作為用于減少煙草煙霧中存在的有毒和致癌化合物的添加劑的鋁硅酸鹽sab-15的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋁硅酸鹽（具體為SAB-15)作為用于減少煙草煙霧中存在的有毒和致 癌化合物的添加劑的用途。
【背景技術(shù)】
[0002] 吸煙草的習(xí)慣一直是對人體健康具有非常不利后果的全球性問題。其對主管 部門或者公共健康部門的影響是非常重要的。已經(jīng)確認(rèn)在煙草和在其燃燒時(shí)產(chǎn)生煙霧 中存在多于 4000 種不同的化合物[R.R.Baker, Progress in Energy and Combustion Science, 32 (2006)，373]，其中至少有60種被認(rèn)為有毒且致癌。這些化合物包括焦油、一氧 化碳和二氧化碳、乙醛、苯酚類、丙酮、甲醛、苯、甲苯和尼古丁。尼古丁是煙草中主要的成癮 成分，并且在人體中，其被轉(zhuǎn)換成一種叫做可替寧的代謝物并且作為用于測量暴露于煙草 煙霧的程度的參考指標(biāo)。
[0003] 吸煙的過程中產(chǎn)生兩種類型的煙流的發(fā)生，稱作主流和側(cè)流。主流對應(yīng)于在煙草 燃燒時(shí)生成的并從燃燒端通過香煙至濾嘴端離開的煙霧。
[0004] 專利文獻(xiàn)EP2092838描述了不同形式且具有各種組成的某些沸石和其它鋁硅酸 鹽和介孔固體的應(yīng)用，將它們作為煙草添加劑直接加入并且將它們與粉末形式的煙草混合 而無需使用任何類型的特殊技術(shù)或粘合劑，以大幅降低吸煙時(shí)產(chǎn)生的并且發(fā)現(xiàn)于煙草煙霧 的主流和側(cè)流中的有毒和/或致癌化合物的量。
[0005] 專利申請US2005133052描述了使用氨基烷基甲硅烷基改性的介孔鋁硅酸鹽分子 篩在濾嘴中用于保留特定的化合物的用途。
[0006] 專利申請US20050133051提出了包含由含有吸附劑活性炭和沸石顆粒的多孔氧 化鋁或鋁硅酸鹽基質(zhì)形成的材料的濾嘴用于以從煙草煙霧中選擇性去除特定化合物的用 途。
[0007] 專利申請W0 2004110183A2中描述了含有分散于多孔硅硅酸鹽基質(zhì)中的催化劑 的濾嘴，目的在于將香煙煙霧中的C0轉(zhuǎn)化為C0 2。
[0008] 專利申請W0 2004086888描述了包含至少2個(gè)多孔塊體吸附劑段以及介于它們之 間的混合段的濾嘴，多孔塊體吸附劑段能夠從煙霧流中選擇性除去組分。
[0009] 專利申請CN 102242527提出使用含有微囊化吸附劑的卷煙紙，其使得降低煙草 煙霧中有毒物質(zhì)的含量。所使用的不同的吸附劑材料包括Cu、Mn、Zn、Fe、Al、Ti等中的一 種或多種的氧化物以及其中所述氧化物被沸石、MCM-48或SBA-15負(fù)載的復(fù)合材料。
[0010] Zhu 等[Zhou, F. N. Gu，L. Gao, J. Y. Yang, W. G. Lin, J.，Yang, Y.，Wang, J. H.Zhu，Catalysis Today，166(l)，（2011)，39 和 Zhou, Gao, Gu，Yang, Yang, Wei, Wang and Zhu，Weinheiman der Bergstrasse，Germany, 15(27)，（2009)，6748]描述 了使用 SBA-15 以選擇性降低煙草特有的亞硝基胺類（TSNA)在煙草煙霧中的濃度；但是，該文章聚焦于 SBA-15的合成、表征、吸附和催化活性，并且檢驗(yàn)了一種新的途徑，該途徑通過形式控制而 使得提高SBA-15作為具有環(huán)境應(yīng)用的吸附劑/催化劑的效率。
[0011] 專利申請W0 2011015861提出使用含有能夠從煙草煙霧中除去苯酚的吸附劑材 料的濾嘴。該材料是由含有吸附促進(jìn)劑的多孔固體（具有微孔或介孔）形成，所述吸附促 進(jìn)劑為親水性有機(jī)質(zhì)子供體或受體物質(zhì)。
[0012] 專利申請CN101433818要求保護(hù)由SBA-15組成的介孔材料用于吸附主流煙草煙 霧中的顆粒物、焦油、苯酚和亞硝基胺類的用途。
[0013] 專利申請US2006130855-A1和US2005133047-A1明確地提及使用基于SBA-15的 基質(zhì)的可能性。
[0014] 專利文獻(xiàn)EP0740907中描述的使用酸性和鈉形式的沸石BETA時(shí)生成的焦油或尼 古丁的結(jié)果清楚地顯示了相對于所吸的不含添加劑的參考香煙的最小差異。
[0015] 可以使用不同類型的促進(jìn)并且甚至能夠提高添加劑向精切煙葉的摻入的設(shè)備 (諸如例如高速混合機(jī)或軌道混合機(jī)、流化床和夾帶床等等）以及用于分離并再循環(huán)未附 接至煙草纖維的添加劑的篩網(wǎng)來制備香煙。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 因此，在第一方面，本發(fā)明涉及使用Fe、Na、K、Ca、Ce、Zr、Fe氧化物、Na的氧化 物、K的氧化物、Ca的氧化物、Ce的氧化物、Zr的氧化物以及它們的混合物交換的鋁硅酸鹽 SAB-15或其酸形式或鈉形式，其作為用于降低煙草煙霧（主流煙草煙霧和側(cè)流煙草煙霧） 中存在的有毒物質(zhì)和致癌物質(zhì)（特別是有毒物質(zhì)諸如焦油、一氧化碳和尼古?。┮约霸谖?煙過程中燃燒煙草時(shí)生成的液體和氣體的組分的添加劑。
[0017] 在本發(fā)明的更具體的方面，鋁硅酸鹽SAB-15具有球形形態(tài)學(xué)形狀、管狀形態(tài)學(xué)形 狀或棒狀、或通過各種合成方法獲得的其它形狀以及通過在攪拌或靜止不動且在不同溫度 下回流的加壓高壓釜中在其結(jié)構(gòu)中摻入鋁而獲得的不同酸度，并且其中其已經(jīng)使用金屬 Fe、Na、K、Ca、Ce、Zr的陽離子進(jìn)行交換。
[0018] 在本發(fā)明更具體的方面，鋁硅酸鹽SAB-15具有處于4~10nm之間的孔徑和優(yōu)選 大于2. 2cm3/g的介孔容積（雖然介孔容積可以更?。?br>[0019] 在第二方面，本發(fā)明涉及一種包含干煙草和作為添加劑的鋁硅酸鹽SAB-15或其 酸形式或鈉形式且不含有粘合劑的混合物，鋁硅酸鹽SAB-15使用Fe、Na、K、Ca、Ce、Zr、Fe 的氧化物、Na的氧化物、K的氧化物、Ca的氧化物、Ce的氧化物、Zr的氧化物及其混合物進(jìn) 行了交換。干煙草是指淡色煙草（烤煙，brighttobacco)、深色煙草、細(xì)切煙草、自卷煙草、 煙斗煙草和任何可吸的其它類型的煙草。
[0020] 在本發(fā)明中，粘合劑是指具有結(jié)合或粘合至摻入其中的煙草或物質(zhì)的能力的化合 物，例如瓜耳膠、藻酸鹽或具有類似特性的其它化合物。
[0021] 在本發(fā)明更具體的方面，添加劑的濃度相對于干煙草為按重量計(jì)0. 5%~10%， 在另一個(gè)更具體的方面，添加劑的濃度相對于干煙草為按重量計(jì)2%~7%。
【附圖說明】
[0022] 圖1示出了纖維狀SBA-15 (A)和球狀SBA-15 (B)的SEM圖像。
[0023] 圖2示出了對以不同方式合成的SBA-15材料所獲得的N2吸附等溫線。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 實(shí)施例1 :用于合成不同材料的方法
[0025] 根據(jù)以下方法合成SBA-15 :首先制備pluronic P 123處于酸性介質(zhì)中的溶液，向 其中加入一定量的原硅酸四乙酯（TE0S)。在38°C攪拌20小時(shí)老化所得到的溶液。然后 將其轉(zhuǎn)移到具有特氟隆襯墊的高壓釜中并且在l〇〇°C保持24小時(shí)。用水洗滌所得到的懸 浮液，在l〇〇°C干燥過夜并且最后在550°C焙燒5小時(shí)沉21^11〖，￥.￥311，11.￥311〖，￥.]^1^，（1 Yu, B.Tu，D. Zhao, Journal of Physical Chemistry B. 109 (18)，（2005)，8723)〇
[0026] 在下列條件下獲得SBA-15球狀。將一定量的pluronic P 123溶解于HC1中。制 備具有CTABr和水的第二懸浮液并將其加入到第一懸浮液中。然后加入少量的乙醇，隨 后加入TE0S。在35°C將所得的溶液老化45分鐘。然后將其轉(zhuǎn)移到具有特氟隆襯墊的高 壓釜中，在75°C若干小時(shí)并且最后在105°C處理。用水洗滌所得到的懸浮液，在100°C干 燥過夜并且在 550 °C 下培燒（A. Katiyar, S. Yadav, PG. Smirniotis, NG. Pinto, Journal of Chromatography A, 1122(1-2)，（2006)，13)。
[0027]