CN103071459A - 一种可选择性降低烟气中氨的氨络合物复合材料 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可选择性降低烟气中氨的氨络合物复合材料。氨络合物复合材料的制备方法为称取一定量的海藻酸钠，加入水，充分搅拌使之成胶状，加入一定浓度的金属氯化物溶液，迅速搅拌反应，滤去水分，置于烘箱中干燥，经研磨机研磨即得样品。采用该复合材料在卷烟滤棒中进行添加，可选择性降低烟气中氨，效果明显，且未对卷烟感官质量产生负面影响，操作简便，生产成本低，添加安全性高，具有良好的工业应用前景。

Description

一种可选择性降低烟气中氨的氨络合物复合材料

技术领域

本发明涉及一种氨络合物复合材料的制备及其在选择性降低烟气中氨的运用

背景技术

氨是HOFFMANN 44 种有害成分之一 。氨在新鲜烟叶中的含量很少, 烟叶经调制发酵, 由于蛋白质、氨基酸的代谢氧化、脱氧等反应,其含量增加。烟叶中的氨基酸、蛋白质、硝酸盐和铵盐等是卷烟烟气中氨的前体物 。在卷烟中, 适量的氨对于碳水化合物和有机酸较多的卷烟是必要的, 其与其它含氮化合物参与了烟气吃味劲头的形成。氨含量过低, 会造成烟气劲头下降, 丰满度不够；但过量的氨会产生强烈的刺激性, 引起吸烟者喉部收缩, 使人感到呛咳, 鼻腔、舌头有辛辣难忍的感觉。因此,氨对控制卷烟吸味有重要作用。氨在主流烟气中的气相和粒相都有分布,侧流烟气中氨的含量为主流烟气中的40~170倍。

赵晓东, 谢复炜, 张晓兵等采用离子色谱法对国内外较有代表性的127 种卷烟主流烟气中氨进行了测定,结果表明:(1)国内烤烟型卷烟主流烟气中氨含量范围约在3.6~12.2u g/支之间,平均为7.6 ug/支；国内混合型卷烟主流烟气中氨含量范围约在4.6~ 14.2 ug/支之间,平均为9.1 ug/支；国外混合型卷烟主流烟气中氨含量范围约在4.7~ 13.9 ug/支之间,平均为8.9 ug/支；(2)国内混合型卷烟和国外混合型卷烟的焦油、烟碱、氨含量平均值基本相当；(3)国内烤烟型卷烟的焦油、烟碱量的平均值均明显高于国内外混合型卷烟, 而主流烟气氨含量平均值低于混合型卷烟；(4) 单位焦油氨含量平均值国内烤烟型卷烟明显低于国内外混合型卷烟。

目前处理气体氨污染的主要方法是吸附法，常用的吸附剂为分子筛、凝胶、沸石活性炭等．这些方法吸附性好，但选择性差。

发明内容

针对现有技术存在问题，本发明提供一种可选择性降低烟气中氨的氨络合物复合材料。该氨络合物复合材料在卷烟滤棒中添加，并未对卷烟感官质量产生负面影响，其选择性烟气中氨的效果好、稳定性好，生产成本低、添加安全性高，具有良好的工业应用前景。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种可选择性降低烟气中氨的氨络合物复合材料,其按以下步骤制作：

进一步，称取一定量的海藻酸钠，加入5~20倍重量水，充分搅拌使之成胶状；

进一步，将胶状海藻酸钠加入到含1~3倍海藻酸钠重量的金属氯化物的溶液中，迅速搅拌反应生成海藻酸复合物粗产物；

进一步，将生成的海藻酸复合物粗产物滤去水分，置于烘箱中干燥后,经研磨机研磨即得相应的氨络合物复合材料。

进一步，制得的氨络合物复合材料添加在卷烟滤棒中。氨络合物复合材料按每支烟10~15mg添加在滤棒中。

进一步，所述的金属氯化物为CaCl_2、或CuCl₂。

进一步，所述烘干温度设定在60~80℃；干燥的时间为5h~8h。

本发明制得的氨络合物复合材料具有以下优点：1、选择性效果好，可选择性降低主流烟气中氨释放量大于20%；2、稳定性好，长时间放置未见的吸潮等现象；3、在卷烟滤棒中添加，未对卷烟感官质量产生负面影响；4、生产成本低、添加安全性高，具有良好的工业应用前景。

附图说明

图1为本发明氨的检测流程示意图；

图2为本发明实施例4中离子色谱法检测烟气中的氨的色谱图；

图3为本发明实施例4中海藻酸钠和CaCl₂的反应机理示意图。

具体实施方式

本发明优选的实施方式如下：

实施例1

称取10g的海藻酸钠，加入100mL水，充分搅拌使之成胶状，将胶状海藻酸钠加入加入含10g CaCl₂的水溶液，迅速搅拌反应迅速搅拌反应生成海藻酸复合物，滤去水分,置于80℃烘箱中干燥5h后,经研磨机研磨即得CaCl₂复合材料。

实施例2

称取20g的海藻酸钠，加入200mL水，充分搅拌使之成胶状，将胶状海藻酸钠加入加入含CaCl₂25g的水溶液，迅速搅拌反应迅速搅拌反应生成海藻酸复合物，滤去水分,置于60℃烘箱中干燥6h后,经研磨机研磨即得CaCl₂复合材料。

实例1、2所合成氨CaCl₂络合物复合材料的降氨效果没有明显差异。

实施例3

称取10g的海藻酸钠，加入150mL水，充分搅拌使之成胶状，将胶状海藻酸钠加入加入含CuCl₂15g的水溶液，迅速搅拌反应迅速搅拌反应生成海藻酸复合物，滤去水分,置于70℃烘箱中干燥7h后,经研磨机研磨即得CuCl₂复合材料。

实施例4

称取15g的海藻酸钠，加入250mL水，充分搅拌使之成胶状，将胶状海藻酸钠加入加入含CuCl₂20g的水溶液，迅速搅拌反应迅速搅拌反应生成海藻酸复合物，滤去水分,置于75℃烘箱中干燥6h后,经研磨机研磨即得CuCl₂复合材料。

实例3、4所合成氨CuCl₂络合物复合材料的降氨效果没有明显差异。

实施例5

1、 添加实验

将海藻酸钠、所合成的CaCl₂复合材料、CuCl₂复合材料分别按每支烟15mg添加在滤棒中，进行抽吸，并与空白样进行比较。

2、氨的检测流程， 如图1所示，

（1）烟气的捕集

将卷烟样品在22℃±1℃和相对湿度60%±2%条件下平衡48 h，用SM400吸烟机按照YC /T 29-1996规定的标准条件抽吸卷烟，每个孔道抽吸4支烟，用乘20ml0.01mmolHCl的吸收瓶和剑桥滤片捕集卷烟主流烟气中的氨。吸毕，取出滤片。

（2）氨的萃取

参照相应的标准标准方法，采用震荡法萃取提取滤片中的氨。将1张捕集烟气粒相物的剑桥滤片折叠放入100mL锥形瓶中，加入20mL0.01mmolHCl萃取液，室温下超声萃取40 min，静置5min。分别从锥形瓶和吸收瓶中各取5ml萃取液于25ml容量瓶中，用0.01mmolHCl定容，过0.45μm微孔滤膜过滤，进入离子色谱测定。

（3） 色谱条件

检测的的色谱条件如表1所示，分离结果如图2所示。

表1色谱条件

3、　添加效果

结果如表2所示，结果发现：采用未经反应的海藻酸钠添加后，主流烟气中氨释放量下降20.14%，卷烟焦油释放量下降18.82%，主流烟气中氨释放量选择性降低1.32%；采用CaCl₂反应的海藻酸钠添加后，主流烟气中氨释放量下降37.75%，卷烟焦油释放量下降5.54%，主流烟气中氨释放量选择性降低32.21%；采用CuCl₂反应的海藻酸钠添加后，主流烟气中氨释放量下降21.18%，卷烟焦油释放量下降5.35%，主流烟气中氨释放量选择性降低15.83%。由此可见，海藻酸钠对主流烟气中氨没有选择性吸附的能力，反而对焦油等大分子化合物有所截留，而经与CaCl₂和CuCl₂反应后的产物选择性降氨的效果却很明显。推测是由于海藻酸钠的分子链上含有大量的羟基和羧基，用CaCl₂或CuCl₂作为交联剂，可形成交联的海藻酸钙或海藻酸铜聚合物，分子结构如图3所示。这种孔道结构增大了比表面积，剩余的CaCl₂或CuCl₂镶嵌在孔道结构中，可以与氨结合，而丰富的羟基则阻碍了水分子的进入，具有很好的疏水性。

表格 2　　海藻酸钠原样及复合材料选择性降氨的效果比较

材料	氨下降比率	焦油下降比率	选择性降低比率
				原样	20.14%	18.82%	1.32%
CaCl2复合	37.75%	5.54%	32.21%
				CuCl2复合	21.18%	5.35%	15.83%

Claims (10)

1.一种可选择性降低烟气中氨的氨络合物复合材料,特征在于：其按以下步骤制作：

步骤一：称取一定量的海藻酸钠，加入5~20倍重量水，充分搅拌使之成胶状；

步骤二：将胶状海藻酸钠加入到含1~3倍海藻酸钠重量的金属氯化物的水溶液中，迅速搅拌反应生成海藻酸复合物粗产物；

步骤三：将生成的海藻酸复合物粗产物滤去水分，置于烘箱中干燥后,经研磨机研磨即得相应的氨络合物复合材料。

2.如权利要求1所述的一种可选择性降低烟气中氨的氨络合物复合材料,其特征在于：制得的氨络合物复合材料添加在卷烟滤棒中。

3.如权利要求2所述的一种可选择性降低烟气中氨的氨络合物复合材料,其特征在于：将氨络合物复合材料按每支烟10~15mg添加在滤棒中。

4.如权利要求1、2或3所述的一种可选择性降低烟气中氨的氨络合物复合材料,其特征在于：所述的金属氯化物为CaCl_2、或CuCl₂。

5.如权利要求1、2或3所述的一种可选择性降低烟气中氨的氨络合物复合材料,其特征在于：所述烘干温度设定在60~80℃。

6.如权利要求4所述的一种可选择性降低烟气中氨的氨络合物复合材料,其特征在于：所述烘干温度设定在60~80℃。

7.如权利要求1、2或3所述的一种可选择性降低烟气中氨的氨络合物复合材料,其特征在于：所述干燥的时间为5h~8h。

8.如权利要求4所述的一种可选择性降低烟气中氨的氨络合物复合材料,其特征在于：所述干燥的时间为5h~8h。

9.如权利要求5所述的一种可选择性降低烟气中氨的氨络合物复合材料,其特征在于：所述干燥的时间为5h~8h。

10.如权利要求6所述的一种可选择性降低烟气中氨的氨络合物复合材料,其特征在于：所述干燥的时间为5h~8h。

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