[发明专利]含氧化铝或/和羟基铝铁的改性蒙脱石滤嘴添加剂及应用

说明书

技术领域

本发明涉及卷烟技术领域，具体地说是一种含纳米氧化铝或羟基铝的改性蒙脱石滤嘴添加剂及应用。

背景技术

近年来，低焦油卷烟已经逐渐成为烟草行业的主流，卷烟减害降焦也越来越显示其重要性。使用滤嘴添加剂是一种非常好的减害降焦手段。虽然目前关于烟用吸附材料的研究也越来越多，但真正大规模使用的只有活性炭添加剂。

蒙脱石是一种优良的多孔改性基质材料，具有自然界分布广泛，价格便宜，安全无害等多种优点。蒙脱石的001晶面层间非常小，通过阳离子交换，将需要的金属离子交换进入层间，形成插层化合物，层间的金属化合物由于层间高度的限制，呈现为纳米级别的状态。通过高温煅烧等方法也可以制备该金属的氧化物柱撑蒙脱石材料。最重要的是，蒙脱石作为一种食品添加剂和药用物质，有着很好的安全性保障。

发明内容

本发明的目的是提供一种含纳米氧化铝或羟基铝的改性蒙脱石滤嘴添加剂及应用。该添加剂能够有效降低卷烟烟气中氨气等成分的含量，其中，含纳米羟基铝的改性蒙脱石滤嘴添加剂对苯并[a]芘有着一定的选择性吸附作用。

本发明在不改变烟支的配方组分的前提下，在卷烟过滤嘴中加入一定量的氧化铝（Al₂O₃）或羟基铁（Al(OH)）柱撑的蒙脱石吸附材料。利用材料中固有的结构羟基和三价铝离子（Al³⁺）的化学吸附作用，吸附烟气中的氨气（NH₃），苯并[a]芘等成分。

本发明解决技术问题的技术方案是：

用纳米羟基铝柱撑剂在钠基蒙脱石层间进行柱撑，固定在蒙脱石001晶面层间，在500℃下煅烧3 h，得到含纳米氧化铝的改性蒙脱石滤嘴添加剂。

用纳米羟基铝柱撑剂在钠基蒙脱石层间进行柱撑，固定在蒙脱石001晶面层间，得到含纳米羟基铝的改性蒙脱石滤嘴添加剂。

用纳米氧化铝改性蒙脱石和羟基铝改性蒙脱石两种混合物的改性蒙脱石滤嘴添加剂，混合比例为1：0.5－1：3。

以上所述的含纳米氧化铝或/和羟基铝的改性蒙脱石滤嘴添加剂的应用是将所述添加剂加入卷烟滤嘴中作为烟气吸附材料，加入量为每支卷烟5 mg。

在卷烟滤嘴总加入一定量的氧化铝或羟基铝柱撑的蒙脱石吸附材料。其中铝离子以柱撑的形式被牢牢地束缚在蒙脱石的001晶面层间，很难脱离。且铝离子本身也是一种对人体安全无害的金属离子，因此，该材料具有良好的安全性。

采用铝盐经过碱的羟基化处理，以羟基化胶体团的形式进入蒙脱石层间。所得样品直接清洗、干燥便得到羟基铁柱撑的蒙脱石材料；经过清洗，高温煅烧得到的便是氧化铝柱撑的蒙脱石材料。

经过扫描电镜、物理吸附、氨气化学吸附和卷烟添加实验测试，柱撑后的蒙脱石材料其001晶面层间距增大，有利于烟气成分的进入，对氨气和烟气粒相物的吸附能力增强。所得材料对氨气和烟气粒相物有着较好的吸附作用，其中羟基柱撑的蒙脱石材料对烟气中的苯并[a]芘有着一定的选择性吸附作用。该滤嘴添加剂具有可塑性强，吸附效果好，安全无毒的优点，且价格低廉，适用高效。

附图说明

图1 柱撑蒙脱石Al(OH)-M和Al₂O₃-M放大10000倍下的SEM图。

图2 M、Al(OH)-M和Al₂O₃-M柱撑蒙脱石的N₂的物理吸附-脱附曲线图。

图3 Al₂O₃-M的氨气化学脱附等压曲线及其Gaussian多峰拟合曲线。

具体实施方式

Al₂O₃和Al(OH)柱撑蒙脱石的合成：

     1）钠基蒙脱石的合成：100g蒙脱石加入1500mL水中，充分溶胀后，加热到85℃并加入5g氢氧化钠和5g硫酸钠。反应3h，过滤并洗涤5次，干燥后研磨备用。

2）羟基铝柱撑剂的配制：分别配制0.2mol/L的AlCl3水溶液和0.4mol/L的NaOH溶液。按溶液体积比1：1将NaOH溶液加入到剧烈搅拌AlCl3溶液中，持续搅拌2 h。静置老化2天。

3）取5g钠基蒙脱石加入到500 ml去离子水中，持续搅拌1h，待蒙脱石完全溶胀后，加入50 ml老化好的羟基铝柱撑剂，并剧烈搅拌2 h。静置24 h后过滤，以去离子水洗涤至无氯离子（AgNO₃溶液检测），并于80℃下干燥。