CN102029146B - 一种保水材料及其制备方法和在滤棒中的应用 - Google Patents

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一种保水材料及其制备方法和在滤棒中的应用，其特征在于：将保水物质和碱性成分同时引入到具有较大比表面积的多孔材料中，得到一种选择性降低卷烟主流烟气中HCN的保水材料。该材料中的保水物质使其保持一定含量的水分，同时碱性成分可与卷烟烟气中亲水性的HCN之间发生酸碱反应，进而增强材料对卷烟主流烟气中HCN的选择性减害性能。将该材料以10-40mg/支添加于卷烟滤棒，能够降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量30%以上，而焦油释放量基本不变或略有降低，同时对卷烟吸食品质无不良影响，从而达到选择性降害的目的。

Description

一种保水材料及其制备方法和在滤棒中的应用
技术领域
本发明涉及烟草加工技术领域，具体说是涉及一种选择性降低卷烟主流烟气中HCN的保水材料及其制备方法和在滤棒中的应用。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释放量，而焦油释放量基本不变或略有降低，同时对卷烟吸食品质无不良影响。
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。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，其释放量约为30-300?μg/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。
在卷烟燃吸过程中，HCN很大程度上存在于气相中，而HCN能与水以任意比例互溶，为亲水性化合物。因此，水是一种去除卷烟烟气中HCN的良好反应介质，在减害材料中保持一定的水分，使针对HCN的特定化学反应很大程度在气液条件下进行，势必会显著提高对HCN的选择性减害效果。同时，一定含量水的存在对卷烟吸食品质有所改善。因此，开发能够有效降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的保水材料对提高卷烟吸食安全性、保护人类健康具有重要意义。
目前，国内外对于卷烟主流烟气中微量氢氰酸的去除，较多采用催化氧化法和吸附法。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，US3410282将烷基或羟烷基的伯胺或仲胺与羧酸反应制得的羧酸铵盐分散在可使烟气通过的载体上，选择性脱除卷烟烟气中的HCN。US4091822利用多配位基的胺与Zn2+、Fe2+和Cu2+等金属离子络合后再与聚环氧烷烃结合形成吸附剂来脱除卷烟烟气中的HCN。WO2007117115制得高比表面积的活化竹炭并添加于卷烟滤嘴，可吸附烟气中的焦油、烟碱、HCN等有害物质。但是活性炭作为卷烟嘴棒的添加剂，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。而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，其制作成较高。
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不足之处一种选择性降低卷烟主流烟气中HCN的保水材料及其制备方法和在滤棒中的应用。
本发明的是将水溶性吸水物质配成一定浓度的水溶液，向其中加入碱性物质，再担载到具有较大比表面积的多孔载体上，得到一种保水性能良好的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，能够有效降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量，而焦油释放量基本不变或略有降低，同时对卷烟吸食品质无不良影响，从而达到选择性降低卷烟危害性的目的。
本发明的目的具体可通过下述技术措施来实现：
本发明的选择性降低卷烟主流烟气中HCN的保水材料是由水溶性好、吸水保水能力强、具有较大比表面积、且易成膜的做为担体的多孔载体，和以浸泡方式担载在多孔载体内的浓度为0.1％～10％的聚乙烯醇碱溶液制备而成。
本发明所述担体为透明质酸、海藻酸钠、改性淀粉、纤维素及其衍生物改性产品、合成聚合物或天然物及其衍生物系中的任意一种。
本发明所述改性淀粉为接枝淀粉、羟甲基化淀粉、磷酸酯化淀粉或淀粉磺酸盐中的任意一种。
本发明所述纤维素及其衍生物改性产品为接枝纤维、羧甲基化纤维素、羟丙基化纤维素或黄原酸化纤维素中的任意一种。
本发明所述合成聚合物为聚乙烯醇类、聚丙烯酸盐类及其共聚物、聚氧化烷烃类、聚丙烯酰胺类及其共聚物、聚酰胺环氧氯丙烷、聚乙烯亚胺、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮或聚氨基酸中的任意一种。
本发明所述天然物及其衍生物系为果胶、黄原胶、琼脂或蛋白质中的任意一种。
本发明所述保水材料的制备方法包括下述步骤：按体积比1:1～1:10的量取经过除杂、水洗浸泡处理后的多孔载体加入到浓度为0.1％～10％的聚乙烯醇碱溶液中，在室温下搅拌1-4h或超声波振荡10-60min，过滤，于30-50℃下真空干燥0.5-1h，得到保水材料。
本发明所述保水材料在卷要滤嘴棒中的应用方法如下：将所述保水材料按10-40mg/cig的量添加在滤嘴中。
本发明的有益效果如下：
1.本发明利用碱性物质与HCN之间的酸碱反应，选择性降低卷烟烟气中亲水性的HCN；
2.本发明所选择的水溶性吸水物质具有强亲水性和保水性，能够使材料保持一定的水分，使酸碱反应很大程度在气液条件下进行，显著提高材料对氢氰酸的选择性吸附性能；
3. 本发明能够选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量，有效降低率达30%以上；
4. 本发明安全性高，制备过程简单，易实现规模化生产，对环境基本无污染；
5.本发明对卷烟吸食品质无不良影响。
具体实施方式
本发明以下将结合实施例作进一步描述，但本发明的内容并不限于此。
实施例1
将多孔的活性氧化铝过筛处理取40-100目的颗粒，经除杂、水洗浸泡处理后，取50ml（湿体积）加入到50～500ml 0.1％～10％的聚乙烯醇碱溶液中，即两者的体积比为1:1～1:10，室温搅拌1-4h或超声波振荡10-60min，过滤，于30-50℃下真空干燥0.5-1h，得到保水材料1。
将保水材料1以二元复合滤棒的形式应用于卷烟，添加量为35mg/cig，标记为卷烟样品1，以不添加任何滤嘴改性材料的卷烟为对照样品，所用卷烟试验前在温度(22±1)℃、相对湿度(60±2)%条件下平衡48小时，然后经重量(平均重量±0.02g)及吸阻(平均吸阻±49Pa)分选，挑出符合标准的试验卷烟。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 和GB/T 19609-2004分别进行氢氰酸释放量和焦油释放量的检测。每个样品三个平行样，结果如表1所示。
表1卷烟样品HCN和焦油释放量测试结果
Figure 2010105422533100002DEST_PATH_IMAGE001
结果表明，本发明的保水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36.3%，而焦油释放量基本不变。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
将多孔亲水性乙烯基聚合物HW-65F经水洗浸泡处理后，取50ml（湿体积）加入到50～500ml 0.1%～10%的羧甲基淀粉碱溶液中，即两者的体积比为1:1～1:10，室温搅拌1-4h或超声波振荡10-60min，过滤，于30-50℃下真空干燥0.5-1h，得到保水材料2。
将保水材料2以二元复合滤棒的形式应用于卷烟，添加量为35mg/cig，标记为卷烟样品2，以不添加任何滤嘴改性材料的卷烟为对照样品，所用卷烟试验前在温度(22±1)℃、相对湿度(60±2)%条件下平衡48小时，然后经重量(平均重量±0.02g)及吸阻(平均吸阻±49Pa)分选，挑出符合标准的试验卷烟。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 和GB/T 19609-2004分别进行氢氰酸释放量和焦油释放量的检测。每个样品三个平行样，结果如表2所示。
表2卷烟样品HCN和焦油释放量测试结果
Figure 500271DEST_PATH_IMAGE002
结果表明，本发明的保水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40.0%，而焦油释放量略有降低。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。

Claims (3)

1.一种保水材料，其特征在于：所述保水材料是由下述步骤制备而成：将多孔的活性氧化铝过筛处理取40-100目的颗粒，经除杂、水洗浸泡处理后，取50m L加入到50～500m L 0.1％～10％的聚乙烯醇碱溶液中，即两者的体积比为1:1～1:10，室温搅拌1-4h或超声波振荡10-60min，过滤，于30-50℃下真空干燥0.5-1h，得到保水材料。
2.一种保水材料，其特征在于：所述保水材料是由下述步骤制备而成：将多孔亲水性乙烯基聚合物HW-65F经水洗浸泡处理后，取50mL加入到50～500mL 0.1%～10%的羧甲基淀粉碱溶液中，即两者的体积比为1:1～1:10，室温搅拌1-4h或超声波振荡10-60min，过滤，于30-50℃下真空干燥0.5-1h，得到保水材料。
3.一种如权利要1或2所述保水材料在卷 烟滤嘴棒中的应用，其特征在于：将所述保水材料按10-40mg/cig的量添加在滤嘴中。
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