活性炭孔結(jié)構(gòu)對主流煙氣粒相物過濾效率的影響.pdf

1、活性炭因其具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)、巨大的比表面積和良好的可加工性能，成為復(fù)合濾嘴添加劑中研究最多，應(yīng)用最為廣泛的吸附劑材料。本文主要探討了活性炭孔結(jié)構(gòu)對煙氣粒相物過濾效率的影響，為活性炭復(fù)合濾嘴在中式卷煙中的應(yīng)用和卷煙“減害降焦”
　　 工作的開展提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)支持，同時對制備具有特定孔結(jié)構(gòu)和性能的活性炭及卷煙生產(chǎn)中選擇煙用活性炭有一定的指導(dǎo)意義。
　　 首先，利用低溫氮吸附法測定并得到了3 種椰殼基煙用活性炭和3 種杏

2、核基煙用活性炭的吸附脫附等溫線，利用BET模型計算了其比表面積和總孔容積，通過H-K 法和BJH 法分別計算了微孔和中孔孔結(jié)構(gòu)參數(shù)及孔徑分布，同時還利用掃描電子顯微鏡觀察了活性炭表面孔形貌。結(jié)果表明，目前市售商品化煙用活性炭孔結(jié)構(gòu)不盡相同，所選6種活性炭樣品中，Y1、CTN 樣品為微孔型活性炭，微孔率均在97％以上；X3、X5樣品為中孔型活性炭，微孔率僅為69.3％和55.5％；X2、Y5樣品微孔含量介于X3、X5樣品和Y1、CTN 樣

3、品之間，分別為87.2％，81.8％。SEM 觀察煙用活性炭樣品表面孔形貌發(fā)現(xiàn)，活性炭表面均呈蜂窩狀，孔隙發(fā)達，大孔都呈開放狀的管道狀結(jié)構(gòu)，管壁上分布著大小不等的圓形和橢圓形小孔。
　　 然后，較全面的考察了活性炭孔結(jié)構(gòu)與主流煙氣粒相物中常規(guī)化學(xué)成分過濾效率之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)加入活性炭能不同程度地降低卷煙主流煙氣中常規(guī)成分含量，而在活性炭用量相同情況下，三元復(fù)合方式對煙氣常規(guī)成分的過濾效率比二元復(fù)合方式高。在吸附煙氣成分的過程中，

4、不同孔結(jié)構(gòu)的活性炭的比表面積決定了其總吸附量，孔徑分布影響其吸附選擇性。卷煙主流煙氣中總粒相物、煙堿、水分和焦油的含量隨著抽吸口數(shù)的增加均呈現(xiàn)較為穩(wěn)定的增加；在卷煙抽吸過程中，不同孔結(jié)構(gòu)的活性炭對煙氣常規(guī)成分的過濾效率隨著抽吸口數(shù)的增加呈現(xiàn)動態(tài)變化。采用定性描述的方法評價活性炭卷煙感官質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)加入活性炭使煙支吸阻增大，煙氣濃度和香氣量有所減少，刺激性降低，無明顯的異味和不適感覺，對卷煙感官質(zhì)量無負面影響。
　　 結(jié)合獨有的煙氣

5、發(fā)生裝置以及氣路切換和高倍率稀釋技術(shù)，建立了一種新型的基于在線沖擊檢測卷煙煙氣氣溶膠粒徑分布的測試方法和裝置，實現(xiàn)了逐口抽吸時新鮮煙氣氣溶膠顆粒粒徑大小、濃度和分布狀態(tài)的實時檢測，為評價新型添加劑，卷煙輔材等對煙氣氣溶膠顆粒物的影響提供了一種新的分析手段。在考察了裝置的穩(wěn)定性及方法的重復(fù)性后，利用該方法檢測了幾種活性炭卷煙煙氣氣溶膠粒徑分布特征，發(fā)現(xiàn)加入活性炭后可有效降低卷煙主流煙氣中顆粒物含量，但對顆粒物的分布狀態(tài)影響不大；活性炭比表

6、面積和孔徑分布對煙氣氣溶膠顆粒物粒子數(shù)濃度有一定影響，比表面積越高，吸附能力越強，顆粒物數(shù)目越少；當比表面積相近時，孔徑分布有重要影響，較大孔隙含量較多的活性炭對煙氣顆粒物的過濾更有利。七個樣品煙氣氣溶膠顆粒物粒子數(shù)濃度99％以上的粒子粒徑集中在0.007～0.948 μm 粒徑段，質(zhì)量濃度集中在0.262～9.910 μm 粒徑段，粒子數(shù)濃度和質(zhì)量濃度隨抽吸口數(shù)均呈上升趨勢，主流煙氣氣溶膠粒子數(shù)濃度平均每口在6.46×108～8.86

7、×108個/cm3，質(zhì)量濃度平均每口在3.13×104～3.85×104 mg/m3，單支卷煙中粒子數(shù)總濃度介于3.88×109～5.31×109個/cm3 之間，質(zhì)量總濃度介于1.88×105～2.31×105mg/m3 之間。
　　 為更深入的了解活性炭孔結(jié)構(gòu)對卷煙主流煙氣過濾效率的影響以及對煙氣氣相化合物與粒相物過濾效率的差異，又考察了不同活性炭對卷煙主流煙氣中兩類重要的有害成分（羰基化合物和酚類化合物）的吸附選擇性，發(fā)現(xiàn)

8、活性炭對卷煙主流煙氣中七種酚類物質(zhì)的過濾效率與粒相物的過濾效率有明顯的相關(guān)性；活性炭對幾種單酚類物質(zhì)的過濾效率要明顯高于雙酚類物質(zhì)，其中鄰甲酚的過濾效率最高，苯酚次之?；钚蕴繉頍熤髁鳠煔庵械聂驶衔镉休^好的吸附效果，活性炭比表面積越大，過濾效率越高，當比表面積相近時，孔徑較小活性炭的過濾效率較高；活性炭對巴豆醛的過濾效率最高，對乙醛的過濾效率最低?；钚蕴繉庀喑煞值倪^濾效率明顯高于粒相成分，當六種不同孔結(jié)構(gòu)的活性炭添加量均為23 m