不同种类的吸附剂对香烟烟气中重金属吸附效果的探究

罗杭麟

(四川警察学院，四川泸州，646000)

烟草中重金属的主要来源为烟草产区的土壤和加工过程中引入的重金属污染物；其次在加工过程中，会使用香精、香料，其中也存在重金属污染并且不同的加工方法也可能造成重金属超标。近年来，吸烟健康问题已经引起越来越多的人关注，市场上出现了各式各样的香烟烟气过滤器，在其中加入活性炭、硅藻土等吸附剂，但具体效果有待验证。针对于此，本实验创新制作了一种简单、高效的香烟烟气富集装置，模拟人体在使用烟嘴时对烟草的抽吸方式。利用火焰原子吸收法测定富集液中铬、铅元素的含量，为探究重金属吸附剂对香烟烟气重金属元素吸附效果建立了一种快速准确、有效的方法。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

主要仪器：TAS-990型火焰原子吸收分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司)；Cd、Pd空心阴极灯(KY-1，北京普析通用仪器有限责任公司)。

主要试剂：Cd、Pd标准储备液(100mg/mL，国家标准物质研究中心)、活性炭(AR分析纯、粉，福晨化学试剂有限公司)、硅藻土(化学纯，福晨化学试剂有限公司)；其余试剂为分析纯，混酸：10%盐酸和5%硝酸，体积比为1：1；云烟(样品，红云河烟草集团有限公司)。

实验所用玻璃容器在10%硝酸溶液浸泡24h后再使用。

1.2 实验方法

1.2.1 样品预处理和装置

如图1所示安装好简易装置，在烟支夹持器内加入脱脂棉和活性炭混合棉柱，捕集瓶内加入20mL 10%盐酸和20mL 5%硝酸，点燃烟支后用抽吸泵按抽5s/100mL的抽吸量抽吸，抽吸10支后，待富集液冷却后用水浴加热赶酸操作，赶酸温度设定为120℃，赶酸时间2小时。将富集液冷却后转移到50mL容量瓶中。更换烟支夹持器处内重金属吸附剂，如此完成用活性炭、硅藻土、离子交换树脂吸附烟气的样本，以未加入重金属吸附剂的样本为未加吸附剂前样本。

图1 烟气富集装置示意图

1.2.2 标准曲线的绘制

使用TAS-990型火焰原子吸收分光光度计，在最优条件下，用超纯水为空白，从稀溶液到浓溶液，依次测定标准溶液的吸光度，如表1所示。

表1 标准溶液浓度

1.2.3 实验仪器参数

多次实验后对TAS-990型火焰原子吸收分光光度计工作条件优化，得到各元素的最佳测试条件，如表2。

表2 TAS-990型火焰原子吸收分光光度计工作参数

2 实验结果

2.1 标准曲线和检出限

用TAS-990型火焰原子吸收分光光度计按照表2对应的参数，测定表1中的元素标准曲线吸光度，绘制标准曲线，得到回归方程、线性范围和检出限，如表3。

表3 回归方程、相关系数、检出限和线性范围

2.2 不同吸附剂的效果探究

使用不同重金属吸附剂情况下重金属含量变化如表4所示。

表4 加入不同吸附剂后Pb、Cd浓度的变化

3 实验结论

通过实验数据分析得出结论：

(1)加入活性炭后，样本中Pb元素含量降低至0.003μg·mL-1，说明活性炭对香烟烟气中的Pb元素具有较好的吸附效果。

(2)加入离子交换树脂后，Pb元素含量降低，说明离子交换树脂对香烟烟气中的Pb元素具有吸附效果。

(3)加入硅藻土后，Pb元素和Cd元素含量均未降低，说明硅藻土对Pb元素和Cd元素无吸附效果。

(4)活性炭、硅藻土和离子交换树脂都不能吸附香烟烟气中Cd元素。

(5)综合吸附效果来看，活性炭和离子交换树脂都能够吸收香烟烟气中Pb元素，是良好的重金属吸附剂。

(6)加入重金属吸附剂后，烟气回收测定浓度降低，说明此法有效。