应用后合成法制备的胺基功能化材料降低卷烟主流烟气中挥发性羰基化合物研究

采用后合成方法将胺基嫁接到载体上制备降低卷烟主流烟气中挥发性羰基化合物的材料,通过考察载体、胺基试剂和胺基试剂的用量对降低卷烟主流烟气中挥发性羰基化合物性能的影响,确定了后合成材料的较佳条件,即以三氧化二铝为载体,以3-胺基丙基三乙氧基硅烷（APTES）为胺基化试剂,两者的比例是:1 g三氧化二铝:5 mmol APTES。卷烟应用试验结果表明,应用该材料制备的二元复合滤棒卷制试验卷烟,与对照卷烟相比,试验卷烟的烟碱和焦油释放量基本不变,甲醛释放量降低55.2％、乙醛释放量降低25.0％、丙醛释放量降低20.7％、巴豆醛释放量降低17.8％,评吸结果表明,两种卷烟总体风格特点和感官质量基本一致。      

乙酰乙酰化纤维素材料的合成及在降低卷烟主流烟气中醛类化合物的应用

为选择性降低卷烟主流烟气中醛类化合物的释放量,以微晶纤维素作为底物合成了乙酰乙酰化纤维素材料,根据材料的降醛效果优化合成条件,并将材料添加于卷烟滤嘴中考察降低醛类化合物的性能。结果表明:(1)乙酰乙酰化纤维素的最佳合成条件为:纤维素离子溶液质量百分比浓度为5%,衍生化试剂摩尔比为双乙烯酮纤维素=21,反应时间3h,反应温度110℃,催化剂为DMAP;(2)将乙酰乙酰化纤维素材料以30 mg/cig添加量制备成二元复合滤棒应用于卷烟后,卷烟主流烟气中醛类化合物释放量降低了21.6%,而烟气常规及感官质量变化较小,表明所制备的材料对卷烟主流烟气中的醛类化合物有良好的选择吸附性能。     

降低挥发性羰基化合物材料在卷烟滤嘴中的应用研究

为优化降低烟气中挥发性羰基化合物的功能材料(即降羰基物材料)在卷烟复合滤嘴中的应用工艺条件, 从功能材料添加量、滤嘴压降搭配、加料段长度等方面研究不同工艺条件对降羰基物材料的减害性能及其对卷烟感官质量的影响。结果表明, 当降羰基物材料在卷烟中的添加量为30 mg/支, 同时二元复合滤嘴为10 mm 加料段+15 mm 白段, 其中加料段压降为4000Pa/120 mm, 白段压降为2800 Pa/120 mm, 复合棒压降为2740 Pa/100 mm 时, 卷烟主流烟气中挥发性羰基物释放总量的选择性降低率达到32.3%, 且卷烟感官质量与对照卷烟相比无显著差异。      

凝胶涂覆卷烟纸对侧流烟气中挥发性化合物的影响

为了选择性地降低卷烟侧流烟气中一些挥发性化合物的含量,本研究采用溶胶凝胶法和常温自合成法制备了12种金属复合水凝胶材料。利用冷场发射式扫描电子显微镜（FESEM）、X射线衍射仪（XRD）对材料进行表征分析,水凝胶均匀涂覆在卷烟纸表面后,利用傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）评价其降低挥发性化合物的效果。结果表明,水凝胶材料具有均匀的多孔结构,有利于分散烟气,降低侧流烟气中挥发性化合物的含量;水凝胶材料对侧流烟气中挥发性羰基化合物的降低率达35%以上,效果显著。     

亚铜基修饰介孔二氧化硅吸附挥发性羰基化合物的性能

为降低卷烟烟气中挥发性羰基化合物的释放量,以聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物、盐酸、正硅酸乙酯和氯化亚铜为反应物,制备了亚铜基介孔二氧化硅(Cu-SBA-15)。通过SAXS图谱、TEM图谱和氮气吸附-脱附的表征,以正丁醛为羰基化合物的吸附模型,将Cu-SBA-15作为烟用滤嘴添加剂应用到卷烟滤嘴中对挥发性羰基化合物的吸附性能进行了评价。     

均苯三甲酸合铁同时选择性降低卷烟主流烟气巴豆醛和氢氰酸

为选择性降低卷烟主流烟气中的巴豆醛和氢氰酸(HCN)的释放量,采用水热合成法制备了金属有机骨架(MOFs)多孔材料均苯三甲酸合铁(Ⅲ)(Fe-BTC),运用X射线粉末衍射(XPRD)、比表面积孔径分析(BET)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)等技术对合成材料的晶体结构、孔结构参数及热稳定性进行了表征,并将材料添加于卷烟滤嘴中进行了烟气减害测试。结果表明:1)Fe-BTC是一种典型的MOFs多孔材料,在419.7℃以下具有良好的热稳定性。2)与对照卷烟相比,Fe-BTC材料的试验卷烟主流烟气中巴豆醛的选择性降低率可达15.68%、HCN的选择性降低率可达14.44%,而烟气常规成分释放量与对照卷烟基本一致。     

胺基修饰的介孔二氧化硅选择性降低卷烟烟气中的氢氰酸

为选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸(HCN)的释放量,制备了一种胺基功能化的介孔二氧化硅材料(MCM-41-NH2),运用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、比表面积孔径分析(BET)以及13C固体核磁共振谱(”C-NMR)对材料进行了表征,并将材料添加于卷烟滤嘴进行了烟气减害测试.结果表明:①与MCM-41材料相比,MCM-41-NH2的晶型无明显改变,但孔径和比表面积下降了50％.②该材料对卷烟主流烟气中HCN的选择性降低率达到25.7％,而烟支物理参数及烟气常规成分释放量与对照卷烟基本一致.     

部分国内外卷烟主流烟气气相和粒相中挥发性、半挥发性成分的分析

分析了18种国内外品牌卷烟主流烟气中48种挥发性、半挥发性成分,研究了挥发性半挥发性化合物在气粒相的分配关系,结果表明:①气相中释放量较高的化合物分别是甲苯、柠檬烯、间二甲苯、乙苯和糠醛;粒相中释放量较高的化合物分别是丙二醇、乙酸、柠檬烯、2-呋喃甲醇和糠醛;②卷烟主流烟气中同一类挥发性、半挥发性成分的气相/粒相分配比随着其沸点的升高而减小;沸点相近的不同种类挥发性、半挥发性成分的气相/粒相分配比随着其极性的减小而升高;③卷烟主流烟气中挥发性、半挥发性成分的气相/粒相分配比与卷烟的类型没有明显的相关关系;④卷烟主流烟气中,大多数挥发性、半挥发性成分的气相/粒相分配比随着主流烟气焦油释放量的降低而增加,挥发性、半挥发性成分更容易向气相物转移。      

Amberlite IRC748螯合过渡金属离子降低卷烟烟气中HCN研究

为选择性降低卷烟烟气中氢氰酸(HCN)释放量,采用离子交换法制备了功能化螯合型离子交换树脂Mn+-Amberlite IRC748.利用原子吸收分光光度计(AAS)、比表面积及孔径分析仪(BET)、扫描电子显微镜(SEM)等方法分别对金属离子交换量、样品孔结构参数及表面形貌进行了表征.结果表明:IRC748对不同金属离子Mn+的吸附量大小顺序为Cu2+≥Zn2+＞Co2+≥Fe3+,表明Cu2+最易与IRC748 螯合.利用卷烟添加剂减害性能模拟装置评价了Mn+-IRC748对卷烟主流烟气中HCN的降低效果,结果表明:Cu2+-IRC748对烟气中HCN的降低效果可高达40%.卷烟应用实验结果表明,与对照卷烟相比,添加Cu2+-IRC748材料的试验卷烟主流烟气中HCN的降低率可达22.4%,而烟气常规成分释放量与对照卷烟基本一致,卷烟感观质量无明显差异.     

聚甲基丙烯酸缩水甘油酯互通多孔材料选择性降低卷烟烟气中的苯酚

为选择性降低卷烟烟气中苯酚的释放量,制备了聚甲基丙烯酸缩水甘油酯互通多孔材料(PolyGMA材料),利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面及孔径分析仪对材料进行了表征,并分别考察了添加至二元复合滤棒和涂布卷烟纸2种应用方式对选择性降低卷烟烟气中苯酚释放量的影响。结果表明:①制备的材料具备环氧基团和互通多孔的结构,其比表面积为119.5 m2/g,平均孔径为17.3 nm;②该材料以添加二元复合滤棒形式在卷烟中应用效果较佳,与对照卷烟相比,试验卷烟苯酚释放量降低28.3%,苯酚选择性降低率为23.0%,且卷烟感官质量无明显差异。