CN103721716A

CN103721716A - 基于氧化钴的选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的催化剂及其制备方法

Info

Publication number: CN103721716A
Application number: CN201410020201.8A
Authority: CN
Inventors: 周国俊; 沈凯; 郭杨龙; 储国海; 夏俊; 夏倩; 徐建; 肖卫强; 刘金莉; 戴路; 胡安福; 詹望成; 俎健
Original assignee: China Tobacco Zhejiang Industrial Co Ltd
Current assignee: China Tobacco Zhejiang Industrial Co Ltd
Priority date: 2014-01-16
Filing date: 2014-01-16
Publication date: 2014-04-16

Abstract

本发明涉及卷烟制造领域，尤其涉及一种用于选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的催化剂及其制备方法。一种基于氧化钴的选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的催化剂，该催化剂按质量百分比计，由以下的组份构成：氧化钴，0.1%～5%，氧化铝载体，95%～99.9%。本发明由于采用了上述的技术方案，该催化剂采用蛋壳型催化剂的制备方法，使活性金属集中在载体的表面，减少活性金属的含量，从而降低催化剂在滤嘴中的添加对卷烟吸味的影响，催化剂生产工艺简单，且具有一定粒度，提供了一种适合卷烟应用的催化剂，制成的复合滤嘴最高可以选择性降低卷烟主流烟气中60%左右的氰化氢释放量，具有很好的应用前景。

Description

基于氧化钴的选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的催化剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及卷烟制造领域，尤其涉及一种用于选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的催化剂及其制备方法。

背景技术

卷烟主流烟气中的氰化氢(HCN)主要来自于烟草中的蛋白质、氨基酸和硝酸盐的转化，特别是甘氨酸、脯氨酸及氨基二羧酸的热解。氰化氢(HCN)是一种剧毒物质，氰基(CN^—)在人体内容易与细胞线粒体内的氧化型细胞色素氧化酶中的Fe³⁺结合，从而阻止Fe³⁺的还原，抑制细胞色素氧化酶，使细胞组织不能利用氧，产生细胞内窒息性缺氧。Hoffmann将其列入卷烟主流烟气有害成分的名单中。因此降低卷烟主流烟气中的氰化氢已成为卷烟减害降焦的重要内容。

对于卷烟主流烟气中氰化氢的消除，综合考虑卷烟主流烟气的特点（成分复杂，气体温度仅为50 ^oC）和技术实施的难易程度（可对烟叶、卷烟纸和滤嘴等卷烟主要组成部分进行修饰或处理），研究和开发高效的吸附剂，并将其添加到滤嘴中，以选择性降低卷烟主流烟气中的氰化氢是最有效可行的途径。目前，研究发现活性炭、金属氧化物、负载金属盐、中药材、离子交换树脂、多孔材料等对氰化氢均有较好的吸附性能，其中应用最广泛的滤嘴添加剂是活性炭。例如，中国专利CN201010567352.7公开了一种以负载硅酸钾或硅酸钠的活性炭为载体，通过在其表面粘结氧化镁制得一种卷烟滤嘴添加剂，当添加量为30mg/支时，可选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的30%。中国专利CN201110025677.7公开了一种活性炭负载植物生物碱的新材料，添加于卷烟滤棒中能够降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量25%以上。虽然活性炭材料能有效降低卷烟主流烟气的氰化氢释放量，但是活性炭对主流烟气中的大部分气相化合物同样具有较强的吸附，使得活性炭材料对卷烟吸味的影响很大，这大大限制了活性炭材料的应用。

因此，通过简单的工艺，制备一类对卷烟主流烟气中氰化氢具有稳定的、高效的选择性吸附材料，使得在降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的同时能够较好的保持卷烟原有吸味，具有重要的研究意义和巨大的市场价值。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的一个目的在于提供一种能选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的催化剂，该催化剂的制备工艺简单，且具有一定粒度，能够很好地满足复合滤嘴生产工艺的要求，而且可直接进行放大生产，具有很好的工业化应用前景。本发明的第二个目的是提供上述催化剂的制备方法，考虑到催化剂对卷烟吸味的影响，本发明采用蛋壳型催化剂的制备方法，使活性金属集中在载体的表面，减少活性金属的含量，从而降低催化剂在滤嘴中的添加对对卷烟吸味的影响。

为了实现上述的第一个目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种基于氧化钴的选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的催化剂，该催化剂按质量百分比计，由以下的组份构成：

氧化钴 0.1%～5%，

氧化铝载体 95%～99.9%。

作为优选，该催化剂按质量百分比计，由以下的组份构成：

氧化钴 0.5%～1%，

氧化铝载体 99%～99.5%。

为了提高性能，氧化铝载体选用La改性的氧化铝，其中La的质量分数为0.5%~5%。

作为进一步的改进，上述的氧化铝载体的粒度为40～80目。

为了实现上述的第二个目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种制备上述基于氧化钴选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的催化剂的方法，该方法包括以下的步骤：

1）氧化铝载体的预处理：将氧化铝载体在100~200摄氏度下干燥6~24小时，浸渍预定量的NH4F水溶液，然后经100~150摄氏度下干燥6~24小时，最后在400~600摄氏度下焙烧4~8小时，得到预处理的氧化铝载体，备用；

2）采用等体积浸渍法，将钴盐配制成相应的水溶液，然后将步骤1）得到的氧化铝载体加入到该溶液中，在50~150摄氏度下干燥12~48小时，得到催化剂前驱体；

3）在空气气氛的保护下，将催化剂前驱体在400~600摄氏度下焙烧2~6小时，得到所述的催化剂。

作为优选，所述的钴盐为氯化盐、硝酸盐或硫酸盐。

本发明还要求保护一种选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的卷烟，卷烟的过滤嘴滤芯中加入上述的催化剂。

本发明由于采用了上述的技术方案，该催化剂采用蛋壳型催化剂的制备方法，使活性金属集中在载体的表面，减少活性金属的含量，从而降低催化剂在滤嘴中的添加对卷烟吸味的影响，催化剂生产工艺简单，且具有一定粒度，提供了一种适合卷烟应用的催化剂，制成的复合滤嘴最高可以选择性降低卷烟主流烟气中60%左右的氰化氢释放量，具有很好的应用前景。

具体实施方式

实施例1

将10克40～80目的氧化铝载体在100摄氏度下干燥6小时，与25毫升5mol/L的NH₄F水溶液混合，然后经100摄氏度干燥6小时，并在500摄氏度下焙烧4小时，得到预处理的氧化铝载体，备用。然后采用等体积浸渍法，将0.156克六水氯化钴配制成相应的水溶液，并将1克经过预处理的氧化铝载体加入到该溶液中，在50摄氏度下干燥12小时，得到催化剂前驱体。最后将催化剂前驱体在空气气氛的保护下在600摄氏度下焙烧6小时，得到催化剂。

在滤嘴贴近烟丝段设置一段添加50 mg催化剂的滤柱（15 mm长度）制成复合滤嘴，并制成卷烟。样品处理和抽吸环境按照国家标准GB/T16447-2004《烟草及烟草制品调节和测试的大气环境》，吸烟机条件按照国家标准GB/T 16450-2004《常规分析用吸烟机定义和标准条件》。与对照卷烟（长嘴利群，氰化氢释放量为136.4 ug /支）相比，采用本复合滤嘴具有较好的选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的效果，结果见下表1：

表1降害效果

Figure 2014100202018100002DEST_PATH_IMAGE001

实施例2

将10克40～80目的氧化铝载体在100摄氏度下干燥24小时，与25毫升5mol/L的NH₄F水溶液混合，然后经100摄氏度干燥6小时，并在500摄氏度下焙烧4小时，得到预处理的氧化铝载体，备用。然后采用等体积浸渍法，将0.03克六水氯化钴配制成相应的水溶液，并将1克经过预处理的氧化铝载体加入到该溶液中，在100摄氏度下干燥12小时，得到催化剂前驱体。最后将催化剂前驱体在空气气氛的保护下在600摄氏度下焙烧4小时，得到催化剂。

催化剂的氰化氢去除率测试方法与实施例1相同，该催化剂对选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢的效果见下表2：

表2降害效果

实施例3

将10克40～80目的氧化铝载体在100摄氏度下干燥24小时，与25毫升5mol/L的NH₄F水溶液混合，然后经100摄氏度干燥6小时，并在500摄氏度下焙烧4小时，得到预处理的氧化铝载体，备用。然后采用等体积浸渍法，将0.003克六水氯化钴配制成相应的水溶液，并将1克经过预处理的氧化铝载体加入到该溶液中，在100摄氏度下干燥12小时，得到催化剂前驱体。最后将催化剂前驱体在空气气氛的保护下在600摄氏度下焙烧4小时，得到催化剂。

催化剂的氰化氢去除率测试方法与实施例1相同，该催化剂对选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢的效果见下表3：

表3降害效果

Figure 2014100202018100002DEST_PATH_IMAGE003

实施例4

将10克40～80目的氧化铝载体在100摄氏度下干燥24小时，与25毫升5mol/L的NH₄F水溶液混合，然后经100摄氏度干燥6小时，并在500摄氏度下焙烧4小时，得到预处理的氧化铝载体，备用。然后采用等体积浸渍法，将0.191克六水硝酸钴配制成相应的水溶液，并将1克经过预处理的氧化铝载体加入到该溶液中，在100摄氏度下干燥12小时，得到催化剂前驱体。最后将催化剂前驱体在空气气氛的保护下在600摄氏度下焙烧4小时，得到催化剂。

催化剂的氰化氢去除率测试方法与实施例1相同，该催化剂对选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢的效果见下表4：

表4降害效果

实施例5

将10克40～80目的氧化铝载体在100摄氏度下干燥24小时，与25毫升5mol/L的NH₄F水溶液混合，然后经100摄氏度干燥6小时，并在500摄氏度下焙烧4小时，得到预处理的氧化铝载体，备用。然后采用等体积浸渍法，将0.184克七水硫酸钴配制成相应的水溶液，并将1克经过预处理的氧化铝载体加入到该溶液中，在100摄氏度下干燥12小时，得到催化剂前驱体。最后将催化剂前驱体在空气气氛的保护下在600摄氏度下焙烧4小时，得到催化剂。

催化剂的氰化氢去除率测试方法与实施例1相同，该催化剂对选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢的效果见下表5：

表5降害效果

Figure 2014100202018100002DEST_PATH_IMAGE005

Claims

1.一种基于氧化钴的选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的催化剂，其特征在于该催化剂按质量百分比计，由以下的组份构成：

氧化钴 0.1%～5%，

氧化铝载体 95%～99.9%。

2.根据权利要求1所述的一种基于氧化钴的选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的催化剂，其特征在于该催化剂按质量百分比计，由以下的组份构成：

氧化钴 0.5%～1%，

氧化铝载体 99%～99.5%。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于氧化钴的选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的催化剂，其特征在于：氧化铝载体为La改性的氧化铝，其中La的质量分数为0.5%~5%。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于氧化钴的选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的催化剂，其特征在于：氧化铝载体的粒度为40~80目。

5.一种制备权利要求1或2所述的一种基于氧化钴的选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的催化剂的方法，其特征在于该方法包括以下的步骤：

1）氧化铝载体的预处理：将氧化铝载体在100~200摄氏度下干燥6~24小时，浸渍预定量的NH₄F水溶液，然后经100~150摄氏度下干燥6~24小时，最后在400~600摄氏度下焙烧4~8小时，得到预处理的氧化铝载体，备用；

6.根据权利要求1所述的一种基于氧化钴的选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的催化剂的制备方法，其特征在于：钴盐为氯化盐、硝酸盐或硫酸盐。

7.一种选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的卷烟，其特征在于：卷烟的过滤嘴滤芯中加入权利要求1所述的催化剂。