一種有效降低煙氣金屬離子含量的濾嘴添加劑及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及卷煙技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種有效降低煙氣金屬離子含量的濾嘴添 加劑及應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著消費(fèi)者對(duì)吸煙與健康關(guān)注的普遍增強(qiáng)，市場(chǎng)對(duì)卷煙的要求越來越高，各國 也紛紛提出一些可能有負(fù)面影響的煙氣物質(zhì)的名單，近年來一些國家已要求標(biāo)出和降低 Hoffmann名單中所列的物質(zhì)；因此，降焦減害是國內(nèi)外煙草業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。在保持卷煙吸 味使消費(fèi)者得到生理滿足的基礎(chǔ)上，如何使卷煙的負(fù)面物質(zhì)釋放量顯著降低，是卷煙設(shè)計(jì) 面臨的最大的挑戰(zhàn)。使用濾嘴添加劑是一種非常好的減害降焦手段。
[0003] 卷煙煙氣中的金屬離子是負(fù)面物質(zhì)之一。尤其在環(huán)境污染情況較為嚴(yán)重的地區(qū)， 其煙葉中金屬離子含量較高，這一影響顯得更為明顯。因此需要設(shè)計(jì)一些能夠有效降低煙 氣中金屬離子含量的濾嘴添加劑，以進(jìn)一步降低卷煙安全性風(fēng)險(xiǎn)，改善卷煙抽吸品種。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種有效降低煙氣金屬離子含量的濾嘴添加劑及應(yīng)用，該添 加劑能夠有效降低卷煙煙氣中金屬離子的含量，且對(duì)煙氣不造成其它負(fù)面影響，不影響卷 煙抽吸品質(zhì)。
[0005] 本發(fā)明在不改變煙支的配方組分的前提下，在卷煙過濾嘴中加入一定量的0 _二 酮改性活性炭材料?；钚蕴康目紫蹲鳛榻褂偷奈锢砦絼?，再利用二酮基團(tuán)對(duì)金屬離 子的配位作用，除去其中的金屬離子，活性炭吸附的焦油部分會(huì)隨著后續(xù)煙氣的洗脫作用 而再次進(jìn)入煙氣，而金屬離子則被固定在0 _二酮配位處，不再隨煙氣迀移，從而達(dá)到除去 金屬離子的目的。具體技術(shù)方案如下： 0 _二酮改性活性炭材料的合成制備： 1) 在10 -20L無水二氯甲烷和25~50g三氯化鋁的混合溶液中加入lKg活性炭，充 分?jǐn)嚢韬笤偌尤?0~30ml乙酰氯；充分?jǐn)嚢璨⑹覝叵路磻?yīng)12~24h;過濾后完全干燥； 2) 將干燥后的活性炭加入到10L溶有10~30g叔丁醇鉀和100~300mL乙酸乙酯的 甲苯溶液中，55~80 °C下反應(yīng)6~12h，冷卻至室溫后過濾，用乙酸乙酯清洗3~9次后 充分干燥，即得到所述的0 _二酮改性活性炭濾嘴添加劑。
[0006] 將該二酮改性活性炭濾嘴添加劑加入到卷煙濾嘴中，加入量為每支卷煙 5_20mg〇
[0007] 本發(fā)明通過化學(xué)反應(yīng)在活性炭空隙內(nèi)鍵合上乙?；鶊F(tuán)，再通過采用Claisen縮合 反應(yīng)，鍵合上另一個(gè)乙酰基團(tuán)，形成二酮結(jié)構(gòu)。由于二酮結(jié)構(gòu)存在烯醇式的共振結(jié) 構(gòu)，能夠與煙氣中的金屬離子形成穩(wěn)定的螯合物，從而能夠從焦油中去除金屬離子。
[0008] 由于化學(xué)鍵的作用，0 _二酮基團(tuán)與活性炭結(jié)合的非常牢固，不會(huì)隨煙氣迀移，因 此，該材料具有良好的安全性。該濾嘴添加劑相對(duì)于其它金屬離子的濾嘴吸附材料，具有去 除效率高，不易脫附，不改變活性炭形貌，不需要改變現(xiàn)有的嘴棒成型設(shè)備，且安全無毒的 優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0009] 圖1本發(fā)明涉及的濾嘴添加劑的合成及吸附路線圖。
[0010] 其中，M-金屬離子，1-活性炭。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 實(shí)施例1 : 0-二酮改性活性炭材料的合成制備： 在10L無水二氯甲烷和25g三氯化鋁的混合溶液中加入lKg活性炭，充分?jǐn)嚢韬笤偌?入l〇ml乙酰氯；充分?jǐn)嚢璨⑹覝叵路磻?yīng)12h。過濾后完全干燥。再將干燥后的活性炭加 入到10L溶有10g叔丁醇鉀和100mL乙酸乙酯的甲苯溶液中，55 °C下反應(yīng)6h，冷卻至室溫 后過濾，用乙酸乙酯清洗3次后充分干燥，即得到所述的0 -二酮改性活性炭材料。
[0012] 將該0 -二酮改性活性炭濾嘴添加劑加入到卷煙濾嘴中，加入量為每支卷煙5mg。
[0013] 為了檢驗(yàn)該P(yáng)_二酮改性活性炭材料對(duì)煙氣中金屬離子的去除效果，在卷煙的煙 絲中加入lml5mmmol/L的氯化鉛溶液，在樣品卷煙濾嘴中加入5mg該0 -二酮改性活性炭 材料，對(duì)比卷煙濾嘴中不加二酮改性活性炭濾嘴添加劑；在抽煙機(jī)上進(jìn)行抽吸捕集，在 所得的濾片中檢測(cè)Pb的含量。結(jié)果如表1所示。
[0014] 表1 0 -二酮改性活件炭材料對(duì)煙氣中Pb的吸附效果
如表1中數(shù)據(jù)所示，該二酮改性活性炭濾嘴添加劑對(duì)金屬離子Pb具有較好的去除 效果，去除率達(dá)到56%。
[0015] 實(shí)施例2 : 0-二酮改性活性炭材料的合成制備： 在20L無水二氯甲烷和50g三氯化鋁的混合溶液中加入lKg活性炭，充分?jǐn)嚢韬笤?加入30ml乙酰氯；充分?jǐn)嚢璨⑹覝叵路磻?yīng)24h。過濾后完全干燥。再將干燥后的活性炭 加入到10L溶有30g叔丁醇鉀和300mL乙酸乙酯的甲苯溶液中，80 °C下反應(yīng)12h，冷卻至 室溫后過濾，用乙酸乙酯清洗9次后充分干燥，即得到所述的0 -二酮改性活性炭濾嘴添加 劑。
[0016] 將該二酮改性活性炭濾嘴添加劑加入到卷煙濾嘴中，加入量為每支卷煙 20mg，并在卷煙煙絲中添加lml5mmmol/L的氯化絡(luò)溶液，干燥后在抽煙機(jī)上進(jìn)行抽吸捕 集，在所得的濾片中檢測(cè)鉻的含量，并與未添加二酮改性活性炭材料的卷煙進(jìn)行對(duì)比， 結(jié)果加入0 _二酮改性活性炭材料能夠降低煙氣中79%的鉻含量。
[0017] 實(shí)施例3: 0-二酮改性活性炭材料的合成制備： 在15L無水二氯甲烷和15g三氯化鋁的混合溶液中加入lKg活性炭，充分?jǐn)嚢韬笤?加入15ml乙酰氯；充分?jǐn)嚢璨⑹覝叵路磻?yīng)18h。過濾后完全干燥。再將干燥后的活性炭加 入到10L溶有15g叔丁醇鉀和200mL乙酸乙酯的甲苯溶液中，70 °C下反應(yīng)8h，冷卻至室溫 后過濾，用乙酸乙酯清洗6次后充分干燥，即得到所述的0 -二酮改性活性炭濾嘴添加劑。
[0018] 將該二酮改性活性炭濾嘴添加劑加入到卷煙濾嘴中，加入量為每支卷煙 15mg，并在卷煙煙絲中添加lml5mmmol/L的硝酸鎘溶液，干燥后在抽煙機(jī)上進(jìn)行抽吸捕 集，在所得的濾片中檢測(cè)鎘的含量，并與未添加二酮改性活性炭材料的卷煙進(jìn)行對(duì)比， 結(jié)果加入0 _二酮改性活性炭材料能夠降低煙氣中52%的鎘含量。
[0019] 實(shí)施例4 : 0-二酮改性活性炭材料的合成制備： 在10L無水二氯甲烷和40g三氯化鋁的混合溶液中加入lKg活性炭，充分?jǐn)嚢韬笤?加入20ml乙酰氯；充分?jǐn)嚢璨⑹覝叵路磻?yīng)16h。過濾后完全干燥。再將干燥后的活性炭 加入到10L溶有25g叔丁醇鉀和150mL乙酸乙酯的甲苯溶液中，60 °C下反應(yīng)10h，冷卻至 室溫后過濾，用乙酸乙酯清洗8次后充分干燥，即得到所述的0 -二酮改性活性炭濾嘴添加 劑。
[0020] 將該二酮改性活性炭濾嘴添加劑加入到卷煙濾嘴中，加入量為每支卷煙 20mg，并在卷煙煙絲中添加lml5mmmol/L的氯化鎳溶液，干燥后在抽煙機(jī)上進(jìn)行抽吸捕 集，在所得的濾片中檢測(cè)鎳的含量，并與未添加二酮改性活性炭材料的卷煙進(jìn)行對(duì)比， 結(jié)果加入0 _二酮改性活性炭材料能夠降低煙氣中61%的Pb含量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種有效降低煙氣金屬離子含量的濾嘴添加劑，其特征在于按以下方法制備： 1) 在10~20 L無水二氯甲烷和25~50g三氯化鋁的混合溶液中加入IKg活性炭， 充分?jǐn)嚢韬笤偌尤?0~30ml乙酰氯；充分?jǐn)嚢璨⑹覝叵路磻?yīng)12~24h ;過濾后完全干燥； 2) 將干燥后的活性炭加入到IOL溶有10~30g叔丁醇鉀和100~300mL乙酸乙酯的 甲苯溶液中，55~80 °C下反應(yīng)6~12h，冷卻至室溫后過濾，用乙酸乙酯清洗3~9次后 充分干燥，即得到所述的P _二酮改性活性炭濾嘴添加劑。2. 權(quán)利要求1所述的有效降低煙氣金屬離子含量的濾嘴添加劑的應(yīng)用，其特征在于將 0 _二酮改性活性炭濾嘴添加劑加入到卷煙濾嘴中，加入量為每支卷煙5-20mg。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種有效降低煙氣金屬離子含量的濾嘴添加劑及應(yīng)用。通過化學(xué)反應(yīng)在活性炭空隙內(nèi)鍵合上乙?；鶊F(tuán)，再通過采用Claisen縮合反應(yīng)，鍵合上另一個(gè)乙酰基團(tuán)，形成β-二酮結(jié)構(gòu)。由于β-二酮結(jié)構(gòu)存在烯醇式的共振結(jié)構(gòu)，能夠與煙氣中的金屬離子形成穩(wěn)定的螯合物，從而能夠從焦油中去除金屬離子。該濾嘴添加劑相對(duì)于其它金屬離子的濾嘴吸附材料，具有去除效率高，不易脫附，不改變活性炭形貌，不需要改變現(xiàn)有的嘴棒成型設(shè)備，且安全無毒的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】A24D3/06
【公開號(hào)】CN105105333
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510421398
【發(fā)明人】何沛, 劉志華, 申欽鵬, 劉春波, 張濤, 王昆淼, 張鳳梅, 朱瑞芝, 司曉喜
【申請(qǐng)人】云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司
【公開日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年7月17日