[发明专利]含纳米态羟基镍-铝交联的改性蒙脱石滤嘴添加剂及其应用

说明书

本发明涉及一种含纳米态羟基镍‑铝交联的改性蒙脱石滤嘴添加剂及其应用。采用蒙脱石和镍‑铝元素进行组合，将羟基镍‑铝通过离子交换的方式插入蒙脱石001晶面层间，呈纳米级状态分布。经过扫描电镜、物理吸附和卷烟添加实验测试，结果表明柱撑后的蒙脱石比表面积增大，对烟气总粒相物（TPM），并且对氨、苯酚、巴豆醛和氰化氢具有选择性吸附能力，并且还能提升烟气水分，提升润感。该滤嘴添加剂具有可塑性强，吸附效果好，并能形成选择性吸附等优点，且价格低廉，适用高效。

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态羟基镍-铝交联的改性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。该材料热稳定性较好，通常温度下不会分解。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态羟基镍-铝交联的改性蒙脱石滤嘴添加剂及其应用，它具有较高的比表面积，能够吸附烟气中的大部分成分，尤其对卷烟烟气中氨气等成分的释放量具有较好的抑制作用。

本发明的技术方案是：

用Ni-Al交联柱撑剂在钠基蒙脱石层间进行柱撑后，固定在蒙脱石001晶面层间，得到含纳米态羟基镍-铝交联的改性蒙脱石滤嘴添加剂（Ni/Al(OH)-M）。

具体按以下步骤进行：

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 NaOH和5g Na₂SO₄反应3h，过滤并洗涤5次，干燥后研磨备用。

2）.Ni-Al交联柱撑剂的配制：分别配制0.2mol/L的NiCl₂和0.2mol/L的AlCl₃水溶液,按体积比1：6混合后搅拌2 h。将75 ml 0.4mol/L的NaOH溶液以1 ml/min的速度滴入100mlNiCl₂和AlCl₃的水溶液中，持续搅拌6 h静置老化24 h，全部滴加和搅拌过程在60℃水浴的环境下进行。

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Ni-Al交联柱撑剂，并剧烈搅拌3 h静置12 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。

4）. 将干燥好的羟基镍-铝柱撑蒙脱石样品（缩写为Ni/Al(OH)-M）在400℃下煅烧3 h形成稳定的Ni/Al₂O₃-M。

其中镍、铝等离子以羟基配合物的形式被牢牢地束缚在蒙脱石的001晶面层间，很难脱离。其中由于镍离子的刚性较强，柱撑效果显著，能够得到大比表面积的材料，而铝离子由于其自身的Lewis酸性，能够有效去除烟气中的Lewis碱性成分，此外，由于羟基的存在，该材料具有一定的保水性能，能够改善烟气润感。

为了说明该含纳米态羟基镍-铝交联的改性蒙脱石滤嘴添加剂的优点，本发明文本中以未改性的原料蒙脱石（M）和经高温煅烧后形成的氧化物态镍-铝交联改性蒙脱石（Ni/Al₂O₃-M）为对比进行阐述。