煙草及煙草制品硫的測(cè)定離子色譜法

1、煙草及煙草制品硫的測(cè)定離子色譜法標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目研究報(bào)告煙草及煙草制品硫的測(cè)定離子色譜法項(xiàng)目組2013-081目錄一、概況 .3二、標(biāo)準(zhǔn)適用范圍 .5三、方法原理.5四、實(shí)驗(yàn)方法.54.1儀器設(shè)備 .54.2試劑和材料 .64.3樣品前處理 .64.4色譜條件 .74.5標(biāo)準(zhǔn)工作曲線配制 .74.6結(jié)果的計(jì)算與表述 .8五、結(jié)果與討論 .95.1樣品前處理 .95.1.1微波消解體系的選擇 .95.1.2稱樣量的選擇 .105.1.3消解溶劑用量的選擇 .105.1.4消解程序的確定 .115.1.5排酸條件的優(yōu)化 .135.1.6固相萃取柱的選擇 .145.2離子色譜分析柱的選擇 .155.3色譜條

2、件的優(yōu)化 .165.4不同基質(zhì)溶劑配制標(biāo)準(zhǔn)曲線的影響 .175.5 SO42-標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液儲(chǔ)存時(shí)間實(shí)驗(yàn) .185.6干擾離子的影響 .185.7方法的檢出限、精密度、回收率 .195.8標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的檢測(cè) .225.9與其它方法的比對(duì) .235.10 行業(yè)比對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 .245.11 樣品測(cè)試 .25六、結(jié)論 .27主要參考文獻(xiàn).282一、概況硫是維持生命的必要元素， 它與植物的正常生理代謝活動(dòng)密切相關(guān)， 被認(rèn)為是繼氮、磷、鉀之后植物生長(zhǎng)發(fā)育必需的第四種營(yíng)養(yǎng)元素 1 ，其需要量與磷相當(dāng)。在作物體內(nèi)， 硫既是構(gòu)成氨基酸、 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)組分， 又是許多酶與輔酶的活性物質(zhì)，參與細(xì)胞內(nèi)許多重要的代謝過程

3、2 ：硫的不足和過量都將引起植株體內(nèi)一系列復(fù)雜的生理生化變化， 如代謝產(chǎn)物的累積減少， 影響煙株的生長(zhǎng)發(fā)育、 煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)等 3 。硫也是煙草中重要元素之一，煙草中的硫是以可溶性硫酸鹽被煙草吸收，多以有機(jī)硫的形式存在， 主要存在于蛋白質(zhì)中， 還存在于煙草中的各種硫酸鹽和硫化物中。 硫?qū)熑~質(zhì)量和燃燒性有不良影響， 硫含量高時(shí)， 會(huì)使鉀與有機(jī)酸的結(jié)合減少， 降低燃燒性， 并嚴(yán)重影響煙草的吃味。 在同等鉀含量的情況下，硫?qū)θ紵缘牟涣加绊憰?huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超過氯， 法國報(bào)道了南部地區(qū)煙葉中硫與燃燒性的關(guān)系 4 ，硫含量臨界值為 0.67%。文獻(xiàn) 2 報(bào)道，煙草中的硫含量隨類型和栽培條件不同而變化，一般為0

4、.21.0。文獻(xiàn) 3報(bào)道，煙草中的硫含量一般為0.2 0.7。文獻(xiàn) 5 報(bào)道煙草中硫含量范圍從烤煙中的 0.4 至馬里蘭煙中的 1.1。此外，煙草中的含硫化合物還來自外加香精和料液，或來自農(nóng)用化學(xué)品，如殺蟲劑、除草劑等。Obi和Nakano6研究了煙草和煙氣中的含硫物質(zhì)，確定了日本煙草中硫含量在0.3% 3.0 ,其中30 60為有機(jī)硫。Latimer7 列出了從煙草和煙氣中鑒定出的231種含硫物質(zhì)。另外，高硫?qū)熑~的感官質(zhì)量、抽吸品質(zhì)產(chǎn)生負(fù)影響。因此，能夠準(zhǔn)確測(cè)定煙草中硫的含量對(duì)控制煙草內(nèi)在質(zhì)量、指導(dǎo)生產(chǎn)具有重要意義。植物中的硫除形成無機(jī)態(tài)硫存在于植物體外， 還有一部分被還原為有機(jī)硫的化合物

5、，如硫胺素、胱氨酸等。在目前欲測(cè)定植物中的總硫，一般要先采用不同的預(yù)處理方法，如干法灰化、濕法消化、氧氣燃燒法等，將植物體內(nèi)的有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為無機(jī)硫，然后選用不同的分析方法進(jìn)行檢測(cè)。煙草中的硫多以有機(jī)硫的形式存在， 目前測(cè)定煙草中硫的方法主要集中在前處理方式（樣品制備） 的選擇和檢測(cè)手段的研究上。 常用的前處理方式一般有兩種方法：干法灰化、 濕法消化。吳名劍和李忠 8 9 等提出以干法灰化處理煙草樣品，采用硫酸鋇溶膠比濁法對(duì)煙草中的硫進(jìn)行測(cè)定。 蘇利霞 10 等研究了階段升溫干灰化法對(duì)煙草樣品進(jìn)行前處理， 采用分光光度法對(duì)煙草中的硫進(jìn)行分析。 方法3的回收率在 94 -102 之間。 Artiol

6、a 11 研究了用 NaHCO3/Ag 2O 做為掩蔽劑，干法灰化，離子色譜進(jìn)行檢測(cè)測(cè)試對(duì)干法灰化樣品前處理的研究主要集中在保護(hù)劑的選擇、用量?；一瘯r(shí)間、溫度等參數(shù)的優(yōu)化確定。 濕法消化又有常規(guī)濕法消解和微波輔助消解兩種，主要以肖協(xié)忠 2 等編著煙草化學(xué)（1997 年版）中第九章推薦的方法為主，張琪12等提出以 HNO3-HClO4 濕法消煮火焰原子吸收光譜法間接測(cè)定植物葉片中的硫，回收率在 92.5 -96.3之間。郝紅玲 13 等采用微波消解技術(shù)將各種形態(tài)的硫轉(zhuǎn)化為硫酸鹽，再采用離子色譜法進(jìn)行分析測(cè)定煙草中全硫含量，方法加標(biāo)回收率在94.8-101.9之間。李田義 14 采用微波消解樣品電

7、感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定杏仁中硫含量。Colina15 采用微波消解離子色譜法測(cè)試了環(huán)境樣品中的總氮、總磷和總硫含量。方法采用H2O2 和甲酸做為消解溶劑，效果較好。濕法消化的研究主要集中在消化劑選擇、用量、消化溫度、 時(shí)間等參數(shù)的優(yōu)化確定。 F. Zhao16 和 P. J. Randall17 等討論了測(cè)定植物中硫含量的不同濕法消解方法，HNO3 +HClO4 消解體系較好，同時(shí)消解溫度最高不能超過 190，否則會(huì)帶來硫的損失。R. P?yki?18 等討論了使用不同消解試劑對(duì)植物樣品進(jìn)行消解來同時(shí)測(cè)試重金屬和硫，結(jié)果表明濕法消解樣品，再用ICP-AES 或 ICP-MS 進(jìn)行檢測(cè)

8、能夠同時(shí)分析樣品中重金屬和硫含量，比較合適的消解試劑為HNO 3 或 HNO 3H2O2體系。對(duì)植物中硫的檢測(cè)方法很多，主要有重量法、比濁法、比色法、滴定法、電極法、氣相色譜法、原子吸收法、分光光度法等。清華大學(xué)王輝19 提出用離子色譜法測(cè)定玉米粉中硫含量方法研究。孫翠香20 等提出堿熔 - 離子色譜法同時(shí)測(cè)定植株中氯和硫的含量。 2008年頒布的行業(yè)推薦性標(biāo)準(zhǔn)也是采用比濁進(jìn)行測(cè)定21 。這些方法雖能夠解決煙草中硫的測(cè)定問題，但有些方法如：重量法、滴定法、比濁法等分別存在著操作繁瑣、試劑用量大、分析速度慢及檢測(cè)靈敏度低等缺點(diǎn)。離子色譜法是 20 世紀(jì) 70 年代中期誕生的一項(xiàng)新的液相色譜分析技

9、術(shù)，如今已是分析無機(jī)陰、陽離子首選方法 22 。由于其具有操作簡(jiǎn)便、靈敏度高（檢測(cè)下限可以達(dá)到低 ppt 級(jí)）、樣品前處理簡(jiǎn)單、分析速度快、能進(jìn)行多種離子同時(shí)分析的優(yōu)點(diǎn)，近年來已在環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品、電力、醫(yī)療衛(wèi)生和生化等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。近幾年來離子色譜技術(shù)在煙草行業(yè)也得到了廣泛的普及和應(yīng)用，目前已頒布多項(xiàng)采用離子色譜技術(shù)進(jìn)行成分測(cè)定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。4采用離子色譜法對(duì)煙草中硫進(jìn)行測(cè)定，具有操作簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確度高、重復(fù)性好、適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)， 適用于大批量樣品分析。 目前還未有相關(guān)的離子色譜檢測(cè)煙草中硫的標(biāo)準(zhǔn)方法，因此有必要建立對(duì)煙草及煙草制品中硫含量的離子色譜測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)方法。二、標(biāo)準(zhǔn)適用范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了煙草

10、及煙草制品中硫的測(cè)定離子色譜法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于煙草及煙草制品中硫的測(cè)定。三、方法原理樣品在硝酸和過氧化氫體系下，經(jīng)微波消解后， 將樣品中硫的各種形態(tài)氧化為硫酸根離子。 消解溶液經(jīng)排酸、 稀釋定容，溶液中硫酸根離子經(jīng)陰離子交換柱分離后，采用電導(dǎo)檢測(cè)器定量測(cè)定，并轉(zhuǎn)換為樣品中硫的含量。四、實(shí)驗(yàn)方法4.1 儀器設(shè)備 分析天平（ SartoriusCP224S），感量 0.1mg ICS5000 多功能離子色譜儀（美國 Dionex 公司），配備電導(dǎo)檢測(cè)器，陰離子抑制器 ASRS 300（4mm）， EGC-KOH （淋洗液自動(dòng)發(fā)生裝置） 。推薦色譜柱： AS11-HC 陰離子交換柱（ 4×2

11、50mm），保護(hù)柱 AG11-HC （4×50mm） MARS-X 型微波消解儀（美國CEM 公司） Milli-Q ? Integral10 型超純水系統(tǒng)（美國Millipore 公司） 博通（ BHW-09C ）20 位智能控溫加熱器（上海博通化學(xué)科技有限公司）54.2 試劑和材料 除特殊要求外均使用優(yōu)級(jí)純?cè)噭?水，超純水（電阻率 18.2M·cm）。 濃硝酸，65%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（CNW ）。 過氧化氫， 30%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（廣州化學(xué)試劑廠） 。 50%氫氧化鈉溶液（ Sigma 公司） 硫酸根離子標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（ 1000g/mL ， 中國計(jì)量科學(xué)研究院） Na 型固相萃取

12、小柱（強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂， Dionex OnGuardTM Na 1cc）4.3 樣品前處理按YC/T 31-1966 制備試樣 23 ，并測(cè)定其水分含量。稱取 0.1 g試樣，精確至 0.1 mg，置于微波消解罐， 向微波消解罐中依次加入 3mL濃硝酸， 5mL 過氧化氫，密封消解罐，置于微波消解儀中，按設(shè)置的微波消解程序（見表 1）進(jìn)行消解。消解完畢，待微波消解儀爐溫降至室溫后取出消解罐。 同時(shí)做空白試驗(yàn)。 將微波消解罐置于控溫電加熱器中，在 160條件下，加熱趕酸至溶液約剩 0.5mL。趕酸完畢，冷卻至室溫后，將試樣溶液轉(zhuǎn)移至 250mL容量瓶中，用水沖洗消解罐 3 次 4次，清洗液

13、一并轉(zhuǎn)移至 250mL容量瓶中，用水定容，搖勻。取 5mL 試樣溶液，以 2mL/min 流速通過預(yù)先活化好的固相萃取小柱（活化方法：取 10 mL水，以 2 mL/min 流速清洗小柱，靜置 20分鐘后使用。），棄去前 3 mL溶液，收集后續(xù)溶液置于色譜瓶中，按照離子色譜分析條件測(cè)定，每個(gè)樣品平行測(cè)試兩次。表 1微波消解升溫程序起始溫度，升溫時(shí)間， min終點(diǎn)溫度，保持時(shí)間 ， min室溫510051005130513051605160101902064.4 色譜條件 流動(dòng)相濃度： 30 mmol/LKOH （淋洗液發(fā)生器直接產(chǎn)生，或采用50%氫氧化鈉溶液進(jìn)行配制） 柱溫： 30 流動(dòng)相流速

14、： 1.0 mL/min 進(jìn)樣體積： 10 L 總分析時(shí)間： 12 min 檢測(cè)器為電導(dǎo)檢測(cè)器，其抑制器電流：75 mA。4.5 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線配制SO42-標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液：移取10 mL SO42-標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（ 1000g/mL ）至 100 mL 容量瓶中，用水稀釋定容至刻度，即配制成SO42-濃度為 100g/mL 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。于 4冰箱中保存，有效期為1 個(gè)月。SO42-標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：分別移取一定體積的SO42-標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，用水稀釋定容。推薦的系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液濃度見表 2，其濃度范圍應(yīng)覆蓋預(yù)計(jì)檢測(cè)到的樣品含量。用離子色譜測(cè)定系列 SO42-標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，得到 7 個(gè)濃度水平的硫酸根離子積分峰

15、面積，以峰面積為縱坐標(biāo)(Y) ，濃度為橫坐標(biāo) (X) 建立校正曲線，對(duì)校正數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸分析，相關(guān)系數(shù)R 應(yīng)不小于 0.999。本實(shí)驗(yàn)建立的硫酸根離子的回歸方程和相關(guān)系數(shù)見表3。標(biāo)準(zhǔn)工作溶液和樣品溶液的色譜圖請(qǐng)見圖1和圖 2。表 2系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液SO42- 系列標(biāo)準(zhǔn)2#3#4#5#6#7#1#工作溶液濃度（ g/mL）0.10.51.02.05.01015表 3硫酸根離子的回歸方程和相關(guān)系數(shù)名稱線性回歸方程相關(guān)系數(shù)SO42-Y=0.1164X-0.00160.99997圖 15.0 g/mLSO42-標(biāo)準(zhǔn)工作溶液分析色譜圖圖 2 樣品溶液分析色譜圖4.6 結(jié)果的計(jì)算與表述測(cè)定樣品溶液中硫酸

16、根離子的濃度，以干基試樣計(jì)的硫含量按照式（1）計(jì)算得出：C V32M100 %( 1)m 1 - w96 1000式中：M 以干基試樣計(jì)的硫含量，以百分比表示；C 待測(cè)液測(cè)定濃度，單位為微克每毫升（g/mL ）；8V 定容體積，單位為毫升（mL）；32 S 的相對(duì)分子量m 試樣質(zhì)量，單位為毫克（mg）；w 試樣水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)；96 SO42-的相對(duì)分子量。取兩個(gè)平行樣品的算術(shù)平均值為檢測(cè)結(jié)果，結(jié)果精確到0.001%。平行測(cè)定結(jié)果之間的相對(duì)偏差不大于5%。五、結(jié)果與討論5.1 樣品前處理微波消解體系的選擇微波消解法是一種利用微波為能量對(duì)樣品進(jìn)行消解的技術(shù)，目前已成為測(cè)定金屬離子時(shí)消解植物樣品的經(jīng)典

17、方法。 對(duì)于多種樣品中總氮、 磷和硫的測(cè)定， 用微波消解后繼用離子色譜分析已成為推薦方法 22。微波消解中使用的消解試劑主要有硝酸、過氧化氫、鹽酸、氫氟酸、磷酸、硫酸和稀高氯酸等。由于本方法在消解后采用陰離子交換色譜柱對(duì)消解溶液中的硫酸根離子進(jìn)行檢測(cè)，因此硫酸不可用，而鹽酸、氫氟酸和稀高氯酸消解體系容易帶來干擾離子F-和 Cl ，在陰離子交換柱上這兩種陰離子的保留時(shí)間均小于 SO42-，它們的大量存在將干擾目標(biāo)離子 SO42-的準(zhǔn)確定量。硝酸是微波消解分析中最好的酸介質(zhì)， 濃硝酸是一種強(qiáng)氧化劑， 形成可溶性硝酸鹽。硝酸常和雙氧水等混合使用。 另外，硝酸是可獲得極純形式的少數(shù)商品酸之一。同時(shí)，在

18、大部分商品化的陰離子交換色譜柱上， 在一定的流動(dòng)相濃度洗脫下， NO3的保留時(shí)間大于 SO4 2-，硝酸的引入不會(huì)對(duì)后續(xù)硫酸根離子的準(zhǔn)確定量檢測(cè)帶來干擾。過氧化氫是微波消解中常用的一種氧化性試劑，通常加到硝酸中混合使用，能減少硝酸的使用量。 硝酸中加入過氧化氫后， 可減少氮?dú)獾纳珊蜕呦鉁囟?，因而可加速有機(jī)樣品的消化。 過氧化氫也是離子色譜分析樣品前處理中最受歡迎的試劑之一，因?yàn)槠浔尘巴嗨?，不?huì)再引入新的干擾離子。9因此，本方法的消解體系選擇濃硝酸和過氧化氫混和消解溶劑。稱樣量的選擇對(duì)于微波消解， 一般情況下， 可按樣品的含碳量估算稱樣量，為達(dá)到最佳消解效果，樣品的含碳量與消解罐體積的

19、比值不應(yīng)超過 1.5mg/mL。過大的稱樣量會(huì)造成消解不完全， 過小的稱樣量會(huì)增加稱量誤差， 同時(shí)目標(biāo)物質(zhì)的檢測(cè)濃度較低，帶來測(cè)試誤差。因此該方法選擇樣品稱樣量為 0.1g。消解溶劑用量的選擇該方法采用 HNO 3H2O2 消解體系對(duì)樣品進(jìn)行消解， 待測(cè)組分在后續(xù)的陰離子交換柱上進(jìn)行分離， 通過選擇合適流動(dòng)相濃度， 使 SO42-在高濃度的 NO3 之前洗脫，避免了分離干擾。但是過高的HNO 3 使用量，將導(dǎo)致樣品消解液的低 pH值和高離子強(qiáng)度， 在分離時(shí)將對(duì)陰離子交換劑的交換位點(diǎn)進(jìn)行占據(jù)，降低交換容量，影響待測(cè)組分的分離和峰型。同時(shí)，過高的HNO 3 用量也將延長(zhǎng)后續(xù)排酸時(shí)間，影響實(shí)驗(yàn)效率。

20、因此，在保證樣品消解完全的基礎(chǔ)上，盡量降低HNO3 使用量。實(shí)驗(yàn)稱取 0.1g 樣品，在其它條件相同的條件下，圍繞不同的HNO 3 和 H2O2用量組合的消解體系進(jìn)行樣品測(cè)試實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表4，相應(yīng)的趨勢(shì)圖見圖 3、圖4。表 4 不同消解劑用量條件下樣品測(cè)定結(jié)果（含量以硫酸根計(jì)）序號(hào)濃 HNO 3（ mL）H 2O2（ mL ）樣品結(jié)果（）消解液性狀1300.865黃色，有顆粒物2310.868淺黃色，有顆粒物3330.920清亮，有少許顆粒物4350.951清亮5380.948清亮60.550.872黃色，有顆粒物7150.943淺黃色，有顆粒物8250.928清亮9350.951清亮1045

21、0.952清亮10圖 3 不同硝酸用量測(cè)試結(jié)果圖 4 不同雙氧水用量測(cè)試結(jié)果從以上圖表中可知，當(dāng)HNO 3 用量為 0.5 mL 時(shí)，樣品消解不完全，硫酸根測(cè)定值偏低； HNO3 用量 1mL 時(shí)，樣品均能夠完全消解，在 3mL 時(shí)，測(cè)試結(jié)果穩(wěn)定；當(dāng)固定 HNO3 用量為 3mL 時(shí)，較低用量的 H2O2 不能充分催化硝酸將樣品消化完全， H2O2 用量為 5 mL 時(shí)，足以完全消解樣品。因此，本試驗(yàn)采用 3mL HNO3 和 5 mL H2O2 混和消解試劑對(duì)樣品進(jìn)行消解處理。消解程序的確定聚四氟乙烯消解罐的最高使用溫度為220，在該溫度下不能長(zhǎng)時(shí)間工作，11否則會(huì)發(fā)生罐體軟化變形， 安全性

22、能下降。 根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道， 用硝酸消解不同有機(jī)物的臨界溫度為 24 ：淀粉、碳水化合物樣品為 140；蛋白質(zhì)類樣品為 145150；糖類樣品為 150；脂肪類樣品為 160 150。針對(duì)煙草樣品，在消解罐安全要求前提下，選擇 190為煙草樣品的最高消解溫度。各階段消解溫度及保持時(shí)間見表 1。為考察在最高消解溫度下的保持時(shí)間， 分別稱取不同煙草類型 （烤煙、白肋煙）樣品各 0.1g，置于微波消解罐，向其中依次加入 3mL 濃硝酸， 5mL 過氧化氫，設(shè)置微波消解程序在 190分別保持 10min 、20min、 30min、40min，其它試驗(yàn)條件相同，對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果趨勢(shì)圖見圖 5 和圖 6

23、。圖 5 烤煙樣品測(cè)試結(jié)果趨勢(shì)圖圖 6 白肋煙樣品測(cè)試結(jié)果趨勢(shì)圖從上述圖中可知，在固定其它試驗(yàn)條件下，消解程序在最高消解溫度19012下保持 10min，樣品消解不完全，測(cè)試結(jié)果偏低。190下保持時(shí)間 20min 時(shí)，樣品消解完全， 測(cè)試結(jié)果較穩(wěn)定。 因此，選擇微波消解程序最高溫度下保持時(shí)間為 20min。排酸條件的優(yōu)化由可知，為保證樣品消解完全，消解溶劑中HNO3 用量為 3mL，在將樣品消解溶液定容至250 mL 容量瓶后，溶液中仍存在大量 NO3-，濃度高達(dá)幾千毫克每升。為了降低高濃度-對(duì)目標(biāo)組分 SO42分離的影響， 需要對(duì)樣品消解NO3液進(jìn)行處理。 項(xiàng)目組實(shí)驗(yàn)了兩種方法， 稀釋法和排

24、酸法。 稀釋法是將定容后的樣品消解液進(jìn)一步稀釋約10 倍，將 NO3-濃度降至 1000mg/L 以下，但同時(shí)也降低了目標(biāo)組分 SO42的檢出濃度，其落在標(biāo)準(zhǔn)曲線的最低兩點(diǎn)濃度之間，帶來較大測(cè)試誤差，多步稀釋操作也會(huì)帶來實(shí)驗(yàn)誤差。排酸法是直接將消解結(jié)束后的消解罐放入控溫電加熱器中， 控制一定的加熱溫度， 待消解液濃縮至一定體積時(shí)取出，定容。由于減少了稀釋步驟，排酸法在降低NO3-的同時(shí)，不會(huì)降低待側(cè)樣品溶2液中 SO4的濃度，綜合考慮，選擇排酸法對(duì)樣品消解液進(jìn)行處理。為了確定最佳排酸溫度和時(shí)間，項(xiàng)目組選擇將樣品消解溶液在130、150、160、180下排酸處理，控制排酸結(jié)束時(shí)樣品消解溶液體積在

25、1mL 以下，測(cè)試結(jié)果見表5。表 5不同排酸溫度條件下樣品測(cè)定結(jié)果（含量以硫酸根計(jì)）序號(hào)排酸溫度（）排酸時(shí)間樣品溶液樣品含量（%） 平均值（ %）RSD（ % ）0.94811305 小時(shí)約剩 1.0ml0.9590.9621.610.9792小時(shí) 10分0.9552150約剩 1.0ml0.9900.9682.00鐘0.9580.95431602 小時(shí)約剩 0.5ml0.9830.9602.200.9421小時(shí) 10分約蒸干0.9574180約剩 0.5ml0.9780.9631.34鐘約蒸干0.954從上表實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)排酸溫度在160以下時(shí)，排酸時(shí)間較長(zhǎng)，同時(shí)硝13酸根離子的濃度仍然較

26、高， 會(huì)對(duì)硫酸根離子測(cè)試帶來干擾。 排酸溫度在 180時(shí)，排酸時(shí)間較短， 但是由于控溫電加熱器的加熱孔道不均勻， 有些孔道中的消解液會(huì)在很短時(shí)間內(nèi)蒸發(fā)至干，終點(diǎn)難以控制。因此，綜合考慮，選取 160進(jìn)行消解液排酸處理。固相萃取柱的選擇樣品消解液經(jīng)過排酸處理， 再稀釋定容后， 雖然溶液中硝酸根離子濃度大為降低，但溶液中還存在大量堿土金屬離子和過渡金屬離子，且溶液 pH 值仍較低，呈強(qiáng)酸性。大量過渡金屬離子的存在將污染抑制器內(nèi)的微膜22，降低抑制器的抑制容量，降低檢測(cè)靈敏度， 同時(shí)過渡金屬離子將造成色譜柱的污染，影響分離度。較低的 pH 值也會(huì)降低流動(dòng)相的洗脫能力，進(jìn)而影響分離效率。綜合以上，需要

27、考慮對(duì)上機(jī)測(cè)試前的樣品進(jìn)行凈化處理。目前在離子色譜分析中， 使用較多的樣品凈化方式是采用OnGuard II 樣品前處理系列小柱，即固相萃取小柱進(jìn)行樣品預(yù)處理。根據(jù)不同的用途，該系列固相萃取小柱包括10 種類型，兩種容量規(guī)格（ 1.00cc 和 2.5cc）。其中 OnGuard II Na 型固相萃取小柱為強(qiáng)酸性陽離子交換柱，其基質(zhì)為苯乙烯聚合物，交換表面為交聯(lián)度16的 Na 型磺酸基功能團(tuán)，該固相萃取柱可以有效去除溶液中的大量堿土金屬離子和過渡金屬離子，同時(shí)能夠調(diào)節(jié)酸性溶液的pH 值至中性。該小柱可以方便的與5mL 注射器針筒進(jìn)行連接手動(dòng)使用，也可以在自動(dòng)固相萃取儀上使用。按照OnGuar

28、d II Na 柱使用說明的要求，使用前先 取 10 mL 純水，以不大于2 mL/min 的流速清洗活化小柱，然后靜置 20 分鐘后使用。處理樣品時(shí)取5mL 試樣溶液，以2mL/min 流速通過預(yù)先活化好的固相萃取小柱， 棄去前 3 mL 溶液，收集后續(xù) 2mL 溶液進(jìn)行樣品測(cè)試。為了考察該固相萃取小柱的去除效率， 項(xiàng)目組采用 ICP-MS 聯(lián)用儀對(duì)過柱前后的樣品溶液中重金屬進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)試結(jié)果如表6 所示。表 6 OnGuard II Na柱對(duì)重金屬去除效率測(cè)定結(jié)果 （濃度為 g/L ）重金屬組分鉻鎳砷硒鎘鉛過柱前濃度1.1475.0472.1271.54316.30510.435過柱后濃度

29、0.0200.0241.7760.4530.0240.012去除率（）98.2699.5216.5070.6499.8599.89從上表中可知，除重金屬砷外，該柱對(duì)大部分重金屬離子的去除效果較好。14由于該柱的容量規(guī)格為 1.00cc（即交換容量為 2.0-2.2meq/支），通過實(shí)驗(yàn)，當(dāng)收集樣品溶液體積大于 5 mL 時(shí)，該小柱交換容量達(dá)到飽和，失效。因此，使用時(shí)僅收集后續(xù) 2mL 溶液樣品進(jìn)行上機(jī)測(cè)試。5.2 離子色譜分析柱的選擇本方法采用在硝酸和過氧化氫體系下，樣品經(jīng)微波消解后，將其中硫的各種形態(tài)氧化為硫酸根離子， 再利用離子色譜陰離子交換柱對(duì)溶液中硫酸根離子進(jìn)行分離測(cè)試，轉(zhuǎn)換為樣品中硫

30、的含量。 雖然樣品經(jīng)過排酸處理， 但是待測(cè)溶液中仍有一定量的硝酸根離子存在， 且硝酸根離子和硫酸根離子一樣在陰離子交換分離柱上有保留。 因此，對(duì)于離子色譜分析柱的選擇的基本原則就是： 在分離過程中硝酸根離子不會(huì)對(duì)硫酸根離子帶來干擾 。項(xiàng)目組使用硝酸根離子和硫酸根離子的混和標(biāo)準(zhǔn)溶液，考察了不同陰離子分離柱的性質(zhì)和在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下對(duì)二者的分離情況（分離柱規(guī)格均為4×250mm，配 4×50mm 規(guī)格的保護(hù)柱），如下表所示：從表 7 知，由于各個(gè)陰離子分離柱的性質(zhì)不同，當(dāng)采用 AS16 柱、 AS17 柱和 AS19 柱時(shí)，硝酸根離子的保留時(shí)間在硫酸根離子之前，將會(huì)干擾樣品測(cè)試。

31、 AS15 柱可以滿足要求，但是分析時(shí)間稍長(zhǎng)。 AS11-HC 柱和 AS20 柱均能滿足要求，考慮 AS11-HC 柱是同時(shí)分析樣品中無機(jī)陰離子和有機(jī)酸根離子的常用柱，行業(yè)各家實(shí)驗(yàn)室均有配備，為了充分利用現(xiàn)有資源，項(xiàng)目組選用AS11-HC 柱做為樣品分離色譜柱。表 7 不同陰離子分離柱對(duì)硝酸根離子和硫酸根離子分離情況表分離柱柱容量疏水性SO42 保留時(shí)間NO 3 保留時(shí)間（ mol）（ min ）（ min）IonPacAS11-HC290中低5.2576.997IonPacAS15225中高7.50111.823IonPacAS16170非常低6.9525.001IonPacAS1730低

32、14.32410.089IonPacAS19240低12.4129.985IonPacAS20310低4.9826.363155.3 色譜條件的優(yōu)化色譜柱選擇后， 項(xiàng)目組采用其中常見無機(jī)陰離子的混和標(biāo)準(zhǔn)溶液， 對(duì)離子色譜分離條件進(jìn)行了優(yōu)化，主要考察了流動(dòng)相 KOH 的柱流速和濃度對(duì)測(cè)試的影響。具體見表 8。測(cè)試色譜圖見圖 7和圖 8。表 8不同柱流速和流動(dòng)相濃度下SO42和 NO 3 色譜峰分離度不同柱流速SO42保留時(shí)間NO 3保留時(shí)間分離度（ mL/min ）（ min）（ min）1.05.2677.1505.851.24.4135.9735.601.53.5434.7835.31不同柱

33、流速SO42 保留時(shí)間NO 3保留時(shí)間分離度（ mL/min ）（ min）（ min）256.5478.0773.48305.2677.1505.85354.5536.5237.07圖7 不同柱流速下七種常見無機(jī)陰離子分離色譜圖16圖 8 不同 KOH 濃度下七種常見無機(jī)陰離子分離色譜圖從上述圖表可知：當(dāng)色譜分離的流動(dòng)相流速選擇為1.0 mL/min 時(shí)， SO42和NO3 的分離度最大，這也是該色譜柱說明書上的推薦流速。流動(dòng)相KOH 濃度為35 mmol/L 時(shí)， SO42 和NO3 色譜峰的分離度較大，但是在該濃度下 NO2 將干擾2-SO4 的測(cè)試。因此，流動(dòng)相 KOH 濃度選擇為 3

34、0 mmol/L。5.4 不同溶劑基質(zhì)配制標(biāo)準(zhǔn)曲線的影響為了考察不同溶劑基質(zhì)配制的標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)樣品測(cè)試的影響， 項(xiàng)目組分別采用純水、硝酸溶液（基質(zhì)中硝酸根離子濃度為 1000mg/L）和空白消解液為溶劑進(jìn)行硫酸根離子標(biāo)準(zhǔn)曲線的配制， 得出不同基質(zhì)下硫酸根離子標(biāo)準(zhǔn)曲線的特性， 見表 9。再用不同的標(biāo)準(zhǔn)曲線校正給出樣品測(cè)試結(jié)果，具體數(shù)據(jù)見表10。表 9 不同溶劑基質(zhì)下配制硫酸根離子標(biāo)準(zhǔn)曲線的特性標(biāo)曲配制基質(zhì)校正曲線類型標(biāo)準(zhǔn)樣品個(gè)數(shù)相關(guān)系數(shù)截距斜率硝酸溶液線性70.99990.00340.1169純水線性70.9999-0.00160.1164空白消解液線性70.9997-0.00330.115217

35、表 10不同標(biāo)準(zhǔn)曲線校正樣品測(cè)試結(jié)果（含量以硫酸根計(jì)）樣品名稱純水基質(zhì)硝酸溶液基質(zhì)空白消解液基質(zhì)RSD%（ % ）（ % ）（ % ）烤煙1.7391.7211.7591.11白肋煙0.9320.9150.9471.70香料煙1.6191.6021.6391.13烤煙型卷煙1.4151.3991.4331.20混合型卷煙0.9730.9570.9861.45從以上結(jié)果可知， 采用不同的溶劑基質(zhì)進(jìn)行硫酸根離子標(biāo)準(zhǔn)曲線的配制，對(duì)測(cè)試結(jié)果無影響。因此，該方法采用純水進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線的配制。5.5 SO4 2-標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液儲(chǔ)存時(shí)間實(shí)驗(yàn)為考察濃度為100g/mL 的 SO42- 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的合適儲(chǔ)存時(shí)間，項(xiàng)

36、目組將配制后的 SO42-標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液密封儲(chǔ)存于4冰箱中，在一定的時(shí)間間隔內(nèi)進(jìn)行測(cè)試。每次檢測(cè)時(shí)將標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液取出， 放置于室溫下，待溶液溫度到達(dá)室溫后稀釋1000倍（ SO42-濃度為 0.1g/mL ）進(jìn)樣。每次測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)曲線均由新開瓶的SO42-標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（ 1000g/mL ）溶液進(jìn)行配制。測(cè)試結(jié)果見表11。表 11SO42- 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液儲(chǔ)存時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果表( g/mL)測(cè)試次數(shù)0 小時(shí)24 小時(shí)48 小時(shí)72 小時(shí)7 天15 天1 個(gè)月2 個(gè)月3 個(gè)月10.10710.10720.10700.10830.10780.10750.10880.11050.111820.10710.10720.1

37、0740.10720.10820.10980.10920.10980.111930.10720.10770.10820.10770.10860.10910.10860.11100.1119平均值0.10710.10740.10750.10770.10820.10880.10890.11040.1119相對(duì)相差 %00.280.370.561.031.591.683.084.48從上表中可知，在1 個(gè)月的儲(chǔ)存時(shí)間， SO42-標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液稀釋1000 倍后測(cè)試結(jié)果與放置 0 小時(shí)測(cè)試結(jié)果的相對(duì)相差小于 1.68%，放置 3 個(gè)月后的測(cè)試結(jié)果與放置 0 小時(shí)測(cè)試結(jié)果的相對(duì)相差為 4.48%。因此，綜合考慮，該標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液密封儲(chǔ)存于 4冰箱中的使用有效期為 1 個(gè)月。5.6 干擾離子的影響從 5.2 可知，在用陰離子交換柱對(duì)樣品消解液中的硫酸根離子進(jìn)行分離測(cè)試18時(shí)，主要的干擾離子為樣品溶液中存在的其它無機(jī)陰離子， 如氯離子、硝酸根離子等。為了考察其它無機(jī)陰離子對(duì)測(cè)試的影響， 項(xiàng)目組配制了七種常見無機(jī)陰離子（