CN108851197A - 一种降低烟气中苯酚释放量的表面改性材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种降低烟气中苯酚释放量的表面改性材料及其制备方法和应用，制备方法包括如下步骤：步骤（1）、聚合物溶液制备；步骤（2）、表面活性剂溶液的制备；步骤（3）、表面改性分子筛。本发明通过PVP对分子筛表面改性，提高PVP与烟气的接触面积，提高其对烟气中苯酚的吸附效率及容量。本发明可以快速、选择性的降低烟气中的苯酚含量，烟气中的苯酚含量能明显降低，同时对卷烟的吸味无明显影响，同时刺激性有所改善。另外，本发明制备简单，成本低。

Description

一种降低烟气中苯酚释放量的表面改性材料及其制备方法和 应用
技术领域
本发明涉及一种表面改性材料，尤其是一种降低烟气中苯酚释放量的表面改性材料，还涉及其制备方法和应用，属于烟草领域。
背景技术
卷烟主流烟气中的苯酚类化合物不仅对皮肤及呼吸道黏膜有强烈的刺激作用，而且对人体存在潜在危害。影响卷烟烟气中苯酚释放量变化的因素很多，解决的办法也有不少。但这些方法有的是效果不明显，有的会使卷烟质量发生明显变化。
利用功能材料选择性降低卷烟烟气中的有害成分是烟草科学研究领域的重要课题之一。聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)分子结构具有强极性和易形成氢键的酰胺基团，且分予内的O原子、N原子是典型的配位原子，其有与某些金属生成络合物的能力，使PVP能够与许多物质，特别是含羟基、羧基、氨基及其能活泼氢原子的化合物生成固态络合物。
然而，烟气通过滤嘴的时间非常短暂，同时烟气中各成分混杂在一起以气溶胶的形式通过滤嘴。现有的添加剂除了改善吸味或刺激性，并不能有效除去烟气中的有害物质，尤其是针对苯酚，而且制备工艺复杂。
发明内容
为了解决上述问题，我们提供一种降低烟气中苯酚释放量的表面改性材料的制备方法，还提供该方法制备的表面改性材料和应用，该材料对于烟气中的苯酚具有明显的降低效果。
本发明目的通过下列技术方案予以实现：
一种降低烟气中苯酚释放量的表面改性材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)、聚合物溶液制备
将聚合物加入溶剂中，搅拌均匀，得到浓度为0.1wt％-10wt％的聚合物溶液；所述聚合物为分子量为1000-1000000的聚乙烯基吡咯烷酮和乙烯基吡咯烷酮-马来酸共聚物中的一种或多种；
步骤(2)、表面活性剂溶液的制备
将表面活性剂加入溶剂中，搅拌均匀，得到浓度为1wt％-30wt％的表面活性剂溶液；
步骤(3)、表面改性分子筛
向步骤(2)的表面活性剂溶液中加入分子筛，超声5-20min，取出沥干，加入的分子筛与表面活性剂溶液的质量比为1：10-100；然后加入到步骤(1)的聚合物溶液中，加入的分子筛与加入的聚合物溶液的质量比为1：10-100，超声5-30min，取出干燥，即得到表面改性材料。
进一步地，步骤(1)中，分子量为5000-100000。
进一步地，所述的表面活性剂为聚乙二醇、脂肪酸钠、十二烷基硫酸钠、月桂酸钠、油酸钠和司盘及食品级吐温中的一种或几种。
进一步地，所述的分子筛为硅铝分子筛、磷铝分子筛、斜发沸石、毛沸石和菱沸石中的一种。
进一步地，步骤(1)和步骤(2)的溶剂为水、乙醇、丙二醇、甘油以及三醋酸甘油酯中的一种。
本发明涉及的上述制备方法得到的表面改性材料。
本发明涉及的上述表面改性材料的应用，将表面改性材料添加到嘴棒中，添加量为10-100mg。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
我们通过PVP对分子筛表面改性，提高PVP与烟气的接触面积，提高其对烟气中苯酚的吸附效率及容量。本发明可以快速、选择性的降低烟气中的苯酚含量，烟气中的苯酚含量能明显降低，同时对卷烟的吸味无明显影响，同时刺激性有所改善。另外，本发明制备简单，成本低。
具体实施方式
下面将结合实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是对本发明一部分实例，而不是全部的实例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例的降低烟气中苯酚释放量的表面改性材料的制备方法，按以下进行：
在60g 20wt％的脂肪酸钠-水溶液中加入2g的硅铝分子筛，超声15min，取出沥干，然后加入到配置好的50g的7wt％聚乙烯基吡咯烷酮-水溶液中，聚乙烯基吡咯烷酮的分子量为1000，超声5min均匀后，取出干燥，即为所需的表面改性分子筛材料产品。
将50mg上述表面改性分子筛材料添加到卷烟嘴棒中。
对所制备的卷烟进行烟气成分分析，结果如表1所示，其中空白样为不添加任何材料的卷烟，对照样1为直接添加同等重量相同的分子筛的卷烟。
由表1可以看出，添加本实施例的改性分子筛材料后，卷烟烟气的苯酚含量显著降低。
表1烟气数据测定结果
实施例2
本实施例的降低烟气中苯酚释放量的表面改性材料的制备方法，按以下进行：
在100g 30wt％的油酸钠和食品级吐温-乙醇溶液中加入1g的磷铝分子筛，其中，油酸钠为15g、食品级吐温为15g，超声20min，取出沥干，然后加入到配置好的100g 10wt％聚乙烯基吡咯烷酮-乙醇溶液中，聚乙烯基吡咯烷酮的分子量为1000000，超声30min均匀后，取出干燥，即为所需的表面改性分子筛材料产品。
将10mg上述表面改性分子筛材料添加到卷烟嘴棒中。
对所制备的卷烟进行烟气成分分析，结果如表2所示，其中空白样为不添加任何材料的卷烟，对照样2为直接添加同等重量相同的分子筛的卷烟。
由表2可以看出，添加本实施例的改性分子筛材料后，卷烟烟气的苯酚含量显著降低。
表2烟气数据测定结果
实施例3
本实施例的降低烟气中苯酚释放量的表面改性材料的制备方法，按以下进行：
在100g 1wt％的十二烷基硫酸钠和司盘-丙二醇溶液中加入10g的斜发沸石，其中，十二烷基硫酸钠为0.6g、司盘为0.4g，超声5min，取出沥干，然后加入到配置好的100g的0.1wt％聚乙烯基吡咯烷酮-丙二醇溶液中，聚乙烯基吡咯烷酮的分子量为1000，超声5min均匀后，取出干燥，即为所需的表面改性分子筛材料产品。
将100mg上述改性分子筛材料添加到卷烟嘴棒中。
对所制备的卷烟进行烟气成分分析，结果如表3所示，其中空白样为不添加任何材料的卷烟，对照样3为直接添加同等重量相同的分子筛的卷烟。
由表3可以看出，添加本实施例的改性分子筛材料后，卷烟烟气的苯酚含量显著降低。
表3烟气数据测定结果
实施例4
本实施例的降低烟气中苯酚释放量的表面改性材料的制备方法，按以下进行：
在30g 5wt％的聚乙二醇-甘油溶液中加入1g的毛沸石，超声10min，取出沥干，然后加入到配置好的50g的4wt％聚合物-丙二醇溶液中，聚合物为1g分子量为100000的聚乙烯基吡咯烷酮和1g分子量为100000的乙烯基吡咯烷酮-马来酸共聚物，超声15min均匀后，取出干燥，即为所需的表面改性分子筛材料产品。
将70mg上述表面改性分子筛材料添加到卷烟嘴棒中。
对所制备的卷烟进行烟气成分分析，结果如表4所示，其中空白样为不添加任何材料的卷烟，对照样4为直接添加同等重量相同的分子筛的卷烟。
由表4可以看出，添加本实施例的改性分子筛材料后，卷烟烟气的苯酚含量显著降低。
表4烟气数据测定结果
实施例5
本实施例的降低烟气中苯酚释放量的表面改性材料的制备方法，按以下进行：
在50g 7wt％的油酸钠-三醋酸甘油酯溶液中加入1g的菱沸石，超声15min，取出沥干，然后加入到配置好的80g 7wt％聚合物-三醋酸甘油酯溶液中，聚合物为0.6g分子量为5000的聚乙烯基吡咯烷酮和5g分子量为10000的乙烯基吡咯烷酮-马来酸共聚物，超声20min均匀后，取出干燥，即为所需的表面改性分子筛材料产品。
将30mg上述表面改性分子筛材料添加到卷烟嘴棒中。
对所制备的卷烟进行烟气成分分析，结果如表5所示，其中空白样为不添加任何材料的卷烟，对照样5为直接添加同等重量相同的分子筛的卷烟。
由表4可以看出，添加本实施例的改性分子筛材料后，卷烟烟气的苯酚含量显著降低。
表5烟气数据测定结果
另外，将所有实施例样品，制备成卷烟，进行评吸，与空白卷烟进行对照，评吸结果如表6所示。研究表明添加聚乙烯基吡咯烷酮表面改性分子筛材料对卷烟的吃味无明显影响，同时刺激性有所改善。
表6评吸表
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种降低烟气中苯酚释放量的表面改性材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤（1）、聚合物溶液制备
将聚合物加入溶剂中，搅拌均匀，得到浓度为0.1wt%-10wt%的聚合物溶液；所述聚合物为分子量为1000-1000000的聚乙烯基吡咯烷酮和乙烯基吡咯烷酮-马来酸共聚物中的一种或多种；
步骤（2）、表面活性剂溶液的制备
将表面活性剂加入溶剂中，搅拌均匀，得到浓度为1wt%-30wt%的表面活性剂溶液；
步骤（3）、表面改性分子筛
向步骤（2）的表面活性剂溶液中加入分子筛，超声5-20min，取出沥干，加入的分子筛与表面活性剂溶液的质量比为1：10-100；然后加入到步骤（1）的聚合物溶液中，加入的分子筛与加入的聚合物溶液的质量比为1：10-100，超声5-30min，取出干燥，即得到表面改性材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，分子量为5000-100000。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的表面活性剂为聚乙二醇、脂肪酸钠、十二烷基硫酸钠、月桂酸钠、油酸钠和司盘及食品级吐温中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的分子筛为硅铝分子筛、磷铝分子筛、斜发沸石、毛沸石和菱沸石中的一种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）和步骤（2）的溶剂为水、乙醇、丙二醇、甘油以及三醋酸甘油酯中的一种。
6.权利要求1-5之一的制备方法得到的表面改性材料。
7.权利要求1-6之一的表面改性材料的应用，其特征在于：将表面改性材料添加到嘴棒中，添加量为10-100mg。
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