加线碳纳米管复合嘴棒用于降低卷烟烟气有害成分.pdfVIP

第七届全国环境催化与环境材料学术会议论文集 加线碳纳米管复合嘴棒用于降低卷烟烟气有害成分 文建辉8，钟科军3，蒋健晖b (a湖南中烟工业有限责任公司，长沙410007； b湖南大学化学化工学院，长沙410082) 关键词：碳纳米管，卷烟烟气，复合嘴棒 摘要：本文对碳纳米管用于低卷烟烟气中有害成分的应用进行了初步研究。首先通过浸渍方式将碳纳米 管附着在棉线上，然后将棉线通过定位装置导入丝束材料中成型为加线复合嘴棒。制成的卷烟产品烟气分析 结果表明，加线碳纳米管复合嘴棒能有效降低卷烟烟气中的焦油、苯并芘、苯酚、重金属等有害成分。 卷烟在燃吸时产生大量的烟气，消费者通过吸食烟气达到生理和心理上的满足感，但烟气中有 多种有害成分，会对吸烟者和二手烟吸入者的健康造成危害，同时烟气也会增加环境中的有害物质。 随着《烟草控制框架公约》的执行以及人们对健康的日益重视，吸烟与健康之间的矛盾日益突出， 对卷烟安全l生的要求也越来越高，降低卷烟烟气中的有害成分是烟草行业面临的一项重要任务【l_】。 纳米材料因其具有尺寸效应、表面界面效应等独特的性质，在催化、功能添加剂以及吸附等方 面的应用日益广泛，在降低卷烟有害成分中得到了比较多的应用。碳纳米管是碳晶体家族的一个新 成员，其径向尺寸小，长度一般在几微米至几百微米，长度和直径比非常大，可达103．106。碳纳米 管这种独特的一维纤维结构，纳米级的直径、高的有效比表面积和高的长径比，并且化学性质稳定， 使其成为一种良好的吸附材料【3，4】。碳纳米管表面为富含7c电子的多烯结构，这种特殊的结构使得碳 纳米管与苯环之间存在着较强的7【-兀共轭效应口】。这种兀-兀共轭效应使碳纳米管对烟气中的含苯环的 有害物质如苯并芘等稠环芳烃、酚类物质有着比较强的化学吸附作用，达到选择性的去除烟气中有 害成分的目的。另外有研究表明碳纳米管对重金属如Pb、Cd等也有较强的吸附作用【6，”。采用合适 的工艺将碳纳米管添加至卷烟嘴棒中，制成含碳纳米管的复合嘴棒，对降低卷烟烟气中的焦油、苯 并芘、酚类物质以及重金属等有害成分应该有比较好的效果。 本文将一定量的十二烷基硫酸钠溶解于水中，搅拌溶解，再加入一定量酸化处理的的多壁碳纳 米管，充分搅拌均匀后超声30rnin，得到分散均匀的重量比为7．O％的碳纳米管溶液。将16支／2殷 的细棉线从装有碳纳米管溶液的槽中浸渍通过，使碳纳米管附着在棉线上。将4根浸渍有碳纳米管 的棉线通过自制棉线定位装置在嘴棒成型机上导入丝束材料中成型为加线嘴棒，烘干备用。或者先 将浸渍有碳纳米管的棉线绕在棉线转盘上，然后在嘴棒成型机上将4根棉线导入丝束材料中成型为 加线嘴棒，最后在复合嘴棒成型机上按照一定比例将加线醋酸纤维嘴棒和常规醋酸纤维嘴棒进行复 合，制得加线复合嘴棒并制成卷烟。重量分析结果表明，在嘴棒中加入4根棉线时，每支成品卷烟 中所含的碳纳米管量为1．8—2．0mg／Y。按照标准用吸烟机对卷烟进行抽吸并对主流烟气进行分析， 与同规格卷烟正常样品进行对照。分析结果表明，与对照卷烟样品比较，加线碳纳米管复合嘴棒卷 烟样品的主流烟气中焦油、苯并芘、苯酚、镉、铅等有害成分分别降低了21．45％、24．31％、20．83％、 28．17％、19．35％。通过加线的方式使碳纳米管复合至嘴棒中，解决了传统加碳机的杨尘问题，而且 可通过改变棉线上的浸渍量和嘴棒成型是棉线的数量，可方便地调整嘴棒中碳纳米管的加入量，方 法也适应规模化生产的需要，有较好的应用前景。 参考文献 [1]王彦亭，谢剑平，张虹，等．降低卷烟烟气中有害成分的技术研究及应用叨．中国烟草学报，2003，9(3)：1-7． 1：8-13． [2J郑新章，张仕华，邱纪青．卷烟降焦减害技术研究进展叨．烟草科技，2003，1 【3】贾秀红．碳纳米管吸附性能的研究进展叨．炭素技术，2004，23(3)：25—30． 【4】万步勇，王万录，廖克俊．化学修饰对碳纳米管的气体吸附性质的影响闭．功能材料，2004，35(增)：2887．2889． sorbentfordioxin [51LongR,Q，YangR。T．Carbonnanotubesassuperior removal[J1．JAmChemSoc，2001，123(9)：