应用改性ACF选择性降低卷烟烟气中的CO

摘要

国际上普遍采用焦油、烟碱和co三项指标评价卷烟的安全性，在不影响卷烟香气和吃味的前提下，如何降低卷烟烟气中对人体有害的物质则成为当今烟草行业研究的热点。本文在查阅大量文献的基础上，通过选取合适的吸附载体、优化负载工艺参数，并制成相应的卷烟样品，研究了选择性地降低卷烟烟气中CO的新技术。 实验比较并分析了不同种类的活性炭纤维(Activated Carbon Fiber,ACF)~体及放置位置对降低烟气中CO含量的影响，确定了以粘胶基ACF为主要载体，且置于离滤嘴烟丝端10mm处对CO的降低效果较佳。 在此基础上，分别通过在ACF表面单独负载纳米TiO<,2>、Pd盐类以及复合负载Cu-Pd盐类进行改性处理。用SEM和比表面积孔隙度分析仪探讨了改性前后ACF的表面形貌和微观结构的变化及其对卷烟烟气中CO吸附性能的影响，表明负载处理能有效地增加ACF的表面粗糙度，提高了ACF对CO的吸附能力；改性ACF的BET表面积及平均孔容下降，但微孔所占比例却有所增加。用孔道吸烟机进行了卷烟样品的抽吸实验，并用XPS对吸出烟气的成分进行了分析，探讨了ACF的负载改性工艺对烟气中CO的含量以及吸出烟气安全性的影响，研究表明单独负载纳米TiO<,2>改性AcF对cO的吸附效果优于Pd盐类，而复合负载Cu-Pd盐类改性后ACF卷烟样品烟气中cO含量为12.0mg/支，优于未改性以及纳米TiO<,2>单独改性ACF(分别为13.3和12.7mg／支)；对Cu．Pd复合改性ACF降低卷烟烟气中CO的反应机理进行了初步探讨。 此外，研究了复合负载Cu-Pd盐类ACF的热处理工艺，用SEM、XPS、XRD分析了热处理对ACF表面形貌和成分的影响。

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论文说明：图表目录

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第一章绪论

1.1前言

1.2卷烟烟气降害的研究现状

1.2.1卷烟的燃烧过程

1.2.2卷烟烟气的组成

1.2.3卷烟烟气中的有害成分

1.2.4选择性降低卷烟烟气中CO的研究现状

1.2.5卷烟烟气中有关降害模型的探讨

1.3研究的理论基础、主要内容及研究意义

1.3.1研究的理论基础

1.3.2研究目的及意义

1.3.3主要研究内容

第二章实验用原材料、设备及性能表征

2.1实验用主要试剂与原材料

2.2实验设备

2.3样品的性能表征

第三章ACF基材的选取

3.1 ACF新型卷烟样品的制备

3.1.1 ACF的预处理

3.1.2卷烟试样的制备

3.1.3卷烟样品抽吸实验

3.2 ACF新型滤嘴对卷烟烟气中CO的影响

3.3实验小结

第四章 单组分物质改性ACF降低CO性能研究

4.1实验研究

4.1.1粘胶基ACF负载纳米TiO2膜的制备

4.1.2粘胶基ACF负载Pd盐类的制备

4.1.3改性ACF卷烟样品制作工艺

4.1.4样品的测试分析

4.2实验结果与分析

4.2.1纳米TiO2膜的制备工艺的分析

4.2.2ACF样品表面形貌分析

4.2.3改性ACF滤嘴对卷烟烟气中CO的影响分析

4.2.4卷烟内在品质鉴定

4.2.5吸出烟气安全性鉴定

4.3实验小结

第五章复合改性ACF降低CO性能研究

5.1实验研究

5.1.1Cu-Pd盐类复合负载改性ACF的制备工艺

5.1.2卷烟样品制备

5.1.3样品的测试分析

5.2实验结果与分析

5.2.1改性ACF样品表面形貌观察

5.2.2改性ACF样品表面成分分析

5.2.3 ACF样品的XRD分析

5.2.4吸附等温线分析

5.2.5微孔结构的表征

5.2.6改性ACF滤嘴对卷烟烟气中CO的影响分析

5.2.7 Cu-Pd复合改性ACF降低CO反应机理初探

5.2.8卷烟内在品质鉴定

5.2.9吸出烟气安全性鉴定

5.3实验小结

第六章热处理对Cu-Pd复合改性ACF微观结构的影响

6.1实验研究

6.1.1热处理工艺

6.1.2样品的测试分析

6.2实验结果与分析

6.2.1不同处理ACF的表面形貌分析

6.2.2各ACF样品的XPS能谱分析

6.2.3各样品的XRD分析

6.3实验小结

第七章结论及展望

7.1主要结论

7.2本文的创新点

7.3课题研究展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文和相关成果

附录