CN101720981A - 卷烟滤嘴微孔介孔复合添加剂的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卷烟滤嘴微孔介孔复合添加剂的生产方法，将氢氧化钠溶液、硅源、合成介孔材料的模板剂十六烷基三甲基溴化铵溶液混合；加入合成微孔材料的模板剂四丙基溴化铵溶液；将混合物的pH值调节到9至11后将其转入反应釜中，在150℃至180℃条件下同步晶化12小时至72小时；沉淀经分离、洗涤、干燥、焙烧后得到卷烟滤嘴微孔介孔复合添加剂。本发明克服了现有技术工艺过程较复杂，得到的复合添加剂孔径分布窄的不足，提供了一种同步晶化时的温度保持恒定，工艺过程简单、制备条件易控、得到的复合添加剂孔径具有较宽孔径分布，吸附能力强，可以广泛应用在卷烟领域。
Description
技术领域
本发明涉及微孔介孔复合的生产方法，具体涉及一种卷烟滤嘴微孔介孔复合添加剂的合成方法。
背景技术
吸烟与健康为全世界所关注，降低卷烟烟气有害成分释放量，从而降低烟草制品对消费者的危害，是烟草科技基础研究的重点与难点。通过卷烟滤嘴的过滤作用一定程度上可以降低烟气中的有害成分释放量，卷烟滤嘴的基本过滤机理是烟气粒子的直接截留、惯性碰撞和扩散沉积。在卷烟滤嘴中添加具有特定孔结构的材料，针对主流烟气中有害成分进行选择性吸附，是一种方便可行，行之有效的选择性降低卷烟主流烟气中有害成分的办法。
卷烟烟气是一个非常复杂的体系，研究表明卷烟烟气大约含有4800多种化合物，其中有很多有害物质，如CO、HCN、NNK、B[a]P、苯酚等，由于有害成分分子大小各异，若只采用具有单一孔结构的微孔沸石或介孔材料不能达到较好的有害成分综合降低效果。具有较宽孔径分布的微孔-介孔复合孔结构材料集成了微孔沸石和介孔材料的优势，这种材料具有微孔和介孔双模型孔分布，而且孔径尺寸及孔径分布均可调，成为用于卷烟减害降焦滤嘴添加剂的较好选择。
在2003年2月12日公告的，授权号为CN1101339C，名称为“复合中微孔分子筛及其合成方法”的中国专利中，就公开了一种先配置合成微孔材料的模板剂并老化后，再加入到合成介孔材料的模板剂中通过晶化、沉淀、分离、洗涤、干燥、焙烧得到。以合成中孔分子筛常用的表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵和合成微孔ZSM-5分子筛所用的四丙基溴化铵联合作为模板剂，采用廉价的无机硅源和铝源，通过分步晶化步骤合成了中微孔分子筛MCM-41/ZSM-5。
在2008年1月9日公告的，授权号为CN100360404C，名称为“利用半氟表面活性剂合成微孔和介孔材料的方法”的中国专利中，公开了充分利用微孔沸石晶粒间的无定形硅铝以及适度溶解晶体边缘部分硅铝，作为合成介孔分子筛的硅铝源，加入合成介孔分子筛所用的模板剂，通过不同PH值条件下的两步晶化方法合成微孔-介孔复合分子筛。
在2008年5月7日公开的，公开号为CN101172243A，名称为“介孔材料/微孔分子筛复合材料及其制备方法”的中国专利申请中，公开了通过将多孔粘土异构材料PCHs与微孔分子筛凝胶混合进行原位晶化制得一种介孔材料/微孔分子筛复合材料。
CN1762806A以硅源、铝源、模板剂、卤素化合物、水先晶化制得含卤素的微孔分子筛，然后将其加入到表面活性剂溶液中，再补加一定量表面活性剂和硅、铝源，最终实现在微孔分子筛表面附晶生长介孔分子筛的方法。
在2008年11月12日公告的，授权号为CN100431703C，名称为“一种新型微孔/介孔复合型加氢催化剂载体材料及制备方法”的中国专利中，公开了采用溶胶-凝胶法制备氧化物或复合氧化物，在溶胶化及凝胶化的不同阶段加入分子筛，再结合超临界干燥制备出分子筛-氧化物型微孔-介孔复合材料。
以上公开的各种制备方法或是需两步及以上的步骤来完成晶化过程，或是采用价格昂贵的模板剂，或是得到孔径分布窄的复合材料，在一定程度上存在工艺过程较复杂，所制得的多孔材料不适宜卷烟烟气有害成分降低的需要等问题。
发明内容
为解决上述的技术问题，提供了一种具有微孔-介孔复合孔结构，同时具有较宽的孔径分布，可以用作卷烟滤嘴添加剂能够选择性降低卷烟主流烟气中多种有害成分的多孔复合材料的合成方法。
本发明采用以下技术方案：
一种卷烟滤嘴微孔介孔复合添加剂的生产方法，经过如下步骤1至步骤4：
步骤1、将氢氧化钠溶液、硅源、合成介孔材料的模板剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶液混合，在70℃至90℃下搅拌0.5小时至3小时；
步骤2、向上述混合物中加入合成微孔材料的模板剂四丙基溴化铵(TPABr)溶液，继续搅拌0.5小时至3小时；
步骤3、用盐酸将步骤2得到的混合物的pH值调节到9至11后将其转入反应釜中，在150℃至180℃条件下同步晶化12小时至72小时；
步骤4、同步晶化后所得固体沉淀经分离、洗涤、干燥、焙烧后得到卷烟滤嘴微孔介孔复合添加剂。
更进一步的技术方案是步骤3中的同步晶化中的温度保持恒定。
更进一步的技术方案是步骤3中同步晶化是在pH值为9.5至10.5，在160℃至170℃条件下同步晶化24至48小时。
更进一步的技术方案是步骤3中同步晶化是在pH值为10，在165℃下直接同步晶化36小时。
更进一步的技术方案是步骤2得到的混合物中各原料摩尔比为：1.0的SiO2：0.05至0.08的Na2O：0.03至0.06的CTAB：0.04至0.07的TPABr：100至120的H2O。
更进一步的技术方案是步骤2得到的混合物中各原料摩尔比为：1.0的SiO2：0.065 Na2O：0.045的CTAB：0.05的TPABr：110的H2O。
更进一步的技术方案是步骤4中焙烧是在500℃至650℃条件下，恒温4至12小时。
更进一步的技术方案是焙烧是600℃，恒温8小时。
更进一步的技术方案是步骤4中焙烧前，由室温升温至焙烧温度时的升温速度为0.5至2℃每分钟。
更进一步的技术方案是升温速度为1℃每分钟。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：同步晶化时的温度保持恒定，同时得到了微孔和介孔两种孔结构；工艺过程简单、制备条件易控、成本低廉，快捷、有效的合成出具有较宽孔径分布的微孔-介孔复合材料，吸附能力强，用于卷烟滤嘴添加剂时能有效的降低主流烟气中CO、HCN、NNK、B[a]P、苯酚等有害成分。
附图说明
图1为本发明生产的卷烟滤嘴微孔介孔复合添加剂的孔径分布图。
图2为本发明生产的卷烟滤嘴微孔介孔复合添加剂的吸附脱附等温线。
具体实施方式
下面对本发明作进一步阐述。
一种卷烟滤嘴微孔介孔复合添加剂的生产方法，经过如下步骤5至步骤8：
步骤5、将氢氧化钠溶液、硅源、合成介孔材料的模板剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶液混合，在70℃至90℃下搅拌0.5小时至3小时；
步骤6、向上述混合物中加入合成微孔材料的模板剂四丙基溴化铵(TPABr)溶液，继续搅拌0.5小时至3小时；得到摩尔比为：1.0的SiO2：0.065Na2O：0.045的CTAB：0.05的TPABr：110的H2O的混合物。
步骤7、用盐酸将步骤2得到的混合物的pH值调节到10后将其转入反应釜中，在165℃条件下同步晶化36小时；
步骤8、同步晶化后所得固体沉淀经分离、洗涤、干燥、焙烧前，由室温升温至600℃焙烧温度时的升温速度为1℃每分钟，焙烧后恒温8小时，焙烧后得到卷烟滤嘴微孔介孔复合添加剂。
经上述步骤所得到的卷烟滤嘴微孔介孔复合添加剂，其比表面积为361.3m2g-1，孔体积为0.347cm3g-1，其中介孔体积为0.235cm3g-1，微孔体积为0.112cm3g-1。添加剂的孔径分布曲线分别见图1，具有理想的介孔和微孔分布。添加剂的的吸附脱附等温线见图2，具有良好的吸附脱附效果。
Claims (10)
1.一种卷烟滤嘴微孔介孔复合添加剂的生产方法，其特征在于经过如下步骤1至步骤4：
步骤1、将氢氧化钠溶液、硅源、合成介孔材料的模板剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶液混合，在70℃至90℃下搅拌0.5小时至3小时；
步骤2、向上述混合物中加入合成微孔材料的模板剂四丙基溴化铵(TPABr)溶液，继续搅拌0.5小时至3小时；
步骤3、用盐酸将步骤2得到的混合物的pH值调节到9至11后将其转入反应釜中，在150℃至180℃条件下同步晶化12小时至72小时；
步骤4、同步晶化后所得固体沉淀经分离、洗涤、干燥、焙烧后得到卷烟滤嘴微孔介孔复合添加剂。
2.根据权利要求1所述的卷烟滤嘴微孔介孔复合添加剂的生产方法，其特征在于所述的步骤3中的同步晶化中的温度保持恒定。
3.根据权利要求2所述的卷烟滤嘴微孔介孔复合添加剂的生产方法，其特征在于所述的步骤3中同步晶化是在pH值为9.5至10.5，在160℃至170℃条件下同步晶化24至48小时。
4.根据权利要求3所述的卷烟滤嘴微孔介孔复合添加剂的生产方法，其特征在于所述的步骤3中同步晶化是在pH值为10，在165℃下直接同步晶化36小时。
5.根据权利要求1所述的卷烟滤嘴微孔介孔复合添加剂的生产方法，其特征在于所述的步骤2得到的混合物中各原料摩尔比为：1.0的SiO2∶0.05至0.08的Na2O∶0.03至0.06的CTAB∶0.04至0.07的TPABr∶100至120的H2O。
6.根据权利要求3所述的卷烟滤嘴微孔介孔复合添加剂的生产方法，其特征在于所述的步骤2得到的混合物中各原料摩尔比为：1.0的SiO2∶0.065Na2O∶0.045的CTAB∶0.05的TPABr∶110的H2O。
7.根据权利要求1所述的卷烟滤嘴微孔介孔复合添加剂的生产方法，其特征在于所述步骤4中焙烧是在500℃至650℃条件下，恒温4至12小时。
8.根据权利要求7所述的卷烟滤嘴微孔介孔复合添加剂的生产方法，其特征在于所述的焙烧是600℃，恒温8小时。
9.根据权利要求1所述的卷烟滤嘴微孔介孔复合添加剂的生产方法，其特征在于所述的步骤4中焙烧前，由室温升温至焙烧温度时的升温速度为0.5至2℃每分钟。
10.根据权利要求10所述的卷烟滤嘴微孔介孔复合添加剂的生产方法，其特征在于所述的升温速度为1℃每分钟。
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