功能化材料降低卷烟主流烟气中氰化氢的应用研究

薛 云，刘 鸿，龙章德，吴 彦，严 俊，白家峰，黄江锋，韦 康，兰柳妮，胡志忠，杨龙彦

(广西中烟工业有限责任公司 技术中心，广西 南宁 530001)

1 引言

吸烟有害健康，随着烟草管制的不断推进，烟草行业面临的挑战在不断加大，对中式卷烟减害工作也提出了更高的要求。谢剑平等人[1-2]研究结果表明，HCN 是对卷烟主流烟气危害性影响最大的7 种代表性有害成分之一。目前制备了多种功能化的吸附材料，对传统卷烟的减害也有一定成效，本文综述了不同种类吸附材料降低卷烟主流烟气中氰化氢的应用研究现状，并对未来的减害材料的应用前景进行了展望，以期为进一步降低卷烟主流烟气中氰化氢提供参考。

2 不同种类材料降低氰化氢的应用研究现状

2.1 活性炭材料

沈凯[3]等人采用浸渍法制备活性炭负载过渡金属吸附剂，通过材料筛选工艺优化，得到以质量分数4%的Cu 为吸附剂时效果最佳，将制备的吸附剂以二元复合滤棒添加到卷烟滤嘴中，卷烟主流烟气中HCN 释放量明显降低，降低量可达71.7%，其稳定性也非常好，室温储藏8 个月，吸附氰化氢的效果与新鲜吸附剂无异。郭小义[4]等以氧化镁为活性成分，以负载硅酸盐的活性炭为载体，利用表面粘结的方式制备了对吸附氰化氢有明显效果的滤棒添加剂，将其添加到滤嘴中发现，一支卷烟滤棒添加30mg时，烟气主流烟气中氰化氢可降低30%。

2.2 金属离子功能化材料

朱静[5]等人利用离子交换法对Amberlite IRC748树脂进行功能化修饰，采用卷烟添加剂减害性能模拟装置发现，利用Cu2+修饰树脂后，对烟气中 HCN 的降低效果非常明显，吸附量可高达40% 。孙学辉[6]等人制备了具有比表面积大和孔体积高的有序介孔材料Zn2+/c-EPDMS/MCM-41，其具有二维六方结构，在 200 ℃以下均有良好的热稳定性，以每支卷烟添加20 mg Zn2+/c-EPDMS/MCM-41制成二元复合滤棒应用在卷烟中，卷烟主流烟气中HCN 释放量明显降低，降低量可达31.72%。

2.3 胺基功能化材料

周宛虹[7]等人制备了一种具有介孔结构胺基功能化的(MCM-41-NH2)二氧化硅材料，相比没有胺基功能材料的MCM-41，MCM-41-NH2的孔径和比表面积下降了50%，将MCM-41-NH2制成复合滤棒应用在卷烟中，卷烟主流烟气HCN的选择性降低达到25.7 %。张展[8]等人利用赖氨酸作为原料，制备了[Ch][Lys]离子液体并进行了SiO2固载，制备得到[Ch][Lys]/SiO2颗粒材料，以每支卷烟添加0.08mmol [Ch][Lys]/SiO2制成二元复合滤棒应用在卷烟中，卷烟主流烟气中HCN 释放量明显降低，降低量可达28%。

2.4 碱性功能化复合材料

董艳娟[9]等人采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)对 SBA-15 介孔分子筛进行碱性功能化修饰，并与聚醚砜复合得到碱性功能化 SBA-15/聚醚砜复合材料。经过一系列表征并添加到卷烟滤嘴中，发现经 APTS 修饰的SBA-15 材料不仅保持有序介孔孔道结构，而且SBA-15/聚醚砜复合材料具有不规则的海绵状多孔结构，在 200 ℃以下均有良好的热稳定性，以每支卷烟添加20 mg SBA-15/聚醚砜复合材料(具有碱性功能)制成二元复合滤棒应用在卷烟中，卷烟主流烟气中HCN 释放量明显降低，降低量达到 29.6%。

2.5 中草药材料

谭明杰[10]研究确定了海螵蛸减害颗粒的制备工艺，制定了海螵蛸颗粒的质控指标和滤嘴复合的最佳条件，对减害效果是否能够稳定及使用的生物安全性能进行了整体综合评价：减害效果的稳定性能够持续一年，生物使用实验安全性也完全达标，通过与没有经过添加海螵蛸减害颗粒滤嘴的对照烟比较评价，复合海螵蛸颗粒滤嘴的实验烟能够有效降低烟气中 HCN 释放量，降低量可达25.26%～52.60%。吴金凤[11]以活性炭纤维材料作为载体，制备了负载黄连生物碱的功能化材料，其对氰离子的清除率可达58.7%，相比没有负载黄连生物碱的提高了41.3%。

2.6 电气石复合材料

孙贤军[12]等研制了一种含电气石复合功能涂料的成形纸并将其在卷烟减害降焦中应用添加，发现氰化氢降低率达到30.4%,且卷烟感官质量评价较好,没有明显影响卷烟的抽吸风格。

2.7 功能化多孔水凝胶微球

孙学辉[13]等人利用HCN具有弱酸和亲水的特性，把丙烯酸和含胺基的功能单体用反相悬浮聚合的方法，共聚制备了一种含胺基的功能化多孔水凝胶微球，表征结果显示，该水凝胶是粒径<100μm，孔径<100nm的中空球体，将其添加到滤嘴中发现，一支卷烟滤棒添加30mg时，烟气中氰化氢可降低16%～48%。

3 结语

虽然目前制备了多种功能化的吸附材料，对传统卷烟的减害也有一定成效，但也存在许多不足之处，例如减害材料不够绿色环保、工艺太过复杂、影响感官品质等，存在的这些不足之处对于卷烟的市场发展非常不利，因此对于传统卷烟减害材料的研究仍需不断努力，未来的研究也有广阔的提升空间，我们将从以下几个方面展开研究：(1)卷烟主流烟气氰化氢形成机理的研究；(2)氰化氢滤嘴截留分布规律及截留机理的研究；(3)开发能降低HCN，且对人体健康有益的绿色天然材料。