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随着各种降焦减害卷烟滤嘴向经济化、实用化、安全化和选择吸附高效化方向发展,对滤嘴材料、滤嘴结构在选择性吸附烟气有害成分的同时能最大程度地保留烟气特有香吃味品质的要求也日益苛刻。然而,目前普遍使用的醋酸纤维滤嘴还无法实现这一理想要求。为达到降焦保香的理想效果,本文探索了四种方法选择性降低卷烟烟气中部分有害物质。
(1)以羧甲基淀粉(CMS)为原料,利用螯合在羧甲基淀粉钠上面的铁离子和烟气中的阴离子反应生成无毒物质从而达到降低主流烟气中部分有害成分。并通过正交实验对CMS-Fe2+络合物最佳配比进行了优化。结果表明在反应体系pH7.0,络合时间3h,硫酸亚铁铵与CMS的质量分数比1.2:1,抗氧化剂添加量50%的条件下,络合物中Fe2+的质量含量为4.06%。通过离子色谱法和氢火焰离子检测器分别对氨和巴豆醛进行标气检测,结果表明,CMS-Fe2+络合物几乎完全能去除氨,降低巴豆醛为16.99%。
(2)以玉米淀粉为原料,将玉米淀粉与高碘酸钠反应制备出不同取代度的玉米双醛淀粉,作为特殊过滤材料添加入滤嘴中,结果表明不同取代度的双醛淀粉对烟气中的HCN、巴豆醛具有一定的吸附性,但并非显著,与空白相对照,其降低卷烟中的HCN、巴豆醛含量均不到10%,并且对氨吸附性无影响。
(3)以玉米淀粉为原料,采用糖化酶酶解淀粉,通过控制水解反应条件制备不同孔径、孔容及孔结构特性的多孔淀粉。借助于扫描电镜(SEM)和全自动气体吸附仪(ASAP)确定了多孔淀粉最佳吸附HCN,NH3,巴豆醛孔结构参数。结果表明:在反应温度50℃条件下,加入液体糖化酶(0.05%,V/V)水解时间4h下制备的多孔淀粉对HCN、氨、巴豆醛的吸附效果最好。对烟气中HCN,NH3,巴豆醛含量分别降低5.9217%,24.2776%和20.8427%。
(4)由于部分酶解得到的多孔淀粉颗粒结构受到一定程度的破坏,通过化学交联可增强多孔淀粉结构的稳定性,并且交联也能在很大程度上增加多孔淀粉的表面积,因此首先利用磷酸根离子与淀粉发生交联反应,然后在对其水解,通过控制水解条件制备不同孔径大小交联磷酸玉米多孔淀粉,增强多孔淀粉选择性吸附卷烟烟气中有害物质能力。
通过连续流动法,离子色谱法和高效液相色谱法分别对HCN,NH3,巴豆醛进行检测,结果表明当水解反应时间4h交联磷酸玉米多孔淀粉(DS=0.092)对HCN,NH3,巴豆醛清除效果最好。交联磷酸玉米多孔淀粉对烟气中HCN,NH3,巴豆醛含量分别降低13.0407%,35.9254%,31.0623%。