/L，
[0032] 20. 1 ~25. lmin，K0H 浓度为 60mmol/L，
[0033] 25. 1 ~~28. lmin，K0H 浓度为 5mmol/L。
[0034] 除非特别说明：
[0035] 本发明中所述可溶性二价铜盐为可溶于水或易溶于水，且溶于水后在水中产生一 定浓度的Cu 2+离子的二价铜盐。
[0036] 本发明中所述溶液均为水溶液。
[0037] 本发明实验中未明确限定的步骤按照按国家标准规定进行。
[0038] 本发明专利的有益效果
[0039] 本发明采用含有可溶性二价铜盐的剑桥滤片，同时捕集主流烟气中的粒相物氰化 氢和气相物氰化氢，将捕集有氰化氢剑桥滤片经K0H溶液洗脱后，一次性测定洗脱液中的 氰化氢含量，计算获得卷烟主流烟气中的氰化氢含量。相比传统方法，本发明方法有以下优 占.
[0040] (1)捕集装置简单，无需连接捕集阱；
[0041] (2)测量步骤简单，本发明无需对主流烟气中粒相物和气相物氰化氢分别处理。本 发明方法一次性捕集主流烟气中的粒相物氰化氢和气相物氰化氢，一次性获得氰化氢洗脱 液，一次性检测洗脱液中的氰化氢含量。与现有技术的其它方法相比，本发明方法操作简 便，缩短了试验周期。
[0042] (3)本发明采用含有可溶性二价铜盐的玻璃纤维滤片捕集主流烟气中气相和粒相 氰化氢。在卷烟抽吸过程中，烟气通过滤片的流量大（35mL/s)、且时间短（2s)，本发明玻璃 纤维滤片既能够有效吸附主流烟气中的粒相物，还能够充分地与主流烟气中气相氰化氢发 生络合反应，从而实现对主流烟气中气相和粒相氰化氢的充分捕集。
[0043] (4)本发明采用K0H溶液洗脱玻璃纤维滤片上的氰化氢，由于离子色谱仪通常带 有K0H自动发生器，因此不必另行配制K0H溶液，简化了检测流程。
[0044] (5)测量结果准确，本发明采用离子色谱法检测洗脱液中的氰化氢含量，并优化了 离子色谱参数，测量结果准确度高。
[0045] (6)捕集率高，本发明方法对卷烟主流验证中气相和粒相氰化氢的捕集率达99% 以上，捕集率高。
[0046] 综上所述，本发明方法简化了氰化氢捕集装置和步骤和优化了检测步骤，不仅提 高捕集效率，缩短前处理时间，而且方法简便。本发明方法具有较高的应用和推广价值。
【附图说明】
[0047] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分。在附 图中：
[0048] 图1为现有技术捕集主流烟气中氰化氢的装置示意图；
[0049] 图2为实施例1捕集主流烟气中氰化氢的装置示意图。
【具体实施方式】
[0050] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。本发明的示 意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。
[0051] 实施例1~3
[0052] 1)所用的试剂和仪器
[0053] 试剂：氰化氢标准物质溶液、硫酸铜、K0H、肯塔基3R4F参比样品、超纯水；
[0054] 仪器：离子色谱仪（配备柱温箱、梯度栗、阴离子抑制器、K0H发生器和电导检测 器）、抽吸单元（SM450吸烟机）、天平、超声波发生器、纯水仪、0. 45 ym水相滤膜、5mL -次 性针筒、①44mm剑桥滤片（whatman F319-04)。
[0055] 2)滤片制备：采用移液枪移取CuS04溶液（实施例1~3的CuSO4溶液的浓度和 体积如表1所示），枪头对准滤片毛面中心，CuS04溶液垂直匀速滴入滤片中，滤液由滤片中 心向边沿扩散，滴加完后，滤片表面湿润且略带浅蓝色。晾干后，滤片表面干燥且略带浅蓝 色，说明晾干后的滤片表面存在硫酸铜的水合物。
[0056] 表1CuS04溶液的浓度和体积
[0057]
[0058] 3)卷烟件淮亩汉米忏：将冰处夜烟忏茆和丄边哫卞的到桥滤片置于 22°C ±1°C和相对湿度为60% ±2%的环境中平衡48h，滤片在相对湿度为60% ±2%的环 境中平衡48h后，滤片含有水分。
[0059] 按照GB/T5606. 1-2004 (卷烟第1部分：抽样）抽取卷烟样品。
[0060] 4)卷