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1、FTIR技术应用于香烟烟气的分析第28卷,第4期2008年4月光谱学与光谱分析SpectroscopyandSpectralAnalysisVo1.28,No.4,pp821—824April,2008FTIR技术应用于香烟烟气的分析张晶,王良玉,张韫宏北京理工大学理学院化学系,北京100081摘要文章采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合气溶胶流管技术(AFT)和衰减全反射技术(ATR)分别得到香烟整体烟气和气溶胶的红外谱图.通过解析红外谱图可得到丰富的基团振动信息,1230cxn处为酚类化合物的C_一0伸缩振动峰,1735cm1处的尖峰为羧酸中羰基的伸缩振动峰.由于烟气中
2、气体占主要比例,所以C0在2118和2170cm出现较强的双峰,2343和2362ClTI为C02特征吸收峰,其强度远远高于其他峰的强度.而气溶胶谱图中最明显的不同就是CO峰消失,COz峰强度也大大减弱.因此将两种技术结合,特别是通过分析对比某些特征峰的变化,得到香烟烟气所发生的化学变化,组分挥发以及形态聚集等动态变化过程.为分析香烟燃烧产物提供了一个新思路,且不需对样品进行预处理,具有方便,快捷,无损等优点.关键词香烟烟气;FTIR~气溶胶流管技术;衰减全反射技术中图分类号:O433.4文献标识码:A文章编号:1000—0593(2008)04—0821—04引言香烟燃烧是
3、一种复杂的物理,化学变化过程,其烟气中含有5000余种物质,包括一氧化碳,二氧化碳,氮氧化物,亚硝胺及多种有机物,成分极其复杂,这些化学物质部分来tl烟草本身,部分产生于烟草燃烧过程[1].香烟烟气由气相和微粒相组成,其成分是不完全相同的,其中香烟烟气中固体颗粒和液体微粒悬浮物被称为香烟气溶胶.由于吸烟已成为人们普遍重视的社会问题和医学问题,所以国际与国内对香烟烟气已建立了相关的检测标准,大多是采用吸烟机模拟人体吸烟,捕集烟气中粒相物质和气相物质,测定烟碱,焦油,香精等的含量[2'33.目前国内外研究香烟的方法有很多,利用色谱法对烟气中的化合物进行分析[4-6];利用二次离子
4、质谱法分析香烟燃烧挥发颗粒物[7;以及利用激光光电离结合时间飞行质谱法对香烟主流烟气进行分析[8;利用热重分析结合傅里叶变换红外光谱研究烟草中糖类的热分解[9].本文采用FTm/AFT和FTIR/ATR联用技术分别得到香烟烟气及香烟气溶胶体系的红外谱图,并对谱图中分子振动特征峰及烟气和气溶胶的组成进行了初步分析.1实验部分1.1仪器与原料美国Nicolet公司Magnfl560傅里叶变换红外光谱仪:DTGS检测器,OMNIC操作软件,光谱范围4000～400cm_.,分辨率4cm_.,扫描累加次数64次;SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵;流管红外观测室:塑料容器,容积约2L,两端
5、由红外透光材料(硅片)密封;ATR观测室:ZnSe晶片外加tt制塑料密封盒(透明);香烟:市售中南海(混合型;焦油含量5和10rag),点燃前将过滤嘴摘除.1.2实验装置图本实验采用FTm/AFT和FTIR/ATR两种检测技术,其实验装置及流程分别如图1和图2所示.1.3实验方法点燃香烟,将除去过滤嘴的一端与系统连接,主流烟气由真空泵引流进入红外观测室.对于FTm/可系统,香烟烟气进入红外观测室内聚集,测得红外光谱图.在此过程中应尽可能避免流入观测室的烟气气流发生搅动,防止固体颗粒沉积到红外观测室的硅窗片上,"污染"烟气的光谱信号[1.对于FTIR/ATR系统,烟气进入ATR
6、观测室,其中的气溶胶微粒会沉积到ATR晶体表面上,从而得到香烟气溶胶的红外谱图.收稿日期:2007—06—26,修订日期:2007—09—29基金项目:国家自然科学基金项目(20673010,20605004)和北京理工大学基础研究基金项目(20060742003)资助作者简介:张晶,女,1982年生,北京理工大学理学院化学系硕士研究生*通讯联系人e-mail:wly@bit.edu.∞822光谱学与光谱分析第28卷,,….………….R=r气流入口红I外l观l型室l是笙气流出口入射光线反射光线Fig2SchematicdiagramoftheFrIR/ATRsystem2结果
7、与讨论2.1香烟烟气的FrIR/AVr检测采用VrIR/AVr方法对香烟烟气进行红外扫描,得到烟气的红外光谱图(如图3所示),其中包含气态和固态燃烧产物.从图中可以看出,香烟烟气的基团振动信息比较复杂,因此主要对其中的几组峰进行分析.将每组峰放大,其峰形,峰位如图4所示.ll5ll00.50A兀,』JL..100020o030004000Wavenumber/cm一1Fig.3TheFTm/AFrspectraofcigarettesmoke由图4可知,在600750cm1范围内出现若干峰,其中650c
