一种有效降低烟气金属离子含量的滤嘴添加剂及应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及卷烟技术领域，具体地说是一种有效降低烟气金属离子含量的滤嘴添 加剂及应用。
【背景技术】
[0002] 随着消费者对吸烟与健康关注的普遍增强，市场对卷烟的要求越来越高，各国 也纷纷提出一些可能有负面影响的烟气物质的名单，近年来一些国家已要求标出和降低 Hoffmann名单中所列的物质；因此，降焦减害是国内外烟草业的发展趋势。在保持卷烟吸 味使消费者得到生理满足的基础上，如何使卷烟的负面物质释放量显著降低，是卷烟设计 面临的最大的挑战。使用滤嘴添加剂是一种非常好的减害降焦手段。
[0003] 卷烟烟气中的金属离子是负面物质之一。尤其在环境污染情况较为严重的地区， 其烟叶中金属离子含量较高，这一影响显得更为明显。因此需要设计一些能够有效降低烟 气中金属离子含量的滤嘴添加剂，以进一步降低卷烟安全性风险，改善卷烟抽吸品种。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种有效降低烟气金属离子含量的滤嘴添加剂及应用，该添 加剂能够有效降低卷烟烟气中金属离子的含量，且对烟气不造成其它负面影响，不影响卷 烟抽吸品质。
[0005] 本发明在不改变烟支的配方组分的前提下，在卷烟过滤嘴中加入一定量的0 _二 酮改性活性炭材料。活性炭的孔隙作为焦油的物理吸附剂，再利用二酮基团对金属离 子的配位作用，除去其中的金属离子，活性炭吸附的焦油部分会随着后续烟气的洗脱作用 而再次进入烟气，而金属离子则被固定在0 _二酮配位处，不再随烟气迀移，从而达到除去 金属离子的目的。具体技术方案如下： 0 _二酮改性活性炭材料的合成制备： 1) 在10 -20L无水二氯甲烷和25~50g三氯化铝的混合溶液中加入lKg活性炭，充 分搅拌后再加入10~30ml乙酰氯；充分搅拌并室温下反应12~24h;过滤后完全干燥； 2) 将干燥后的活性炭加入到10L溶有10~30g叔丁醇钾和100~300mL乙酸乙酯的 甲苯溶液中，55~80 °C下反应6~12h，冷却至室温后过滤，用乙酸乙酯清洗3~9次后 充分干燥，即得到所述的0 _二酮改性活性炭滤嘴添加剂。
[0006] 将该二酮改性活性炭滤嘴添加剂加入到卷烟滤嘴中，加入量为每支卷烟 5_20mg〇
[0007] 本发明通过化学反应在活性炭空隙内键合上乙酰基团，再通过采用Claisen缩合 反应，键合上另一个乙酰基团，形成二酮结构。由于二酮结构存在烯醇式的共振结 构，能够与烟气中的金属离子形成稳定的螯合物，从而能够从焦油中去除金属离子。
[0008] 由于化学键的作用，0 _二酮基团与活性炭结合的非常牢固，不会随烟气迀移，因 此，该材料具有良好的安全性。该滤嘴添加剂相对于其它金属离子的滤嘴吸附材料，具有去 除效率高，不易脱附，不改变活性炭形貌，不需要改变现有的嘴棒成型设备，且安全无毒的 优点。
【附图说明】
[0009] 图1本发明涉及的滤嘴添加剂的合成及吸附路线图。
[0010] 其中，M-金属离子，1-活性炭。
【具体实施方式】
[0011] 实施例1 : 0-二酮改性活性炭材料的合成制备： 在10L无水二氯甲烷和25g三氯化铝的混合溶液中加入lKg活性炭，充分搅拌后再加 入l〇ml乙酰氯；充分搅拌并室温下反应12h。过滤后完全干燥。再将干燥后的活性炭加 入到10L溶有10g叔丁醇钾和100mL乙酸乙酯的甲苯溶液中，55 °C下反应6h，冷却至室温 后过滤，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] 将该0 -二酮改性活性炭滤嘴添加剂加入到卷烟滤嘴中，加入量为每支卷烟5mg。
[0013] 为了检验该P_二酮改性活性炭材料对烟气中金属离子的去除效果，在卷烟的烟 丝中加入lml5mmmol/L的氯化铅溶液，在样品卷烟滤嘴中加入5mg该0 -二酮改性活性炭 材料，对比卷烟滤嘴中不加二酮改性活性炭滤嘴添加剂；在抽烟机上进行抽吸捕集，在 所得的滤片中检测Pb的含量。结果如表1所示。
[0014] 表1 0 -二酮改性活件炭材料对烟气中Pb的吸附效果
如表1中数据所示，该二酮改性活性炭滤嘴添加剂对金属离子Pb具有较好的去除 效果，去除率达到56%。
[0015] 实施例2 : 0-二酮改性活性炭材料的合成制备： 在20L无水二氯甲烷和50g三氯化铝的混合溶液中加入lKg活性炭，充分搅拌后再 加入30ml乙酰氯；充分搅拌并室温下反应24h。过滤后完全干燥。再将干燥后的活性炭 加入到10L溶有30g叔丁醇钾和300mL乙酸乙酯的甲苯溶液中，80 °C下反应12h，冷却至 室温后过滤，用乙酸乙酯清洗9次后充分干燥，即得到所述的0 -二酮改性活性炭滤嘴添加 剂。
[0016] 将该二酮改性活性炭滤嘴添加剂加入到卷烟滤嘴中，加入量为每支卷烟 20mg，并在卷烟烟丝中添加lml5mmmol/L的氯化络溶液，干燥后在抽烟机上进行抽吸捕 集，在所得的滤片中检测铬的含量，并与未添加二酮改性活性炭材料的卷烟进行对比， 结果加入0 _二酮改性活性炭材料能够降低烟气中79%的铬含量。
[0017] 实施例3: 0-二酮改性活性炭材料的合成制备： 在15L无水二氯甲烷和15g三氯化铝的混合溶液中加入lKg活性炭，充分搅拌后再 加入15ml乙酰氯；充分搅拌并室温下反应18h。过滤后完全干燥。再将干燥后的活性炭加 入到10L溶有15g叔丁醇钾和200mL乙酸乙酯的甲苯溶液中，70 °C下反应8h，冷却至室温 后过滤，用乙酸乙酯清洗6次后充分干燥，即得到所述的0 -二酮改性活性炭滤嘴添加剂。
[0018] 将该二酮改性活性炭滤嘴添加剂加入到卷烟滤嘴中，加入量为每支卷烟 15mg，并在卷烟烟丝中添加lml5mmmol/L的硝酸镉溶液，干燥后在抽烟机上进行抽吸捕 集，在所得的滤片中检测镉的含量，并与未添加二酮改性活性炭材料的卷烟进行对比， 结果加入0 _二酮改性活性炭材料能够降低烟气中52%的镉含量。
[0019] 实施例4 : 0-二酮改性活性炭材料的合成制备： 在10L无水二氯甲烷和40g三氯化铝的混合溶液中加入lKg活性炭，充分搅拌后再 加入20ml乙酰氯；充分搅拌并室温下反应16h。过滤后完全干燥。再将干燥后的活性炭 加入到10L溶有25g叔丁醇钾和150mL乙酸乙酯的甲苯溶液中，60 °C下反应10h，冷却至 室温后过滤，用乙酸乙酯清洗8次后充分干燥，即得到所述的0 -二酮改性活性炭滤嘴添加 剂。
[0020] 将该二酮改性活性炭滤嘴添加剂加入到卷烟滤嘴中，加入量为每支卷烟 20mg，并在卷烟烟丝中添加lml5mmmol/L的氯化镍溶液，干燥后在抽烟机上进行抽吸捕 集，在所得的滤片中检测镍的含量，并与未添加二酮改性活性炭材料的卷烟进行对比， 结果加入0 _二酮改性活性炭材料能够降低烟气中61%的Pb含量。
【主权项】
1. 一种有效降低烟气金属离子含量的滤嘴添加剂，其特征在于按以下方法制备： 1) 在10~20 L无水二氯甲烷和25~50g三氯化铝的混合溶液中加入IKg活性炭， 充分搅拌后再加入10~30ml乙酰氯；充分搅拌并室温下反应12~24h ;过滤后完全干燥； 2) 将干燥后的活性炭加入到IOL溶有10~30g叔丁醇钾和100~300mL乙酸乙酯的 甲苯溶液中，55~80 °C下反应6~12h，冷却至室温后过滤，用乙酸乙酯清洗3~9次后 充分干燥，即得到所述的P _二酮改性活性炭滤嘴添加剂。2. 权利要求1所述的有效降低烟气金属离子含量的滤嘴添加剂的应用，其特征在于将 0 _二酮改性活性炭滤嘴添加剂加入到卷烟滤嘴中，加入量为每支卷烟5-20mg。
【专利摘要】本发明涉及一种有效降低烟气金属离子含量的滤嘴添加剂及应用。通过化学反应在活性炭空隙内键合上乙酰基团，再通过采用Claisen缩合反应，键合上另一个乙酰基团，形成β-二酮结构。由于β-二酮结构存在烯醇式的共振结构，能够与烟气中的金属离子形成稳定的螯合物，从而能够从焦油中去除金属离子。该滤嘴添加剂相对于其它金属离子的滤嘴吸附材料，具有去除效率高，不易脱附，不改变活性炭形貌，不需要改变现有的嘴棒成型设备，且安全无毒的优点。
【IPC分类】A24D3/06
【公开号】CN105105333
【申请号】CN201510421398
【发明人】何沛, 刘志华, 申钦鹏, 刘春波, 张涛, 王昆淼, 张凤梅, 朱瑞芝, 司晓喜
【申请人】云南中烟工业有限责任公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年7月17日