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沸石分子筛吸附性能及其在烟气减害中的应用

 随着吸烟与健康成为全社会关注焦点,通过沸石及沸石分子筛对卷烟滤嘴材料改进或结构性创新,以达到选择性降低卷烟烟气中有害成分,在确保满足感官质量前提下提高卷烟抽吸的安全性,已成为卷烟科技研究的重点课题之一。

在沸石分子筛制备工艺工业化方面进行研究,首先合成两种高硅沸石粉,再以硅溶胶作为黏结剂,田菁粉作为造孔剂分别制备出20~40目沸石分子筛颗粒,并对分子筛物化性质进行表征和分析,将分子筛颗粒应用于卷烟滤嘴,显示其可有效降低烟气有害成分含量,作为烟草有害物质的吸附材料具有非常广泛的应用前景。

某卷烟厂以沸石粉为基材,使用硅溶胶作为黏结剂,田菁粉作为造孔剂,分别制备FGS-101(以Y型沸石为主体)及FGS-102(以ZSM-5型沸石为主体)分子筛颗粒。参照GB5606.4《卷烟第4部分:感官技术要求》的方法,组织企业卷烟感官质量评吸委员会9名成员,对卷烟样品的感官进行质量评价。

图2为FGS-101、FGS-102分子筛颗粒粉碎后的扫描电镜照片,从图中可以看出,FGS-101晶体外形较为完整,大小均匀,晶粒尺寸集中在1~2μm之间,边缘较为清晰;FGS-102具有长条状外形晶体特征,晶条棱角清晰,晶长在2~3μm之间,横截面为在0.5~1μm之间。

利用X射线衍射仪(XRD)对两种沸石分子筛的物相鉴定及结晶度测定,结果见图3。从XRD图谱上显示的峰值可以看出,FGS-101显示了典型的Y型沸石特征衍射峰经计算,其相对结晶度>95%;FGS-102显示了典型的ZSM-5型沸石特征衍射峰,经计算,其相对结晶度>90%。

制备的沸石分子筛颗粒材料应用于卷烟,对卷烟烟气三项指标无明显影响,这有利于保持卷烟产品风格特征。作为卷烟减害新型材料,FGS-101对烟气中HCN、巴豆醛这两种有害成分具有过滤效果,卷烟危害指数总体下降为0.2;FGS-102对烟气中HCN、巴豆醛、B[a]P三种有害成分具有较好的过滤效果,其对HCN的减害效果达到20.1%,对巴豆醛的降低率达到10.6%,对B[a]P的降低率达到14.4%,卷烟的危害性指数总体下降了0.5,此次研究技术可为卷烟减害技术提供新的思路和途径。

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