煙用聚丙烯絲束濾棒成型水基膠中氨含量的測定

文 鵬,黎洪利＊,朱立軍,王 鵬

1.重慶煙草工業有限責任公司,重慶市南岸區南坪東路2號 400060

2.川渝中煙技術研發中心,成都市錦江區成龍大道1段56號 610066

煙用聚丙烯絲束(PP)濾棒成型膠粘劑因生產過程中使用過硫酸銨作為引發劑[1-2]或用氨水作為酸度調節劑[2-4],可能會有少量的氨殘留其中。氨對動物和人體的上呼吸道有刺激和腐蝕作用,可減弱人體對疾病的抵抗力[5],濃度過高時還可引起心臟停搏和呼吸停止[6]。同時,氨還有促進煙堿作用增強的效果,對卷煙煙氣的生理強度有著重要的影響[7]。檢測煙用PP濾棒成型膠中的氨對于PP濾棒質量控制十分重要。目前,室內空氣中氨含量的測定方法通常有化學分析法、分光光度法、氣相色譜法、氨氣敏電極法和直接測量等方法[8],而有關膠水中氨的測定方法鮮見報道。因此進行了本研究,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交聯芳香族聚酰胺復合半透膜滲析膜(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試劑廠);亞硝基鐵氰化鈉(AR,德國M erck公司);硫酸銨(AR,重慶北碚化學試劑廠);煙用聚丙烯絲束濾棒成型水基膠樣品(重慶煙草工業有限責任公司提供)。

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

1.2 樣品的處理與分析

準確稱取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%(體積分數,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,收集后續的濾液,按照YC/T 254—2008《煙草及煙草制品氨的測定——連續流動法》測定濾液中的氨,其分析儀流程如圖1。測試反應機理[9]為,在堿性條件下氨與次氯酸鈉和水楊酸反應,產生靛藍色化合物靛酚藍。這種化合物的最大吸收波長位于660 nm,此波長下的吸光度與氨的濃度符合比爾-朗伯定律。

2 結果與討論

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,本實驗采用離心、酸化、堿化等手段破乳。結果表明,即使在12000 r/min轉速下離心,仍不能使此膠分層,酸化或堿化后離心也不能達到理想的分層效果,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間對測定結果的影響。結果(表1)表明,不同濃度的硫酸對測定結果無影響,但當采用0.5%和1.5%硫酸時,處理膠樣比較難過濾,而采用2.5%和3.5%硫酸時容易過濾,考慮到酸性過強會影響后序分析以及廢液對環境的影響,故選擇2.5%硫酸氯化鈉飽和溶液對膠樣進行前處理;當萃取液體積低于25 mL或振蕩時間小于30 min時,測定結果偏低,且變異系數偏大,而繼續增加萃取液體積或振蕩時間對測定結果無明顯影響。因此,從測定結果準確性及節約能源方面考慮,選擇25 mL萃取液在常溫下振蕩30 min。

圖1 連續分析流程圖

表1 樣品處理條件對測定結果的影響

2.2 儀器參數的確定

采用10,30,50 mm光徑的流通池分別測定了2.84μg/mL硫酸銨標準溶液的吸光度,10次進樣,按其標準偏差(SD)的3倍計算定性檢測限,10SD作定量檢測限,結果見表2。從表2可以看出,隨著流通池光徑長度的增加,儀器的平均響應值也相應增加,且響應值大小之比接近于流通池的光徑長度之比,這與文獻[10]的結論一致,說明較長的流通池具有更高的響應值和更低的檢測限。但流通池的光徑長度增加,儀器受溶質擴散效應的影響增大[10],若不增加進樣和沖洗時間,50 mm流通池的響應峰峰形尖銳、缺少走平過程,故測定了不同進樣、清洗時間對測定結果的影響。結果(表3)表明,當進樣、清洗時間小于90 s時,其檢出限與定量限較高,而繼續增加進樣、清洗時間對結果無明顯影響;因此,選擇進樣時間和清洗時間都為90 s。

表2 不同光徑長度流通池比較

2.3 工作曲線和檢測限

準確稱取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氨標準溶液。對這些氨標準工作液進行分析,并對標液的吸收峰高與其氨濃度進行回歸分析,得到工作曲線的回歸方程

表3 不同進樣、清洗時間下的檢測限和定量限

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

式中:y——標液的吸收峰高(m v),x——標液的氨濃度(μg/mL)。

按3SD和10SD計算的檢出限和定量限分別為:0.22和0.73μg/m L,對應膠樣為5.5和18.3μg/g。

2.4 重復性和回收率

采用本方法分別6次測定4個膠樣的氨含量,結果見表4。由表4可知,方法的變異系數小于2%,說明本方法的重復性較好。

在6個膠樣品中分別加入一定量72.87μg/mL硫酸銨標準溶液,而后采用本方法測定其氨含量,結果見表5。由表5可知,氨的回收率在99.02%～102.89%之間,說明本方法測定結果比較準確。

表4 方法的重復性

表5 氨的回收率

3 小結

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

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