一种具有催化净化功能的新型香烟过滤嘴及其制造方法技术

本发明专利技术涉及香烟过滤嘴的结构组成、有毒有害气体去除、催化反应、纳米材料与纳米技术以及生命健康领域，具体涉及一种具有气体催化净化功能的香烟过滤嘴的设计、组成及其制造方法。该香烟过滤嘴主要包括焦油吸附与过滤、有毒有害气体吸附与催化去除及残余焦油过滤等主要部分和功能，重点解决有毒有害气体的吸附与转化，降低其对吸烟人的身体危害，改善和提高吸烟人的健康。所设计的这种新型香烟过滤嘴不仅具有传统过滤嘴的焦油过滤功能，而且增加了金属丝网表面原位生长的三维立体结构催化剂材料对香烟燃烧产生有毒有害气体的吸附与反应，降低了有毒有害气体的吸入量，从而进一步降低吸烟诱发的各种疾病发生率，能够改善烟民的健康，可以在实际吸烟过程中得到广泛应用。用。

【技术实现步骤摘要】
一种具有催化净化功能的新型香烟过滤嘴及其制造方法


[0001]本专利技术涉及香烟过滤嘴的结构组成、有毒有害气体去除、催化反应、纳米材料与纳米技术以及生命健康领域，具体涉及一种具有气体催化净化功能的香烟过滤嘴的设计、组成及其制造方法。

技术介绍

[0002]香烟燃烧会产生焦油、一氧化碳及尼古丁等大量的有毒有害物质，进入人体内部会诱发各种疾病，严重影响烟民的身体健康。目前主要是在吸入端使用醋酸纤维棉作为过滤介质，来阻止和降低这些有毒有害物质进入人体，但是单纯的醋酸纤维过滤技术效果十分有限，只能部分阻隔焦油等液态/固态有毒物质进入体内，并不能有效去除毒性气体，因此现有的醋酸纤维过滤嘴技术效果十分有限，必须发展降焦效果明显的环保新型滤嘴，充分发挥滤嘴在香烟降焦减害中的作用，改善烟民的健康。
[0003]目前市场上主要采用胶囊型滤嘴卷烟（俗称爆珠烟）和超细长型滤嘴卷烟（细支烟），或者在圆筒状滤嘴内部放入虫草滤芯、植物提取物、磁石、活性炭、陶瓷球等以实现对固体颗粒物和香烟燃烧过程中产生的焦油进行过滤。但是这些滤芯材料多是针对香烟的口感和焦油进行处理，对有毒有害气体的去除还鲜有报道。即使市场上有在陶瓷球表面涂覆一层颗粒催化剂进行有毒有害气体处理，这种涂覆法制备的催化剂很容易脱落和引起陶瓷球的粘连，影响有毒有害气体的处理效果、使用寿命和影响人体健康。此外，陶瓷球表面的催化剂多为尺寸较大的颗粒，比表面积十分有限，陶瓷球之间孔隙很大，对香烟燃烧产生的有毒有害气体去除效果十分有限。因此，针对这些问题，开发一种新型的香烟过滤嘴用关键材料及技术就变得十分迫切，不仅需要在已有功能基础上解决焦油的粘连问题，还要实现对香烟燃烧产生的主要有毒有害气体进行高效去除，促进吸烟人群的健康。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种具有气体催化净化功能的香烟过滤嘴的设计、组成及其制造方法，利用该香烟过滤嘴不仅可以过滤固体颗粒物和焦油，而且可以通过金属丝网表面原位生长的催化剂去除香烟燃烧产生的部分有毒有害气体，降低人体对有毒有害气体的吸入量，有利于烟民的健康。
[0005]为实现上述目的，本专利技术技术方案如下：一种具有气体催化净化功能的香烟过滤嘴的设计、组成及其制造方法，该香烟过滤嘴主要包括固体颗粒物过滤、焦油吸附/过滤及有毒有害气体催化降解三部分功能，其中实现固体颗粒物及焦油吸附/过滤主要通过醋酸纤维棉实现，有毒有害气体催化降解主要通过金属丝网催化剂实现，两者合二为一实现对香烟燃烧产生的固液气三废进行有效处理，降低三废进入人体内部，改善吸烟人群的身体健康。
[0006]所述的固体颗粒物及焦油吸附/过滤用醋酸纤维棉为传统香烟滤嘴用醋酸纤维棉，主要分布在烟蒂后端及香烟过滤嘴后端，其中间为三维网状金属丝网催化剂。烟蒂后端
醋酸纤维棉长度为1
‑
5 cm，过滤嘴后端醋酸纤维棉为1
‑
3 cm，主要是二次过滤作用。
[0007]所述的有毒有害气体催化降解用金属丝网催化剂的金属载体为钛及其合金，网孔尺寸为1*1至5*5 mm，网格线直径为0.1
‑
3 mm。
[0008]所述的有毒有害气体催化降解用金属丝网催化剂主要由二氧化钛膜、二氧化钛纳米片及修饰在其表面的助催化剂组成。其中二氧化钛膜主要通过液相成膜的方法将钛网表面直接氧化为二氧化钛膜，其与钛网结合为冶金结合。
[0009]所述的二氧化钛纳米片是通过水热合成的方法直接在二氧化钛膜表面原位生长，与二氧化钛膜层形成一体，结合力牢固。其厚度为5
‑
50 nm，宽度为5
‑
5000 nm，长度为100
‑
50000 nm。
[0010]所述助催化剂的组成包括一种或多种金属氧化物，其中金属氧化物的阳离子包括Ni、Fe、Mn、Cu、Co、Zn、Cr、V、Zr、Ti、Nb、Ta、W、Mo、及稀土元素的一种或两种以上，贵金属为Pt, Au, Pd, Ir, Rh, Ag的一种或两种以上。
[0011]所述的纳米催化剂形貌为纳米颗粒、纳米线、纳米片、纳米棒、纳米花、纳米管的一种或多种组合，单一维度尺寸在5
‑
10000 nm。
[0012]所述的纳米催化剂是通过水热法、沉积沉淀法、共沉淀法、化学浴法中的一种或几种方法直接沉积在二氧化钛纳米片表面，并且尺寸、密度、形貌均可以通过反应时间、温度等进行调控。
[0013]一种具有气体催化净化功能的香烟过滤嘴的设计、组成及其制造方法，具体制备步骤如下：（1）将5
‑
15 mm醋酸纤维插入香烟过滤嘴后端；（2）将5
‑
30 mm长金属丝网催化剂绕成席筒状/或堆叠成圆柱体，直径与醋酸纤维相同，插入香烟过滤嘴内部；（3）将5
‑
30 mm醋酸纤维插入香烟过滤嘴，与三维金属丝网催化剂和过滤嘴后端的醋酸纤维形成三明治结构，构成香烟过滤嘴的过滤主体；本专利技术的设计思想是：现有的香烟过滤嘴主要是通过醋酸纤维过滤焦油，不能对香烟燃烧产生的有毒有害气体进行有效去除。即使通过在陶瓷球表面涂覆一层对有毒有害气体具有一定吸附/转化作用的催化剂材料，由于陶瓷球间隙较大，也达不到有效的去除效果，大部分有毒有害气体还是会进入人体内部，影响呼吸系统和人体健康。针对这些问题，我们提出利用醋酸纤维过滤焦油、利用具有巨大比表面积和催化效率的三维立体结构金属丝网催化剂去除有毒有害气体的思路，与陶瓷球表面涂覆的催化剂相比，这种原位生长的三维立体结构催化剂是牢固生长在金属丝网表面，结合力牢固，同时，金属丝网具有良好的机型性能，催化剂之间不会发生摩擦而发生脱落，能够保证香烟过滤嘴的寿命和稳定性。由于金属丝网催化剂是绕卷在一起/或堆叠成圆柱体，而且催化剂是纳米尺度的三维立体结构，这样香烟燃烧产生的有毒有害气体经过三维金属丝网催化剂时，会与催化剂充分接触并吸附在催化剂表面发生催化反应。这种香烟过滤嘴制备工艺简单，不仅能够过滤焦油，还能够有效去除有毒有害气体，改善吸烟人群的健康，而且安装更换都十分容易，也不受烟嘴外形材料和形状的限制，具有广泛的应用前景及价值。
[0014]本专利技术以柔性金属丝网催化剂作为香烟燃烧产生有毒有害气体处理的核心单元，
辅以醋酸纤维过滤棉，实现焦油和有毒有害气体的过滤/吸附/转化。所设计的金属丝网催化剂结合力牢固、比表面积大、吸附能力强、催化效率高，能够对CO等有毒有害气体进行转化，降低其进入人体内部的含量，有利于改善烟民健康，预防由于吸烟而引起的相关疾病的发生。
[0015]本专利技术具有如下的优点以及技术效果：1、本专利技术所设计的核心部分为金属丝网催化剂，是原位生长在金属丝网表面的各类金属氧化物，为三维纳米结构，与金属丝网结合力牢固，不易脱落，能够保证催化剂的寿命和稳定性；与传统的陶瓷球催化剂相比，所制备的催化剂为纳米尺寸，尺寸小、比表面积大，更有利于气体分子的吸附和在表面发生催化反应，能够有效降低有毒有害气体分子的含量，有助于改善烟民的健康。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有催化净化功能的新型香烟过滤嘴及其制造方法，其特征在于，该过滤嘴不仅具有过滤焦油功能，还具有吸附和催化反应其中部分有毒有害气体，降低其诱导疾病发生概率，促进人体健康；主要是在柔性金属丝网表面直接生长出一层尺寸小、比表面积大、吸附及催化反应效率高的三维立体结构催化剂材料，然后卷成/堆叠成圆柱状形状，放入香烟过滤嘴中间，起到催化过滤有毒有害气体的功能；其中，主要特征及组成部分如下：（1）所述一种具有催化净化功能的新型香烟过滤嘴主要包括三部分，分别是过滤嘴壳体、内置过滤用醋酸纤维棉和金属丝网催化剂；（2）其中金属丝网催化剂卷绕成席筒状（或堆叠成圆柱体），其两端放置醋酸纤维棉。2.根据权利要求1所述的一种具有催化净化功能的新型香烟过滤嘴，其特征在于，所述醋酸纤维棉为普通香烟过滤嘴用醋酸纤维棉，主要起到过滤焦油的作用，其中前端醋酸纤维棉主要阻止/降低香烟燃烧产生的焦油进入金属丝网催化剂表面，影响催化反应效果；后端醋酸纤维棉主要阻止少量焦油进入人体内部。3.根据权利要求1所述的一种具有催化净化功能的新型香烟过滤嘴，其特征在于，所用金属丝网催化剂载体为各种金属丝网，网格直径为0.1
‑
2 mm，网格尺寸为1*1
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宝丹，李晶，佟伟伟，
申请(专利权)人：佛山东佛表面科技有限公司，
类型：发明
国别省市：