活性炭孔結(jié)構(gòu)對煙氣揮發(fā)性半揮發(fā)性成分過濾效率的影響.pdf

1、為了全面考察活性炭對卷煙煙氣的作用規(guī)律，本文開展了以下工作：
　　 (1)利用低溫氮吸附法測定國產(chǎn)煙用椰殼基活性炭的吸附脫附等溫線，利用BET法計算其比表面積和孔容積，用密度函數(shù)理論計算其全孔分布。同時用掃描電子顯微鏡觀察活性炭的表面形貌。最終確定出七種結(jié)構(gòu)參數(shù)滿足實驗梯度需要的樣品。樣品比表面積分布區(qū)間為700-1400m2/g，粒度為40-60、60-80、80-100目，均以微孔為主，微孔百分含量在80％以上。
　　

2、 (2)測定活性炭加入前與加入后卷煙煙氣中揮發(fā)性羰基物、酚類化合物、5種揮發(fā)性有機化合物（1,3丁二烯，異戊二烯，丙烯腈，苯和甲苯）和香味成分釋放量的變化，討論了活性炭結(jié)構(gòu)、化合物性質(zhì)與煙氣成分過濾效率的關(guān)系。結(jié)果表明：活性炭對煙氣化合物普遍具有過濾作用，但是對不同化合物的過濾程度不同。過濾效率主要與活性炭的比表面積和微孔容積有關(guān)，在粒度一定的情況下，過濾效率隨活性炭比表面積和微孔容積的增加而增大；比表面積和微孔容積接近時，粒度越小的

3、炭對煙氣成分的過濾效率越高；微孔百分比高的炭滯留小分子的能力強，對乙醛、1,3一丁二烯和異戊二烯等小分子化合物的過濾效率較高，同時微孔百分比高的炭傳質(zhì)阻力大，對酚類等半揮發(fā)性成分的過濾較少，適當(dāng)增加大中孔等過渡孔道會增加大分子化合物的過濾。過濾效率與化合物的性質(zhì)有關(guān)，尤其是與化合物的分子量和沸點有關(guān)：揮發(fā)性羰基物和5種揮發(fā)性有機化合物的過濾效率隨化合物分子量沸點的升高呈升高趨勢；酚類化合物的過濾效率明顯低于揮發(fā)性羰基物和5種揮發(fā)性有機化

4、合物的過濾效率，且二元酚的過濾效率低于一元酚的過濾效率；香味成分的過濾效率隨化合物分子量沸點的升高呈下降趨勢。
　　 (3)考察活性炭用量及添加方式對卷煙煙氣釋放量的影響，發(fā)現(xiàn)活性炭用量一定時，受增塑劑的影響，三元復(fù)合濾嘴比二元復(fù)合濾嘴的過濾效率高；隨活性炭用量的增加，兩種復(fù)合濾嘴的過濾效率均增大。活性炭用量對揮發(fā)性不同的化合物的過濾效率的影響不同：同分異構(gòu)體因分子量和沸點接近，活性炭用量對其過濾效率的影響趨勢相似；用量少時，易

5、發(fā)生競爭吸附，乙醛等難吸附組分的吸附量少，增加用量可以減小競爭，難吸附組分的過濾效率隨用量的增加呈現(xiàn)明顯上升趨勢。
　　 (4)對比分析活性炭對烤煙型卷煙和混合型卷煙主流煙氣成分過濾作用的差異，發(fā)現(xiàn)揮發(fā)性羰基物和香味成分的含量與卷煙類型和焦油量有關(guān)，二者含量烤煙型卷煙高于混合型卷煙，焦油量高的卷煙高于焦油量低的卷煙。不同類型卷煙煙氣中香味成分的種類基本一致，但在含量方面存在著較大的差異?？緹熜途頍熤锌啡⒖反?、麥芽酚、5．羥甲基

6、糠醛、亞麻酸、棕櫚酸、亞麻酸甲酯、亞油酸、棕櫚酸甲酯等成分的含量明顯高于混合型卷煙。這與烤煙型卷煙中碳水化合物含量較高有關(guān)?；旌闲途頍熡捎谂浞街泻邪桌邿熀拖懔蠠?3．甲基戊酸及氮雜環(huán)類化合物如可替寧、吲哚、麥思明等的含量較高?；钚蕴繉Σ煌愋途頍煹倪^濾規(guī)律基本一致，即過濾效率與化合物的性質(zhì)有關(guān)，尤其是與化合物的分子量和沸點有關(guān)?；钚蕴繉Σ煌愋途頍煹倪^濾程度有較大的差異，活性炭對烤煙型卷煙煙氣的平均過濾效率低于混合型卷煙。
　　

7、 (5)測定活性炭上純丙酮氣體的吸附特性，分別用Langmuir模型和Dubinin-Radushkevichv(D-R)模型對吸附數(shù)據(jù)進行擬合，從模型擬合精度及吸附熱預(yù)測角度對Langmuir模型及D-R模型進行比較。與Langmuir模型相比，D-R模型對吸附數(shù)據(jù)的擬合相關(guān)系數(shù)更高，平均相對標準偏差更低，擬合結(jié)果更好。由10-4-3型勢函數(shù)計算得到活性炭上純丙酮氣體的理論吸附熱為17.9kj/mol，吸附熱較小，說明此吸附以物理吸