CN102266122A

CN102266122A - 采用大麻杆活性炭的吸烟过滤材料

Info

Publication number: CN102266122A
Application number: CN2011102182759A
Authority: CN
Inventors: 孙川; 苏丹丹; 杨杰
Original assignee: YUNNAN JUHENG TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: YUNNAN JUHENG TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-08-01
Filing date: 2011-08-01
Publication date: 2011-12-07

Abstract

采用大麻杆活性炭的吸烟过滤材料，该过滤材料由纤维材料和大麻杆活性炭组成。本发明充分利用大麻杆活性炭比表面积大、吸附性能好的优良特性，将其用作吸烟过滤材料，可以有效吸附卷烟中尼古丁、焦油等有害成分，减小对吸烟者危害。

Description

采用大麻杆活性炭的吸烟过滤材料

技术领域

本发明涉及吸烟过滤材料技术领域。

背景技术

烟草作为一种日常消费品，因其释放的烟气中含有尼古丁、焦油、挥发性有机物等对人体有害物质而倍受争议。因此，目前香烟多采用醋酸纤维作为香烟滤嘴对人体吸进的烟气进行过滤。这种方法在一定程度上减少了吸烟者吸入的有害成分量，但从人体健康角度而讲，这种吸附量是远远不够的。目前，也有一些方式是采用木质活性炭、椰壳活性炭等吸附剂填充到香烟滤嘴结构中，从而减少人体吸入的尼古丁、焦油等有害成分量。但是常规木质活性炭比表面积小，仅为100 m2/g ~400 m2/g，吸附效果不好。椰壳活性炭虽然比表面积较大，但吸附有害物质的能力较弱，因而过滤效果仍不理想。因此需要开发出比表面积大、吸附效率高的材料来应用于吸烟过滤材料，从而吸附烟草中对人体有害的物质。

大麻，又称黄麻、汉麻、火麻，滩涂、坡地等恶劣环境均可种植，且生长过程无需喷洒杀虫剂、除草剂等，是一种绿色植物，有利于环境保护。工业大麻(四氢大麻酚THC <0.3%)不具备毒品利用价值，而且适应性强，目前，工业上主要是将大麻纤维用于纺织和造纸，大麻籽用于食品，但对大麻杆的利用方式较少，多为废弃。由于大麻杆自身具有多孔结构，有利于制备出比表面积大、吸附性能好的活性炭材料，因此充分利用大麻杆制备活性炭材料应用于卷烟滤材，具有广阔的前景。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种充分利用大麻杆活性炭比表面积大、吸附性能好的优良特性，将其用作吸烟过滤材料，以有效吸附卷烟中尼古丁、焦油等有害成分，减小对吸烟者危害的采用大麻杆活性炭的吸烟过滤材料。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

采用大麻杆活性炭的吸烟过滤材料，该过滤材料由纤维材料和大麻杆活性炭组成。

本发明纤维材料和大麻杆活性炭的组成方式可为将大麻杆活性炭制作成颗粒状后与纤维材料混合，大麻杆活性炭均匀地分布在纤维材料中。

纤维材料和大麻杆活性炭的组成方式也可为将由大麻杆活性炭颗粒制备成的活性炭段纵向连接于两段纤维材料之间。

纤维材料和大麻杆活性炭的组成方式还可为将由大麻杆活性炭颗粒制备成的活性炭段横向穿过并置于纤维材料段中。

本发明所述大麻杆活性炭用物理活化法或化学活化法制得；所述物理活化法，是将大麻杆去皮粉碎后，在300℃～500℃将大麻杆进行焙烧炭化，得到大麻杆炭，然后在600℃～1000℃向大麻杆炭中通入水蒸汽或CO₂进行活化，制备得到大麻杆活性炭；所述化学活化法，是将大麻杆去皮粉碎后，先将大麻杆置于ZnCl₂、H₃PO₄、KOH、HNO₃中的一种化学溶液中浸泡或沸煮，然后将大麻杆在300℃～500℃焙烧炭化，得到大麻杆活性炭。

本发明所述大麻杆活性炭的比表面积为600m²/g～3000 m²/g。

本发明所述纤维材料为醋酸纤维材料。

本发明所述大麻杆为工业大麻杆。

本发明设计一种采用大麻杆活性炭的新型吸烟过滤材料，将大麻杆活性炭这种无毒、无味、比表面积大的吸附性材料与现有的香烟过滤嘴材料如醋酸纤维相结合，可以过滤掉烟草中绝大多数的尼古丁和焦油，降低其对人体健康的危害，而且大麻杆活性炭本身无毒，不会对人体带来附加危害，是一种很理想的吸烟过滤材料。

下面结合说明书附图及实施例进一步阐述本发明内容。

附图说明

图1为本发明大麻杆活性炭颗粒与纤维材料混合后制作成卷烟滤嘴的示意图；

图2为本发明将大麻杆活性炭颗粒制备成的活性炭段纵向连接于两段纤维材料之间作为卷烟滤嘴的示意图；

图3为本发明将大麻杆活性炭颗粒制备成的活性炭段横向穿过并置于纤维材料段中作为卷烟滤嘴的示意图。

图中，1-烟支；2-纤维材料；3-大麻杆活性炭颗粒。

具体实施方式

采用大麻杆活性炭的吸烟过滤材料，该过滤材料由纤维材料和大麻杆活性炭组成。根据纤维材料和大麻杆活性炭的组合方式不同，大麻杆活性炭颗粒可以均匀分布于全部纤维材料中，或者集中位于纤维材料段的不同部位。

如图1所示，将大麻杆活性炭制备成颗粒状，将大麻杆活性炭颗粒3与纤维材料2混合，使大麻杆活性炭颗粒均匀地分布在上述纤维材料中，用混合了活性炭颗粒的纤维材料制作成卷烟滤嘴与烟支1连接，制成过滤嘴香烟。

如图2所示，将由大麻杆活性炭颗粒3制备成的活性炭段纵向连接于两段纤维材料2之间，作为卷烟滤嘴。烟支1与纤维材料段相连。由于大麻杆活性炭易燃，且为黑色颗粒状或粉末状，因此要在大麻杆活性炭的两端加接纤维材料段，避免大麻杆活性炭与烟支直接相连。大麻杆活性炭段的长度和纤维材料段的长度可根据烟草的质量及吸烟的味道而决定。

如图3所示，将由大麻杆活性炭颗粒3制备成的活性炭段横向穿过并置于由纤维材料3制作的纤维材料段中，作为卷烟滤嘴，并与烟支1连接，制成过滤嘴香烟。

本发明所述的纤维材料可优先选择现有卷烟滤嘴中广泛使用的醋酸纤维，但并不局限于此，可根据具体需要而定。

采用本发明方法制作的大麻杆活性炭，作为一种理想的吸烟过滤材料，还可应用于其他的吸烟装置，如烟斗中，它能够有效吸附烟草中的焦油、尼古丁等对人体有害的物质，有利于保护吸烟者的身体健康。

本发明所用的大麻杆活性炭，可以采用物理活化法，通过在300℃~500℃对大麻杆进行热处理，使其炭化为大麻杆炭，然后在600℃~1000℃通入水蒸汽或CO₂等物理活化剂对其进行活化，从而可制备出大麻杆活性炭。除了物理活化法，还可采用化学活化法，先将大麻杆置于ZnCl₂、H₃PO₄、KOH、HNO₃中的任一种化学溶液中浸泡或沸煮，然后将大麻杆在300℃～500℃炭化，可在大麻杆炭化的过程中，利用化学物质将其活化，从而得到大麻杆活性炭。

本发明所用大麻材料均为工业大麻，即所用大麻杆为工业大麻杆。

制备大麻杆活性炭的具体实施例如下：

实施例1

将大麻杆去皮粉碎至300～400目后，在300℃～350℃将大麻杆进行焙烧炭化，得到大麻杆炭，然后在600℃～700℃向大麻杆炭中通入水蒸汽进行活化，制备得到大麻杆活性炭。

实施例2

将大麻杆去皮粉碎至200～400目后，在350℃～400℃将大麻杆进行焙烧炭化，得到大麻杆炭，然后在900℃～1000℃向大麻杆炭中通入CO₂进行活化，制备得到大麻杆活性炭。

实施例3

将大麻杆去皮粉碎至200～300目后，在400℃～500℃将大麻杆进行焙烧炭化，得到大麻杆炭，然后在700℃～800℃向大麻杆炭中通入CO₂进行活化，制备得到大麻杆活性炭。

实施例4

将大麻杆去皮粉碎至200～250目后，将大麻杆置于ZnCl₂溶液中浸泡，然后将大麻杆在450℃～500℃焙烧炭化，得到大麻杆活性炭。

实施例5

将大麻杆去皮粉碎至250～300目后，将大麻杆置于H₃PO₄溶液中浸泡，然后将大麻杆在300℃～400℃焙烧炭化，得到大麻杆活性炭。

实施例6

将大麻杆去皮粉碎至300～350目后，将大麻杆置于KOH溶液中浸泡，然后将大麻杆在350℃～450℃焙烧炭化，得到大麻杆活性炭。

实施例7

将大麻杆去皮粉碎至300～400目后，将大麻杆置于HNO₃溶液中浸泡，然后将大麻杆在400℃～500℃焙烧炭化，得到大麻杆活性炭。

本发明大麻杆活性炭的比表面积为600m²/g～3000 m²/g，大于常用的活性炭的比表面积，而且与其他活性炭相比，本发明的大麻杆活性炭吸附碘成分的效果更好，具有更优异的去处烟气中尼古丁、焦油及有机物等有害物质的能力，特别适用于卷烟制造。

为了确定大麻杆活性炭去处烟草烟气成分的能力，申请人在同等条件下测定了木质活性炭、椰壳活性炭、大麻杆活性炭的物性，并进行了分析比较。

采用粉碎机将木头粉碎至40-200目，然后干燥，并于400℃下热处理2h，得到木炭，然后通入水蒸汽于900℃下活化2h，即可制得木质活性炭。测定木质活性炭的比表面积、孔径分布和堆积密度，结果列于表1中。

采用粉碎机将椰壳粉碎至40-200目，然后干燥，并于400℃下热处理2h，得到椰壳炭，然后通入水蒸汽于900℃下活化2h，即可制得椰壳活性炭。测定椰壳活性炭的比表面积、孔径分布和堆积密度，结果列于表1中。

将大麻杆去皮，在粉碎设备中粉碎至40~200目，然后在100℃左右干燥2h，再于400℃下对其进行焙烧2h，得到大麻杆炭，然后向大麻杆炭中通入水蒸汽或CO₂，并于900℃下活化2h，冷却后即可得到大麻杆活性炭。

测定大麻杆活性炭的比表面积、孔径分布和堆积密度，结果列于表1中。

表1

Figure 2011102182759100002DEST_PATH_IMAGE001

从表1中可以看出，大麻杆活性炭的比表面积远高于普通的木质活性炭，稍高于椰壳活性炭，而且大麻杆活性炭的堆积密度也低于椰壳活性炭。

为了分析烟草烟气成分，采用木质活性炭、椰壳活性炭、大麻杆活性炭，在相同条件下进行试验，分析比较各自去除烟草烟气成分的能力。

制作如图2所示结构的卷烟滤嘴，所制得的滤嘴的周长为25.13mm，滤嘴的长度为29mm，其中，两端纤维段分别为10mm，活性炭段9mm。

根据国际烟草科学研究合作中心(CORESTA)条件，设定恒定的温度22℃±2℃和湿度60%±5%，48h后进行烟草烟气分析试验，分析卷烟滤嘴对烟草烟气中的特定有机物质(含焦油和尼古丁)的吸附能力。

采用GC分析对烟气冷凝物中的尼古丁成分进行分析，并对卷烟的主流烟气中的挥发性物质(有机物)成分及含量进行分析。

不同活性炭去除烟草烟气成分的能力，结果列于表2中。在表2中，以椰壳活性炭的测量值为基准(100)来描述不同活性炭吸附烟草烟气后的烟气成分含量。

表2

如表2所示，本发明的大麻杆活性炭应用于香烟吸附材料时，显示出了优异的吸附性能。与目前常用的烟用活性炭，如木质活性炭、椰壳活性炭相比，大麻杆活性炭具有更佳的吸附焦油、尼古丁等有害物质的能力。以椰壳活性炭为比较对象，采用大麻杆活性炭的滤嘴的吸附能力显示，在经吸附后的烟气中，焦油减少了9.3%，尼古丁减少了8.2%，HCN减少了46.64%，苯减少了51.36%，甲苯减少了53.15%，苯乙烯减少了43.24%，1,3-丁二烯减少了29.37%，异戊二烯减少了49.11%，丙烯腈减少了56.32%，丙烯醛减少了31.53%，丙醛减少了53.47%，巴豆醛减少了61.06%。大麻杆活性炭吸附有害烟气成分的量增加了至少30%，从而减少了可能被人体吸附的有害烟气成分量。

经过试验证明，本发明采用大麻杆活性炭的吸烟过滤材料与现有技术常用的采用木质活性炭或椰壳活性炭的吸烟过滤材料相比，具有优异的吸附烟气有害物质的能力。

本发明不仅为卷烟提供了一种效果优异的过滤材料，还提供了大麻杆的新用途，提高了大麻杆的经济附加值，而且在大麻杆活性炭的制备过程中，大量的碳得以保留，有利于减少温室效应，保护环境。

Claims

1. 采用大麻杆活性炭的吸烟过滤材料，其特征在于，该过滤材料由纤维材料和大麻杆活性炭组成。

2.根据权利要求1所述的采用大麻杆活性炭的吸烟过滤材料，其特征在于，纤维材料和大麻杆活性炭的组成方式为将大麻杆活性炭制作成颗粒状后与纤维材料混合，大麻杆活性炭均匀地分布在纤维材料中。

3.根据权利要求1所述的采用大麻杆活性炭的吸烟过滤材料，其特征在于，纤维材料和大麻杆活性炭的组成方式为将由大麻杆活性炭颗粒制备成的活性炭段纵向连接于两段纤维材料之间。

4.根据权利要求1所述的采用大麻杆活性炭的吸烟过滤材料，其特征在于，纤维材料和大麻杆活性炭的组成方式为将由大麻杆活性炭颗粒制备成的活性炭段横向穿过并置于纤维材料段中。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的采用大麻杆活性炭的吸烟过滤材料，其特征在于，所述大麻杆活性炭用物理活化法或化学活化法制得；所述物理活化法，是将大麻杆去皮粉碎后，在300℃～500℃将大麻杆进行焙烧炭化，得到大麻杆炭，然后在600℃～1000℃向大麻杆炭中通入水蒸汽或CO₂进行活化，制备得到大麻杆活性炭；所述化学活化法，是将大麻杆去皮粉碎后，先将大麻杆置于ZnCl₂、H₃PO₄、KOH、HNO₃中的一种化学溶液中浸泡或沸煮，然后将大麻杆在300℃～500℃焙烧炭化，得到大麻杆活性炭。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的采用大麻杆活性炭的吸烟过滤材料，其特征在于，所述大麻杆活性炭的比表面积为600m²/g～3000 m²/g。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的采用大麻杆活性炭的吸烟过滤材料，其特征在于，所述纤维材料为醋酸纤维材料。

8.根据权利要求1或2或3或4所述的采用大麻杆活性炭的吸烟过滤材料，其特征在于，所述大麻杆为工业大麻杆。