一種降低煙氣中氫氰酸釋放量的吸附材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于卷煙減害降焦【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種可選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的吸附材料及其制備方法。所述吸附材料以多孔材料為載體，依次通過浸漬、干燥、焙燒等過程，將聚酞菁金屬化合物負(fù)載在載體表面，使其在煙氣選擇性吸附過程中發(fā)揮催化劑功能，從而大幅降低卷煙主流煙氣中氫氰酸的釋放量。本發(fā)明拓寬了聚酞菁金屬化合物的使用領(lǐng)域，增加了煙草減害【技術(shù)領(lǐng)域】中降低氫氰酸吸附材料的種類，所提供的吸附材料制備方法簡單，操作方便，對氫氰酸的選擇性吸附能力較高，而且原料易得、成本低廉，因而具有較好的推廣應(yīng)用意義。
【專利說明】一種降低煙氣中氫氰酸釋放量的吸附材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于卷煙減害降焦【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種可選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的吸附材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氫氰酸(HCN)是一種劇毒物質(zhì)，對人體閾值僅lOppm，它是幾種呼吸酶中非?；钴S的抑制劑，它能與人體中高鐵細(xì)胞色素氧化酶結(jié)合，生成氰化高鐵細(xì)胞色素氧化酶，使其失去傳遞氧的作用，進(jìn)而引起組織缺氧而窒息。卷煙主流和側(cè)流煙氣中都含有氫氰酸，含量為30-300μ g/支，主要是由氨基酸及相關(guān)化合物在70(T100(TC下裂解產(chǎn)生的，在最具有代表性的七種卷煙煙氣有害成分中位居第二。因此，研究能夠有效降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量，并保持卷煙的固有品質(zhì)的方法，對于提高卷煙吸食安全性、保護(hù)人類健康具有重要意義。
[0003]目前，國內(nèi)外脫除氫氰酸的方法主要有四種:堿液吸收法、吸附法、直接氧化法和催化氧化法。對于卷煙主流煙氣中微量氫氰酸的脫除，從脫除效果來看，吸附法和催化氧化法較為合適。專利CN102972864A中采用活性炭作為載體，采用等體積浸潰法，將干燥后的載體浸潰在貴金屬鹽和過渡金屬鹽配制的水溶液中，經(jīng)干燥后制得吸附材料。當(dāng)貴金屬離子和過渡金屬離子分別為Ag離子和Ni離子，添加量為30mg/支時，催化劑可以選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的32.30%。由于使用貴金屬，卷煙樣品的成本也隨之提高。專利CN102018286A中采用活性炭為載體，通過硅酸鉀或硅酸鈉將活性成分過氧化鎂粘結(jié)在其表面，在添加量為3 0mg/支時，卷煙主流煙氣中氫氰酸的釋放量可降低30%左右。專利CN102499481A中采用硅膠、活性炭、氧化鋁為載體，再通過浸潰法將硅酸鈉、硅酸鉀負(fù)載于載體表面，獲得負(fù)載型吸附劑，在吸附劑添加量25-35mg/支范圍內(nèi)，卷煙主流煙氣中氫氰酸的釋放量最高可降低46.73%。此外，在濾嘴中添加生物堿(CN102100405A)、無機(jī)堿性顆粒和有機(jī)堿性顆粒(CN101336752A)、金屬浸潰改性多孔淀粉顆粒(CN101524186A)和氨基功能化的介孔氧化硅(CN102794154A)均可以有效地降低卷煙主流煙氣中氫氰酸的釋放量。但卷煙主流煙氣中有很多酸性物質(zhì)，單純的在濾嘴中添加堿性物質(zhì)無法達(dá)到選擇性降低氫氰酸的目的，若選用不當(dāng)，在降低氫氰酸釋放量的同時，也會改變卷煙煙氣的吃味而降低卷煙樣品品質(zhì)。
[0004]聚酞菁金屬化合物在催化領(lǐng)域有著較為廣泛的應(yīng)用，由于此類催化吸附材料可在常溫下對氰化氫氣體進(jìn)行吸附，克服了一般催化吸附材料只有在高溫時才能發(fā)揮吸附作用的弊端，因而可以有效地脫除黃磷尾氣和密閉電石爐尾氣中低濃度的氰化氫氣體，然而關(guān)于聚酞菁金屬化合物在催化脫除卷煙煙氣中的有害物質(zhì)方面尚未見到有關(guān)報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的通過借鑒聚酞菁金屬化合物在大氣污染防治【技術(shù)領(lǐng)域】對氫氰酸氣體吸附的思路，創(chuàng)造性的將其用于煙草降焦減害【技術(shù)領(lǐng)域】，從而提供一種可選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的吸附材料及其制備方法。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種可選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的吸附材料，通過以下步驟制備:
(1)取多孔材料，用去離子水洗滌，直到濾液澄清，然后將多孔材料置于8(Ti0(rc的鼓風(fēng)烘箱內(nèi)烘干10-12小時，冷卻至室溫備用；
所述多孔材料為活性炭、氧化鋁、硅藻土、硅膠或多孔二氧化硅中的一種或幾種任意比例的混合；
(2)將催化劑溶解于堿性水溶液中，然后將步驟(1)中冷卻至室溫備用的多孔材料浸泡在配好的溶液中，攪拌20-24小時，浸泡完成后將多孔材料過濾取出，在8(T100°C鼓風(fēng)烘箱中干燥10~12小時；
所述催化劑為聚酞菁金屬化合物一種或幾種任意比例的混合物；
(3)將步驟2中干燥后的多孔材料在30(T600°C的條件下焙燒3飛小時，冷卻至室溫后取出，即得可選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的吸附材料。
[0007]步驟(2)中聚酞菁金屬化合物為聚酞菁銅、聚酞菁鉻、聚酞菁鋅、聚酞菁鎳、聚酞菁猛或磺化酞菁鈷。
[0008]步驟(2)中所述堿性水溶液為質(zhì)量比濃度為2%~?Ο%的氫氧化鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈉或氫氧化鈣水溶液。
[0009]步驟(2)中堿性溶液中堿性物質(zhì)與催化劑的質(zhì)量配比為1:1 X 10+4Χ 10'
[0010]步驟(3)中焙燒時，多孔材料在惰性氣體氛圍條件下。
[0011]步驟(3)中所得可降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的吸附材料，粒度為20-60目，孔徑為2nnT6nm,比表面積為300m2/g~800m2/g。
[0012]所述可選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的吸附材料的在降低卷煙主流煙氣中選擇性降低氫氰酸釋放量的用途，添加在卷煙濾嘴中，添加在卷煙濾嘴中部，添加量為10~40mg/支。
[0013]本發(fā)明以多孔材料為載體，依次通過浸潰、干燥、焙燒等過程，將聚酞菁金屬化合物負(fù)載在載體表面，使其在煙草燃燒過程中發(fā)揮催化劑功能，從而大幅降低卷煙主流煙氣中氫氰酸的釋放量。本發(fā)明拓寬了聚酞菁金屬化合物的使用領(lǐng)域，增加了煙草減害【技術(shù)領(lǐng)域】中降低氫氰酸吸附材料的種類，所提供的吸附材料制備方法簡單，操作方便，對氫氰酸的選擇性吸附能力較高，而且原料易得、成本低廉，因而具有較好的推廣應(yīng)用意義。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的解釋說明。
[0015]實(shí)施例1
本實(shí)施例所制備的可選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的吸附材料通過以下方法制備:
1、取30g活性炭，用去離子水洗滌，直到濾液澄清，然后將多孔材料置于10(TC的鼓風(fēng)烘箱內(nèi)烘干10小時，自然冷卻至室溫備用；
2、將磺化酞菁鈷溶解于200g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉水溶液中，其中氫氧化鈉與磺化酞菁鈷的質(zhì)量比為1: 2.5X 10_4，然后將步驟I中冷卻至室溫備用的多孔材料浸泡在配好的溶液中，攪拌20小時，浸泡完成后將多孔材料過濾取出，在100°C鼓風(fēng)烘箱中干燥10小時；
3、將步驟2中干燥后的多孔材料在400°C的條件下，氬氣環(huán)境中焙燒5小時，冷卻至室溫后取出，即得可選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的吸附材料，所得吸附材料孔徑為3nm，比表面積為400m2/g，粒度為40目。
[0016]將所得可降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的吸附材料，添加在卷煙濾嘴中部，制成三段式復(fù)合濾嘴，添加量分別按IOmg/支(樣品l)、20mg/支(樣品2)、30mg/支(樣品3)和40mg/支(樣品4)，以不添加任何吸附材料的卷煙濾嘴作為對照樣品，進(jìn)行卷煙抽吸實(shí)驗。
[0017]所用卷煙實(shí)驗前在溫度(22± I) °C、相對濕度(60±2)%條件下平衡48小時，然后經(jīng)重量(平均重量±0.02g)及吸阻(平均吸阻±49Pa)分選，挑出符合標(biāo)準(zhǔn)的試驗卷煙。
[0018]按照標(biāo)準(zhǔn)抽吸條件在吸煙機(jī)上進(jìn)行卷煙抽吸試驗，并按照標(biāo)準(zhǔn)YC/T 253-2008和YC/T 29-1996分別進(jìn)行氫氰酸釋放量和焦油釋放量的檢測。
[0019]結(jié)果如表1所示，其中卷煙煙氣中化學(xué)成分的選擇性降低率=化學(xué)成分降低率一焦油降低率，此處選擇性降低率=氫氰酸降低率一焦油降低率。
【權(quán)利要求】
1.一種可選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的吸附材料的制備方法，其特征在于: (1)取多孔材料，用去離子水洗滌，直到濾液澄清，然后將多孔材料于8(Ti0(rc條件下烘干10-12小時，冷卻至室溫備用； 所述多孔材料為活性炭、氧化鋁、硅藻土、硅膠或多孔二氧化硅中的一種或幾種任意比例的混合物； (2)將催化劑溶解于堿性水溶液中，然后將步驟(1)中冷卻至室溫備用的多孔材料浸泡在配好的堿性溶液中，攪拌20-24小時，浸泡完成后將多孔材料過濾取出，在8(T100°C條件下干燥10~12小時； 所述催化劑為聚酞菁金屬化合物中的一種或幾種任意比例的混合物； (3)將步驟(2)中干燥后的多孔材料在30(T600°C的條件下焙燒3飛小時，冷卻至室溫后取出，即得可選擇性降低卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的吸附材料。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中聚酞菁金屬化合物為聚酞菁銅、聚酞菁鉻、聚酞菁鋅、聚酞菁鎳、聚酞菁錳或磺化酞菁鈷。
3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述堿性水溶液為質(zhì)量比濃度為29TlO%的氫氧化鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈉或氫氧化鈣水溶液。
4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中堿性溶液中堿性物質(zhì)與催化劑的質(zhì)量配比為1:1X10-4~4X10-4.
5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中焙燒在惰性氣體氛圍下進(jìn)行。
6.利用如權(quán)利要求1-5之任一所述的制備方法制備的吸附材料。
7.如權(quán)利要求6所述的吸附材料，其特征在于，粒度為20-60目，孔徑為2nnT6nm，比表面積為 300m2/g~800m2/g。
8.權(quán)利要求6所述的吸附材料在降低卷煙主流煙氣中選擇性降低氫氰酸釋放量的用途，其特征在于，吸附材料添加在卷煙濾嘴中，添加量為l(T40mg/支。
【文檔編號】B01J31/26GK103908953SQ201410124887
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】付鵬, 馬宇平, 趙清香, 聶聰, 劉民英, 田海英, 盛亞落, 李懷奇, 周浩, 陳偉 申請人:河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司, 鄭州大學(xué)