胆碱-赖氨酸离子液体选择性降低卷烟烟气中的氰化氢和巴豆醛

为选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢(HCN)和巴豆醛的释放量,采用滤嘴减害添加剂模拟测试装置对20种天然氨基酸进行了筛选,优选赖氨酸制备了气相二氧化硅固载的胆碱-赖氨酸离子液体([Ch][Lys]/SiO_2)颗粒材料(0.30~0.20 mm,60~80目),对材料进行了结构表征和减害性能模拟评价,并通过二元复合滤棒形式进行了卷烟应用效果考察和感官质量评价。减害性能测试结果显示:赖氨酸对降低HCN和巴豆醛有显著效果(P0.01);[Ch][Lys]/SiO_2的作用效果优于赖氨酸,可使对照卷烟烟气中HCN和巴豆醛的释放量分别降低83%和29%,降幅与添加量(0~0.3 mmol/支)线性正相关。卷烟应用效果表明:二元复合滤棒中[Ch][Lys]/SiO_2的添加量为0.08 mmol/支时,试验卷烟烟气中HCN和巴豆醛释放量较对照卷烟分别降低28%和10%;烟气常规成分及氨、NNK、B[a]P、苯酚等其他代表性有害成分的释放量变化较小;卷烟风格基本一致,感官质量无显著差异(P0.05)。     

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%。     

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。      

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。     

石墨烯纳米材料对卷烟主流烟气苯并[a]芘和苯酚的降低作用研究

研究了石墨烯纳米材料对卷烟主流烟气中苯并[a]芘和苯酚释放量的影响作用。将石墨烯纳米材料用作卷烟滤棒的添加剂制备了石墨烯纳米-醋酸纤维二元复合滤棒并制备卷烟制品,利用气相色谱-质谱联用法和高效液相色谱法,对添加石墨烯纳米材料前后卷烟样品主流烟气中苯并[a]芘和苯酚含量进行检测,结果表明:石墨烯纳米材料对苯并[a]芘和苯酚释放量具有明显的选择性降低作用且时效性较长;石墨烯纳米材料对苯并[a]芘的降低幅度可达31.3%,对苯酚的降低幅度可达32.8%;卷烟的物理指标不因石墨烯的添加发生明显变化,且能够保持卷烟原有的吸味风格。     

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。     

介孔复合体EDTA-4Na/γ-Al_2O_3降低卷烟主流烟气中铬和镉释放量的研究

以γ-Al_2O_3介孔固体、EDTA-4Na·4H_2O为原料,采用浸渍法制备了介孔复合体EDTA-4Na/γ-Al_2O_3,利用透射电子显微镜(TEM)、X-射线粉末衍射(XRD)及热重分析(TG)等对材料的结构和性能进行了表征,将介孔复合体EDTA-4Na/γ-Al_2O_3添加到滤棒中,制成介孔复合体二元复合滤棒,并制成卷烟,考察其对卷烟主流烟气Cr和Cd释放量的影响。结果表明:将介孔复合体EDTA-4Na/γ-Al_2O_3按每支滤嘴16.25mg的添加量添加到二元复合滤棒中,可使卷烟主流烟气中的Cr及Cd释放量分别降低33.2%和31.1%。同时,本文还对介孔复合体EDTA-4Na/γ-Al_2O_3降低卷烟主流烟气中Cr及Cd释放量的可能机理进行了探讨。     

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。     

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。     

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。     

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。      

介孔材料的双功能化修饰及降低卷烟烟气中氰化氢的性能

为开发选择性吸附卷烟烟气中氰化氢的滤嘴添加剂,对水热合成法制备的有序介孔氧化硅材料MCM-41进行了碱性基团和过渡金属离子双功能化修饰,表征了功能化材料的孔结构、孔径分布、孔体积、比表面积以及元素组成等,考察了材料制备条件对吸附氰化氢性能的影响,评价了材料在卷烟滤嘴中的应用效果。结果表明:①采用N-(β-氨乙基)-γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷(EPDMS)和过渡金属离子修饰后的MCM-41材料,仍保持了二维六方孔道结构以及较高的比表面积与孔体积;②EPDMS用量为4 mL/(g MCM-41)、金属离子为Zn2+时,所制备的MCM-41双功能化材料Zn2+/c-EPDMS/MCM-41的氰化氢吸附性能最好;③将上述条件下制备的Zn2+/c-EPDMS/MCM-41以二元复合滤棒的形式、20 mg/支的添加量应用于卷烟后,主流烟气HCN选择性降低31.2%,卷烟危害性指数(H)下降0.4。所制备的MCM-41双功能化材料Zn2+/c-EPDMS/MCM-41具有良好的氰化氢选择性吸附性能。      

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。      

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。      

卷烟设计参数对钟形抽吸曲线下烟气稀释作用的影响

为研究卷烟设计参数对烟气稀释作用的影响,设计了一套ISO钟形抽吸模式下卷烟烟气扩散的测量装置,建立了全支(不点燃时的烟支)、燃烧锥(燃烧时的烟支)、切割烟支(在不点燃烟支的情况下,将燃烧时烟灰长度相同的烟支切割掉后剩余的烟支)3种状态下烟气稀释率的测量方法,考察了卷烟材料特性(卷烟纸透气度、滤嘴通风度和未燃烟支长度)在3种状态下对烟气稀释作用的影响规律。结果表明:①当卷烟纸透气度在30~70 CU范围时,全支、燃烧锥和切割烟支3种状态下烟气稀释率均随卷烟纸透气度的增加而增加。其中,全支状态下的空气稀释率最大,为5.97%~12.16%。②滤嘴通风度在0~50.8%时,滤嘴端烟气稀释率为0~59.81%。基于ISO钟形抽吸模式下的滤嘴烟气稀释率检测结果高于GB/T 22838.15-2009恒速抽吸模式下滤嘴通风率的检测结果。③未燃烟支长度同样对烟气稀释具有影响,烟支端稀释作用随着未燃烟支长度的增加而增加,当未燃烟支长度在0~30 mm变化时,烟气稀释率为0~12.58%。      

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%。      

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.     

超高效液相色谱快速测定卷烟主流烟气中7种挥发酚

为快速准确地测定卷烟烟气中的对-苯二酚、邻-苯二酚、间-苯二酚、苯酚、对-甲酚、邻-甲酚和间-甲酚,建立了同时测定卷烟主流烟气中7种挥发酚的超高效液相色谱( UPLC)方法.采用1％醋酸水溶液对捕集烟气粒相物的剑桥滤片超声萃取20 min,萃取液过滤后通过Acquity UPLC BEH C18色谱柱分离,以水相中含7.0×10-3 mol/Lβ-环糊精(β-CD)的流动相进行梯度洗脱,采用荧光检测器进行分析.该方法的相对标准偏差( RSD)为1.15％～5.79％,回收率为90％～102％,检测限为0.04 ～ 0.35 μg/支,分析时间9 min.该法适合批量卷烟主流烟气中7种挥发酚的快速分析.     

通风分配对卷烟主流烟气酮类化合物释放量的影响

为探寻通风分配对主流烟气酮类化合物释放量的影响规律,采用两种色谱分离柱的GC-MS法测定了卷烟主流烟气中酮类化合物的释放量.结果表明:①定性定量共鉴别出56种酮类化合物,其中有27种酮类化合物的释放量＞1μg·支-1,且其总量占56种酮类化合物释放总量的91％以上,表明这27种酮类成分是烟气中重要的酮类化合物.②滤嘴通...