[发明专利]一种选择性降低卷烟主流烟气中HCN的液体功能材料及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种选择性降低卷烟主流烟气中HCN的液体功能材料及其制备方法和应用。该液体材料是由过渡金属离子与富含氨基的聚乙烯亚胺络合得到，将其以涂布纸-醋纤二元复合滤棒形式应用于卷烟，能够有效降低主流烟气中氰化氢释放量，同时对卷烟的感官品质影响较小。

背景技术

随着人们对健康意识的增强，吸烟与健康研究备受关注，相继出现了多个烟气有害成分名单，如1998年加拿大政府修订确定46种成分的Hoffmann名单、2008年WHO确定的需要优先管制9种有害成分建议名单，氰化氢（HCN）均在名单之列。目前，国内外在降低烟气中HCN滤棒添加剂方面开展了大量工作，主要有活性炭、分子筛、硅胶、多孔氧化铝和离子交换树脂等固体类吸附剂，且主要是采用两段或三段式醋纤加料复合滤棒。如US2006207620将炭纤维复合分子筛以二元或三元复合滤棒添加于卷烟，降低烟气中的HCN。WO2007117115制得高比表面积的活化竹炭以醋纤加料形式应用于卷烟滤嘴，可吸附烟气中的焦油、烟碱、HCN等有害物质。CN201210147845将负载型氨基和过渡金属盐复配物材料以醋纤加料二元复合滤棒形式添加于卷烟，用于降低烟气中的HCN和巴豆醛。目前发明中降低烟气HCN的滤棒添加剂主要是固体类材料，且多以醋纤加料形式施加于滤棒，对卷烟原有滤嘴结构改变较大，容易引起卷烟感官质量变化，同时增加了滤棒成型工艺复杂性，这些因素共同制约了其在卷烟中的应用。

发明内容

本发明的目的正是针对上述现有技术存在问题而研制一种选择性降低卷烟主流烟气中HCN的液体功能材料，可通过纸涂布方式应用，不改变滤棒结构和滤棒成型加工工艺，最大限度减少了对卷烟感官质量的影响，且较固体材料复合滤棒添加更易实现，应用成本低。

本发明的目的是通过以下以下技术方案来实现的：一种选择性降低卷烟主流烟气中HCN的液体功能材料，是由过渡金属离子与富含氨基的聚乙烯亚胺水溶液络合得到，所述富含氨基的聚乙烯亚胺PEI重均分子量为500~100000，聚乙烯亚胺水溶液质量分数为5%~40%；过渡金属离子为Cu²⁺、Co²⁺、Fe^2+/3+、Ni²⁺、Zn²⁺，过渡金属离子与PEI的用量比例为0.1~5×10^-4mol/gPEI（即每克PEI中金属离子的摩尔量）。

过渡金属离子的加入是通过加入以下含有过渡金属离子的盐类来实现：铜、锌、镍、钴、铁及亚铁离子的卤化物、硫酸盐和硝酸盐。

络合反应时间为室温下搅拌反应40-80min。

将过渡金属离子与富含氨基的聚乙烯亚胺（PEI）络合后得到液体功能材料，将其以涂布纸-醋纤二元复合滤棒形式应用于卷烟，添加量为10-15mg/支，卷烟主流烟气中HCN释放量可选择性降低25%-40%，同时对卷烟的感官品质总体影响较小。该液体材料通过酸碱反应及络合反应协同作用吸附卷烟烟气中HCN，同时液体材料以纸涂布方式应用，不改变滤嘴结构，最大限度减少了对卷烟感官质量的影响，且纸涂布应用方式较固体材料复合滤棒添加更易实现，应用成本低。

本发明选用的富含氨基且易溶于水的聚乙烯亚胺，既具有碱性，又可与多种金属离子形成络合物。

本发明所述金属络合材料的具体制备方法是：将不同重均分子量的PEI配成一定浓度水溶液，分别加入CuCl₂·H₂O、CuSO₄·5H₂O、ZnCl₂、NiCl₂·6H₂O、CoCl₂·6H₂O、FeCl₂·4H₂O、FeCl₃·6H₂O，室温下搅拌1小时，即得到金属离子改性的PEI液体功能材料Mⁿ⁺-PEI。

本发明提供的液体功能材料具有如下优点：

1.本发明利用酸碱反应及络合反应的协同作用，选择性降低卷烟烟气中的HCN释放量；

2.本发明能够选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量，有效降低率达25%-40%；

3.本发明的产品为液体材料，以涂布纸-醋纤二元复合滤棒形式应用于卷烟，不改变滤棒结构和滤棒成型加工工艺，最大限度减少了对卷烟感官质量的影响，且较固体材料复合滤棒添加更易实现，应用成本低；