[发明专利]一种醋酸铁交联蒙脱石滤嘴添加剂及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及卷烟技术领域，具体地说是一种醋酸铁交联蒙脱石滤嘴添加剂及其应用。

背景技术

近年来，随着对卷烟安全性要求的提高，如何降低卷烟有害物质的含量，已经成为烟草行业和医学界普遍关心的话题；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。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醋酸铁交联蒙脱石滤嘴添加剂及其应用，它能够有效降低卷烟烟气中焦油、苯并（a）芘等成分的含量。

本发明的技术方案是：对三氯化铁插层的蒙脱石进行熏蒸离子交换，使其中的氯离子交换为醋酸根离子，并洗涤干燥，得到醋酸铁交联蒙脱石滤嘴添加剂。

具体按以下步骤进行：

1）钠基蒙脱石Na-M的合成：将100g蒙脱石加入1500mL水中，充分溶胀后，加热到85℃并加入5g NaOH和5g Na₂SO₄反应3h，过滤并洗涤5次，干燥后研磨备用；

2）FeCl₃插层蒙脱石FeCl₃-M的合成：将300ml去离子水中加入3 g钠基蒙脱石，搅拌1 h，充分溶胀后，加入30 ml0.1 mol/L的FeCl₃溶液，继续剧烈搅拌12 h，并静置24 h后过滤，洗涤，干燥；

3）醋酸铁柱撑蒙脱石FeAc-M的合成： 取1g FeCl₃-M放入熏蒸装置中，装置底部加入80 ml冰醋酸，80℃下加热熏蒸4 h；冷却后取出样品，干燥并研磨，得醋酸铁交联蒙脱石，将其作为滤嘴添加剂。

将醋酸铁交联蒙脱石滤嘴添加剂加入到卷烟滤嘴中，吸附烟气中有害成分，加入量为每支卷烟5-40 mg。

铁离子和醋酸根离子均是对人体安全无害的离子，因此，该材料具有良好的安全性。

本发明用FeCl₃在钠基蒙脱石层间进行插层，使铁离子能够固定在蒙脱石001晶面层间，得到含铁的改性蒙脱石。将含铁的改性蒙脱石在熏蒸装置中与冰醋酸一起熏蒸反应，将其中的氯离子交换为醋酸根离子，利用醋酸根离子的有机特性，能够较好地吸附烟气中的有机成分。

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醋酸铁交联的蒙脱石滤嘴添加剂。利用材料中醋酸根离子的有机特性和三价铁离子（Fe³⁺）的无机特性吸附烟气中的部分有害成分。

经扫描电镜、物理吸附和卷烟添加实验测试，改性后的蒙脱石材料其001晶面层间距增大，对部分烟气成分的吸附能力增强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 是本发明的熏蒸反应装置图。

图2是钠基蒙脱石（Na-M）和醋酸铁交联的蒙脱石（FeAc-M）的XRD曲线。

图3 是钠基蒙脱石（Na-M）和醋酸铁交联的蒙脱石（FeAc-M）的BET曲线。

图4 是醋酸铁交联的蒙脱石（FeAc-M）放大10000倍下的SEM图。

图1中：1―冷藏回流管，2―转接口，3―可打开的磨砂样品瓶，4―样品台，5―冰醋酸。

具体实施方式

实施例1：

熏蒸反应装置由熏蒸反应装置由冷藏回流管1、可打开的磨砂样品瓶3构成，冷藏回流管和可打开的磨砂样品瓶在转接口2处连接，可打开的磨砂样品瓶内置样品台4和冰醋酸5。

醋酸铁交联的蒙脱石的制备：

1）钠基蒙脱石（Na-M）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 NaOH和5g Na₂SO₄。反应3h，过滤并洗涤5次，干燥后研磨备用。