[发明专利]一种可降低卷烟主流烟气重金属释放量的络合吸附剂及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明属于卷烟加工制造及卷烟减害降焦领域，具体涉及具有降低卷烟主流烟气重金属释放量的添加剂的应用及其制备方法。

背景技术

烟草作为一种特殊的消费品，是通过烟支燃烧形成烟气后进入人体的，其中烟气中的重金属(铅(Pb)、砷(As)、镉(Cd)、铬(Cr)、汞(Hg)等)以气溶胶或金属氧化物的形式易在人体内富集而产生危害，1989年美国将As、Cd、Cr、Pb、Ni、Cu、Hg等7种重金属元素列入107种卷烟烟气有害成分，1990年Hoffman清单也将As、Cd、Cr、Pb、Ni、Se、Hg等7种重金属元素列入烟草中的44种有害成分。烟气中的这些重金属主要来源于烟草种植过程中的烟叶富集，烟叶加工成卷烟后，由于重金属元素挥发性低大部分会继续残留在烟丝中，这些重金属在卷烟燃吸过程中会部分转移到主流烟气中对吸烟者构成健康风险。据报道[张领弟等，中国卫生检验杂志，2001，11(5)：520]，在吸烟过程中，香烟中铅挥发性较小，且通过烟头及过滤嘴的吸附，对主动吸烟者及被动吸烟者造成危害较小；而镉的挥发性较大，且过滤嘴吸附量较小，故对主动吸烟者及被动吸烟者均可能造成危害。有研究报告表明，吸烟男性血镉浓度明显比不吸烟者高[辛楠等，中国医药生物技术，2009，4(5)：390]。因此，如何减少吸烟对人体的危害是一个势在必行的重大课题，开展降低卷烟燃吸过程中的重金属含量必将具有重要的科学意义和应用价值。

在废水和废气处理过程中有很多新材料和新技术可用于重金属治理，但这些材料和技术很难适用于卷烟烟气的重金属处理，这是因为用于处理卷烟烟气的重金属材料必须安全无毒和对烟气重金属具有快速的气固相吸附能力，而且这种添加剂在卷烟加工过程中要易于添加且不影响卷烟吸味，由于这些特殊的要求，研究和开发能降低烟气中重金属含量的新材料和新技术还非常有限。

有研究表明，活性炭滤嘴对Cd、Ni和As的吸附能力分别为醋酸纤维滤嘴的4.25、3.58和1.61倍，吸附效果明显增强[刘若曼等，环境与健康杂志，1999，16(4)：204]，但活性炭对烟气成分的吸附没有选择性，在降低烟气有害成分的同时，也能吸附烟气中其他香味成分，严重影响卷烟吸味而难以被消费者接受。也有报道称含壳聚糖的活性炭复合滤嘴对烟气中的重金属和其他有害物质有着较强的吸附能力[郭立民等，化学工程师，2002，1：17]，但仍然存在吸附无选择性和影响卷烟吸味的问题。醋酸纤维与黄苓制备的复合滤嘴，能有效减少香烟主流烟气中镉和铅的诱变物，对于减少吸烟者吸入重金属铅、镉在肺内沉积具有积极意义[汤平涛等，中国公共卫生学报，1995，14(4)：231]，但其机械化生产制造还有待研究。J.W.小卡拉维等发明了一种香烟过滤器[J.W.小卡拉维等，中国专利CN 101043826A]，其过滤器中含有与戊二醛相交联的壳聚糖和与乙二醛相交联的壳聚糖制成高的表面积/质量比的多孔树脂材料，可选择性去除卷烟烟气中的醛、氰化氢、羰基化合物和重金属等，但这类材料由于可降低具有香味作用的羰基化合物而影响卷烟吸味。陈育如等采用酞菁类化合物作为卷烟降害剂[陈育如等，中国专利CN 1709171A]，酞菁类化合物对烟气中的CO、氮氧化物、醛类、胺类等有害物质有明显的降低作用，还能去除重金属离子、淬灭自由基，但该类酞菁类化合物成本高且存在安全性问题难以工业化应用。周国俊等将叶绿素铜和叶绿酸钠中的一种或者两种加入到醋酸甘油三酯，喷撒到丝束中，或者制备成40-80目颗粒添加到嘴棒中，能够有效截留重金属[周国俊等，中国专利CN 101238913A]，但绿素铜和叶绿酸钠基本不溶于醋酸甘油三酯，存在添加困难和影响丝束成型等问题，且绿素铜本身就是一种络合物，对重金属再络合能力有限。

发明内容

本发明旨在针对现有技术的不足，提供一种可降低卷烟烟气重金属释放量的络合吸附剂及其制备方法和应用。本发明制备的络合吸附剂中，能与重金属离子选择性反应形成络合物，提高对重金属离子选择性吸附性能而被截留下来，同时该添加剂的制备过程简单，易于工业化应用，具备应用前景，此外，该络合吸附剂还能部分改善卷烟吸味。

本发明的提供的络合吸附剂是将氨基酸负载于无机载体颗粒或醋酸纤维载体上而成。

本发明的络合吸附剂对烟气中释放的重金属量具有去除作用。

本发明将氨基酸负载于硅胶、氧化铝、分子筛或醋酸纤维等载体上，通过氨基酸与载体的化学反应而得到的一种固体颗粒状的负载型氨基酸络合吸附剂。

所述的无机载体颗粒为硅胶、氧化铝或分子筛颗粒。颗粒大小为10-100目，优选为40-60目。