[发明专利]以废弃烟丝制备碳基材料的方法以及碳基材料的应用

说明书

本申请公开了以废弃烟丝制备碳基材料的方法以及碳基材料的应用。本申请方法，以废弃烟丝为原料，先光加热再微波加热，获得较快或较高效率的加热，从而确保了所制备的碳基材料的BET比表面积。将本申请所制备的碳基材料用作滤棒吸附材料，可提高新型烟草的特征香气强度和持久稳定性；或者应用于卷烟滤棒，吸附过滤烟气有害成分，实现了对废弃烟丝的绿色、无害化处理和高值化利可将其用作加热不燃烧烟丝加香的香味成分吸附剂。

技术领域

本发明涉及烟草处理的技术领域，具体涉及以废弃烟丝制备碳基材料的方法以及碳基材料的应用。

背景技术

加热不燃烧卷烟是利用特殊热源对烟丝进行加热，加热时烟丝中的尼古丁及香味物质挥发产生烟气，供消费者吸食的新型烟草产品。加热不燃烧在使用过程中，在加热过程中仅将烟丝中的挥发性和半挥发性成分释放出来，其余成分则保留在烟丝中，废旧烟丝依然含有较多的碳水化合物及其他含碳物质，其利用潜力很大。

中国专利CN 109911895 A的专利公开了一种烟草基改性活性炭的制备方法，该方法针对烟草生产过程中的烟草残渣，提出了将烟草渣经过浸泡清洗，氯化锌溶液浸渍，加热制活性炭前驱体，盐酸清洗，纯水清洗至中性，有机溶剂浸泡改性，二次加热制活性炭，盐酸浸泡煮沸改性等步骤，最终制得活性炭。该方法在制备活性炭的过程中经历了多次的预处理，多次加热制活性炭，多次活化，其预处理中包括清水清洗，氯化锌溶液处理，4-(1 ,1-二甲基乙基)苯甲酸锌盐和双甲基丙烯酸二缩三乙二醇酯有机溶剂改性等；加热制炭包括，以5-10 ℃/min的速率升温至350-450℃之间，在该温度下保持1-5小时后自然冷却至室温和，以5-10 ℃/min的速率升温至550-750℃之间，在该温度下保持1-5小时后自然冷却至室温；活化过程包括两次，加入0 .1-5mol/L的盐酸，煮沸且保持5-120分钟。该方法步骤较为复杂，操作过程中的可行性不佳。由于其在加热制活性炭的过程中，其升温速率较低，均为5-10 ℃/min，造成烟草在加热制活性炭的过程中，挥发性成分之间的二次反应加剧，小分子有机物挥发分之间的交互反应生成大分子有机物，堵塞了所制得的活性炭的孔道结构，所制得的活性炭比表面积和孔隙率较低，使得该方法需要多次加热制炭和多次活化，造成成本增加，而且多次盐酸活化造成大量废酸液，造成其废液处理成本增加。

发明内容

为解决上述问题，本申请以废弃烟丝制备碳基材料的方法以及碳基材料的应用，所获得碳基材料的比表面积和孔隙率较高，制备过程无污染。

本发明人已经发现，采用光加热快速升温装置对废烟丝进行预热解，光热解可以实现对烟丝表面的快速加热（表面升温速率可达1000 ℃/min），烟丝表面迅速升温，挥发分快速释放，表面初步完成碳化过程，形成表面例如初生焦炭的中间形态炭；中间形态炭由于其多孔结构，其具有较强吸波能力，将表面实施微波热解，能获得有效的加热，实现废烟丝的快速完全热解，制备碳基材料。基于此，完成了本申请的创造。

根据本申请的一个实施方案，一种以废弃烟丝制备碳基材料的方法，包括以下步骤：

（1）将废弃烟丝进行光热解，得到中间形态炭；

（2）将所述中间形态炭进行微波热解，得到碳基材料。

废弃烟丝

废弃烟丝包含卷烟生产过程中废弃或者使用废弃的烟丝。对于使用废弃烟丝而言，其可以为加热不燃烧卷烟烟丝。加热不燃烧卷烟在使用过程，将烟丝加热（加热温度不超过烟丝的着火点），使烟丝中的挥发性物质挥发，形成烟气供消费者吸食。与传统香烟不同，加热不燃烧卷烟使用后，烟丝未燃烧，保留了其主要的含碳化合物，具有较大的利用价值。而在我国的公共场所，一般设置了集中的吸烟区，使得废烟丝的收集成为可能。以加热不燃烧卷烟废烟丝作为废弃烟丝，制备碳基材料，实现废烟丝的综合，清洁化处理及应用。

中间形态炭