專利名稱：用于卷煙過濾降害的改性活性炭纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種卷煙過濾嘴用過濾材料及其制備方法，具體說是一種用于卷煙過濾降害的改性活性炭纖維及其制備方法。
背景技術(shù)：
卷煙煙氣中含有焦油、CO等有害物質(zhì)，目前大多數(shù)國產(chǎn)烤煙型卷煙上述二種成分含量分別為15～17mg/支，14～16mg/支。2003年5月21日，《煙草控制框架公約》在第56屆世界衛(wèi)生大會(huì)上獲得通過。2003年11月10日，中國政府簽署《煙草控制框架公約》，我國政府承諾2004年7月1日以后生產(chǎn)的盒標(biāo)焦油量在15毫克/支以上的卷煙不得進(jìn)入銷售市場(chǎng)；并逐漸使國產(chǎn)卷煙的平均焦油量降低到12亳克/支左右。然而焦油中既含有一些有害物質(zhì)，又含有許多種對(duì)人體無害的香味物質(zhì)，過多地降低焦油和煙堿的含量，將嚴(yán)重影響卷煙的香氣和吃味，消費(fèi)者難以接受。因此，在保持卷煙固有香氣和吃味等風(fēng)格特征的前提下，盡可能選擇性、按比例去除卷煙煙氣中的有害物質(zhì)，是本領(lǐng)域的研究方向，也是長期以來煙草行業(yè)一直追求的目標(biāo)。針對(duì)烤煙型卷煙煙氣中有害物質(zhì)，人們開展了大量的理論和試驗(yàn)研究，開發(fā)出了許多降害技術(shù)?；钚蕴坷w維是一種新型高效的吸附材料，在廢氣治理、空氣凈化以及污水治理等領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用并顯示出良好的發(fā)展勢(shì)頭。美國、日本等已經(jīng)開發(fā)出活性炭纖維或復(fù)合活性炭纖維卷煙過濾嘴，它雖然對(duì)焦油、煙堿、脂肪醛類物質(zhì)等具有明顯的過濾效果，但對(duì)強(qiáng)致癌物質(zhì)苯并[a]芘過濾效果較差，對(duì)CO則幾乎沒有凈化效果。此外，由于它不能按比例降低焦油和煙堿，因而對(duì)卷煙的香氣有較大影響。國內(nèi)已經(jīng)開發(fā)出含納米貴金屬催化材料的二元復(fù)合濾棒并應(yīng)用于卷煙生產(chǎn)，旨在降低卷煙煙氣中的CO，但因其成本過高，且抽吸安全性難以保證，故尚未得到大規(guī)模應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種在保持烤煙型卷煙固有的香氣和吃味等風(fēng)格特征，無任何毒副作用的前提下，既能按比例降低卷煙煙氣中焦油、煙堿等有害物質(zhì)的含量，又可選擇性去除苯并[a]芘，同時(shí)對(duì)CO也有明顯的去除效果的改性活性炭纖維及其制備方法。
本發(fā)明用于卷煙過濾降害的改性活性炭纖維，為TiO2-Pd-Cu基活性炭纖維(TiO2-Pd-Cu基ACF)，即在活性炭纖維上負(fù)載了納米TiO2以及Pd、Cu元素。
所述活性炭纖維是用下述方法制得的在硫酸鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2～5％的硫酸鈦溶液中加入乙二醇單甲醚，乙二醇單甲醚的加入量為硫酸鈦溶液質(zhì)量的0.3～0.5％，攪拌均勻后加入活性炭纖維(ACF)，ACF的加入量為硫酸鈦溶液質(zhì)量的2～3％，加熱至85～95℃，再過1～1.5小時(shí)后加入碳酸氫氨飽和溶液，調(diào)節(jié)料液的pH值至5～6，用去離子水沖洗至pH至6.5～7.5，取出ACF在120～150℃條件下烘烤1～2小時(shí)，在氨氣(常壓)保護(hù)的情況下在400～500℃的溫度下燒結(jié)1～1.5小時(shí)，然后冷卻至40℃以下的常溫。得到的ACF放入PdCl2和CuCl混合水溶液中，該混合水溶液中PdCl2和CuCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.04％～0.1％和0.2％～0.5％，其余為水。ACF的加入量為PdCl2和CuCl混合水溶液質(zhì)量的1～2％，浸漬2～3小時(shí)后，在120～150℃的烘箱中保持3～6小時(shí)，然后冷卻，制得TiO2-Pd-Cu基ACF。
所述活性炭纖維為粘膠基活性炭纖維。
本發(fā)明用于卷煙過濾降害的改性活性炭纖維的制備方法是在硫酸鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2～5％的硫酸鈦溶液中加入乙二醇單甲醚，乙二醇單甲醚的加入量為硫酸鈦溶液質(zhì)量的0.3～0.5％，攪拌均勻后加入活性炭纖維(ACF)，ACF的加入量為硫酸鈦溶液質(zhì)量的2～3％，加熱至85～95℃，再過1～1.5小時(shí)后加入碳酸氫氨飽和溶液，調(diào)節(jié)料液的pH值至5～6，用去離子水沖洗至pH至6.5～7.5，取出ACF在120～150℃條件下烘烤1～2小時(shí)，在氮?dú)?常壓)保護(hù)的情況下在400～500℃的溫度下燒結(jié)1～1.5小時(shí)，然后冷卻至40℃以下的常溫。得到的ACF放入PdCl2和CuCl混合水溶液中，該混合水溶液中PdCl2和CuCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.04％～0.1％和0.2％～0.5％，其余為水。ACF的加入量為PdCl2和CuCl混合水溶液質(zhì)量的1～2％，浸漬2～3小時(shí)后，在120～150℃的烘箱中保持3～6小時(shí)，然后冷卻，制得TiO2-Pd-Cu基ACF。
用本發(fā)明方法制備的用于卷煙過濾降害的改性活性炭纖維，與醋酸纖維或丙綸纖維按一定分段比例制成卷煙復(fù)合過濾嘴，在不改變卷煙香氣和吃味，無任何毒副作用的前提下，可同時(shí)使卷煙煙氣中的焦油、煙堿、一氧化碳、苯并[a]芘以及脂肪醛類物質(zhì)分別降低20-30％、15-20％、10-20％、17-40％、45-50％，既保持了卷煙固有的風(fēng)格特征，使煙氣更加醇和，又大大降低了卷煙的危害性。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實(shí)施例1在硫酸鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％的硫酸鈦溶液中加入乙二醇單甲醚，乙二醇單甲醚的加入量為硫酸鈦溶液質(zhì)量的0.3％，攪拌均勻后加入粘膠基活性炭纖維(ACF)，ACF的加入量為硫酸鈦溶液質(zhì)量的2％，加熱至85℃，再過1小時(shí)后加入碳酸氫氨飽和溶液，調(diào)節(jié)料液的pH值至5～6，用去離子水沖洗至pH至6.5～7.5，取出ACF放入烘箱在120℃恒溫條件下烘烤1小時(shí)，在氮?dú)?常壓)保護(hù)的情況下置于馬弗爐中在400℃的溫度下燒結(jié)1小時(shí)，然后冷卻至40℃以下的常溫。得到的ACF放入PdCl2和CuCl混合水溶液中，該混合水溶液中PdCl2和CuCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.02％和0.2％，其余為水。ACF的加入量為PdCl2和CuCl混合水溶液質(zhì)量的1％，浸漬2小時(shí)后，在120℃的烘箱中保持3小時(shí)，然后冷卻，制得TiO2-Pd-Cu基ACF。
實(shí)施例2在硫酸鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％的硫酸鈦溶液中加入乙二醇單甲醚，乙二醇單甲醚的加入量為硫酸鈦溶液質(zhì)量的0.4％，攪拌均勻后加入活性炭纖維(ACF)，ACF的加入量為硫酸鈦溶液質(zhì)量的2.5％，加熱至90℃，再過1.5小時(shí)后加入碳酸氫氨飽和溶液，調(diào)節(jié)料液的pH值至5～6，用去離子水沖洗至pH至6.5～7.5，取出ACF放入烘箱在130℃恒溫條件下烘烤1.5小時(shí)，在氮?dú)?常壓)保護(hù)的情況下置于馬弗爐中在450℃的溫度下燒結(jié)1.5小時(shí)，然后冷卻至40℃以下常溫。得到的ACF放入PdCl2和CuCl混合水溶液中，該混合水溶液中PdCl2和CuCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.04％和0.2％，其余為水。ACF的加入量為PdCl2和CuCl混合水溶液質(zhì)量的1.5％，浸漬2.5小時(shí)后，在140℃的烘箱中保持4小時(shí)，然后冷卻，制得TiO2-Pd-Cu基ACF。
實(shí)施例3在硫酸鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％的硫酸鈦溶液中加入乙二醇單甲醚，乙二醇單甲醚的加入量為硫酸鈦溶液質(zhì)量的0.5％，攪拌均勻后加入活性炭纖維(ACF)，ACF的加入量為硫酸鈦溶液質(zhì)量的3％，加熱至95℃，再過1.5小時(shí)后加入碳酸氫氨飽和溶液，調(diào)節(jié)料液的pH值至5～6，用去離子水沖洗至pH至6.5～7.5，取出ACF放入烘箱在150℃恒溫條件下烘烤2小時(shí)，在氮?dú)?常壓)保護(hù)的情況下置于馬弗爐中在500℃的溫度下燒結(jié)1.5小時(shí)，然后冷卻至40℃以下的常溫。得到的ACF放入PdCl2和CuCl混合水溶液中，該混合水溶液中PdCl2和CuCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.05％和0.4％，其余為水。ACF的加入量為PdCl2和CuCl混合水溶液質(zhì)量的2％，浸漬3小時(shí)后，在150℃的烘箱中保持6小時(shí)，然后冷卻，制得TiO2-Pd-Cu基ACF。
實(shí)施例4在硫酸鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的硫酸鈦溶液中加入乙二醇單甲醚，乙二醇單甲醚的加入量為硫酸鈦溶液質(zhì)量的0.5％，攪拌均勻后加入活性炭纖維(ACF)，ACF的加入量為硫酸鈦溶液質(zhì)量的3％，加熱至95℃，再過1.5小時(shí)后加入碳酸氫氨飽和溶液，調(diào)節(jié)料液的pH值至5～6，用去離子水沖洗至pH至6.5～7.5，取出ACF放入烘箱在150℃恒溫條件下烘烤2小時(shí)，在氮?dú)?常壓)保護(hù)的情況下置于馬弗爐中在500℃的溫度下燒結(jié)1.5小時(shí)，然后冷卻至40℃以下的常溫。得到的ACF放入PdCl2和CuCl混合水溶液中，該混合水溶液中PdCl2和CuCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.08％和0.6％，其余為水。ACF的加入量為PdCl2和CuCl混合水溶液質(zhì)量的2％，浸漬3小時(shí)后，在150℃的烘箱中保持4小時(shí)，然后冷卻，制得TiO2-Pd-Cu基ACF。
實(shí)施例5在硫酸鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的硫酸鈦溶液中加入乙二醇單甲醚，乙二醇單甲醚的加入量為硫酸鈦溶液質(zhì)量的0.5％，攪拌均勻后加入活性炭纖維(ACF)，ACF的加入量為硫酸鈦溶液質(zhì)量的3％，加熱至95℃，再過1.5小時(shí)后加入碳酸氫氨飽和溶液，調(diào)節(jié)料液的pH值至5～6，用去離子水沖洗至pH至6.5～7.5，取出ACF放入烘箱在150℃恒溫條件下烘烤2小時(shí)，在氮?dú)?常壓)保護(hù)的情況下置于馬弗爐中在500℃的溫度下燒結(jié)1.5小時(shí)，然后冷卻至40℃以下的常溫。得到的ACF放入PdCl2和CuCl混合水溶液中，該混合水溶液中PdCl2和CuCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.10％和0.8％，其余為水。ACF的加入量為PdCl2和CuCl混合水溶液質(zhì)量的2％，浸漬3小時(shí)后，在150℃的烘箱中保持4小時(shí)，然后冷卻，制得TiO2-Pd-Cu基ACF。
五個(gè)實(shí)施例制得的TiO2-Pd-Cu基ACF對(duì)卷煙的降害效果見表1。
表1

權(quán)利要求
1.一種用于卷煙過濾降害的改性活性炭纖維，為TiO2-Pd-Cu基活性炭纖維，即在活性炭纖維上負(fù)載了納米TiO2以及Pd、Cu元素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于卷煙過濾降害的改性活性炭纖維，其特征是所述活性炭纖維是用下述方法制得的在硫酸鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2～5％的硫酸鈦溶液中加入乙二醇單甲醚，乙二醇單甲醚的加入量為硫酸鈦溶液質(zhì)量的0.3～0.5％，攪拌均勻后加入活性炭纖維(ACF)，ACF的加入量為硫酸鈦溶液質(zhì)量的2～3％，加熱至85～95℃，再過1～1.5小時(shí)后加入碳酸氫氨飽和溶液，調(diào)節(jié)料液的pH值至5～6，用去離子水沖洗至pH至6.5～7.5，取出ACF在120～150℃條件下烘烤1～2小時(shí)，在氮?dú)?常壓)保護(hù)的情況下在400～500℃的溫度下燒結(jié)1～1.5小時(shí)，然后冷卻至40℃以下的常溫；得到的ACF放入PdCl2和CuCl混合水溶液中，該混合水溶液中PdCl2和CuCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.04％～0.1％和0.2％～0.5％，其余為水，ACF的加入量為PdCl2和CuCl混合水溶液質(zhì)量的1～2％，浸漬2～3小時(shí)后，在120～150℃的烘箱中保持3～6小時(shí)，然后冷卻，制得TiO2-Pd-Cu基ACF。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于卷煙過濾降害的改性活性炭纖維，其特征是所述活性炭纖維為粘膠基活性炭纖維。
4.一種制備權(quán)利要求1或2所述的用于卷煙過濾降害的改性活性炭纖維的方法，其制備工藝過程為在硫酸鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2～5％的硫酸鈦溶液中加入乙二醇單甲醚，乙二醇單甲醚的加入量為硫酸鈦溶液質(zhì)量的0.3～0.5％，攪拌均勻后加入活性炭纖維(ACF)，ACF的加入量為硫酸鈦溶液質(zhì)量的2～3％，加熱至85～95℃，再過1～1.5小時(shí)后加入碳酸氫氨飽和溶液，調(diào)節(jié)料液的pH值至5～6，用去離子水沖洗至pH至6.5～7.5，取出ACF在120～150℃條件下烘烤1～2小時(shí)，在氮?dú)?常壓)保護(hù)的情況下在400～500℃的溫度下燒結(jié)1～1.5小時(shí)，然后冷卻至40℃以下的常溫；得到的ACF放入PdCl2和CuCl混合水溶液中，該混合水溶液中PdCl2和CuCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.04％～0.1％和0.2％～0.5％，其余為水，ACF的加入量為PdCl2和CuCl混合水溶液質(zhì)量的1～2％，浸漬2～3小時(shí)后，在120～150℃的烘箱中保持3～6小時(shí)，然后冷卻，制得TiO2-Pd-Cu基ACF。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于卷煙過濾降害的改性活性炭纖維及其制備方法，為TiO
文檔編號(hào)A24D3/00GK1692848SQ20051004061
公開日2005年11月9日 申請(qǐng)日期2005年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月20日
發(fā)明者張玉清, 莊磊, 顧中鑄 申請(qǐng)人:南京師范大學(xué)