[发明专利]液相选择性吸附材料及其在卷烟烟气分析上的应用

说明书

本申请公开了液相选择性吸附材料及其在卷烟烟气分析上的应用。该液相选择性吸附材料由侧接氨基的聚丙烯酰胺包覆无机纳米粒子所形成；其中，所述聚丙烯酰胺缔合有水。该液相选择性吸附材料为低粘度溶胶态，可通过希夫碱反应定向吸附烟气中的甲醛、乙醛、丙烯醛、巴豆醛等醛类物质，大幅度降低烟气中的辛辣味；通过亲核性氢键作用定向吸附烟气中的酚类致癌物质；通过氢键作用定向吸附烟气中的亚硝胺类致癌物质；通过螯合作用选择性吸附烟气中的重金属离子的颗粒物；此外，本产品中的吸附组分与烟气中的酮类、酯类芳香组分排斥，因此可以最大程度上保留烟气的香味。

技术领域

本发明涉及卷烟材料的技术领域，具体涉及液相选择性吸附材料及其在卷烟烟气分析上的应用。

背景技术

我国是烟草生产消费大国，吸烟者高达3亿人，每年消耗的烟草占世界的总销售的1/3。而烟气中存在多种有害物质，如甲醛、甲苯、邻苯二酚、间苯二酚、重金属离子等这些强致癌物质。为此，人们开始寻求减少卷烟烟气中的有毒物质的方法。目前主要采用的方法是通过物理吸附和化学吸附过滤到卷烟烟气中的有毒物质。

如中国专利CN109894078A公开了一种用于卷烟滤嘴的椰壳活性炭吸附材料，通过大比表面积的活性碳来吸附卷烟中有毒物质。专利CN106824061A公开了一种在二醋酸纤维素丝束中添加天然沸石颗粒滤嘴，也是通过大比表面的沸石来吸附烟气中有毒物质。但这种简单物理吸附方式吸附效果一般，选择性较差导致容易吸附饱和。而化学方法主要是通过化学键或者极性来选择性的吸附一种或者几种有害物质。又如专利CN109316830A公开了一种烟气过滤复合材料，通过其材料上所含有的极性元素，选择性的吸附卷烟烟气中如甲醛、丙醛这类极性物质。再如专利CN106894283A公开了一种卷烟用功能醇化纸材料，也是通过羟基的氢键作用来吸附卷烟中有毒物质。然而这种极性、氢键的对有毒物质的反应较为迟钝，不能高效的、快速的吸附有毒物质。

发明内容

为解决上述问题，本申请提供液相选择性吸附材料及其应用，能够很快的吸附卷烟烟气中有毒物质。

本申请的发明人意外地发现，聚丙烯酰胺在缔合水后能形成高效化学反应面积。聚丙烯酰胺在侧接氨基后，氨基能发生以下四方面的化学降解作用，一方面，可通过希夫碱反应定向吸附烟气中的甲醛、乙醛、丙烯醛、巴豆醛等醛类物质，大幅度降低烟气中的辛辣味；二方面，通过亲核性氢键作用定向吸附烟气中的酚类致癌物质；三方面，通过氢键作用定向吸附烟气中的亚硝胺类致癌物质；四方面，通过螯合作用选择性吸附烟气中的重金属离子的颗粒物。由此可见，本申请聚丙烯酰胺缔合后为化学降解提供反应场所，氨基参与对有毒物质的化学降解作用，这二者在功能上的彼此支持。基于此，完成了本申请的创造。

根据本申请的第一个实施方案，液相选择性吸附材料，由侧接氨基的聚丙烯酰胺负载于多孔矿物粘土所形成；其中，所述聚丙烯酰胺缔合有水。

可以理解的是，此处“缔合”是指相同或不相同分子间不牢固的化学结合，可以不断地解离和重新缔合，其包括但不限于分子氢键。针对本申请聚丙烯酰胺、水之间的缔合而言，其脱离缔合可以通过加热即可。

上述，氨基的来源较好地是乙二胺、1,2-丙二胺、己二胺中的一种或至少二种。

上述无机纳米粒子的具体示例有氧化铝、二氧化硅、二氧化钛中的一种或至少二种。其粒径较好地为50～400nm，优选为100～300nm。

聚丙烯酰胺、无机纳米粒子、氨基、水的质量比较好地为1:0.05～0.2:0.05～0.1:50～200，优选为1:0.08～0.15:0.06～0.08:100～180。

本申请中液相吸附材料可以是通过以下方法所制备而成；该制备方法包括以下步骤：

（1）使丙烯酰胺单体、无机纳米粒子在水相中依次碱性水解、酸性反应形成丙烯酰胺单体包覆无机纳米粒子的单体分散液；

（2）使所述单体分散液发生聚合反应，得到聚丙烯酰胺包覆无机纳米粒子；