一種有效降低煙氣金屬離子含量的濾嘴添加劑及應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及卷煙技術領域，具體地說是一種有效降低煙氣金屬離子含量的濾嘴添 加劑及應用。
【背景技術】
[0002] 隨著消費者對吸煙與健康關注的普遍增強，市場對卷煙的要求越來越高，各國 也紛紛提出一些可能有負面影響的煙氣物質的名單，近年來一些國家已要求標出和降低 Hoffmann名單中所列的物質；因此，降焦減害是國內外煙草業的發展趨勢。在保持卷煙吸 味使消費者得到生理滿足的基礎上，如何使卷煙的負面物質釋放量顯著降低，是卷煙設計 面臨的最大的挑戰。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面物質之一。尤其在環境污染情況較為嚴重的地區， 其煙葉中金屬離子含量較高，這一影響顯得更為明顯。因此需要設計一些能夠有效降低煙 氣中金屬離子含量的濾嘴添加劑，以進一步降低卷煙安全性風險，改善卷煙抽吸品種。
【發明內容】
[0004] 本發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，且對煙氣不造成其它負面影響，不影響卷 煙抽吸品質。
[0005] 本發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。活性炭的孔隙作為焦油的物理吸附劑，再利用二酮基團對金屬離 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隨著后續煙氣的洗脫作用 而再次進入煙氣，而金屬離子則被固定在0 _二酮配位處，不再隨煙氣迀移，從而達到除去 金屬離子的目的。具體技術方案如下： 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 分攪拌后再加入10~30ml乙酰氯；充分攪拌并室溫下反應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] 本發明通過化學反應在活性炭空隙內鍵合上乙酰基團，再通過采用Claisen縮合 反應，鍵合上另一個乙酰基團，形成二酮結構。由于二酮結構存在烯醇式的共振結 構，能夠與煙氣中的金屬離子形成穩定的螯合物，從而能夠從焦油中去除金屬離子。
[0008] 由于化學鍵的作用，0 _二酮基團與活性炭結合的非常牢固，不會隨煙氣迀移，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，不需要改變現有的嘴棒成型設備，且安全無毒的 優點。
【附圖說明】
[0009] 圖1本發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。
【具體實施方式】
[0011] 實施例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，充分攪拌后再加 入l〇ml乙酰氯；充分攪拌并室溫下反應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] 為了檢驗該P_二酮改性活性炭材料對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，對比卷煙濾嘴中不加二酮改性活性炭濾嘴添加劑；在抽煙機上進行抽吸捕集，在 所得的濾片中檢測Pb的含量。結果如表1所示。
[0014] 表1 0 -二酮改性活件炭材料對煙氣中Pb的吸附效果
如表1中數據所示，該二酮改性活性炭濾嘴添加劑對金屬離子Pb具有較好的去除 效果，去除率達到56%。
[0015] 實施例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，充分攪拌后再 加入30ml乙酰氯；充分攪拌并室溫下反應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的氯化絡溶液，干燥后在抽煙機上進行抽吸捕 集，在所得的濾片中檢測鉻的含量，并與未添加二酮改性活性炭材料的卷煙進行對比， 結果加入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，充分攪拌后再 加入15ml乙酰氯；充分攪拌并室溫下反應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，干燥后在抽煙機上進行抽吸捕 集，在所得的濾片中檢測鎘的含量，并與未添加二酮改性活性炭材料的卷煙進行對比， 結果加入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，充分攪拌后再 加入20ml乙酰氯；充分攪拌并室溫下反應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，干燥后在抽煙機上進行抽吸捕 集，在所得的濾片中檢測鎳的含量，并與未添加二酮改性活性炭材料的卷煙進行對比， 結果加入0 _二酮改性活性炭材料能夠降低煙氣中61%的Pb含量。
【主權項】
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， 充分攪拌后再加入10~30ml乙酰氯；充分攪拌并室溫下反應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用。通過化學反應在活性炭空隙內鍵合上乙酰基團，再通過采用Claisen縮合反應，鍵合上另一個乙酰基團，形成β-二酮結構。由于β-二酮結構存在烯醇式的共振結構，能夠與煙氣中的金屬離子形成穩定的螯合物，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，不需要改變現有的嘴棒成型設備，且安全無毒的優點。
【IPC分類】A24D3/06
【公開號】CN105105333
【申請號】CN201510421398
【發明人】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
【申請人】云南中煙工業有限責任公司
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年7月17日