專利名稱：一種用于卷煙煙氣中煙草特有亞硝胺分析的前處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于樣品前處理儀器領(lǐng)域，涉及一種用于卷煙煙氣中煙草特有亞硝胺分析的前處理裝置。
背景技術(shù)：
卷煙燃燒過程產(chǎn)生的煙氣中含有數(shù)千種化學(xué)物質(zhì)，已經(jīng)鑒定出的化學(xué)成分已經(jīng)超過4000種，這些化學(xué)成分中既有提供煙草香氣、吃味和生理作用的物質(zhì)，也有產(chǎn)生雜氣、刺激和不良?xì)馕兜奈镔|(zhì)，還有微量對人體健康產(chǎn)生危害的物質(zhì)。HOFFMANN名單(69種)以及加拿大政府通過立法要求生產(chǎn)商定期檢測卷煙主流煙氣中的有害成分的名單(46種)中列出的有害物質(zhì)得到了世界衛(wèi)生組織和煙草行業(yè)的普遍認(rèn)可，其中亞硝胺類化合物是最受關(guān)注的有害物質(zhì)之一。煙草中存在4種形式的N-亞硝胺:非揮發(fā)性的N-亞硝胺、帶亞硝基的氨基酸、揮發(fā)性的N-亞硝胺和煙草特有的N-亞硝胺(TSNAs)，其中TSNAs的含量最高。TSNAs是僅存在于煙草及煙草制品中的一類亞硝胺，也是一類重要的致癌物。目前已鑒定出的8中TSNAs中，對N-亞硝基新煙堿、4- (N-甲基亞硝胺基)-1- (3-吡啶基)-1-丁酮，N-亞硝基降煙堿和N-亞硝基假木賊堿的研究較為深入，其含量在10_9 10_6 g/g之間。國內(nèi)外對煙草和煙氣中亞硝胺的提取、凈化、分離和檢測進(jìn)行了大量研究。由于煙草、煙草制品及煙氣中TSNAs含量很低，且基體復(fù)雜，要準(zhǔn)確定量難度較大，因此分析前一般要先進(jìn)行復(fù)雜的樣品前處理過程。先用溶劑提取煙草或煙氣冷凝物中的TSNAs，提取液經(jīng)分離純化后進(jìn)入分析儀器進(jìn)行檢測。作為《煙草控制框架公約》的成員國之一，我國已頒布了測定主流煙氣總粒相物中煙草特有亞硝胺等七種有害成分的國家標(biāo)準(zhǔn)推薦方法。然而由于卷煙煙氣的組成十分復(fù)雜，樣品在色譜檢測前需經(jīng)分離富集等前處理過程，測定卷煙煙氣總粒相物中煙草特有亞硝胺的標(biāo)準(zhǔn)推薦方法存在前處理步驟冗長、操作繁瑣、有機(jī)溶劑消耗大、自動化程度低、不能同時處理多個樣品等問題。因此，研究分析卷煙煙氣中亞硝胺的高效、快速、適用于大批量樣品分析的樣品前處理技術(shù)，建立快速準(zhǔn)確、靈敏度高、重現(xiàn)性好、成本低的分析方法是煙草行業(yè)當(dāng)前的一項(xiàng)迫切任務(wù)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于卷煙煙氣中煙草特有亞硝胺分析的前處理裝置。本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述目的:一種用于卷煙煙氣中煙草特有亞硝胺分析的前處理裝置，包括氮吹濃縮裝置、超聲萃取裝置和柱層析裝置，其中:所述氮吹濃縮裝置包括設(shè)有濃縮進(jìn)樣管的氮吹儀、與氮吹儀相連的自動進(jìn)樣器、與氮吹儀通過氮?dú)夤芟噙B的氮?dú)庀到y(tǒng)，以及與氮吹儀通過濃縮出液管相連的樣品瓶；所述超聲萃取裝置包括裝有萃取瓶的超聲儀，以及通過萃取劑管與萃取瓶相連的溶劑瓶；萃取劑管通過超聲前進(jìn)樣管與濃縮進(jìn)樣管相連，萃取瓶通過超聲后進(jìn)樣管與濃縮進(jìn)樣管相連；所述柱層析裝置包括層析柱，通過廢液管與層析柱相連的廢液瓶，以及通過洗脫管與層析柱相連的洗脫瓶；層析柱通過層析進(jìn)樣管與濃縮出液管相連，廢液管通過二次濃縮管與濃縮進(jìn)樣管相連。使用本實(shí)用新型的前處理裝置時，各種試劑的制備、用量以及加入順序參考GBT23228-2008中描述的方法，先將捕集了卷煙煙氣的濾片或吸附劑等放入超聲萃取裝置中并加入溶劑進(jìn)行萃取，之后萃取液進(jìn)入氮吹濃縮裝置，濃縮后成為第一濃縮液，接著第一濃縮液進(jìn)入層析柱中，分離純化的洗脫液再進(jìn)入氮吹濃縮裝置，加入內(nèi)標(biāo)物后濃縮成為第二濃縮液，進(jìn)入樣品瓶中，即為最終處理產(chǎn)物。最終處理得到樣品瓶中的第二濃縮液可直接上樣到檢測儀器進(jìn)行分析測試。為了控制前處理裝置中各管道內(nèi)液體的流量，萃取劑管與超聲前進(jìn)樣管連接處設(shè)有萃取泵，超聲后進(jìn)樣管上設(shè)有超聲泵，二次濃縮管上設(shè)有濃縮泵，層析進(jìn)樣管上設(shè)有層析泵、洗脫管上設(shè)有洗脫泵。優(yōu)選地，上述的萃取泵、超聲泵、濃縮泵、層析泵和洗脫泵均為電磁流量泵。為了進(jìn)一步引導(dǎo)前處理裝置中液體的流動方向，超聲前進(jìn)樣管設(shè)有超聲前閥門，超聲后進(jìn)樣管與濃縮進(jìn)樣管的連接處和超聲泵之間設(shè)有超聲后閥門，二次濃縮管與濃縮進(jìn)樣管的連接處和濃縮泵之間設(shè)有二次濃縮閥門，層析進(jìn)樣管與濃縮出液管的連接處和層析泵之間設(shè)有層析進(jìn)樣閥門，層析進(jìn)樣管與濃縮出液管的連接處和樣品瓶之間設(shè)有樣品閥門，廢液管與二次濃縮管的連接處和層析柱之間設(shè)有層析閥門，廢液管與二次濃縮管的連接處和廢液瓶之間設(shè)有廢液閥門，廢液管與二次濃縮管的連接處和濃縮泵之間設(shè)有濃縮閥門。優(yōu)選地,萃取瓶的瓶口內(nèi)徑為34 40 mm,萃取瓶的圓弧部內(nèi)徑為94 100mm,萃取瓶的底部內(nèi)徑為130 134 mm ;溶劑瓶的容量為2.5 4 L ;萃取瓶內(nèi)設(shè)有圓柱體下凹部分，方便超聲萃取完成后可以將萃取液完全輸出；層析柱的內(nèi)徑為20 24 mm，長度為300 320 mm。優(yōu)選地，氮吹儀設(shè)有紅外檢測器，紅外檢測器根據(jù)氮吹儀中萃取液的濃縮體積來控制氮吹功能的開啟與關(guān)閉。作為一個優(yōu)選的方案，本實(shí)用新型還設(shè)有與氮吹濃縮裝置連接的回收裝置。所述回收裝置包括與氮吹儀相連的冷凝裝置以及與冷凝裝置相連的萃取劑回收瓶，冷凝裝置依次經(jīng)過過濾裝置和增壓裝置連接至氮?dú)夤?。在該方案中，用冷凝裝置回收萃取溶劑和洗脫液，用過濾裝置和增壓裝置回收氮?dú)獠⒀h(huán)利用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:1.本實(shí)用新型將卷煙煙氣中煙草特有亞硝胺分析前處理的各個步驟連接起來，并實(shí)現(xiàn)了自動化，提高卷煙煙氣中煙草特有亞硝胺分析的穩(wěn)定性、重復(fù)性和前處理效率。2.本實(shí)用新型所提供的前處理裝置通過冷凝裝置將萃取溶劑和洗脫液回收，減少了將其排放到大氣中對環(huán)境的危害。[0021]3.本實(shí)用新型所提供的前處理裝置通過過濾裝置和增壓裝置將氮?dú)饣厥蘸笱h(huán)使用，節(jié)約成本。

圖1:本實(shí)用新型實(shí)施例1中前處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記表:1溶劑瓶；2萃取瓶；3超聲儀；4萃取栗；5超聲栗；6氣吹儀；5進(jìn)樣器；7氮?dú)庀到y(tǒng)；8樣品瓶；9樣品閥門；10層析進(jìn)樣閥門；11 二次濃縮閥門；12超聲后閥門；13超聲前閥門；14自動進(jìn)樣器；15萃取劑回收瓶；16冷凝裝置；17過濾裝置；18增壓裝置；19濃縮泵；20層析泵；21層析柱；22廢液瓶；23洗脫泵；24洗脫瓶；25層析閥門；26濃縮閥門；27廢液閥門。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1裝置的構(gòu)建:一種用于卷煙煙氣中煙草特有亞硝胺分析的前處理裝置，包括氮吹濃縮裝置、超聲萃取裝置、柱層析裝置和回收裝置，其中:所述氮吹濃縮裝置包括設(shè)有濃縮進(jìn)樣管的氮吹儀6、與氮吹儀6相連的自動進(jìn)樣器14、與氮吹儀6通過氮?dú)夤芟噙B的氮?dú)庀到y(tǒng)7，以及與氮吹儀6通過濃縮出液管相連的樣品瓶8 ；所述超聲萃取裝置包括裝有萃取瓶2 (瓶口內(nèi)徑為34 mm,萃取瓶2的圓弧部內(nèi)徑為94 mm,萃取瓶2的底部內(nèi)徑為130 mm,設(shè)有圓柱下凹部分)的超聲儀3,以及通過萃取劑管與萃取瓶2相連的溶劑瓶I (可容納4 L溶劑)；萃取劑管通過超聲前進(jìn)樣管與濃縮進(jìn)樣管相連，萃取瓶2通過超聲后進(jìn)樣管與濃縮進(jìn)樣管相連；所述柱層析裝置包括層析柱21 (內(nèi)徑為20 mm，長度為300 mm)，通過廢液管與層析柱21相連的廢液瓶22，以及通過洗脫管與層析柱21相連的洗脫瓶24 ;層析柱21通過層析進(jìn)樣管與濃縮出液管相連，廢液管通過二次濃縮管與濃縮進(jìn)樣管相連；所述回收裝置包括與氮吹儀6相連的冷凝裝置16以及與冷凝裝置16相連的萃取劑回收瓶15，冷凝裝置16依次經(jīng)過過濾裝置17和增壓裝置18連接至氮?dú)夤?。萃取劑管與超聲前進(jìn)樣管連接處設(shè)有萃取泵4，超聲后進(jìn)樣管上設(shè)有超聲泵5，二次濃縮管上設(shè)有濃縮泵19，層析進(jìn)樣管上設(shè)有層析泵20、洗脫管上設(shè)有洗脫泵23 ;所述萃取泵4、超聲泵5、濃縮泵19、層析泵20和洗脫泵23均為電磁泵。超聲前進(jìn)樣管設(shè)有超聲前閥門13，超聲后進(jìn)樣管與濃縮進(jìn)樣管的連接處和超聲泵5之間設(shè)有超聲后閥門12，二次濃縮管與濃縮進(jìn)樣管的連接處和濃縮泵19之間設(shè)有二次濃縮閥門11，層析進(jìn)樣管與濃縮出液管的連接處和層析泵20之間設(shè)有層析進(jìn)樣閥門10，層析進(jìn)樣管與濃縮出液管的連接處和樣品瓶8之間設(shè)有樣品閥門9，廢液管與二次濃縮管的連接處和層析柱21之間設(shè)有層析閥門25，廢液管與二次濃縮管的連接處和廢液瓶22之間設(shè)有廢液閥門27，廢液管與二次濃縮管的連接處和濃縮泵19之間設(shè)有濃縮閥門26。氮吹儀6設(shè)有紅外檢測器，紅外檢測器根據(jù)氮吹儀6中萃取液的濃縮體積來控制氮吹功能的開啟與關(guān)閉。[0034]實(shí)施例2使用實(shí)施例1構(gòu)建的裝置，并結(jié)合GBT 23228-2008中描述的方法，進(jìn)行卷煙煙氣中煙草特有亞硝胺分析的前處理。具體方法如下:將捕集了卷煙煙氣的濾片(吸附劑)(濾片或吸附劑捕集到的是煙氣總粒相物)放入超聲儀3中的萃取瓶2中，萃取劑(二氯甲烷)置于溶劑瓶I中，通過萃取泵4 (20 ml/s,流量可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)節(jié))將溶劑瓶I中的100 mL萃取劑輸送到萃取瓶2中進(jìn)行第一次萃取，超聲萃取時間為10 min,獲得第一次萃取液。超聲完成后，超聲后閥門12打開，第一次萃取液通過超聲泵5(20 ml/s，流量可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)節(jié))進(jìn)入氮吹儀6進(jìn)行濃縮，當(dāng)萃取液完全進(jìn)入氮吹儀6后，超聲后閥門12關(guān)閉，氮吹儀6開始進(jìn)行濃縮，氮吹儀中的氮?dú)庥傻獨(dú)庀到y(tǒng)7供應(yīng)，當(dāng)?shù)祪x6中的萃取液濃縮至5 ml時，氮吹儀6由紅外檢測響應(yīng)后自動終止氮吹。在氮吹過程中，萃取劑經(jīng)過冷凝裝置16進(jìn)入到萃取劑回收瓶15回收；氮?dú)饨?jīng)過冷凝裝置16后經(jīng)過過濾裝置17和增壓裝置18重新回到氮吹儀6中重復(fù)利用。氮吹完成后萃取泵4將80 mL萃取劑輸送到超聲儀3中進(jìn)行第二次萃取(10 min),之后萃取液進(jìn)入氮吹儀6，氮吹儀6重復(fù)第一次氮吹過程。第二次氮吹完成后重復(fù)進(jìn)行第三次萃取過程和氮吹過程。合并三次萃取液獲得總萃取液(三次萃取溶液共260 ml)，總萃取液濃縮至5 mL后，層析進(jìn)樣閥門10打開，總萃取液通過層析泵20輸送進(jìn)入層析柱21中，層析柱21下層裝填有15 g堿性氧化鋁，上層裝填有10 g無水硫酸鈉。層析閥門25和廢液閥門27打開，5 ml萃取液通過層析柱后21進(jìn)入到廢液瓶22中。之后超聲前閥門13打開，溶劑瓶I中的30mL萃取劑通過萃取泵4經(jīng)過氮吹儀6后經(jīng)層析進(jìn)樣閥門10進(jìn)入層析柱21進(jìn)行淋洗層析柱，不收集洗脫液，洗脫液經(jīng)層析閥門25和廢液閥門27進(jìn)入廢液瓶22中。然后洗脫瓶24中100 mL8%甲醇-二氯甲烷(體積分?jǐn)?shù))洗脫液通過洗脫泵23進(jìn)入層析柱21淋洗層析柱，此時廢液閥門27關(guān)閉，濃縮閥門26打開，洗脫液通過層析閥門25、濃縮閥門26和濃縮泵19進(jìn)入氮吹儀6，待洗脫液完全進(jìn)入氮吹儀6后，自動進(jìn)樣器14加入Iml內(nèi)標(biāo)物(按GBT 23228-2008中的要求配備)后氮吹儀6進(jìn)行濃縮，當(dāng)?shù)祪x6中的溶液濃縮至I ml時，氮吹儀6由紅外檢測響應(yīng)后自動終止氮吹。然后樣品閥門9打開，濃縮液進(jìn)入樣品瓶8中，即為最終處理產(chǎn)物。最終處理得到樣品瓶中的濃縮液可直接上樣到檢測儀器進(jìn)行分析測試。通過本裝置檢測出的結(jié)果與GB23228-2008《卷煙主流煙氣總粒相物中煙草特有N-亞硝胺的測定氣相色譜熱能分析聯(lián)用法》規(guī)定的前處理方法得出的結(jié)果相一致，相對偏差在10%以內(nèi)，符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。通過該裝置測得的N-亞硝基新煙堿、4- (N-甲基亞硝胺基)_1_ (3-卩比唳基)-1- 丁酮、N-亞硝基降煙堿和N-亞硝基假木賊堿回收率分別是93.4%, 94.8%, 94.5% 和 91.2%。
權(quán)利要求1.一種用于卷煙煙氣中煙草特有亞硝胺分析的前處理裝置，包括氮吹濃縮裝置、超聲萃取裝置和柱層析裝置，其特征在于: 所述氮吹濃縮裝置包括設(shè)有濃縮進(jìn)樣管的氮吹儀(6)、與氮吹儀(6)相連的自動進(jìn)樣器(14)、與氮吹儀(6)通過氮?dú)夤芟噙B的氮?dú)庀到y(tǒng)(7)，以及與氮吹儀(6)通過濃縮出液管相連的樣品瓶(8)； 所述超聲萃取裝置包括裝有萃取瓶(2)的超聲儀(3)，以及通過萃取劑管與萃取瓶(2)相連的溶劑瓶(I);萃取劑管通過超聲前進(jìn)樣管與濃縮進(jìn)樣管相連，萃取瓶(2)通過超聲后進(jìn)樣管與濃縮進(jìn)樣管相連； 所述柱層析裝置包括層析柱(21)，通過廢液管與層析柱(21)相連的廢液瓶(22)，以及通過洗脫管與層析柱(21)相連的洗脫瓶(24);層析柱(21)通過層析進(jìn)樣管與濃縮出液管相連，廢液管通過二次濃縮管與濃縮進(jìn)樣管相連。
2.如權(quán)利要求1所述的前處理裝置，其特征在于萃取劑管與超聲前進(jìn)樣管連接處設(shè)有萃取泵(4)，超聲后進(jìn)樣管上設(shè)有超聲泵(5)，二次濃縮管上設(shè)有濃縮泵(19)，層析進(jìn)樣管上設(shè)有層析泵(20 )、洗脫管上設(shè)有洗脫泵(23 )。
3.如權(quán)利要求2所述的前處理裝置，其特征在于所述萃取泵(4)、超聲泵(5)、濃縮泵(19)、層析泵(20)和洗脫泵(23)均為流量泵。
4.如權(quán)利要求2所述的前處理裝置，其特征在于:超聲前進(jìn)樣管設(shè)有超聲前閥門(13)，超聲后進(jìn)樣管與濃縮進(jìn)樣管的連接處和超聲泵(5)之間設(shè)有超聲后閥門(12)，二次濃縮管與濃縮進(jìn)樣管的連接處和濃縮泵(19)之間設(shè)有二次濃縮閥門(11 )，層析進(jìn)樣管與濃縮出液管的連接處和層析泵(20)之間設(shè)有層析進(jìn)樣閥門(10)，層析進(jìn)樣管與濃縮出液管的連接處和樣品瓶(8)之間設(shè)有樣品閥門(9)，廢液管與二次濃縮管的連接處和層析柱(21)之間設(shè)有層析閥門(25 )，廢液管與二次濃縮管的連接處和廢液瓶(22 )之間設(shè)有廢液閥門(27)，廢液管與二次濃縮管的連接處和濃縮泵(19)之間設(shè)有濃縮閥門(26)。
5.如權(quán)利要求1所述的前處理裝置，其特征在于:萃取瓶(2)的瓶口內(nèi)徑為34 40mm，萃取瓶(2)的圓弧部內(nèi)徑為94 100 mm,萃取瓶(2)的底部內(nèi)徑為130 134mm。
6.如權(quán)利要求1所述的前處理裝置，其特征在于溶劑瓶(I)的容量為2.5 4 L0
7.如權(quán)利要求1所述的卷煙煙氣中煙草特有亞硝胺分析前處理裝置，其特征在于萃取瓶(2)內(nèi)設(shè)有圓柱體下凹部分。
8.如權(quán)利要求1所述的前處理裝置，其特征在于層析柱(21)的內(nèi)徑為20 24mm，長度為300 320mm。
9.如權(quán)利要求1所述的前處理裝置，其特征在于氮吹儀(6)設(shè)有紅外檢測器，紅外檢測器根據(jù)氮吹儀(6 )中萃取液的濃縮體積來控制氮吹功能的開啟與關(guān)閉。
10.如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的前處理裝置，其特征在于:還設(shè)有與氮吹濃縮裝置相連的回收裝置；所述的回收裝置包括與氮吹儀(6)相連的冷凝裝置(16)以及與冷凝裝置(16)相連的萃取劑回收瓶(15)，冷凝裝置(16)依次經(jīng)過過濾裝置(17)和增壓裝置(18)連接至氮?dú)夤堋?br> 專利摘要本實(shí)用新型屬于樣品前處理領(lǐng)域，涉及一種用于卷煙煙氣中煙草特有亞硝胺分析的前處理裝置，該裝置包括超聲萃取裝置、柱層析裝置和氮吹濃縮裝置。先將捕集了卷煙煙氣的濾片或吸附劑等放入超聲萃取裝置中并加入溶劑進(jìn)行萃取，之后萃取液進(jìn)入氮吹濃縮裝置，濃縮后成為第一濃縮液，接著第一濃縮液進(jìn)入層析柱中，分離純化的洗脫液再進(jìn)入氮吹濃縮裝置，加入內(nèi)標(biāo)物后濃縮成為第二濃縮液，進(jìn)入樣品瓶中，即為最終處理產(chǎn)物。本實(shí)用新型將卷煙煙氣中煙草特有亞硝胺分析前處理的各個步驟連接起來，并實(shí)現(xiàn)了自動化，提高卷煙煙氣中煙草特有亞硝胺分析的穩(wěn)定性、重復(fù)性和前處理效率。
文檔編號G01N30/06GK202994747SQ20122073223
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者沈光林, 吳君章, 汪軍霞, 孔浩輝 申請人:廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司