烟草中氯的AAⅢ连续流动分析仪测定改进

王 颖,张 威,王洪波,刘惠民,唐纲岭,胡清源,范国民

1.国家烟草质量监督检验中心,郑州高新技术产业开发区枫杨街2号 450001

2.中国烟草总公司郑州烟草研究院,郑州高新技术产业开发区枫杨街2号 450001

3.河南中烟工业有限责任公司驻马店卷烟厂,河南省驻马店市金桥开发区南区翠柏路6号 463000

目前,烟草中氯的测定无国际标准,我国烟草行业发布了3个标准:YC/T 153—2001[1],YC/T 162—2002[2]和YC/T 248—2008[3]。与其他2个标准相比,YC/T 162—2002(连续流动法)测定的烟草中氯含量普遍偏高6%～20%[4]。主要是因为YC/T 162—2002规定的测定方法没有添加透析处理,不能将烟草中含有的水溶性色素和单宁类物质去除,而这类物质在氯的测定波长下也有吸收[5]。孔浩辉等[4]也曾对测定烟草中氯含量的连续流动分析仪进行了改进,但其改进的是Skalar自动分析仪,而烟草行业普遍应用的AAⅢ连续流动分析仪的改进鲜见报道;因此,进行了本实验,旨在通过改进使AAⅢ连续流动分析仪能够准确地测定烟草中氯的含量。

1 材料与方法

1.1 仪器和材料

B+L AAⅢ连续流动分析仪、“C”型透析膜(德国B ran+Luebbe公司);HP8453型紫外-可见分光光度计(美国HP公司);BSA 2245-CW电子天平(感量0.0001 g,德国赛多利斯公司);M illi-Elem ent超纯水装置(美国M illipore公司)。

硫氰酸汞(纯度>99.9%,美国ACROS公司);甲醇(纯度>99.9%,美国TED IA公司);硝酸铁(AR,美国M erck公司);65%(体积分数,下同)硝酸(AR,洛阳市化学试剂厂);冰乙酸(AR,天津北方天医化学试剂厂);1000μg/mL氯离子标准溶液[GBW(E)080268,国家标准物质中心];烤烟、白肋烟、香料烟、烤烟型卷烟、混合型卷烟和再造烟叶样品(国家烟草质量监督检验中心提供)。

1.2 样品的处理和分析

参照YC/T 31—1996制备烟叶(粉)样品。准确称取0.25 g样品,加入25 mL 5%醋酸,室温下振荡30 min,过滤,收集滤液,用AAⅢ连续流动分析仪测定其氯含量,测定管路见图1。

2 结果与讨论

2.1 烟草萃取液基质的影响

图1 改进的测定烟草中氯的管路图

取0.25和0.5 g白肋烟烟末样品各1份,其萃取液采用不加透析的管路(YC/T 162—2002)测定,萃取液与显色剂反应后,在显色产物到达检测器之前分别定时截取,以显色剂作为空白,用紫外及可见分光光度计在390～600 nm波长范围内对其进行扫描,结果见图2和表1。由图2可知,化曲线1和曲线3在400 nm以下随波长减小而上升,400 nm以上虽然曲线经历1个小的上升区间,但相对于400 nm以上仍为下降,无法辨别最大吸收点所处的位置。YC/T 162—2002规定的测定波长为480 nm,表1中曲线1和曲线3在480 nm及其附近并没有最大吸收值。由此推断,烟草萃取液中存在干扰物,使反应产物扫描图谱发生了变形,影响了仪器测定的信噪比。因此,烟草萃取液在与显色剂反应前需要透析。

2.2 干扰的去除

取0.25和0.5 g白肋烟烟末样品各1份,其萃取液采用加透析的管路(图1)测定,结果见图2。由图2可知,当称样量为0.25 g时,在390～600 nm范围内,从曲线2可以辨别出最大吸收点。称样量为0.5 g的曲线4最大吸收点更为清晰,在最大吸收点左右侧,曲线呈较为对称的下降。这说明分析管路中添加透析后,去除了样品萃取液中的干扰物,提高了流动分析仪测定的信噪比,测定结果将更为准确。

2.3 测定波长的选择

为选择适宜的测定波长,又考察了图2中曲线2和曲线4在390,420,460,480,500 nm波长下的吸光度,结果见表1。由表1可知,460 nm下的吸光度最大。因此,选择测定波长460 nm。

2.4 管路配置的选择

2.4.1 显色剂浓度与进样管径的配比

图2 添加透析前后的吸光谱图

表1 曲线1～4不同波长下的吸光度值

分析管路中添加透析槽后,烟草萃取液经过透析,与显色剂反应的量比实际进样量小,如果仍沿用YC/T 162—2002采用的进样量0.1 mL/min,会对氯含量较低的样品测定结果产生影响。AAⅢ连续流动分析仪使用说明书推荐常用进样管流量有0.10,0.23,0.32 mL/min[6],故选择流量0.23或0.32 mL/min的进样管进行试验。同时通过改变显色剂(等体积的202 m g/mL硝酸铁溶液和4.2 m g/mL硫氰酸汞溶液混合,定容至250 mL)硝酸铁溶液和硫氰酸汞溶液的移取体积考察显色剂浓度的改变对标准曲线的影响。结果见表2。

由表2可知,在进样管流量0.23 mL/min下,随着硝酸铁溶液和硫氰酸汞溶液移取体积的增大,标准曲线的一次曲线和二次曲线的相关系数均相应增加,而二者之差则相应减小。移取体积较小的情况下,反应为二次反应,标准曲线为二次曲线。移取体积各达50 mL时,一次与二次标准曲线的相关系数之差为0.0001,说明采用一次曲线和二次曲线拟合均比较合适。移取体积各达60 mL时,进样管流量为0.23和0.32 m L/min,反应均为一次反应,标准曲线为一次曲线;但当移取体积达到YC/T 162—2002规定的用量各75 mL时,显色剂在保存过程中极易出现沉淀。可能是由于硫氰酸汞在水中是微溶的[7],外界温度和光照等一些条件的变化降低了其溶解性。考虑到方法的适用性,选择硝酸铁溶液和硫氰酸汞溶液的移取体积各为60 mL,此时硝酸铁溶液和硫氰酸汞溶液在显色剂中的浓度各为48.5和1.0 m g/mL。

2.4.2 硝酸浓度的选择

在分析管路中添加透析槽后,整个分析管路可以分为透析槽上部管路和透析槽下部管路。上部管路除了烟草萃取液外,还有一路与萃取液相混合的透析液。加透析液主要是调节萃取液的pH,阻止萃取液中的离子在透析膜上富集,提高测定的灵敏度[8]。ISO15682[9]采用0.10 mo l/L硝酸作反应的透析液。表3列出了ISO15682与改进管路(图1)的进样量与透析液量的对比。由表3可知,透析液流量同为0.8 mL/min,改进管路样品的流量比ISO15682的增大了一倍多,对应的透析液浓度也应当增加一倍左右。参照ISO 15682,选择0.22 mo l/L硝酸作为透析液。

表2 不同显色剂浓度与进样管配比

ISO 15682中透析槽下部也加入了硝酸。为了考察改进后管路透析槽下部硝酸对于测定灵敏度的影响,固定透析槽上部硝酸的量,又考察了透析槽下部硝酸浓度的改变对标准曲线、仪器的基线和增益的影响,结果见表4。

由表4可知,随着透析槽下部硝酸浓度的增大,标准曲线的线性程度也变得更好,而基线逐渐提高,增益逐渐降低。这说明,透析槽下部硝酸浓度的增大,也可以提高此反应的灵敏度。但是,当透析槽下部硝酸浓度增大到0.22 mol/L以上时,灵敏度的提高已经非常有限。因此,选择透析槽下部硝酸的浓度也为0.22 mo l/L。

2.5 工作曲线和检测限

移取0.4,2,4,8,10 mL 1000μg/mL氯离子标准溶液,分别倾入100 mL容量瓶中,用5%醋酸定容,摇匀,得4,20,40,80,100μg/m L的氯离子标准工作溶液。用AAⅢ连续流动分析仪按照改进后的测定方法对这5个标准溶液进行分析,并对氯峰的高度与其浓度进行回归分析,得到标准曲线及相关系数:y=0.0026376x-8.1093,相关系数0.9999。

采用改进管路连续10次测定4μg/mL氯离子标准溶液。计算测定结果的标准偏差(SD)为0.307μg/mL,因此方法的检出限3SD为0.92μg/mL(等同烟叶氯含量为0.0092%),定量限10SD为3.07μg/m L(等同烟叶氯含量为0.0307%)。

2.6 方法的回收率与精密度

采用改进管路6次平行测定烤烟、白肋烟、香料烟样品中的氯,测定结果见表5。由表5可得,3种样品的RSD<5%,说明改进管路的精密度良好。

表3 ISO 15682和改进管路的进样与透析流量配比

表4 透析槽下部硝酸浓度对测定的影响

称取烤烟样品0.25 g,白肋烟样品0.07 g,香料烟样品0.20 g,每种样品6份,烤烟、白肋烟、香料烟样品中分别加入25mL 10,30,30μg/mL氯离子的5%醋酸溶液萃取,采用改进管路测定萃取液中的氯含量,并根据加标量、加标和不加标的测定量计算回收率,结果见表6。由表6可知,烤烟,白肋烟和香料烟样品的氯加标回收率94.2%～98.1%,103.1%～106.5%,98.0%～104.4%,说明改进管路测氯的准确性较高。

2.7 与离子色谱法测定结果的对比

采用本方法和离子色谱法[3]分别测定了6个烟草样品中的氯含量,结果见表7。对表7中的测定数据进行配对t检验(α=0.05)。结果表明,d平均值=-0.01167,Sd=0.026394,t=1.083

表5 3种烟草样品测定精密度(n=6)(%)

表6 3种烟草样品氯的加标回收率(%)

表7 改进的AAⅢ连续流动法与离子色谱法测定结果(%)

3 结论

通过在AAⅢ连续流动分析仪测定管路中添加透析槽和调整测定管路的管径配比,去除了烟草萃取液本底对氯含量测定的干扰,大大提高了烟草中氯含量测定的准确性,其测定结果与离子色谱测定结果较为吻合。

[1] YC/T 153—2001烟草及烟草制品 氯含量的测定 电位滴定法[S].

[2] YC/T 162—2002烟草及烟草制品 氯的测定 连续流动法[S].

[3] YC/T 248—2008烟草及烟草制品 无机阴离子的测定离子色谱法[S].

[4] 孔浩辉,郭璇华,沈光林,等.烟草中氯含量连续流动分析法的改进[J].烟草科技,2008(2):28-30.

[5] 闫克玉.烟草化学[M].郑州:郑州大学出版社,2002:167-187.

[6] AAⅢ连续流动分析仪硬件手册(英文版)[M].德国:布朗-卢比公司,2004:165-166,102.

[7] 北京化学试剂公司.化学试剂目录手册[M].北京:北京工业大学出版社,2004:159.

[8] Marek Trojanowicz.Advances in Flow Analysis[M].Germ any:WILEY-VCH Verlag Gm bH&Co.KGaA,2008:50.

[9] ISO 15682-2002 Water quality-determination of chloride by flow analysis(CFA and FIA)and photometric or potention metric detection[S].