连续流动法分析滤嘴中氰化氢截留量

一、概述

由前两节已知，卷烟主流烟气和侧流烟气中均含有少量的HCN，Hoff-mann和加拿大卫生部将其列入卷烟烟气有害成分的名单，我国将其列为卷烟主流烟气7种代表性烟气有害成分之一。随着吸烟者烟气实际感受量的准确评估受到越来越多的关注，现研究者采用滤嘴评估法来评估吸烟者烟气实际感受量，即通过分析卷烟滤嘴中有害成分释放量来评价其卷烟烟气中释放量，从而能够较为准确地评估吸烟者对烟气有害成分的摄入量。

目前行业广泛采用连续流动法测定卷烟主流烟气和侧流烟气中HCN释放量，卷烟滤嘴所用接装纸往往经过印刷，给样品检测带来干扰，因此卷烟滤嘴中HCN截留量一般采用SPE净化-连续流动分析法快速测定，对卷烟滤嘴评估、科学设计卷烟滤嘴及探索采用滤嘴降低卷烟烟气中HCN释放量等工作具有重要意义。

二、方法原理

用氢氧化钠溶液萃取滤嘴中的氰化氢，萃取液用固相萃取活性炭SPE小柱净化；在微酸性条件下，净化液中的CN^-与氯胺T作用生成氯化氰CNCl，氯化氰与异烟酸反应，经水解生成戊烯二醛，再与1，3-二甲基巴比妥酸反应生成蓝色化合物，在600nm处进行吸光度检测。

三、材料与方法

（一）试剂

除非特殊说明，所有试剂应为分析纯或同等纯度。水应为蒸馏水或同等纯度的水。采用连续流动法分析滤嘴中氰化氢截留量时，所需试剂见表4-12。

表4-12 分析滤嘴中HCN截留量所需试剂列表

1. 试剂配制

试剂配制方法与第四节 卷烟主流烟气中氰化氢释放量的分析中的配制方法相同。

2. 标准溶液

（1）标准储备溶液 氰离子标准溶液（50mg/L，中国计量科学研究院）， GBW（E）080115《水中氰成分分析标准物质》。

（2）系列工作标准溶液 分别移取不同体积的氰离子标准溶液，用0.1mol/L的氢氧化钠作为稀释溶液，制备浓度为0mg/L、0.25mg/L、0.50mg/L、1.0mg/L、2.0mg/L和3.0mg/L工作标准液。

（二）仪器

常用实验仪器如下。

（1）连续流动分析仪，由取样器、比例泵、渗析器、加热槽、混合圈、比色计（配600nm滤光片）和记录仪组成。

（2）直线型吸烟机（SM450，英国CERULEAN公司）。

（3）分析天平，感量0.0001 g。

（4）调速振荡器。

（5）精密pH计。

（6）活性炭SPE小柱（250mg，6mL）。

（三）实验方法

1. 卷烟抽吸

卷烟抽吸是指将卷烟样品置于（22±1）℃，相对湿度为（60±5）%的环境中平衡48h，按平均质量±0.02g/支和平均吸阻±49 Pa/支分选，然后按照YC/T 29—1996 标准抽吸方法抽吸4支卷烟样品，收集抽吸后的试验卷烟滤嘴（应去除滤嘴前端的烟丝和未包裹丝束的接装纸）。(www.xing528.com)

2. 样品分析

将4个抽吸后的滤嘴沿纵向切开，去除滤嘴前端烟丝后，放入50mL的磨口三角瓶中，准确加入25mL 0.1mol/L的氢氧化钠溶液，振荡萃取30min，再取5mL萃取液用固相萃取活性炭SPE小柱净化后（500mg，6mL），得到样品制备液，然后采用连续流动分析仪进行测定（管路图如图4-17）。样品应在6h内进行分析。

四、结果的计算与表达

卷烟滤嘴中的氰化氢按式（4-7）计算得出。

式中 y₁——卷烟滤嘴中的氰化氢，μg/个；

1.038——由氰离子换算成氰化氢的系数；

C₁——样品溶液中氰离子的检测浓度，μg/mL；

V₁——滤嘴萃取液的体积，mL；

5——滤嘴个数，个。

图4-17 管路设计图

以两次测定的平均值作为测定结果，精确至0.1μg/支。两次平行测定结果之间的相对偏差应不大于10.0%。

五、影响滤嘴中氰化氢测定的因素

1. 氢氧化钠浓度

随着滤嘴萃取溶液浓度的增加，卷烟滤嘴中HCN截留量测定结果逐渐增加（图4-18所示），在0.1mol/L时达最大值，然后不再发生显著变化。低浓度氢氧化钠溶液不能完全萃取滤嘴中的氰化氢。

图4-18 样品萃取溶液浓度影响

2. 萃取溶液净化处理

用氢氧化钠溶液萃取卷烟滤嘴，可将滤嘴中接装纸上的着色剂萃取下来，直接影响比色法测定，必须对萃取溶液进行净化处理。研究表明活性炭小柱对萃取溶液有良好的净化效果（回收率可达99%以上），且活性炭对氰化氢的测定无影响。活性炭SPE小柱很容易将样品过滤至澄清状态，对样品HCN测定结果没有影响，且经活性炭SPE小柱未产生体积效应，如表4-13所示。

表4-13 活性炭SPE小柱过滤的体积效应

3. 三乙酸甘油酯对卷烟滤嘴中HCN截流量的影响

通常情况下卷烟滤嘴中三乙酸甘油酯含量约为8%，在滤嘴萃取过程中，卷烟滤嘴中三乙酸甘油酯随CN^-进入萃取液，可能会影响HCN的测定。实验将不同量的三乙酸甘油酯添加到4.0mg/L HCN标准溶液中，然后采用连续流动法测定。随着三乙酸甘油酯添加量的增加，HCN的测定结果没有发生显著变化。结果表明三乙酸甘油酯对卷烟滤嘴HCN截流量的测定无影响，如图4-19所示。

图4-19 三乙酸甘油酯对卷烟滤嘴中HCN截流量的影响

六、滤嘴类型对氰化氢截留量的影响

烟草行业常用滤嘴主要包括：醋纤滤嘴、活性炭滤嘴、丙纤滤嘴、纸滤嘴，通过加标试验，结果见表4-14，加标回收率在96.7%～105%之间，表明方法对4种常用卷烟滤嘴中HCN截留量的测定具有较好的回收率，说明方法可用于常用滤嘴中氰化氢截留量的准确测定。

表4-14滤嘴类型中HCN截留量测定影响