[发明专利]一种改性磷铝分子筛滤嘴吸附材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种改性磷铝分子筛滤嘴吸附材料及其制备方法与应用，属于卷烟技术领域。该吸附材料属于一种金属Fe改性APO‑5分子筛，具体制备步骤包括FeAPO‑5初始凝胶的配制、晶化、干燥、焙烧等步骤，制备的吸附材料为孔径均一的介孔APO‑5分子筛，Fe原子通过晶格取代进入APO‑5骨架后改变了其电负性和生成B酸位中心，将其用于卷烟滤嘴中制备复合滤嘴后，可有效降低卷烟主流烟气中的苯酚、HCN和巴豆醛的释放量，因而具有较好的推广应用价值。

技术领域

本发明属于卷烟技术领域，具体涉及一种改性磷铝分子筛滤嘴吸附材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，人类对健康和环境的关注普遍加强，而吸烟带来的健康和环境影响引来了越来越多的注意。世界烟草组织对卷烟的降焦减害长期以来一直都高度重视，各国都积极响应，而卷烟行业作为中国经济发展的支柱产业之一，市场对卷烟的要求越来越高。在不影响消费者感官舒适度的前提下，减少卷烟烟气中的有害成分，这一直是烟草业研究的热点。在卷烟滤嘴中添加吸附材料是一种行之有效的方法。

烟气中苯酚、氰化氢和巴豆醛都属于负面影响较大的有害成分，一直以来都受到了科技工作者们的重视。但目前国内外开展的降低卷烟烟气中苯酚、HCN和巴豆醛含量的研究工作，对于能够同时吸附三种气体的材料并且能够达到降低含量要求的少之又少。专利CN 104941606A采用分子筛-聚醚砜复合材料用于降低卷烟主流烟气中巴豆醛和HCN的含量，巴豆醛的降低率可达22.03%-32.48%，HCN的降低率可达21.58%-34.20%；专利CN106263024A制备了一种烟用添加剂，可以降低烟气中苯酚28.34%；上述专利或存在制备工艺较为复杂的问题，或难以同时去除多种有害物质的问题。如何降低苯酚、HCN、巴豆醛的释放量，降低吸烟对健康的危害，具有重大意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种能够同时降低卷烟烟气中苯酚、氢氰酸和巴豆醛释放量的吸附材料。该吸附材料是一种分子筛，将其用于制备卷烟复合滤嘴，从而降低卷烟烟气中的苯酚、氢氰酸和巴豆醛释放量；本发明同时提供了该吸附材料的制备方法，该吸附材料采用水热合成法制备而成，采用晶格取代法改性APO-5分子筛，在加入Fe后FeAPO-5改变了电负性，生成B酸位中心，将本发明材料用于卷烟滤嘴中制备复合滤嘴后，可有效降低卷烟主流烟气中的苯酚、HCN和巴豆醛的释放量，最高可降低其释放量：58%、55%、54%，因而具有较好的推广应用价值。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种改性磷铝分子筛滤嘴吸附材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤（1），FeAPO-5初始凝胶的配制：将拟薄水铝石用水制成悬浮液，之后将硝酸铁用水溶解后，加入到拟薄水铝石悬浮液中，搅拌混合至呈悬浮液状态；之后，在搅拌状态下，逐滴加入体积浓度为80%～85%磷酸，加完后继续搅拌0.9～1.1h后，在搅拌的状态下逐滴加入三乙胺，加完后继续搅拌1.9～2.1h，得到FeAPO-5初始凝胶；

其中，硝酸铁、拟薄水铝石中的Al₂O₃、H₃PO₄、三乙胺和水的总用量的摩尔比为n：（1-n）：1：0.74～0.76：m，其中n=0.03～0.09，m=1.00～1.22；

所述的水的总用量为拟薄水铝石中所含的结晶水的量、将拟薄水铝石制成悬浮液所用的水的量与将硝酸铁溶解所用的水的量之和；

步骤（2），晶化、干燥及焙烧：将步骤（1）制备好的FeAPO-5初始凝胶加入以聚四氟乙烯为内衬的反应釜中，在180℃～200℃的温度下晶化24h～48h后，取出将其迅速冷却室温，之后水洗2~5次，置于118～122℃烘箱中干燥7.5～8.5h，取出，磨成细粉至负100目，最后将细粉在450℃～650℃的马弗炉中焙烧4h～6h小时，得到FeAPO-5，即改性磷铝分子筛滤嘴吸附材料。