[发明专利]一种掺镧介孔氧化硅及其制备方法和作为滤嘴添加剂中的应用

说明书

技术领域

本发明属于烟嘴添加剂技术领域，具体涉及降低卷烟烟气中有害小分子醛酮类物质含量的技术，尤其涉及一种掺镧介孔氧化硅及其制备方法和作为滤嘴添加剂中的应用。

背景技术

小分子醛酮化合物是大气中的主要污染物之一，国内外研究表明醛类化合物具有遗传毒性，活泼的醛基使得它们能够与DNA共价结合形成加合物，引起DNA链间交联、DNA链断裂等，此外，它还是光化学烟雾的主要成分。因此小分子醛酮化合物被列为各国重点污染物之一，其对人体健康的影响一直受到广泛关注。

卷烟烟气中含有醛酮类化合物，主要包括甲醛、乙醛、丙酮、丙烯醛、丙醛、巴豆醛(丁烯醛)、2-丁酮和丁醛等在内的8种低分子醛酮，这些都是有害物质。

我国是卷烟生产与消费大国，降低卷烟烟气的有害成分含量对于降低吸烟对广大烟民健康的危害以及提高我国烟草行业在世界烟草市场的核心竞争力具有重要意义。

滤嘴作为吸烟者与主流烟气之间的桥梁，能滤除烟气中的部分有害成分，降低焦油含量，减少烟气对人体健康及环境的危害。但是，普通的滤嘴降低有害成分的效果并不理想。

目前对卷烟滤嘴材料的研究很多，主要分两个方面：

一方面是采用新型滤嘴材料，用复合纤维、多孔矿物和天然植物等做过滤嘴。新型材料滤嘴虽然可减少香烟中的有害物质，可水溶，可生物降解，能减少对环境的污染，但处理后烟气中有毒物质含量离有效地减轻吸烟对人体的危害还相距很远，还需进一步的研制。

另一方面是对传统滤嘴材料改进，主要有四个方向：添加活性炭材料、添加生物活性材料(如血红蛋白等)、添加催化剂(如贵金属等)和纳米技术。这四种方法也存在各自的优缺点：活性炭添加剂较常见，价格便宜，但是降焦效果不理想；生物滤嘴降焦效果好，但是稳定性较差，并且成本高；催化剂降焦效果较明显，但价格昂贵，且贵金属等对人体有安全隐患；纳米颗粒表面活性位点多、化学反应接触面大，且具有较高的催化效率，但工艺复杂、成本较高，而且抽吸期间，滤嘴中的纳米材料是否脱落进入主流烟气中尚不得而知，因此它的使用有局限性。

介孔氧化硅材料是近年来兴起的崭新的材料体系，具有孔道结构规整、孔径连续可调、比表面积和孔容较大、热稳定性和化学稳定性良好等特点，因而在吸附与分离、大分子催化等领域有着广泛的应用前景。介孔氧化硅材料有很多种，如MCM-41、MCM-48、HMS、MSU和SBA等。

目前尚未见将介孔氧化硅材料用于滤嘴添加剂，进行卷烟烟气中有毒物质去除的相关报道，也未见有将介孔氧化硅材料用于醛酮类物质的去除的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种制备方法简单，易操作，可降低卷烟烟气中的焦油含量，尤其是醛酮类化合物含量的掺镧介孔氧化硅。

本发明的另一个目的是提供上述掺镧介孔氧化硅的制备方法。

本发明的另一个目的是提供上述掺镧介孔氧化硅作为滤嘴添加剂的应用。

本发明的上述目的是通过如下方案予以实现的：

一种掺镧介孔氧化硅，是镧掺杂的HMS(La-HMS)。

HMS是六方结构的二氧化硅分子筛，由中性表面活性剂和中性无机物通过氢键自组装途径合成，具有较大的比表面积、较大的孔容和孔径大小均一等特点，因此本发明人从多种介孔氧化硅材料中选择HMS用于本发明，且发现取得很好的试验效果，能显著降低卷烟烟气中的醛酮类物质的含量。

本发明的掺镧介孔氧化硅是通过如下方法制备而得，其具体制备步骤如下：

(1)将十二胺(DDA)、乙醇和蒸馏水按1∶(25～35)∶(45～50)的摩尔比混合后配制成溶液A；

(2)将La(NO₃)₃·6H₂O、正硅酸乙酯(TEOS)和蒸馏水按1∶(50～60)∶(600～700)的摩尔比混合后配制成溶液B；

(3)将溶液A和溶液B混合搅拌后得到混合液；

(4)将步骤(3)所得混合液先陈化处理，继而蒸馏水洗涤，接着用乙醇萃取后过滤，收集沉淀进行干燥处理，干燥所得样品煅烧后得到本发明的掺镧介孔氧化硅(含镧六方纳米介孔氧化硅)。

上述步骤(3)中，溶液A和溶液B的混合搅拌时间至少为8小时。

上述步骤(4)中，陈化处理的时间至少为10分钟。

上述步骤(4)中，乙醇萃取的时间为至少为2小时。

上述步骤(4)中，收集乙醇萃取液进行干燥处理，干燥温度为50～90℃，干燥时间至少2小时。

上述步骤(4)中，煅烧处理的温度为500～800℃，煅烧时间至少为2小时。