专利名称：水合硅铝酸盐的应用及含有该盐的过滤制品的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及水合硅铝酸盐的应用及含有水合硅铝酸盐的过滤制品；更具体而言，本发明涉及水合硅铝酸盐在制备吸收气体中有害成分的过滤制品中的应用，以及这样的过滤制品。
背景技术：
在日常生活中，人们通常接触气体介质，例如呼吸空气等。但是，气体常包括各种杂质，例如各种有害成分，将这些杂质滤除有助于人类健康。为此，需要使用过滤制品，例如过滤器或防毒面具等。
在一个具体的方面，人们早已发现，吸烟对健康带来不利影响流行病学调查和实验研究表明，吸烟可导致多种疾病的发生率和死亡率增高，如急慢性气管/支气管炎、肺炎、心肌梗塞、脑中风、包括肺癌在内的许多癌症等。过去人们一直认为吸烟时产生的毒性来自尼古丁，但事实上它并不是唯一的毒性物质。卷烟燃烧是一个复杂的燃烧过程，其间所产生的烟气和焦油中存在大量的有害物质，如烟草特异亚硝胺、稠环芳烃以及自由基等，这些有害物质可以直接和间接地攻击细胞，是引起各种疾病的重要原因，对吸烟者的健康带来不利影响。另一方面，有证据表明，被动吸烟(即非吸烟者因接触吸烟者吸烟时所产生的烟气)同样对被动吸烟者的健康造成不利影响。因此，降低烟草制品烟气中的有害成分，可以减轻吸烟导致的健康危害。为此目的，在香烟等烟草制品中加入过滤嘴等。
在现有技术中，已采用各种过滤材料制成过滤制品，用于气体介质的净化，例如过滤，其效果和作用各异。但是，用于滤除烟草抽吸过程中产生的毒物等的过滤制品，仍有进一步改进的必要，以便更加充分地吸收这类毒物，利于人类的健康；同时，如果这样的过滤制品能够以廉价易得的原料制成，则可更方便地推广应用于产业界。
发明内容
本发明人意外地发现，具有特定组成的水合硅铝酸盐可以滤除烟草制品在抽吸或燃烧时所产生烟气中的毒物，表现出好的性能；同时，水合硅铝酸盐廉价易得，可望以较低的成本实现烟气毒物的滤除。
因此，本发明的目的是提供水合硅铝酸盐在制备降低气体特别是卷烟烟气中的有害成分的过滤制品中的应用，所述制品例如为过滤器、防毒面具，或者为卷烟或雪茄的过滤嘴，烟支等，包括有水合硅铝酸盐和载体，以载体重量为基准，水合硅铝酸盐的量为0.001-35％，其中所述水合硅铝酸盐本身以其自身重量为100％计，含有CaO1.0-10％；MgO1.0-15％；Fe2O33.0-15％；K2O0.2-3.0％；Al2O38-30％；SiO250-86.8％；H2O＜9％。
本发明的另一个目的是提供一种用于降低气体中，特别是卷烟烟气中的有害成分的过滤制品，所述制品包括有水合硅铝酸盐和载体，以载体重量为基准，水合硅铝酸盐的量为0.001-35％，其中所述水合硅铝酸盐本身以其自身重量为100％计，含有CaO1.0-10％；MgO1.0-15％；Fe2O33.0-15％；K2O0.2-3.0％；Al2O38-30％；SiO250-86.8％；H2O＜9％。
具体实施例方式
根据本发明，水合硅铝酸盐用于制备降低气体中，特别是卷烟(包括雪茄等烟制品)烟气中的有害成分的过滤制品，所述制品例如为过滤器、防毒面具以及卷烟或雪茄过滤嘴及烟支等，可以为柱形、圆筒形、圈形、颗粒形、中空型、多层平板型或球形等，所述制品包括有水合硅铝酸盐和载体，以载体重量为基准，水合硅铝酸盐的量为0.001-35％，其中所述水合硅铝酸盐本身以其自身重量为100％计，含有CaO1.0-10％；MgO1.0-15％；Fe2O33.0-15％；K2O0.2-3.0％；Al2O38-30％；SiO250-86.8％；H2O＜9％。
优选地，以载体重量为基准，过滤制品包括的水合硅铝酸盐的量为0.05-25％，更优选为0.1-10％。
优选地，所述水合硅铝酸盐本身以其自身重量为100％计，含有CaO3.2-5.0％；MgO3.5-6.0％；Fe2O35.0-7.0％；K2O0.3-2.0％；Al2O312.0-23.0％；SiO255.0-75.0％；H2O＜6％。
在本发明的过滤材料中，水合硅铝酸盐化学成分分析使用X-射线分馏分光光谱仪(X-ray fractionation spectroscopy)进行分析。
用于本发明过滤制品中的水合硅铝酸盐可以以已知的方法制得。水合硅铝酸盐本身作为已知物质，其制法已为本领域普通技术人员知晓；只要最终的水合硅铝酸盐产品的含量在本发明所限定的范围，则均可用于本发明；同时，优选的水合硅铝酸盐为其中各组分含量在本发明范围内的天然水合硅铝酸盐或经过加工的水合硅铝酸盐。总之，在本发明的教导之下，用于本发明的水合硅铝酸盐的选择完全在本领域普通技术人员的技能范围之内。
用于本发明的水合硅铝酸盐优选为粉末，例如特别优选其中颗粒的50-90％过20-325目筛。必要时，水合硅铝酸盐可以进一步处理，例如在200-600℃下处理。
本发明的过滤制品的载体可以采用活性炭、纤维、烟丝，聚酯类、天然岩石(例如方解石、大理石、浮石、海泡石和白云石)。
过滤制品可以按照已知的制备同类产品的方法制得。
根据所需形状，过滤制品可以作成不同的形状，例如柱形、圆筒形、圈形、颗粒形等，例如用通常的方法成型为所需形状，例如烟用过滤嘴、防毒面具的过滤芯等。所述水合硅铝酸盐还可以直接用在在烟支中，例如，水合硅铝酸盐尺寸过325目，以0.01％-5％比例均匀添加在烟丝中，使得烟丝在燃烧前或燃烧过程中自身成为一种过滤制品。
本发明的过滤制品可以用于去除气体，特别是卷烟烟气中的有害成分，并取得满意效果，尤其对烟草特异亚硝胺、稠环芳烃、自由基等的去除效果好。
以下通过实施例进一步说明本发明，但它们不构成对本发明范围的限制。
实施例实验方法一、卷烟烟气中3种稠环芳烃(Polycyclic AromaticHydrocarbons，PAHs)(苯并[a]芘(简称“b[a]p”)、苯并[a]蒽(简称“b[a]A”)和 (以下简称“CH”))的测定方法1.试剂和仪器环己烷，正己烷，无水乙醚(均为色谱纯)；苯并[a]芘、苯并[a]蒽、 标样(Fluka公司，美国)；9-苯基蒽标样(Fluka)；具塞三角烧瓶，浓缩瓶；硅胶固相萃取柱；旋转蒸发仪；HP6890-5973MSD色-质联用仪；弹性石英毛细管色谱柱HP-5MS30m×0.25mm×0.25μm，JJ-3A型吸烟机(国产，郑州烟草研究院)。
2.烟气总粒相物的收集和预处理所用卷烟实验前在(22±1)℃、相对湿度(60±2)％条件下平衡48h，然后经重量及吸阻分选，挑出均匀一致的试验烟支。
用JJ-3A型十孔道吸烟机抽吸卷烟，每口抽吸2秒(s)，体积35mL，每口间隔58s，环境温度(22±2)℃、相对湿度(60±5)％。每张玻璃纤维滤片收集4支卷烟。将5张滤片放入100mL锥形瓶中，准确加入40mL环己烷，超声波萃取40min，静置，准确移出10mL萃取液加到硅胶固相萃取柱上，使液体全部流过萃取柱，然后再分次加入30mL环己烷洗脱，收集所有洗脱液，将洗脱液在旋转蒸发仪上氮气保护下浓缩至0.5mL，准确加入内标，即可进行色-质分析。
3.色-质谱分析色-质分析在一台HP6890-5973MSD上进行，色谱柱为HP-5MS30m×0.25mm×0.25μm，程序升温，从150℃以6℃/min的速率升至280℃，保持20min，进样口温度为280℃。分流进样，分流比为5∶1，进样体积为1.5μL。电离方式EI，离子源温度230℃，传输线温度280℃，扫描方式SIM，选择离子为苯并[a]芘和内标物的分子离子峰，对每个离子的监测时间均为30ms，苯并[a]芘的定量使用内标法。
4．卷烟烟气总粒相物中苯并[a]芘的定性定量为了确定苯并[a]芘的峰位置，采用(1)比较苯并[a]芘标样和样品的色谱峰的相对保留时间；(2)将苯并[a]芘标样加入到样品中，使色谱峰增高；(3)选择两个离子，计算比较苯并[a]芘标样中和样品中的两个离子的丰度比，对样品中的苯并[a]芘进行定性。采用内标法进行定量分析。
在分析苯并[a]芘的同时，对致癌作用也较强的烟气中的苯并[a]蒽和 也作了分析测定。
二、卷烟烟气中4种烟草特有的亚硝胺(Tobacco SpecificNitrosamines，TSNAs)(N-戊基-(2-吡咯基)-亚硝胺(简称NNN)、N-亚硝基降烟碱(简称NNK)、N-亚硝基新烟碱(简称NAT)、N-亚硝基假木贼碱(简称NAB)的测定方法1.材料、试剂和仪器二氯甲烷 色谱纯(或分析纯经重蒸)甲醇色谱纯(或分析纯经重蒸)无水硫酸钠分析纯抗坏血酸分析纯碱性氧化铝100～300目；N-戊基-(2-吡咯基)-亚硝胺、N-亚硝基降烟碱、N-亚硝基新烟碱、N-亚硝基假木贼碱、4-(甲基亚硝胺基)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮均为进口标样，纯度大于97％。HP6890气相色谱仪；502B型热能分析仪；JJ-3A十孔道吸烟机；TURBO VAPOR自动浓缩仪。玻璃层析柱(具塞，20mm内径，500mm长)；分析天平感量0.1mg；超声波发生器
2.气相色谱-热能分析仪(GC-TEA)法测定TSNAs的前处理(1)卷烟的抽吸用抗坏血酸/甲醇溶液处理玻璃纤维滤片，92mm滤片使用5mL抗坏血酸/甲醇溶液(10mg/mL)，44mm滤片使用2mL抗坏血酸/甲醇溶液(5mg/mL)，滤片平衡48h后按YC/T29-1996(标准名称卷烟，用常规分析用吸烟机测定总粒相物和焦油)标准条件收集20支卷烟的粒相物。
(2)样品萃取及浓缩将滤片放入250mL锥形瓶中，置于超声波发生器内用二氯甲烷分3次超声提取，第一次往锥形瓶内加100mL二氯甲烷，其余两次各加80mL，每次超声提取10min。将所有提取液经无水硫酸钠干燥后过滤，转移至500mL磨口圆底烧瓶中。将盛有提取液的圆底烧瓶连接旋转蒸发仪，通高纯氮气旋转蒸发，在40℃下浓缩至约5mL待用。
(3)层析柱准备碱性氧化铝在110℃下活化2h待用。层析柱保持洁净干燥，先加入30mL二氯甲烷，再用湿法将15g碱性氧化铝加到层析柱中，用玻棒搅拌氧化铝赶走所有气泡。用50mL二氯甲烷洗脱层析柱。当液面下降至氧化铝层时关闭层析柱活塞。
(4) 柱层析将浓缩样品一次加入层析柱，并用5mL×3二氯甲烷洗涤烧瓶内壁。洗涤液加入层析柱。用30mL二氯甲烷洗脱层析柱，不收集洗脱液。最后用100mL 8％甲醇/二氯甲烷(v/v)溶液洗脱层析柱，收集全部洗脱液。
(5)洗脱液浓缩在洗脱液中准确加入1mL内标溶液，在40℃下通高纯氮气将其浓缩至1mL左右，转移到2mL色谱小瓶中待用。
3.卷烟烟气总粒相物中TSNAs的GC-TEA定性分析经前处理制备得到的分析样品，采用毛细管气相色谱-热能分析联用仪进行分析鉴定。将标准样品配制成混合溶液，进行气相色谱分析，确定各标准物质峰的相对保留时间，然后与被测烟气样品的待测物质峰的相对保留时间进行比较来定性。
4.卷烟烟气总粒相物中TSNAs的GC-TEA定量分析将标准系列溶液中四种TSNAs的含量与内标量之比对色谱图中TSNAs峰面积与内标面积的比值作图，得到工作曲线的a值(斜率)和b值(截距)。样品中的4种TSNAs的含量按下列公式计算，取两个平行样品的算术平均值作为样品的测试结果。含量以每支卷烟中含有的TSNA的纳克数来表示。
三、焦油测定方法采用YC/T29-1996(卷烟标准卷烟，用常规分析用吸烟机测定总粒相物和焦油)。
四、一氧化碳测定方法采用YC/T30-1996(卷烟标准卷烟，用常规分析用吸烟机测定一氧化碳。
对比实施例对市售的北京卷烟厂产、带过滤嘴的中南海8mg卷烟(标记为12#卷烟)的烟气吸收情况进行测试，结果见表2。
实施例1按2mg水合硅铝酸盐/支滤嘴的比例，将水合硅铝酸盐与普通粒状活性碳按过滤材料∶活性炭＝2∶15的重量比充分混匀，然后按卷烟过滤嘴生产要求将含过滤材料的活性炭均匀分散在用于制造过滤嘴的700mg醋酸纤维中，制备成卷烟过滤嘴(复合嘴棒，直径7.8mm，长度24mm)。水合硅铝酸盐的成分为CaO1.0％MgO2.0％Fe2O33.0％K2O0.5％Al2O313.0％SiO275％水合硅铝酸盐为粉粒状，全部过20目筛。
将市售的北京卷烟厂的中南海牌8mg卷烟去除滤嘴，接装上述制备的卷烟过滤嘴，对卷烟和卷烟烟气进行常规(烟支重量、稀释度、吸阻、抽吸口数、总粒相物、水分、焦油释放量、烟碱量、一氧化碳含量)及特殊指标(4种烟草特异亚硝胺NNN、NAT、NAB、NNK，3种稠环芳烃b(a)A、CH、b(a)p)测试，结果见表1。
如表1所示，与对照烟比较，采用水合硅铝酸盐制作过滤嘴时，卷烟烟气中，NNN、NAT、NAB、NNK降低百分率分别为31.5％、27.1％、37.6％、21.2％，4种TSNAs总量降低27.7％；b(a)A、CH、b(a)p降低百分率分别为36.6％、25.0％、36.5％，3种PAHs总量降低30.6％。
实施例2按5mg水合硅铝酸盐/支滤嘴的比例，将水合硅铝酸盐与普通粒状活性碳按过滤材料∶活性炭＝1∶3的重量比充分混匀，然后按卷烟过滤嘴生产要求将含水合硅铝酸盐的活性炭均匀分散在用于制造过滤嘴的500mg亚麻纤维中，制备成卷烟过滤嘴(复合嘴棒，直径7.8mm，长度24mm)。水合硅铝酸盐的成分为CaO2.6％MgO3.0％Fe2O36.5％K2O0.7％Al2O315.0％SiO265％水合硅铝酸盐为粉粒状，全部过50目筛。
将市售的北京卷烟厂的中南海牌8mg卷烟去除滤嘴，接装上述制备的卷烟过滤嘴，对卷烟和卷烟烟气进行常规(烟支重量、稀释度、吸阻、抽吸口数、总粒相物、水分、焦油释放量、烟碱量、一氧化碳含量)及特殊指标(4种烟草特异亚硝胺NNN、NAT、NAB、NNK，3种稠环芳烃b(a)A、CH、b(a)p)测试，结果见表1。
结果见表1。与对照烟比较，NNN、NAT、NAB、NNK降低百分率分别为24.8％、21.3％、29.8％、17.7％，4种TSNAs总量降低22.1％；b(a)A、CH、b(a)p降低百分率分别为36.9％、21.6％、35.3％，3种PAHs总量降低28.7％。
实施例3按10mg水合硅铝酸盐/支滤嘴的比例，将水合硅铝酸盐与普通粒状活性碳按过滤材料∶活性炭＝2∶3的重量比充分混匀，然后按卷烟过滤嘴生产要求将含过滤材料的活性炭均匀分散在用于制造过滤嘴的300mg纤维中，制备成卷烟过滤嘴(复合嘴棒，直径7.8mm，长度24mm)。过滤材料的成分为CaO3.2％MgO4.0％Fe2O35.4％K2O0.6％Al2O318.0％SiO272.0％水合硅铝酸盐为粉粒状，全部过150目筛。
将市售的北京卷烟厂的中南海牌8mg卷烟去除滤嘴，接装上述制备的卷烟过滤嘴，对卷烟和卷烟烟气进行常规(烟支重量、稀释度、吸阻、抽吸口数、总粒相物、水分、焦油释放量、烟碱量、一氧化碳含量)及特殊指标(4种烟草特异亚硝胺NNN、NAT、NAB、NNK，3种稠环芳烃b(a)A、CH、b(a)p)测试，结果见表1。
与对照烟比较，NNN、NAT、NAB、NNK降低百分率分别为23.9％、19.9％、31.1％、21.9％，4种TSNA总量降低22.3％；b(a)A、CH、b(a)p降低百分率分别为32.3％、21.2％、34.1％，3种PAHs总量降低26.9％。
实施例4按10mg水合硅铝酸盐/支滤嘴的比例，将水合硅铝酸盐与普通粒状活性碳按过滤材料∶活性炭＝2∶3的重量比充分混匀，然后按卷烟过滤嘴生产要求将含过滤材料的活性炭均匀分散在用于制造过滤嘴的350mg纤维中，制备成卷烟过滤嘴(复合嘴棒，直径7.8mm，长度24mm)。过滤材料的成分为CaO 3.8％MgO 4.7％Fe2O35.8％K2O 0.7％Al2O316.8％SiO268.20％
水合硅铝酸盐为粉粒状，全部过过150目筛。
将市售的北京卷烟厂的中南海牌8mg卷烟去除滤嘴，接装上述制备的卷烟过滤嘴，对卷烟和卷烟烟气进行常规(烟支重量、稀释度、吸阻、抽吸口数、总粒相物、水分、焦油释放量、烟碱量、一氧化碳含量)及特殊指标(4种烟草特异亚硝胺NNN、NAT、NAB、NNK，3种稠环芳烃b(a)A、CH、b(a)p)测试，结果见表1。
与对照烟比较，NNN、NAT、NAB、NNK降低百分率分别为24.3％、21.5％、33.0％、22.1％，4种TSNA总量降低24.00％；b(a)A、CH、b(a)p降低百分率分别为35.0％、23.5％、35.4％，3种PAHs总量降低27.4％。
实施例5按10mg水合硅铝酸盐/烟支的比例，以烟丝作载体，将水合硅铝酸盐与烟丝按0.3-3％的重量比充分混匀(本研究按照1.4％比例添加)，然后按卷烟烟支生产要求将含过滤材料的烟丝制成烟支，(直径7.8mm，每支烟总重889mg)。过滤材料的成分为CaO3.8％MgO4.7％Fe2O35.8％K2O0.7％Al2O316.8％SiO268.20％水合硅铝酸盐为超细粉粒状，全部过过325目筛。
对按上述方法制得的卷烟和卷烟烟气进行常规(烟支重量、稀释度、吸阻、抽吸口数、总粒相物、水分、焦油释放量、烟碱量、一氧化碳含量)及特殊指标(4种烟草特异亚硝胺NNN、NAT、NAB、NNK，3种稠环芳烃b(a)A、CH、b(a)p)测试，结果见表1。
与对照烟比较，NNN、NAT、NAB、NNK降低百分率分别为23.8％、19.8％、30.8％、23.7％，4种TSNA总量降低22.65％；b(a)A、CH、b(a)p降低百分率分别为33.4％、22.3％、34.4％，3种PAHs总量降低27.9％
表1本发明过滤制品的化学组成
表2.含过滤制品的卷烟烟气测试结果
权利要求
1.水合硅铝酸盐在制备降低气体中的有害成分的过滤制品的应用，所述制品包括有水合硅铝酸盐和载体，以载体重量为基准，水合硅铝酸盐的量为0.001-35％，其中所述水合硅铝酸盐本身以其自身重量为100％计，含有CaO1.0-10％；MgO1.0-15％；Fe2O33.0-15％；K2O0.2-3.0％；Al2O38-30％；SiO250-86.8％；H2O＜9％。
2.根据权利要求1的应用，其中所述水合硅铝酸盐本身以其自身重量为100％计，含有CaO3.2-5.0％；MgO3.5-6.0％；Fe2O35.0-7.0％；K2O0.3-2.0％；Al2O312.0-23.0％；SiO255.0-75.0％；H2O＜9％。
3.根据权利要求1的应用，其中所述制品为过滤器、防毒面具或者卷烟或雪茄过滤嘴，其中所述水合硅铝酸盐可包括天然水合硅铝酸盐或经过加工的水合硅铝酸盐，其中载体为活性炭、烟丝，纤维、聚酯类或者天然岩石。
4.用于降低气体中的有害成分的过滤制品，包括有水合硅铝酸盐和载体，以载体重量为基准，水合硅铝酸盐的量为0.001-35％，其中所述水合硅铝酸盐本身以其自身重量为100％计，含有CaO1.0-10％；MgO1.0-15％；Fe2O33.0-15％；K2O0.2-3.0％；Al2O38-30％；SiO250-86.8％；H2O＜9％。
5.根据权利要求4的过滤制品，其中所述水合硅铝酸盐本身以其自身重量为100％计，含有CaO3.2-5.0％；MgO3.5-6.0％；Fe2O35.0-7.0％；K2O0.3-2.0％；Al2O312.0-23.0％；SiO255.0-75.0％；H2O＜9％。
6.根据权利要求4或5的过滤制品，其中所述气体为在卷烟或雪茄抽吸或燃烧时所产生的烟气。
7.根据权利要求4或5的过滤制品，其中所述制品为过滤器、防毒面具或者卷烟或雪茄过滤嘴，以及烟支，其中在烟支中，水合硅铝酸盐尺寸过325目，以0.01％-5％比例均匀添加在烟丝中，使得烟丝在燃烧前或燃烧过程中自身成为一种过滤制品。
8.根据权利要求4或5的过滤制品，为柱形、圆筒形、圈形、颗粒形、中空型、多层平板型或球形。
9.根据权利要求4或5的过滤制品，其中，以载体重量为基准，过滤制品包括的水合硅铝酸盐的量为0.05-25％。
10.根据权利要求4或5的过滤制品，其中所述水合硅铝酸盐为天然水合硅铝酸盐或经过加工的水合硅铝酸盐。
全文摘要
本发明提供一种含有水合硅铝酸盐的过滤材料在制备降低气体特别是卷烟烟气中的有害成分的过滤材料制品中的应用，所述制品例如为过滤器、防毒面具，烟支，卷烟及雪茄过滤嘴等，包括有下列过滤材料所述过滤材料包括载于载体上的、以重量百分比计的下列成分CaO1.0－10％、MgO 1.0－15％、Fe
文档编号B01D39/06GK101020133SQ200610072309
公开日2007年8月22日 申请日期2006年4月12日 优先权日2006年4月12日
发明者孙安权, 朱茂祥 申请人:孙安权, 朱茂祥