煙用聚丙烯絲束濾棒成型水基膠中氨含量的測(cè)定

文 鵬,黎洪利＊,朱立軍,王 鵬

1.重慶煙草工業(yè)有限責(zé)任公司,重慶市南岸區(qū)南坪東路2號(hào) 400060

2.川渝中煙技術(shù)研發(fā)中心,成都市錦江區(qū)成龍大道1段56號(hào) 610066

煙用聚丙烯絲束(PP)濾棒成型膠粘劑因生產(chǎn)過程中使用過硫酸銨作為引發(fā)劑[1-2]或用氨水作為酸度調(diào)節(jié)劑[2-4],可能會(huì)有少量的氨殘留其中。氨對(duì)動(dòng)物和人體的上呼吸道有刺激和腐蝕作用,可減弱人體對(duì)疾病的抵抗力[5],濃度過高時(shí)還可引起心臟停搏和呼吸停止[6]。同時(shí),氨還有促進(jìn)煙堿作用增強(qiáng)的效果,對(duì)卷煙煙氣的生理強(qiáng)度有著重要的影響[7]。檢測(cè)煙用PP濾棒成型膠中的氨對(duì)于PP濾棒質(zhì)量控制十分重要。目前,室內(nèi)空氣中氨含量的測(cè)定方法通常有化學(xué)分析法、分光光度法、氣相色譜法、氨氣敏電極法和直接測(cè)量等方法[8],而有關(guān)膠水中氨的測(cè)定方法鮮見報(bào)道。因此進(jìn)行了本研究,旨在建立煙用聚丙烯絲束濾棒成型膠粘劑中殘余氨含量的測(cè)定方法。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

30%聚乙氧基月桂醚、SKALAR-5283交聯(lián)芳香族聚酰胺復(fù)合半透膜滲析膜(荷蘭SKALAR公司);氫氧化鈉、磷酸氫二鈉、次氯酸鈉、水楊酸鈉、氯化鈉、硫酸(AR,重慶川東有限公司化學(xué)試劑廠);亞硝基鐵氰化鈉(AR,德國(guó)M erck公司);硫酸銨(AR,重慶北碚化學(xué)試劑廠);煙用聚丙烯絲束濾棒成型水基膠樣品(重慶煙草工業(yè)有限責(zé)任公司提供)。

AX504電子分析天平(感量:0.0001 g,瑞士梅特勒公司);SKALAR流動(dòng)分析儀及其附件(荷蘭SKALAR公司)。

1.2 樣品的處理與分析

準(zhǔn)確稱取1 g膠樣,置于150 mL三角瓶中,加入25 mL酸性氯化鈉飽和溶液[溶劑:2.5%(體積分?jǐn)?shù),下同)硫酸],室溫下振蕩萃取30 min,用定性濾紙過濾,棄去前5 m L濾液,收集后續(xù)的濾液,按照YC/T 254—2008《煙草及煙草制品氨的測(cè)定——連續(xù)流動(dòng)法》測(cè)定濾液中的氨,其分析儀流程如圖1。測(cè)試反應(yīng)機(jī)理[9]為,在堿性條件下氨與次氯酸鈉和水楊酸反應(yīng),產(chǎn)生靛藍(lán)色化合物靛酚藍(lán)。這種化合物的最大吸收波長(zhǎng)位于660 nm,此波長(zhǎng)下的吸光度與氨的濃度符合比爾-朗伯定律。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品前處理方法的選擇

煙用聚丙烯絲束濾棒成型膠樣是一種水基乳狀液,能順利通過濾紙,但其濾液仍是乳狀液。為了得到澄清的分析樣品,本實(shí)驗(yàn)采用離心、酸化、堿化等手段破乳。結(jié)果表明,即使在12000 r/min轉(zhuǎn)速下離心,仍不能使此膠分層,酸化或堿化后離心也不能達(dá)到理想的分層效果,唯有加入酸性氯化鈉飽和溶液能使此膠樣破乳或變性,才能過濾出澄清液。因而,分別考察了不同濃度硫酸配制的氯化鈉飽和溶液及其萃取用量和萃取時(shí)間對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。結(jié)果(表1)表明,不同濃度的硫酸對(duì)測(cè)定結(jié)果無影響,但當(dāng)采用0.5%和1.5%硫酸時(shí),處理膠樣比較難過濾,而采用2.5%和3.5%硫酸時(shí)容易過濾,考慮到酸性過強(qiáng)會(huì)影響后序分析以及廢液對(duì)環(huán)境的影響,故選擇2.5%硫酸氯化鈉飽和溶液對(duì)膠樣進(jìn)行前處理;當(dāng)萃取液體積低于25 mL或振蕩時(shí)間小于30 min時(shí),測(cè)定結(jié)果偏低,且變異系數(shù)偏大,而繼續(xù)增加萃取液體積或振蕩時(shí)間對(duì)測(cè)定結(jié)果無明顯影響。因此,從測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確性及節(jié)約能源方面考慮,選擇25 mL萃取液在常溫下振蕩30 min。

圖1 連續(xù)分析流程圖

表1 樣品處理?xiàng)l件對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響

2.2 儀器參數(shù)的確定

采用10,30,50 mm光徑的流通池分別測(cè)定了2.84μg/mL硫酸銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度,10次進(jìn)樣,按其標(biāo)準(zhǔn)偏差(SD)的3倍計(jì)算定性檢測(cè)限,10SD作定量檢測(cè)限,結(jié)果見表2。從表2可以看出,隨著流通池光徑長(zhǎng)度的增加,儀器的平均響應(yīng)值也相應(yīng)增加,且響應(yīng)值大小之比接近于流通池的光徑長(zhǎng)度之比,這與文獻(xiàn)[10]的結(jié)論一致,說明較長(zhǎng)的流通池具有更高的響應(yīng)值和更低的檢測(cè)限。但流通池的光徑長(zhǎng)度增加,儀器受溶質(zhì)擴(kuò)散效應(yīng)的影響增大[10],若不增加進(jìn)樣和沖洗時(shí)間,50 mm流通池的響應(yīng)峰峰形尖銳、缺少走平過程,故測(cè)定了不同進(jìn)樣、清洗時(shí)間對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。結(jié)果(表3)表明,當(dāng)進(jìn)樣、清洗時(shí)間小于90 s時(shí),其檢出限與定量限較高,而繼續(xù)增加進(jìn)樣、清洗時(shí)間對(duì)結(jié)果無明顯影響;因此,選擇進(jìn)樣時(shí)間和清洗時(shí)間都為90 s。

表2 不同光徑長(zhǎng)度流通池比較

2.3 工作曲線和檢測(cè)限

準(zhǔn)確稱取0.0971 g(NH4)2SO4,用蒸餾水溶解,并定容到250 mL,搖勻。取此溶液3,6,9,12,15和18 m L,用2.5%硫酸定容到100 mL,搖勻,得濃度為3,6,9,12,15和18μg/mL氨標(biāo)準(zhǔn)溶液。對(duì)這些氨標(biāo)準(zhǔn)工作液進(jìn)行分析,并對(duì)標(biāo)液的吸收峰高與其氨濃度進(jìn)行回歸分析,得到工作曲線的回歸方程

表3 不同進(jìn)樣、清洗時(shí)間下的檢測(cè)限和定量限

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

式中:y——標(biāo)液的吸收峰高(m v),x——標(biāo)液的氨濃度(μg/mL)。

按3SD和10SD計(jì)算的檢出限和定量限分別為:0.22和0.73μg/m L,對(duì)應(yīng)膠樣為5.5和18.3μg/g。

2.4 重復(fù)性和回收率

采用本方法分別6次測(cè)定4個(gè)膠樣的氨含量,結(jié)果見表4。由表4可知,方法的變異系數(shù)小于2%,說明本方法的重復(fù)性較好。

在6個(gè)膠樣品中分別加入一定量72.87μg/mL硫酸銨標(biāo)準(zhǔn)溶液,而后采用本方法測(cè)定其氨含量,結(jié)果見表5。由表5可知,氨的回收率在99.02%～102.89%之間,說明本方法測(cè)定結(jié)果比較準(zhǔn)確。

表4 方法的重復(fù)性

表5 氨的回收率

3 小結(jié)

先用酸性氯化鈉飽和溶液處理,再用流動(dòng)分析儀測(cè)定煙用聚丙烯絲束濾棒成型水基膠中氨含量的方法重復(fù)性好,準(zhǔn)確性高,適合煙用聚丙烯絲束濾棒成型水基膠中微量氨的測(cè)定。

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