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.     

碱性功能SBA-15/聚醚砜复合材料降低卷烟烟气中的氰化氢

为选择性降低卷烟主流烟气中HCN释放量,采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)对SBA-15介孔分子筛进行碱性功能化修饰,并与聚醚砜复合得到碱性功能化SBA-15/聚醚砜复合材料。利用低温氮气吸附脱附、扫描电镜、热重分析等手段对该材料孔结构、表面形貌及热稳定性进行表征,并将材料添加于卷烟滤嘴中考察降低HCN性能。结果表明:①经APTS修饰的SBA-15材料仍保持有序介孔孔道结构,且与聚醚砜复合后的材料具有不规则的海绵状多孔结构;②复合材料在200℃以下具有良好热稳定性;③将碱性功能化SBA-15/聚醚砜复合材料以20 mg/支添加量制成二元复合滤棒应用于卷烟后,卷烟主流烟气中HCN释放量降低29.6%,而焦油及感官质量变化较小,卷烟危害性评价指数(H)下降0.2。表明所制备材料对卷烟烟气HCN有良好选择性吸附性能。     

乙二胺四丙酸修饰的MCM-41的合成及其对 水中铜离子的吸附研究

目的合成介孔材料MCM-41-(CH_2)_3NH_2-EDTP,并初步研究其对水中铜离子吸附性能。方法以硅酸钠作为硅源,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为结构模板剂,在碱性条件下,利用水热法合成了纯硅源的MCM-41介孔分子筛。用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和正硅酸乙酯(TEOS)对MCM-41介孔分子筛进行功能化修饰,成功得到了氨丙基修饰的MCM-41。将其与乙二胺四丙酸(EDTP)反应制得了MCM-41-(CH_2)_3NH_2-EDTP。采用X射线粉末衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FT-IR)表征手段对合成的新型功能化介孔材料进行表征。结果结果表明,MCM-41-(CH_2)_3NH_2-EDTP成功合成,乙二胺四丙酸改性的MCM-41对铜离子的吸附量明显高于纯MCM-41的吸附量。结论乙二胺四丙酸的成功嫁接使介孔材料在吸附性方面有很大提高,在水安全检测方面有很好的应用前景。     

功能化聚乙烯亚胺选择性降低卷烟烟气中的HCN

为选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢(HCN)的释放量,制备了过渡金属离子改性的聚乙烯亚胺(PEI)液体功能材料,对材料进行了紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和热重分析(TG)表征。利用卷烟添加剂性能模拟评价装置考察了制备材料降低烟气中HCN的性能,并优化了材料的制备条件;将优化后制备的材料以涂布在纸-醋纤二元复合滤棒中的形式应用于卷烟。结果表明:1金属离子改性的PEI功能材料具有较好的水溶性,在280℃以下具有良好的热稳定性;2PEI重均分子量为600、溶液质量分数为20%、金属离子为Zn~(2+)且Zn~(2+)/PEI比值为2.93×10~(-4)mol/g时,所制备的功能材料对烟气HCN降低性能最好;3与对照卷烟相比,材料添加量为10.6 mg/支的试验卷烟主流烟气HCN的选择性降低率为40.2%,焦油和感官质量基本不变;材料添加量为19.9 mg/支时,HCN的选择性降低率高达72.1%,但卷烟感官质量有一定降低。     

自成型复合材料的制备及其对卷烟主流烟气中巴豆醛的选择性吸附

在水热合成法制备介孔材料的过程中,通过使用醚类物质创造微乳环境,促进材料自成型,并在后期添加微孔沸石,制备了具有复合孔结构的吸附材料CTN/X（X= NaA,NaZSM-5,NaY）。通过选择卷烟主流烟气中巴豆醛为靶标分子,考察复合材料作为滤嘴添加剂对巴豆醛的吸附效果。结果表明:微乳环境可以促进复合材料自成型。CTN/NaY样品的比表面积达到832 m2/g,而CTN/NaZSM-5的最可几孔径达到4.3 nm。与对照卷烟相比,复合材料对试验卷烟的焦油和烟碱量改变较小,对主流烟气中巴豆醛则具有较好的选择性吸附作用。实测卷烟结果显示,CTN/NaY样品对主流烟气中巴豆醛的去除率达到30.4%,具有广阔的应用前景。      

有机-无机杂化介孔膦酸钛材料降低卷烟烟气有害成分

通过反应釜水热合成法结合溶剂挥发诱导自组装策略制备了一种具有酸、碱双功能基团的有机-无机杂化介孔膦酸钛材料,可用于同时降低主流烟气中多种有害成分。采用X射线粉末衍射分析（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、比表面积孔径分析（BET）、傅立叶变换红外光谱（FT-IR）和热重分析（TG）等,对制备的双功能介孔膦酸钛材料进行结构表征,并考察其对卷烟烟气有害成分的吸附去除性能。结果表明:(1)该介孔膦酸钛具有较高比表面积和二维六方介观结构,其比表面积高达606 m2/g,孔径2.8 nm。(2)在滤嘴中添加介孔膦酸钛后,卷烟样品主流烟气中的氢氰酸、苯酚和氨的释放量分别降低了38.89%,41.74%和53.07%。      

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.     

聚醋酸乙烯酯大孔吸附树脂选择性降低烟气中苯酚研究

为选择性降低卷烟烟气中苯酚释放量,制备了聚醋酸乙烯酯大孔吸附树脂。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、比表面积及孔径分析仪对材料的组成、比表面积和孔径进行了表征。通过卷烟添加剂性能模拟评价装置研究了试验参数对材料降低烟气中苯酚性能的影响。结果表明:在采用交联剂二乙烯基苯,致孔剂醋酸丁酯,致孔剂用量为单体1.5倍时,材料具有最高单位TPM苯酚降低率25.8%。应用结果表明:添加聚醋酸乙烯酯大孔吸附树脂的试验卷烟与对照卷烟相比,苯酚释放量降低21.6%,苯酚选择性降低率为20.3%。     

主流烟气中醛类物质滤除效率的系统化改进

为了用卷烟滤嘴中的活性炭除去烟草烟气中的醛类,考察了活性炭比表面积、颗粒尺寸、孔道尺寸和分布,以及表面化学修饰对主流烟气中醛类吸附的影响。结果表明:①活性炭颗粒尺寸分布从300～400μm调节至500～600μm,滤除效果仅有微小改善;②除乙醛外,随着活性炭微孔体积和比表面积的增大,滤除效果显著提高;③介孔的引入可进一步提高滤除效果;④以乙二胺为氮源合成的表面官能化的活性炭,可以提高烟气中醛类的选择性滤除效果;⑤在滤嘴中活性炭添加量恒定为60 mg/支的情况下,在ISO条件下抽吸,当滤嘴中活性炭的单位长度添加量由2.5 mg/mm增加至5.0 mg/mm时,醛类的滤除效率有小幅度提高,但在深度抽吸机制下,滤除效率变化不明显;⑥胺基官能化的离子交换树脂(CR20)滤除醛类的选择性比活性炭高。在最大限度滤除主流烟气中的醛类时,物理吸附和化学吸附的滤除机制都很重要。     

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。     

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。     

金属掺杂多孔氧化物选择性降低卷烟烟气HCN和苯酚研究

为选择性降低卷烟烟气中HCN和苯酚释放,制备了一种金属掺杂的多孔氧化物复合材料。利用比表面分析和孔径分析、X-射线衍射（XRD）、高分倍扫描电镜（HRTEM）对材料进行了表征,优化了材料的制备方法,并将材料添加到卷烟滤嘴中评价其减害降焦的效果。实验结果表明:（1）材料具有均匀的孔结构,孔径分布较窄（2-5nm）,负载的金属元素均匀分散在基体中;（2）材料对主流烟气中HCN和苯酚的选择性降低率均可达22%以上,而对于烟气常规成分以及感官质量影响较小。      

The effect of modified starches on the adsorption of cigarette mainstream smoke composition

In this work modified starches such as porous starch (PS) and cross‐linked phosphorylated porous starch (PPS) were used as tobacco filter to investigate their adsorption efficiency on the tar, ammonia (NH₃), hydrocyanic acid (HCN), crotonaldehyde, and total particulate matter (TPM) in mainstream cigarette smoke. The pore properties and structural stability of the modified starches have been evaluated and the adsorption relationship between the modified starches and the main toxicants in tobacco smoke has also been established. Analytes of mainstream smoke from experimental cigarettes show reductions in yields of some measured constituents in mainstream cigarette smoke, such as tar, HCN, NH₃, crotonaldehyde, and TPM. The largest reductions are for NH₃ levels, up to 35.93% in one case, observed from the tobacco filter containing PPS. The largest reductions in mainstream yields of HCN (13.04%) and crotonaldehyde (31.06%) smoke toxicants were also observed. These results indicate that reducing exposure to some smoke toxicants is possible using the modified starches such as PS and PPS as tobacco filter.     

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。      

功能介孔材料NTA-MCM-41对农药恶霉灵的 吸附研究

目的合成功能材料NTA-MCM-41并研究其对农药恶霉灵的吸附性能。方法采用两步嫁接法先后用3-氨基三甲氧基硅烷和氨基三乙酸对纯硅源的MCMC-41介孔分子筛进行功能化修饰得到新型材料NTA-MCM-41,利用正交试验方法找到其对恶霉灵吸附的最优条件。对其等温吸附曲线以及动力学数据进行拟合确定其热力学吸附方式和动力学吸附形式。通过对比实验比较功能化材料与非功能化材料的好处。结果研究结果表明,功能化后的材料对恶霉灵的吸附有明显的提高,恶霉灵的最优吸附条件为初始浓度5 mg/m L,吸附温度70℃,吸附时间9 h。功能化材料吸附恶霉灵的等温吸附曲线符合弗莱特利希(Freundlich)模型,吸附动力学符合一级反应方程。作为吸附剂的再生能力也非常好。经过五次循环吸附后,对恶霉灵的去除率仍然达到50%以上。结论氨基三乙酸的成功嫁接使介孔材料在吸附性方面有很大提高,在食品安全检测方面有很好的应用前景。     

单环刺螠体壁多糖的组成分析及基于MCM-41的吸附富集研究

本文通过胃蛋白酶酶解法提取了单环刺螠体壁多糖,进行了组成分析,并从吸附动力学、吸附热力学的角度,研究了介孔材料MCM-41对多糖的吸附。组成分析结果显示,多糖中总糖含量为（78.82%±1.40%）,蛋白含量为（10.5%±1.07%）,硫酸根含量为（0.52%±0.06%）;单糖组成分析结果显示,多糖主要由葡萄糖、甘露糖、半乳糖和木糖等单糖组成。红外光谱分析结果显示,多糖中含有O-H、C-O-C、C=O、S=O等特征基团,说明单环刺螠体壁多糖中含有糖醛酸组分,且存在硫酸基的取代。利用平均孔径为3.85 nm、孔容1.25 cm3/g的介孔材料MCM-41对单环刺螠体壁多糖进行富集,吸附量达到350 mg/g,吸附动力学符合准二级吸附动力学（pseudo second order adsorption kinetics,PSO）模型,吸附过程由外部扩散和颗粒内扩散控制。Langmuir和Freundlich模型均能够较好拟合吸附热力学,说明MCM-41的吸附过程主要为单分子层并伴随着多分子层的吸附。研究了不同洗脱剂的洗脱效果,发现10% SDS具有相对较强的洗脱能力。单环刺螠体壁多糖在介孔材料上的吸附研究有望为食品产业中含糖物质的富集分离提供指导。     

抽吸方式对卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的影响

为考察不同抽吸方式对卷烟主流烟气中氢氰酸(HCN)释放量的影响,采用ISO、Massachusetts和Health Canada 3种抽吸方式分别抽吸了15种市售卷烟,采用连续流动法测定了主流烟气中的HCN释放量.研究表明:与ISO方案相比,采用Massachusetts或Health Canada深度抽吸方式,HCN释放量均有显著提高;抽吸方式的改变对低焦油卷烟、高滤嘴通风率的卷烟的HCN释放量影响更为显著.     

变性多孔淀粉吸附卷烟烟气气相物的研究

以玉米多孔淀粉(PS)和交联磷酸玉米多孔淀粉(PPS)为材料,研究了不同水解时间制得的玉米多孔淀粉和不同取代度交联磷酸玉米多孔淀粉对卷烟主流烟气气相物中HCN、NH3、巴豆醛的清除效果.借助于扫描电镜(SEM)和全自动气体吸附仪(ASAP)确定了多孔淀粉最佳吸附HCN、NH3、巴豆醛孔结构参数.通过连续流动法,离子色谱法和高效液相色谱法分别对HCN、NH3、巴豆醛进行检测,结果表明当水解反应时间4h玉米多孔淀粉和交联磷酸玉米多孔淀粉(DS=0.092)对HCN、NH3、巴豆醛清除效果最好.玉米多孔淀粉对烟气中HCN、NH3、巴豆醛质量分数分别降低5.922％、24.278％和20.843％.交联磷酸玉米多孔淀粉对烟气中HCN、NH3巴豆醛质量分数分别降低13.041％、35.925％、31.062％.