专利名称：用于卷烟烟气亚硝胺测定的样品前处理装置及处理方法
技术领域：
本发明属于分析化学技术领域，更具体的说，本发明涉及一种专用于卷烟烟气亚硝胺提取装置，及其用于卷烟烟气中亚硝胺的测定。
背景技术：
烟草特有亚硝胺(TSNAs)是由硝酸盐、亚硝酸盐和烟草生物碱作为前体物质而形成的一系列存在于烟早制品和卷烟烟气中的潜在致癌物质，其中最受关注的4种为N-亚硝基降烟碱(NNN)、N-亚硝基新烟草碱(NAT)、N-亚硝基假木贼碱(NAB)、4_甲基亚硝基吡啶基丁酮(NNK)。NNK, NNN, NAT及NAB在卷烟烟气中的含量都很低，特别是在烤烟型卷烟中更低，而且卷烟烟气样品背景复杂，化学成分繁多，要准确定性定量测定TSNAs难度很大。分析TSNAs较常用的方法为气相色谱-热能分析仪法(GC-TEA)，该方法对亚硝胺类化合物具有·很好的选择性，测定结果准确，我国烟草行业标准“GB/T 23228-2008卷烟主流烟气总粒相物中烟草特有N-亚硝胺的测定”采用的就是该方法。该方法的操作为“卷烟烟气用剑桥滤片捕集，用二氯甲烷提取滤片上捕集的亚硝胺，提取浓缩，过碱性氧化铝柱净化(用甲醇/ 二氯甲烷(1:10)洗脱)，净化后的溶液浓缩到I mL，然后用GC/TEA检测”。该方法样品前处理非常复杂、耗时，需多次的转移、浓缩，易造成TSNAs的损失和转化，影响测定的准确性，而且有机溶剂(二氯甲烷)消耗量很大，样品前处理过程中大量向空气中散发，环境污染非常大。因此、寻找操作更简便、环境污染小的卷烟烟气亚硝胺测定样品前处理方法非常迫切。

发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种卷烟烟气亚硝胺测定的样品前处理装置，其结构简单，操作更简便，可减少样品前处理过程中的转移，浓缩等过程，环境污染小，还能节省有机溶剂消耗量。本发明的目的通过下述技术方案予以实现。该发明的装置由烧瓶、提取器和回流冷凝管三部分组成，提取器为溶剂汽流管和填料管上部相连而成的U形管，溶剂汽流管下端接烧瓶磨口，填料管中装有筛板，筛板上放置柱层析材料和样品，填料管的下端也接至烧瓶，上端接回流冷凝管。所述的填料管中筛板上的柱层析材料为氧化铝层和无水硫酸钠层，氧化铝层的厚度为50 70mm，直接放置在筛板上，样品层置于氧化铝层和无水硫酸钠层之间；填料管下端的管件通过三通阀后接于烧瓶，三通阀的另一出口接溶剂回收口 ；回流冷凝管的液滴出口垂直正对填料管上方。所述的提取器为异径的U形管，溶剂汽流管的管径为18 22mm，填料管的管径为30 35mm，提取器与回流冷凝管相接的磨口至填料管底部的距离为160 200mm ;在烧瓶的底部设有一段I 2ml的尾管。
发明用于卷烟烟气亚硝胺样品前处理的步骤如下①用剑桥滤片在GB/T19609-2004标准条件捕集亚硝胺！②在提取器的填料管中先装入15 20 g碱性氧化铝层，剑桥滤片折叠好放在碱性氧化铝层上面，再在滤片样品上面铺2 3 g无水硫酸钠在圆底烧瓶中加入100 150 mL的溶剂，溶剂为丙酮与二氯甲烷混合物，丙酮与二氯甲烷质量比为2 :7 9 将烧瓶、提取器和回流冷凝管三部分连接好，放入水浴锅中在50 60 °C下回流40 60 min，溶剂通过三通阀回到圆底烧瓶；⑤转动三通阀至溶剂回收口，烧瓶继续在水浴锅中加热，溶剂从溶剂回收出口流出，直至烧瓶中的尾管中为I mL时，样品的前处理结束，样品按GB/T 23228-2008的方法加入内标，转入2 mL的样品瓶中按GB/T23228-2008规定的色谱条件用GC-TEA分析。本发明的原理GB/T 23228-2008中卷烟烟气亚硝胺分析样品前处理分为样品提取、浓缩、柱层析净化、再浓缩四步。采用本发明装置，尾管圆底烧瓶中的溶剂经水浴加热后蒸发，通过回流冷凝管冷凝，回到提取器中；溶剂经无水硫酸钠层干燥，然后再把剑桥滤片上捕集的亚硝胺洗下；经过下面的碱性氧化铝柱净化，这样杂质保留在碱性氧化铝柱上，而亚硝胺则被溶剂洗脱下而进入圆底烧瓶中，经过一段时间的回流提取后，样品中的亚硝胺被完全提取出；并经过氧化铝柱净化。样品中亚硝胺提取完全后，转换三通阀，让溶剂从溶剂回收出口流出，这样圆底烧瓶中的溶液不断被浓缩，当浓缩到大约I mL时停止加热，取出样品，即可供分析用。本发明的有益效果是本发明的装置将GB/T 23228-2008中卷烟烟气亚硝胺分析分为样品提取、浓缩、柱层析净化、再浓缩四步有机结合起来，避免了样品前处理过程中的多次转移、浓缩，操作得到大大简化，还可有效减少多次浓缩、转移过程中产生的分析误差，使测定结果更准确可靠。采用本发明的装置，有机溶剂可循环得到利用(即可蒸发、冷凝、回到圆底烧瓶中后再蒸发)，处理一个样品所需的有机溶剂用量大大减少；而且样品处理一次在相对封闭的装置中完成，避免了原方法中许多敞开操作，有害溶剂向环境中的散发大大减少，最大限度的避免了样品处理过程中的环境污染。


图I是本实用样品前处理装置的结构示意图。其中，回流冷凝管I、磨口 2、提取器3、溶剂汽流管4、磨口 5、溶剂6、尾管7、烧瓶
8、溶剂回收口 9、三通阀10、筛板11、氧化铝12、样品13、无水硫酸钠13、填料管15。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。本发明的装置由烧瓶8、提取器3和回流冷凝管I三部分组成，提取器3为溶剂汽流管4和填料管15上部相连而成的U形管，溶剂汽流管4下端接烧瓶8的磨口 5，填料管15中装有筛板11，筛板11上依次放置氧化铝12层、样品13层和无水硫酸钠13层，填料管15的下端管件通过三通阀10后接于烧瓶8，三通阀10的另一出口接溶剂回收，9，填料管15上端接回流冷凝管1，且回流冷凝管I的液滴出口垂直正对填料管15上方。氧化铝12的层厚度为50 70mm，提取器3为异径的U形管，溶剂汽流管4的管径为18 22mm，填料管15的管径为30 35mm，提取器3与回流冷凝管I相接的磨口 2至填料管15底部的距离为160 200mm ;在烧瓶的底部设有一段I 2ml的尾管7。以下为卷烟中亚硝胺的测定的实例。实施例I :烤烟型卷烟中亚硝胺的测定。卷烟在标准条件(GB/T 19609-2004)下用吸烟机抽吸，用92 mm剑桥滤片捕集亚硝胺，每个滤片捕集20支卷烟的烟气。捕集有亚硝胺的剑桥滤片装入本发明的前处理装置中(在提取器中装入18 g碱性氧化铝，捕集有亚硝胺的剑桥滤片折叠好放在氧化铝层上面，再在样品的上面铺2. 5 g无水硫酸钠并压实)。然后在带尾管的圆底烧瓶中加入100 150 mL的溶剂(丙酮/ 二氯甲烷2 : 8)，按附图-I将提取器接在尾管圆底烧瓶上，再接上回流冷凝管，放入水浴锅中(50 60 0C)回流40 60 min ;回流完后，转动三通阀，让溶剂从溶剂回收出口流出，直至尾管圆底烧瓶中的溶剂浓缩到I mL左右；浓缩后的样品按GB/T 23228-2008的方法加入内标，转入2 mL的样品瓶 中按GB/T 23228-2008的方法用GC-TEA分析。平行测定7次结果的相对标准偏差为4. 6%，4种烟草特有亚硝胺的回收率在92. 5 102%之间，测定结果用GB/T 23228-2008的方法对照，结果相符合，说明对于烤烟型卷烟的测定，本发明的装置测定结果可靠，精密度好。实施例2 :混合型卷烟中亚硝胺的测定。卷烟在标准条件(GB/T 19609-2004)下用吸烟机抽吸，用45 mm剑桥滤片捕集亚硝胺，每个滤片捕集5支卷烟的烟气。捕集有亚硝胺的剑桥滤片装入本发明的前处理装置中(在提取器中装入18 g碱性氧化铝，捕集有亚硝胺的剑桥滤片折叠好放在氧化铝层上面，再在样品的上面铺2. 5 g无水硫酸钠并压实)。然后在带尾管的圆底烧瓶中加入100 150 mL的溶剂(丙酮/ 二氯甲烷2 : 8)，按附图-I将提取器接在尾管圆底烧瓶上，再接上回流冷凝管，放入水浴锅中(50 60 °C)回流40 60 min ；回流完后，转动三通阀，让溶剂从溶剂回收出口流出，直至尾管圆底烧瓶中的溶剂浓缩到I mL左右；浓缩后的样品按GB/T 23228-2008的方法加入内标，转入2 mL的样品瓶中按GB/T 23228-2008的方法用GC-TEA分析。平行测定7次结果的相对标准偏差为3. 8%，4种烟草特有亚硝胺的回收率在93. 8 102. 6%之间，测定结果用GB/T 23228-2008的方法对照，结果相符合，说明对于混合型卷烟的测定，本发明的装置测定结果可靠，精密度好。
权利要求
1.一种用于卷烟烟气亚硝胺测定的样品前处理装置，其特征是该装置由烧瓶、提取器和回流冷凝管三部分组成，提取器为溶剂汽流管和填料管上部相连而成的U形管，溶剂汽流管下端接烧瓶磨口，填料管中装有筛板，筛板上放置柱层析材料和样品，填料管的下端也接至烧瓶，上端接回流冷凝管。
2.按权利要求I所述的用于卷烟烟气亚硝胺测定的样品前处理装置，其特征是填料管中筛板上的柱层析材料为氧化铝层和无水硫酸钠层，氧化铝层的厚度为50 70mm，直接放置在筛板上，样品层置于氧化铝层和无水硫酸钠层之间；填料管下端的管件通过三通阀后接于烧瓶，三通阀的另一出口接溶剂回收口 ；回流冷凝管的液滴出口垂直正对填料管上方。
3.按权利要求2所述的用于卷烟烟气亚硝胺测定的样品前处理装置，其特征是用于卷烟烟气亚硝胺测定的样品前处理装置，其特征是提取器为异径的U形管，溶剂汽流管的管径为18 22mm，填料管的管径为30 35mm，提取器与回流冷凝管相接的磨口至填料管底部的距离为160 200mm ;在烧瓶的底部设有一段I 2ml的尾管。
4.一种权利要求1、2或3所述的卷烟烟气亚硝胺测定的样品前处理装置对样品的前处理方法，其特征是步骤如下①用剑桥滤片在GB/T 19609-2004标准条件捕集亚硝胺；②在提取器的填料管中先装入15 20 g碱性氧化铝层，剑桥滤片折叠好放在碱性氧化铝层上面，再在滤片样品上面铺2 3 g无水硫酸钠；③在圆底烧瓶中加入100 150 mL的溶剂，溶剂为丙酮与二氯甲烷混合物，丙酮与二氯甲烷质量比为2 :7 9 ;④将烧瓶、提取器和回流冷凝管三部分连接好，放入水浴锅中在50 60 °C下回流40 60 min,溶剂通过三通阀回到圆底烧瓶；⑤转动三通阀至溶剂回收口，烧瓶继续在水浴锅中加热，溶剂从溶剂回收出口流出，直至烧瓶中的尾管中为I mL时，样品的前处理结束。
全文摘要
本发明属于分析化学技术领域，具体涉及一种专用于卷烟烟气亚硝胺提取的样品前处理装置及其相应的前处理方法。本发明的装置由烧瓶、提取器和回流冷凝管三部分组成，提取器为溶剂汽流管和填料管上部相连而成的U形管，溶剂汽流管下端接烧瓶磨口，填料管中装有筛板，筛板上放置柱层析材料和样品，填料管的下端也接至烧瓶，上端接回流冷凝管。本发明装置的结构简单，前处理方法的操作更简便，可减少样品前处理过程中的转移，浓缩等过程，环境污染小，还能节省有机溶剂消耗量。
文档编号G01N30/06GK102721768SQ201210162229
公开日2012年10月10日 申请日期2012年5月23日 优先权日2012年5月23日
发明者刘巍, 张霞, 杨光宇, 缪明明, 芮晓东, 许 永, 陈永宽 申请人:云南烟草科学研究院