[發明專利]液相選擇性吸附材料及其在卷煙煙氣分析上的應用

有效

• 申請號: 201911088048.1
• 申請日: 2019-11-08
• 公開（公告）號: CN110833821B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 宋旭艷;唐浩林;彭三文;何昀潞;郭國寧
• 申請（專利權）人: 湖北中煙工業有限責任公司
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;B01D53/02;G01N30/02
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 裴金華

本申請公開了液相選擇性吸附材料及其在卷煙煙氣分析上的應用。該液相選擇性吸附材料由側接氨基的聚丙烯酰胺包覆無機納米粒子所形成；其中，所述聚丙烯酰胺締合有水。該液相選擇性吸附材料為低粘度溶膠態，可通過希夫堿反應定向吸附煙氣中的甲醛、乙醛、丙烯醛、巴豆醛等醛類物質，大幅度降低煙氣中的辛辣味；通過親核性氫鍵作用定向吸附煙氣中的酚類致癌物質；通過氫鍵作用定向吸附煙氣中的亞硝胺類致癌物質；通過螯合作用選擇性吸附煙氣中的重金屬離子的顆粒物；此外，本產品中的吸附組分與煙氣中的酮類、酯類芳香組分排斥，因此可以最大程度上保留煙氣的香味。

技術領域

本發明涉及卷煙材料的技術領域，具體涉及液相選擇性吸附材料及其在卷煙煙氣分析上的應用。

背景技術

我國是煙草生產消費大國，吸煙者高達3億人，每年消耗的煙草占世界的總銷售的1/3。而煙氣中存在多種有害物質，如甲醛、甲苯、鄰苯二酚、間苯二酚、重金屬離子等這些強致癌物質。為此，人們開始尋求減少卷煙煙氣中的有毒物質的方法。目前主要采用的方法是通過物理吸附和化學吸附過濾到卷煙煙氣中的有毒物質。

如中國專利CN109894078A公開了一種用于卷煙濾嘴的椰殼活性炭吸附材料，通過大比表面積的活性碳來吸附卷煙中有毒物質。專利CN106824061A公開了一種在二醋酸纖維素絲束中添加天然沸石顆粒濾嘴，也是通過大比表面的沸石來吸附煙氣中有毒物質。但這種簡單物理吸附方式吸附效果一般，選擇性較差導致容易吸附飽和。而化學方法主要是通過化學鍵或者極性來選擇性的吸附一種或者幾種有害物質。又如專利CN109316830A公開了一種煙氣過濾復合材料，通過其材料上所含有的極性元素，選擇性的吸附卷煙煙氣中如甲醛、丙醛這類極性物質。再如專利CN106894283A公開了一種卷煙用功能醇化紙材料，也是通過羥基的氫鍵作用來吸附卷煙中有毒物質。然而這種極性、氫鍵的對有毒物質的反應較為遲鈍，不能高效的、快速的吸附有毒物質。

發明內容

為解決上述問題，本申請提供液相選擇性吸附材料及其應用，能夠很快的吸附卷煙煙氣中有毒物質。

本申請的發明人意外地發現，聚丙烯酰胺在締合水后能形成高效化學反應面積。聚丙烯酰胺在側接氨基后，氨基能發生以下四方面的化學降解作用，一方面，可通過希夫堿反應定向吸附煙氣中的甲醛、乙醛、丙烯醛、巴豆醛等醛類物質，大幅度降低煙氣中的辛辣味；二方面，通過親核性氫鍵作用定向吸附煙氣中的酚類致癌物質；三方面，通過氫鍵作用定向吸附煙氣中的亞硝胺類致癌物質；四方面，通過螯合作用選擇性吸附煙氣中的重金屬離子的顆粒物。由此可見，本申請聚丙烯酰胺締合后為化學降解提供反應場所，氨基參與對有毒物質的化學降解作用，這二者在功能上的彼此支持。基于此，完成了本申請的創造。

根據本申請的第一個實施方案，液相選擇性吸附材料，由側接氨基的聚丙烯酰胺負載于多孔礦物粘土所形成；其中，所述聚丙烯酰胺締合有水。

可以理解的是，此處“締合”是指相同或不相同分子間不牢固的化學結合，可以不斷地解離和重新締合，其包括但不限于分子氫鍵。針對本申請聚丙烯酰胺、水之間的締合而言，其脫離締合可以通過加熱即可。

上述，氨基的來源較好地是乙二胺、1,2-丙二胺、己二胺中的一種或至少二種。

上述無機納米粒子的具體示例有氧化鋁、二氧化硅、二氧化鈦中的一種或至少二種。其粒徑較好地為50～400nm，優選為100～300nm。

聚丙烯酰胺、無機納米粒子、氨基、水的質量比較好地為1:0.05～0.2:0.05～0.1:50～200，優選為1:0.08～0.15:0.06～0.08:100～180。

本申請中液相吸附材料可以是通過以下方法所制備而成；該制備方法包括以下步驟：

（1）使丙烯酰胺單體、無機納米粒子在水相中依次堿性水解、酸性反應形成丙烯酰胺單體包覆無機納米粒子的單體分散液；

（2）使所述單體分散液發生聚合反應，得到聚丙烯酰胺包覆無機納米粒子；