專利名稱：一種可降低有害成分的濾嘴添加材料及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于香煙添加材料，更具體涉及一種降低卷煙主流煙氣中多種有害成分釋放量的鈦酸鹽納米管添加材料及其制備方法和應用。
背景技術：
科學研究證據(jù)和流行病學統(tǒng)計證明，吸煙對人類的健康會產(chǎn)生顯著的危害，香煙煙氣中的主要成分有焦油、煙堿(尼古丁)和一氧化碳(CO)等，對人體有毒有害，其中焦油對人有致癌作用。香煙燃燒生成的CO使人缺氧，煙堿(尼古丁)則十分容易使人產(chǎn)生依賴性(成癮)，還能麻痹人的呼吸中樞，引起人的心血管疾病等。另外，多環(huán)芳烴、亞硝胺等物質是卷煙煙氣中最重要、數(shù)量最多的一類致癌物，在吸煙致癌方面起著主要作用。為了減少主流煙氣對人體產(chǎn)生的危害，國內外的煙草科研工作者做了大量的研究。利用卷煙濾嘴里的添加材料降低卷煙主流煙氣中的有害物質是人們常見的研究方法之一。南京大學惲之瑜等人將NaY和NaZSM-5等沸石作為添加劑均勻分散在煙絲中，有效的去除煙氣中的亞硝胺。該研究小組又發(fā)明了另一種可降低卷煙煙氣中亞硝胺含量的卷煙添加劑，該添加劑主要有多孔材料的海藻酸鹽懸浮溶液組成，可噴在煙絲上，多孔材料可以是硅膠、多孔氧化鋁、Na型4A沸石或多孔硅鋁酸鹽等，該法可使卷煙煙氣中的亞硝胺含量降低17% -65%。湖南中煙將金屬氧化物(Al203、Fe203、Al203-Fe203)改性的活性炭纖維添加到濾嘴中，選擇性降低煙氣中28%的苯酚。近期，他們的專利CN101297715A公開一種降低煙氣中酚類物質含量的方法將離子液體固載到多孔材料或醋酸纖維上，利用離子液體的強溶解性，使煙氣中的酚類和離子液體陰離子或者陽離子反應，能夠實現(xiàn)煙氣中酚類化合物的選擇性降低，其中苯酚可降低26. 5%。國外煙草行業(yè)同行也開發(fā)出多種無機金屬類功能材料用于降低煙氣中的有害成分，如美國專利20040025895中采用納米!^e2O3降低了卷煙煙氣中的酚類化合物。US4300577 公開了一種帶有伯氨基的弱吸附劑，可以同時降低卷煙煙氣中的甲醛、丙烯醛及巴豆醛類物質和氫氰酸。但是，這些材料存在著不足之處。首先，這些嘴棒添加材料價格較昂貴或制備過程較復雜難以用于工業(yè)化生產(chǎn)，其安全性也有待進一步的研究；其次，這些添加材料所能降解的有害物質成分較單一，不能做到多種有害物質同時降解。

發(fā)明內容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種濾嘴添加材料及其制備方法和應用，該材料制備方法簡單，廉價安全，應用于卷煙的嘴棒中，能同時降低卷煙主流煙氣中的焦油，煙堿，一氧化碳，氨，氰化氫(氫氰酸)，苯酚等酚類化合物，巴豆醛等羰基化合物等有害物質。本發(fā)明是通過如下技術方案實施的 一種濾嘴添加材料為鈦酸鹽納米管。該濾嘴添加材料的制備方法是將TiO2與堿溶液采取常規(guī)的水熱法制備。所述制備方法中TiA的添加量為0. 5 100克，堿溶液的濃度為5 15摩爾/升，堿溶液的添加量為10 1000毫升。所述制備方法中的堿溶液包括燒堿溶液。所述濾嘴添加材料的應用是將濾嘴添加材料鈦酸鹽納米管以粉末形式添加到卷煙的嘴棒中，其添加量為5 50 mg。所采用的TiA包括可用于食品、化妝品等領域的TiA粉末。如圖1所示對制得的樣品使用XRD進行分析，其分子式可表征為Na(X)!K2-X) Τ 307 ·ηΗ20 (χ=0. 1-1)。對制得的樣品進行SEM和TEM分析，見圖2、3，從得到的照片可知鈦酸鹽納米管添加材料比表面達300 m2. g-1以上，長度短的為幾百納米，長的可至微米級， 隨機排布。管的內徑約為5 nm,外徑約為10 nm。本發(fā)明的優(yōu)點為本發(fā)明制備方法簡單，制備的鈦酸鹽納米管廉價安全，將其應用于卷煙的嘴棒中，能同時降低卷煙主流煙氣中的焦油，煙堿，一氧化碳，氨，氰化氫(氫氰酸)，苯酚等酚類化合物，巴豆醛等羰基化合物等有害物質。


圖1為采用荷蘭PANalytical公司產(chǎn)X’ Pert PRO型X射線衍射儀測定鈦酸鹽納米管添加材料的晶相，X射線為Cu靶，λ = 0. 15418nm ；
圖2為采用Hitachi公司S4800環(huán)境掃描電子顯微鏡(SEM)觀察鈦酸鹽納米管添加材料樣品形貌；
圖3為采用日本JEOL公司產(chǎn)的JE0L-2010型高分辨透射電子顯微鏡(TEM)觀察鈦酸鹽納米片添加材料樣品的形貌；
圖4為鈦酸鹽納米管添加材料降低有害物質的結果。
具體實施例方式鈦酸鹽納米管的制備方法為
以0. 5 100克廉價的TiA為原料和濃度為10 1000毫升5 15摩爾/升的堿溶液充分混合均勻后，在聚四氟乙烯容器中373 421下反應1 3天；生成的產(chǎn)物pH值調節(jié)至1 7經(jīng)過蒸餾水充分洗滌后，在323 371下常壓干燥1 40h制得鈦酸鹽納米管添加材料。所述的生成的產(chǎn)物pH值調節(jié)采用0. 1 0. 5摩爾/升的鹽酸或硝酸。所述的干燥采用常壓干燥。所制備出的鈦酸鹽納米片添加材料為層狀結構，比表面達300 m2. g—1以上，長度短的為幾百納米，長的可至微米級，隨機排布。管的內徑約為5 nm,外徑約為10 nm。實施例1
以0. 5克廉價的TiA為原料和濃度為10毫升5摩爾/升的堿溶液充分混合均勻后， 在聚四氟乙烯容器中371下反應1天；生成的產(chǎn)物pH值調節(jié)至1經(jīng)過蒸餾水充分洗滌后， 在371下常壓干燥證制得鈦酸鹽納米管添加材料。實施例2
以1克廉價的TiA為原料和濃度為20毫升10摩爾/升的堿溶液充分混合均勻后， 在聚四氟乙烯容器中391下反應1天；生成的產(chǎn)物PH值調節(jié)至1經(jīng)過蒸餾水充分洗滌后，在351下常壓干燥IOh制得鈦酸鹽納米管添加材料。實施例3
以2克廉價的TiA為原料和濃度為50毫升10摩爾/升的堿溶液充分混合均勻后，在聚四氟乙烯容器中391下反應3天；生成的產(chǎn)物pH值調節(jié)至3經(jīng)過蒸餾水充分洗滌后，在 353K下常壓干燥20h制得鈦酸鹽納米管添加材料。實施例4
以10克廉價的TiA為原料和濃度為500毫升10摩爾/升的堿溶液充分混合均勻后， 在聚四氟乙烯容器中40 下反應3天；生成的產(chǎn)物PH值調節(jié)至5經(jīng)過蒸餾水充分洗滌后， 在341下常壓干燥40h制得鈦酸鹽納米管添加材料。實施例5
以100克廉價的TiA為原料和濃度為1000毫升15摩爾/升的堿溶液充分混合均勻后，在聚四氟乙烯容器中421下反應2天；生成的產(chǎn)物PH值調節(jié)至2經(jīng)過蒸餾水充分洗滌后，在321下常壓干燥30h制得鈦酸鹽納米管添加材料。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。性能測試
分別將未加鈦酸鹽納米管添加材料的卷煙對照樣和加入鈦酸鹽納米管添加材料的卷煙樣品放在吸煙機上按照標準抽吸條件在吸煙機上進行卷煙抽吸實驗，依據(jù)國際標準 IS0-10315和IS0-4387，對驗樣品卷煙煙氣焦油和尼古丁進行捕集、測定。依據(jù)上海煙草 (集團)公司正在制訂的《卷煙主流煙氣中氨的測定一離子色譜法》對實驗樣品卷煙煙氣氨進行捕集、測定。依據(jù)YC/T253-2008《卷煙主流煙氣中氰化氫的測定連續(xù)流動法》的煙草行業(yè)標準方法對實驗樣品卷煙煙氣HCN進行捕集、測定。依據(jù)YC/T255-2008《卷煙主流煙氣中主要酚類化合物的測定高效液相色譜法》的煙草行業(yè)標準方法對實驗樣品卷煙煙氣苯酚等酚類化合物進行捕集、測定。依據(jù)YC/T254-2008《卷煙主流煙氣中主要羰基化合物的測定高效液相色譜法》的煙草行業(yè)標準方法對實驗樣品卷煙煙氣巴豆醛等羰基化合物進行捕集、測定。
權利要求
1.一種濾嘴添加材料，其特征在于所述添加材料為鈦酸鹽納米管。
2.一種如權利要求1所述的濾嘴添加材料的制備方法，其特征在于所述制備方法是將TiA與堿溶液采取常規(guī)的水熱法制備。
3.根據(jù)權利要求2所述的濾嘴添加材料的制備方法，其特征在于所述制備方法中 TiO2的添加量為0. 5 100克，堿溶液的濃度為5 15摩爾/升，堿溶液的添加量為10 1000毫升。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的濾嘴添加材料的制備方法，其特征在于所述制備方法中的堿溶液包括燒堿溶液。
5.一種如權利要求1所述的濾嘴添加材料或如權利要求2所述的制備方法制備的濾嘴添加材料的應用，其特征在于所述應用是將濾嘴添加材料鈦酸鹽納米管以粉末形式添加到卷煙的嘴棒中，其添加量為5 50 mg。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種濾嘴添加材料及其制備方法和應用，所述添加材料為鈦酸鹽納米管，采用常規(guī)的水熱法合成。它可廣泛應用于卷煙的嘴棒中，以降低卷煙主流煙氣中的多種有害物質。
文檔編號A24D3/12GK102178348SQ20111009647
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月18日 優(yōu)先權日2011年4月18日
發(fā)明者傅輝, 洪振生, 謝衛(wèi), 鄧其馨, 魏明燈, 黃朝章 申請人:福州大學, 福建中煙工業(yè)公司