烟草和卷烟烟气中重要化学成分的分析新方法研究

摘要

研究了基于烟草近红外光谱的偏最小二乘模型分析烟草样品中总糖、还原糖、总碱和游离氯含量的方法，引入小波变换作为光谱前处理手段以解决近红外模型在多台近红外光谱仪间的转移问题。研究了检测卷烟烟气中氰化氢释放量的光度分析新方法，利用异烟酸-1，3-二甲基巴比妥酸新显色体系取得了比传统显色体系更好的性能。 采集了400多个烟草粉末样品的近红外光谱，分别用原始近红外光谱、一阶导数光谱、二阶导数光谱和离散小波变换重构光谱建立烟草中还原糖、总糖、总碱和游离氯的偏最小二乘模型。用独立样品考察了这几种模型在在5台傅立叶变换型近红外光谱仪间的转移性能，并对影响近红外分析模型转移的机理进行了探讨。重点研究了不同小波基和离散小波变换阶数的选择对近红外预测模型及模型转移性能的影响。通过优化小波变换光谱前处理参数，用小波变换重构光谱所建立的近红外分析模型校验残差下降，转移性能显著提高，成功实现了在一台近红外光谱仪上开发的模型可以不带标样直接转移到其他仪器上使用。研究结果表明：小波变换在消除干扰信息的同时不引入新的干扰因素，并且能够同时进行扣除基线和滤噪的计算，应用于近红外光谱前处理时具有突出的优点，是提高近红外预测模型转移性能的一种有前途的技术。 应用基于异烟酸-1，3-二甲基巴比妥酸的新显色反应体系，建立了用连续流动仪检测卷烟主流烟气氰化氢释放量的方法。考察了卷烟主流烟气烟气捕集方式、连续流动仪配置参数、反应试剂和反应条件对检测方法的影响，考察了可能造成干扰的14种阴离子与15种阳离子对测定结果的影响。结果表明：卷烟主流烟气粒相物和气相物分别捕集的方式具有最好的捕集效率，基于新的显色体系所建立的检测方法回收率高，适用的线性范围宽，检测结果不受烟气中的痕量干扰组分的影响。与国际上普遍采用的基于吡啶一吡唑啉酮显色体系的加拿大标准方法比较，异烟酸-1，3-二甲基巴比妥酸显色体系安全环保、稳定性好、操作简单、灵敏度高、重复性好，是测定卷烟主流烟气HCN释放量的更优的选择。

目录

文摘

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声明

第一章综述

1.1近红外定量预测模型及模型转移问题

1.2近红外模型转移方法研究进展

1.3小波变换用于近红外光谱前处理研究进展

1.4氰化氢的性质及卷烟主流烟气中的氰化氢

1.5卷烟烟气中氰化氢检测方法的研究进展

1.6论文研究的目的和意义

第二章用小波变换辅助建立转移性能优良的近红外定量预测模型

2.1原理

2.2烟草样品近红外光谱的采集和校正数据的检测

2.3样品集的组织

2.4近红外预测模型转移性能评价方法

2.5小波变换对烟草化学成分近红外定量预测模型转移性能的优化

2.5.1样品的近红外光谱、小波变换重构光谱以及导数光谱

2.5.2未经任何光谱前处理时近红外预测模型的转移问题

2.5.3小波变换重构光谱所建PLS模型的转移

2.5.4小波基的选择对重构光谱PLS模型的影响

2.5.5小波变换与导数光谱前处理对模型转移影响的比较

2.6小波变换同时扣基线和滤噪前处理

2.7小波变换光谱前处理辅助模型转移方法在更多近红外光谱仪上的验证

2.8结论

第三章卷烟主流烟气中氰化氢的检测研究

3.1研究内容概述

3.2连续流动仪光度法检测原理

3.3材料和仪器

3.4烟气样品的制备方法

3.5卷烟主流烟气中氰化氢释放量的计算

3.6检测方法的优化与评价

3.6.1采样方法的优化

3.6.2连续流动仪参数对HCN检测结果的影响

3.6.3检测方法的性能评价

3.6.4烟气吸收液样品的稳定性

3.6.5方法的抗干扰能力

3.6.6异烟酸-巴比妥酸显色法与吡啶-吡唑啉酮显色法的对比

3.6.7方法的环境适应性

3.7国内市场上50个牌号卷烟烟气中HCN释放量的测定

3.8卷烟主流烟气中HCN释放量与其他卷烟指标的相关性

3.9结论

参考文献

附录

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的研究成果