CN101669678A - 一种选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的滤嘴添加材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的滤嘴添加材料及其制备方法，其特征在于：滤嘴添加材料是通过对多孔材料进行化学修饰，引入不同的碱性基团，得到的一种能够有效吸附酸性气体的新材料。其制备方法包括将选取的多孔载体材料，分别与氯化三甲胺基乙酰肼或(2－溴乙基)三甲基溴化铵进行表面化学改性，再经氢氧化钠溶液浸泡、水洗、干燥，得到含有季胺碱基团的改性多孔材料。将该材料添加于卷烟滤棒，能够降低卷烟主流烟气中氢氰酸含量30％以上，同时对卷烟的吸食品质不产生负面影响，从而达到选择性降害的目的。

Description

一种选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的滤嘴添加材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的滤嘴添加材料及其制备方法和应用。将该材料应用于卷烟滤棒，能够有效降低主流烟气中氢氰酸含量，同时对卷烟的吸食品质不产生负面影响。
背景技术
氢氰酸(HCN)属高挥发性的剧毒物质，中毒作用主要通过CN-发生。氢氰酸进入人体内后离解为氰根离子(CN-)，CN-可抑制42种酶的活性，同时可与高铁细胞色素氧化酶结合，生成氰化高铁细胞色素氧化酶而失去传递氧的作用，引起组织缺氧而窒息。卷烟中氢氰酸主要来源于烟草中硝酸盐和含氮化合物在燃吸过程中的氧化分解，其含量约为30-300μg/cig，烟气中的氢氰酸经呼吸道吸收后迅速进入机体，对人的身体健康产生危害。因此，研究能够有效降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的方法对提高卷烟吸食安全性、保护人类健康具有重要意义。
目前，国内外脱除氢氰酸的方法主要有四种：碱液吸收法、吸附法、直接氧化法和催化氧化法。对于卷烟主流烟气中微量氢氰酸的脱除，从经济和效果来看，吸附法和催化氧化法是较为合适的方法。催化氧化法的催化温度较高(如专利CN1416950A和CN1462652A，催化温度要求250-450℃)，所需催化剂价格昂贵，生产成本高(如专利CN1583257A采用纳米金，且制作过程复杂)。在吸附法脱除氢氰酸的研究中，国内外对活性炭的研究比较深入。但是活性炭作为卷烟嘴棒的添加剂，在中式卷烟中的应用主要存在两个问题，一是活性炭在对烟气气相组分有效过滤的同时，给烟气带来的碳味使吸食者产生不舒服的感觉；其次，活性炭在嘴棒加工制作过程中容易造成环境污染，有时会污染工作环境和其它辅料。因此，其它新型吸附材料的开发成为卷烟选择性降害的重要研究方向。如CN1583257A公开了一种用于脱除卷烟主流烟中氢氰酸的催化剂及其制备方法和应用，包括活性组份纳米Au、载体Al2O3或TiO2，其制作成本较高。CN101336752是在纤维基材内直接添加或吸附碱性物质，对氢氰酸的脱除不具有选择性。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的问题而专门研制的一种选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的滤嘴添加材料及其制备方法和应用，通过对多孔材料进行化学修饰，引入不同的碱性基团，得到一种能够有效吸附酸性气体的新材料。将该材料应用于卷烟滤棒，能够有效降低主流烟气中氢氰酸含量，同时对卷烟的吸食品质不产生负面影响，从而达到选择性降低卷烟危害的目的。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：本发明的滤嘴添加材料为能够吸附酸性气体、含有季胺碱基团的改性多孔材料。具体说所述滤嘴添加材料是经氯化三甲胺基乙酰肼或(2-溴乙基)三甲基溴化铵进行表面化学改性后并含有季胺碱基团的多孔材料。
本发明所述的载体材料为硅藻土、二氧化硅、树脂、羟基磷灰石、沸石、聚醋酸乙烯酯、壳聚糖中的任意一种。
本发明的制备方法是：将选取的多孔载体材料过筛处理取20-100目的颗粒，通过与改性剂氯化三甲基铵乙酰肼或(2-溴乙基)三甲基溴化铵进行表面化学改性，改性后的材料在1-2mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡1-2小时，水洗后在30-50℃下真空干燥10-30min，得到含有季胺碱基团的改性多孔材料。
本发明的滤嘴添加材料可以颗粒料形式散撒在卷烟滤嘴中，其适宜添加量为每支滤嘴10-50毫克，能有效降低主流烟气中氢氰酸含量。
本发明提供的滤嘴添加材料具有如下优点：
1.本专利发明物为含有强碱基团的多孔材料，最大程度地保持碱性基团与烟气中氢氰酸的有效接触，从而提高对氢氰酸吸附效率；
2.本专利发明物能够选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸的含量，有效降低达30％以上；
3.本专利发明物对卷烟的吸食品质无负面影响。
具体实施方式
下面以实例进一步说明本发明的实质内容，但本发明的内容并不限于此。
实施例1
将多孔羟基磷灰石过筛处理取20-100目的颗粒10g，向其中加入100ml二甲基亚砜、20g氯化三甲基铵乙酰肼和3~5滴乙酸，于30℃搅拌反应24h，反应后水洗至中性，用1mol/L NaOH溶液浸泡2h，水洗至中性后在30-50℃下真空干燥10-30min，得到季胺碱化多孔材料1。
将多孔材料1作为复合滤嘴添加材料使用，添加量为40mg/cig，以不添加任何滤嘴改性材料的卷烟为对照样品，按照标准抽吸条件在吸烟机上进行卷烟抽吸试验，并按照标准YCT253-2008进行氢氰酸释放量的检测。每个样品平行样三个，结果如表一所示。
表一材料1降低氢氰酸释放量的结果
Figure A20091017225000051
上述结果表明，本发明材料可以用于复合滤嘴卷烟的生产，可以将卷烟主流烟气中氢氰酸释放量降低38.2％。此外，感官评价结果表明，该滤嘴添加材料对卷烟吸食品质无不良影响。
实施例2
将多孔二氧化硅(市售)过筛处理取20-100目的颗粒10g，向其中加入180ml甲醇、20g(2-溴乙基)三甲基溴化铵，室温搅拌1h使(2-溴乙基)三甲基溴化铵充分溶解，后升温至65℃，反应24h。反应后水洗至中性，用2mol/L NaOH溶液浸泡1h，水洗至中性后在30-50℃下真空干燥10-30min，得到季胺碱化多孔材料2。
将多孔材料2作为复合滤嘴添加材料使用，添加量为20mg/cig，以不添加任何滤嘴改性材料的卷烟为对照样品，按照标准抽吸条件在吸烟机上进行卷烟抽吸试验，并按照标准YCT253-2008进行氢氰酸释放量的检测。每个样品平行样三个，结果如表二所示。
表二材料2降低氢氰酸释放量的结果
Figure A20091017225000061
上述结果表明，本发明材料可以用于复合滤嘴卷烟的生产，可以将卷烟主流烟气中氢氰酸释放量降低31.2％。此外，感官评价结果表明，该滤嘴添加材料对卷烟吸食品质无不良影响。
本发明也可利用上述所列多孔材料如：硅藻土、树脂、壳聚糖等作为载体材料，与不同的改性剂(如Girard’s Reagent T或(2-溴乙基)三甲基溴化铵)，按照实施例1或实施例2的具体方法，制得含有季胺碱基团的改性多孔材料。

Claims (4)

1、一种选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的滤嘴添加材料，其特征在于：所述滤嘴添加材料为能够吸附酸性气体、含有季胺碱基团的改性多孔材料。
2、根据权利要求1所述的选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的滤嘴添加材料，其特征在于：所述滤嘴添加材料是经氯化三甲胺基乙酰肼或(2-溴乙基)三甲基溴化铵进行表面化学改性后并含有季胺碱基团的多孔材料。
3、根据权利要求1或2所述的选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的滤嘴添加材料，其特征在于：多空材料为硅藻土、二氧化硅、树脂、羟基磷灰石、沸石、聚醋酸乙烯酯、壳聚糖中的任意一种。
4、一种权利要求1所述的滤嘴添加材料的制备方法：其特征在于：其具体方法如下：
将选取的多孔材料过筛处理取20-100目的颗粒，通过与改性剂氯化三甲基铵乙酰肼或(2-溴乙基)三甲基溴化铵进行表面化学改性，改性后的材料在1-2mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡1-2小时，水洗后在30-50℃下真空干燥10-30min，得到含有季胺碱基团的改性多孔材料。
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