专利名称：同时测定卷烟纸中的钾、钠、钙、镁含量的方法
技术领域：
本发明涉及一种测定卷烟纸中的钾、钠、钙、镁含量的方法，具体的说是一种同时测定卷烟纸中的钾、钠、钙、镁含量的方法。
背景技术：
卷烟纸是卷烟的主要辅料，对烟支整体物理性能和卷烟的烟气组分均有重要影响。尤其是卷烟纸中的钾、钠、钙、镁的含量是评价卷烟纸的重要参数，直接影响卷烟纸的外观质量和燃烧性。卷烟纸加入轻质碳酸钙不仅可以提高纸张的外观和手感，而且还能改进透气度，调节卷烟燃烧速率。研究发现镁盐能够降低卷烟纸燃烧时的烟气有害物质的排放， 添加氧化镁和氢氧化镁可降低卷烟纸的最大热解温度，改变卷烟的燃烧状态，从而降低烟气中的有害物质。柠檬酸钠和柠檬酸钾也是卷烟纸中常用的助燃剂，在一定范围内，随着添加量的增加能显著降低主流烟气中的焦油、烟碱和一氧化碳含量。因此，准确测定卷烟纸中的钾、钠、钙和镁含量，对于评价卷烟纸性能和稳定卷烟质量，进一步研究开发安全型卷烟具有现实意义。目前，卷烟纸中钾、钠、钙、镁的测定方法主要有原子吸收光谱法、火焰光度法等。 这些方法虽然能较好的解决卷烟纸中各组分测定问题，但是原子吸收光谱和火焰光度法均不能对四种无机元素实现同时测定，测定过程繁琐，且精密度和灵敏度较差。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种利用离子色谱法同时测定卷烟纸中的钾、 钠、钙、镁含量的方法。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是
同时测定卷烟纸中的钾、钠、钙、镁含量的方法，包括以下步骤，
A.将质量为100±0.Img的卷烟纸样品剪碎，用IOOmL 0. 02mol/L的盐酸作为萃取剂， 超声萃取18 22min，得到萃取液，取5. OmL萃取液移至25mL容量瓶，用0. 02mol/L的盐酸进行定容得到稀释液，用0. 45M 的滤膜过滤稀释液得到待测样液；
B.取氯化钠、氯化钾、六水合氯化镁、无水氯化钙，用超纯水为溶剂，经逐级稀释配制混合标准溶液，然后加入0. 02mol/L的盐酸配制系列标准工作溶液；
C.利用离子色谱仪分别对系列标准工作溶液和待测样液进行检测分析；
D.标准曲线绘制及结果计算。本发明的进一步改进在于所述系列标准工作溶液的配制过程包括如下步骤
BI、配制一级混合标准储备液，分别称取一定量的氯化钠、氯化钾、六水合氯化镁和无
水氯化钙置于一容量瓶中，用超纯水定容至IOOmL,配制成Na+、K+、Mg2+、Ca2+浓度分别为
0.lmg/mL、0. 5mg/mL、0. lmg/mL、4mg/mL 的一级混合标准储备液；
B2、配制二级混合标准溶液，移取IOmL —级混合标准储备液至IOOmL容量瓶中，用超纯水定容至刻度，作为二级混合标准溶液；B3、配成系列标准工作溶液，准确移取0. OmLU. OmL,2. OmL,3. OmL,5. OmLUO. OmL 二级标准溶液分别至100 mL容量瓶中，用0. 02mol/L的HCL定容至刻度，作为系列标准工作溶液。本发明的进一步改进在于所述步骤C中工作的色谱条件为4X250mm的Ionpac CG12A阳离子交换柱，保护柱为4X50mm的CG12A，以电导检测器为检测器，以4mm的CSRS 阳离子抑制器为抑制器，洗脱液采用0. 015mol/L的甲烷磺酸，流速为I. 2mL/min，抑制器电流为53mA，进样量为25ML，柱温为35°C。由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是
本发明采用超声萃取结合离子色谱法，操作快速简便、灵敏度高、检出限低、回收率好， 适用于卷烟纸中重要无机元素的批量分析，可以同时测定卷烟纸中的钾、钠、钙、镁的含量。其中，关于卷烟纸样品用量的选择，考虑到卷烟纸中钾、钠、钙、镁四种离子的含量差异较大，一般样品中Ca2+含量约为Mg2+的100倍，为了实现同时测定分析，考虑到其四种离子的色谱响应值以及萃取溶液的用量，以0. Ig作为最终取样量。对于提取液及酸度的选择，卷烟纸中钾钠两种元素很容易提取，采用水浸法提区 10分钟即可基本提取完全。由于卷烟纸中的钙和镁主要以碳酸钙、碳酸镁和氢氧化镁的形式存在，不易溶于水，因此选择稀盐酸作为萃取溶液。另外酸度对色谱柱和丰度有一定影响，为保证各离子峰形较好，且测定结果均达到最大。选择0. 02mol/L的盐酸提取卷烟纸中的钾、钠、 丐和镁。对于提取方式，振荡提取对四种离子的提取效率较低，Ih仍不能将每种离子提取完全；匀浆法3分钟即可基本将四种离子提取完全，但重复性较差，且一次只能处理一个样品，需要清洗转头，针对批量样品繁琐费时；超声萃取处理的卷烟纸样品呈松散的絮状物， 超声IOmin时提取效率达90%左右，超声18 22min各离子检测值均达到最大。选择0. 015mol/L的甲烷基磺酸作为流动相，四种离子的响应值合适，并且保留时间较长，离子峰形也较好。
图I是标准样品的离子色谱图2是实际样品的离子色谱图。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步详细说明
同时测定卷烟纸中的钾、钠、钙、镁含量的方法，所用到的仪器、试剂与材料主要为 ICS3000离子色谱仪(美国DIONEX公司)；KQ_500型超声波清洗仪(昆山市超声仪器有限公司);HY-5回旋式振荡器(常州澳华仪器有限公司);LG16-W型离心机(BEIJINGJINGLI); IKA TlO 型高速匀浆机(德国);AB204-S 型电子天平(MEITLER TOLEDO) ；Elix Milli-Q 超纯水机(MILLIPORE SAS)。盐酸、甲烷磺酸、氯化钠、氯化钾、六水合氯化镁和二水合氯化钙(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)。卷烟纸取自各生产厂家。
同时测定卷烟纸中的钾、钠、钙、镁含量的方法，包括以下步骤
A.将质量为0. lg±0. Img的卷烟纸样品剪碎，用IOOmL 0. 02mol/L的盐酸超声萃取 18 22min，得到萃取液，准确移取5. OmL萃取液至25mL容量瓶中，用0. 02mol/L的盐酸定容得到稀释液。摇匀后取适量稀释液，经0. 45Mm滤膜过滤得到待测样液，待离子色谱分析。B.分别称取一定量的氯化钠、氯化钾、六水合氯化镁和无水氯化钙，将它们置于一只IOOmL的容量瓶中，用超纯水定容至IOOmL的刻度，配制成Na+、K+、Mg2+、Ca2+浓度分别为0. lmg/mL、0. 5mg/mL、0. lmg/mL、4mg/mL的一级混合标准储备液；移取IOmL —级混合标准储备液至IOOmL容量瓶中，用超纯水定容至IOOmL的刻度，作为二级混合标准溶液；准确移取0. OmLU. OmL,2. OmL,3. OmL,5. OmLUO. OmL 二级标准溶液分别至100 mL容量瓶中，用
0.02M的盐酸定容至IOOmL的刻度，作为系列标准工作溶液。C.利用离子色谱仪分别对系列标准工作溶液和待测样液进行检测分析；色谱条件为4X 250mm的Ionpac CG12A阳离子交换柱，保护柱为4X 50mm的CG12A，以电导检测器为检测器，以4_的CSRS阳离子抑制器为抑制器，洗脱液采用0. 015mol/L甲烷磺酸，流速为I. 2mL/min，抑制器电流为53mA，进样量为25ML，柱温为35°C。D.标准曲线绘制及结果计算。实验获得图I标准样品的离子色谱和图2的实际样品的离子色谱图。结果与讨论
I.样品前处理条件的选择
(I)样品量的选择
卷烟纸中钾、钠、钙、镁四种离子的含量差异较大，一般样品中Ca2+含量约为Mg2+的100 倍，为了实现同时测定分析，考虑到其四种离子的色谱响应值以及萃取溶液的用量，以0. Ig 作为最终取样量。( 2 )提取液及酸度的选择
卷烟纸中钾钠两种元素很容易提取，采用水浸法提取10分钟即可基本提取完全，由于卷烟纸中的钙和镁主要以碳酸钙、碳酸镁和氢氧化镁的形式存在，不易溶于水，因此选择稀盐酸作为萃取溶液。分析并实验选择0. 02mol/L的盐酸提取卷烟纸中的钾、钠、钙和镁，以保证定量的准确性，且各离子峰形较好，测定结果均达到最大。(3)提取方式和时间的选择
为选择合适的提取方式，本发明对超声、振荡和匀浆三种方式进行了比较。获取表I提取方式对四种离子测定结果的影响。实验结果表明振荡对四种离子的提取效率较低，Ih 仍不能将每种离子提取完全；匀浆法3分钟即可基本将四种离子提取完全，但重复性较差， 且一次只能处理一个样品，需要清洗转头，针对批量样品繁琐费时；超声波处理的卷烟纸样品呈松散的絮状物。经超生10min、20min、30min、40min比较测定结果,发现超生IOmin时提取效率达90%左右，超声20min各离子检测值均达到最大，随着超生时间的延长，测定结果呈下降趋势，具体如表2超声时间对四种离子测定结果的影响。综上所述，采用超声波提取卷烟纸样品，提取时间18 22min,优选20min。
表 I
提取方式Na+ (mg/g)K+(mg/g)Mg2+(mg/g)Ca2+ (mg/g)匀浆3. 538. 94I. 58130.98振荡2. 437. 89I. 25123. 00超声3. 818. 95I. 39133. 52
表2
超声时间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.离子色谱条件的优化
选择0. 015mol/L的甲烷基磺酸作为流动相，四种离子的响应值合适，并且保留时间较长，离子峰形也较好。3.方法的检出限、线性、精密度和回收率试验
计算得到本发明的检出限、线性、精密度和回收率试验如下表3四种离子的加标回收率试验结果和表4方法的线性、检出限和精密度所示其中，RSD为相对标准偏差，R2为相关系数。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册嫌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方法的线性、检出限和精密度
项目I2345RSD (%)R2 (%)检出限(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.实际样品的测定
选取10个牌号的白色卷烟纸用该方法进行测试，结果见表5不同牌号卷烟纸中钠、钾、 镁和钙的含量(mg/g)，结果表明卷烟纸4种离子中钙含量最高，平均达129. 2 mg/g，且不同卷烟纸间差别较小，变异系数为5. 2% ;其次是钾，平均值6. 77 mg/g，钠和镁的含量最低，平均分别为2.82 mg/g、l. 17 mg/g，而且钠元素在不同卷烟纸中差异最大，变异系数达 56. 9%o
表 权利要求
1.同时测定卷烟纸中的钾、钠、钙、镁含量的方法，其特征在于包括以下步骤，A.将质量为100±0.Img的卷烟纸样品剪碎，用IOOmL O. 02mol/L的盐酸作为萃取剂， 超声萃取18 22min，得到萃取液，取5. OmL萃取液移至25mL容量瓶，用O. 02mol/L的盐酸进行定容得到稀释液，用O. 45Mffl的滤膜过滤稀释液得到待测样液；B.取氯化钠、氯化钾、六水合氯化镁、无水氯化钙，用超纯水为溶剂，经逐级稀释配制混合标准溶液，然后加入O. 02mol/L的盐酸配制系列标准工作溶液；C.利用离子色谱仪分别对系列标准工作溶液和待测样液进行检测分析；D.标准曲线绘制及结果计算。
2.根据权利要求I所述的同时测定卷烟纸中的钾、钠、钙、镁含量的方法，其特征在于所述系列标准工作溶液的配制过程包括如下步骤BI、配制一级混合标准储备液，分别称取一定量的氯化钠、氯化钾、六水合氯化镁和无水氯化钙置于一容量瓶中，用超纯水定容至IOOmL,配制成Na+、K+、Mg2+、Ca2+浓度分别为O.lmg/mL、0. 5mg/mL、0. lmg/mL、4mg/mL 的一级混合标准储备液；B2、配制二级混合标准溶液，移取IOmL —级混合标准储备液至IOOmL容量瓶中，用超纯水定容至刻度，作为二级混合标准溶液；B3、配成系列标准工作溶液，准确移取O. OmLU. OmL,2. OmL,3. OmL,5. OmLUO. OmL 二级标准溶液分别至100 mL容量瓶中，用O. 02mol/L的HCL定容至刻度，作为系列标准工作溶液。
3.根据权利要求I所述的同时测定卷烟纸中的钾、钠、钙、镁含量的方法，其特征在于所述步骤C中工作的色谱条件为4X250mm的Ionpac CG12A阳离子交换柱，保护柱为 4X 50mm的CG12A，以电导检测器为检测器，以4mm的CSRS阳离子抑制器为抑制器，洗脱液采用O. 015mol/L的甲烷磺酸，流速为I. 2mL/min，抑制器电流为53mA，进样量为25μ ，柱温为 35 0C ο
全文摘要
本发明公开了一种同时测定卷烟纸中的钾、钠、钙、镁含量的方法，包括以下步骤，将质量为100±0.1mg的卷烟纸样品剪碎，用100mL0.02mol/L的盐酸作为萃取剂，超声萃取18～22min，得到萃取液，取5.0mL萃取液移至25mL容量瓶，用0.02mol/L的盐酸进行定容得到稀释液，用0.45μm的滤膜过滤稀释液得到待测样液；取氯化钠、氯化钾、六水合氯化镁、无水氯化钙，用超纯水为溶剂，经逐级稀释配制混合标准溶液，然后加入0.02mol/L的盐酸配制系列标准工作溶液；利用离子色谱仪分别对系列标准工作溶液和待测样液进行检测分析；标准曲线绘制及结果计算。本发明操作快速简便、灵敏度高、检出限低、回收率好，适用于卷烟纸中重要无机元素的批量分析。
文档编号G01N30/02GK102590383SQ20121003084
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月13日 优先权日2012年2月13日
发明者何爱民, 张卫东, 张艳芳, 王馨, 苏国岁, 陈伟华, 鲍峰伟 申请人:河北中烟工业有限责任公司