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

（江蘇中煙工業公司淮陰卷煙廠品質管理處，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，采用單因素試驗對樣品前處理條件和分析測試條件進行優化，得到適宜的灰化溫度和原子化溫度分別為750℃，1 900℃；在優選的參數下，檢出限和定量限分別為0.031 μg/L和0.103 μg/L，重復測試的變異系數小于3%，平均回收率范圍在98.50%～103.06%。結果表明，該法具有較好的重復性和準確性，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生的煙氣中含有較多重金屬[1]，一般認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，但這些方法涉及價格昂貴的儀器，或者前處理方法復雜；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，共35個，淮陰卷煙廠提供；100 μg/mL銅標準溶液，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ACROS公司提供。

AAS-800型原子吸收分光光度計，美國PE公司產品；MARS型微波消解儀，美國CEM公司產品；BHW-09C型控溫電加熱器，上海博通化學科技有限公司產品；AE 200型電子天平，瑞士Mettler公司產品；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。按設置的微波消解條件進行消解，同時進行空白試驗。

稱取0.2 g（精確至0.1 mg）香料試樣，參考文獻進行預處理。按設置的微波消解條件進行消解，同時進行空白試驗。

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，蒸發至約0.5 mL。將試樣溶液轉移至50 mL塑料容量瓶中，用去離子水沖洗消解罐3～4次，將清洗液一并轉入容量瓶中，用去離子水定容，搖勻得測試液。

2 結果與討論

2.1 氫氟酸對消解結果的影響

考慮到煙用接裝紙中可能含有不溶性硅酸鹽，因此試驗中采用單因素試驗考查了氫氟酸（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?？紤]氫氟酸對石墨管有一定的腐蝕作用。因此試驗過程中不添加氫氟酸試劑進行消解。

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，而蒸發體積過小不利于實際操作，趕酸后不同溶液體積對測試結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 基體改進劑的影響

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

基體改進劑對吸光度的影響見表3。

表3 基體改進劑對吸光度的影響

由表3可知，添加不同基體改進劑與不添加基體改進劑對測試結果并沒有較大的影響，因此試驗中不添加基體改進劑。

2.4 灰化溫度的影響

根據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，灰化溫度達到750℃時，Cu吸光度達到最大值；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，同時又能獲得滿意的測定結果。試驗中，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，原子化溫度達到1 900℃時，Cu吸光度達到最大值；原子化溫度再升高，Cu吸光度呈現較大的下降趨勢。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標準儲備溶液至25 mL塑料容量瓶中，用1%的HNO3定容，搖勻，得到工作標準溶液質量濃度分別為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準溶液，以吸光度為縱坐標、工作標準液質量濃度為橫坐標作回歸分析，得Y=0.002 24X+0.000 19（R2=0.999 8），表明在本工作曲線范圍內，Cu元素的工作曲線線性關系良好。以1%的HNO3空白溶液平行測定10次，計算標準偏差，取標準偏差的3倍和10倍值作為本方法的檢出限及定量限，計算得出分別為0.031 μg/L和0.103 μg/L。

2.7 精密度和回收率

精密度試驗結果見表4。

表4 精密度試驗結果

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

根據已知Cu含量的樣品分別加入高、中、低質量濃度的標準溶液，按照本方法進行樣品處理與測定，計算其回收率。

回收率試驗見表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確性。

2.8 樣品的測試

煙用材料中Cu含量測試結果見表6。

根據上述適宜試驗條件，對部分樣品的Cu含量進行測試。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，且一些樣品未檢出Cu。

表5 回收率試驗

表6 煙用材料中Cu含量測試結果

3 結論

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，研究方向為煙草化學分析。