《煙用三乙酸甘油酯 水分的測定 氣相色譜法》技術(shù)報(bào)告

《煙用三乙酸甘油酯水分的測定氣相色譜法》技術(shù)報(bào)告1引言煙用三乙酸甘油酯是煙用材料的重要組成部分，在煙用醋酸纖維濾棒的成型工藝中，大多采用三乙酸甘油酯作為增塑劑[1-4]，以改善濾棒與卷煙的接裝特性，提高濾棒的抗熱塌陷性能，三乙酸甘油酯也會(huì)影響卷煙的抽吸質(zhì)量[2]。YC144-2008《煙用三乙酸甘油酯》[5]規(guī)定了煙用三乙酸甘油酯含量、色度、水分、酸度、砷含量等技術(shù)指標(biāo)，為煙用三乙酸甘油酯的產(chǎn)品質(zhì)量提供了有效的技術(shù)保障。其中水分的技術(shù)指標(biāo)為≤0.050%，水分過高時(shí)易促使三乙酸甘油酯的水解，導(dǎo)致三乙酸甘油酯含量降低、雜質(zhì)含量增加；水分過低時(shí)影響樣品色澤，即水分過高或過低都會(huì)影響到其性能。實(shí)際煙用三乙酸甘油酯產(chǎn)品中，水分含量一般在0.01%~0.04%之間。對(duì)于煙用三乙酸甘油酯水分的測定，YC144-2008規(guī)定按GB/T6283卡爾·費(fèi)休法[6]進(jìn)行?？枴べM(fèi)休法是經(jīng)典的水分定量方法，能夠準(zhǔn)確測定樣品真實(shí)的水分含量，但除了有一個(gè)非常好的測定儀器外，測定的物質(zhì)中必須無干擾物質(zhì)存在，根據(jù)物質(zhì)中水分的含量確定適當(dāng)?shù)倪M(jìn)樣量，克服各種影響測定精度的因素，細(xì)心操作，才能得到好的測定結(jié)果；另外，該方法自動(dòng)化程度較低，批量檢測效率不高；卡爾·費(fèi)休法所用試劑復(fù)雜，且不穩(wěn)定。項(xiàng)目組也發(fā)現(xiàn)利用卡爾·費(fèi)休法對(duì)大量煙用三乙酸甘油酯樣品進(jìn)行水分測定時(shí)，發(fā)現(xiàn)隨著樣品量的增加，卡爾·費(fèi)休儀器需要的穩(wěn)定時(shí)間也在增加，漂移值在不斷地上升，會(huì)對(duì)測定結(jié)果產(chǎn)生影響，使測定結(jié)果的值偏高，且平行性稍差。隨著分析要求的日益嚴(yán)格，色譜技術(shù)更趨成熟，毛細(xì)管色譜柱分辨率高、檢測時(shí)間短、定量結(jié)果準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好，更適合于批量樣品分析。早在20世紀(jì)70年代，就用氣相色譜法測定有機(jī)溶劑苯、甲苯中的微量水份的報(bào)道[7]，且不斷被研究發(fā)展[8-20]，被廣泛應(yīng)用于有機(jī)溶劑、涂料等基質(zhì)中水分的測定。GB18582-2008《室內(nèi)裝飾裝修材料內(nèi)墻涂料中有害物質(zhì)限量》[21]的研究過程中也發(fā)現(xiàn)采用氣相色譜法檢測水性涂料的水分，方便、快捷、干擾因素少，準(zhǔn)確性高，能滿足生產(chǎn)監(jiān)控和新產(chǎn)品開發(fā)研究的要求，同時(shí)為水性涂料揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）的檢測提供準(zhǔn)確的水分含量。在GB18582-2008中規(guī)定“本標(biāo)準(zhǔn)中的水分含量采用氣相色譜法或卡爾·費(fèi)休法測試。氣相色譜法為仲裁方法?！盵21]氣相色譜法測定水份含量已廣泛應(yīng)用于煙草行業(yè)，已發(fā)布的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO16632：2003《Tobaccoandtobaccoproducts-Determinationofwatercontent-Gas-chromatographicmethod》[22]、CORESTA推薦的方法（NO.57：2002）《DeterminationofwaterintobaccoandtobaccoproductsbyGaschromatographicanalysis》[23]，以及國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T23203.1-2013《卷煙總粒相物中水分的測定第1部分：氣相色譜法》[24]、煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T345-2010《煙草及煙草制品水分的測定氣相色譜法》[25]均推薦使用氣相色譜分析方法，且已證明氣相色譜分析方法與卡爾·費(fèi)休法測得的水分含量沒有顯著差異[24-27]。因此，本項(xiàng)目參考國內(nèi)外相關(guān)資料，結(jié)合煙草行業(yè)水分測定的實(shí)際情況，以GB18582-2008《室內(nèi)裝飾裝修材料內(nèi)墻涂料中有害物質(zhì)限量》和GB/T23203.1-2013《卷煙總粒相物中水分的測定第1部分：氣相色譜法》為主要參考文獻(xiàn)，并考慮煙用三乙酸甘油酯樣品特點(diǎn)，開發(fā)研究煙用三乙酸甘油酯中水分含量氣相色譜測定的標(biāo)準(zhǔn)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有YC144-2008標(biāo)準(zhǔn)中卡爾·費(fèi)休法的有效補(bǔ)充。2實(shí)驗(yàn)原理將煙用三乙酸甘油酯溶解于含有內(nèi)標(biāo)物的稀釋溶劑中，氣相色譜法測定，內(nèi)標(biāo)法定量。3實(shí)驗(yàn)部分3.1主要試劑和儀器設(shè)備3.1.1主要試劑無水N,N-二甲基甲酰胺（DMF），分析純，含分子篩，水分含量≤50ppm，購自北京伊諾凱科技有限公司；丙酮，色譜純，購自美國JTBaker公司；水，取自Milli-Q超純水系統(tǒng)（美國Millipore公司）；3A分子篩，4~8目，購自美國Acros公司（使用前分子篩必須在300℃下活化5~6小時(shí)，然后密閉冷卻到室溫再使用）。內(nèi)標(biāo)溶液：稱取2.5g丙酮于25mL容量瓶中，精確至0.1mg，以DMF稀釋并定容，得到濃度為0.1g/mL的內(nèi)標(biāo)溶液。密封避光貯存于0℃~4℃條件下，有效期半個(gè)月。標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：稱取0.01g的水于50mL具蓋錐形瓶中，精確至0.1mg，加入10mLDMF和0.1mL內(nèi)標(biāo)溶液，密封并搖勻。該標(biāo)準(zhǔn)工作溶液隨配隨用。3.1.2儀器設(shè)備Agilent6890N氣相色譜儀，配有熱導(dǎo)池檢測器（TCD）；AgilentPorapakQ不銹鋼填充氣相色譜柱（長度1.8m，外徑1/8英寸，內(nèi)徑2mm，固定相100~80目），SupelcoChromosorb102不銹鋼填充氣相色譜柱（長度1.8m，外徑1/8英寸，內(nèi)徑2.1mm，固定相100~80目），AgilentPLOTQ毛細(xì)管氣相色譜柱（柱長30m，內(nèi)徑0.530mm，膜厚40.0μm）；BSA224S-CW型電子天平（感量：0.0001g，德國Sartorius公司）。3.2操作步驟3.2.1樣品前處理稱取10g樣品于50mL具蓋錐形瓶中，精確至0.01g，加入10mLDMF和0.1mL內(nèi)標(biāo)溶液，密封并搖勻，轉(zhuǎn)移至色譜小瓶中。3.2.2空白實(shí)驗(yàn)不加樣品，按3.2.1步驟處理后，進(jìn)行GC分析?？瞻讓?shí)驗(yàn)與樣品處理及標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的配制必須同批處理。3.2.3測定3.2.3.1測定條件以下分析條件可供參考，采用其他條件應(yīng)驗(yàn)證其適用性。——色譜柱：毛細(xì)管色譜柱，固定相為鍵合聚苯乙烯-二乙烯基苯，規(guī)格為[30m(長度)×0.53mm(內(nèi)徑)×40.0μm(膜厚)]；——載氣：氦氣，恒流模式，流量8mL/min；——進(jìn)樣口溫度：260℃；——進(jìn)樣體積：2μL；分流進(jìn)樣，分流比：5:1；——柱溫箱升溫程序：初始溫度為170℃，初始時(shí)間為2.5min；然后以50℃/min速率升至260℃，保持30min；——檢測器溫度：260℃，參比流量20mL/min；3.2.3.2樣品測定分別將標(biāo)準(zhǔn)工作溶液、樣品溶液和空白溶液注入氣相色譜儀，計(jì)算水分與內(nèi)標(biāo)物的峰面積比r。3.2.3.3結(jié)果表述水的相對(duì)校正因子R由式（1）得出：（1）式中：R——水的相對(duì)校正因子；mis——內(nèi)標(biāo)的添加質(zhì)量，單位克（g）；mw——標(biāo)準(zhǔn)工作溶液中水的質(zhì)量，單位克（g）；rs——標(biāo)準(zhǔn)工作溶液中水分與內(nèi)標(biāo)物的峰面積比；r0——空白樣品中水分與內(nèi)標(biāo)物的峰面積比；R值取兩次測定的平均值，保留4位有效數(shù)字。試樣中水分含量Xi由式（2）得出：（2）式中：Xi——試樣中水分含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；mis——內(nèi)標(biāo)的添加質(zhì)量，單位克（g）；mi——試樣的質(zhì)量，單位克（g）；ri——樣品溶液中水分與內(nèi)標(biāo)物的峰面積比；r0——空白樣品中水分與內(nèi)標(biāo)物的峰面積比；R——水的相對(duì)校正因子；以兩次平行測定結(jié)果的算術(shù)平均值作為最終測定結(jié)果，精確至0.001%。兩次平行測定結(jié)果之差不應(yīng)大于0.003%。4結(jié)果與討論4.1溶劑的選擇由于三乙酸甘油酯粘度較大，易在進(jìn)樣針中的推動(dòng)桿與針內(nèi)壁的縫隙里殘留，造成樣品之間的交叉污染，故不適合采用直接進(jìn)樣分析方法。對(duì)于固體和液體樣品中水分的氣相色譜測定方法，一般采用有機(jī)溶劑對(duì)樣品進(jìn)行萃取或者稀釋后進(jìn)樣，所用有機(jī)溶劑一般有甲醇[25]、異丙醇[24]和DMF[21]等溶劑。異丙醇和甲醇是煙草、煙氣水分的氣相色譜測定方法中常用的萃取溶劑，GB/T23203.1-2013采用異丙醇作為萃取溶劑萃取卷煙煙氣的濾片上的水分，然后將萃取液上機(jī)分析[24]；YC/T345-2010采用甲醇作為萃取溶劑萃取煙草及煙草制品中的水分，然后將萃取液上機(jī)分析[25]。但文獻(xiàn)表明，甲醇、乙醇會(huì)與三乙酸甘油酯發(fā)生酯交換反應(yīng)[28]，異丙醇也存在與三乙酸甘油酯發(fā)生反應(yīng)的可能性，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在三乙酸甘油酯的異丙醇稀釋體系中加入高濃度的氫氧化鈉溶液，可以催化異丙醇與三乙酸甘油酯的反應(yīng)，導(dǎo)致其酯含量測定結(jié)果降低，雖然一般異丙醇溶劑的堿度不足以達(dá)到催化該反應(yīng)的程度，但也要密切關(guān)注堿污染時(shí)，異丙醇與三乙酸甘油酯可能發(fā)生的反應(yīng)。所以，不宜采用醇類溶劑作為三乙酸甘油酯水分的氣相色譜測定時(shí)的稀釋溶劑。GB18582-2008《室內(nèi)裝飾裝修材料內(nèi)墻涂料中有害物質(zhì)限量》[21]、HJ/T201-2005《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求水性涂料》[29]、香港環(huán)保標(biāo)志標(biāo)準(zhǔn)HKEPL-004-2002《油漆》[30]、HKEPL-01-004《水性涂料》[31]均采用DMF作為水性涂料中水分含量的氣相色譜測定時(shí)的稀釋溶劑。DMF為N,N-二甲基甲酰胺，是一種透明液體，沸點(diǎn)為152.8℃，能和水及大部分有機(jī)溶劑互溶，它是化學(xué)反應(yīng)的常用溶劑。產(chǎn)品調(diào)研發(fā)現(xiàn)，商品化的含分子篩的無水DMF中水分≤0.005%，且由于產(chǎn)品中含有分子篩，產(chǎn)品的水分含量相對(duì)穩(wěn)定；煙用三乙酸甘油酯的水分要求為≤0.05%，一般為0.01%~0.04%，所以DMF可以滿足煙用三乙酸甘油酯水分含量的測定要求。實(shí)驗(yàn)（圖1、圖2）顯示，DMF與水分、內(nèi)標(biāo)的色譜峰分離良好。需要注意的是，若稀釋溶劑DMF的水分含量＞0.01%時(shí)，則稀釋溶劑的水分含量可能會(huì)高于三乙酸甘油酯樣品的水分含量，從而導(dǎo)致樣品稀釋后的水分色譜峰比溶劑空白的水分色譜峰還低的情況，無法進(jìn)行定量計(jì)算。所以，實(shí)驗(yàn)所用稀釋溶劑DMF中應(yīng)放置分子篩加以干燥保存，推薦使用3A分子篩。若實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)樣品稀釋后的水分色譜峰比溶劑空白的水分色譜峰還低的情況，則該批稀釋溶劑就不能再使用。圖1標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的氣相色譜圖1-水；2-內(nèi)標(biāo)；3-DMF圖2典型樣品的氣相色譜圖1-水；2-內(nèi)標(biāo)；3-DMF；4-三乙酸甘油酯4.2內(nèi)標(biāo)的選擇氣相色譜測定水分時(shí)，多采用內(nèi)標(biāo)法定量，主要是由于外標(biāo)法分析誤差較大，而內(nèi)標(biāo)法定量能消除儀器、操作等的影響，提高測定的精密度，另外，對(duì)溶液體積的準(zhǔn)確性要求不高。GB/T23203.1-2013測卷煙主流煙氣中的水分含量采用乙醇作為內(nèi)標(biāo)[24]，YC/T345-2010測煙草及煙草制品[25]、GB18582-2008[21]和HJ/T201-2005[29]測涂料中水分含量時(shí)采用異丙醇作為內(nèi)標(biāo)，但文獻(xiàn)[28]表明，乙醇會(huì)與三乙酸甘油酯發(fā)生酯交換反應(yīng)，異丙醇也存在與三乙酸甘油酯發(fā)生反應(yīng)的可能性?？紤]到與三乙酸甘油酯樣品和水分的溶解性[32]，以及在TCD檢測器上的適用性，實(shí)驗(yàn)考察了丙酮為內(nèi)標(biāo)時(shí)的情況，實(shí)驗(yàn)（圖1、圖2）結(jié)果表明在選定的色譜條件下，水、內(nèi)標(biāo)和溶劑分離良好。4.3樣品前處理方式的選擇和優(yōu)化由于三乙酸甘油酯樣品與溶劑DMF是互溶的，所以，本方法的樣品前處理相對(duì)簡單，只需要將稀釋溶液密封并搖勻即可，無需振蕩。實(shí)驗(yàn)考察了取樣量對(duì)測定結(jié)果的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1，結(jié)果表明：稱樣量較小時(shí)，測定結(jié)果偏高，可能是受環(huán)境影響較大的緣故；稱樣量為10~20g時(shí)，測定結(jié)果穩(wěn)定，重復(fù)性較好。另外，考慮到對(duì)粘度較大的煙用三乙酸甘油酯樣品取樣的方便性和快捷性，最終確定取樣量為10g。表1取樣量對(duì)測定結(jié)果的影響樣品1樣品2稱樣量（g）水分含量（%）稱樣量（g）水分含量（%）10.990.0291.020.04922.110.0271.980.05134.930.0234.960.04649.850.01710.190.037515.060.01915.030.036619.890.01819.970.0384.4檢測條件的選擇和優(yōu)化4.4.1色譜柱的選擇資料調(diào)研表明，2010年以前，固體或液體基質(zhì)中水分含量的氣相色譜法測定中，多采用填充柱分離分析，如高分子多孔微球[21,29-31]、PorapakQ（乙基乙烯苯和二乙烯基苯共聚多孔多孔小球）和Chromosorb102[24]。隨著分析要求的日益嚴(yán)格，色譜技術(shù)更趨成熟，毛細(xì)管色譜柱分辨率高、檢測時(shí)間短、定量結(jié)果準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好，更適合于批量樣品分析，如在GB/T23203.1-2013中，就提供了毛細(xì)管色譜柱（內(nèi)徑0.530mm，膜厚40.0μm，柱長30m的PLOT/Q柱）的操作條件[24]；YC/T345-2012推薦使用PoraPLOTU毛細(xì)管柱（內(nèi)徑0.530mm，膜厚20.0μm，柱長25m）[25]。實(shí)驗(yàn)首先考察了PorapakQ和Chromosorb102填充色譜柱在三乙酸甘油酯水分測定中的色譜分離情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：（1）對(duì)于PorapakQ填充色譜柱，最高使用溫度為250℃，三乙酸甘油酯的沸點(diǎn)為258~260℃，如圖3所示，在PorapakQ填充色譜柱的最高使用溫度250℃下，三乙酸甘油酯的出峰時(shí)間較長，從20min至55min，分析效率較低，且丙酮的色譜峰較寬，靈敏度稍低；（2）對(duì)于Chromosorb102填充色譜柱，最高使用溫度僅為190℃，與三乙酸甘油酯的沸點(diǎn)相差較大，如圖4所示，在其最高使用溫度190℃下，三乙酸甘油酯的出峰時(shí)間更長，在第一針樣品的100min內(nèi)不出峰，在下一針樣品的16min開始出峰，100min時(shí)基線尚未回到正常位置，而滯留在色譜柱內(nèi)的三乙酸甘油酯會(huì)對(duì)下一針進(jìn)樣的樣品的色譜保留時(shí)間和色譜峰面積均會(huì)有影響，造成測定結(jié)果的重復(fù)性較差。另外填充柱的分離效能和分析速度均不如毛細(xì)管柱，所以，本方法不推薦使用填充色譜柱。圖3典型樣品在PorapakQ填充色譜柱上的氣相色譜圖1-水；2-內(nèi)標(biāo)；3-DMF；4-三乙酸甘油酯圖4典型樣品在Chromosorb102填充色譜柱上的氣相色譜圖1-水；2-內(nèi)標(biāo)；3-DMF；4-三乙酸甘油酯近年來，隨著分析要求的日益嚴(yán)格，色譜技術(shù)更趨成熟，多種高效能的毛細(xì)管色譜柱已逐漸替代了日常分析用的填充色譜柱。這類毛細(xì)管柱多為大內(nèi)徑（內(nèi)徑為0.32mm和0.53mm）、厚液膜（大于10μm）的毛細(xì)管柱。GB/T23203.1-2013在方法開發(fā)研究過程中，對(duì)比了PoraPLOTQ毛細(xì)管柱、PoraBONDQ毛細(xì)管柱、PoraPLOTU毛細(xì)管柱分析樣品的色譜圖，得出了內(nèi)徑0.530mm，膜厚40.0μm，柱長30m的PLOTQ柱的分離效果最好的結(jié)論。PLOTQ毛細(xì)管柱的最高使用溫度為290℃，高于三乙酸甘油酯的沸點(diǎn)，同時(shí)為便于不同標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行過程中的一致性，實(shí)驗(yàn)考察了GB/T23203.1-2013中所用毛細(xì)管柱的適用性，結(jié)果（圖1、圖2）發(fā)現(xiàn)，在該色譜柱上，水、丙酮、溶劑DMF分離良好，色譜峰形較好，且三乙酸甘油酯可以在30min前出峰完畢，不會(huì)對(duì)下一針樣品造成干擾，實(shí)驗(yàn)證明該色譜柱可以用于煙用三乙酸甘油酯中水分含量的測定。另外，YC/T345-2012《煙草及煙草制品水分的測定氣相色譜法》推薦使用的PoraPLOTU毛細(xì)管柱，最高使用溫度僅為190℃，不能滿足沸點(diǎn)為258~260℃的三乙酸甘油酯的出峰需要，本方法不予考慮。4.4.2色譜條件的選擇和優(yōu)化為便于行業(yè)內(nèi)不同標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行過程中的一致性，實(shí)驗(yàn)考察了GB/T23203.1-2013中所用色譜條件在本方法上的適用性。4.4.2.1載氣種類和流量TCD通常用He或H2作載氣，因?yàn)樗鼈兊臒釋?dǎo)系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他化合物，且用He或H2作載氣的TCD，其靈敏度高、峰形正常、響應(yīng)因子穩(wěn)定，易于定量，線性范圍寬。北美多用He作載氣，因它安全，一些國家或地區(qū)因He昂貴，也用H2。N2或Ar也可作為TCD的載氣，但因其靈敏度低，且易出W峰，響應(yīng)因子受溫度影響，線性范圍窄，一般不用。GB/T23203.1-2013[24]和YC/T345-2012[25]均使用He為水分測定時(shí)的載氣，GB18582-2008[21]和HJ/T201-2005[29]推薦使用H2或N2作載氣。為便于行業(yè)內(nèi)不同標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行過程中的一致性，并避免出現(xiàn)H2作載氣時(shí)的安全性問題，而且三乙酸甘油酯的水分含量相對(duì)較低，需要選擇較高靈敏度的檢測條件，故實(shí)驗(yàn)選擇He作載氣。對(duì)不同的氣相色譜柱要求有不同的載氣流量，通常的填充柱載氣流量約為10~50mL/min，細(xì)徑毛細(xì)柱的載氣流量約為1~3mL/min，粗徑毛細(xì)柱的載氣流量約為3~10mL/min，本方法用到的毛細(xì)管柱內(nèi)徑為0.530mm，屬于粗徑毛細(xì)柱。同為0.530mm的粗徑毛細(xì)柱，YC/T345-2012的載氣流量設(shè)為5mL/min，GB/T23203.1-2013的載氣流量設(shè)為3mL/min，其中后者主要是考慮目標(biāo)物的出峰時(shí)間與煙堿匹配，以便與GB/T23355《卷煙總粒相物中煙堿的測定氣相色譜法》[33]規(guī)定的方法同時(shí)使用。實(shí)驗(yàn)考察了載氣流量對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，即保持其它條件不變的情況下，將載氣流量分別設(shè)為3、4、5、6、7、8、9、10mL/min，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2，數(shù)據(jù)的變化趨勢見圖5、圖6。表2載氣流量對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響載氣流量（mL/min）345678910水的保留時(shí)間（min）2.2851.7771.4761.2781.1361.030.9460.877丙酮的保留時(shí)間（min）4.5433.6463.0232.6142.3192.0981.9251.783三乙酸甘油酯的保留時(shí)間（min）36~65.330.2~5127.8~4025~3622.4~3420.2~3018.8~2716.5~24水的峰面積92.491.189.584.480.875.073.368.8丙酮的峰面積186.8192.9187.2180.6171159.2150.4140.6水的峰高22.025.427.727.027.827.627.526.5丙酮的峰高74.562.068.571.974.573.772.870.6圖5載氣流量對(duì)峰面積的影響圖6載氣流量對(duì)峰高的影響實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：（1）隨著載氣流量的增加，水分和丙酮的峰面積呈下降的趨勢。這主要是因?yàn)門CD為濃度型檢測器，對(duì)流量波動(dòng)很敏感，TCD的峰面積響應(yīng)值反比于載氣流量，一般來說，在柱分離許可的情況下，以低些為妥。（2）隨著載氣流量的增加，水分和丙酮的峰高呈先上升后平緩下降的趨勢，在流量為7和8mL/min時(shí)色譜峰相對(duì)較高。其原因應(yīng)該是隨著載氣流量的增加，氣體的自然擴(kuò)散度下降，從而使峰高增加，但流量繼續(xù)增大時(shí)，氣體分子與色譜柱固定相沒有足夠的接觸時(shí)間就向色譜柱出口端流出，反而造成色譜峰峰高減低。（3）另外，隨著載氣流量的增加，水、丙酮和三乙酸甘油酯的保留時(shí)間縮短，以三乙酸甘油酯的變化更為明顯，流量較小時(shí)需要更長的時(shí)間使三乙酸甘油酯流出柱外。在以上載氣流量下，水分、內(nèi)標(biāo)等色譜峰分離效果均較好，主要考慮三乙酸甘油酯的出峰時(shí)間，同時(shí)兼顧方法的靈敏度，將載氣流量定為8mL/min。4.4.2.2進(jìn)樣口條件對(duì)于進(jìn)樣口溫度，為使三乙酸甘油酯氣化完全，本方法將GB/T23203.1-2013中的進(jìn)樣口溫度由250℃調(diào)整為260℃。然后，實(shí)驗(yàn)考察了進(jìn)樣量和分流比的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示，在不分流條件下，水出峰前后，色譜基線抬高，分離效果差，而通過分流，可以顯著改善色譜峰型和分離效果。另外，通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，在該進(jìn)樣口條件下，進(jìn)樣口所用襯管的容積為850μL，2μLDMF的汽化體積是623.49μL，占襯管容積的73.35%，不會(huì)發(fā)生氣體溢出的情況。故進(jìn)樣口條件設(shè)為進(jìn)樣口溫度260℃，進(jìn)樣體積：2μL，分流進(jìn)樣，分流比5:1，其中進(jìn)樣量和分流比與GB/T23203.1-2013相同。表3不同進(jìn)樣量分離效果比較表進(jìn)樣量分離效果1μL，不分流水出峰前后，色譜基線抬高，分離效果差0.5μL，不分流水出峰前后，色譜基線抬高，分離效果差2μL，分流比5:1峰型較好，分離效果好，靈敏度好2μL，分流比10:1峰型較好，分離效果好，峰面積約是分流比5:1時(shí)的1/2，峰高是分流比5:1時(shí)的66.4%。4.4.2.3柱溫柱溫是一個(gè)重要的操作參數(shù)，直接影響分離效能和分析速度。提高柱溫可使氣相、液相傳質(zhì)速率加快，有利于降低塔板高度，改善柱效；但增加柱溫同時(shí)又加劇縱向擴(kuò)散，從而導(dǎo)致柱效下降；另外，為了改善分離，提高選擇性，往往希望柱溫較低，這又增長了分析時(shí)間。因此，選擇柱溫要兼顧幾方面的因素，一般原則是：在使最難分離的組分有盡可能好的分離前提下，采取適當(dāng)?shù)偷闹鶞兀员Ａ魰r(shí)間適宜，峰形不拖尾為度；同時(shí)，需要考慮樣品混合物沸點(diǎn)范圍及色譜柱固定相最高使用溫度，可適當(dāng)提高柱溫，以縮短保留時(shí)間，只要各組分分離度夠用即可。本法與GB/T23203.1-2013所用色譜柱和目標(biāo)物相同，不同之處在于本方法的上機(jī)溶液中含有大量的沸點(diǎn)較高的三乙酸甘油酯。在GB/T23203.1-2013方法中，柱箱溫度為170℃（等溫線），各色譜峰分離良好。因此，實(shí)驗(yàn)考察了在其他條件不變的情況下，起始柱溫在140、150、160、170、180、190℃時(shí)的色譜分離情況，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表4，數(shù)據(jù)的變化趨勢見圖7、圖8。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，起始柱溫低，出峰慢，峰形寬，隨著溫度升高，保留時(shí)間減小，尤其是丙酮保留時(shí)間前移明顯；但色譜峰面積沒有顯著變化；水的峰高有所增高，但不明顯，而丙酮的峰高顯著增高。綜合考慮，選定起始柱溫為170℃，與GB/T23203.1-2013方法相一致，待水和丙酮出峰后，迅速提升溫度至260℃，以盡快趕走色譜柱中的三乙酸甘油酯。表4柱溫對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響柱溫（℃）140150160170180190水的保留時(shí)間（min）1.1781.1181.0681.0280.9950.967丙酮的保留時(shí)間（min）3.8433.0882.5052.0941.7991.582水的峰面積76.173.572.573.473.173.4丙酮的峰面積159.2160.7160.4161.0160.5160.3水的峰高26.325.526.226.227.027.1丙酮的峰高43.853.064.172.584.492.3圖7起始柱溫對(duì)峰面積的影響圖8起始柱溫對(duì)峰高的影響4.4.3樣品溶液的穩(wěn)定性由于DMF和三乙酸甘油酯均具有一定的吸濕性，所以實(shí)驗(yàn)考察了樣品溶液隨時(shí)間的穩(wěn)定性，即將樣品溶液室溫放置，每隔一定時(shí)間進(jìn)行上機(jī)分析，測定結(jié)果見表5和圖9。表5樣品溶液放置24小時(shí)內(nèi)穩(wěn)定性表（%）放置時(shí)間（h）平均值相對(duì)平均偏差極差0369121824樣品10.0180.0190.0180.0200.0190.0200.0210.0195.80.003樣品20.0370.0380.0380.0390.0380.0400.0400.0392.90.003圖9放置時(shí)間對(duì)測定結(jié)果的影響可以看出，隨著放置時(shí)間增加，水分含量有緩慢增加的趨勢，但樣品溶液水分的測定值基本在實(shí)驗(yàn)測定的相對(duì)平均偏差小于6.0%，測定值也基本符合YC144-2008卡爾·費(fèi)休法測定水分方法的規(guī)定“兩次測定值之差不應(yīng)大于0.003%”[5]，樣品1的相對(duì)平均偏差稍高，是由于測定結(jié)果值較低而造成的，說明24小時(shí)內(nèi)樣品溶液穩(wěn)定性較好，對(duì)測定結(jié)果沒有顯著影響。4.5方法學(xué)評(píng)價(jià)4.5.1計(jì)算方式的選擇4.5.1.1相對(duì)校正因子法本標(biāo)準(zhǔn)方法采用內(nèi)標(biāo)法定量，按照一般規(guī)律，需要首先根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液計(jì)算水分對(duì)內(nèi)標(biāo)物的相應(yīng)校正因子，然后，根據(jù)樣品中水分和內(nèi)標(biāo)的響應(yīng)值，計(jì)算其含量。GB18582-2008《室內(nèi)裝飾裝修材料內(nèi)墻涂料中有害物質(zhì)限量》即采用相對(duì)校正因子法計(jì)算水性涂料中水分含量。在該標(biāo)準(zhǔn)中水分的相對(duì)校正因子按式（3）計(jì)算[21]：（3）式中：R——水的相對(duì)校正因子；mi——內(nèi)標(biāo)的添加質(zhì)量，單位克（g）；mw——水的質(zhì)量，單位克（g）；Ai——內(nèi)標(biāo)物的峰面積；Aw——水的峰面積；A0——空白樣中水的峰面積。試樣中水分含量按式（4）計(jì)算：（4）式中：ωw——試樣中的水分含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；R——水的相對(duì)校正因子；mi——內(nèi)標(biāo)的添加質(zhì)量，單位克（g）；ms——試樣的質(zhì)量，單位克（g）；Ai——內(nèi)標(biāo)物的峰面積；Aw——水的峰面積；A0——空白樣中水的峰面積。在上式中，分母中的Ai代表內(nèi)標(biāo)物的峰面積，該標(biāo)準(zhǔn)默認(rèn)為試樣溶液與標(biāo)準(zhǔn)工作溶液、空白溶液中的內(nèi)標(biāo)物的峰面積相同，但在實(shí)際測定中，標(biāo)準(zhǔn)工作溶液和空白溶液中內(nèi)標(biāo)物的峰面積不一定一致，且本法中為了使試樣溶液與標(biāo)準(zhǔn)工作溶液、空白溶液中的空白水分保持一致，考慮到水分空白主要來自于溶劑DMF和0.1mL的內(nèi)標(biāo)溶液，所以試樣、標(biāo)準(zhǔn)工作溶液、空白溶液中均加入10mL的DMF和0.1mL的內(nèi)標(biāo)溶液，而三乙酸甘油酯樣品的稱樣量為10g，其體積約為8.62mL，所以同樣質(zhì)量的內(nèi)標(biāo)在約10mL的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液里和在約18.62mL的試樣溶液里的質(zhì)量濃度有一定差別，其峰面積也有一定差別，所以不能直接將標(biāo)準(zhǔn)工作溶液、空白溶液、試樣溶液里的內(nèi)標(biāo)物的峰面積按相同值計(jì)算。在式（3）和式（4）中，若令rs=Aw/Ai，r0=A0/Ai，即將分母上的Ai移至分子的括號(hào)內(nèi)，那么可以將式（3）和式（4）轉(zhuǎn)換為式（1）和式（2），這樣，可以更好地考慮到試樣溶液、標(biāo)準(zhǔn)工作溶液和空白溶液中內(nèi)標(biāo)物峰面積的不一致性。（1）式中：R——水的相對(duì)校正因子；mis——內(nèi)標(biāo)的添加質(zhì)量，單位克（g）；mw——標(biāo)準(zhǔn)工作溶液中水的質(zhì)量，單位克（g）；rs——標(biāo)準(zhǔn)工作溶液中水分與內(nèi)標(biāo)物的峰面積比；r0——空白樣品中水分與內(nèi)標(biāo)物的峰面積比。那么試樣中水分含量Xi由式（2）得出：（2）式中：Xi——試樣中水分含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；mis——內(nèi)標(biāo)的添加質(zhì)量，單位克（g）；mi——試樣的質(zhì)量，單位克（g）；ri——試樣溶液中水分與內(nèi)標(biāo)物的峰面積比；r0——空白樣品中水分與內(nèi)標(biāo)物的峰面積比；R——水的相對(duì)校正因子。本法參照GB18582-2008，考察了相對(duì)校正因子法的適用性。實(shí)驗(yàn)步驟為：取15個(gè)50mL錐形瓶中，分別加入10mLDMF、0.1mL內(nèi)標(biāo)溶液，然后分別加入不同質(zhì)量的水，分別為0、0.003、0.005、0.008、0.01g，每個(gè)級(jí)別3個(gè)平行，密封并搖勻，然后上機(jī)分析。記錄水分與內(nèi)標(biāo)物的峰面積，然后按式（1）計(jì)算水的相對(duì)校正因子。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表6?？梢钥闯觯煌|(zhì)量的水對(duì)相同質(zhì)量的內(nèi)標(biāo)測出的水的相對(duì)校正因子沒有顯著差別，但隨著添加水的質(zhì)量的增加，測得的相對(duì)校正因子R的平行性較好。表6水的相對(duì)校正因子測定H2O質(zhì)量（g）丙酮質(zhì)量（g）水峰面積內(nèi)標(biāo)峰面積相對(duì)校正因子R各級(jí)別平均相對(duì)校正因子R總體平均相對(duì)校正因子R空白樣品00.0125.7163.000.0125.9162.300.0124.8162.6級(jí)別10.00290.0170.3159.10.98370.96710.96920.00310.0173.4161.00.96550.00310.0173.1161.80.9522級(jí)別20.00500.01103.9160.80.97910.97730.00490.01102.5160.50.98370.00490.01102.1161.70.9690級(jí)別30.00790.01148.1161.60.96180.96470.00810.01152.0160.90.97290.00830.01153.3160.90.9592級(jí)別40.01010.01180.9160.40.96160.96790.01010.01181.4160.00.96750.01000.01182.7161.50.9747同時(shí)，按照3.2.1樣品前處理步驟稱取10g三乙酸甘油酯樣品于50mL具蓋錐形瓶中，精確至0.01g，加入10mLDMF和0.1mL內(nèi)標(biāo)溶液，密封并搖勻。轉(zhuǎn)移至色譜小瓶中，然后上機(jī)分析。然后按式（2）計(jì)算所得結(jié)果見表7，可以看出，按表6中平均R計(jì)算的水分含量（%）與按表6中最小R或最大R計(jì)算的水分含量（%）幾乎是一樣的，且與利用卡爾·費(fèi)休法測得的樣品1、2、3的水分含量結(jié)果0.014%、0.018%、0.043%吻合性較好，沒有顯著差別。表7相對(duì)校正因子法的樣品測定結(jié)果樣品質(zhì)量（g）丙酮質(zhì)量（g）水峰面積內(nèi)標(biāo)峰面積按表6中平均R計(jì)算的水分含量（%）按表6中最小R計(jì)算的水分含量（%）按表6中最大R計(jì)算的水分含量（%）樣品110.040.0123.188.50.0110.0110.0119.950.0122.889.30.0100.0100.0109.950.0125.089.40.0130.0130.013樣品29.800.0129.589.60.0180.0180.0189.950.0131.489.40.0200.0200.02010.160.0130.088.20.0190.0190.019樣品310.070.0154.188.70.0470.0470.04610.020.0152.489.00.0450.0450.04410.030.0153.788.60.0460.0470.0464.5.1.2標(biāo)準(zhǔn)工作曲線法實(shí)際樣品測定中，式（3）和式（4）中的許多參數(shù)可以由色譜工作站給出，利用色譜工作站繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，可以省卻相對(duì)校正因子的計(jì)算，從而簡化計(jì)算過程。這種標(biāo)準(zhǔn)工作曲線法也是內(nèi)標(biāo)法的一種常用定量方式。本法參照GB/T23203.1-2013，考察了標(biāo)準(zhǔn)工作曲線法的適用性。標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的配制同相對(duì)校正因子法，即取15個(gè)50mL錐形瓶中，分別加入10mLDMF、0.1mL內(nèi)標(biāo)溶液，然后分別加入不同質(zhì)量的水，分別為0、0.003、0.005、0.008、0.01g，每個(gè)級(jí)別3個(gè)平行，密封并搖勻，然后上機(jī)分析。計(jì)算每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液中水分與內(nèi)標(biāo)物的峰面積比（Arearatio），以及質(zhì)量比（Amountratio），以各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的質(zhì)量比的平均值為橫坐標(biāo)，面積比為縱坐標(biāo)，做出標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，線性方程為Y=0.9666X+0.1576，曲線覆蓋了一般煙用三乙酸甘油酯樣品的水分含量范圍，線性相關(guān)系數(shù)R2為0.9999，線性關(guān)系良好。表8水的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線法數(shù)據(jù)H2O質(zhì)量（g）丙酮質(zhì)量（g）水峰面積內(nèi)標(biāo)峰面積水與內(nèi)標(biāo)的質(zhì)量比水與內(nèi)標(biāo)的面積比空白樣品00.0125.7163.00.000.157700.0125.9162.30.000.159600.0124.8162.60.000.1525級(jí)別10.00290.0170.3159.10.290.44190.00310.0173.4161.00.310.45590.00310.0173.1161.80.310.4518級(jí)別20.00500.01103.9160.80.500.64610.00490.01102.5160.50.490.63860.00490.01102.1161.70.490.6314級(jí)別30.00790.01148.1161.60.790.91650.00810.01152.0160.90.810.94470.00830.01153.3160.90.830.9528級(jí)別40.01010.01180.9160.41.011.12780.01010.01181.4160.01.011.13380.01000.01182.7161.51.001.1313圖10三乙酸甘油酯中水分測定的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線同時(shí)，按照3.2.1樣品前處理步驟稱取10g三乙酸甘油酯樣品于50mL具蓋錐形瓶中，精確至0.01g，加入10mLDMF和0.1mL內(nèi)標(biāo)溶液，密封并搖勻。轉(zhuǎn)移至色譜小瓶中，然后上機(jī)分析。所得結(jié)果見表9，對(duì)比表9和表7的計(jì)算結(jié)果，可以看出，標(biāo)準(zhǔn)工作曲線法與相對(duì)校正因子法的測定結(jié)果沒有顯著差異。表9標(biāo)準(zhǔn)工作曲線法的樣品測定結(jié)果樣品質(zhì)量（g）丙酮質(zhì)量（g）水峰面積內(nèi)標(biāo)峰面積水與內(nèi)標(biāo)的面積比標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算的水的質(zhì)量（g）水分含量（%）樣品110.040.0123.188.50.26100.00106990.0119.950.0122.889.30.25530.00101100.0109.950.0125.089.40.27960.00126260.013樣品29.800.0129.589.60.32920.00177570.0189.950.0131.489.40.35120.00200320.02010.160.0130.088.20.34010.00188840.018樣品310.070.0154.188.70.60990.00467950.04610.020.0152.489.00.58880.00446060.04410.030.0153.788.60.60610.00463990.046以上數(shù)據(jù)可以看出，相對(duì)校正因子法與標(biāo)準(zhǔn)工作曲線法的測定結(jié)果吻合性很好，沒有顯著差異，且與卡爾·費(fèi)休法的測定結(jié)果一致。但標(biāo)準(zhǔn)工作曲線法需要配制一系列的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，且由于煙用三乙酸甘油酯樣品的水分含量相對(duì)較低，標(biāo)準(zhǔn)工作溶液配制時(shí)稱量的水標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的量也較低，操作不便。故本法推薦使用相對(duì)校正因子法作為本法的計(jì)算方法。4.5.2檢出限和定量限參照GB/T23203.1-2013，采用最低濃度的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液樣品進(jìn)行氣相色譜分析，重復(fù)進(jìn)樣10次，測定水分含量，并計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)偏差，以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差作為方法的水分含量檢出限，10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差作為方法的水分含量定量限，得到方法的檢出限為0.002%，定量限為0.007%。4.5.3回收率和重復(fù)性選擇水分含量較低的煙用三乙酸甘油酯樣品，進(jìn)行回收率測試。按照低、中、高不同質(zhì)量濃度水平，在該樣品中加入不同含量的水，混勻后，進(jìn)行前處理和測定，每個(gè)濃度平行測定6次?；厥章式Y(jié)果見表10，可以看出方法的平均回收率為91.7%~102.8%，六次平行測定的重復(fù)性以相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）表示，結(jié)果顯示，本方法的RSD在1.8%~3.7%之間，極差在0.002%~0.003%之間，說明方法的重復(fù)性良好。表10方法的回收率和重復(fù)性空白值（%）加標(biāo)（%）平均回收率（%）相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD%）極差（%）0.0110.01091.73.70.0020.040102.81.80.0020.07097.32.00.0034.6比對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目組分別在國家煙草質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心、鄭州煙草研究院、中國煙草標(biāo)準(zhǔn)化研究中心、廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司、浙江中煙工業(yè)有限公司、福建中煙工業(yè)有限責(zé)任公司、云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司等7個(gè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了方法的驗(yàn)證比對(duì)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)樣品選用了5種煙用三乙酸甘油酯實(shí)際樣品，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室分別按照本方法進(jìn)行樣品前處理和檢測，得到該實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果。比對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表11，可以看出，各實(shí)驗(yàn)室間數(shù)據(jù)比對(duì)良好。表11各實(shí)驗(yàn)室結(jié)果對(duì)比樣品檢測結(jié)果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD%）極差（%）實(shí)驗(yàn)室1#實(shí)驗(yàn)室2#實(shí)驗(yàn)室3#實(shí)驗(yàn)室4#實(shí)驗(yàn)室5#實(shí)驗(yàn)室6#實(shí)驗(yàn)室7#10.0120.0110.0130.0140.0120.0130.0119.10.00320.0320.0300.0310.0290.0290.0280.0325.20.00430.0400.0410.0420.0390.0420.0430.0413.30.00440.0650.0620.0660.0630.0630.0640.0622.40.00350.0930.0910.0930.0920.0940.0930.0901.50.0044.7實(shí)際樣品檢測項(xiàng)目組利用本方法對(duì)98個(gè)國內(nèi)外煙用三乙酸甘油酯樣品中水分含量進(jìn)行了檢測，樣品來自于國家煙草質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心市場監(jiān)督抽查樣品和日常接收的委托檢驗(yàn)樣品，其中進(jìn)口樣品2個(gè)，國產(chǎn)樣品96個(gè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表12，可以看出，98個(gè)樣品中，有92個(gè)樣品的水分含量不高于0.050%，合格率為93.9%，且其中有70.4%的樣品水分含量在0.030%以下，最小值為0.010%；有6個(gè)樣品的水分含量高于0.050%，最大值為0.16%。表12煙用三乙酸甘油酯樣品水分含量結(jié)果統(tǒng)計(jì)表含量范圍（%）0.010~0.0200.021~0.0300.031~0.0400.041~0.0500.051~0.100>0.100樣品個(gè)數(shù)（個(gè)）313818551所占比例（%）31.638.818.45.15.11.05結(jié)論根據(jù)煙用三乙酸甘油酯的樣品特點(diǎn)，參照GB18582-2008，采用DMF為稀釋溶劑，并采用修改了該標(biāo)準(zhǔn)的樣品前處理方式和相對(duì)校正因子計(jì)算方式，參照GB/T23203.1-2013，采用內(nèi)徑0.530mm，膜厚40.0μm，柱長30m的PLOTQ毛細(xì)管柱為分離分析用色譜柱，驗(yàn)證并重新優(yōu)化了進(jìn)樣口條件、色譜條件、檢測條件等參數(shù)，最終建立了煙用三乙酸甘油酯樣品中水分的氣相色譜檢測方法。本項(xiàng)目建立的氣相色譜法與經(jīng)典的卡爾·費(fèi)休法的檢測結(jié)果的一致性較好，但本法操作更加簡單，靈敏度和準(zhǔn)確度都符合要求，本方法尤其適合批量處理樣品，可大大提高檢測效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。經(jīng)過98個(gè)實(shí)際樣品的測試驗(yàn)證，本方法可用于煙用三乙酸甘油酯樣品中水分含量的檢測分析。參考文獻(xiàn)周永芳,張偉杰,蔣平平.國內(nèi)外煙草用增塑劑三醋酸甘油酯現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].增塑劑,2010,21(2):4-14.黃華發(fā).卷煙