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。      

改性纤维素纸沟槽滤棒选择性降低卷烟烟气中的苯酚

制备了聚乙二醇/乙酰丙酸/三甘醇二乙酸酯改性纤维素纸沟槽滤棒卷烟,考察了改性剂对烟气焦油和苯酚释放量的影响。结果表明:①涂布量为(6.0±0.5)g/m2时,改性剂以单种或是以复配方式对纤维素纸改性,均对烟气苯酚具有高选择性降低效率。其中,乙酰丙酸改性沟槽滤棒卷烟样品较好地保持了卷烟原有的风格吸味。②随着改性剂在纤维素纸上涂布量的增加,对烟气苯酚的选择性降低效果增大;涂布量为(9.0±0.5)g/m2的卷烟样品存放2个月后,改性剂对烟气苯酚的选择性降低效果仍保持稳定且较高的水平。③纤维素纸上涂布(9.0±0.5)g/m2乙酰丙酸时,烟气苯酚释放量下降33.31%,焦油释放量下降2.61%,烟气苯酚的选择性降低率为30.7%,改性剂对苯酚的选择性降低效果显著;卷烟烟气体外毒理学检测结果表明,纤维素纸上涂布乙酰丙酸有利于降低卷烟的危害性。乙酰丙酸改性纤维素纸沟槽滤棒是一种非常有效的选择性减害手段。     

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%。     

黄连生物碱复合滤嘴选择性降低卷烟烟气中的HCN

为研究植物碱对卷烟主流烟气中HCN含量的降低作用,从含有大量季铵碱的黄连根茎中提取出黄连生物碱并将其添加在卷烟滤嘴中,以烟气中HCN含量的降低率为指标,对黄连生物碱在滤嘴中的添加方式、载体的选择、载体材料碱处理溶液的pH以及黄连生物碱的添加量进行了工艺优化.结果表明:①随着卷烟滤嘴中黄连生物碱粉末添加量的增加,烟气中HCN含量的降低率增大;②与多孔淀粉和椰壳活性炭相比,活性炭纤维( ACF)材料作载体负载黄连生物碱的量更大,且负载黄连生物碱的ACF材料经pH10的NaOH溶液洗涤后,对卷烟烟气中HCN的降低率更大;③添加15 mg负载了黄连生物碱的ACF材料( 100 mg/g)在单支滤嘴中制成的复合滤嘴同时降低HCN和焦油的作用最大,HCN和焦油的降低率分别为23.8％和20.7％.     

疏水纳米SiO2选择性降低卷烟烟气有害成分含量

为研究纳米材料表面性质对选择性降低卷烟烟气中主要有害成分的影响,对亲水性纳米SiO2用三甲基氯硅烷进行了疏水改性,并将改性前后的纳米SiO2分别添加到烟丝和滤嘴中研究其对卷烟烟气有害成分含量的影响.结果表明:亲水纳米SiO2改性后,表面的硅羟基基本消失,样品呈现疏水性;烟丝中添加疏水改性纳米SiO2后,烟气中苯酚含量降低27.2％,巴豆醛降低12.4％,CO含量略有降低;与此相反,亲水性纳米SiO2不但没有使巴豆醛、苯酚以及CO的含量降低,反而有不同程度的上升;滤嘴中添加疏水纳米SiO2后,可选择性降低烟气中13.1％的苯酚和8.4％的巴豆醛;添加亲水纳米SiO2不能降低苯酚和巴豆醛的含量.因此,纳米材料的表面疏水性对其选择性吸附烟气中弱极性有害成分有重要作用.     

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。     

介孔材料选择性降低卷烟烟气中苯并(a)芘的研究

本文根据介孔材料择形催化的原理,研制出了可选择性降害且适合于烟草工业应用的介孔材料。在降低卷烟烟气苯并(a)芘的试验中,考察了M48介孔材料和金属元素掺杂的MeM48介孔材料与卷烟烟气作用效果,发现在基本上不改变卷烟风格的基础上,MeM48和M48均可以选择性降低卷烟烟气中的苯并(a)芘,且降低率明显高于文献报道值;同时还发现无论将材料介入到卷烟滤嘴中还是烟丝中,MeM48介孔材料降低苯并(a)芘的效果明显优于M48材料。      

利用植物提取物降低卷烟主流烟气中的自由基

本文采用自旋捕集技术和电子自旋共振波谱法(ESR)捕集并检测卷烟主流烟气中的气相自由基和粒相自由基,研究了不同植物提取物降低卷烟主流烟气中自由基的效果,结果表明葡萄籽提取物、碧罗芷、松树皮提取物和复合植物提取物清除自由基效果较好。本文讨论了复合植物提取物添加到烟丝中的添加量对粒相自由基清除效果的影响。将筛选的复合植物提取物负载在介孔固体上制成介孔复合体二元复合滤嘴,同时把复合植物提取物喷加到烟丝中并卷制成卷烟,检测结果表明烟气中气相自由基和粒相自由基分别降低了36.2%和29.1%。本文还讨论了降低自由基的可能机理。      

利用沙棘籽提取物降低卷烟烟气中自由基

制备了沙棘籽提取物并研究其对卷烟烟气中自由基的清除效果,结果表明沙棘籽提取物对卷烟烟气中自由基的清除效果较好,不改变卷烟风格,能够改善卷烟吃味,对开发低自由基烟草制品有很好的应用前景。     

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.     

卷烟主流烟气中苯并[a]芘分离纯化条件的研究

在JDumont方法的基础上,将其正相NH2Sep-Pak柱替换成商品化的固相萃取小柱,优化了超声提取时间,系统讨论了卷烟总粒相物提取液的酸碱洗涤,固相萃取洗脱流速,以及乙腈反萃取等操作对卷烟主流烟气中苯并[a]芘的分离纯化效果的影响。并利用改进的实验条件,测定了卷烟主流烟气中苯并[a]芘的含量。实验结果表明,苯并[a]芘的分离效果明显改善,测定值与国内报道一致。     

辅助材料设计参数对卷烟主流烟气自由基释放量的影响

为了降低卷烟主流烟气中的自由基释放量,采用单因素试验设计方法制备了辅助材料设计参数不同如卷烟纸透气度、滤嘴通风度和滤棒吸阻的15种卷烟样品,并测定了这些卷烟主流烟气气相自由基和固相自由基释放量.结果表明:①当卷烟纸透气度从20 CU增加到80 CU时,烟气气相自由基释放量从6.87×1014自旋数/支增加到9.30×1014自旋数/支,增加率约为35.37％.固相自由基释放量从1.10×1014自旋数/支降低到0.75×1014自旋数/支,降低率约为31.82％;②当滤嘴通风度从0升高到50％时,主流烟气中的气相自由基释放量从6.52×1014自旋数/支减少到1.16×1014自旋数/支,降低率约为82.21％.固相自由基的释放量从1.09× 1014自旋数/支减少到0.48×1014自旋数/支,降低率约为55.96％;③当滤棒吸阻从3400 Pa上升到5000 Pa时,烟气中的气相自由基释放量从8.16×1014自旋数/支减少到5.21×1014自旋数/支,降低率约为36.15％.固相自由基的释放量从1.03×1014自旋数/支减少到0.73×1014自旋数/支,降低率约为27.72％.因此,通过增加卷烟纸透气度降低卷烟烟气自由基的释放量是不可行的,增加滤嘴通风度和滤棒吸阻均可较显著地降低卷烟烟气中固相自由基和气相自由基的释放量.     

醋纤和改性丙纤滤嘴过滤卷烟烟气有害成分效果比较

选用由醋酸纤维丝束和改性聚丙烯纤维丝束两种不同材料滤嘴卷制成的同一牌号卷烟,研究了两种不同材料滤嘴对卷烟烟气中特有亚硝胺、芳香胺、酚类、多环芳烃、氨以及挥发性羰基化合物等有害成分的过滤效果。结果表明:对多环芳烃,改性丙纤滤嘴的过滤效率高于醋纤滤嘴;对芳香胺、烟草特有亚硝胺、挥发性羰基化合物和酚类化合物,两种滤嘴的过滤效率接近,醋纤滤嘴的过滤效率略高于改性丙纤滤嘴;对烟气中的氨,醋纤滤嘴的过滤效率高于改性丙纤滤嘴。     

Amplex Red/HRP荧光法测定卷烟主流烟气中的过氧化氢

为了测定卷烟烟气中过氧化氢(H2O2)的释放量,建立了高选择性的Amplex Red/HRP荧光分析法。结果表明:①该方法的检测限(LOD)为13.5 nmol/L,回收率为98.3%~101.7%,相对标准偏差(RSD)<3.17%;②卷烟主流烟气中H2O2的释放量达到μg/支水平,且与焦油释放量呈正相关;同等焦油释放量的卷烟,由于其设计参数的差异,其H2O2的释放量也存在一定差异。该方法选择性好,灵敏度高,适合于卷烟主流烟气中H2O2释放量的分析。     

NNK和B[a]P在卷烟烟气基质中的联合致突变性

以苯并[a]芘(B[a]P)、甲基亚硝胺吡啶基丁酮(NNK)为目标化合物,设置卷烟烟气冷凝物(CSC)的浓度为0(CK),0.005,0.010,0.015,0.020 mg/mL;NNK的浓度为0(CK),0.005,0.010,0.020,0.040 mg/mL;B[a]P的浓度为0(CK),0.00025,0.00050,0.00075,0.00100 mg/mL,研究了NNK,B[a]P和CSC的联合致突变性。结果表明:①CSC,NNK和B[a]P均可诱导鼠伤寒沙门氏菌TA98,TA100发生突变,且剂量-效应明显。②B[a]P与CSC联合呈相加作用;B[a]P与NNK联合高剂量呈弱相加作用;CSC与NNK联合低剂量呈弱相加作用。③在不同情况下,三者联合作用致TA98呈弱相加作用。综上,NNK和B[a]P在卷烟烟气基质中的联合致突变性呈现量效、时效和先后作用顺序的复杂性。     

可降解材料P(3HB-co-4HB)的性能分析

本文对聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)(P(3HB-co-4HB))的基本性能和降解性能进行了研究,分析了降解机理及降解影响因素.通过差示扫描量热仪、偏光显微镜、拉力机等表征了P(3HB-co-4HB)的结晶及力学性能.采用扫描电子显微镜,并通过热失重分析,考察了降解过程中表面形态和样品质量等的变化.结果表明:P(3HB-co-4HB)是一种环境友好、可降解的环保材料,其物理性能、球晶尺寸和球晶形态随着4HB含量的不同而改变.     

反向高效液相色谱测定发酵液中的聚苹果酸

采用高效液相色谱柱AlltimaTMC18(4.6 mm×150 mm,4μm)上定量测定发酵生产的聚苹果酸,流动相为乙腈和0.025 mol/L磷酸二氢钾混合溶液(磷酸调pH 2.5)(V:V=5:95),流速1.0 mL/min,检测波长210 nm,柱温25℃,进样量5μL。发酵液经离心除菌体、纯沉除多糖、水解处理后进样,可以将其中的L-苹果酸完全分离定量。采用液相方法的回收率为98.70%~100.65%,RSD为0.4~1.11%。采用试剂盒的方法的回收率为96.7~97.23%,RSD为0.57~1.19%。可见,液相的精确度和试剂盒相差不大。但液相的价格相对比试剂盒要便宜很多,说明该法是测定发酵液中聚苹果酸的一种很有效的方法。     

氢氧化镁在烟气脱硫中的应用

介绍了我国烟气中二氧化硫对环境污染的严重性,及以氢氧化镁为脱硫剂湿法脱硫的工艺原理及其优点和发展前景.