專利名稱：一種能降低卷煙煙氣中尼古丁含量的吸附劑的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于卷煙材料制備技術領域，具體涉及一種能夠有效降低卷煙煙氣中尼古丁含量的吸附劑的制備方法。
背景技術：
卷煙燃燒時所產(chǎn)生的煙氣中含有一氧化碳、尼古丁等多種有害成分，其中尼古丁能使人體心跳速度加快、血壓升高并對其產(chǎn)生依賴性，不利于人體健康，尼古丁是卷煙質(zhì)量的重要指標之一。目前主要采用濾嘴通風、卷煙紙打孔等物理手段來降低煙氣中的尼古丁含量，由于在降低尼古丁含量的同時，卷煙焦油含量也在降低，嚴重影響卷煙的內(nèi)在感官質(zhì)量。因此，選擇性降低卷煙煙氣中尼古丁的含量(相對于焦油含量)對卷煙生產(chǎn)企業(yè)具有重要意義。現(xiàn)有技術中有使用對尼古丁具有特異性吸附功能的聚合物吸附劑來吸附卷煙煙氣中尼古丁的報道，但這種吸附劑采用分子印跡技術中的本體聚合方法進行制備，所得的聚合物吸附劑結合位點包埋嚴重、不利于分子傳質(zhì)，并且吸附及解吸速度較慢，選擇性差，對卷煙煙氣中尼古丁的吸附能力較小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種能夠有效降低卷煙煙氣中尼古丁含量的吸附劑的制備方法。采用犧牲硅膠法制備得到的該吸附劑應用于卷煙復合嘴棒中，能選擇性降低卷煙煙氣中的尼古丁含量。本發(fā)明的目的通過以下技術方案予以實現(xiàn)。除非另有說明，本發(fā)明中所采用的百分數(shù)均為質(zhì)量百分數(shù)。一種能降低卷煙煙氣中尼古丁含量的吸附劑的制備方法，包括以下步驟(I)備料準確量取尼古丁 162 mg、甲基丙烯酸O. 17 mL、乙二醇二甲基丙烯酸酯7.8 mL、偶氮二異丁腈10 mg以及娃膠5000 mg備用；其中，尼古丁(NIC)為印跡分子、甲基丙烯酸(MAA)為功能單體、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)為交聯(lián)劑、偶氮二異丁腈(AIBN)為引發(fā)劑、硅膠為犧牲載體；(2)分子印跡將尼古丁放入20 mL氯仿中完全溶解，加入甲基丙烯酸后于25°C條件下震蕩3 h，震蕩條件144 r / min，然后加入乙二醇二甲基丙烯酸酯和偶氮二異丁腈攪拌均勻，通氮氣3 min,加入娃膠后再通氮氣3 min,真空密封,在60°C的恒溫水浴中振蕩24h使之發(fā)生聚合反應；(3)去除硅膠將聚合物導入容器中，加入25 mL氫氟酸后密封，于25 1條件下攪拌反應12 h后過濾，所得濾液用O. I mol/L的NaOH溶液洗至pH7. O,再用超純水充分清洗，除去殘余的酸、堿及其反應產(chǎn)物；(4)萃取將除去硅膠的聚合物放入索氏萃取器內(nèi)，用含體積分數(shù)為10%乙酸的甲醇溶液洗脫至紫外檢測尼古丁無特征吸收，紫外檢測波長260 nm,然后用乙醇浸泡除去殘余乙酸及甲醇；(5)干燥萃取后的聚合物置于溫度60°C下真空干燥12h即得所需吸附劑。本發(fā)明的制備方法即犧牲硅膠骨架法是一種新近出現(xiàn)的表面分子印跡方法。它是在硅膠表面進行分子印跡，在印跡過程完成后，硅膠用氫氟酸溶解洗去，即可得到具有分子識別功能的微球。該微球基本保持了原有硅膠微球的形狀，而且具有更大的孔體積與比表面積，反應位點多，具有較高的選擇性和吸附能力。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下效果I、本發(fā)明首次采用犧牲硅膠分子印跡方法制備對尼古丁具有高度選擇性的聚合物吸附劑，該方法操作簡單，成本低廉，便于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。2、本發(fā)明制備方法得到的吸附劑以甲基丙烯酸一乙二醇二甲基丙烯酸的共聚物為基本骨架，表面疏松多孔，并含有大量結構、形狀與NIC分子相匹配的孔穴，因而對尼古丁具有高度選擇性。3、本發(fā)明制備方法得到的吸附劑具有較高的印跡效果和特異識別性，印跡效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)本體聚合方法制備得到的吸附劑。4、將本發(fā)明所制備的吸附劑按照不同比例添加到三元復合嘴棒中，當添加量為10mg/支，與對比樣相比，煙氣中尼古丁的降低率為23. 8%，相對焦油的降低率為10. 4%;當添加量為20 mg/支，與對比樣相比，煙氣中尼古丁的降低率為43.7%，相對焦油的降低率為23. 4%，選擇性降低尼古丁的效果非常明顯，可用于卷煙生產(chǎn)中。


圖I為硅膠和本發(fā)明制備得到的吸附劑在400 4000CHT1范圍內(nèi)的紅外光譜圖；圖2為硅膠在掃描電子顯微鏡下的結構圖；圖3為本發(fā)明制備得到的吸附劑MIP在掃描電子顯微鏡下的結構圖；圖4為對照組吸附劑NIP在掃描電子顯微鏡下的結構圖。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明，但應當理解，實施例僅為對本發(fā)明的解釋，并不以任何方式對本發(fā)明進行限制，本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明的精神所作的各種改動或修改，同樣落于本發(fā)明的保護范圍。實施例I選擇尼古丁(NIC)為印跡分子、甲基丙烯酸(MAA)為功能單體、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)為交聯(lián)劑、偶氮二異丁腈(AIBN)為引發(fā)劑、硅膠為犧牲載體，并準確量取NIC162 mg、MAA O. 17 mL、EDMA 7. 8 mL、AIBN 10 mg 以及硅膠 5000 mg 備用；將 NIC 放入 20mL氯仿中完全溶解，加入MAA后于25°C條件下進行震蕩，震蕩速度為144 r/min，3 h后加入EDMA和AIBN攪拌均勻，通氮氣3 min，加入硅膠后再通氮氣3 min，真空密封，在60 °〇的恒溫水浴中振蕩24 h使之發(fā)生聚合反應；將聚合物導入容器中，加入25 mL氫氟酸后密封，于25 1條件下攪拌反應12 h后過濾，所得濾液用O. I mol/L的NaOH溶液洗至中性(pH為
7.O),再用超純水充分清洗，除去殘余的少量酸、堿及其反應產(chǎn)物；將除去硅膠的聚合物放入索氏萃取器內(nèi)，用含體積分數(shù)為10 %乙酸的甲醇溶液進行清洗，直至260 nm處檢測NIC無特征吸收，然后用乙醇浸泡除去殘余乙酸；于真空條件下將萃取后的聚合物置于溫度為60 1的干燥箱內(nèi)干燥12 h即得吸附劑(用MIP表示)。重復上述制備方法，有以下不同點制備時不加印記分子尼古丁(NIC)，得到的吸附劑作為對照組吸附劑(用NIP表示)。以比對MIP對卷煙煙氣中尼古丁的選擇性吸附效果。試驗例I本發(fā)明制備得到的吸附劑的結構特征如圖I所示為柱層析硅膠及本發(fā)明實施例制備得到的吸附劑MIP的IR光譜。從圖中可看出，MIP中1094 CnT1處二氧化硅的特征吸收峰基本消失，而在1730 cm'2931 cnT1及3000-3500 cnT1處的吸收峰出現(xiàn)C=0、CH3 (-CH2-)及-COOH的伸縮振動峰。說明硅膠已基本除去,主要骨架為MAA及EDMA形成的高交聯(lián)聚合物。圖2 圖4分別為硅膠、MIP以及NIP在掃描電子顯微鏡下的結構圖。硅膠表面平滑規(guī)整，MIP與NIP的結構明顯不同，主要體現(xiàn)為MIP的表面有大量尼古丁形成的孔穴，這種結構決定了 MIP對尼古丁具有高度選擇性。試驗例2本發(fā)明制備得到的吸附劑的平衡吸附容量采用平衡吸附實驗的方法測定本發(fā)明制備得到的吸附劑MIP對尼古丁的吸附容量Q，并與傳統(tǒng)本體印跡技術制備的吸附劑性能相對照。印跡材料的吸附位點可分為特異性結合位點和非特異性結合位點兩類。印跡效果可用印跡因子a ( a =Qmip/ Qnip)來表征。印跡因子大于I,表明有印跡效果。印跡因子越大，表明特異性結合位點所占比例越多，印跡效果越好，結果見表I。表I吸附容量(Q)及印跡因子(α )
權利要求
1.一種能降低卷煙煙氣中尼古丁含量的吸附劑的制備方法，包括以下步驟(1)備料準確量取尼古丁162 mg、甲基丙烯酸O. 17 mL、乙二醇二甲基丙烯酸酯7. 8mL、偶氮二異丁腈10 mg以及娃膠5000 mg備用；(2)分子印跡將尼古丁放入20mL氯仿中完全溶解，加入甲基丙烯酸后于25°C條件下震蕩3 h，震蕩條件144 r / min，然后加入乙二醇二甲基丙烯酸酯和偶氮二異丁腈攪拌均勻，通氮氣3 min,加入娃膠后再通氮氣3 min,真空密封,在60°C的恒溫水浴中振蕩24 h使之發(fā)生聚合反應；(3)去除硅膠將聚合物導入容器中，加入25mL氫氟酸后密封，于25 °C條件下攪拌反應12 h后過濾，所得濾液用O. I mol/L的NaOH溶液洗至pH7. 0，再用超純水充分清洗，除去殘余的酸、堿及其反應產(chǎn)物；(4)萃取將除去硅膠的聚合物放入索氏萃取器內(nèi)，用含體積分數(shù)為10%乙酸的甲醇溶液洗脫至紫外檢測尼古丁無特征吸收，紫外檢測波長260 nm，然后用乙醇浸泡除去殘余乙酸；(5)干燥萃取后的聚合物置于溫度60°C下真空干燥12h即得所需吸附劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能降低卷煙煙氣中尼古丁含量的吸附劑的制備方法。采用犧牲硅膠骨架法進行分子印跡，印跡過程完成后，硅膠用氫氟酸溶解洗去，即可得到具有分子識別功能的微球。該微球基本保持了原有硅膠微球的形狀，而且具有更大的孔體積與比表面積，反應位點多，具有較高的選擇性和吸附能力。將本發(fā)明的吸附劑應用于復合嘴棒中，其添加量可以根據(jù)需要任意調(diào)節(jié)，當添加量為10mg/支，與對比樣相比，煙氣中尼古丁的降低率為23.8%，相對焦油的相對降低率為10.4%；當添加量為20mg/支，與對比樣相比，煙氣中尼古丁的降低率為43.7%，相對焦油的相對降低率為23.4%，選擇性降低尼古丁的效果非常明顯。
文檔編號B01J20/26GK102921389SQ201210471770
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月20日 優(yōu)先權日2012年11月20日
發(fā)明者蔣舉興, 夏建軍, 者為, 段焰青, 王文元, 劉亞, 朱保昆 申請人:紅云紅河煙草(集團)有限責任公司