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《石墨烯煙草技術(shù)報(bào)告.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、項(xiàng)目編號(hào)00784卷煙煙氣煙草行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題技術(shù)報(bào)告課題名稱：新型材料—氧化石墨烯作為濾嘴添加劑在卷煙減害降焦技術(shù)中的應(yīng)用研究工作完成日期：2013年5月報(bào)告提交日期：2013年11月單位名稱：福州大學(xué)中文摘要：嘴棒吸附技術(shù)是卷煙降焦減害方法的一個(gè)重要研究及應(yīng)用領(lǐng)域。在本項(xiàng)目中，我們將氧化石墨烯作為濾嘴添加劑，考察了石墨烯不同添加配比對(duì)煙氣主要有害成分（CO、苯并芘等）的吸附測(cè)試。研究結(jié)果表明：石墨烯作為濾嘴添加劑的劑量是15mg時(shí)對(duì)13種主要有害成份均具有較明顯的吸附效果，吸附率均超過20%。利用層層自組裝技術(shù)在大尺寸（30-80目）的硅膠顆粒表面自組裝石墨烯片，既可以對(duì)煙氣主要
2、有害成分保持較高的吸附率(>10%),又能明顯降低濾嘴添加劑引起的吸阻效應(yīng)。目錄：正文：……………………………………………………………………4（一）國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究狀況概述……………………………………………………4（二）項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容……………………………………………………..8（三）項(xiàng)目總結(jié)：………………………………………………………..10（四）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)附錄：…………………………………………………11正文：（一）國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究狀況概述：世界煙草工業(yè)從20世紀(jì)20年代起就開始研究各種方法來減少煙氣中的有害氣體，其中最直接和最直觀的手段就是卷煙過濾嘴的改進(jìn)。濾嘴不僅能濾除煙氣中的部分有害成分,
3、還可以有效截留卷煙主流煙氣中的總粒相物,降低焦油含量,減少煙氣對(duì)人體健康及環(huán)境的危害。目前對(duì)于卷煙濾嘴添加劑的研究，主要集中在幾個(gè)大的方向：（1）礦物材料應(yīng)用于卷煙過濾嘴降害的研究；（2）天然植物抗氧化劑用于卷煙濾嘴降害的研究；（3）微量元素、維生素、氨基酸及其他生物物質(zhì)等用于卷煙濾嘴降害的研究；（4）人工合成及改型的新材料、納米材料等用于卷煙濾嘴降害的研究。在濾嘴中添加劑鋁硅酸鹽類無機(jī)礦物材料主要有沸石[1-3]、蒙脫石[4-5]、海泡石[6-7]、麥飯石[8-9]、凹凸棒石[10-12]等。這類礦物材料的微結(jié)構(gòu)普遍具有較大的比表面積，并能優(yōu)先吸附煙氣中對(duì)健康有害的極性氣體化合物，但這類
4、材料在濾嘴中加入量少時(shí)降低焦油含量效果不明顯，若加入量過大又導(dǎo)致吸阻增大，同時(shí)煙的味道會(huì)變得過淡。在卷煙中添加生物類添加劑，如氨基酸和蛋白質(zhì)等生物物質(zhì)可有效清除煙氣自由基。如半胱氨酸[13]、硒代甲硫氨酸和L-蛋氨酸[14,15]、血紅蛋白[16]、超氧化物歧化酶[17]、大豆釀制醬油或其酊劑[18]等，這些物質(zhì)通過生物活性吸附結(jié)合可起到消除或降低卷煙煙氣中自由基的作用，但如何有效長(zhǎng)期的保持其生物活性一直是一個(gè)有待解決的問題。納米材料用于卷煙減害降焦途徑主要有兩種：一、利用納米材料比表面積大、吸附能力強(qiáng)等特點(diǎn)，將納米材料直接添加到煙絲中或?yàn)V棒中。納米Al2O3、SiO2、TiO2[19]等
5、顆粒被添加到濾嘴中可有效降低煙氣中焦油含量。二、利用納米材料表面活性位點(diǎn)多等性質(zhì)，將納米貴金屬加在載體中制成二元復(fù)合濾嘴棒。但納米粉體顆粒小，容易揚(yáng)塵難加工，還容易被吸入人體造成新的危害。第二種途徑的成本較高，比較難實(shí)用。這些問題極大地限制了納米材料在卷煙減害降焦技術(shù)中的實(shí)際應(yīng)用。在人工合成及改型的新材料中目前被應(yīng)用最多的吸附劑主要是活性炭和分子篩兩種材料?；钚蕴刻砑觿┑氖褂脤?duì)降低煙氣中的焦油及尼古丁是有用的，但添加活性炭吸附劑的香煙吸阻增大，導(dǎo)致抽吸不暢，影響消費(fèi)者的抽吸感覺。分子篩材料是香煙濾嘴中高效吸附劑的理想材料。分子篩材料不僅可以對(duì)煙氣進(jìn)行物理吸附，而且由于引入過渡金屬或其他金屬
6、離子可以對(duì)煙氣進(jìn)行化學(xué)催化使之分解為對(duì)人體無害或危害較小的其它物質(zhì)，從而對(duì)卷煙煙氣進(jìn)行降害。2004年李紹民等報(bào)道了用改性Y分子篩來降低煙氣中的有害氣體成分，研究結(jié)果表明，與對(duì)照卷煙相比，試驗(yàn)卷煙使焦油由15.2mg/支降低到11.4mg/支，降低焦油幅度達(dá)20%以上；苯系物由58.1μg/支降低到31.2μg/支，降低幅度達(dá)30%以上；苯并苾由21.3ng/支降低到14.7ng/支，降低幅度達(dá)25%以上；尤其是對(duì)煙草特有亞硝胺具有顯著性降低作用[20]。雖然分子篩材料作為吸附劑具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，但目前仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。綜上所述，雖然國(guó)內(nèi)外開展了大量的減害降焦研究工作，但是最后真正能夠得
7、以商業(yè)化推廣和應(yīng)用的非常少，并且目前大多數(shù)研究集中在活性碳、分子篩、血紅蛋白和一些植物和中草藥提取物及其復(fù)配物等。因此，開發(fā)出效率高、穩(wěn)定性好的吸附材料及相應(yīng)復(fù)合嘴棒，仍然是卷煙行業(yè)減害降焦技術(shù)研究的重點(diǎn)。在本項(xiàng)目中我們創(chuàng)新性提出將新型材料—氧化石墨烯作為添加劑用于卷煙濾嘴的減害降焦技術(shù)研究。石墨烯的理論比表面積非常高（2600m2/g），兩側(cè)均能負(fù)載分子；具有突出的導(dǎo)電性能[3000W/(m?K)]和力學(xué)性能（1060
