DE2460650B2

DE2460650B2 - TabakrauchfUtermaterial

Info

Publication number: DE2460650B2
Application number: DE2460650A
Authority: DE
Inventors: John Emery Pittsburgh Pa. Urbanic (V.St.A.)
Original assignee: Calgon Corp
Current assignee: Calgon Corp
Priority date: 1973-12-21
Filing date: 1974-12-20
Publication date: 1979-08-30
Also published as: JPS5134919B2; DE2460650C3; CH583530A5; FR2255021A1; JPS5095500A; SE407508B; SE7415061L; IT1029636B; FR2255021B1; GB1458480A; US3889691A; CA1026184A; BR7410654D0; DE2460650A1

Description

Im Tabakrauch vorliegende, während des Rauchens von Zigaretten, Zigarren, Pfeifen und dergleichen entstehende Bestandteile werden bekanntlich von Verbrennungsprodukten gebildet, die aus dem Tabak herrühren und im allgemeinen aus einer gasförmigen Phase bestehen, die Flüssigkeitströpfchen und/oder Feststoffpartikel suspendiert mitführt Viele der chemischen Komponenten der gasförmigen Phase und der Flüssigkeitströpfchen und Feststoffpartikel gelten als für den Rauchenden gesundheitsschädlich, und zur Klärung des Tabakrauchs und zur Entfernung von Komponenten, die als schädlich gelten, aus diesem ist schon eint Vielfalt von Filterelementen empfohlen worden, beispielsweise verschiedene celluloseartige Materialien, entweder allein für sich oder in Kombination mit einer Vielfalt von Adsorbent. In der DE-PS 1 98 204 werden beispielsweise Einlagen für Tabakpfeifen beschrieben, die aus einem dem Pfeifenkopf entsprechend geformten Stück aus Retortenkohle, Koks oder Graphit bestehen. Keines der im Handel verfügbaren Filtermaterialien hat sich jedoch als voll zufriedenstellend erwiesen.

In jüngerer Zeit sind Tabakrauchfiltermaterialien empfohlen worden, die von gasadsorptionsfähigen Materialien großer Oberfläche, wie Aktivkohle, Aluminiumoxid, natürliche und künstliche Tone und Kieselgel, gebildet werden, die mit einer Mischung der Oxide des Eisens und Zinks imprägniert worden sind (vgl. US-PS 32 51 365). In der US-PS 34 60 543 werden Zigarettenfilter beschrieben, die aus gekörnter Aktivkohle bestehen, die ebenfalls mit verschiedenen Metalloxiden, beispielsweise Oxiden des Eisens, Zinks und Kupfers imprägniert ist Diese Tabakrauchfiltermaterialien haben sich zwar als wirksam erwiesen, aus Tabakrauch gasförmige Verunreinigungen zu entfernen, jedoch ist die Entfernung von HCN nicht voll zufriedenstellend.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Material bereitzustellen, das aus Tabakrauch neben schädlichen und reizenden Stoffen besonders HCN in hochwirksamer Weise entfernt

Diese Aufgabe wird durch das in den Patentansprüchen als Gegenstand der Erfindung beschriebene Tabakrauchfiltermaterial gelöst

Das erfindungsgemäße Filtermaterial kann Zigarettenfiltern oder Zigaretten· und/oder Zigarrenhaltem oder in das Pfeifenrohr einzusetzenden Filtern zur Entfernung von HCN aus Tabakrauch einverleibt werden.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß körnige

Aktivkohle, die 04 bis 15 Gew.-% Kupferchlorid enthält, HCN aus Tabakrauch mit hoher Wirksamkeit zu entfernen vermag. Dieses Ergebnis ist durch praktische Prüfung unter Anwendung von Laboratoriunns-Standardtechniken bestätigt worden.

Die aktivierten Kohlenstoffe oder Aktivkohlen für die Herstellung der Tabakrauchfiltermaterialien gemäß der Erfindung sind körnige bzw. granulierte Aktivkohlen mit einer Korngröße zwischen 4,76 und 0,42 mm.

ίο Besonders gut sind Aktivkohlen mit einer Korngröße zwischen 1,68 und 0,42 mm. Solche Aktivkohlen können sehr unterschiedliche Oberflächen haben. Wie sich gezeigt hat, können Aktivkohle-Trägermaterialien Oberflächen zwischen 250 und 1200 m²/g haben, ohne

is daß sich die Wirksamkeit wesentlich verändert Die Kupfer(I)-chlorid-Imprägnierung ergibt, wie oben erwähnt, eine wirksame HCN-Entfernung au; Tabakrauch im Bereich von 0,5 bis 15% vom Gewicht der Aktivkohle. Durch Erhöhungen des Imprägnierungsgrades wird die HCN-Entfernung nicht proportional verstärkt Eine gute Wirksamkeit wird mit Futeriängen zwischen etwa 2 und 6 mm erhalten, wobei ein Bereich von 4 bis 6 mm bevorzugt wird.

Die Tabakrauchfiltermaterialien gemäß der ErTm-

dung lassen sich bequem herstellen, indem man die Aktivkohle vor oder nach Klassierung auf die gewünschte Korngröße in einer wäßrigen Lösung von Kupfer(I)-chlorid und Ammoniumhydroxid tränkt Man beläßt die Aktivkohle im Kontakt mit der Imprägnierlösung (ohne oder unter Rühren), bis sie gründlich gesättigt ist Gewöhnlich stellen etwa 1 bis 4 Stunden zufrieden. Dann wird die benetzte Aktivkohle von der Imprägnierlösung getrennt und bei etwa 100 bis 150° C getrocknet, um überschüssiges Wasser und Ammoniak abzutreiben und das Kupfer(I)-chIorid-Imprägniermittel in der Aktivkohle abzuscheiden. Ein solcher Trocknungsvorgang erfordert gewöhnlich etwa 3 bis 12 Stunden. Die Menge an Kupfer(I)-chlorid in der Imprägnierlösung wird so gewählt, daß sich der Anteil an Kupfer(I)-chlorid einstellt, dessen Abscheidung auf der Aktivkohle gewünscht wird.

Beispiel

100 g Aktivkohle mit einer Korngröße von 1,00 -0,84 mm wurden in ein Becherglas gegeben. Weiter wurde eine Lösung von 2 g Kupfer(l)-chlorid in 50 ml Ammoniumhydroxid angesetzt und mit destilliertem Wasser auf 100 ml verdünnt Dann wurde die abgewogene Aktivkohle in die K*;pfer(I)-chlorid-Losung eingeführt und die nächsten 3 Stunden gelegentlich geführt, worauf der benetzte Kohlenstoff von der Imprägnierlöring abgetrennt und über Nacht bei 100° C getrocknet wurde. Der hierbei anfallende Kupfer(I)-chlorid-imprägnierte Kohlenstoff kann dann als Tabakrauchfiltermaterial Verwendung finden.

Nach der vorstehend beschriebenen Methode wurde Aktivkohle mit einem Gehalt von 2,0 Gew.-% an Kupferchlorid hergestellt und in 85-tnm-Standardzigaretten eingebracht, die zwischen zwei Filterpfropfen

aus Celluloseacetat 20-mm-FilterhohlrIume aufwiesen.

In jede Zigarette wurden zur Ausbildung einer Kohlenstoff-Filterstrecke von etwa 4 mm ungefähr

100 mg imprägnierte Aktivkohle eingebracht

Dieser Rauchartikel des Kohlenstoffilterzigaretten-

typs wurde geraucht und der Rauch auf HCN-Gehalt analysiert. Weiter wurde eine Kontrollzigarette ohne Aktivkohlefilter und eine Zigarette abgeraucht, die das gleiche Aktivkohlefilter, aber ohne Kupfer(I)-chlorid-

Imprägniermittel, enthielt, und auch der Rauch dieser Zigaretten wurde unter Anwendung der gleichen Techniken auf den HCN-Gehalt analysiert

Das Abraiichen von Proben der drei Prüfzigaretten erfolgte auf einer automatischen Abstichvorrichtung. Der Rauch wurde von der Zigarette über eine Injektionsspritze durch eine Glasfaserfilterscheibe und durch 75 ml 2%iger, wäßriger Natronlauge in einem 100-ml-MeQzylindc:r abgesaugt, der zur Ausbildung eines guten Gas/Flüssigkeits-Kontaktes mit einem Tauchrohr mit verengter Spitze versehen war. In 58-Sekunden-Abstilnden erfolgte ein 2-Sekunden/40-mm-Abrauchzug. Nach Abrauchen der Zigarette auf eine Stummellänge von 35 mm (was gewöhnlich 7 bis 9 Züge erforderte) wurde der Rauchvorgang abgebrochen, die Adsorptionslösung entnommen und mit weiterer 2%iger Natronlauge auf 100 ml verdünnt und zur HCN-Analyse ein ungefähr aliquoter Anteil entnommen.

Der Cyanidgehalt der oben erhaltenen Natriumhydroxid-Lösungen wurde unter Abänderung der Pyridin/ Pyrazolon-Methode nach Epstein (»Analytical Chemistry«, VoL 19, Nr. 4, S. 272 bis 274,1947) bestimmt, die colorimetrisch arbeitet, wobei das Cyanid mit Natriump-toluolsulfonchloramid in Chlorcyan übergeführt wird. Das Chlorcyan reagiert mit Pyridip unter Bildung von Glutaconaldehyd, der sich mit l-Phenyl-S-methyl-S-pyrazolon zu einem blaugefärbten Komplex vereinigt Die Prfifmethode ist nachfolgend beschrieben.

Der aliquote Anteil wurde mit verdünnter Essigsäure auf einen pH-Were von 7 eingestellt und quantitativ in einen 50-ml-Meßkolben überführt Jn einer Menge von 0,2 ml wurde l%iges, wäßriges Natrium-p-toluolsulfonchloramid hinzugefügt Die Lösung zvurde 2 Minuten stehengelassen und mit 5 ml Pyridin-Pyrazolonlösung versetzt Der Kolbeninhalt wurde nun mit destilliertem Wasser auf 50 ml verdünnt und zur Farbausbildung 20 Minuten stehengelassen. Mittels eines mit einem Bleisulfid-Detektor ausgerüsteten Spektrofotometers wurde die Adsorption bestimmt Als Bezug diente destilliertes Wasser. Unter Einsatz 2%iger, wäßriger Natriumhydroxid-Lösungen, die Kaliumcyanid in bekannten Konzentrationen enthielten, wurde eine Kurve der Adsorption als Funktion der HCN-Konzentration gewonnen.

Ergebnisse:

Kein Nichtira- CuCI-im-

Konlenstoff prägnierter prägnierter
Kohlenstoff Kohlenstoff

Abgegebener
HCN, g X MT⁶
je Zigarette

240

10

Wie hierdurch bestätigt, war das Kupfer(I)-chIoridimprägnierte Aktivkohlefilter dem keinen Kohlenstoff enthaltenden Filter und dem nichtimprägnierten Kohlenstoffilter weit überlegen; es ergab die bei weitem geringste Abgabe von HCN an den das Filter passierenden Rauch je Zigarette.

Die nachstehenden im Prüfungsverfahren nachgebrachten Versuchsergebnisse zeigen die Überlegenheit von erfindungsgemäß mit Kupfer(I)-chlorid imprägnierter Aktivkohle gegenüber einer Aktivkohle, die mit Zinkoxid und Eisenoxid oder Kupferor.id nach der Lehre der US-PS 3450543 imprägniert ist, bei der Entfernung von HCN aus Tabakrauch.

Imprägniermittel	Dosis (mg)	Entfernter HCN
(Gew.-%)	Aktivkohle/	(%)
	Filter
³⁵ ZnO (4%)-Fe₂O₃ (4%) ZnO (4%)-Fe₂O₃	100	86
(4%)	50	71
₄₀ CuCl (2%)
CuCl (2%)	100	88
CuO (5%)	50	75
CuO (5%)	100	83
50	71

Claims

Patentansprüche:

1. Tabakrauchfiltermaterial, das HCN aus Tabakrauch zu entfernen vermag und gekörnte, mit einer Kupferverbindung imprägnierte Aktivkohle enthält, dadurch gekennzeichnet, daß es 0,5 bis 15 Gew.-% mit Kupfer(I)-chlorid imprägnierte Aktivkohle enthält

Z Material nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Korngröße der Aktivkohle im Bereich von 4,76 bis 0,42 mm.

3. Material nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Korngröße der Aktivkohle im Bereich von 1,68 bis 0,42 mm.