不同種類的吸附劑對香煙煙氣中重金屬吸附效果的探究

羅杭麟

(四川警察學院，四川瀘州，646000)

煙草中重金屬的主要來源為煙草產區的土壤和加工過程中引入的重金屬污染物；其次在加工過程中，會使用香精、香料，其中也存在重金屬污染并且不同的加工方法也可能造成重金屬超標。近年來，吸煙健康問題已經引起越來越多的人關注，市場上出現了各式各樣的香煙煙氣過濾器，在其中加入活性炭、硅藻土等吸附劑，但具體效果有待驗證。針對于此，本實驗創新制作了一種簡單、高效的香煙煙氣富集裝置，模擬人體在使用煙嘴時對煙草的抽吸方式。利用火焰原子吸收法測定富集液中鉻、鉛元素的含量，為探究重金屬吸附劑對香煙煙氣重金屬元素吸附效果建立了一種快速準確、有效的方法。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

主要儀器：TAS-990型火焰原子吸收分光光度計(北京普析通用儀器有限責任公司)；Cd、Pd空心陰極燈(KY-1，北京普析通用儀器有限責任公司)。

主要試劑：Cd、Pd標準儲備液(100mg/mL，國家標準物質研究中心)、活性炭(AR分析純、粉，福晨化學試劑有限公司)、硅藻土(化學純，福晨化學試劑有限公司)；其余試劑為分析純，混酸：10%鹽酸和5%硝酸，體積比為1：1；云煙(樣品，紅云河煙草集團有限公司)。

實驗所用玻璃容器在10%硝酸溶液浸泡24h后再使用。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品預處理和裝置

如圖1所示安裝好簡易裝置，在煙支夾持器內加入脫脂棉和活性炭混合棉柱，捕集瓶內加入20mL 10%鹽酸和20mL 5%硝酸，點燃煙支后用抽吸泵按抽5s/100mL的抽吸量抽吸，抽吸10支后，待富集液冷卻后用水浴加熱趕酸操作，趕酸溫度設定為120℃，趕酸時間2小時。將富集液冷卻后轉移到50mL容量瓶中。更換煙支夾持器處內重金屬吸附劑，如此完成用活性炭、硅藻土、離子交換樹脂吸附煙氣的樣本，以未加入重金屬吸附劑的樣本為未加吸附劑前樣本。

圖1 煙氣富集裝置示意圖

1.2.2 標準曲線的繪制

使用TAS-990型火焰原子吸收分光光度計，在最優條件下，用超純水為空白，從稀溶液到濃溶液，依次測定標準溶液的吸光度，如表1所示。

表1 標準溶液濃度

1.2.3 實驗儀器參數

多次實驗后對TAS-990型火焰原子吸收分光光度計工作條件優化，得到各元素的最佳測試條件，如表2。

表2 TAS-990型火焰原子吸收分光光度計工作參數

2 實驗結果

2.1 標準曲線和檢出限

用TAS-990型火焰原子吸收分光光度計按照表2對應的參數，測定表1中的元素標準曲線吸光度，繪制標準曲線，得到回歸方程、線性范圍和檢出限，如表3。

表3 回歸方程、相關系數、檢出限和線性范圍

2.2 不同吸附劑的效果探究

使用不同重金屬吸附劑情況下重金屬含量變化如表4所示。

表4 加入不同吸附劑后Pb、Cd濃度的變化

3 實驗結論

通過實驗數據分析得出結論：

(1)加入活性炭后，樣本中Pb元素含量降低至0.003μg·mL-1，說明活性炭對香煙煙氣中的Pb元素具有較好的吸附效果。

(2)加入離子交換樹脂后，Pb元素含量降低，說明離子交換樹脂對香煙煙氣中的Pb元素具有吸附效果。

(3)加入硅藻土后，Pb元素和Cd元素含量均未降低，說明硅藻土對Pb元素和Cd元素無吸附效果。

(4)活性炭、硅藻土和離子交換樹脂都不能吸附香煙煙氣中Cd元素。

(5)綜合吸附效果來看，活性炭和離子交換樹脂都能夠吸收香煙煙氣中Pb元素，是良好的重金屬吸附劑。

(6)加入重金屬吸附劑后，煙氣回收測定濃度降低，說明此法有效。