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本文开展了两方面的研究。首先通过对有机酸和金属离子的筛选,合成了以柠檬酸、苹果酸、乳酸等为配体,以FeⅢ、MnⅡ、ZnⅡ、CeⅢ为中心离子的配合物,添加到烟丝中,使其具有助燃和催化氧化CO的功能。
首次使用有机酸的铁、铈等配合物,用于降低卷烟烟气中的CO,通过助燃实验和差热实验分析,发现以铈和铁为中心离子的配合物具有较好的助燃性能。由于柠檬酸、苹果酸和乳酸均有较强的吸水性,加入这三种有机酸作配体的配合物,使得卷烟含水率上升,从而影响了卷烟烟气中CO含量、TPM和卷烟的抽吸口数。我们采用吸水性较差的乙二胺四乙酸作为配体解决了卷烟含水率过高的问题,而且制成的配合物也具有较好的助燃性能。分析其助燃性表现在这类配合物能够降低烟丝热裂解的活化能,而热裂解活化能的降低,导致卷烟的燃烧速度加快,减少了卷烟的抽吸口数,从而使摄入的一氧化碳量相应减少;其催化性通过空穴作为载流子传导电荷引发CO+MO=CO2+M的反应,从而起到降低烟气中CO含量的作用。
其次,在配合物应用研究的基础上,研究了兼具保润和助燃性能的复合型卷烟添加剂,以玉米糖浆为原料,将其适当氧化成多羟基酸,然后再以此为配体,以具有助燃性的金属离子为中心离子合成配合物。这种配合物既能够起到催化氧化烟气中的CO的作用,对烟丝有较好的保润效果,而且又降低了保润剂的生产成本,预期对卷烟的吃味不产生负面效果。结果表明:在相对湿度为38%的环境中,喷加以玉米葡萄糖酸为配体的保润剂的烟丝含水率与喷加丙二醇的含水率相当。通过助燃实验,发现该配合物有一定的助燃性能。从而得到结论,本实验制得的保润剂具有保湿和助燃双重效果,既降低了添加剂添加的种类,又减少了添加剂对烟的吸味的影响,同时也降低了卷烟成本。