CN114670507A - 一种烟气检测用棉纤维滤片及其制备方法，以及烟气检测方法 - Google Patents
一种烟气检测用棉纤维滤片及其制备方法，以及烟气检测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114670507A CN114670507A CN202210334643.4A CN202210334643A CN114670507A CN 114670507 A CN114670507 A CN 114670507A CN 202210334643 A CN202210334643 A CN 202210334643A CN 114670507 A CN114670507 A CN 114670507A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cotton fiber
- fiber filter
- filter disc
- layer
- layer cotton
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 title claims abstract description 148
- 239000000779 smoke Substances 0.000 title claims abstract description 63
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 103
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims abstract description 94
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 45
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 39
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000010008 shearing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 5
- 238000010030 laminating Methods 0.000 abstract description 3
- URAYPUMNDPQOKB-UHFFFAOYSA-N triacetin Chemical compound CC(=O)OCC(OC(C)=O)COC(C)=O URAYPUMNDPQOKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 17
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 14
- 235000013773 glyceryl triacetate Nutrition 0.000 description 12
- 229960002622 triacetin Drugs 0.000 description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 8
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 8
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 8
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000001087 glyceryl triacetate Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 235000019504 cigarettes Nutrition 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 5
- 238000000769 gas chromatography-flame ionisation detection Methods 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 4
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 4
- 230000000391 smoking effect Effects 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 3
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 3
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 3
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- SNICXCGAKADSCV-JTQLQIEISA-N (-)-Nicotine Chemical compound CN1CCC[C@H]1C1=CC=CN=C1 SNICXCGAKADSCV-JTQLQIEISA-N 0.000 description 1
- 206010006458 Bronchitis chronic Diseases 0.000 description 1
- 208000024172 Cardiovascular disease Diseases 0.000 description 1
- 206010008190 Cerebrovascular accident Diseases 0.000 description 1
- 208000019693 Lung disease Diseases 0.000 description 1
- 206010058467 Lung neoplasm malignant Diseases 0.000 description 1
- 229920000433 Lyocell Polymers 0.000 description 1
- 241000208125 Nicotiana Species 0.000 description 1
- 235000002637 Nicotiana tabacum Nutrition 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 1
- 208000006011 Stroke Diseases 0.000 description 1
- 229920002978 Vinylon Polymers 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012863 analytical testing Methods 0.000 description 1
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 206010006451 bronchitis Diseases 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 150000001728 carbonyl compounds Chemical class 0.000 description 1
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 230000002490 cerebral effect Effects 0.000 description 1
- 208000007451 chronic bronchitis Diseases 0.000 description 1
- 230000001684 chronic effect Effects 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 239000002355 dual-layer Substances 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000001785 headspace extraction Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 1
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 1
- 201000005202 lung cancer Diseases 0.000 description 1
- 208000020816 lung neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000011268 mixed slurry Substances 0.000 description 1
- SNICXCGAKADSCV-UHFFFAOYSA-N nicotine Natural products CN1CCCC1C1=CC=CN=C1 SNICXCGAKADSCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960002715 nicotine Drugs 0.000 description 1
- XKLJHFLUAHKGGU-UHFFFAOYSA-N nitrous amide Chemical compound ON=N XKLJHFLUAHKGGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- 125000005575 polycyclic aromatic hydrocarbon group Chemical group 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
- B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
- B32B37/10—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the pressing technique, e.g. using action of vacuum or fluid pressure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
- B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
- B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
- B32B5/26—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it also being fibrous or filamentary
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
- G01N30/02—Column chromatography
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
- G01N30/02—Column chromatography
- G01N30/04—Preparation or injection of sample to be analysed
- G01N30/06—Preparation
- G01N30/14—Preparation by elimination of some components
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
- G01N30/02—Column chromatography
- G01N30/62—Detectors specially adapted therefor
- G01N30/64—Electrical detectors
- G01N30/68—Flame ionisation detectors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
- B32B2262/06—Vegetal fibres
- B32B2262/062—Cellulose fibres, e.g. cotton
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Filtering Materials (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
本发明提供一种烟气检测用棉纤维滤片及其制备方法，以及烟气检测方法。本发明提供的制备方法包括：a)剪切天然棉纤维，得到碎纤维；之后，再放入粉碎机中粉碎，得到细小纤维；b)对所述细小纤维进行疏解，得到蓬松细小纤维；c1)取蓬松细小纤维制成圆饼状，通过压片机压制，得到单层棉纤维滤片1；c2)另取蓬松细小纤维制成圆饼状，通过压片机压制，得到单层棉纤维滤片2；c3)另取蓬松细小纤维制成圆饼状，通过压片机压制，得到单层棉纤维滤片3；d)将所述单层棉纤维滤片1、单层棉纤维滤片2和单层棉纤维滤片3层叠放置，通过压片机压合，得到三层复合的棉纤维滤片。本发明制备的滤片对待测物的捕集效率高且能够保证检测分析准确度。
Description
技术领域
本发明涉及检测分析领域，特别涉及一种烟气检测用棉纤维滤片及其制备方法，以及烟气检测方法。
背景技术
吸烟不仅可以引起多种疾病如慢性肺病、肺癌等，还与多种疾病如心血管疾病、脑中风、慢性支气管炎等有所关联。卷烟烟雾是一个复杂的混合体系，其中包含6000多种化学物质，通常分为主流烟气(MSS)和侧流烟气(SSS)。主流烟气可以直接被用户吸入体内。主流烟气中含有大量强致癌物质如一氧化碳(CO)、多环芳烃、亚硝胺、挥发性羰基化合物和挥发性酚等，对人体健康产生极大危害。因此，尽可能多的捕集烟气成分并建立香烟主流烟气中物质成分的高效分析方法，对研究和理解吸烟对人体健康的影响极为重要。
目前，市售的Whatman剑桥滤片可将大于0.1μm的粒相物截留，通常通过顶空或溶剂萃取等方式萃取后用GC进样分析烟气成分。然而，剑桥滤片的成分为玻璃纤维，玻璃纤维制备过程不安全，且现有的玻璃纤维滤片制作工艺相对复杂，成本较高，使用过后不易处理，对环境造成一定危害。
申请号为CN107907617A的专利申请提出在玻璃纤维滤片中添加预处理液(乙醇与0.2mol.L-1HCL按1:1混合而成)，专用于捕集烟气中的酚类化合物和氨。这一设计较为费时，预处理滤片需要平衡2h才能用于捕集烟气，且只对烟气中的特定成分捕集效果较好，不能普遍用于捕集烟气中的大多数成分，预处理滤片与未预处理滤片同时放入滤片夹持器，极大的增加了成本。
另一种用于捕集烟气的滤片制作技术是将玻璃纤维滤片与合成纤维滤片制成复合纤维滤片，其中玻璃纤维层保证过滤精度，合成纤维层有效拦截吸附的烟气中的水汽。例如，申请号为CN112642222A的专利申请提出了一种双层复合纤维滤片用于捕集烟气粒相物，通过将玻璃纤维层与合成纤维层(包括涤纶纤维、锦纶纤维、维尼纶纤维、芳纶纤维、聚烯烃纤维、天丝纤维、黏胶纤维和粘结用复合纤维中的一种或几种)叠层设置，以保证过滤效率、过滤阻力、强度等特性。通过该技术制备捕集烟气的滤片，其工艺繁琐，包括疏解纤维、添加助剂、制备混合浆料、抄片等等。此外，添加的胶乳、增强助剂、消泡剂、分散剂等多种组分可能会在受热条件下产生干扰烟气组分的气相成分，从而影响烟气成分的准确定量。除此以外，上述两种技术制备的纤维滤片检测后不易处理，给环境带来一定的负担。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种烟气检测用棉纤维滤片及其制备方法，以及烟气检测方法。本发明制备的滤片，对待测物的捕集效率高，且滤片理化性能稳定，受热条件下不会产生干扰烟气成分定量分析，保证检测分析准确度，而且滤片材料环境友好、成本低廉。
本发明提供了一种烟气检测用棉纤维滤片的制备方法，包括以下步骤：
a)剪切天然棉纤维，得到碎纤维；之后，再放入粉碎机中粉碎，得到细小纤维；
b)对所述细小纤维进行疏解，得到蓬松细小纤维；
c1)取蓬松细小纤维制成圆饼状，通过压片机压制，得到单层棉纤维滤片1；
c2)另取蓬松细小纤维制成圆饼状，通过压片机压制，得到单层棉纤维滤片2；
c3)另取蓬松细小纤维制成圆饼状，通过压片机压制，得到单层棉纤维滤片3；
d)将所述单层棉纤维滤片1、单层棉纤维滤片2和单层棉纤维滤片3层叠放置，通过压片机压合，得到三层复合的棉纤维滤片；
所述步骤c1)、步骤c2)和步骤c3)没有顺序限制。
优选的，所述单层棉纤维滤片1、单层棉纤维滤片2和单层棉纤维滤片3的质量分别独立的选自35～55mg；
所述单层棉纤维滤片1、单层棉纤维滤片2和单层棉纤维滤片3的质量比为1∶1∶1.57。
优选的，所述单层棉纤维滤片1的质量为35mg；
所述单层棉纤维滤片2的质量为35mg；
所述单层棉纤维滤片3的质量为55mg。
优选的，所述步骤c1)中，压制的压力为2MPa，保压时间为10s。
优选的，所述步骤c2)中，压制的压力为3MPa，保压时间为10s。
优选的，所述步骤c3)中，压制的压力为3MPa，保压时间为10s。
优选的，所述步骤a)中，所述碎纤维的长度为2cm；
所述细小纤维的长度为1～2mm。
优选的，所述步骤d)中，压制的压力为2MPa，保压时间为10s；
所述步骤b)中，所述疏解的条件为：以6000rpm进行疏解，疏解10min。
本发明还提供了一种上述技术方案中所述的制备方法制得的烟气检测用棉纤维滤片。
本发明还提供了一种烟气检测方法，所用的滤片为上述技术方案中所述的烟气检测用棉纤维滤片。
本发明提供的上述制备方法中，以天然棉纤维作为原料，其为一种天然的生物质材料，具有非常丰富的孔隙结构，是一种具有毛细管多孔性特殊结构的物质，且棉纤维具有优异的天然形态，纵面呈不规则的而且沿纤维长度不断改变转向的螺旋形扭曲，这是滤片形成不同孔结构的前提。其次，棉纤维主要成分为纤维素，其纤维素大分子上存在许多亲水性基因(-OH)，一方面可以通过氢键更好的吸附烟气中的亲水性成分，另一方面可以截留水汽，降低测试结果的误差。除此以外，棉纤维组分简单，不会影响烟气成分的定量分析。本发明通过调节纤维含量和压片机压力大小，制备出递减孔径且各层孔径级分配理想的滤片，其中上层孔径范围为0.3-0.5μm，中层孔径范围为0.2-0.3μm，下层孔径范围为0.05-0.2μm，既保证了捕集效果、过滤精度，还有效截留了水汽；而且本方案方法简单、成本低廉环境友好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为实施例1和对比例1的GC-FID定量分析对比图；
图2为三乙酸甘油酯标准曲线图；
图3为甘油标准曲线图；
图4为实施例1与对比例1定量分析对比图。
具体实施方式
本发明提供了一种烟气检测用棉纤维滤片的制备方法，包括以下步骤：
a)剪切天然棉纤维，得到碎纤维；之后，再放入粉碎机中粉碎，得到细小纤维；
b)对所述细小纤维进行疏解，得到蓬松细小纤维；
c1)取蓬松细小纤维制成圆饼状，通过压片机压制，得到单层棉纤维滤片1；
c2)另取蓬松细小纤维制成圆饼状，通过压片机压制，得到单层棉纤维滤片2；
c3)另取蓬松细小纤维制成圆饼状，通过压片机压制，得到单层棉纤维滤片3；
d)将所述单层棉纤维滤片1、单层棉纤维滤片2和单层棉纤维滤片3层叠放置，通过压片机压合，得到三层复合的棉纤维滤片；
所述步骤c1)、步骤c2)和步骤c3)没有顺序限制。
本发明提供的上述制备方法中，以天然棉纤维作为原料，其为一种天然的生物质材料，具有非常丰富的孔隙结构，是一种具有毛细管多孔性特殊结构的物质，且棉纤维具有优异的天然形态，纵面呈不规则的而且沿纤维长度不断改变转向的螺旋形扭曲，这是滤片形成不同孔结构的前提。其次，棉纤维主要成分为纤维素，其纤维素大分子上存在许多亲水性基因(-OH)，一方面可以通过氢键更好的吸附烟气中的亲水性成分，另一方面可以截留水汽，降低测试结果的误差。除此以外，棉纤维组分简单，不会影响烟气成分的定量分析。本发明通过调节纤维含量和压片机压力大小，制备出递减孔径且各层孔径级分配理想的滤片，其中上层孔径范围为0.3-0.5μm，中层孔径范围为0.2-0.3μm，下层孔径范围为0.05-0.2μm，既保证了捕集效果、过滤精度，还有效截留了水汽；而且本方案方法简单、成本低廉环境友好。
[关于步骤a]：
a)：剪切天然棉纤维，得到碎纤维；之后，再放入粉碎机中粉碎，得到细小纤维。
本发明采用天然棉纤维为原料，其强度高、纤维抱合力大，可以保证滤片的强度；而且，天然棉纤维主要成分为纤维素，纤维素大分子上存在许多亲水性基团(-OH)，不仅可以通过氢键更好的吸附烟气中的亲水性成分，也可以截留水汽，降低测试结果的误差；同时，天然棉纤维本身是多孔物质，可有效捕集烟气中的小分子化合物；而且，天然棉纤维组分简单，不影响烟气成分的定量分析。本发明中，首先对天然棉纤维进行剪切，得到小段碎纤维。本发明中，所述碎纤维的长度优选为2cm。
本发明中，在上述剪切后，放入粉碎机中进行粉碎处理。本发明中，优选将所述碎纤维分多次加入高速多功能粉碎机中进行粉碎。本发明中，控制粉碎所得细小纤维的长度为1～2mm，若长度太大，会使滤片形成大孔，容易使烟气中的小分子物质逃逸，若长度太小，会降低滤片孔隙率，影响捕集效果。
[关于步骤b]：
b)：对所述细小纤维进行疏解，得到蓬松细小纤维。
本发明中，所述疏解利用纤维疏解机进行，通过纤维疏解机将细小纤维疏解开，使其变蓬松，防止因纤维团聚而降低滤片的均匀度。本发明中，所述疏解的条件优选为：以6000rpm进行疏解，疏解10min。在本发明的一些实施例中，采用SE003标准纤维疏解机进行疏解。经上述疏解处理后，得到蓬松细小纤维。
[关于步骤c1～c3]：
c1)取蓬松细小纤维制成圆饼状，通过压片机压制，得到单层棉纤维滤片1；
c2)另取蓬松细小纤维制成圆饼状，通过压片机压制，得到单层棉纤维滤片2；
c3)另取蓬松细小纤维制成圆饼状，通过压片机压制，得到单层棉纤维滤片3。
本发明中，分别取3份蓬松细小纤维，制成圆饼状，并通过压片机压制，得到3份单层棉纤维滤片。本发明对步骤c1)、步骤c2)和步骤c3)没有顺序限制。
其中，所述单层棉纤维滤片1、单层棉纤维滤片2和单层棉纤维滤片3的质量分别独立的选自35～55mg；而且，单层棉纤维滤片1、单层棉纤维滤片2和单层棉纤维滤片3的质量比优选为1∶1∶1.57。更优选的，所述单层棉纤维滤片1的质量为35mg，所述单层棉纤维滤片2的质量为35mg，所述单层棉纤维滤片3的质量为55mg，即步骤c1)～c3)取料时，分别按照35mg、35mg、55mg称取蓬松细小纤维。
其中，所述步骤c1)中，压片机压制的条件优选为：压力2MPa，保压时间为10s。所述步骤c2)中，压片机压制的条件优选为：压力3MPa，保压时间为10s。所述步骤c3)中，压片机压制的条件优选为：压力3MPa，保压时间为10s。
本发明对步骤c1)～c3)从质量及压制条件两方面协同控制，分别采用不同的质量和压制条件，从而使得3层滤片形成孔径逐级递减结构且每一层的孔径达到特定尺寸，即单层棉纤维滤片1的孔径＞单层棉纤维滤片2的孔径＞单层棉纤维滤片3的孔径，其中，单层棉纤维滤片1的孔径分布为0.3～0.5μm，单层棉纤维滤片2的孔径分布为0.2～0.3μm，单层棉纤维滤片3的孔径分布为0.05～0.2μm。本发明中，上述3个单层棉纤维滤片的直径优选为44mm。
[关于步骤d]：
d)：将所述单层棉纤维滤片1、单层棉纤维滤片2和单层棉纤维滤片3层叠放置，通过压片机压合，得到三层复合的棉纤维滤片。
本发明中，单层棉纤维滤片1、单层棉纤维滤片2和单层棉纤维滤片3依次层叠放置，即单层棉纤维滤片2为中间层，单层棉纤维滤片1和单层棉纤维滤片3为两侧的表层。更优选的，单层棉纤维滤片3置于底层，然后放置单层棉纤维滤片2作为中间层，最后再放置单层棉纤维滤片1作为顶层。
本发明中，所述压合的条件优选为：压力2MPa，保压10s。通过压合处理，使三层棉纤维滤片紧密复合，形成三层复合的棉纤维滤片产品。在将上述产品应用于烟气检测时，单层棉纤维滤片1面对烟气，单层棉纤维滤片3背向烟气，即烟气沿着单层棉纤维滤片1→单层棉纤维滤片3的方向穿过滤片。
本发明提供的上述制备方法中，以天然棉纤维作为原料，其为一种天然的生物质材料，具有非常丰富的孔隙结构，是一种具有毛细管多孔性特殊结构的物质，且棉纤维具有优异的天然形态，纵面呈不规则的而且沿纤维长度不断改变转向的螺旋形扭曲，这是滤片形成不同孔结构的前提。其次，棉纤维主要成分为纤维素，其纤维素大分子上存在许多亲水性基因(-OH)，一方面可以通过氢键更好的吸附烟气中的亲水性成分，另一方面可以截留水汽，降低测试结果的误差。除此以外，棉纤维组分简单，不会影响烟气成分的定量分析。本发明通过调节纤维含量和压片机压力大小，制备出递减孔径且各层孔径级分配理想的滤片，其中上层孔径范围为0.3-0.5μm，中层孔径范围为0.2-0.3μm，下层孔径范围为0.05-0.2μm，既保证了捕集效果、过滤精度，还有效截留了水汽；而且本方案方法简单、成本低廉环境友好。
本发明还提供了一种上述技术方案中所述的制备方法制得的烟气检测用棉纤维滤片。
本发明还提供了一种烟气检测方法，所用的滤片为上述技术方案中所述的烟气检测用棉纤维滤片。具体的，将棉纤维滤片放入滤片夹持器中，放入卷烟抽吸设备中进行抽吸实验，然后再取出滤片并对滤片上捕集的成分进行提取和定量分析，从而完成烟气检测。所述定量分析具体为GC-FID定量分析。
本发明提供的棉纤维滤片能够有效捕集烟气成分，尤其是对甘油和三乙酸甘油酯能够高效捕集，提高测试准确度。
本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
本发明以天然棉纤维作为原料，其孔隙结构相当丰富，是一种具有毛细管多孔性特殊结构的物质，棉纤维经剪切、粉碎、疏解使纤维接触面增大，改善了对于烟气成分的捕集效果；而且，本发明制备三层复合的滤片，孔径逐级递减，大孔径层主要用于吸附烟气中的粒相物，中孔径层保证过滤精度，小孔径层主要用于截留水汽，三层协同配合，能够有效提高捕集效果。同时，本发明所选择的材料组分简单且具有良好的物理及化学稳定性，在受热条件下不会产生干扰烟气成分的定量分析。另外，本发明方法简单、环境友好，选用的棉纤维材料天然、含杂质少，提高了棉纤维得利用价值。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1
S1、将天然棉纤维剪切至长度为2cm的碎纤维。
S2、分多次将上述碎纤维放入高速多功能粉碎机中，粉碎至长度约2mm的细小纤维。
S3、将上述细小纤维放入SE003标准纤维疏解机中，以6000rpm疏解10min，得到蓬松细小纤维。
S4、取蓬松细小纤维35mg，制成厚度均匀的圆饼状，通过压片机压制，控制在2MPa压力下保持10s，得到单层棉纤维滤片1。
S5、取蓬松细小纤维35mg，制成厚度均匀的圆饼状，通过压片机压制，控制在3MPa压力下保持10s，得到单层棉纤维滤片2。
S6、取蓬松细小纤维55mg，制成厚度均匀的圆饼状，通过压片机压制，控制在3MPa压力下保持10s，得到单层棉纤维滤片3。
S7、将步骤S4所得单层棉纤维滤片1置于上层，步骤S5所得单层棉纤维滤片2置于中间层，步骤S6所得单层棉纤维滤片3置于下层，在2MPa压力下保持10s，将三层滤片压合，得到孔径逐级递减的三层复合棉纤维滤片。
对比例1
市售的Whatman公司生产的F319-04烟草检验用纯玻璃纤维滤片。
对比例2：单层滤片
S1、将天然棉纤维剪切至长度为2cm的碎纤维。
S2、分多次将上述碎纤维放入高速多功能粉碎机中，粉碎至长度约2mm的细小纤维。
S3、将上述细小纤维放入SE003标准纤维疏解机中，以6000rpm疏解10min，得到蓬松细小纤维。
S4、取蓬松细小纤维35mg，制成厚度均匀的圆饼状，通过压片机压制，控制在2MPa压力下保持10s，得到单层棉纤维滤片1。
对比例3：单层滤片
S1、将天然棉纤维剪切至长度为2cm的碎纤维。
S2、分多次将上述碎纤维放入高速多功能粉碎机中，粉碎至长度约2mm的细小纤维。
S3、将上述细小纤维放入SE003标准纤维疏解机中，以6000rpm疏解10min，得到蓬松细小纤维。
S4、取蓬松细小纤维55mg，制成厚度均匀的圆饼状，通过压片机压制，控制在3MPa压力下保持10s，得到单层棉纤维滤片3。
对比例4：双层滤片
S1、将天然棉纤维剪切至长度为2cm的碎纤维。
S2、分多次将上述碎纤维放入高速多功能粉碎机中，粉碎至长度约2mm的细小纤维。
S3、将上述细小纤维放入SE003标准纤维疏解机中，以6000rpm疏解10min，得到蓬松细小纤维。
S4、取蓬松细小纤维35mg，制成厚度均匀的圆饼状，通过压片机压制，控制在2MPa压力下保持10s，得到单层棉纤维滤片1。
S5、取蓬松细小纤维55mg，制成厚度均匀的圆饼状，通过压片机压制，控制在3MPa压力下保持10s，得到单层棉纤维滤片3。
S6、将步骤S4所得单层棉纤维滤片1置于上层，步骤S5所得单层棉纤维滤片3置于下层，在2MPa压力下保持10s，将双层复合棉纤维滤片。
实施例2：检测
1、GC-FID定量分析：
将滤片放入滤片夹持器中，放入卷烟抽吸设备中在250℃加热温度下进行卷烟抽吸实验。之后，用内标(萘)的异丙醇溶液提取滤片捕集到的烟气成分，震荡萃取60min后取上层清液，0.45μm有机滤膜过滤，进行GC-FID定量分析。
色谱设置条件为：DB-FFAP毛细管柱(30m×0.53mm×0.25mm)，柱温80℃，保持1min，以10℃/min的速率升温至220℃，保持9min。进样口温度220℃，分流比2:1，载气H2，柱流速8mL/min；进样量1μL；FID检测器温度：260℃。
结果参见图1，图1为实施例1和对比例1的GC-FID定量分析对比图。由滤片捕集的烟气粒相物定量分析结果可以看出，同一条件下，无论是烟碱还是甘油及三乙酸甘油酯，实施例1所得棉纤维滤片的峰高及峰面积都略大于商业剑桥滤片，因此，本发明所制备的棉纤维滤片对烟气中的粒相物捕集效果优于商业剑桥滤片。
2、分析检测
选择加热不燃烧卷烟作为待测样，以烟气中含量较高的甘油和三乙酸甘油酯为例，分别配制2mg/L、4mg/L、6mg/L、8mg/L、10mg/L的甘油和三乙酸甘油酯溶液，绘制标准曲线，对所述制备的天然纤维滤片捕集到的烟气中的甘油和三乙酸甘油酯定量分析，检验其捕集效果。
结果如图2～4所示，其中，图2为三乙酸甘油酯标准曲线图，图3为甘油标准曲线图，图4为实施例1与对比例1定量分析对比图。具体数据参见表1。
表1实施例及对比例检测结果
由图3及表1测试结果可以看出，本发明制备的滤片的捕集效果优于商业剑桥滤片。与对比例2-4的效果对比证明，本发明采用特定的三层复合，才能有效提高烟气捕集效果，若采用单层或双层，效果均较差。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有近似于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。
Claims (10)
1.一种烟气检测用棉纤维滤片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)剪切天然棉纤维，得到碎纤维；之后，再放入粉碎机中粉碎，得到细小纤维；
b)对所述细小纤维进行疏解，得到蓬松细小纤维；
c1)取蓬松细小纤维制成圆饼状，通过压片机压制，得到单层棉纤维滤片1；
c2)另取蓬松细小纤维制成圆饼状，通过压片机压制，得到单层棉纤维滤片2；
c3)另取蓬松细小纤维制成圆饼状，通过压片机压制，得到单层棉纤维滤片3；
d)将所述单层棉纤维滤片1、单层棉纤维滤片2和单层棉纤维滤片3层叠放置，通过压片机压合，得到三层复合的棉纤维滤片；
所述步骤c1)、步骤c2)和步骤c3)没有顺序限制。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述单层棉纤维滤片1、单层棉纤维滤片2和单层棉纤维滤片3的质量分别独立的选自35～55mg；
所述单层棉纤维滤片1、单层棉纤维滤片2和单层棉纤维滤片3的质量比为1∶1∶1.57。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述单层棉纤维滤片1的质量为35mg；
所述单层棉纤维滤片2的质量为35mg；
所述单层棉纤维滤片3的质量为55mg。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤c1)中，压制的压力为2MPa，保压时间为10s。
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤c2)中，压制的压力为3MPa，保压时间为10s。
6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤c3)中，压制的压力为3MPa，保压时间为10s。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)中，所述碎纤维的长度为2cm；
所述细小纤维的长度为1～2mm。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤d)中，压制的压力为2MPa，保压时间为10s；
所述步骤b)中，所述疏解的条件为：以6000rpm进行疏解，疏解10min。
9.一种权利要求1～8中任一项所述的制备方法制得的烟气检测用棉纤维滤片。
10.一种烟气检测方法，其特征在于，所用的滤片为权利要求9所述的烟气检测用棉纤维滤片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210334643.4A CN114670507B (zh) | 2022-03-31 | 2022-03-31 | 一种烟气检测用棉纤维滤片及其制备方法，以及烟气检测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210334643.4A CN114670507B (zh) | 2022-03-31 | 2022-03-31 | 一种烟气检测用棉纤维滤片及其制备方法，以及烟气检测方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114670507A true CN114670507A (zh) | 2022-06-28 |
| CN114670507B CN114670507B (zh) | 2023-12-22 |
Family
ID=82076607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210334643.4A Active CN114670507B (zh) | 2022-03-31 | 2022-03-31 | 一种烟气检测用棉纤维滤片及其制备方法，以及烟气检测方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114670507B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101313781A (zh) * | 2008-07-16 | 2008-12-03 | 云南瑞升烟草技术（集团）有限公司 | 一种同轴芯滤嘴芯材及其制备方法 |
| CN101844015A (zh) * | 2010-05-12 | 2010-09-29 | 邯郸恒永防护洁净用品有限公司 | 棉纤维过滤材料的制备方法 |
| CN103435849A (zh) * | 2013-08-23 | 2013-12-11 | 华南理工大学 | 一种用于氨气检测的纤维素基复合材料及其制备方法 |
| CN112642222A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-04-13 | 中国制浆造纸研究院有限公司 | 一种烟气检测用复合滤片及其制备方法和应用 |
| CN113399117A (zh) * | 2021-06-02 | 2021-09-17 | 杭州诗蓝过滤科技有限公司 | 一种吸附性能好的渐进式容尘静电过滤棉 |
-
2022
- 2022-03-31 CN CN202210334643.4A patent/CN114670507B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101313781A (zh) * | 2008-07-16 | 2008-12-03 | 云南瑞升烟草技术（集团）有限公司 | 一种同轴芯滤嘴芯材及其制备方法 |
| CN101844015A (zh) * | 2010-05-12 | 2010-09-29 | 邯郸恒永防护洁净用品有限公司 | 棉纤维过滤材料的制备方法 |
| CN103435849A (zh) * | 2013-08-23 | 2013-12-11 | 华南理工大学 | 一种用于氨气检测的纤维素基复合材料及其制备方法 |
| CN112642222A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-04-13 | 中国制浆造纸研究院有限公司 | 一种烟气检测用复合滤片及其制备方法和应用 |
| CN113399117A (zh) * | 2021-06-02 | 2021-09-17 | 杭州诗蓝过滤科技有限公司 | 一种吸附性能好的渐进式容尘静电过滤棉 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114670507B (zh) | 2023-12-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101947435B (zh) | 降低卷烟烟气中苯酚类物质的壳聚糖聚阳离子添加剂 | |
| CN101420875A (zh) | 采用竹活性炭的卷烟滤嘴 | |
| CN102247012A (zh) | 添加了吸附性填充材料的醋酸纤维纸在纸质滤棒中的应用 | |
| CN101711603A (zh) | 一种卷烟复合滤嘴及其制备工艺 | |
| CN108514154B (zh) | 一种烟气过滤材料及其制备方法和用途 | |
| CN114534362A (zh) | 一种带电荷的深层过滤纸板及其制备方法 | |
| Si et al. | The research development of cellulose acetate fiber and cellulose acetate nanofiber used as filtering materials | |
| CN102599636B (zh) | 一种烟梗烟末制再造烟叶的制备方法 | |
| CN102423141A (zh) | 一种采用静电纺醋酸纤维膜的香烟过滤嘴的制备方法 | |
| CN101531779B (zh) | 一种大孔微孔杂化淀粉颗粒及其制备方法和应用 | |
| CN114670507B (zh) | 一种烟气检测用棉纤维滤片及其制备方法，以及烟气检测方法 | |
| CN101664228B (zh) | 一种可同时选择性降低卷烟烟气中苯并[a]芘和苯酚含量的杯芳烃添加剂及其应用方法 | |
| CN1849948A (zh) | 一种新的减害降焦留香方法 | |
| CN101606749A (zh) | 降焦减害再造烟叶 | |
| CN209300271U (zh) | 一种可降低卷烟烟气中挥发性酚类化合物的三元醋纤复合空腔滤棒 | |
| CN101982467B (zh) | 一种五味子所含木脂素类化合物及其制备方法和应用 | |
| CN101897478B (zh) | 一种烟用滤棒及其制备方法 | |
| CN108158035B (zh) | 一种檀皮、蔗渣纤维复合纸质滤材及其制备方法和应用 | |
| CN112642222B (zh) | 一种烟气检测用复合滤片及其制备方法和应用 | |
| CN101982406B (zh) | 一种碳空心球材料及含该种材料的香烟 | |
| EP0082191B1 (en) | Process for preparing a zero standard serum | |
| CN108402512B (zh) | 一种电子烟液及其制备方法 | |
| CN101912160B (zh) | 一种烟用减害滤棒及其制备方法 | |
| CN102524960B (zh) | 一种减害卷烟滤嘴的制备方法 | |
| CN102613704A (zh) | 一种聚醋酸乙烯酯吸附树脂在卷烟上的应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |