活性炭在卷烟滤嘴中的应用研究综述

从活性炭性质、环境因素及活性炭与其他吸附剂的复配使用等方面综述了活性炭在卷烟滤嘴中应用的研究进展,并对应用前景进行了展望.已有研究表明:活性炭的表面结构特性和表面化学特性决定了其对卷烟烟气有吸附性能,吸附效果还受到抽吸条件和陈化储存条件影响,将活性炭与其他吸附剂联合使用可以更好地降低烟气中的有害成分.在此基础上提出,活性炭对烟气成分的选择性吸附是未来活性炭在卷烟滤嘴中应用的核心技术,活性炭的选择性可以通过改变其表面结构特性或表面化学性质的方法来实现.     

NH_4Cl在卷烟滤嘴降温方面的应用

为提高活性炭的减害能力及降低活性炭滤嘴对烤烟型卷烟感官品质的负面影响,将NH_4Cl作为降温材料应用于卷烟滤嘴,利用快速微型测温热电偶测定NH_4Cl在滤嘴中的降温效果;将NH_4Cl和吸附材料活性炭混配制备成降温-活性炭滤嘴,采用国标和行业标准方法进行烟气有害成分分析,采用GC/MS法进行烟气粒相物成分分析。结果表明:①在达到现有活性炭滤嘴相同减害效果的情况下,降温-活性炭滤嘴的活性炭使用量可减少近45%;②降温-活性炭滤嘴中活性炭使用量的降低,减少了活性炭对卷烟香味成分的吸附。     

离子分子反应质谱法研究滤嘴中活性炭添加量对卷烟主流烟气有害成分的影响

为考察卷烟滤嘴中活性炭添加量对主流烟气中有害成分释放量的影响,按照0、1、2、3、4 mg/mm用量将活性炭添加于卷烟样品的滤嘴中,并通过离子分子反应质谱与RM20H转盘型吸烟机的联用,对主流烟气气相物中氮氧化合物、烯烃、苯系物和醛酮类等有害成分的释放量进行了在线、逐口检测。结果表明:1卷烟滤嘴中活性炭添加量为3或4 mg/mm时,主流烟气中4类有害成分的总释放量可降低8%~62%;2异戊二烯、1,3-丁二烯、苯等化合物具有点火效应,随着抽吸口序的增加其释放量总体上先降低后缓慢升高;3非打孔滤嘴卷烟样品在活性炭添加量为3 mg/mm时效果较好,4类有害成分的总释放量降低了21%~61%;打孔滤嘴卷烟样品在活性炭添加量为4 mg/mm时,烟气中目标物的逐口释放量较低,其中甲苯和醛酮类化合物的总释放量降低了约34%~62%。     

卷烟活性炭滤嘴的回顾与展望

第一支活性炭滤嘴卷烟投放市场是在大约50年前,从那时起就有了大量关于利用活性炭吸附能力祛除卷烟烟气气相物成分的研究。这些研究可分为两种途径:一种是通过改变滤嘴原料或加工方法来控制活性炭的物理参数,如改变比表面积,孔结构及颗粒大小;另一种是通过某些添加剂或通过化学修饰来控制活性炭表面性状。活性炭滤嘴的功效以卷烟烟气成分在含量上和性质上的变化来衡量,这些变化包括:气相组分的释放量和烟气的生物活性。特别是近几年来,绝大多数研究都建立在使用活性炭,依靠活性炭的吸附力祛除卷烟烟气气相物达到降低其危害的理念上。本文利…     

活性炭滤嘴对卷烟主流烟气中香味成分截留规律的影响

以活性炭滤嘴卷烟、普通滤嘴卷烟为研究对象,采用单因素试验确定活性炭颗粒、丝束中香味成分的最优萃取条件,利用气相色谱-质谱技术(GC-MS)对两种卷烟抽吸后的烟蒂及主流烟气中的香味成分进行检测,比较两种卷烟香味成分的差异性,分析活性炭滤嘴对卷烟主流烟气中香味成分的截留规律。结果表明：1)活性炭颗粒最优萃取条件为以二氯甲烷作为萃取溶剂、萃取液体积25 mL、萃取时间为25 min、萃取温度为25℃;丝束最优萃取条件为以乙醇作为萃取溶剂、萃取液体积50 mL、萃取时间为35 min、萃取温度为30℃;2)活性炭颗粒截留的香味成分多为小分子物质;活性炭滤嘴卷烟丝束对香味成分的截留量均低于普通滤嘴卷烟丝束;整体上活性炭滤嘴对香味成分的截留量低于普通滤嘴,活性炭滤嘴卷烟主流烟气粒相物中香味成分的总含量高于普通滤嘴卷烟;3)活性炭滤嘴对主流烟气中大多数物质的截留率均低于普通滤嘴,其中大分子物质的截留率差异明显。     

多孔炭材料在卷烟领域的研究现状与展望

从多孔炭材料在卷烟中的添加方式、对卷烟的减害作用以及炭材料的改性和新型炭材料开发等方面进行了综述,并对国内烟草行业在该领域未来的研究方向进行了展望,主要内容包括：（1）活性炭在卷烟中的应用集中在滤嘴和炭纸（如含炭成型纸）中,以前者研究最多;（2）常规活性炭在卷烟滤嘴中的应用主要是用于减少主流烟气气相中有害成分的释放量,主要是羰基化合物和自由基等,改性后,减害范围可扩展至氮氧化物、CO等;（3）相比活性炭及其衍生物,碳纳米管等新型炭材料对烟碱和焦油等具有更强的吸附作用;（4）活性炭添加到卷烟滤嘴后能否在真实抽吸条件下降低对消费者的风险水平仍存在争议;（5）基于减害技术的超低危害卷烟开发仍将是烟草行业未来重要的发展方向。     

国内外卷烟滤嘴对比研究

本试验选取国内外适用于中细支卷烟滤嘴的三种不同规格醋纤丝束,使用扫描电镜、TG分别考察这三类醋纤丝束的微观性能和热性能。三种滤嘴结构立体,对烟气中的有害成分具有良好的吸附与截留作用。本实验还探究三种过滤嘴过滤卷烟烟气中有害成分的效果以及对人体感官的影响。产自罗迪亚的卷烟滤嘴对有害物质的过滤效果优于国内来自于南纤和珠纤的两款卷烟过滤嘴,国内南纤和珠纤则各有优劣,难分伯仲。国内卷烟滤嘴仍有很大进步空间,仍然需要对醋纤丝束进行有效改性以生产出更为优质的产品。     

醋纤和改性丙纤滤嘴对卷烟烟气成分的影响比较

采用气相色谱/质谱法对改性烟用聚丙纤维(PP)滤嘴和二醋酸纤维(CA)滤嘴卷烟烟气成分进行了对比分析。结果表明,个别PP滤嘴的降焦效果虽然已经接近CA滤嘴,但其降低烟气有害成分的能力明显不如CA滤嘴。     

卷烟烟气气相中的有害物质及其减少措施

卷烟抽吸为高温乏氧不完全燃烧过程,会产生微量危害人体健康的物质,烟气气相有害成分主要有一氧化碳、苯、挥发性醛和酮类、氯代烃类、氧化氮类等,减少这些气体的主要措施是稀释烟气和在滤嘴中添加吸附剂.烟气中的自由基也是一种有害物质,清除烟气中自由基的主要方法是向烟丝和滤嘴中加入自由基清除剂.同时,选用添加剂、抗突变剂、吸附剂、催化剂等可降低卷烟烟气中的毒理学或遗传毒理学确定的有害成分.     

改性活性炭对卷烟主流烟气气相物释放量的影响

对活性炭颗粒进行改性处理并制成三元复合滤嘴,研究改性前后活性炭对卷烟主流烟气常规指标及气相物中主要有害物质释放量的影响。结果表明:酸、碱及有机溶剂改性处理均可清除活性炭表面的部分杂质和灰分,疏通孔道,但具有强氧化性的硝酸会造成部分孔道塌陷,降低其比表面积,影响其吸附效果;经过盐酸处理的活性炭对氨的吸附效果最佳,五种改性处理的活性炭均降低巴豆醛的释放量,对苯酚则无明显的吸附效果。     

索氏抽提法萃取活性炭滤嘴中吸附的烟碱

研究了采用索式抽提法萃取活性炭滤嘴中吸附的烟碱,包括萃取剂酸碱性的影响、抽提的条件以及方法的精密度和准确度。结果表明：①甲醇的酸碱性对醋酸纤维滤嘴中烟碱的萃取效果无明显影响,酸性甲醇溶液对活性炭滤嘴中的烟碱萃取效果较好;②振荡提取对活性炭滤嘴中吸附的烟碱量萃取不完全;③索式抽提法对萃取活性炭滤嘴中吸附的烟碱效果较好,回收率大于98%;④采用索式提取-气相色谱法测定活性炭滤嘴中的烟碱,重复性变异系数小于4%。     

松树皮提取物降低卷烟烟气自由基

采用ESR法检测了松树皮提取物和葡萄籽提取物清除卷烟烟气自由基的能力。结果显示,滤嘴中添加松树皮提取物清除卷烟气相、粒相及总自由基的效果优于烟丝中添加,也优于滤嘴添加同量的葡萄籽提取物,当滤嘴中添加50μL/支0.2%松树皮提取物的乙醇溶液时,其卷烟烟气中的气相、粒相和总自由基分别降低64.1%、43.9%和60.0%,而烟丝中添加同量松树皮提取物和滤嘴添加同量葡萄籽提取物卷烟烟气中的总自由基仅各降低52.7%和25.9%。松树皮提取物可用于清除卷烟烟气自由基。     

不同碳空心材料降低主流烟气中酚类有害成分研究

为了降低卷烟主流烟气中酚类有害成分,以乙醇、环己醇、聚乙二醇400和聚乙二醇600不同醇类为原料与草酸亚铁反应制备了不同碳空心材料,利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、比表面及孔径分析仪对其进行了表征,并分别考察了添加不同碳空心材料的复合滤嘴对卷烟主流烟气中酚类有害成分释放量的影响。结果表明,碳空心材料具有优异的吸附性能,其对主流烟气中邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚、苯酚、邻甲酚、间甲酚和对甲酚酚类有害成分有良好的吸附能力。尤其乙醇制备的碳空心材料吸附酚类有害成分的能力最高,其吸附能力比活性炭材料高,对主流烟气中主要酚类有害成分吸附率达到50％以上,能够明显降低主流烟气中酚类有害成分。     

淫羊藿滤嘴降低卷烟烟气中的有害成分研究

为研究淫羊藿滤嘴降低卷烟烟气中有害成分的作用,采用对比分析方式,先用吸烟机捕集卷烟烟气,收集主流烟气的总粒相物,再用超声波萃取方法对收集烟气粒相物的剑桥滤片进行萃取,分析烟气中的常规成分（烟碱、焦油、水分）,最后用GC/MS定量、定性分析烟气化学成分。结果表明,与空白样对比,淫羊藿滤嘴对烟碱、总粒相物、焦油量有降低作用,且分别降低了8.60%、10.86%和14.97%;对烟气中的一些有害成分,特别是促癌、致癌的酚类物质的截留效果比较明显,苯酚降低56.6%,对甲苯酚降低32.8%,4-乙基间苯二酚降低50%,2,2＇-亚甲基双-（4-甲基-6-叔丁基苯酚）降低29.0%。添加淫羊藿的卷烟滤棒能有效降低烟气中的有害成分,符合＂中式卷烟＂的发展方向。     

提高卷烟烟气中水分含量的滤嘴添加剂

为了提高卷烟主流烟气的水分含量,利用沸石的多孔结构通过超声处理对水分进行吸附,成功制备出一种含水率超过50%的滤嘴添加剂(ZW)。该添加剂具有以下特征:1ZW在15周连续测试中水分含量变化不超过2.5%,具有较强的持水能力,常温下能保持含水率在50%以上;2模拟卷烟燃吸过程中,ZW中吸附的水分可在滤嘴温度达到45~50℃时被快速释放出来;3将ZW添加到卷烟滤嘴中可使主流烟气中的水分含量增加19.89%,其他常规分析成分无明显变化;4滤嘴中添加了ZW的卷烟,其烟气刺激性减低,余味较为舒适,卷烟感官质量得到改善。     

纤维素纸沟槽滤嘴选择性降低卷烟烟气中有害成分

为选择性降低卷烟烟气中的有害成分,以纤维素纸为载体涂布功能材料OPTI(含氨基聚合物),制备OPTI纤维素纸功能滤嘴,考察其对卷烟烟气焦油和有害成分释放量的影响,并进行了卷烟烟气体外毒理学检测。结果表明:(1)功能滤嘴能够高效选择性降低卷烟烟气中有害成分巴豆醛和氰化氢(HCN)的释放量,材料OPTI上墨量为(13.0±0.5)g/m~2时,焦油增加0.3%,巴豆醛降低35.8%,HCN降低57.2%;随着纤维素纸上材料OPTI上墨量的增加,烟气中巴豆醛和HCN的释放量降低;滤嘴具有良好的减害稳定性,存放10周后仍对烟气有害成分有高效降低作用。(2)与对照卷烟相比,对于纤维素纸上涂布OPTI材料的试验卷烟,细胞存活率略有提高,细菌致突变性和诱发微核率无明显差异。(3)将材料PEG6(聚乙二醇600)与OPTI复配后制备滤嘴,卷烟烟气焦油降低3.1%,苯酚、巴豆醛和HCN分别降低23.7%、24.6%和46.3%,烟气危害性评价指数下降0.91,而卷烟内在抽吸品质未受到明显影响。PEG6与OPTI复配材料是一种比较理想的减害纤维素纸涂料。     

茶质纸-醋纤二复合滤嘴在卷烟中的应用

为降低吸烟对人体的危害,进行了由绿茶制成的茶质纸-醋酸纤维二复合滤嘴(茶质滤嘴)在卷烟中的应用试验.结果表明:与对照滤嘴卷烟相比,①荼质滤嘴卷烟焦油、烟气烟碱降低10%左右,而CO无明显变化;②茶质滤嘴卷烟烟气气相自由基和固相自由基分别降低26.25%～27.14%和28.15%～30.64%;③茶质滤嘴卷烟烟气中NNN、NAT、NAB、NNK及总TSNAs分别降低19.88%～20.29%、15.3%～16.89%、25.53%～26.53%、18.02%～19.10%和18.68%～19.25%;④茶质滤嘴卷烟烟气中苯并[a]芘、苯并[a]蒽、<艹 屈>和总PAHs分别降低26.27%～27.87%、26.42%～26.61%、22.37%～24.57%、24.76%～25.58%;⑤茶质滤嘴卷烟烟气中o-苯二酚、m-苯二酚、p-甲酚、总酚分别降低32.02%～33.07%、36.36%～36.84%、39.13%～39.22%、16.47%～17.61%,而p-苯二酚和苯酚的降低幅度小于10%;⑥荼质滤嘴卷烟的感官质量无明显变化.     

降低卷烟烟气中自由基含量的技术研究

本文建立了卷烟烟气中的气相自由基和固相自由基的检测方法,系统地研究了卷烟烟气气相和固相自由基的测定方法和降低卷烟烟气中自由基含量的工艺和技术,系统地进行了低自由基卷烟及其对照样品的生物医学评价工作。研究结果表明:以PBN为自旋捕捉剂捕集气相自由基用ESR检测的方法和以剑桥滤片捕集固相自由基用ESR检测的方法来分别检测气相自由基和固相自由基的方法是可行的。对研制的活性碳复合滤嘴卷烟烟气自由基进行了测定,结果表明:同对照卷烟相比,试验卷烟烟气气相自由基清除率最高时可达69.1%;优化了自由基清除剂配方,确定了在增塑剂中加入1.50%的SRM溶液制成醋纤活性碳复合滤嘴再制成卷烟的工艺方法生产低自由基低焦油5mg中南海卷烟,其烟气气相自由基清除率一般可稳定达到41.2%。系统地进行了低自由基卷烟及其对照样品的生物医学评价工作,包括急性中毒试验、生殖毒性试验、免疫功能试验、致突变性试验等,所检测的各项功能性指标均表明,低自由基卷烟的毒性明显低于同品牌的普通卷烟。      

含活性炭的吸附剂获美国专利

美国专利(专利号7370657)介绍了一种能选择性地去除气体中一种或几种气相成分的活性炭吸附剂。该吸附剂可以放在吸用物中从主流烟气中去除一种或多种选定的成分。该吸附剂可以是含有一种或几种分子筛材料的复合物。还提供了制造这种含活性炭吸附剂、卷烟滤嘴和含有这种吸附剂的     

聚乳酸滤嘴对卷烟烟气化学成分释放量和感官质量影响

通过考察聚乳酸(PLA)滤嘴卷烟、二醋酸纤维素(CA)滤嘴卷烟和聚丙烯(PP)滤嘴卷烟烟气常规化学成分、有害成分释放量及感官质量方面的差异,明确了PLA滤嘴对卷烟烟气化学成分释放量和感官质量的影响。结果表明:①与CA滤嘴和PP滤嘴卷烟相比,采用PLA滤嘴后,卷烟的抽吸口数和烟碱释放量保持不变,总粒相物、一氧化碳和焦油量基本一致;②与CA滤嘴卷烟相比,PLA滤嘴卷烟烟气中除甲醛和单元酚类有害成分释放量略有上升之外,其他有害成分释放量基本保持一致,危害性指数基本一致;与PP滤嘴卷烟相比,PLA滤嘴卷烟烟气有害成分释放量均有一定下降或基本保持一致,危害性指数显著下降;③ PLA滤嘴卷烟感官质量优于CA和PP滤嘴卷烟。该研究可为PLA滤嘴在卷烟上的应用提供参考。