<abstract xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">The relatively volatile nature of the particulate matter fraction of e-cigarette aerosols presents an experimental challenge with regard to particle size distribution measure-ments. This is particularly true for instruments requiring a high degree of aerosol dilution. This was illustrated in a previous study, where average particle diameters in the 10-50 nm range were determined by a high-dilution, electrical mobility method. Total particulate matter (TPM) masses calculated based on those diameters were orders of magnitude smaller than gravimetrically determined TPM. This discrepancy was believed to result from almost complete particle evaporation at the dilution levels of the electrical mobility analysis. The same study described a spectral transmission measurement of e-cigarette particle size in an undiluted state, and reported particles from 210-380 nm count median diameter. Observed particle number concentrations were in the 109 particles/cm3 range. Additional particle size measurements described here also found e-cigarette particle size to be in the 260-320 nm count median diameter range. Cambridge filter pads have been used for decades to determine TPM yields of tobacco burning cigarettes, and collection of e-cigarette TPM by fibrous filters is predicted to be a highly efficient process over a wide range of filtration flow rates. The results presented in this work provide support for this hypothesis.Described here is a study in which e-cigarette aerosols were collected on Cambridge filters with adsorbent traps placed downstream in an effort to capture any material passing through the filter. Amounts of glycerin, propylene glycol, nicotine, and water were quantified on the filter and downstream trap. Glycerin, propylene glycol, and nicotine were effciently captured (> 98%) by the upstream Cambridge filter, and a correlation was observed between filtration efficiency and the partial vapor pressure of each component. The present analysis was largely inconclusive with regard to filter efficiency and particle-vapor partitioning of water. [Beitr. Tabakforsch. Int. 26 (2014) 183-190]</abstract>

The relatively volatile nature of the particulate matter fraction of e-cigarette aerosols presents an experimental challenge with regard to particle size distribution measure-ments. This is particularly true for instruments requiring a high degree of aerosol dilution. This was illustrated in a previous study, where average particle diameters in the 10-50 nm range were determined by a high-dilution, electrical mobility method. Total particulate matter (TPM) masses calculated based on those diameters were orders of magnitude smaller than gravimetrically determined TPM. This discrepancy was believed to result from almost complete particle evaporation at the dilution levels of the electrical mobility analysis. The same study described a spectral transmission measurement of e-cigarette particle size in an undiluted state, and reported particles from 210-380 nm count median diameter. Observed particle number concentrations were in the 109 particles/cm3 range. Additional particle size measurements described here also found e-cigarette particle size to be in the 260-320 nm count median diameter range. Cambridge filter pads have been used for decades to determine TPM yields of tobacco burning cigarettes, and collection of e-cigarette TPM by fibrous filters is predicted to be a highly efficient process over a wide range of filtration flow rates. The results presented in this work provide support for this hypothesis.Described here is a study in which e-cigarette aerosols were collected on Cambridge filters with adsorbent traps placed downstream in an effort to capture any material passing through the filter. Amounts of glycerin, propylene glycol, nicotine, and water were quantified on the filter and downstream trap. Glycerin, propylene glycol, and nicotine were effciently captured (> 98%) by the upstream Cambridge filter, and a correlation was observed between filtration efficiency and the partial vapor pressure of each component. The present analysis was largely inconclusive with regard to filter efficiency and particle-vapor partitioning of water. [Beitr. Tabakforsch. Int. 26 (2014) 183-190]

Particle Size Distribution of E-Cigarette Aerosols and the Relationship to Cambridge Filter Pad Collection Efficiency

R.J. Reynolds Tobacco Co., 950 Reynolds Blvd. Winston-Salem, NC 27105, USA

<trans-abstract xml:lang="de" xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">Die relativ flüchtige Natur der Partikelfraktion von E-Zigaretten-Aerosol stellt hinsichtlich der Messungen zur Partikelgrößenverteilung eine experimentelle Heraus-forderung dar. Dies gilt im besonderen Maße für Geräte, die einen hohen Grad der Aerosolverdünnung erfordern. Dies wurde in einer vorangegangenen Studie dargestellt, in der die mittleren Partikeldurchmesser im Bereich von 10-50 nm durch eine Methode elektrischer Beweglichkeit mit hoher Verdünnung bestimmt wurden. Die auf der Grundlage dieser Durchmesser errechneten Gesamtpartikel-massen (TPM) waren um Größenordnungen kleiner als die gravimetrisch ermittelten TPM-Werte. Es wurde davon ausgegangen, dass diese Diskrepanz von der fast vollständigen Partikelverdunstung bei den Verdünnungs-stufen der elektrischen Beweglichkeitsanalyse herrührte. In derselben Studie wurde eine spektrale Transmissions-messung der E-Zigaretten-Partikelgröße in unverdünntem Zustand beschrieben und Partikel mit einem medianen Durchmesser bezüglich der Anzahl (CMD) von 210-380 nm berichtet. Die beobachteten Partikelanzahl-konzentrationen lagen im Bereich von 109 Partikel/cm3. Mit zusätzlichen Partikelgrößenmessungen wurde hier außer-dem festgestellt, dass die Größe der E-Zigarettenpartikel im Bereich von 260-320 nm medianem Durchmesser bezüglich der Anzahl (CMD) lag. Jahrzehntelang wurden Cambridge-Filter verwendet, um die TPM-Ausbeute von Tabakzigaretten zu bestimmen, und es ist zu erwarten, dass das Auffangen von E-Zigaretten-TPM mit Faserfiltern bei einem breiten Spektrum an Filtrationsflussraten ein hocheffizienter Prozess ist. Die in dieser Arbeit vorge-stellten Ergebnisse stützen diese Hypothese. Darin wird eine Studie beschrieben, in der E-Zigaretten-Aerosol mit Cambridge-Filtern und nachgeschalteten adsorbierenden Abscheidern aufgefangen wurde, in dem Versuch, sämtliches den Filter passierendes Material einzufangen. Auf dem Filter und in den nachgeschalteten Abscheidern wurden die Mengen von Glycerin, Propylenglykol, Nikotin und Wasser quantifiziert. Glycerin, Propylenglykol und Nikotin wurden durch den vorgeschalteten Cambridge-Filter effizient aufgefangen (> 98%), und zwischen der Filtrationseffizienz und dem Partialdampfdruck jeder Komponente wurde eine Korrelation beobachtet. Die vorliegende Analyse war hinsichtlich der Filtereffizienz und der Partikel-Dampf-Verteilung von Wasser in weiten Teilen nicht schlüssig. [Beitr. Tabakforsch. Int. 26 (2014) 183-190]</trans-abstract>

Die relativ flüchtige Natur der Partikelfraktion von E-Zigaretten-Aerosol stellt hinsichtlich der Messungen zur Partikelgrößenverteilung eine experimentelle Heraus-forderung dar. Dies gilt im besonderen Maße für Geräte, die einen hohen Grad der Aerosolverdünnung erfordern. Dies wurde in einer vorangegangenen Studie dargestellt, in der die mittleren Partikeldurchmesser im Bereich von 10-50 nm durch eine Methode elektrischer Beweglichkeit mit hoher Verdünnung bestimmt wurden. Die auf der Grundlage dieser Durchmesser errechneten Gesamtpartikel-massen (TPM) waren um Größenordnungen kleiner als die gravimetrisch ermittelten TPM-Werte. Es wurde davon ausgegangen, dass diese Diskrepanz von der fast vollständigen Partikelverdunstung bei den Verdünnungs-stufen der elektrischen Beweglichkeitsanalyse herrührte. In derselben Studie wurde eine spektrale Transmissions-messung der E-Zigaretten-Partikelgröße in unverdünntem Zustand beschrieben und Partikel mit einem medianen Durchmesser bezüglich der Anzahl (CMD) von 210-380 nm berichtet. Die beobachteten Partikelanzahl-konzentrationen lagen im Bereich von 109 Partikel/cm3. Mit zusätzlichen Partikelgrößenmessungen wurde hier außer-dem festgestellt, dass die Größe der E-Zigarettenpartikel im Bereich von 260-320 nm medianem Durchmesser bezüglich der Anzahl (CMD) lag. Jahrzehntelang wurden Cambridge-Filter verwendet, um die TPM-Ausbeute von Tabakzigaretten zu bestimmen, und es ist zu erwarten, dass das Auffangen von E-Zigaretten-TPM mit Faserfiltern bei einem breiten Spektrum an Filtrationsflussraten ein hocheffizienter Prozess ist. Die in dieser Arbeit vorge-stellten Ergebnisse stützen diese Hypothese. Darin wird eine Studie beschrieben, in der E-Zigaretten-Aerosol mit Cambridge-Filtern und nachgeschalteten adsorbierenden Abscheidern aufgefangen wurde, in dem Versuch, sämtliches den Filter passierendes Material einzufangen. Auf dem Filter und in den nachgeschalteten Abscheidern wurden die Mengen von Glycerin, Propylenglykol, Nikotin und Wasser quantifiziert. Glycerin, Propylenglykol und Nikotin wurden durch den vorgeschalteten Cambridge-Filter effizient aufgefangen (> 98%), und zwischen der Filtrationseffizienz und dem Partialdampfdruck jeder Komponente wurde eine Korrelation beobachtet. Die vorliegende Analyse war hinsichtlich der Filtereffizienz und der Partikel-Dampf-Verteilung von Wasser in weiten Teilen nicht schlüssig. [Beitr. Tabakforsch. Int. 26 (2014) 183-190]

<trans-abstract xml:lang="fr" xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">La nature relativement volatile de la fraction de matière particulaire dans les aérosols de cigarettes électroniques représente un défi expérimental concernant les méthodes pour mesurer la distribution des tailles de ces particules. Cela est particulièrement vrai pour les instruments nécessitant un haut degré de dilution des aérosols. Ceci a été illustré dans une étude précédente, où une méthode de mobilité électrique à dilution élevée a permis de déterminer des diamètres moyens de particules dans la plage de 10 à 50 nm. Les masses de matière particulaire totale (MPT) calculées sur la base de ces diamètres présentaient des ordres de grandeur inférieurs à ceux des MPT déterminés par gravimétrie. Il a été supposé que cet écart était le résultat d'une évaporation presque complète des particules aux niveaux de dilution de l'analyse de la mobilité électrique. La même étude a décrit une mesure de la transmission spectrale des tailles des particules des cigarettes électroniques dans un état non dilué, et a rapporté des particules dont le diamètre médian était situé dans une plage de valeurs de 210 à 380 nm. Les concentrations du nombre de particules observées étaient situées dans la plage des particules 109/cm3. Des mesures additionnelles de la taille des particules décrites ici ont également indiqué des tailles de particules de cigarettes électroniques situées dans la plage de valeurs comprise entre 260 à 320 nm pour le diamètre médian. Des tampons de filtres Cambridge ont été utilisés pendant des décennies pour déterminer des rendements de MPT de cigarettes incandescentes, et la collecte des MPT de cigarettes électroniques par des filtres fibreux devrait être un processus hautement efficace pour une large gamme de taux de flux de filtration. Les résultats présentés dans ce manuscrit fournissent un appui à cette hypothèse. L’étude décrite ici est une étude dans laquelle les aérosols de cigarettes électroniques ont été collectés sur des filtres Cambridge avec des pièges absorbants placés en aval dans un effort pour capturer n'importe quelle matière passant à travers le filtre. Des quantités de glycérine, de propylène glycol, de nicotine et d'eau ont été mesurées sur le filtre et sur le piège en aval. La glycérine, le propylène glycol et la nicotine ont été capturés avec efficacité (> 98%) par le filtre Cambridge en amont et une corrélation a été observée entre l'efficacité de la filtration et la pression partielle de vapeur de chaque composant. La présente analyse a été très peu concluante concernant l'efficacité du filtre et le partage particules-vapeur de l'eau. [Beitr. Tabakforsch. Int. 26 (2014) 183-190]</trans-abstract>

La nature relativement volatile de la fraction de matière particulaire dans les aérosols de cigarettes électroniques représente un défi expérimental concernant les méthodes pour mesurer la distribution des tailles de ces particules. Cela est particulièrement vrai pour les instruments nécessitant un haut degré de dilution des aérosols. Ceci a été illustré dans une étude précédente, où une méthode de mobilité électrique à dilution élevée a permis de déterminer des diamètres moyens de particules dans la plage de 10 à 50 nm. Les masses de matière particulaire totale (MPT) calculées sur la base de ces diamètres présentaient des ordres de grandeur inférieurs à ceux des MPT déterminés par gravimétrie. Il a été supposé que cet écart était le résultat d'une évaporation presque complète des particules aux niveaux de dilution de l'analyse de la mobilité électrique. La même étude a décrit une mesure de la transmission spectrale des tailles des particules des cigarettes électroniques dans un état non dilué, et a rapporté des particules dont le diamètre médian était situé dans une plage de valeurs de 210 à 380 nm. Les concentrations du nombre de particules observées étaient situées dans la plage des particules 109/cm3. Des mesures additionnelles de la taille des particules décrites ici ont également indiqué des tailles de particules de cigarettes électroniques situées dans la plage de valeurs comprise entre 260 à 320 nm pour le diamètre médian. Des tampons de filtres Cambridge ont été utilisés pendant des décennies pour déterminer des rendements de MPT de cigarettes incandescentes, et la collecte des MPT de cigarettes électroniques par des filtres fibreux devrait être un processus hautement efficace pour une large gamme de taux de flux de filtration. Les résultats présentés dans ce manuscrit fournissent un appui à cette hypothèse. L’étude décrite ici est une étude dans laquelle les aérosols de cigarettes électroniques ont été collectés sur des filtres Cambridge avec des pièges absorbants placés en aval dans un effort pour capturer n'importe quelle matière passant à travers le filtre. Des quantités de glycérine, de propylène glycol, de nicotine et d'eau ont été mesurées sur le filtre et sur le piège en aval. La glycérine, le propylène glycol et la nicotine ont été capturés avec efficacité (> 98%) par le filtre Cambridge en amont et une corrélation a été observée entre l'efficacité de la filtration et la pression partielle de vapeur de chaque composant. La présente analyse a été très peu concluante concernant l'efficacité du filtre et le partage particules-vapeur de l'eau. [Beitr. Tabakforsch. Int. 26 (2014) 183-190]

Contributions to Tobacco & Nicotine Research

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The relatively volatile nature of the particulate matter fraction of e-cigarette aerosols presents an experimental challenge with regard to particle size...

Particle Size Distribution of E-Cigarette Aerosols and the Relationship to Cambridge Filter Pad Collection Efficiency

Published Online: Jan 31, 2015

Page range: 183 - 190

Received: Jun 30, 2014

Accepted: Nov 20, 2014

DOI: https://doi.org/10.1515/cttr-2015-0006

© 2015 Beiträge zur Tabakforschung International

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