[發(fā)明專利]一種通過化學(xué)交聯(lián)得到的卷煙煙氣重金屬吸附劑的應(yīng)用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210490561.5
• 申請日: 2012-11-27
• 公開（公告）號: CN102960860A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 文建輝;銀董紅;肖勇;秦亮生;成樂為;肖曉明
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司
• 主分類號: A24D3/06
• 分類號: A24D3/06;B01J20/26;B01J20/30
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 袁靖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于卷煙減害和環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種能大規(guī)模生產(chǎn)的聚乙烯亞胺修飾的重金屬吸附劑的應(yīng)用方法。

背景技術(shù)

世界衛(wèi)生組織（WHO）以及《控?zé)熆蚣軛l約》對煙草制品的控制越來越嚴格；隨著生活水平的不斷提高，消費者對自身的健康保護意識以及環(huán)保意識也在不斷增強，對卷煙安全性的要求也越來越高。因此，開發(fā)低危害的卷煙產(chǎn)品是一種趨勢。

卷煙煙氣中的重金屬主要來源于煙草本身，而煙草中的重金屬元素主要來源于煙草種植環(huán)境中含有重金屬污染的土壤、水和空氣等。煙草中的鉛、砷、鎘、鉻、汞等重金屬元素能以氣溶膠或金屬氧化物的形式通過煙氣進入人體，在形成累積后，可能給人體造成傷害。研究發(fā)現(xiàn)一支卷煙的煙氣中，最容易被吸收的重金屬是鎘。對于煙草中重金屬含量的控制，目前主要采用兩種思路，一方面是對煙葉產(chǎn)地環(huán)境重金屬的有效控制，研究的重點集中在煙葉品種篩選和生物技術(shù)方面。產(chǎn)煙區(qū)土壤中重金屬的含量及存在形態(tài)直接影響著煙葉對重金屬的吸收率,一般土壤中可溶性重金屬的含量越高,煙葉對重金屬的吸收率也越高,其吸收率受到土壤pH、粘粒、有機質(zhì)和陽離子代換量等因素的影響。另一方面是在卷煙生產(chǎn)過程中采用一些技術(shù)來降低主流煙氣中重金屬含量，研究的重點集中在濾嘴吸附截留技術(shù)。一般認為濾嘴可吸附煙氣中的重金屬顆粒物,減少其對人體的危害。現(xiàn)在已研制出活性炭濾嘴及其它一些效果較好的新型復(fù)合濾嘴，對有毒有害的微量元素(鎘、鎳、砷)及有機化合物等具有吸附作用，有研究結(jié)果表明活性炭濾嘴對Cd、Ni和As的吸附能力分別為醋酸纖維濾嘴的4.25、3.58和1.61倍,吸附效果明顯增強。醋酸纖維與黃苓制備的復(fù)合濾嘴，能有效減少香煙主流煙氣中鎘和鉛的誘變物，對于減少吸煙者吸入重金屬鉛、鎘的累積接觸劑量與在肺內(nèi)沉積具有積極意義。此外，含殼聚糖的活性炭復(fù)合濾嘴對煙氣中的重金屬和其他有害物質(zhì)有著更強的選擇吸收能力。周國俊等的研究結(jié)果表明，將葉綠素銅和葉綠酸鈉中的一種或者兩種加入到醋酸甘油三酯，噴撒到絲束中，或者制備成40-80目顆粒添加到嘴棒中，能夠有效截留重金屬。王瑩等的研究表明，碳納米管對Cd、Pb等重金屬有比較強的選擇性吸附作用。曾光明等的研究表明，將聚乙烯亞胺通過γ-氯丙基三甲基硅烷交聯(lián)在磁性多孔復(fù)合物上，在水溶液中對重金屬離子有很好的吸附效果，但是合成過程中聚乙烯亞胺用量較大。本發(fā)明采用硅膠環(huán)氧化交聯(lián)聚乙烯亞胺，提高了交聯(lián)效率，可較大幅度地減少聚乙烯亞胺的用量比例，有效降低生產(chǎn)成本。

硅膠表面多孔的存在增大的吸附劑的比表面積，減小了溶質(zhì)的擴散阻力，利于快速達到吸附平衡。同時，通過表面修飾使吸附劑帶上氨基、羧基等等功能性基團來鰲合或者絡(luò)合重金屬離子也是提高吸附性能的一個重要途徑。

聚乙烯亞胺是一種水溶性高分子聚合物，其分子鏈上擁有大量的胺基N原子，對重金屬具有很強的鰲合能力。這種特性已引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，并已將其應(yīng)用于眾多研究領(lǐng)域。在實際的吸附應(yīng)用中，由于聚乙烯亞胺的水溶性的特點，需要通過選用合適的載體將水溶性聚乙烯亞胺固定，保證其吸附廢水中重金屬離子的可操作性。載體的性能直接關(guān)系到吸附劑的應(yīng)用效果，操作簡便、修飾效果好且不破壞硅膠原有物理性狀的聚乙烯亞胺修飾方法是一個重要的研究方向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種吸附效果良好的聚乙烯亞胺修飾的卷煙煙氣重金屬吸附劑的應(yīng)用方法。該卷煙煙氣重金屬吸附劑不僅吸附卷煙煙氣中的重金屬效果好，而且制作工藝簡單、生產(chǎn)成本低廉且適于大規(guī)模生產(chǎn)。

一種通過化學(xué)交聯(lián)得到的卷煙煙氣重金屬吸附劑的應(yīng)用方法，是加入到卷煙的濾嘴中，用于吸附煙氣中的重金屬；所述重金屬吸附劑的添加量為30mg/支；

所述的重金屬吸附劑的制備方法，包括以下步驟：

（1）將硅膠置于120℃烘5~8h進行活化，使硅膠表面生成硅羥基；

（2）取出步驟（1）得到的活化后的硅膠5g，放入干燥的三口燒瓶中，用30ml二甲苯做溶劑，攪拌加熱至80℃，再加入10ml環(huán)氧丙烷，控制反應(yīng)溫度在60-100℃條件下反應(yīng)3-8小時后，抽濾反應(yīng)產(chǎn)物，將環(huán)氧化的硅膠60-100℃干燥10-30min，放入索氏抽提管中用甲苯抽提24h，除去產(chǎn)物中多余的環(huán)氧丙烷，放入真空干燥箱中50-80℃干燥8-24h，制得環(huán)氧化的硅膠；

（3）將干燥的環(huán)氧化的硅膠放入三口燒瓶中，加入質(zhì)量百分比30-60%的聚乙烯亞胺水溶液，攪拌下于60-100℃反應(yīng)5-8h，反應(yīng)完后用水沖洗、抽濾，放入真空干燥箱中干燥至恒重，制得所述的卷煙煙氣重金屬吸附劑；