微波消解-石墨炉原子吸收法测定烟用材料中的铜含量

章平泉，徐光忠，李青，杜秀敏，韩丽萍

微波消解-石墨炉原子吸收法测定烟用材料中的铜含量

章平泉，徐光忠，李青，杜秀敏，韩丽萍

（江苏中烟工业公司淮阴卷烟厂品质管理处，江苏淮安223002）

为建立检测烟用材料中（烟用接装纸、水基胶和香料）铜含量的微波消解-石墨炉原子吸收光谱方法，采用单因素试验对样品前处理条件和分析测试条件进行优化，得到适宜的灰化温度和原子化温度分别为750℃，1 900℃；在优选的参数下，检出限和定量限分别为0.031 μg/L和0.103 μg/L，重复测试的变异系数小于3%，平均回收率范围在98.50%～103.06%。结果表明，该法具有较好的重复性和准确性，适合于烟用材料中铜的测定。

微波消解；石墨炉原子吸收光谱；烟用材料；铜

卷烟在抽吸过程中产生的烟气中含有较多重金属[1]，一般认为对人类健康危害比较大的重金属为铅、镉、砷、铬等元素[2-4]。目前，重金属研究主要集中在烟气、烟草及少量卷烟纸中的一些元素进行了测定[5-10]，但尚未见对烟用接装纸、香料和水基胶中金属铜（Cu）含量测定的报道。检测方法主要是ICP-MS[11]、火焰原子吸收光谱法[12]和HPLC[12]等，但这些方法涉及价格昂贵的仪器，或者前处理方法复杂；而火焰-原子吸收光谱法由于需要使用乙炔，存在一定的安全隐患。因此，试验采用微波消解前处理样品，石墨炉原子吸收法对烟用接装纸、香料和水基胶等烟用材料中的Cu含量进行测定，取得了良好的效果。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

烟用接装纸（Z类）、水基胶（W类）和烟用香料（S类）分别9，13，13个，共35个，淮阴卷烟厂提供；100 μg/mL铜标准溶液，美国安捷伦公司提供；65%硝酸、30%过氧化氢、硝酸镁（纯度＞99.0%）、硝酸钯（纯度＞99.9%）、磷酸二氢铵（纯度＞99.0%）、40%氢氟酸，比利时ACROS公司提供。

AAS-800型原子吸收分光光度计，美国PE公司产品；MARS型微波消解仪，美国CEM公司产品；BHW-09C型控温电加热器，上海博通化学科技有限公司产品；AE 200型电子天平，瑞士Mettler公司产品；铜的空心阴极灯。

1.2 仪器工作条件

Cu的检测波长324.8 nm；狭缝0.7 nm；灯电流8 mA；进样量20 μL。

微波消解条件见表1。

1.3 样品处理与分析

表1 微波消解条件

1.3.1 消解前处理

分别称取0.2 g和0.5 g（精确至0.1 mg）烟用接装纸及水基胶试样，置于微波消解罐中，加入6 mL 65%硝酸后，再加入2 mL 30%过氧化氢，旋紧密封，置于微波消解仪中。按设置的微波消解条件进行消解，同时进行空白试验。

称取0.2 g（精确至0.1 mg）香料试样，参考文献进行预处理。按设置的微波消解条件进行消解，同时进行空白试验。

1.3.2 赶酸处理

消解完毕，待微波消解仪温度降至40℃以下后取出消解罐，放入控温电加热器，在130℃条件下赶酸，蒸发至约0.5 mL。将试样溶液转移至50 mL塑料容量瓶中，用去离子水冲洗消解罐3～4次，将清洗液一并转入容量瓶中，用去离子水定容，摇匀得测试液。

2 结果与讨论

2.1 氢氟酸对消解结果的影响

考虑到烟用接装纸中可能含有不溶性硅酸盐，因此试验中采用单因素试验考查了氢氟酸（HF）对烟用接装纸中Cu含量测试的影响。

氢氟酸对吸光度的影响见表2。

表2 氢氟酸对吸光度的影响

由表2可知，氢氟酸对接装纸中Cu含量并没有较大的影响。考虑氢氟酸对石墨管有一定的腐蚀作用。因此试验过程中不添加氢氟酸试剂进行消解。

2.2 样品中HNO3浓度的影响

赶酸后样品溶液体积对吸光度的影响见图1。

图1 赶酸后样品溶液体积对吸光度的影响

样品中HNO3浓度取决于赶酸后剩余样品的溶液体积。由图1可知，赶酸后样品中HNO3浓度过高，易缩短石墨管的寿命，而蒸发体积过小不利于实际操作，赶酸后不同溶液体积对测试结果并没有较大的差异。因此，选用0.5 mL为赶酸后适宜的样品体积。

2.3 基体改进剂的影响

基体改进剂有利于提高待测易挥发元素的稳定性，消除或减小基体干扰。试验中分别考查了在添加Pd（NO3）2，Pd（NO3）2+Mg（NO3）2，NH4H2PO4+Mg（NO3）2和不添加基体改进剂等4种条件下，对消解样品测试溶液进行测试。

基体改进剂对吸光度的影响见表3。

表3 基体改进剂对吸光度的影响

由表3可知，添加不同基体改进剂与不添加基体改进剂对测试结果并没有较大的影响，因此试验中不添加基体改进剂。

2.4 灰化温度的影响

根据原子吸收光谱法的原理，在保证被测元素不损失条件下尽量采用较高的灰化温度，从而有利于去除样品基体和其他共存组分。试验中，在其他条件不变的情况下，分别考查不同灰化温度对Cu吸光度的影响。

灰化温度对Cu吸光度的影响见图2。

图2 灰化温度对Cu吸光度的影响

由图2可知，灰化温度达到750℃时，Cu吸光度达到最大值；灰化温度再升高，Cu吸光度变化趋势不明显。因此，选用750℃为适宜的灰化温度。

2.5 原子化温度的影响

原子化温度是由元素及化合物的性质决定的，其选择原则是选用最大吸收信号的最低温度作为原子化温度，这样既可以延长石墨管的使用寿命，同时又能获得满意的测定结果。试验中，在其他条件不变的情况下，分别考查不同原子化温度对Cu吸光度的影响。

原子化温度对Cu吸光度的影响见图3。

图3 原子化温度对Cu吸光度的影响

由图3可知，原子化温度达到1 900℃时，Cu吸光度达到最大值；原子化温度再升高，Cu吸光度呈现较大的下降趋势。因此，选用1 900℃为适宜的原子化温度。

2.6 工作曲线

分别移取不同体积的Cu标准储备溶液至25 mL塑料容量瓶中，用1%的HNO3定容，摇匀，得到工作标准溶液质量浓度分别为1，2，4，6，10，12 μg/L。用石墨炉原子吸收光谱仪测试该系列标准溶液，以吸光度为纵坐标、工作标准液质量浓度为横坐标作回归分析，得Y=0.002 24X+0.000 19（R2=0.999 8），表明在本工作曲线范围内，Cu元素的工作曲线线性关系良好。以1%的HNO3空白溶液平行测定10次，计算标准偏差，取标准偏差的3倍和10倍值作为本方法的检出限及定量限，计算得出分别为0.031 μg/L和0.103 μg/L。

2.7 精密度和回收率

精密度试验结果见表4。

表4 精密度试验结果

试验过程中，随机抽取3个样品，每个样品重复测试5次，分别测定其Cu含量。由表4可知，3个样品中Cu含量的变异系数（CV）均小于5%，表明建立的Cu测试方法具有较好的精密度。

根据已知Cu含量的样品分别加入高、中、低质量浓度的标准溶液，按照本方法进行样品处理与测定，计算其回收率。

回收率试验见表5。

由表5可知，Cu平均回收率在98.50%～103.06%，表明该方法具有较好的准确性。

2.8 样品的测试

烟用材料中Cu含量测试结果见表6。

根据上述适宜试验条件，对部分样品的Cu含量进行测试。由表6可知，编号Z样品中Cu含量最高，变化范围为0.75～6.59 mg/kg；编号S样品中Cu含量为0.070～0.268 mg/kg；编号W样品中Cu含量均小于0.2 mg/kg范围内，且一些样品未检出Cu。

表5 回收率试验

表6 烟用材料中Cu含量测试结果

3 结论

建立用石墨炉原子吸收法测定烟用接装纸、水基胶和香料等烟用材料中Cu含量的检测方法，该方法回收率高、重复性好，能较好地满足日常工作中烟用材料的检测要求。通过对部分样品测试，结果表明烟用接装纸中Cu含量最高，香料和水基胶中的Cu含量相对较低，甚至部分水基胶中未检测出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，硕士，工程师，研究方向为烟草化学分析。