功能化材料降低卷煙主流煙氣中氰化氫的應用研究

薛 云，劉 鴻，龍章德，吳 彥，嚴 俊，白家峰，黃江鋒，韋 康，蘭柳妮，胡志忠，楊龍彥

(廣西中煙工業有限責任公司 技術中心，廣西 南寧 530001)

1 引言

吸煙有害健康，隨著煙草管制的不斷推進，煙草行業面臨的挑戰在不斷加大，對中式卷煙減害工作也提出了更高的要求。謝劍平等人[1-2]研究結果表明，HCN 是對卷煙主流煙氣危害性影響最大的7 種代表性有害成分之一。目前制備了多種功能化的吸附材料，對傳統卷煙的減害也有一定成效，本文綜述了不同種類吸附材料降低卷煙主流煙氣中氰化氫的應用研究現狀，并對未來的減害材料的應用前景進行了展望，以期為進一步降低卷煙主流煙氣中氰化氫提供參考。

2 不同種類材料降低氰化氫的應用研究現狀

2.1 活性炭材料

沈凱[3]等人采用浸漬法制備活性炭負載過渡金屬吸附劑，通過材料篩選工藝優化，得到以質量分數4%的Cu 為吸附劑時效果最佳，將制備的吸附劑以二元復合濾棒添加到卷煙濾嘴中，卷煙主流煙氣中HCN 釋放量明顯降低，降低量可達71.7%，其穩定性也非常好，室溫儲藏8 個月，吸附氰化氫的效果與新鮮吸附劑無異。郭小義[4]等以氧化鎂為活性成分，以負載硅酸鹽的活性炭為載體，利用表面粘結的方式制備了對吸附氰化氫有明顯效果的濾棒添加劑，將其添加到濾嘴中發現，一支卷煙濾棒添加30mg時，煙氣主流煙氣中氰化氫可降低30%。

2.2 金屬離子功能化材料

朱靜[5]等人利用離子交換法對Amberlite IRC748樹脂進行功能化修飾，采用卷煙添加劑減害性能模擬裝置發現，利用Cu2+修飾樹脂后，對煙氣中 HCN 的降低效果非常明顯，吸附量可高達40% 。孫學輝[6]等人制備了具有比表面積大和孔體積高的有序介孔材料Zn2+/c-EPDMS/MCM-41，其具有二維六方結構，在 200 ℃以下均有良好的熱穩定性，以每支卷煙添加20 mg Zn2+/c-EPDMS/MCM-41制成二元復合濾棒應用在卷煙中，卷煙主流煙氣中HCN 釋放量明顯降低，降低量可達31.72%。

2.3 胺基功能化材料

周宛虹[7]等人制備了一種具有介孔結構胺基功能化的(MCM-41-NH2)二氧化硅材料，相比沒有胺基功能材料的MCM-41，MCM-41-NH2的孔徑和比表面積下降了50%，將MCM-41-NH2制成復合濾棒應用在卷煙中，卷煙主流煙氣HCN的選擇性降低達到25.7 %。張展[8]等人利用賴氨酸作為原料，制備了[Ch][Lys]離子液體并進行了SiO2固載，制備得到[Ch][Lys]/SiO2顆粒材料，以每支卷煙添加0.08mmol [Ch][Lys]/SiO2制成二元復合濾棒應用在卷煙中，卷煙主流煙氣中HCN 釋放量明顯降低，降低量可達28%。

2.4 堿性功能化復合材料

董艷娟[9]等人采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)對 SBA-15 介孔分子篩進行堿性功能化修飾，并與聚醚砜復合得到堿性功能化 SBA-15/聚醚砜復合材料。經過一系列表征并添加到卷煙濾嘴中，發現經 APTS 修飾的SBA-15 材料不僅保持有序介孔孔道結構，而且SBA-15/聚醚砜復合材料具有不規則的海綿狀多孔結構，在 200 ℃以下均有良好的熱穩定性，以每支卷煙添加20 mg SBA-15/聚醚砜復合材料(具有堿性功能)制成二元復合濾棒應用在卷煙中，卷煙主流煙氣中HCN 釋放量明顯降低，降低量達到 29.6%。

2.5 中草藥材料

譚明杰[10]研究確定了海螵蛸減害顆粒的制備工藝，制定了海螵蛸顆粒的質控指標和濾嘴復合的最佳條件，對減害效果是否能夠穩定及使用的生物安全性能進行了整體綜合評價：減害效果的穩定性能夠持續一年，生物使用實驗安全性也完全達標，通過與沒有經過添加海螵蛸減害顆粒濾嘴的對照煙比較評價，復合海螵蛸顆粒濾嘴的實驗煙能夠有效降低煙氣中 HCN 釋放量，降低量可達25.26%～52.60%。吳金鳳[11]以活性炭纖維材料作為載體，制備了負載黃連生物堿的功能化材料，其對氰離子的清除率可達58.7%，相比沒有負載黃連生物堿的提高了41.3%。

2.6 電氣石復合材料

孫賢軍[12]等研制了一種含電氣石復合功能涂料的成形紙并將其在卷煙減害降焦中應用添加，發現氰化氫降低率達到30.4%,且卷煙感官質量評價較好,沒有明顯影響卷煙的抽吸風格。

2.7 功能化多孔水凝膠微球

孫學輝[13]等人利用HCN具有弱酸和親水的特性，把丙烯酸和含胺基的功能單體用反相懸浮聚合的方法，共聚制備了一種含胺基的功能化多孔水凝膠微球，表征結果顯示，該水凝膠是粒徑<100μm，孔徑<100nm的中空球體，將其添加到濾嘴中發現，一支卷煙濾棒添加30mg時，煙氣中氰化氫可降低16%～48%。

3 結語

雖然目前制備了多種功能化的吸附材料，對傳統卷煙的減害也有一定成效，但也存在許多不足之處，例如減害材料不夠綠色環保、工藝太過復雜、影響感官品質等，存在的這些不足之處對于卷煙的市場發展非常不利，因此對于傳統卷煙減害材料的研究仍需不斷努力，未來的研究也有廣闊的提升空間，我們將從以下幾個方面展開研究：(1)卷煙主流煙氣氰化氫形成機理的研究；(2)氰化氫濾嘴截留分布規律及截留機理的研究；(3)開發能降低HCN，且對人體健康有益的綠色天然材料。