一种降低烟气中氢氰酸释放量的树脂材料及其制备方法
【专利摘要】本发明属于卷烟减害降焦【技术领域】，具体涉及一种用于选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的树脂材料及其制备方法。该材料为阴离子交换树脂材料或负载金属离子的螯合型树脂材料。制备方法为：将阴离子交换树脂按GB/T5476-1996标准处理后，喷洒无水乙醇后晾干即可；将螯合型离子交换树脂按GB/T5476-1996标准处理后，喷洒无水乙醇晾干后，浸泡在有过渡金属离子的水溶液中，清洗即可。本发明增加了降低卷烟主流烟气中氢氰酸的滤嘴添加材料的种类，拓宽了离子交换树脂和螯合型树脂的应用范围；本发明处理方法简单、操作简便、原料易得，成本较低，而且对氢氰酸的选择性吸附能力较高，因而具有较好的应用价值。
【专利说明】一种降低烟气中氢氰酸释放量的树脂材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于卷烟减害降焦【技术领域】，具体涉及一种用于选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的树脂材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]氢氰酸(HCN)是一种剧毒物质，是几种呼吸酶的抑制剂，其致毒机理主要为CN^与氧化型细胞色素氧化酶中的Fe3+结合，阻断了氧化过程中Fe3+的电子传递，进而使组织细胞不能利用氧，造成内窒、昏迷、呼吸停止。
[0003]卷烟主流和侧流烟气中都含有氢氰酸，一般含量为30-300 μ g/支，主要是由氨基酸及相关化合物在70(T1000°C下裂解产生的，在最具有代表性的七种卷烟烟气有害成分中位居第二。因此，研究能够有效降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量，并保持卷烟的固有品质的方法，对于提高卷烟吸食安全性、保护人类健康具有重要意义。
[0004]国内外目前脱除氢氰酸的方法主要有四种:碱液吸收法、吸附法、直接氧化法和催化氧化法。对于卷烟主流烟气中微量氢氰酸的脱除，从脱除效果来看，吸附法和催化氧化法较为合适。现有技术中，专利CN201846784U中采用羧甲基淀粉碱溶液处理多孔亲水性乙烯基聚合物HW-65F得到保水材料，将制得的保水材料添加在滤嘴中，它可以选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸，添加量为40mg/支时，选择降低率最高可达35%。然而由于一般乙烯基聚合物不易降解，若大量使用会造成环境污染。专利CN101336752A中将有机碱性颗粒添加在滤嘴中的纤维基材上，添加量在l(T60mg/支范围时，其对卷烟烟气中氢氰酸释放量的降低率最高可达53.1%。但卷烟主流烟气中有很多酸性物质，单纯的在滤嘴中添加碱性物质无法达到选择性降低氢氰酸的目的，若选用不当，在降低氢氰酸释放量的同时，也会改变卷烟烟气的吃味而降低卷烟样品品质。
[0005]阴离子交换树脂在去除废水中的氰化物的领域得到了广泛了应用，负载金属离子的螯合型树脂可以很好地除去水中的氟，但在卷烟方面它们应用的很少。专利CN102599654A中将大孔树脂添加在滤嘴中，其可以有效地吸附卷烟烟气中的苯酚。专利CN102613704A中将聚醋酸乙烯酯吸附树脂添加在卷烟滤嘴中，添加量在l(T30mg/支范围内，其对卷烟烟气中的苯酚的释放量降低率最高可达29.8%。但离子交换树脂和负载金属离子的螯合型树脂在降低卷烟烟气中的氢氰酸方面鲜有报道。
【发明内容】
[0006]本发明目的在于提供一种用于选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的树脂材料及其制备方法。
[0007]本发明采取的技术方案如下: 一种用于选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的树脂材料，该材料为阴离子交换树脂材料或负载金属离子的螯合型树脂材料。
[0008]所述用于选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的树脂材料，所述金属离子为Cu2+、Zn2+、Co2+、Fe3+或Ni2+中的一种或几种任意比例的混合物。
[0009]所述用于选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的树脂材料，阴离子交换树脂为717强碱性阴离子交换树脂、D201大孔强碱性阴离子交换树脂、D301大孔弱碱性阴离子交换树脂中的一种或多种任意比例的混合物；螯合型树脂为D401螯合型树脂、D751大孔螯合型树脂中的一种或两种任意比例的混合物。
[0010]所述用于选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的树脂材料，所述负载金属离子的螯合型树脂材料孔径为20nnT25nm,比表面积为20m2/g~40m2/g,粒度为20~60目。
[0011]所述用于选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的树脂材料在降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的用途，添加在卷烟滤嘴中部，添加量为IOlOmg/支。
[0012]所述用于选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的树脂材料的制备方法，阴离子交换树脂材料按以下步骤制备获得:
将阴离子交换树脂按GB/T 5476-1996标准处理后，均匀喷洒无水乙醇后晾干，即可得到所需的阴离子交换树脂材料；
负载金属离子的螯合型树脂材料按以下方法获得:
将螯合型树脂按GB/T 5476-1996标准处理后，均匀喷洒无水乙醇后晾干后，浸泡在有过渡金属离子的水溶液中，搅拌20-24小时后用去离子水洗涤，至没有过渡金属离子洗出后抽滤，最后喷洒无水乙醇后晾干，即可得到所需的的负载金属离子的螯合型树脂材料。
[0013]所述用于选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的树脂材料的制备方法，阴离子交换树脂为717强碱性阴离子交换树脂、D201大孔强碱性阴离子交换树脂、D301大孔弱碱性阴离子交换树脂中的一种或多种任意比例的混合物；螯合型离子交换树脂为D401螯合型树脂、D751大孔螯合型树脂中的一种或两种任意比例的混合物。
[0014]所述用于选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的树脂材料的制备方法，过渡金属离子水溶液中过渡金属离子浓度为0.01~1.50mol/L，过渡金属离子为Cu2+、Zn2+、Co2+、Fe3+或Ni2+中的一种或几种任意比例的混合物。
[0015]所述用于选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的树脂材料的制备方法，螯合型树脂与过渡金属离子溶液按质量:体积=1: 10-20的比例配制，优选质量:体积=1:15的比例，其中质量单位为g，体积单位为mL。
[0016]本发明通过将阴离子交换树脂和负载金属离子的螯合型树脂添加在卷烟滤嘴中用于选择性降低卷烟烟气中氢氰酸，不但增加了选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸的滤嘴添加材料的种类，也拓宽了离子交换树脂和螯合型树脂的应用范围；所提供的阴离子交换树脂材料和负载金属离子的螯合型树脂材料，处理方法简单、操作简单、原料易得，成本较低，而且对氢氰酸的选择性吸附能力较高，因而具有较好的应用价值。
【具体实施方式】
[0017]下面结合实施例对本发明做进一步的解释说明。
[0018]实施例1
本实施例中用于选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的树脂材料，阴离子交换树脂材料按以下方法处理获得:
将阴离子交换树脂按GB/T 5476-1996标准处理后，均匀喷洒无水乙醇后晾干，即可得到所需的阴离子交换树脂材料；
所述阴离子交换树脂为:D201大孔强碱性阴离子交换树脂(样品1)、717强碱性阴离子交换树脂(样品2)；
螯合型离子交换树脂按GB/T 5476-1996标准处理后，喷洒无水乙醇后晾干即得添加材料，未负载金属离子；
所述螯合型离子交换树脂为D401螯合型树脂(样品3)、D751大孔螯合型树脂(样品4)。
[0019]将阴离子交换树脂材料和未负载金属离子的螯合型树脂材料，按30mg/支的添加量，添加在卷烟滤嘴的中部，制成三段式复合滤嘴，以不添加任何滤减材料的滤嘴为对照样品，对卷烟制品进行抽吸试验。所用卷烟抽吸试验前在温度(22 ± I) °C、相对湿度(60 ± 2 )%条件下平衡48小时，经重量(平均重量±0.02g)及吸阻(平均吸阻±49Pa)分选，挑出符合标准的试验卷烟。
[0020]按照标准抽吸条件在吸烟机上进行卷烟抽吸试验，并按照标准YC/T 253-2008和GB/TI 9609-2004分别进行氢氰酸释放量和焦油释放量的检测。
[0021]结果如表1所示，其中卷烟烟气中化学成分的选择性降低率=化学成分降低率一焦油降低率，此处选择性降低率=氢氰酸降低率-焦油降低率。
_ 表1卷烟样品氢氰酸和焦油释放重测试结果_
【权利要求】
1.一种用于选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的树脂材料，其特征在于，该材料为阴离子交换树脂材料或负载金属离子的螯合型树脂材料。
2.如权利要求1所述用于选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的树脂材料，其特征在于，所述金属离子为Cu2+、Zn2+、Co2+、Fe3+或Ni2+中的一种或几种任意比例的混合物。
3.如权利要求1所述用于选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的树脂材料，其特征在于，负载金属离子的螯合型树脂材料孔径为20nnT25nm,比表面积为20m2/g~40m2/g,粒度为20~60目。
4.如权利要求1所述用于选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的树脂材料，其特征在于，阴离子交换树脂为717强碱性阴离子交换树脂、D201大孔强碱性阴离子交换树脂、D301大孔弱碱性阴离子交换树脂中的一种或几种任意比例的混合物；螯合型树脂为D401螯合型树脂、D751大孔螯合型树脂中的一种或两种任意比例的混合物。
5.权利要求1所述用于选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的树脂材料在降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的应用，其特征在于，添加在卷烟滤嘴中部，添加量为.10~40mg/ 支。
6.权利要求1所述用于选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的树脂材料的制备方法，其特征在于， 阴离子交换树脂材料按以下步骤制备获得: 将阴离子交换树脂按GB/T 5476-1996标准处理后，均匀喷洒无水乙醇后晾干，即可得到阴离子交换树脂材料； 负载金属离子的螯合型树脂材料按以下方法获得: 将螯合型树脂按GB/T 5476-1996标准处理后，均匀喷洒无水乙醇晾干后，浸泡在有过渡金属离子的水溶液中，搅拌20-24小时后用去离子水洗涤，至没有过渡金属离子洗出后抽滤，最后喷洒无水乙醇晾干，即可得到负载金属离子的螯合型树脂材料。
7.如权利要求6所述用于选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的树脂材料的制备方法，其特征在于，阴离子交换树脂为717强碱性阴离子交换树脂、D201大孔强碱性阴离子交换树脂、D301大孔弱碱性阴离子交换树脂中的一种或几种任意比例的混合物；螯合型树脂为D401螯合型树脂、D751大孔螯合型树脂中的一种或两种任意比例的混合物。
8.如权利要求6所述用于选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的树脂材料的制备方法，其特征在于，过渡金属离子水溶液中过渡金属离子浓度为0.01~1.50mol/L，过渡金属离子为Cu2+、Zn2+、Co2+、Fe3+或Ni2+中的一种或几种任意比例的混合物。
9.如权利要求6所述用于选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的树脂材料的制备方法，其特征在于，螯合型树脂与过渡金属离子溶液按质量:体积=1: 10-20的比例配制，其中质量单位为g，体积单位为mL。
【文档编号】B01J20/30GK103908954SQ201410125152
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】付鹏, 马宇平, 赵清香, 聂聪, 刘民英, 田海英, 盛亚落, 李怀奇, 周浩, 陈伟 申请人:河南中烟工业有限责任公司, 郑州大学