应用改性ACF选择性脱除卷烟烟气中的有害物质

论文摘要

对于中国烤烟型卷烟,选择性降低烟气中有害物质的含量,尽可能保持其固有的香味、口感和生理强度,是烟草行业长期以来一直追求的目标和研究热点,也是环境领域的一个世界性难题。本课题针对烤烟型卷烟烟气中有害物质的特点,以粘胶基活性炭纤维为基材,利用低温等离子体对ACF进行表面物理改性,利用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和表面积孔隙度分析仪对改性ACF的表面结构进行表征。通过实验探究了在不同气氛、不同放电电压与放电时间下的改性对ACF吸附甲醛效果的影响和变化规律。并且遴选出最佳工况下的ACF材料,对其进一步进行化学改性,负载纳米TiO2、Cu、Pd等具有选择性催化一氧化功能的物质,制成改性ACF复合功能材料,将其与醋酸纤维按一定比例制成新型的二元复合滤嘴,在不改变卷烟原有香气和吃味,对人体无任何额外毒副作用的前提下,选择性高效降低卷烟烟气中焦油、CO、苯并[a]芘的含量,通过对改性材料的表征,推测了可能的降害机理,为今后优化实验方案提供理论依据。本技术具有良好的应用前景,在完成实验室研究的基础上,如能尽快中试研究,解决产业化过程中可能会出现的问题,将本作品大规模应用于卷烟生产,必将产生巨大的社会效益和经济效益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 卷烟降害的研究背景
• 1.2 卷烟降害的研究现状和存在的问题
• 1.2.1 卷烟降害的研究现状
• 1.2.2 卷烟降害存在的问题
• 1.3 本课题的研究内容
• 第2章 研究的理论与技术基础
• 2.1 卷烟烟气的形成
• 2.2 卷烟烟气的主要化学成分
• 2.3 烟气中的主要有害物质
• 2.3.1 一氧化碳的降低技术
• 2.3.2 焦油的降低技术
• 2.3.3 苯并芘（稠环芳烃）的降低技术
• 2.3.4 醛类物质的降低技术
• 2.4 低温等离子体技术介绍
• 2.5 活性炭纤维的介绍
• 2.5.1 活性炭纤维（ACF）的性能特点
• 2.5.2 活性炭纤维的改性原因
• 2.5.3 低温等离子体改性活性炭纤维原理
• 2.6 小结
• 第3章 实验用原材料、设备及性能表征
• 3.1 主要原材料及试剂
• 3.2 主要实验设备
• 3.3 样品性能表征设备
• 3.4 小结
• 第4章 ACF的物理改性及吸附性能研究
• 4.1 ACF的物理改性
• 4.1.1 ACF的选择
• 4.1.2 ACF的预处理
• 4.1.3 ACF的物理改性
• 4.2 物理改性后ACF的微观结构
• 4.2.1 扫描电子显微镜（SEM）图
• 4.2.2 X射线能谱图分析
• 4.2.3 孔隙分析
• 4.3 物理改性ACF的吸附性能研究
• 4.3.1 物理改性前后的ACF吸附甲醛测试
• 4.3.2 ACF净化甲醛的吸附曲线
• 4.3.3 结果分析
• 4.4 小结
• 第5章 ACF的化学改性及降害效果分析
• 5.1 ACF的化学改性
• 5.2 化学改性后ACF的微观结构
• 5.2.1 扫描电子显微镜（SEM）图
• 5.2.2 X射线能谱分析图
• 5.3 新型滤嘴烟支样品制备
• 5.4 新型滤嘴烟支样品鉴定
• 5.4.1 卷烟烟气成分鉴定
• 5.4.2 卷烟内在品质鉴定
• 5.4.3 烟气安全性鉴定
• 5.5 选择性降害机理推测
• 5.5.1 降低卷烟烟气中C0的机理
• 5.5.2 降低卷烟烟气中苯并[a]芘的机理
• 5.6 小结
• 第6章 总结
• 6.1 主要创新点
• 6.2 主要结论
• 6.3 尚存在的问题及应用前景展望
• 6.3.1 尚存在的问题
• 6.3.2 应用前景展望
• 参考文献
• 致谢