[發明專利]一種吸附苯酚的改性活性炭及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202010051532.3
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111203182A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 劉曉陽;程昱川;李志祥;劉豐華;許高杰;孔繁星;李艷;高飛
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所;江蘇都梁礦業集團有限公司
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;B01D53/04;A24D3/10
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

本發明公開了一種吸附苯酚的改性活性炭及其制備方法與應用。所述吸附苯酚的改性活性炭的制備方法包括：首先采用氧化劑對活性炭進行氧化處理，獲得氧化活性炭；之后將所獲氧化活性炭浸漬于含氮小分子的水溶液，獲得吸附有含氮小分子的活性炭；然后對所獲吸附有含氮小分子的活性炭進行微波輻照處理，獲得吸附苯酚的改性活性炭。本發明制備的活性炭表面具有穩定的吡啶、吡咯和氨基等含氮官能團，且活性炭的孔結構和比表面變化不大，不影響苯酚在活性炭顆粒中的傳質過程，從而能有效增加活性炭對苯酚的吸附能力，同時本發明將制備的吸附苯酚的改性活性炭用于卷煙率濾嘴中時，卷煙煙氣中的苯酚含量顯著降低，且對卷煙香氣和吸味無不良影響。

技術領域

本發明屬于卷煙材料技術領域，具體涉及一種吸附苯酚的改性活性炭及其制備方法與應用。

背景技術

降低卷煙危害，保留煙氣中有效香味成分是當前煙草行業面臨的主要問題。苯酚作為煙氣主要有害成分之一，對人體的皮膚和粘膜具有強烈的腐蝕作用。長期以來，研究者發展了多種降害技術，其中卷煙濾嘴的開發與應用是最有效的降害方式。卷煙濾嘴是以過濾卷煙煙氣中的粒相物，并且吸附煙氣中有害成分達到降害效果，傳統濾嘴材料主要以醋酸纖維、聚丙烯纖維為原料制備。這些傳統的過濾嘴材料具有彈性強、透氣性好、吸阻適中、生產效率高的優點。研究表明通過向卷煙纖維濾嘴中添加吸附材料，如生物材料，高分子材料和納米復合材料等，能夠進一步有效降低卷煙主流煙氣中的有害成分。活性炭是開發較早，應用最為廣泛的卷煙濾嘴添加材料，其中以椰殼活性炭的應用最為普遍。椰殼活性炭具有較高的硬度、比表面積和微孔體積，對酚類物質具有較好的吸附性能，在卷煙中添加椰殼活性炭對煙氣吃香味影響較小，因此受到廣泛的關注。在保證卷煙吃香前提下，盡可能提高活性炭對煙氣中有害成分的吸附性能成為提高卷煙降害效果的重要任務之一。

活性炭對苯酚吸附性能與其表面官能團分布密切相關。在工業生產及存儲過程中，活性炭表面不可避免的會引入一些親水的含氧官能團，如羥基、羧基等，增加了活性炭表面親水性，在活性炭表面形成吸水層，弱化了苯酚與活性炭之間的π電子相互作用，影響了對卷煙中煙氣中苯酚的吸附效率。在減少活性炭表面氧含量的同時在活性炭表面修飾含氮官能團，如吡啶和季氮等，能夠顯著增加活性炭對苯酚的吸附能力。傳統的活性炭處理方式是將活性炭與氨氣共熱解，雖然能夠達到消除活性炭表面含氧基團，增加含氮基團的目的，但是需要高溫環境，存在能量消耗高，設備要求強度大等缺點。專利CN 107080287A中公開了一種活性炭浸漬改性的方法及應用，利用酸液對活性炭進行活化處理，以增加活性炭的比表面積和微介孔孔容來增加對煙氣中有害物質的吸附能力，但此種方法依然無法優化活性炭表面官能團；專利CN 101954274B中公開了一種用多孔材料為載體，在外層負載離子型含糖共聚物的復合材料，達到降低苯酚的目的，但是此種方法制備步驟繁瑣，外層共聚物還可能會對活性炭微孔結構造成堵塞。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種吸附苯酚的改性活性炭及其制備方法，以克服現有技術的不足。

為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案包括：

本發明實施例提供了一種改性活性炭的制備方法，其包括：

采用氧化劑對活性炭進行氧化處理，獲得氧化活性炭；

將所獲氧化活性炭浸漬于含氮小分子的水溶液，獲得吸附有含氮小分子的活性炭；

以及，對所獲吸附有含氮小分子的活性炭進行微波輻照處理，獲得吸附苯酚的改性活性炭。

本發明實施例還提供了前述方法制備的吸附苯酚的改性活性炭。

本發明實施例還提供了前述吸附苯酚的改性活性炭于制備卷煙濾嘴中的用途。

本發明實施例還提供了一種卷煙濾嘴，所述卷煙濾嘴包含前述的吸附苯酚的改性活性炭。