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卷煙濾嘴過濾效率研究概述

發布時間:2017-03-21

來源:煙草在線摘自國家局行業網站

  煙草在線摘自國家局行業網站  卷煙焦油是由于煙草中的纖維素等有機成分的不完全燃燒及干餾作用而形成的。有文獻報道,煙氣中有約四五千種化合物,其中煙草燃燒產生的化合物就達2740種左右。迄今為止,煙氣中已經有大量的成分被鑒定是有害的,如苯、2-萘胺、4-氨基聯苯、釙-210、醛、肼、揮發性亞硝胺、煙草特有的亞硝胺、N-亞硝基吡啶、苯并[a]芘、N-亞硝基二乙醇胺以及鎘、苯并[a]蒽、丁內酯等都是可能致癌的物質。如何將這些物質對人體健康的危害減至最小,不僅是煙草行業的重大研究課題,而且也為廣大消費者所關注。

  濾嘴作為抽煙者與主流煙氣之間的橋梁,可以有效地濾除煙氣中的部分有害成分,因而得到了廣泛的重視與應用。大量研究結果表明,采用不同的濾嘴接裝到卷煙上,可使卷煙焦油減少20%~50%。因此,圍繞著濾嘴材料及其所使用的添加劑對卷煙降焦減害和改善卷煙香吸味的影響,科研工作者進行了大量的研究工作。

  1、吸附劑在卷煙濾嘴中的應用研究

  由醋酸纖維、人造絲、棉花和紙等制備而成的濾嘴材料主要是通過機械過濾起到降低煙氣中粒相物的作用,同時對煙氣中的氣相物也有一定的濾除作用。在目前使用的各種卷煙濾嘴中,有90%左右是由單一纖維組成的,這類濾嘴在濾除大量有害成分的同時,仍會有相當一部分有害成分不可避免地被吸入人體。對這類濾嘴的改進方法有增加纖維的表面卷曲數和增大比表面以及在濾嘴中添加吸附劑等,其中以在濾嘴中添加吸附劑的研究最受到重視。

  在濾嘴中添加的吸附劑種類多是一些多孔的吸附劑如活性炭、海泡石、蒙脫石、麥飯石、硅膠、羥磷灰石、有機硅、合成云母、血紅素、陰離子和陽離子交換樹脂等,另外茶葉、咖啡、地衣、卟啉及類似的絡合物等也被用作濾嘴吸附劑。目前已有很多吸附劑被開發用于復合濾嘴的制造,如趙素琴等利用水玻璃、氫氧化鈉、氫氧化鋁在一定比例下制備的吸附劑可以有效地降低煙氣中的醛、芳烴以及煙堿和焦油量。于建軍等研究了用5種不同顆粒吸附材料制作的復合濾嘴對不同牌號卷煙煙氣中某些成分的過濾效果。用經過適當加工、改型后的蒙脫石制成的復合濾嘴,可以吸附卷煙煙氣中的焦油,而對煙氣中的煙堿則吸附較少,同時可以降低焦油中自由基的濃度。將殼聚糖微粒化加入卷煙濾嘴中,也可以有效降低煙氣中的焦油量。在上述所述的添加劑中,具有多孔結構的弱堿性陰離子樹脂特別適合,但可能是由于交換容量不大或保留的物質熱解吸的緣故,與碳以及多孔材料一樣,隨著吸煙的進行,它們的過濾效率也會逐漸減弱。Horsewell等發明了一種大孔的胺型陰離子交換樹脂(基體是類苯乙烯和二乙烯苯的共聚物),其表面具有大量的伯氨基,不僅可以有效地吸附煙氣中的揮發性成分,而且可以選擇性地吸附脂肪醛,并且在抽煙的整個過程均有效,所用粒徑為100~1700μm,含水率為5%~40%,用量為10~200mg。Hayes和Charl-ton等利用粘合劑(如聚乙二醇、聚乙烯醇等)將多孔顆粒(如海泡石、活性炭、硅膠、鋁礬土及離子交換材料等)均勻地粘到絲束的表面,可以解決復合濾棒生產中最常遇到的產品品質和均一性難以控制以及機器的磨損問題;Brodof等以同樣的思路設計了一種粘附了吸附劑的醋纖網絡;多孔特性的顆粒還可以與醋纖及紙雜合在一起制成具有一定吸附性能的濾嘴。

  此外,還有一大類用于汽車尾氣及環境處理的添加催化劑也可以考慮用作復合濾棒的吸附劑,如He-douin等為處理車輛尾氣而發明的煅燒偏鋁酸鋅、Hirabayashi和Ishikawa所使用的貴金屬催化劑、Makino和Ikeda為減少氣體中N0x而發明的負載了Rh的多孔顆粒以及具有Pt和N0x吸附劑的多孔顆粒粉末和Wada等發明的可有效去除柴油引擎燃燒所產生氣體中夾雜的粒徑為11—26μm微粒的鈦酸鋁顆粒等一大類可用于此種目的吸附劑,可以根據它們的特性選擇使用。

  2、選擇性降焦減害濾嘴的研究

  開展有選擇性地去除煙氣中的HCN研究,對吸煙者的健康無疑是有益的。Ihrig等采用金屬的胺類絡合物在配合劑的協同作用下作為濾嘴添加劑以達到選擇性地去除HCN的目的,其中的絡合物是利用水溶性鹽中的金屬離子(主要來自鋅、銅、鎳以及二價鐵)與不超過10個-NH-或-NH2-基團的胺類形成,此外還可能存在羥基、羰基或其它含氧基團,如一些簡單的氨基酸:丙氨酸、甘氨酸;配合劑可以是聚乙二醇等含醚氧鍵(約含氧16%~37%為宜)的聚醚化合物;添加的方法可以直接將無機絡合物溶于水后噴涂于纖維狀的濾嘴材料上。另外,浸漬、滾涂、注射器注射以及其它利用液態的增塑劑將目標物質加到濾嘴纖維材料上也是重要的應用方法。過去二三十年中,有相當多的方法被開發用于去除煙氣中的HCN,例如將碳酸鈉(鉀)、偏磷酸鈉(鉀)浸漬或用其它方法處理過的濾嘴可以有效地去除HCN;而Rainer等采用浸漬了堿式高價鐵化合物的多孔顆粒作為添加劑的方法對去除HCN也特別有效;活性碳復合濾嘴除可以吸附煙氣中的一些醛類外,還可有效地吸咐HCN。

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