[發明專利]一種測定卷煙煙氣成分在固體吸附材料表面的吸附形式的方法

有效

• 申請號: 201410177941.2
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN103954576A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 鄭賽晶;華青;劉百戰;陳敏
• 申請（專利權）人: 上海煙草集團有限責任公司
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 許亦琳;余明偉

技術領域

本發明涉及紅外光譜化學分析技術領域，具體涉及一種測定卷煙煙氣成分在固體吸附材料表面的吸附形式的方法。

背景技術

隨著吸煙與健康問題爭議的日益突出，煙草行業面臨著巨大挑戰，降焦減害已成為當前煙草行業發展的方向和趨勢。其中，卷煙濾嘴吸附材料對于有害煙氣成分的吸附應用作為降焦減害的重要手段之一，一直備受研究者們的關注。因此，如何判斷固體吸附材料的吸附特性，即煙氣成分在固體吸附材料表面的吸附形式，對于吸附材料在卷煙濾嘴上的應用具有極其重要的現實意義。

目前，在煙草行業中測定某種固體吸附材料的吸附特性，一般從煙氣出發，利用比較法直接測定卷煙煙氣成分中某些揮發性成分的去除率，從而確定吸附材料的吸附性能。而XRD、XPS、TEM、SEM、BET等儀器也只能起到分析測定固體吸附材料的本身性質的輔助作用。對于考察卷煙煙氣和固體吸附材料之間的相互作用方式的表征尚未見報道。由此可見，目前僅單方面考慮研究開發固體吸附材料，而不注意煙氣和固體吸附材料之間的相互作用關系的情況，存在很大的局限性，亟待解決。

紅外光譜法作為一種利用物質對紅外光區的電磁輻射的選擇性吸收來進行結構分析及對各種吸收紅外光的化合物進行定性和定量分析的方法。當成鍵原子或者化學鍵和固體吸附材料相互作用而發生吸附反應后，成鍵原子周圍的電子云發生變化，導致成鍵原子的振動能級躍遷發生位移，采用紅外光譜法測定分子中成鍵原子的振動能級躍遷，可以用來作為判定有機物特殊官能團的特征表征手段。目前，利用紅外光譜表征的是一些非可逆吸附物質在固體材料表面的吸附形式，通常采用常規的壓片制樣后進行紅外光譜分析。而卷煙煙氣成分中揮發或者半揮發性物質采用壓片制樣后表征卷煙煙氣成分在固體吸附材料表面的吸附形式不可行。

而原位紅外光譜作為一種研究氣體和固體材料之間相互作用的重要分析工具，已廣泛應用在催化反應中表征原位條件下氣體分子在固體吸附材料表面的吸附形式，特別是在催化反應中捕捉一些反應中間態的物質，從分子原子角度理解催化反應的機理。但采用原位紅外光譜來考察卷煙煙氣中揮發或者半揮發性成分在固體吸附材料表面以物理吸附和化學吸附并存時的相互作用方式尚未見報道。

因此，如何采用原位紅外光譜考察卷煙煙氣中揮發或者半揮發性成分在固體吸附材料表面的吸附形式，從而探究固體吸附材料吸附特性，滿足卷煙降焦減害技術發展的需求，非常值得本領域從業者研究和探討。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種測定卷煙煙氣成分在固體吸附材料表面的吸附形式的方法，采用原位紅外光譜，用于解決現有技術中只能測定非可逆吸附物種在固體吸附材料表面的吸附形式，克服測定可逆吸附在固體吸附材料表面吸附形式表征技術上存在的不足，進而研究卷煙煙氣成分中揮發或者半揮發性成分在固體吸附材料上的吸附形式，同時能定性分析不同吸附活性位的的表面吸附量，為卷煙濾嘴固體吸附材料的改性和開發提出更有價值的信息，滿足卷煙減害技術發展的需求的問題。

為實現上述目的，本發明提供一種測定卷煙煙氣成分在固體吸附材料表面的吸附形式的方法，包括以下步驟：

所述原位紅外光譜是指在測試過程中，原位不動還原吸附材料在實際吸附環境的情況下，用紅外線連續掃描并采集微觀的反應變化的紅外譜圖等數據，并根據采集的數據進行定量定性分析的技術。

1)將卷煙煙氣成分與載氣混合，并將混合后的氣體與固體吸附材料進行吸附反應；

較佳的，所述固體吸附材料選自活性炭、分子篩、白炭黑、離子交換樹脂等。進一步的，所述分子篩選自分子篩3A、4A、5A、13X、13Z、AA。

較佳的，混合后的氣體與固體吸附材料進行吸附反應的具體方法為：所述固體吸附材料填充于原位紅外反應池中，將混合后的氣體通過管路引入原位紅外反應池中，與位于原位紅外反應池中固體吸附材料進行吸附反應。

進一步的，所述原位紅外反應池安裝在紅外光譜儀中。

進一步的，所述管路通過六通閥來控制進樣，并通過質量流量計來控制氣體流速。具體的，如圖1中所示，氣體從鋼瓶減壓閥出來，通過連接在管路上的質量流量計控制氣體流速，并通過六通閥來控制進樣，其中，在脈沖進樣時，通過第一個六通閥來控制取樣和進樣的切換；而與原位紅外反應池相連的第二個六通閥，則是控制脈沖進樣和連續進樣的切換。

所述原位紅外反應池是指：一種放置固體粉末吸附材料，且可以控制紅外光路在固體吸附材料表面發生漫反射，同時可以通反應氣體以及控制反應溫度的裝置。