基于氧化镍的选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的催化剂及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及卷烟制造领域，尤其涉及一种用于选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的催化剂及其制备方法。一种基于氧化镍的选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的催化剂，该催化剂按质量百分比计，由以下的组份构成：氧化镍，0.1%～5%，氧化铝载体，95%～99.9%。本发明由于采用了上述的技术方案，该催化剂采用蛋壳型催化剂的制备方法，使活性金属集中在载体的表面，减少活性金属的含量，从而降低催化剂在滤嘴中的添加对卷烟吸味的影响，催化剂生产工艺简单，且具有一定粒度，提供了一种适合卷烟应用的催化剂，制成的复合滤嘴最高可以选择性降低卷烟主流烟气中60%左右的氰化氢释放量，具有很好的应用前景。
【专利说明】基于氧化镍的选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及卷烟制造领域，尤其涉及一种用于选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的催化剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]卷烟主流烟气中的氰化氢(HCN)主要来自于烟草中的蛋白质、氨基酸和硝酸盐的转化，特别是甘氨酸、脯氨酸及氨基二羧酸的热解。氰化氢(HCN)是一种剧毒物质，氰基(C『)在人体内容易与细胞线粒体内的氧化型细胞色素氧化酶中的Fe3+结合，从而阻止Fe3+的还原，抑制细胞色素氧化酶，使细胞组织不能利用氧，产生细胞内窒息性缺氧。Hoffmann将其列入卷烟主流烟气有害成分的名单中。因此降低卷烟主流烟气中的氰化氢已成为卷烟减害降焦的重要内容。
[0003]对于卷烟主流烟气中氰化氢的消除，综合考虑卷烟主流烟气的特点(成分复杂，气体温度仅为50 °C)和技术实施的难易程度(可对烟叶、卷烟纸和滤嘴等卷烟主要组成部分进行修饰或处理)，研究和开发高效的吸附剂，并将其添加到滤嘴中，以选择性降低卷烟主流烟气中的氰化氢是最有效可行的途径。目前，研究发现活性炭、金属氧化物、负载金属盐、中药材、离子交换树脂、多孔材料等对氰化氢均有较好的吸附性能，其中应用最广泛的滤嘴添加剂是活性炭。例如，中国专利CN201010567352.7公开了一种以负载硅酸钾或硅酸钠的活性炭为载体，通过在其表面粘结氧化镁制得一种卷烟滤嘴添加剂，当添加量为30mg/支时，可选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的30%。中国专利CN201110025677.7公开了一种活性炭负载植物生物碱的新材料，添加于卷烟滤棒中能够降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量25%以上。虽然活性炭材料能有效降低卷烟主流烟气的氰化氢释放量，但是活性炭对主流烟气中的大部分气相化合物同样具有较强的吸附，使得活性炭材料对卷烟吸味的影响很大，这大大限制了活性炭材料的应用。
[0004]因此，通过简单的工艺，制`备一类对卷烟主流烟气中氰化氢具有稳定的、高效的选择性吸附材料，使得在降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的同时能够较好的保持卷烟原有吸味，具有重要的研究意义和巨大的市场价值。
【发明内容】
[0005]为了解决上述的技术问题，本发明的一个目的在于提供一种能选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的催化剂，该催化剂的制备工艺简单，且具有一定粒度，能够很好地满足复合滤嘴生产工艺的要求，而且可直接进行放大生产，具有很好的工业化应用前景。本发明的第二个目的是提供上述催化剂的制备方法，考虑到催化剂对卷烟吸味的影响，本发明采用蛋壳型催化剂的制备方法，使活性金属集中在载体的表面，减少活性金属的含量，从而降低催化剂在滤嘴中的添加对对卷烟吸味的影响。
[0006]为了实现上述的第一个目的，本发明采用了以下的技术方案:一种基于氧化镍的选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的催化剂，该催化剂按质量百分比计，由以下的组份构成:
氧化镍0.1%~5%,
氧化铝载体95%~99.9%。
[0007]作为优选，该催化剂按质量百分比计，由以下的组份构成:
氧化镍0.5%~1%,
氧化铝载体99%~99.5%。
[0008]为了提高性能，氧化铝载体选用La改性的氧化铝，其中La的质量分数为0.5%~5%。
[0009]作为进一步的改进，上述的氧化铝载体的粒度为40~80目。
[0010]为了实现上述的第二个目的，本发明采用了以下的技术方案:
一种制备上述基于氧化镍选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的催化剂的方法，该方法包括以下的步骤:
1)氧化铝载体的预处理:将氧化铝载体在100-200摄氏度下干燥6~24小时，浸溃预定量的NH4F水溶液，然后经100-150摄氏度下干燥6~24小时，最后在400-600摄氏度下焙烧8小时，得到 预处理的氧化铝载体，备用；
2)采用等体积浸溃法，将镍盐配制成相应的水溶液，然后将步骤I)得到的氧化铝载体加入到该溶液中，在50-150摄氏度下干燥12~48小时，得到催化剂前驱体；
3)在空气气氛的保护下，将催化剂前驱体在400-600摄氏度下焙烧2飞小时，得到所述的催化剂。
[0011]作为优选，所述的镍盐为氯化盐、硝酸盐或硫酸盐。
[0012]本发明还要求保护一种选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的卷烟，卷烟的过滤嘴滤芯中加入上述的催化剂。
[0013]本发明由于采用了上述的技术方案，该催化剂采用蛋壳型催化剂的制备方法，使活性金属集中在载体的表面，减少活性金属的含量，从而降低催化剂在滤嘴中的添加对卷烟吸味的影响，催化剂生产工艺简单，且具有一定粒度，提供了一种适合卷烟应用的催化剂，制成的复合滤嘴最高可以选择性降低卷烟主流烟气中60%左右的氰化氢释放量，具有很好的应用前景。
【具体实施方式】
[0014]实施例1
将10克40~80目的氧化铝载体在150摄氏度下干燥12小时，与25毫升5mol/L的NH4F水溶液混合，然后经100摄氏度干燥12小时，并在500摄氏度下焙烧4小时，得到预处理的氧化铝载体，备用。然后采用等体积浸溃法，将0.167克六水氯化镍配制成相应的水溶液，并将I克经过预处理的氧化铝载体加入到该溶液中，在70摄氏度下干燥48小时，得到催化剂前驱体。最后将催化剂前驱体在空气气氛的保护下在400摄氏度下焙烧4小时，得到催化剂。
[0015]在滤嘴贴近烟丝段设置一段添加50 mg催化剂的滤柱(15 mm长度)制成复合滤嘴，并制成卷烟。样品处理和抽吸环境按照国家标准GB/T16447-2004《烟草及烟草制品调节和测试的大气环境》，吸烟机条件按照国家标准GB/T 16450-2004《常规分析用吸烟机定义和标准条件》。与对照卷烟(长嘴利群，氰化氢释放量为136.4 Ug /支)相比，采用本复合滤嘴具有较好的选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的效果，结果见下表1:
表1降害效果
【权利要求】
1.一种基于氧化镍的选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的催化剂，其特征在于该催化剂按质量百分比计，由以下的组份构成: 氧化镍0.1%~5%, 氧化铝载体95%~99.9%。
2.根据权利要求1所述的一种基于氧化镍的选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的催化剂，其特征在于该催化剂按质量百分比计，由以下的组份构成: 氧化镍0.5%~1%, 氧化铝载体99%~99.5%。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于氧化镍的选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的催化剂，其特征在于:氧化铝载体为La改性的氧化铝，其中La的质量分数为0.5%~5%。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于氧化镍的选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的催化剂，其特征在于:氧化铝载体的粒度为40-80目。
5.一种制备权利要求1或2所述的一种基于氧化镍的选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的催化剂的方法，其特征在于该方法包括以下的步骤: 1)氧化铝载体的预处理:将氧化铝载体在100-200摄氏度下干燥6~24小时，浸溃预定量的NH4F水溶液，然后经100-150摄氏度下干燥6~24小时，最后在400-600摄氏度下焙烧4~8小时，得到预处理的氧化铝载体，备用； 2)采用等体积浸溃法，将钴盐配制成相应的水溶液，然后将步骤I)得到的氧化铝载体加入到该溶液中，在50-150摄氏度下干燥12~48小时，得到催化剂前驱体； 3)在空气气氛的保护下，将催化剂前驱体在400-600摄氏度下焙烧2飞小时，得到所述的催化剂。
6.根据权利要求5所述的一种基于氧化镍的选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的催化剂的制备方法，其特征在于:钴盐为氯化盐、硝酸盐或硫酸盐。
7.一种选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢释放量的卷烟，其特征在于:卷烟的过滤嘴滤芯中加入权利要求1所述的催化剂。
【文档编号】B01J23/83GK103736490SQ201410019723
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月16日 优先权日:2014年1月16日
【发明者】周国俊, 沈凯, 郭杨龙, 储国海, 夏俊, 夏倩, 徐建, 肖卫强, 李霞, 卢昕博, 史春云, 詹望成, 俎健 申请人:浙江中烟工业有限责任公司