微波消解-石墨爐原子吸收法測定煙用材料中的銅含量

章平泉，徐光忠，李青，杜秀敏，韓麗萍

微波消解-石墨爐原子吸收法測定煙用材料中的銅含量

章平泉，徐光忠，李青，杜秀敏，韓麗萍

（江蘇中煙工業(yè)公司淮陰卷煙廠品質(zhì)管理處，江蘇淮安223002）

為建立檢測煙用材料中（煙用接裝紙、水基膠和香料）銅含量的微波消解-石墨爐原子吸收光譜方法，采用單因素試驗(yàn)對樣品前處理?xiàng)l件和分析測試條件進(jìn)行優(yōu)化，得到適宜的灰化溫度和原子化溫度分別為750℃，1 900℃；在優(yōu)選的參數(shù)下，檢出限和定量限分別為0.031 μg/L和0.103 μg/L，重復(fù)測試的變異系數(shù)小于3%，平均回收率范圍在98.50%～103.06%。結(jié)果表明，該法具有較好的重復(fù)性和準(zhǔn)確性，適合于煙用材料中銅的測定。

微波消解；石墨爐原子吸收光譜；煙用材料；銅

卷煙在抽吸過程中產(chǎn)生的煙氣中含有較多重金屬[1]，一般認(rèn)為對人類健康危害比較大的重金屬為鉛、鎘、砷、鉻等元素[2-4]。目前，重金屬研究主要集中在煙氣、煙草及少量卷煙紙中的一些元素進(jìn)行了測定[5-10]，但尚未見對煙用接裝紙、香料和水基膠中金屬銅（Cu）含量測定的報(bào)道。檢測方法主要是ICP-MS[11]、火焰原子吸收光譜法[12]和HPLC[12]等，但這些方法涉及價(jià)格昂貴的儀器，或者前處理方法復(fù)雜；而火焰-原子吸收光譜法由于需要使用乙炔，存在一定的安全隱患。因此，試驗(yàn)采用微波消解前處理樣品，石墨爐原子吸收法對煙用接裝紙、香料和水基膠等煙用材料中的Cu含量進(jìn)行測定，取得了良好的效果。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

煙用接裝紙（Z類）、水基膠（W類）和煙用香料（S類）分別9，13，13個(gè)，共35個(gè)，淮陰卷煙廠提供；100 μg/mL銅標(biāo)準(zhǔn)溶液，美國安捷倫公司提供；65%硝酸、30%過氧化氫、硝酸鎂（純度＞99.0%）、硝酸鈀（純度＞99.9%）、磷酸二氫銨（純度＞99.0%）、40%氫氟酸，比利時(shí)ACROS公司提供。

AAS-800型原子吸收分光光度計(jì)，美國PE公司產(chǎn)品；MARS型微波消解儀，美國CEM公司產(chǎn)品；BHW-09C型控溫電加熱器，上海博通化學(xué)科技有限公司產(chǎn)品；AE 200型電子天平，瑞士Mettler公司產(chǎn)品；銅的空心陰極燈。

1.2 儀器工作條件

Cu的檢測波長324.8 nm；狹縫0.7 nm；燈電流8 mA；進(jìn)樣量20 μL。

微波消解條件見表1。

1.3 樣品處理與分析

表1 微波消解條件

1.3.1 消解前處理

分別稱取0.2 g和0.5 g（精確至0.1 mg）煙用接裝紙及水基膠試樣，置于微波消解罐中，加入6 mL 65%硝酸后，再加入2 mL 30%過氧化氫，旋緊密封，置于微波消解儀中。按設(shè)置的微波消解條件進(jìn)行消解，同時(shí)進(jìn)行空白試驗(yàn)。

稱取0.2 g（精確至0.1 mg）香料試樣，參考文獻(xiàn)進(jìn)行預(yù)處理。按設(shè)置的微波消解條件進(jìn)行消解，同時(shí)進(jìn)行空白試驗(yàn)。

1.3.2 趕酸處理

消解完畢，待微波消解儀溫度降至40℃以下后取出消解罐，放入控溫電加熱器，在130℃條件下趕酸，蒸發(fā)至約0.5 mL。將試樣溶液轉(zhuǎn)移至50 mL塑料容量瓶中，用去離子水沖洗消解罐3～4次，將清洗液一并轉(zhuǎn)入容量瓶中，用去離子水定容，搖勻得測試液。

2 結(jié)果與討論

2.1 氫氟酸對消解結(jié)果的影響

考慮到煙用接裝紙中可能含有不溶性硅酸鹽，因此試驗(yàn)中采用單因素試驗(yàn)考查了氫氟酸（HF）對煙用接裝紙中Cu含量測試的影響。

氫氟酸對吸光度的影響見表2。

表2 氫氟酸對吸光度的影響

由表2可知，氫氟酸對接裝紙中Cu含量并沒有較大的影響。考慮氫氟酸對石墨管有一定的腐蝕作用。因此試驗(yàn)過程中不添加氫氟酸試劑進(jìn)行消解。

2.2 樣品中HNO3濃度的影響

趕酸后樣品溶液體積對吸光度的影響見圖1。

圖1 趕酸后樣品溶液體積對吸光度的影響

樣品中HNO3濃度取決于趕酸后剩余樣品的溶液體積。由圖1可知，趕酸后樣品中HNO3濃度過高，易縮短石墨管的壽命，而蒸發(fā)體積過小不利于實(shí)際操作，趕酸后不同溶液體積對測試結(jié)果并沒有較大的差異。因此，選用0.5 mL為趕酸后適宜的樣品體積。

2.3 基體改進(jìn)劑的影響

基體改進(jìn)劑有利于提高待測易揮發(fā)元素的穩(wěn)定性，消除或減小基體干擾。試驗(yàn)中分別考查了在添加Pd（NO3）2，Pd（NO3）2+Mg（NO3）2，NH4H2PO4+Mg（NO3）2和不添加基體改進(jìn)劑等4種條件下，對消解樣品測試溶液進(jìn)行測試。

基體改進(jìn)劑對吸光度的影響見表3。

表3 基體改進(jìn)劑對吸光度的影響

由表3可知，添加不同基體改進(jìn)劑與不添加基體改進(jìn)劑對測試結(jié)果并沒有較大的影響，因此試驗(yàn)中不添加基體改進(jìn)劑。

2.4 灰化溫度的影響

根據(jù)原子吸收光譜法的原理，在保證被測元素不損失條件下盡量采用較高的灰化溫度，從而有利于去除樣品基體和其他共存組分。試驗(yàn)中，在其他條件不變的情況下，分別考查不同灰化溫度對Cu吸光度的影響。

灰化溫度對Cu吸光度的影響見圖2。

圖2 灰化溫度對Cu吸光度的影響

由圖2可知，灰化溫度達(dá)到750℃時(shí)，Cu吸光度達(dá)到最大值；灰化溫度再升高，Cu吸光度變化趨勢不明顯。因此，選用750℃為適宜的灰化溫度。

2.5 原子化溫度的影響

原子化溫度是由元素及化合物的性質(zhì)決定的，其選擇原則是選用最大吸收信號的最低溫度作為原子化溫度，這樣既可以延長石墨管的使用壽命，同時(shí)又能獲得滿意的測定結(jié)果。試驗(yàn)中，在其他條件不變的情況下，分別考查不同原子化溫度對Cu吸光度的影響。

原子化溫度對Cu吸光度的影響見圖3。

圖3 原子化溫度對Cu吸光度的影響

由圖3可知，原子化溫度達(dá)到1 900℃時(shí)，Cu吸光度達(dá)到最大值；原子化溫度再升高，Cu吸光度呈現(xiàn)較大的下降趨勢。因此，選用1 900℃為適宜的原子化溫度。

2.6 工作曲線

分別移取不同體積的Cu標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液至25 mL塑料容量瓶中，用1%的HNO3定容，搖勻，得到工作標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度分別為1，2，4，6，10，12 μg/L。用石墨爐原子吸收光譜儀測試該系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，以吸光度為縱坐標(biāo)、工作標(biāo)準(zhǔn)液質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)作回歸分析，得Y=0.002 24X+0.000 19（R2=0.999 8），表明在本工作曲線范圍內(nèi)，Cu元素的工作曲線線性關(guān)系良好。以1%的HNO3空白溶液平行測定10次，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，取標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍和10倍值作為本方法的檢出限及定量限，計(jì)算得出分別為0.031 μg/L和0.103 μg/L。

2.7 精密度和回收率

精密度試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 精密度試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)過程中，隨機(jī)抽取3個(gè)樣品，每個(gè)樣品重復(fù)測試5次，分別測定其Cu含量。由表4可知，3個(gè)樣品中Cu含量的變異系數(shù)（CV）均小于5%，表明建立的Cu測試方法具有較好的精密度。

根據(jù)已知Cu含量的樣品分別加入高、中、低質(zhì)量濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照本方法進(jìn)行樣品處理與測定，計(jì)算其回收率。

回收率試驗(yàn)見表5。

由表5可知，Cu平均回收率在98.50%～103.06%，表明該方法具有較好的準(zhǔn)確性。

2.8 樣品的測試

煙用材料中Cu含量測試結(jié)果見表6。

根據(jù)上述適宜試驗(yàn)條件，對部分樣品的Cu含量進(jìn)行測試。由表6可知，編號Z樣品中Cu含量最高，變化范圍為0.75～6.59 mg/kg；編號S樣品中Cu含量為0.070～0.268 mg/kg；編號W樣品中Cu含量均小于0.2 mg/kg范圍內(nèi)，且一些樣品未檢出Cu。

表5 回收率試驗(yàn)

表6 煙用材料中Cu含量測試結(jié)果

3 結(jié)論

建立用石墨爐原子吸收法測定煙用接裝紙、水基膠和香料等煙用材料中Cu含量的檢測方法，該方法回收率高、重復(fù)性好，能較好地滿足日常工作中煙用材料的檢測要求。通過對部分樣品測試，結(jié)果表明煙用接裝紙中Cu含量最高，香料和水基膠中的Cu含量相對較低，甚至部分水基膠中未檢測出Cu。

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Determination of Copper（Cu）in Tobacco Materials Using Graphite Furnace-atomic Absorption Spectrometry with Microwave Assisted Digestion

ZHANG Pingquan，XU Guangzhong，LI Qing，DU Xiumin，HAN Liping
（Quality Management Department of Huaiyin Cigarette Factory，China Tobacco Jiangsu Industrial Corporation，Huaian，Jiangsu 223002，China）

A method to determine copper content in tobacco materials（tipping paper，water-based adhesives and fragrances）using microwave digestion and graphite furnace atomic absorption spectrometry is developed.Experimental conditions are optimized.Ashing temperature and atomization temperature are 750℃and 1 900℃.Under optimum conditions，the detection limit and quantification limit are 0.031 μg/L and 0.103 μg/L，the variation coefficient is less than 3%and the range of average recovery ratio is 98.50%～103.06%.The results show that the method has good reproducibility and accuracy for the determination of copper in tobacco materials.

microwave digestion；graphite furnace-atom absorption spectrometry；tobacco materials；copper

R282

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.03.037

1671-9646（2017）03b-0036-03

2017-02-10

章平泉（1978—），男，碩士，工程師，研究方向?yàn)闊煵莼瘜W(xué)分析。