[发明专利]一种通过化学交联得到的卷烟烟气重金属吸附剂的应用方法

说明书

技术领域

本发明属于卷烟减害和环境保护技术领域，尤其涉及一种能大规模生产的聚乙烯亚胺修饰的重金属吸附剂的应用方法。

背景技术

世界卫生组织（WHO）以及《控烟框架条约》对烟草制品的控制越来越严格；随着生活水平的不断提高，消费者对自身的健康保护意识以及环保意识也在不断增强，对卷烟安全性的要求也越来越高。因此，开发低危害的卷烟产品是一种趋势。

卷烟烟气中的重金属主要来源于烟草本身，而烟草中的重金属元素主要来源于烟草种植环境中含有重金属污染的土壤、水和空气等。烟草中的铅、砷、镉、铬、汞等重金属元素能以气溶胶或金属氧化物的形式通过烟气进入人体，在形成累积后，可能给人体造成伤害。研究发现一支卷烟的烟气中，最容易被吸收的重金属是镉。对于烟草中重金属含量的控制，目前主要采用两种思路，一方面是对烟叶产地环境重金属的有效控制，研究的重点集中在烟叶品种筛选和生物技术方面。产烟区土壤中重金属的含量及存在形态直接影响着烟叶对重金属的吸收率,一般土壤中可溶性重金属的含量越高,烟叶对重金属的吸收率也越高,其吸收率受到土壤pH、粘粒、有机质和阳离子代换量等因素的影响。另一方面是在卷烟生产过程中采用一些技术来降低主流烟气中重金属含量，研究的重点集中在滤嘴吸附截留技术。一般认为滤嘴可吸附烟气中的重金属颗粒物,减少其对人体的危害。现在已研制出活性炭滤嘴及其它一些效果较好的新型复合滤嘴，对有毒有害的微量元素(镉、镍、砷)及有机化合物等具有吸附作用，有研究结果表明活性炭滤嘴对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。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、镉的累积接触剂量与在肺内沉积具有积极意义。此外，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更强的选择吸收能力。周国俊等的研究结果表明，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。王莹等的研究表明，碳纳米管对Cd、Pb等重金属有比较强的选择性吸附作用。曾光明等的研究表明，将聚乙烯亚胺通过γ-氯丙基三甲基硅烷交联在磁性多孔复合物上，在水溶液中对重金属离子有很好的吸附效果，但是合成过程中聚乙烯亚胺用量较大。本发明采用硅胶环氧化交联聚乙烯亚胺，提高了交联效率，可较大幅度地减少聚乙烯亚胺的用量比例，有效降低生产成本。

硅胶表面多孔的存在增大的吸附剂的比表面积，减小了溶质的扩散阻力，利于快速达到吸附平衡。同时，通过表面修饰使吸附剂带上氨基、羧基等等功能性基团来鳌合或者络合重金属离子也是提高吸附性能的一个重要途径。

聚乙烯亚胺是一种水溶性高分子聚合物，其分子链上拥有大量的胺基N原子，对重金属具有很强的鳌合能力。这种特性已引起了国内外学者的广泛关注，并已将其应用于众多研究领域。在实际的吸附应用中，由于聚乙烯亚胺的水溶性的特点，需要通过选用合适的载体将水溶性聚乙烯亚胺固定，保证其吸附废水中重金属离子的可操作性。载体的性能直接关系到吸附剂的应用效果，操作简便、修饰效果好且不破坏硅胶原有物理性状的聚乙烯亚胺修饰方法是一个重要的研究方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种吸附效果良好的聚乙烯亚胺修饰的卷烟烟气重金属吸附剂的应用方法。该卷烟烟气重金属吸附剂不仅吸附卷烟烟气中的重金属效果好，而且制作工艺简单、生产成本低廉且适于大规模生产。

一种通过化学交联得到的卷烟烟气重金属吸附剂的应用方法，是加入到卷烟的滤嘴中，用于吸附烟气中的重金属；所述重金属吸附剂的添加量为30mg/支；

所述的重金属吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将硅胶置于120℃烘5~8h进行活化，使硅胶表面生成硅羟基；

（2）取出步骤（1）得到的活化后的硅胶5g，放入干燥的三口烧瓶中，用30ml二甲苯做溶剂，搅拌加热至80℃，再加入10ml环氧丙烷，控制反应温度在60-100℃条件下反应3-8小时后，抽滤反应产物，将环氧化的硅胶60-100℃干燥10-30min，放入索氏抽提管中用甲苯抽提24h，除去产物中多余的环氧丙烷，放入真空干燥箱中50-80℃干燥8-24h，制得环氧化的硅胶；

（3）将干燥的环氧化的硅胶放入三口烧瓶中，加入质量百分比30-60%的聚乙烯亚胺水溶液，搅拌下于60-100℃反应5-8h，反应完后用水冲洗、抽滤，放入真空干燥箱中干燥至恒重，制得所述的卷烟烟气重金属吸附剂；