造纸法再造烟叶对卷烟CO释放量影响的研究进展

阐述和分析了造纸法再造烟叶对卷烟CO释放量影响的研究现状及机理,概述了降低卷烟CO释放量的一般方法,认为重点是降低造纸法再造烟叶自身的CO释放量;研究了影响造纸法再造烟叶CO释放量的关键因素并描述了卷烟的燃烧状态。     

降低卷烟主流烟气中CO的研究进展

综述了国内外降低卷烟主流烟气中CO的方法,包括利用改性烟叶的烟叶原料法、增加卷烟纸和滤嘴透气度的气风稀释法、吸附和催化氧化CO的滤嘴过滤法和改变卷烟燃烧性的卷烟纸添加剂法等主要方法,指出:寻找一种具有催化氧化和吸附双重性能的添加剂,是当前和今后一段时间降低卷烟主流烟气CO相关研究的主要方向.     

CuO-CeO2催化氧化CO性能及其在卷烟中的应用

采用共沉淀法和焙烧法制备了CuO-CeO2,并考察了Ce含量、焙烧温度对CuO-CeO2催化氧化CO性能的影响,以及应用于烟丝中对卷烟烟气焦油、烟碱、CO含量和卷烟吸味的影响.结果表明:①于250℃下焙烧3 h制备的含10?O2的CuO-CeO2催化氧化CO的性能较好;②与对照相比,烟丝中添加0.4%CuO-CeO2的卷烟烟气CO降低12%～13%,但其吸阻、烟气焦油、烟碱释放量和吸味均变化不大,且放置时间对CuO-CeO2催化降低卷烟烟气CO的效果影响不大.     

选择性脱除卷烟烟气中CO研究进展

综述了国内外有关脱除卷烟烟气中CO的各种方法,包括催化氧化法、卷烟材料法和吸附法等,认为催化氧化法具有较为广阔的应用前景。     

卷烟主流烟气中一氧化碳的研究

CO是卷烟的有害成分之一。通过测定国内44种卷烟烟气成分,确定烟气中CO产生量与卷烟烟气中焦油、总粒相物(TPM)的关系;同时通过外加助燃剂考察了燃烧状态对烟气中CO的影响。气相色谱法测定卷烟烟气中的水分和非散射红外法测定卷烟烟气中的CO,实验数据采用回归分析。结果表明:高焦油、高TPM的卷烟烟气中CO含量也高;添加助燃剂有助于降低卷烟烟气中的CO,且对烟气TPM和焦油影响较小。     

卷烟燃烧锥面孔率与主流烟气CO释放量的关系

为了研究卷烟燃烧过程中形成的燃烧锥结构与主流烟气CO释放量之间的关系,采用包埋切片法考察了卷烟燃烧锥的内部结构,分析了卷烟燃烧锥面孔率变化影响烟气CO释放量的机理,并通过调节燃烧锥结构降低了主流烟气CO释放量。结果表明:(1)卷烟燃烧锥的面孔率与CO释放量呈显著的负相关关系,燃烧锥面孔率越大,燃烧锥结构越疏松,烟丝燃烧越充分,主流烟气CO总释放量越低;(2)降低烟丝的填充密度、添加低比例的膨胀烟丝均可使燃烧锥面孔率增加和烟气CO释放量降低;(3)在常规卷烟样品中添加1%的可膨胀石墨,可有效调节燃烧锥结构,燃烧锥面孔率从18.25%增大至35.60%,主流烟气CO释放量降低12.30%,卷烟危害性指数从7.31下降至7.01。     

金属盐对卷烟纸裂解致孔及主流烟气中CO释放量的影响

为考察柠檬酸钾、醋酸钙、醋酸锌、氯化钙、氯化锌等不同金属盐对卷烟纸裂解行为及卷烟主流烟气中CO释放量的影响,采用热分析法研究卷烟纸的热裂解行为,采用压汞法和扫描电镜(SEM)法表征了卷烟纸微孔结构,并通过测试卷烟燃烧锥温度分布研究了金属盐对卷烟燃烧温度分布的影响。结果表明:1添加不同金属盐的卷烟纸对卷烟烟气CO释放量有不同的影响,柠檬酸钾促进了卷烟纸纤维的裂解致孔作用,使炭化线附近卷烟纸的孔容和微孔数目增多,扩散和稀释共同作用使主流烟气CO释放量显著降低;而醋酸锌、醋酸钙、氯化钙和氯化锌可抑制卷烟纸纤维的裂解致孔作用,使炭化线附近卷烟纸的孔容和微孔数目减少,主流烟气CO释放量显著增加。2与空白对照样相比,添加柠檬酸钾的卷烟纸,其卷烟在高温区域(750℃以上)燃烧锥的体积减小;而添加醋酸锌、醋酸钙、氯化钙和氯化锌的卷烟纸,其卷烟的高温燃烧锥体积增加。因此,卷烟纸中金属盐的添加对卷烟燃烧锥的体积和CO释放量具有显著的影响,卷烟高温区域燃烧锥的体积越小,其主流烟气中CO的释放量越低。     

基于CFD模拟卷烟烟气扩散过程的影响因素

为了研究卷烟烟气的径向扩散和轴向流动过程,采用计算流体力学(CFD)技术中SIMPLEC算法、二阶迎风算法以及组分运送方法,结合粒子图像测速法(PIV),以CO作为代表组分分析了卷烟烟气通过卷烟纸的径向扩散,以及卷烟烟气由点燃端通过烟丝流向吸入端的轴向流动。结果表明:(1)烟支的变短会使从卷烟纸侧壁流出烟气中CO的百分含量增加,并趋向稳定;(2)卷烟纸孔隙率在0.415~0.482之间时,孔隙率增加对从卷烟纸侧壁流出烟气中CO的百分含量没有明显影响,但会使从吸入端流出烟气中CO的百分含量增加;(3)卷烟纸的平均孔径与吸入端压力的增加都会使从吸入端和卷烟纸侧壁流出烟气中CO的百分含量增加。     

应用含纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气中CO技术研究

本研究利用常温多相催化氧化CO为CO₂的原理,在国际上首次研制出了适合于烟草工业应用的含纳米贵金属催化材料和二元复合滤棒,进行了降低卷烟烟气中CO的试验研究。系统地研究了材料制备方法、活性组分、焙烧温度和活性组分担载量对催化材料催化性能的影响,确定了较佳的催化材料制备方法和条件。确定了二元复合滤棒是适合于降低卷烟烟气中CO的工艺添加方式。研究了催化材料粒度和添加量以及添加助剂对降低卷烟烟气中CO的影响,确定了较佳的催化材料的组成和工艺参数。应用最终确定的含纳米工具书催化材料制作的二元复合滤棒接装试验卷烟,与对照卷烟相比,普通卷烟的CO释放量可降低26.9%,低侧流卷烟的CO释放量可降低45.4%,并且卷烟感官质量基本保持不变。应用研究成果研制开发了一种低焦油、低CO烤烟型卷烟,焦油、CO和烟碱的释放量分别为10.0mg/支、9.1mg/支和0.93mg/支,符合欧盟对低释放量卷烟的规定。      

TDLAS技术在线分析主流烟气气相物中CO的逐口释放特征

为准确分析卷烟主流烟气气相物中CO的逐口释放特征,改造了单孔道吸烟机,建立了一套基于可调谐二极管半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术的卷烟主流烟气逐口在线分析系统。利用该系统,分析了管路和滤片夹持器残留对烟气逐口分析结果的影响,对4种不同类型卷烟中CO的逐口释放量进行了检测,探讨了其传递规律。结果表明:①清除残留前后CO的逐口传递规律明显不同;②在清除模式下,主流烟气中CO的释放量先降低后逐口增加,其中第2口的CO释放量最低。与传统检测方法相比,基于TDLAS技术的改造型单孔道吸烟机,能快速完成烟气中CO的检测,并有效避免烟气中其他成分的干扰。      

卷烟纸自然透气度对卷烟物理性能及烟气量的影响

为探讨卷烟纸自然透气度对卷烟物理性能及烟气量的影响情况 ,采用国标方法检测了卷烟纸自然透气度分别为 4 0、5 0、6 0、70、80CU时烟支的质量 (g)、圆周、卷烟稀释率、烟支段稀释率、开式吸阻、闭式吸阻、烟气总粒相物、焦油量、烟碱量、一氧化碳量、烟支抽吸口数、静燃速率等 12个理化指标 ,并得到卷烟纸自然透气度与各指标的相关方程。结果表明 ,卷烟纸自然透气度对卷烟的一些物理指标如烟支质量 (g)、圆周、开式吸阻和闭式吸阻影响不大 ,但对卷烟稀释率和烟支段稀释率有影响 ,分别与两者成线性关系 ;卷烟的抽吸口数随卷烟纸自然透气度的增加而减少 ,但当卷烟纸自然透气度超过70CU时 ,卷烟的抽吸口数减少已不明显 ;卷烟的静燃速率随卷烟纸自然透气度的增加而呈上升趋势 ,但增加幅度随卷烟纸自然透气度的增加而减少 ;卷烟烟气中总粒相物、焦油量、烟碱量、一氧化碳量随着卷烟纸自然透气度的增加逐渐减少 ,但当卷烟纸自然透气度超过 70CU时 ,烟气中总粒相物、焦油量的减少已不明显 ,烟气中的烟碱量和一氧化碳量随卷烟纸自然透气度增加基本上呈线性降低。     

碳酸钙粒径与含量对卷烟纸微孔结构及主流烟气CO释放量的影响

为考察碳酸钙粒径及含量对炭化线附近卷烟纸微孔结构的影响,建立了卷烟纸微孔结构的压汞法和扫描电镜(SEM)表征方法,探讨了燃烧过程中炭化线附近卷烟纸微孔结构的变化与主流烟气一氧化碳(CO)释放量之间的关系。结果表明:①增大碳酸钙粒径和增加碳酸钙含量均可增加炭化线附近卷烟纸的微孔数目,且使孔径分布更均匀。②烘烤后卷烟纸的总孔容越大,特别是0.1~8.0μm孔径范围内的孔容增加率越大,主流烟气CO释放量越低。炭化线附近卷烟纸微孔数目的增加使CO扩散作用与空气稀释作用均增强,二者共同作用的结果使主流烟气中CO释放量降低0.7~1.0 mg/支。      

抽吸间隔时间对卷烟焦油释放量的影响

进行了抽吸间隔时间的长短对卷烟抽吸口数、烟气焦油、烟碱和CO释放量的影响实验。抽吸间隔时间分别设置为 30、4 0、5 0、6 0、70、80、90和 10 0s ,测定了 2种牌号的卷烟。结果表明 :①抽吸间隔时间越短 ,每支卷烟的抽吸口数、焦油、烟碱和CO量越大 ,这与国外的研究结果比较一致 ;②无论抽吸间隔时间长短 ,每口烟气的焦油、烟碱和CO等化学物质的量基本上保持不变     

卷烟纸罗纹对卷烟燃烧温度和烟气常规成分的影响

为探讨卷烟纸罗纹参数变化对卷烟燃烧温度和烟气常规成分的影响,对不同参数卷烟进行卷烟燃烧锥温度和主流烟气常规成分的测定。结果发现:卷烟纸罗纹形式、罗纹强度和压纹方式对卷烟燃烧温度和卷烟常规烟气成分有不同程度影响;采用无罗纹卷烟纸、浅罗纹卷烟纸、正压卷烟纸的卷烟,其燃烧最高温、抽吸最高温平均温度、抽吸平均温度、阴燃平均温度、峰值平均值较高,烟气CO释放量较低;烟气中焦油、CO与抽吸燃烧锥最高温平均值呈现显著负相关关系。卷烟纸罗纹参数优化设计可改变卷烟燃烧温度,降低主流烟气焦油和CO释放量。      

基于烟草花叶病毒模板高密度纳米金的制备及其对卷烟烟气CO的影响

通过将SO32-,SCN-引入体系来提高纳米金在烟草花叶病毒(TMV)模板上的生长密度,同时将制得的TMV-纳米金复合材料以悬浮液的形式加入肯塔基参比卷烟的滤嘴中,对样品卷烟进行CO释放量的检测,并用透射电镜、紫外-可见吸收光谱、热重仪对TMV-纳米金复合材料进行分析表征。结果表明:①在添加量为0.7 mL/支的情况下,卷烟烟气CO释放量的降低率为27.43%,CO的选择性降低率为16.33%。②本方法可对纳米金进行有效的粒径控制和更为高效的负载,这也是TMV-纳米金复合材料提高卷烟烟气中CO催化氧化性能的原因所在。TMV-纳米金复合材料加入卷烟滤嘴中,可以有效地选择性降低烟气中的有害成分。