烟用聚丙烯丝束滤棒成型水基胶中氨含量的测定

文 鹏,黎洪利＊,朱立军,王 鹏

1.重庆烟草工业有限责任公司,重庆市南岸区南坪东路2号 400060

2.川渝中烟技术研发中心,成都市锦江区成龙大道1段56号 610066

烟用聚丙烯丝束(PP)滤棒成型胶粘剂因生产过程中使用过硫酸铵作为引发剂[1-2]或用氨水作为酸度调节剂[2-4],可能会有少量的氨残留其中。氨对动物和人体的上呼吸道有刺激和腐蚀作用,可减弱人体对疾病的抵抗力[5],浓度过高时还可引起心脏停搏和呼吸停止[6]。同时,氨还有促进烟碱作用增强的效果,对卷烟烟气的生理强度有着重要的影响[7]。检测烟用PP滤棒成型胶中的氨对于PP滤棒质量控制十分重要。目前,室内空气中氨含量的测定方法通常有化学分析法、分光光度法、气相色谱法、氨气敏电极法和直接测量等方法[8],而有关胶水中氨的测定方法鲜见报道。因此进行了本研究,旨在建立烟用聚丙烯丝束滤棒成型胶粘剂中残余氨含量的测定方法。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

30%聚乙氧基月桂醚、SKALAR-5283交联芳香族聚酰胺复合半透膜渗析膜(荷兰SKALAR公司);氢氧化钠、磷酸氢二钠、次氯酸钠、水杨酸钠、氯化钠、硫酸(AR,重庆川东有限公司化学试剂厂);亚硝基铁氰化钠(AR,德国M erck公司);硫酸铵(AR,重庆北碚化学试剂厂);烟用聚丙烯丝束滤棒成型水基胶样品(重庆烟草工业有限责任公司提供)。

AX504电子分析天平(感量:0.0001 g,瑞士梅特勒公司);SKALAR流动分析仪及其附件(荷兰SKALAR公司)。

1.2 样品的处理与分析

准确称取1 g胶样,置于150 mL三角瓶中,加入25 mL酸性氯化钠饱和溶液[溶剂:2.5%(体积分数,下同)硫酸],室温下振荡萃取30 min,用定性滤纸过滤,弃去前5 m L滤液,收集后续的滤液,按照YC/T 254—2008《烟草及烟草制品氨的测定——连续流动法》测定滤液中的氨,其分析仪流程如图1。测试反应机理[9]为,在碱性条件下氨与次氯酸钠和水杨酸反应,产生靛蓝色化合物靛酚蓝。这种化合物的最大吸收波长位于660 nm,此波长下的吸光度与氨的浓度符合比尔-朗伯定律。

2 结果与讨论

2.1 样品前处理方法的选择

烟用聚丙烯丝束滤棒成型胶样是一种水基乳状液,能顺利通过滤纸,但其滤液仍是乳状液。为了得到澄清的分析样品,本实验采用离心、酸化、碱化等手段破乳。结果表明,即使在12000 r/min转速下离心,仍不能使此胶分层,酸化或碱化后离心也不能达到理想的分层效果,唯有加入酸性氯化钠饱和溶液能使此胶样破乳或变性,才能过滤出澄清液。因而,分别考察了不同浓度硫酸配制的氯化钠饱和溶液及其萃取用量和萃取时间对测定结果的影响。结果(表1)表明,不同浓度的硫酸对测定结果无影响,但当采用0.5%和1.5%硫酸时,处理胶样比较难过滤,而采用2.5%和3.5%硫酸时容易过滤,考虑到酸性过强会影响后序分析以及废液对环境的影响,故选择2.5%硫酸氯化钠饱和溶液对胶样进行前处理;当萃取液体积低于25 mL或振荡时间小于30 min时,测定结果偏低,且变异系数偏大,而继续增加萃取液体积或振荡时间对测定结果无明显影响。因此,从测定结果准确性及节约能源方面考虑,选择25 mL萃取液在常温下振荡30 min。

图1 连续分析流程图

表1 样品处理条件对测定结果的影响

2.2 仪器参数的确定

采用10,30,50 mm光径的流通池分别测定了2.84μg/mL硫酸铵标准溶液的吸光度,10次进样,按其标准偏差(SD)的3倍计算定性检测限,10SD作定量检测限,结果见表2。从表2可以看出,随着流通池光径长度的增加,仪器的平均响应值也相应增加,且响应值大小之比接近于流通池的光径长度之比,这与文献[10]的结论一致,说明较长的流通池具有更高的响应值和更低的检测限。但流通池的光径长度增加,仪器受溶质扩散效应的影响增大[10],若不增加进样和冲洗时间,50 mm流通池的响应峰峰形尖锐、缺少走平过程,故测定了不同进样、清洗时间对测定结果的影响。结果(表3)表明,当进样、清洗时间小于90 s时,其检出限与定量限较高,而继续增加进样、清洗时间对结果无明显影响;因此,选择进样时间和清洗时间都为90 s。

表2 不同光径长度流通池比较

2.3 工作曲线和检测限

准确称取0.0971 g(NH4)2SO4,用蒸馏水溶解,并定容到250 mL,摇匀。取此溶液3,6,9,12,15和18 m L,用2.5%硫酸定容到100 mL,摇匀,得浓度为3,6,9,12,15和18μg/mL氨标准溶液。对这些氨标准工作液进行分析,并对标液的吸收峰高与其氨浓度进行回归分析,得到工作曲线的回归方程

表3 不同进样、清洗时间下的检测限和定量限

y=56823x-11999,r=0.9998,n=6

式中:y——标液的吸收峰高(m v),x——标液的氨浓度(μg/mL)。

按3SD和10SD计算的检出限和定量限分别为:0.22和0.73μg/m L,对应胶样为5.5和18.3μg/g。

2.4 重复性和回收率

采用本方法分别6次测定4个胶样的氨含量,结果见表4。由表4可知,方法的变异系数小于2%,说明本方法的重复性较好。

在6个胶样品中分别加入一定量72.87μg/mL硫酸铵标准溶液,而后采用本方法测定其氨含量,结果见表5。由表5可知,氨的回收率在99.02%～102.89%之间,说明本方法测定结果比较准确。

表4 方法的重复性

表5 氨的回收率

3 小结

先用酸性氯化钠饱和溶液处理,再用流动分析仪测定烟用聚丙烯丝束滤棒成型水基胶中氨含量的方法重复性好,准确性高,适合烟用聚丙烯丝束滤棒成型水基胶中微量氨的测定。

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