專利名稱：含氧化鋁或/和羥基鋁鐵的改性蒙脫石濾嘴添加劑及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及卷煙技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種含納米氧化鋁或羥基鋁的改性蒙脫石濾嘴添加劑及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
近年來，低焦油卷煙已經(jīng)逐漸成為煙草行業(yè)的主流，卷煙減害降焦也越來越顯示其重要性。使用濾嘴添加劑是一種非常好的減害降焦手段。雖然目前關(guān)于煙用吸附材料的研究也越來越多，但真正大規(guī)模使用的只有活性炭添加劑。蒙脫石是一種優(yōu)良的多孔改性基質(zhì)材料，具有自然界分布廣泛，價格便宜，安全無害等多種優(yōu)點。蒙脫石的001晶面層間非常小，通過陽離子交換，將需要的金屬離子交換進入層間，形成插層化合物，層間的金屬化合物由于層間高度的限制，呈現(xiàn)為納米級別的狀態(tài)。通過高溫煅燒等方法也可以制備該金屬的氧化物柱撐蒙脫石材料。最重要的是，蒙脫石作為一種食品添加劑和藥用物質(zhì)，有著很好的安全性保障。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種含納米氧化鋁或羥基鋁的改性蒙脫石濾嘴添加劑及應(yīng)用。該添加劑能夠有效降低卷煙煙氣中氨氣等成分的含量，其中，含納米羥基鋁的改性蒙脫石濾嘴添加劑對苯并[a]花有著一定的選擇性吸附作用。本發(fā)明在不改變煙支的配方組分的前提下，在卷煙過濾嘴中加入一定量的氧化鋁(Al2O3)或羥基鐵(Al (OH))柱撐的蒙脫石吸附材料。利用材料中固有的結(jié)構(gòu)羥基和三價鋁離子(Al3+)的化學吸附作用，吸附煙氣中的氨氣(NH3)，苯并[a]芘等成分。本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是:
用納米羥基鋁柱撐劑在鈉基蒙脫石層間進行柱撐，固定在蒙脫石001晶面層間，在500°C下煅燒3 h，得到含納米氧化鋁的改性蒙脫石濾嘴添加劑。用納米羥基鋁柱撐劑在鈉基蒙脫石層間進行柱撐，固定在蒙脫石001晶面層間，得到含納米羥基鋁的改性蒙脫石濾嘴添加劑。用納米氧化鋁改性蒙脫石和羥基鋁改性蒙脫石兩種混合物的改性蒙脫石濾嘴添加劑，混合比例為I:0.5 -1:3。以上所述的含納米氧化鋁或/和羥基鋁的改性蒙脫石濾嘴添加劑的應(yīng)用是將所述添加劑加入卷煙濾嘴中作為煙氣吸附材料，加入量為每支卷煙5 mg。在卷煙濾嘴總加入一定量的氧化鋁或羥基鋁柱撐的蒙脫石吸附材料。其中鋁離子以柱撐的形式被牢牢地束縛在蒙脫石的001晶面層間，很難脫離。且鋁離子本身也是一種對人體安全無害的金屬離子，因此，該材料具有良好的安全性。采用鋁鹽經(jīng)過堿的羥基化處理，以羥基化膠體團的形式進入蒙脫石層間。所得樣品直接清洗、干燥便得到羥基鐵柱撐的蒙脫石材料；經(jīng)過清洗，高溫煅燒得到的便是氧化鋁柱撐的蒙脫石材料。
經(jīng)過掃描電鏡、物理吸附、氨氣化學吸附和卷煙添加實驗測試，柱撐后的蒙脫石材料其001晶面層間距增大，有利于煙氣成分的進入，對氨氣和煙氣粒相物的吸附能力增強。所得材料對氨氣和煙氣粒相物有著較好的吸附作用，其中羥基柱撐的蒙脫石材料對煙氣中的苯并[a]芘有著一定的選擇性吸附作用。該濾嘴添加劑具有可塑性強，吸附效果好，安全無毒的優(yōu)點，且價格低廉，適用高效。


圖1柱撐蒙脫石Al (OH) -M和Al2O3-M放大10000倍下的SEM圖。圖2M、Al (OH)-M和Al2O3-M柱撐蒙脫石的N2的物理吸附-脫附曲線圖。圖3Al2O3-M的氨氣化學脫附等壓曲線及其Gaussian多峰擬合曲線。
具體實施例方式Al2O3和Al (OH)柱撐蒙脫石的合成:
I)鈉基蒙脫石的合成:100g蒙脫石加入1500mL水中，充分溶脹后，加熱到85°C并加入5g氫氧化鈉和5g硫酸鈉。反應(yīng)3h，過濾并洗滌5次，干燥后研磨備用。2)羥基鋁柱撐劑的配制:分別配制0.2mol/L的A1C13水溶液和0.4mol/L的NaOH溶液。按溶液體積比1:1將NaOH溶液加入到劇烈攪拌A1C13溶液中，持續(xù)攪拌2 h。靜置老化2天。3)取5g鈉基蒙脫石加入到500 ml去離子水中，持續(xù)攪拌lh，待蒙脫石完全溶脹后，加入50 ml老化好的羥基鋁柱撐劑，并劇烈攪拌2 h。靜置24 h后過濾，以去離子水洗滌至無氯離子(AgNO3溶液檢測)，并于80°C下干燥。4)將干燥 好的羥基鋁柱撐蒙脫石樣品(簡寫為Al (OH) -M)在500°C下煅燒3 h后研磨。所得柱撐蒙脫石材料為顆粒細小的固體粉末，為了表征其微觀形貌，對Al2O3-M和Al (OH)-M進行了掃描電鏡(SEM)測試。在放大10000倍的情況下，Al2O3-M和Al (OH)-M的SEM圖如圖1所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，Al (OH)-M和A1203-M都存在著不同程度的團聚現(xiàn)象。Al(OH)-M的團聚顆粒大小一般在8-10 μ m左右，經(jīng)高溫固相法煅燒后，樣品團聚顆粒有所減小，但一般也在4-8 μπι左右。部分團聚較小的顆粒直徑大約在0.5-2 μπι左右。將Α1203-Μ、Al (OH)-M和M進行N2物理吸附測試，所得吸附-脫附曲線如圖2所示。三種蒙脫石材料的吸附-脫附曲線整體都呈現(xiàn)為IV型等溫線，遲滯回線呈現(xiàn)為Η3型。因此，柱撐改性沒有明顯改變蒙脫石固有的特征片層狀結(jié)構(gòu)，孔結(jié)構(gòu)以狹縫型孔為主。表I中所示為各樣品的BET比表面積數(shù)據(jù)。表I Μ、Al (OH) -M 和 Al2O3-M 的 BET 比表面積
權(quán)利要求
1.一種含氧化鋁的改性蒙脫石濾嘴添加劑，其特征在于用納米羥基鋁柱撐劑在鈉基蒙脫石層間進行柱撐，固定在蒙脫石OOl晶面層間，在500°C下煅燒3 h，得到含納米氧化鋁的改性蒙脫石濾嘴添加劑。
2.一種含納米羥基鋁的改性蒙脫石濾嘴添加劑，其特征在于用納米羥基鋁柱撐劑在鈉基蒙脫石層間進行柱撐，固定在蒙脫石001晶面層間，得到含納米羥基鋁的改性蒙脫石濾嘴添加劑。
3.一種含氧化鋁和羥基鋁的改性蒙脫石濾嘴添加劑，其特征在于所述添加劑為納米氧化鋁改性蒙脫石和羥基鋁改性蒙脫石兩種混合物，混合比例為1:0.5 — 1:3。
4.權(quán)利要求1一 3所述的含氧化鋁或/和羥基鋁的改性蒙脫石濾嘴添加劑的應(yīng)用，其特征在于將所述 添加劑加入卷煙濾嘴中作為煙氣吸附材料，加入量為每支卷煙5 mg。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含納米氧化鋁或/和羥基鋁的改性蒙脫石濾嘴添加劑及應(yīng)用。將羥基鋁離子通過離子交換的方式插入蒙脫石001晶面層間，得氧化鋁(Al2O3)或羥基鐵(Al(OH))柱撐的蒙脫石吸附材料作為濾嘴添加劑，在卷煙過濾嘴中加入一定量的該濾嘴添加劑。利用材料中固有的結(jié)構(gòu)羥基和三價鋁離子(Al3+)的化學吸附作用，吸附煙氣中的氨氣(NH3)，苯并[a]芘等成分。經(jīng)過掃描電鏡、物理吸附、氨氣化學吸附和卷煙添加實驗測試，結(jié)果表明柱撐后的蒙脫石材料其001晶面層間距增大，對氨氣和煙氣粒相物的吸附能力增強。其中羥基鋁改性的蒙脫石濾嘴添加劑對卷煙煙氣中的苯并[a]芘具有一定的選擇性吸附作用。該濾嘴添加劑具有可塑性強，吸附效果好，安全無毒的優(yōu)點，且價格低廉，適用高效。
文檔編號A24D3/06GK103212366SQ20131013670
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月19日
發(fā)明者王昆淼, 何沛, 劉志華, 趙偉, 韓敬美, 劉春波, 耿俊, 陳永寬, 繆明明 申請人:云南煙草科學研究院