一种降低卷烟烟气中亚硝胺和酚类物质的卷烟滤嘴及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种降低卷烟烟气中亚硝胺和酚类有害物质的滤嘴及其制备方法。以扩孔的普通活性炭纤维为载体，通过扩孔、浸渍法将不同量的硝酸铝（Ａｌ（ＮＯ↓［３］）↓［３］）或硝酸铁（Ｆｅ（ＮＯ↓［３］）↓［３］）或两者混合分散在载体上，再经过焙烧制备得到负载不同含量Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］、Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］－Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］的改性活性炭纤维，将改性活性炭纤维制备成复合滤嘴。所制备的滤嘴含改性活性炭纤维５－３０ｍｇ。该复合滤嘴对焦油、Ｎ－亚硝基降盐烟碱（ＮＮＮ）、４－（甲基亚硝胺）－１－（３－吡啶基）－１－丁酮（ＮＮＫ）、Ｎ－亚硝基新烟碱（ＮＡＴ）、Ｎ－亚硝基新烟草碱（ＮＡＢ）、苯酚、邻苯二酚、对苯二酚、间苯二酚、对－甲酚和（邻＋间）－甲酚的去除率最好分别可达１７％、３２％、６３％、４３％、２８％、２５％、２１％、２５％、３６％、２５％和２５％。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种可降低卷烟烟气中亚硝胺和酚类物质的卷烟滤嘴及其制备方法。
技术介绍
自60年代初以来，烟草行业的各国的卷烟制造商相继投入了大量的人力、物力和巨额资金，对降低卷烟烟气中有害物质的技术、理论方法以及实践应用等方面进行了广泛而深入的研究。由于滤嘴可以有效地截留卷烟主流烟气中的总粒相物，因而卷烟滤嘴就成为普遍采用的降低卷烟焦油量及其它有害物质的一种方法。从世界范围内看，开发新型滤材和吸附材料，提高其对一些有害烟气成分的吸附性能，尽量保持卷烟的吸味品质仍是今后烟草界的主要研究课题。粒状活性炭是在滤嘴中被普遍采用的吸附添加剂，与粒状活性炭相比，活性炭纤维具有许多特点1、更大的外表面积，吸附容量大、吸附效率高、吸附速度快.为粒状活性炭的10-100倍；2、表面存在较多的活性官能团易于构造用于选择性降低卷烟烟气中有害成分的其他反应基团；3、对低浓度物质的吸附性能尤为突出；4、具有气相催化氧化-还原反应的特性。由于活性炭纤维具有以上的特点，已经在环保领域获得了极大应用。因此，利用活性炭纤维的以上特性，并进行适当的改性可开发出一种新型卷烟减害材料。如我们以前的专利CN 03124627.3利用改性活性炭纤维做为烟丝替代物可以有效降低烟气中焦油。CN01234329.3描述了以聚乙烯腈基活性炭纤维为滤材的卷烟滤嘴，可以有效降低焦油。CN 200420054775.9在过滤嘴贴近烟丝的一端或在过滤嘴的中部设置一段负载纳米TiO2的粘胶基活性炭纤维滤柱，能高效去除卷烟烟气中的焦油、烟碱、苯、甲醛、乙醛和NOx等有害物质。CN200510040612.4将TiO2-Pd-Cu基活性炭纤维与醋酸纤维或丙纶纤维按一定分段比例制成卷烟复合过滤嘴，可同时使卷烟烟气中的焦油、烟碱、一氧化碳、苯并[a]芘以及脂肪醛类物质的含量降低。除焦油、烟碱、一氧化碳、苯并[a]芘以及脂肪醛类物质外，亚硝胺和酚类物质也是卷烟烟气中重要的有害物质。如何有效地降低亚硝胺和酚类物质也是烟草行业的科研人员所需面对的一个问题。
技术实现思路
我们的研究发现，以氧化铝、氧化铁、或氧化铝-氧化铁复合氧化物改性的活性炭纤维添加到卷烟滤嘴中，制成复合滤嘴，可以显著去除卷烟烟气中亚硝胺和酚类有害物质。该复合滤嘴对焦油、N-亚硝基降盐烟碱(NNN)、4-(甲基亚硝胺)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)、N-亚硝基新烟碱(NAT)、N-亚硝基新烟草碱(NAB)、苯酚、邻苯二酚、对苯二酚、间苯二酚、对-甲酚和(邻+间)-甲酚的去除率最好分别可达17％、32％、63％、43％、28％、25％、21％、25％、36％、25％和25％。本专利技术的目的是提供一种选择性降低卷烟烟气中亚硝胺和酚类物质的含改性活性炭纤维的卷烟滤嘴及其制备方法。本专利技术的目的是通过以下方式实现的一种降低卷烟烟气中亚硝胺和酚类有害物质的滤嘴，含有改性活性炭纤维，改性活性炭纤维由扩孔活性炭纤维及负载在扩孔活性炭纤维上的活性组分氧化铝、氧化铁或氧化铝-氧化铁的复合氧化物组成，所述的扩孔活性炭纤维分布有15-25％的2-3纳米的中孔孔道。所述的活性组分与扩孔活性炭纤维的重量比为1～30％为佳。滤嘴为二元复合滤嘴，每支滤嘴中含改性活性炭纤维5-30mg。其中的改性活性炭纤维的制备方法为将负载有硝酸铁的扩孔催化剂活性炭纤维放入活化炉中，所述的硝酸铁占活性炭纤维重量比5-10％，在氮气保护下以4-6℃/分钟的升温速率升到850-900℃，恒温5-15分钟后通入水蒸气进行活化，活化完毕后氮气保护冷却至室温，出炉后的样品用2N-HNO3洗涤，得到分布有15-25％的2-3纳米的中孔孔道的扩孔活性炭纤维；用硝酸铝或硝酸铁或两者混合溶液浸渍扩孔活性炭纤维10-30小时，100-150℃烘干后，在250～450℃焙烧4-6小时，得到改性活性炭纤维。本专利技术的滤嘴制备方法为将所制备的改性活性炭纤维添加到醋酸纤维滤嘴中，制成二元复合滤嘴，每支卷烟滤嘴中含改性活性炭纤维5-30毫克，将复合滤嘴卷接成卷烟。本专利技术具有良好地选择性去除卷烟烟气中亚硝胺和酚类有害物质的性能，同时还可降低卷烟焦油量。本专利技术的制备方法与已有的技术相比具有如下优点本专利技术滤嘴中所含的改性活性炭纤维具有15-25％的2-3纳米的中孔孔道，且负载有活性组分的氧化铝，氧化铁及它们的复合氧化物，制备出的滤嘴能选择性去除卷烟烟气中亚硝胺和酚类物质。且制备工艺简单。具体实施例方式以下实施例旨在说明本专利技术而不是对本专利技术的进一步限定，本专利技术可以是
技术实现思路
所描述的任何一种实施方式。实施例1将负载5％硝酸铁(以活性炭纤维基准，重量比)的普通活性炭纤维放入活化炉中，氮气保护下以5℃/分钟的升温速率升到870℃，恒温10分钟后，通入水蒸气进行活化，时间为100分钟，活化完毕后氮气保护冷却至室温出炉后的样品用2当量的硝酸洗涤，得到具有部分中孔结构的扩孔活性炭纤维；扩孔活性炭纤维具有15％的2-3纳米的中孔孔道。实施例2将负载10％硝酸铁(以活性炭纤维基准，重量比)的普通活性炭纤维放入活化炉中，氮气保护下以5℃/分钟的升温速率升到870℃，恒温10分钟后，通入水蒸气进行活化，时间为100分钟，活化完毕后氮气保护冷却至室温出炉后的样品用2当量的硝酸洗涤，得到具有部分中孔结构的扩孔活性炭纤维；扩孔活性炭纤维具有25％的2-3纳米的中孔孔道。实施例3室温下，质量浓度18％Al(NO3)3浸渍等体积实施例1所得扩孔活性炭纤维5克24小时，120℃烘干后在450℃焙烧5小时，得到改性活性炭纤维，该改性活性炭纤维含15％氧化铝。将所制备的活性炭纤维添加到醋酸纤维滤嘴中，制成二元复合滤嘴，每支卷烟滤嘴中含改性活性炭纤维15毫克，将复合滤嘴卷接成卷烟。该复合滤嘴对焦油、N-亚硝基降盐烟碱(NNN)、4-(甲基亚硝胺)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)、N-亚硝基新烟碱(NAT)、N-亚硝基新烟草碱(NAB)、邻苯二酚、对苯二酚、间苯二酚去除率分别为15％、18％、23％、35％、21％、6％、10％、11％。实施例4室温下，质量浓度18％Al(NO3)3浸渍等体积实施例2所得扩孔活性炭纤维5克24小时，120℃烘干后在450℃焙烧5小时，得到改性活性炭纤维，该改性活性炭纤维含15％氧化铝。将所制备的改性活性炭纤维添加到醋酸纤维滤嘴中，制成二元复合滤嘴，每支卷烟滤嘴中含改性活性炭纤维15毫克，将复合滤嘴卷接成卷烟。该复合滤嘴对焦油、N-亚硝基降盐烟碱(NNN)、4-(甲基亚硝胺)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)、N-亚硝基新烟碱(NAT)、N-亚硝基新烟草碱(NAB)、邻苯二酚、对苯二酚、间苯二酚的去除率分别为15％、32％、40％、43％、28％、12％、14％、12％。实施例5室温下，质量浓度18％Fe(NO3)3浸渍等体积实施例2所得扩孔活性炭纤维5克24小时，120℃烘干后在450℃焙烧5小时，得到改性活性炭纤维，该改性活性炭纤维含20％氧化铁。将所制备的活性炭纤维添加到醋酸纤维滤嘴中，制成二元复合滤嘴，每支卷烟滤嘴中含改性活性炭纤维15毫克，将复合滤嘴卷接成卷烟。该复合滤嘴对焦油、N-亚硝基降盐烟碱(NNN)、4-(甲基亚硝胺)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)、N-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低卷烟烟气中亚硝胺和酚类有害物质的滤嘴，其特征在于：滤嘴中含有改性活性炭纤维，改性活性炭纤维由扩孔活性炭纤维及负载在扩孔活性炭纤维上的活性组分氧化铝、氧化铁或氧化铝－氧化铁的复合氧化物组成，所述的扩孔活性炭纤维分布有１５－２５％的２－３纳米的中孔孔道。

【技术特征摘要】
1.一种降低卷烟烟气中亚硝胺和酚类有害物质的滤嘴，其特征在于滤嘴中含有改性活性炭纤维，改性活性炭纤维由扩孔活性炭纤维及负载在扩孔活性炭纤维上的活性组分氧化铝、氧化铁或氧化铝-氧化铁的复合氧化物组成，所述的扩孔活性炭纤维分布有15-25％的2-3纳米的中孔孔道。2.根据权利要求1一种降低卷烟烟气中亚硝胺和酚类物质的卷烟滤嘴，其特征在于活性组分与扩孔活性炭纤维的重量比为1～30％。3.根据权利要求1一种降低卷烟烟气中亚硝胺和酚类物质的卷烟滤嘴，其特征在于滤嘴为二元复合滤嘴，每支滤嘴中含改性活性炭纤维5-30mg。4.一种改性活性炭纤维的制备方法其特征在于将负载有硝酸铁的扩孔催化剂活性炭纤维放入活化炉中，所述的硝酸铁占活性炭纤维重量比5-10％，在氮气保护下以4-6℃/分钟的升温速率升到850-900℃，恒温5-15分钟后通入水蒸气进行活化，活化完毕后氮气保护冷却至室温，...

【专利技术属性】
技术研发人员：银董红，金勇，刘建福，喻宁亚，秦亮生，黎成勇，
申请(专利权)人：湖南中烟工业公司，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]