CN118235882A - 一种酸碱组合式过滤嘴及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种酸碱组合式过滤嘴及其制备方法。所述酸碱组合式过滤嘴包括过滤嘴壳体以及固定在所述过滤嘴壳体内的酸性基底材料和碱性基底材料。本发明通过基底材料上附着的碱性和酸性物质与烟气中的相应酸性和碱性有害物质发生中和反应，有效减少了氰化氢、富马酸、酚类物质以及氨、氮化物、烟碱、亚硝胺等有害物质的吸入。并且，本发明采用了环保且成本效益高的基底材料和酸碱处理液体，同时保证了过滤嘴的透气性和吸附性，提供了健康促进的吸烟体验。此外，本发明的过滤嘴能显著降低烟气中的总粒相物、焦油和尼古丁含量，且对氨等有害成分的吸附性能得到了极大的提升。
Description
技术领域
本发明涉及香烟过滤嘴技术领域，具体为一种酸碱组合式过滤嘴及其制备方法。
背景技术
烟草制品在现代社会中广泛流行，然而，烟草燃烧过程中会产生大量有害物质，对人体健康造成严重威胁。这些有害物质主要包括焦油、烟碱、氮氧化物、氨气、氰化氢、酚类化合物、苯并芘等。烟焦油是这些有害物质中的一种，它是有机质在缺氧条件下不完全燃烧的产物，含有多种致癌物质和促癌物质，尽管含量微小，但长期积累可能对健康造成严重影响。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种酸碱组合式过滤嘴及其制备方法，通过降低吸入烟草燃烧产生的有害物质，提高过滤效率，解决了上述背景技术中提出的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
根据本发明的第一方面，提供了一种酸碱组合式过滤嘴，包括过滤嘴壳体以及固定在所述过滤嘴壳体内的酸性基底材料和碱性基底材料。
优选的，所述酸性基底材料和碱性基底材料的体积密度均为20～150kg/m3。
优选的，所述酸性基底材料和碱性基底材料交替排布。
优选的，所述酸性基底材料选自负载有机酸的基底材料；
所述碱性基底材料选自负载碱性物质的基底材料。
优选的，所述有机酸选自草酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸、鞣酸中至少一种。
优选的，所述碱性物质选自碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种。
优选的，所述基底材料选自棉棒、海绵、醋纤棒、纸纤维棒、PLA纤维棒和无纺布滤棒中的至少一种。
根据本发明的第二方面，提供了一种酸碱组合式过滤嘴的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述基底材料置于含有有机酸和溶剂的混合溶液中，浸渍，烘干，得到所述酸性基底材料；
(2)将所述基底材料置于含有碱性物质和溶剂的混合溶液中，浸渍，烘干，得到所述碱性基底材料；
(3)将所述酸性基底材料和所述碱性基底材料依次固定在所述过滤嘴壳体内，形成所述酸碱组合式过滤嘴。
优选的，步骤(1)和步骤(2)中，所述溶剂选自水、乙醇、乙二醇和丙三醇中的至少一种。
优选的，步骤(1)中，所述含有有机酸和溶剂的混合溶液的质量浓度为1～3wt％；
步骤(2)中，所述含有碱性物质和溶剂的混合溶液的质量浓度为1～5wt％。
(三)有益效果
本发明提供了一种酸碱组合式过滤嘴及其制备方法。具备以下有益效果：
本方案提供的一种酸碱组合式过滤嘴，通过基底材料上附着的碱性和酸性物质与烟气中的相应酸性和碱性有害物质发生中和反应，有效减少了氰化氢、富马酸、酚类物质以及氨、氮化物、烟碱、亚硝胺等有害物质的吸入。并且，本发明采用了环保且成本效益高的基底材料和酸碱处理液体，同时保证了过滤嘴的透气性和吸附性，提供了健康促进的吸烟体验。此外，对本发明的过滤嘴进行实验验证，结果显示，本发明的过滤嘴能显著降低烟气中的总粒相物、焦油和尼古丁含量，且对氨等有害成分的吸附性能得到了极大的提升。
附图说明
图1为本发明提供的一种酸碱组合式过滤嘴的结构示意图；
图2为本发明实施例1采用的无纺布对氨的吸附测试结果图；
图3为本发明实施例1制备的酸碱组合式过滤嘴对氨的吸附测试结果图。
图中，1、过滤嘴壳体；2、酸性基底材料；3、碱性基底材料。
具体实施方式
为了更好的说明阐述本发明的内容，下面结合具体实施例进行展开说明。本发明提供了一种酸碱组合式过滤嘴的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将基底材料置于含有有机酸和溶剂的混合溶液中，浸渍，烘干，得到酸性基底材料；
(2)将基底材料置于含有碱性物质和溶剂的混合溶液中，浸渍，烘干，得到碱性基底材料；
(3)将酸性基底材料和碱性基底材料依次固定在过滤嘴壳体内，形成酸碱组合式过滤嘴。
在具体实施方式中，有机酸选自草酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸、鞣酸中至少一种。本发明选择有机酸可以与烟草产生的烟气中的碱性有害物质发生反应，且本身不具备挥发性，不会造成烟气的刺激性；均为可作为食品添加剂的物质。
在具体实施方式中，碱性物质选自碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种。本发明选择的碱性物质可以与烟草产生的烟气中的酸性有害物质发生反应，反应产物(二氧化碳、水及盐)无毒性；且本身不具备挥发性、刺激性，在合理用量下可以用作食品添加剂……。
在具体实施方式中，溶剂选自水、乙醇、乙二醇和丙三醇中的至少一种。
在具体实施方式中，步骤(1)中，含有有机酸和溶剂的混合溶液的质量浓度为1～3wt％；
步骤(2)中，含有碱性物质和溶剂的混合溶液的质量浓度为1～5wt％。
在具体实施方式中，基底材料选自棉棒、海绵、醋纤棒、纸纤维棒、PLA纤维棒和无纺布滤棒中的至少一种。
通过上述制备方法得到的酸碱组合式过滤嘴，如图1所示，包括过滤嘴壳体1以及固定在所述过滤嘴壳体1内的酸性基底材料2和碱性基底材料3。
需要说明的是，本发明中的酸性基底材料2和碱性基底材料3在过滤嘴壳体1内的位置可以调换，将一个酸性基底材料2和一个碱性基底材料3作为一组，过滤嘴壳体1内可以填充固定1组，也可以填充固定多组。
本发明选择的基底材料多孔，透气，比表面积大，当烟气通过时，附着在基底材料上的酸性物质会与烟气中的碱性有害物质发生反应，如氰化氢、富马酸或酚类物质等，附着在基地材料上的碱性物质会与烟气中的酸性有害物质发生反应，如氨、氮化物、烟碱或亚硝胺等。反应后的物质会附着于基底材料上，不会随着烟气流动，进而过滤烟气中的有害成分。
以下结合具体实施方式对本发明的一种酸碱组合式过滤嘴及其制备方法进行说明。
实施例1
选择体积密度为20kg/m3的棉无纺布作为基地材料，将棉无纺布浸没于质量浓度为1wt％的碳酸钠水溶液中，浸泡5min，再于100℃下烘干，得到碱性基底材料；再取棉无纺布浸没于质量浓度为1wt％的鞣酸水溶液中，浸泡5min，再于100℃下烘干，得到酸性基底材料；将得到的酸性基底材料和碱性基底材料依次固定在过滤嘴壳体中，得到酸碱组合式过滤嘴。
分别对本实施例中的清洁棉无纺布和制成的酸碱组合式过滤嘴进行氨吸收测试，通过离子色谱法分析过滤烟气后的棉无纺布和过滤嘴，分别如图2和图3所示，酸碱组合式过滤嘴对氨的吸附性能提高了27.31倍。
此外还根据GB/T19609-2004所规定的方法测试该过滤嘴的总粒相物、焦油过滤效果，结果显示经过滤嘴后的烟气总粒相物降低了28.6％，焦油降低了20.2％；按标准GB/T23355-2009所规定的方法测试该过滤嘴的尼古丁过滤效果，结果显示经过滤嘴后的烟气中尼古丁降低了44.4％。
实施例2
选用体积密度为140kg/m3、直径为7.2mm的PET纤维棒作为基底材料，将纤维棒浸没在质量浓度为2wt％的碳酸氢钠水溶液中，浸泡5分钟，再100℃烘干，得到碱性基底材料；再取洁净的纤维棒浸没在质量浓度为5wt％的柠檬酸水溶液中，浸泡5分钟，再于100℃烘干，得到酸性基底材料。将两种处理后的纤维棒分别裁切成10mm长度，将其按顺序填充固定于过滤嘴壳体中，得到酸碱组合式过滤嘴。
按标准GB/T19609-2004所规定的方法测试该过滤嘴的总粒相物、焦油过滤效果，结果显示经过滤嘴后的烟气总粒相物降低了31％，焦油降低了26.7％；
按标准GB/T 23355-2009所规定的方法测试该过滤嘴的尼古丁过滤效果，结果显示经过滤嘴后的烟气中尼古丁降低了35.1％。
通过离子色谱法分析过滤烟气后的过滤嘴，结果显示，经过酸碱处理后的基底材料，对氨的吸附性能提高了105％。
实施例3
选用体积密度为50kg/m3、厚度为10mm的三聚氰胺海绵作为基底材料，将海绵浸没在质量浓度为3wt％的氢氧化钠水溶液中，浸泡5分钟，再于100℃烘干，得到碱性基底材料；再取洁净的三聚氰胺海绵浸没在质量浓度为1wt％的苹果酸水溶液中，浸泡5分钟，再于100℃烘干，得到酸性基底材料。将两种处理后的海绵分别裁切成直径7.5mm的圆柱体，将其按顺序填充固定于过滤嘴壳体中，即得到酸碱组合式过滤嘴。
按标准GB/T19609-2004所规定的方法测试该过滤嘴的总粒相物、焦油过滤效果，结果显示经过滤嘴后的烟气总粒相物降低了39.1％，焦油降低了19.0％；
按标准GB/T 23355-2009所规定的方法测试该过滤嘴的尼古丁过滤效果，结果显示经过滤嘴后的烟气中尼古丁降低了26.3％。
通过离子色谱法分析过滤烟气后的过滤嘴，结果显示，经过酸碱处理后的基底材料，对氰化氢的吸附性能提高了46％。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种酸碱组合式过滤嘴，其特征在于：包括过滤嘴壳体以及固定在所述过滤嘴壳体内的酸性基底材料和碱性基底材料。
2.根据权利要求1所述的一种酸碱组合式过滤嘴，其特征在于：所述酸性基底材料和碱性基底材料的体积密度均为20～150kg/m3。
3.根据权利要求1所述的一种酸碱组合式过滤嘴，其特征在于：所述酸性基底材料和碱性基底材料交替排布。
4.根据权利要求1所述的一种酸碱组合式过滤嘴，其特征在于：所述酸性基底材料选自负载有机酸的基底材料；
所述碱性基底材料选自负载碱性物质的基底材料。
5.根据权利要求4所述的一种酸碱组合式过滤嘴，其特征在于：所述有机酸选自草酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸、鞣酸中至少一种。
6.根据权利要求4所述的一种酸碱组合式过滤嘴，其特征在于：所述碱性物质选自碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种。
7.根据权利要求4所述的一种酸碱组合式过滤嘴，其特征在于：所述基底材料选自棉棒、海绵、醋纤棒、纸纤维棒、PLA纤维棒和无纺布滤棒中的至少一种。
8.一种权利要求1至7任意一项所述的一种酸碱组合式过滤嘴的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将所述基底材料置于含有有机酸和溶剂的混合溶液中，浸渍，烘干，得到所述酸性基底材料；
(2)将所述基底材料置于含有碱性物质和溶剂的混合溶液中，浸渍，烘干，得到所述碱性基底材料；
(3)将所述酸性基底材料和所述碱性基底材料依次固定在所述过滤嘴壳体内，形成所述酸碱组合式过滤嘴。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)和步骤(2)中，所述溶剂选自水、乙醇、乙二醇和丙三醇中的至少一种。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述含有有机酸和溶剂的混合溶液的质量浓度为1～3wt％；
步骤(2)中，所述含有碱性物质和溶剂的混合溶液的质量浓度为1～5wt％。
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