专利名称：降低卷烟烟气中烟草特有亚硝胺的嘴棒添加材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种卷烟嘴棒添加材料及制法，尤其是降低卷烟烟气中烟草特有亚硝胺(TSNAs)的嘴棒添加材料及其制备方法。
背景技术：
众所周知，卷烟在被吸用的过程中，烟气中的有害物质将对人体的健康产生危害。目前，人们为了减少这种危害，作了各种努力，如在1998年2月11日公开的中国发明专利申请公开说明书CN 1172617A中披露的一种“香烟中有害健康物质的祛除”。它意欲提供一种能有效地祛除香烟中有害健康的物质的材料，该材料为将NaY型沸石分子筛经过铜离子交换而获得，使用时将其加于香烟的过滤嘴上，使吸出的烟气经其充分吸附后才吸入人体或吐于空气中。但是，这种材料存在着不足之处，首先，不能降低卷烟烟气中烟草特有的亚硝胺，而亚硝胺是一种对人体具有强烈致癌作用的物质；其次，对卷烟烟气中其它有害健康的物质，如烟碱、TPM也不能祛除或降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种能有效地降低卷烟烟气中烟草特有亚硝胺的嘴棒添加材料及其制备方法。
降低卷烟烟气中烟草特有亚硝胺的嘴棒添加材料包括分子筛，特别是该添加材料是由粒径为150～500微米的颗粒状分子筛和均匀分布在该颗粒状分子筛上的贵金属或其氧化物和稀土金属或其氧化物构成，其中，贵金属或其氧化物和稀土金属或其氧化物的粒径为1～50nm。
作为降低卷烟烟气中烟草特有亚硝胺的嘴棒添加材料的进一步改进，所述的分子筛为NaY分子筛或NaX分子筛或NaA分子筛；所述的贵金属或其氧化物为钯(Pd)或其氧化物或铂(Pt)或其氧化物或铑(Rh)或其氧化物或前述的两种以上；所述的稀土金属或其氧化物为铈(Ce)或其氧化物或钕(Nd)或其氧化物或镧(La)或其氧化物或镨(Pr)或其氧化物或前述的两种以上。
降低卷烟烟气中烟草特有亚硝胺的嘴棒添加材料的制备方法包括对分子筛的离子交换，特别是它是按以下步骤完成的(1)、将分子筛制成粒径为150～500微米的颗粒状；(2)、先将颗粒状的分子筛置于稀土金属化合物溶液中交换反应8～24小时，再将其洗涤后于50～80℃干燥3～6小时，之后，于120～200℃下处理2～5小时；(3)、先将处理过的颗粒状的分子筛置于贵金属化合物溶液中负载8～24小时，再将其于50～80℃干燥3～6小时，然后，将其依次于120～200℃处理2～5小时、230～300℃处理3～6小时；或者，于步骤(1)后，先进行步骤(3)，再进行步骤(2)，制得降低卷烟烟气中烟草特有亚硝胺的嘴棒添加材料。
作为降低卷烟烟气中烟草特有亚硝胺的嘴棒添加材料的制备方法的进一步改进，所述的分子筛为NaY分子筛或NaX分子筛或NaA分子筛；所述的稀土金属化合物溶液的浓度为0.5～5.0wt％；所述的稀土金属化合物为铈(Ce)的卤化物或钕(Nd)的卤化物或镧(La)的卤化物或镨(Pr)的卤化物或前述的两种以上；所述的贵金属化合物溶液的浓度为0.01～5.0wt％；所述的贵金属化合物为钯(Pd)的卤化物或铂(Pt)的卤化物或氯铂酸或铑(Rh)的卤化物或前述的两种以上。
相对于现有技术的有益效果是，其一，分别对制得的分子筛和嘴棒添加材料使用场发射扫描电子显微镜进行表征，从得到的扫描电镜照片可知，分子筛为颗粒状，其粒径为150～500微米。嘴棒添加材料由粒径为150～500微米的颗粒状分子筛和均匀分布在该颗粒状分子筛上的贵金属或其氧化物和稀土金属或其氧化物构成，其中，贵金属或其氧化物和稀土金属或其氧化物的粒径为1～50nm；其二，分别对使用稀土金属化合物的铈(Ce)的卤化物或钕(Nd)的卤化物或镧(La)的卤化物或镨(Pr)的卤化物或前述的两种以上和贵金属化合物的钯(Pd)的卤化物或铂(Pt)的卤化物或氯铂酸或铑(Rh)的卤化物或前述的两种以上于分子筛为NaY分子筛或NaX分子筛或NaA分子筛上制备出的嘴棒添加材料用X-射线光电子能谱仪进行表征，从得到的图谱可知，NaY分子筛或NaX分子筛或NaA分子筛上负载有具有催化性能的贵金属或其氧化物的钯(Pd)或其氧化物或铂(Pt)或其氧化物或铑(Rh)或其氧化物或前述的两种以上和具有配位催化作用的稀土金属或其氧化物的铈(Ce)或其氧化物或钕(Nd)或其氧化物或镧(La)或其氧化物或镨(Pr)或其氧化物或前述的两种以上；其三，分别将来加嘴棒添加材料的卷烟和加入嘴棒添加材料的卷烟放在吸烟机上收集烟气，通过对烟气使用气相色谱仪和热能分析仪(GC-TEA)进行测试、分析后，得出卷烟烟气中烟草特有N-亚硝胺(TSNAs)的含量如下表
由上表可见，加入嘴棒添加材料的卷烟的烟气中烟草四种特有亚硝胺都有了较大幅度的降低，对NNK降低达到了48％，平均降低达到了32.2％，取得了较好的降低TSNAs的效果；其四，嘴棒添加材料不仅对TSNAs有较好的降低作用，同时对烟草中的其它有害人体健康的物质也有较好的降低作用，其效果如下表所示，
由上表可以看出，添加材料降低了12％的烟碱和16％的TPM，也降低了6.3％的CO和13％的焦油，从而能有效地保护吸烟者及其周围人们的身体健康；其五，制备过程简单，易于工业化生产，嘴棒添加材料适宜商业化的应用。
下面结合附图对本发明的优选方式作进一步详细的描述。
图1是用JEOL JSM-6300F型场发射扫描电子显微镜对空白分子筛进行100倍的放大后观察拍摄的照片，从照片中可以看出分子筛的形态和粒径的大小；图2是用JEOL JSM-6300F型场发射扫描电子显微镜对空白分子筛在图1的基础上进行20000倍的放大后观察拍摄的照片，从照片中可以看出单个空白分子筛的表面形态；图3是用JEOL JSM-6300F型场发射扫描电子显微镜对嘴棒添加材料进行20000倍的放大后观察拍摄的照片，从照片中可以看出嘴棒添加材料的表面形态和构成，以及贵金属或其氧化物和稀土金属或其氧化物的粒径。
具体实施例方式
首先用常规方法制得或从市场购得商业化的NaY分子筛和NaX分子筛和NaA分子筛。
实施例1完成步骤如下1)、将NaY分子筛制成粒径为150微米的颗粒状，获得近似于图1和图2所示的分子筛。2)、先将颗粒状的NaY分子筛置于浓度为0.5wt％的稀土金属化合物溶液中交换反应24小时，再将其洗涤后于50℃干燥6小时，之后，于120℃下处理5小时；其中，稀土金属化合物为铈(Ce)的卤化物(或钕(Nd)的卤化物或镧(La)的卤化物或镨(Pr)的卤化物或前述的两种以上)。3)、先将处理过的颗粒状的NaY分子筛置于浓度为0.01wt％的贵金属化合物溶液中负载24小时，再将其于50℃干燥6小时，然后，将其依次于120℃处理5小时、230℃处理6小时；其中，贵金属化合物为钯(Pd)的卤化物(或铂(Pt)的卤化物或氯铂酸或铑(Rh)的卤化物或前述的两种以上)。或者，于步骤1)后，先进行步骤3)，再进行步骤2)，制得如图3所示的降低卷烟烟气中烟草特有亚硝胺的嘴棒添加材料。
实施例2完成步骤如下1)、将NaY分子筛制成粒径为250微米的颗粒状，获得近似于图1和图2所示的分子筛。2)、先将颗粒状的NaY分子筛置于浓度为1.5wt％的稀土金属化合物溶液中交换反应20小时，再将其洗涤后于58℃干燥5.5小时，之后，于140℃下处理4.5小时；其中，稀土金属化合物为铈(Ce)的卤化物(或钕(Nd)的卤化物或镧(La)的卤化物或镨(Pr)的卤化物或前述的两种以上)。3)、先将处理过的颗粒状的NaY分子筛置于浓度为1wt％的贵金属化合物溶液中负载20小时，再将其于58℃干燥5.5小时，然后，将其依次于140℃处理4.5小时、250℃处理5.5小时；其中，贵金属化合物为钯(Pd)的卤化物(或铂(Pt)的卤化物或氯铂酸或铑(Rh)的卤化物或前述的两种以上)。或者，于步骤1)后，先进行步骤3)，再进行步骤2)，制得如图3所示的降低卷烟烟气中烟草特有亚硝胺的嘴棒添加材料。
实施例3完成步骤如下1)、将NaY分子筛制成粒径为330微米的颗粒状，获得如图1和图2所示的分子筛。2)、先将颗粒状的NaY分子筛置于浓度为3wt％的稀土金属化合物溶液中交换反应16小时，再将其洗涤后于65℃干燥4.5小时，之后，于160℃下处理3.5小时；其中，稀土金属化合物为铈(Ce)的卤化物(或钕(Nd)的卤化物或镧(La)的卤化物或镨(Pr)的卤化物或前述的两种以上)。3)、先将处理过的颗粒状的NaY分子筛置于浓度为3wt％的贵金属化合物溶液中负载16小时，再将其于65℃干燥4.5小时，然后，将其依次于160℃处理3.5小时、265℃处理4.5小时；其中，贵金属化合物为钯(Pd)的卤化物(或铂(Pt)的卤化物或氯铂酸或铑(Rh)的卤化物或前述的两种以上)。或者，于步骤1)后，先进行步骤3)，再进行步骤2)，制得如图3所示的降低卷烟烟气中烟草特有亚硝胺的嘴棒添加材料。
实施例4完成步骤如下1)、将NaY分子筛制成粒径为410微米的颗粒状，获得近似于图1和图2所示的分子筛。2)、先将颗粒状的NaY分子筛置于浓度为4wt％的稀土金属化合物溶液中交换反应12小时，再将其洗涤后于73℃干燥4小时，之后，于180℃下处理2.8小时；其中，稀土金属化合物为铈(Ce)的卤化物(或钕(Nd)的卤化物或镧(La)的卤化物或镨(Pr)的卤化物或前述的两种以上)。3)、先将处理过的颗粒状的NaY分子筛置于浓度为4wt％的贵金属化合物溶液中负载12小时，再将其于73℃干燥4小时，然后，将其依次于180℃处理2.8小时、280℃处理4小时；其中，贵金属化合物为钯(Pd)的卤化物(或铂(Pt)的卤化物或氯铂酸或铑(Rh)的卤化物或前述的两种以上)。或者，于步骤1)后，先进行步骤3)，再进行步骤2)，制得如图3所示的降低卷烟烟气中烟草特有亚硝胺的嘴棒添加材料。
实施例5完成步骤如下1)、将NaY分子筛制成粒径为500微米的颗粒状，获得近似于图1和图2所示的分子筛。2)、先将颗粒状的NaY分子筛置于浓度为5.wt％的稀土金属化合物溶液中交换反应8小时，再将其洗涤后于80℃干燥3小时，之后，于200℃下处理2小时；其中，稀土金属化合物为铈(Ce)的卤化物(或钕(Nd)的卤化物或镧(La)的卤化物或镨(Pr)的卤化物或前述的两种以上)。3)、先将处理过的颗粒状的NaY分子筛置于浓度为5.wt％的贵金属化合物溶液中负载8小时，再将其于80℃干燥3小时，然后，将其依次于200℃处理2小时、300℃处理3小时；其中，贵金属化合物为钯(Pd)的卤化物(或铂(Pt)的卤化物或氯铂酸或铑(Rh)的卤化物或前述的两种以上)。或者，于步骤1)后，先进行步骤3)，再进行步骤2)，制得如图3所示的降低卷烟烟气中烟草特有亚硝胺的嘴棒添加材料。
再分别选用NaX分子筛或NaA分子筛，重复上述实施例1～5，同样制得了如图3所示的降低卷烟烟气中烟草特有亚硝胺的嘴棒添加材料。
显然，本领域的技术人员可以对本发明的降低卷烟烟气中烟草特有亚硝胺的嘴棒添加材料及其制备方法进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种降低卷烟烟气中烟草特有亚硝胺的嘴棒添加材料，包括分子筛，其特征在于该添加材料是由粒径为150～500微米的颗粒状分子筛和均匀分布在该颗粒状分子筛上的贵金属或其氧化物和稀土金属或其氧化物构成，其中，贵金属或其氧化物和稀土金属或其氧化物的粒径为1～50nm。
2.根据权利要求1所述的降低卷烟烟气中烟草特有亚硝胺的嘴棒添加材料，其特征是分子筛为NaY分子筛或NaX分子筛或NaA分子筛。
3.根据权利要求1所述的降低卷烟烟气中烟草特有亚硝胺的嘴棒添加材料，其特征是贵金属或其氧化物为钯(Pd)或其氧化物或铂(Pt)或其氧化物或铑(Rh)或其氧化物或前述的两种以上。
4.根据权利要求1所述的降低卷烟烟气中烟草特有亚硝胺的嘴棒添加材料，其特征是稀土金属或其氧化物为铈(Ce)或其氧化物或钕(Nd)或其氧化物或镧(La)或其氧化物或镨(Pr)或其氧化物或前述的两种以上。
5.根据权利要求1所述的降低卷烟烟气中烟草特有亚硝胺的嘴棒添加材料的制备方法，包括对分子筛的离子交换，其特征在于是按以下步骤完成的5.1、将分子筛制成粒径为150～500微米的颗粒状；5.2、先将颗粒状的分子筛置于稀土金属化合物溶液中交换反应8～24小时，再将其洗涤后于50～80℃干燥3～6小时，之后，于120～200℃下处理2～5小时；5.3、先将处理过的颗粒状的分子筛置于贵金属化合物溶液中负载8～24小时，再将其于50～80℃干燥3～6小时，然后，将其依次于120～200℃处理2～5小时、230～300℃处理3～6小时；或者，于步骤5.1后，先进行步骤5.3，再进行步骤5.2，制得降低卷烟烟气中烟草特有亚硝胺的嘴棒添加材料。
6.根据权利要求5所述的降低卷烟烟气中烟草特有亚硝胺的嘴棒添加材料的制备方法，其特征是分子筛为NaY分子筛或NaX分子筛或NaA分子筛。
7.根据权利要求5所述的降低卷烟烟气中烟草特有亚硝胺的嘴棒添加材料的制备方法，其特征是稀土金属化合物溶液的浓度为0.5～5.0wt％。
8.根据权利要求5或7所述的降低卷烟烟气中烟草特有亚硝胺的嘴棒添加材料的制备方法，其特征是稀土金属化合物为铈(Ce)的卤化物或钕(Nd)的卤化物或镧(La)的卤化物或镨(Pr)的卤化物或前述的两种以上。
9.根据权利要求5所述的降低卷烟烟气中烟草特有亚硝胺的嘴棒添加材料的制备方法，其特征是贵金属化合物溶液的浓度为0.01～5.0wt％。
10.根据权利要求5或9所述的降低卷烟烟气中烟草特有亚硝胺的嘴棒添加材料的制备方法，其特征是贵金属化合物为钯(Pd)的卤化物或铂(Pt)的卤化物或氯铂酸或铑(Rh)的卤化物或前述的两种以上。
全文摘要
本发明公开了一种降低卷烟烟气中烟草特有亚硝胺的嘴棒添加材料及其制备方法。添加材料是由粒径为150～500微米的颗粒状分子筛和均匀分布在其上的粒径为1～50nm的贵金属或其氧化物和稀土金属或其氧化物构成；方法为1)将分子筛制成粒径为150～500微米的颗粒状；2)将分子筛置于稀土金属化合物溶液中8～24小时，再将其洗涤后于50～80℃干燥3～6小时，再于120～200℃处理2～5小时；3)将分子筛置于贵金属化合物溶液中8～24小时，再将其于50～80℃干燥3～6小时，再依次于120～200℃处理2～5小时、230～300℃处理3～6小时，制得降低卷烟烟气中烟草特有亚硝胺的嘴棒添加材料。它可广泛地用于卷烟的嘴棒中，以降低卷烟烟气中的烟草特有亚硝胺。
文档编号A24D3/06GK1879511SQ20051004054
公开日2006年12月20日 申请日期2005年6月13日 优先权日2005年6月13日
发明者陈林, 张怡, 郑康, 李勇, 崔平, 田兴友, 朱京鸣, 杨晔, 胡坤 申请人:中国科学院合肥物质科学研究院