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卷烟滤嘴过滤效率研究概述

发布时间:2017-03-21

来源:烟草在线摘自国家局行业网站

  烟草在线摘自国家局行业网站  卷烟焦油是由于烟草中的纤维素等有机成分的不完全燃烧及干馏作用而形成的。有文献报道,烟气中有约四五千种化合物,其中烟草燃烧产生的化合物就达2740种左右。迄今为止,烟气中已经有大量的成分被鉴定是有害的,如苯、2-萘胺、4-氨基联苯、钋-210、醛、肼、挥发性亚硝胺、烟草特有的亚硝胺、N-亚硝基吡啶、苯并[a]芘、N-亚硝基二乙醇胺以及镉、苯并[a]蒽、丁内酯等都是可能致癌的物质。如何将这些物质对人体健康的危害减至最小,不仅是烟草行业的重大研究课题,而且也为广大消费者所关注。

  滤嘴作为抽烟者与主流烟气之间的桥梁,可以有效地滤除烟气中的部分有害成分,因而得到了广泛的重视与应用。大量研究结果表明,采用不同的滤嘴接装到卷烟上,可使卷烟焦油减少20%~50%。因此,围绕着滤嘴材料及其所使用的添加剂对卷烟降焦减害和改善卷烟香吸味的影响,科研工作者进行了大量的研究工作。

  1、吸附剂在卷烟滤嘴中的应用研究

  由乐天堂手机版客户端纤维、人造丝、棉花和纸等制备而成的滤嘴材料主要是通过机械过滤起到降低烟气中粒相物的作用,同时对烟气中的气相物也有一定的滤除作用。在目前使用的各种卷烟滤嘴中,有90%左右是由单一纤维组成的,这类滤嘴在滤除大量有害成分的同时,仍会有相当一部分有害成分不可避免地被吸入人体。对这类滤嘴的改进方法有增加纤维的表面卷曲数和增大比表面以及在滤嘴中添加吸附剂等,其中以在滤嘴中添加吸附剂的研究最受到重视。

  在滤嘴中添加的吸附剂种类多是一些多孔的吸附剂如活性炭、海泡石、蒙脱石、麦饭石、硅胶、羟磷灰石、有机硅、合成云母、血红素、阴离子和阳离子交换树脂等,另外茶叶、咖啡、地衣、卟啉及类似的络合物等也被用作滤嘴吸附剂。目前已有很多吸附剂被开发用于复合滤嘴的制造,如赵素琴等利用水玻璃、氢氧化钠、氢氧化铝在一定比例下制备的吸附剂可以有效地降低烟气中的醛、芳烃以及烟碱和焦油量。于建军等研究了用5种不同颗粒吸附材料制作的复合滤嘴对不同牌号卷烟烟气中某些成分的过滤效果。用经过适当加工、改型后的蒙脱石制成的复合滤嘴,可以吸附卷烟烟气中的焦油,而对烟气中的烟碱则吸附较少,同时可以降低焦油中自由基的浓度。将壳聚糖微粒化加入卷烟滤嘴中,也可以有效降低烟气中的焦油量。在上述所述的添加剂中,具有多孔结构的弱碱性阴离子树脂特别适合,但可能是由于交换容量不大或保留的物质热解吸的缘故,与碳以及多孔材料一样,随着吸烟的进行,它们的过滤效率也会逐渐减弱。Horsewell等发明了一种大孔的胺型阴离子交换树脂(基体是类苯乙烯和二乙烯苯的共聚物),其表面具有大量的伯氨基,不仅可以有效地吸附烟气中的挥发性成分,而且可以选择性地吸附脂肪醛,并且在抽烟的整个过程均有效,所用粒径为100~1700μm,含水率为5%~40%,用量为10~200mg。Hayes和Charl-ton等利用粘合剂(如聚乙二醇、聚乙烯醇等)将多孔颗粒(如海泡石、活性炭、硅胶、铝矾土及离子交换材料等)均匀地粘到丝束的表面,可以解决复合滤棒生产中最常遇到的产品品质和均一性难以控制以及机器的磨损问题;Brodof等以同样的思路设计了一种粘附了吸附剂的醋纤网络;多孔特性的颗粒还可以与醋纤及纸杂合在一起制成具有一定吸附性能的滤嘴。

  此外,还有一大类用于汽车尾气及环境处理的添加催化剂也可以考虑用作复合滤棒的吸附剂,如He-douin等为处理车辆尾气而发明的煅烧偏铝酸锌、Hirabayashi和Ishikawa所使用的贵金属催化剂、Makino和Ikeda为减少气体中N0x而发明的负载了Rh的多孔颗粒以及具有Pt和N0x吸附剂的多孔颗粒粉末和Wada等发明的可有效去除柴油引擎燃烧所产生气体中夹杂的粒径为11—26μm微粒的钛酸铝颗粒等一大类可用于此种目的吸附剂,可以根据它们的特性选择使用。

  2、选择性降焦减害滤嘴的研究

  开展有选择性地去除烟气中的HCN研究,对吸烟者的健康无疑是有益的。Ihrig等采用金属的胺类络合物在配合剂的协同作用下作为滤嘴添加剂以达到选择性地去除HCN的目的,其中的络合物是利用水溶性盐中的金属离子(主要来自锌、铜、镍以及二价铁)与不超过10个-NH-或-NH2-基团的胺类形成,此外还可能存在羟基、羰基或其它含氧基团,如一些简单的氨基酸:丙氨酸、甘氨酸;配合剂可以是聚乙二醇等含醚氧键(约含氧16%~37%为宜)的聚醚化合物;添加的方法可以直接将无机络合物溶于水后喷涂于纤维状的滤嘴材料上。另外,浸渍、滚涂、注射器注射以及其它利用液态的增塑剂将目标物质加到滤嘴纤维材料上也是重要的应用方法。过去二三十年中,有相当多的方法被开发用于去除烟气中的HCN,例如将碳酸钠(钾)、偏磷酸钠(钾)浸渍或用其它方法处理过的滤嘴可以有效地去除HCN;而Rainer等采用浸渍了碱式高价铁化合物的多孔颗粒作为添加剂的方法对去除HCN也特别有效;活性碳复合滤嘴除可以吸附烟气中的一些醛类外,还可有效地吸咐HCN。

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