应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳.ppt

应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳应用纳米贵金属催化材料降低应用纳米贵金属催化材料降低应用纳米贵金属催化材料降低应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳卷烟烟气一氧化碳卷烟烟气一氧化碳卷烟烟气一氧化碳长沙卷烟厂长沙卷烟厂长沙卷烟厂长沙卷烟厂二二二二OOOOOOOO三年三月三年三月三年三月三年三月应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳烟气气相有害物质中一氧化碳的含量最大，因而对人烟气气相有害物质中一氧化碳的含量最大，因而对人体的危害也最大。现已证实，吸烟者冠心病发病率偏高的体的危害也最大。现已证实，吸烟者冠心病发病率偏高的一个重要因素来自一氧化碳。一个重要因素来自一氧化碳。欧盟成员国形成决议要求欧盟成员国形成决议要求20042004年市售卷烟产品中必须年市售卷烟产品中必须达到达到“焦油焦油1010mgmg，烟碱烟碱1 1 mgmg，一氧化碳一氧化碳10 10 mg”mg”的要求。的要求。国家烟草专卖局十分重视行业的降焦减害工作，这项国家烟草专卖局十分重视行业的降焦减害工作，这项工作事关烟草行业的前途和发展。工作事关烟草行业的前途和发展。因此，研究选择性降低或消除卷烟烟气中的一氧化碳新因此，研究选择性降低或消除卷烟烟气中的一氧化碳新技术具有十分重要的现实意义。技术具有十分重要的现实意义。研究背景研究背景应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳 1 卷烟烟气中一氧化碳的来源卷烟烟气中一氧化碳的来源u 烟草组分的热分解，约烟草组分的热分解，约3030u 烟草燃烧产生，约烟草燃烧产生，约3636u 碳还原碳还原COCO2 2生成的，约生成的，约2323应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳 2 2 降低卷烟烟气中一氧化碳含量的几种主降低卷烟烟气中一氧化碳含量的几种主 要方法：要方法：增施钾肥改善烟叶品质增施钾肥改善烟叶品质使用高通风滤嘴和高透卷烟纸使用高通风滤嘴和高透卷烟纸在卷烟配方中加入添加剂在卷烟配方中加入添加剂采用催化氧化方法采用催化氧化方法实践表明，采用前三种方法降低卷烟烟气中实践表明，采用前三种方法降低卷烟烟气中一氧化碳的量是十分有限的。一氧化碳的量是十分有限的。应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳 3 3 催化方法降低卷烟烟气一氧化碳的研究进展：催化方法降低卷烟烟气一氧化碳的研究进展：ReynoldsReynolds公司专利：公司专利：Pd-Cu/AlPd-Cu/Al2 2O O3 3催化剂，卷烟烟气中一催化剂，卷烟烟气中一氧化碳下降氧化碳下降2525；日本烟草公司专利：负载型日本烟草公司专利：负载型Pd-MnOPd-MnO2 2,Pd-Cu,Pd-Cu及及Pd-Cu-VPd-Cu-V催催化剂；化剂；Philips MorrisPhilips Morris公司专利：公司专利：MnTiMnTi催化剂催化剂,室温下可降低室温下可降低一氧化碳一氧化碳1515。应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳 综综上所述，使用催化方法可有效降低卷烟主流上所述，使用催化方法可有效降低卷烟主流烟气中的一氧化碳含量，但迄今尚未有由烟气中的一氧化碳含量，但迄今尚未有由这些这些技技术术研制的卷烟研制的卷烟产产品。品。我我们们在前人有关研究工作的基在前人有关研究工作的基础础上，首次采用上，首次采用催化方法降低卷烟焦油的同催化方法降低卷烟焦油的同时时，选择选择性降低主流烟性降低主流烟气中一氧化碳含量。研制的卷烟气中一氧化碳含量。研制的卷烟产产品，焦油量和一品，焦油量和一氧化碳含量氧化碳含量稳稳定可在定可在10.010.0毫克毫克/支以内，吸味醇和，支以内，吸味醇和，口感好。口感好。应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳 研究方法研究方法在研究和开发过程中，我们发现催化剂的组成、结构和在研究和开发过程中，我们发现催化剂的组成、结构和形貌、载体和助剂、制备方法等对催化剂的性能有重要形貌、载体和助剂、制备方法等对催化剂的性能有重要影响。影响。应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳 4 4 将催化剂添加滤棒中制成三元复合滤棒将催化剂添加滤棒中制成三元复合滤棒 表表1 1中中列列出出了了三三元元复复合合滤滤棒棒制制作作的的样样品品卷卷烟烟的的烟烟气气测测试试分分析析结结果果。从从表表1 1中中可可以以看看出出，由由催催化化剂剂制制备备的的三三复复合合滤滤棒棒样样品品卷卷烟烟，同同对对照照样样相相比比，烟烟气气中中一一氧氧化化碳碳的的量量下下降降了了0.7mg0.7mg和和0.9mg0.9mg，分分别别为为5.6%5.6%、6.9%6.9%。据据此此可可知知，由由催催化化剂剂制制备备三复合三复合滤滤棒棒这这种工种工艺艺路路线线用于降低一氧化碳的效果不用于降低一氧化碳的效果不显显著。著。应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳表表1 1 三元复合虑棒试制烟检测结果实验三元复合虑棒试制烟检测结果实验 对照样1#对照样2#1#2#平均吸阻（pa）(1215)9.8(1155)9.8(1275)9.8(1245)9.8平均支重（g）0.980.020.960.021.070.021.100.02总粒相物（mg）13.3412.7411.8313.15烟碱量（mg）0.780.770.700.83水分（mg）1.030.890.981.17焦油量（mg）11.5311.0810.1511.15抽吸口数8.07.87.88.0一氧化碳（mg）13.713.512.912.6一氧化碳（%）5.66.9应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳5 5、二元复合滤棒在卷烟中的应用、二元复合滤棒在卷烟中的应用 5.1 5.1 二元复合二元复合滤滤棒的初步棒的初步应应用用 考考虑虑到到三三元元复复合合虑虑棒棒的的催催化化作作效效果果不不够够显显著著，制制备备了了二二元元复复合合虑虑棒棒，对对试试制制的的卷卷烟烟进进行行了了人人工工模模拟拟抽抽吸吸，结结果果表表明明所所制制备备的的二二元元复复合合滤滤棒棒对对一一氧氧化化碳碳有有明明显显的的消消除除效效果果，在在复复合合滤滤棒棒（1:11:1）上上一一氧氧化化碳碳的的单单程程消消除除效效果果可可以以达达到到65%65%以以上上；适适当当增增加加催催化化剂剂的的量量，比比如如增增加加2525，则则一一氧氧化化碳碳的的去去除除率率可以达到可以达到85%85%。应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳表表2 2 复合滤棒对含有复合滤棒对含有2v/v%2v/v%一氧化碳混合气体的消除结果一氧化碳混合气体的消除结果 测试样品消除率(%)A一氧化碳色谱峰面积/（A一氧化碳+A氧气+A氮气）一氧化碳（v/v%）一氧化碳原料气23776/(23776+298800+863330)2.00523904/(23904+300700+867820)2.005经滤棒处理后气体6966/(6966+270890+788210)0.65367.437648/(7648+284160+827690)0.68365.947196/(7196+281270+825910)0.64667.78平均0.66167.05将滤棒催化剂部分长度增加1/43323/(3323+312390+914950)0.2785.532006/(2006+254480+747070)0.2090.024235/(4235+296900+869050)0.36281.953478/(3478+302290+882990)0.29385.38平均0.28185.72应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳5.2 5.2 二元复合滤棒在卷接卷烟中的应用试验二元复合滤棒在卷接卷烟中的应用试验 我我们们使使用用最最佳佳催催化化剂剂制制备备复复合合咀咀棒棒，试试制制低低焦焦油油、低低一一氧氧化化碳碳卷卷烟烟，经经检检测测，结结果果见见表表3 3。结结果果表表明明，所所使使用用优优化化的的催催化化剂剂制制备备的的复复合合咀咀棒棒卷卷接接的的样样品品卷卷烟烟质质量量比比较较稳稳定定，样样品品卷卷烟烟焦焦油油测测定定平平均均值值为为10.710.7毫毫克克，烟烟碱碱测测定定平平均均值值为为0.910.91毫毫克克，一一氧氧化化碳碳的的测测定定值值平平均均为为10.410.4毫毫克克取得了比较满意的结果。取得了比较满意的结果。应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳 表表3 3 低一氧化碳（低焦油）试制烟检测结果（国家质检中心）低一氧化碳（低焦油）试制烟检测结果（国家质检中心）1#2#3#4#5#平均值 平 均 吸 阻（pa）100910009709311107平 均 支 重（g）1.040.021.030.021.020.021.030.021.040.02总 粒 相 物（mg）12.3913.4612.6414.3713.60烟碱量（mg）0.720.850.781.131.070.91水分（mg）1.500.722.182.071.94焦油量（mg）10.211.99.711.210.610.7抽吸口数8.08.48.28.07.8一 氧 化 碳（mg）10.210.411.110.29.910.4应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳5.3 5.3 低一氧化碳（低焦油）低一氧化碳（低焦油）“白沙（和）牌白沙（和）牌”卷烟的研制卷烟的研制 我我们们利利用用该该技技术术生生产产了了“白白沙沙（和和）”牌牌卷卷烟烟，检检测测结结果果见见表表4 4，评吸结果见表，评吸结果见表5 5。应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳 表表4 “4 “白沙（和）白沙（和）”牌卷烟的检测结果（国家质检中心）牌卷烟的检测结果（国家质检中心）和牌平均吸阻（pa）941平均支重（g）1.010.02总粒相物（mg）12.16烟碱量（mg）0.93水分（mg）1.18焦油量（mg）10.0抽吸口数7.3一氧化碳（mg）9.1 应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳表表5 5“白沙（和）白沙（和）”牌卷烟感观质量评价结果牌卷烟感观质量评价结果 牌号光泽香气谐调杂气刺激性余味合计和牌6.0034.005.5015.0015.0017.0092.5应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳 检测结检测结果表明，我果表明，我们们生生产产的的“白沙（和）白沙（和）”卷烟焦油卷烟焦油为为10.010.0毫克、烟碱毫克、烟碱为为0.930.93毫克、一毫克、一氧化碳氧化碳为为9.19.1毫克，感毫克，感观评观评吸吸92.592.5分，达到了分，达到了研究目的。研究目的。应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳 5.4 5.4 安全性毒理学评价安全性毒理学评价 军事医学科学研究院对我们研制的低一氧化碳军事医学科学研究院对我们研制的低一氧化碳（低焦油）白沙（和）（低焦油）白沙（和）”牌卷烟产品进行了小鼠牌卷烟产品进行了小鼠吸烟急性毒性试验、细胞增殖毒性试验和细胞氧吸烟急性毒性试验、细胞增殖毒性试验和细胞氧化损伤试验，得出一个共同结论：与同品质对照化损伤试验，得出一个共同结论：与同品质对照烟比较，烟比较，“白沙（和）白沙（和）”牌卷烟的危害性明显降牌卷烟的危害性明显降低安全性大大提高，且没有带来新的有害物质低安全性大大提高，且没有带来新的有害物质 。应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳6 6结论结论 （1 1）将催化剂制成三元复合滤棒，烟气中一氧化碳的量）将催化剂制成三元复合滤棒，烟气中一氧化碳的量下降了下降了5.6%5.6%和和6.9%6.9%。三元复合滤棒在卷烟中的应用效果。三元复合滤棒在卷烟中的应用效果不显著。不显著。（2 2）采采用用优优化化的的催催化化剂剂制制作作二二元元复复合合滤滤棒棒，卷卷接接的的卷卷烟烟主流烟气中一氧化碳量可降低主流烟气中一氧化碳量可降低45%45%左右，且重复性较好。左右，且重复性较好。应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳 （3 3）用最用最优优的催化的催化剂剂研制出白沙研制出白沙“和牌和牌”卷烟卷烟产产品，品，经经国国家烟草家烟草质质量量监监督督检验检验中心中心检测检测，该产该产品的焦油量品的焦油量测测定定值为为值为为10.010.0毫克毫克/支，烟碱支，烟碱测测定定值为值为0.930.93毫克毫克/支，一氧化碳的支，一氧化碳的测测定定值值为为9.19.1毫克毫克/支，感支，感观评观评吸分数吸分数92.592.5，取得了比，取得了比较满较满意的意的结结果。果。所研制的白沙所研制的白沙“和牌和牌”卷烟在市卷烟在市场试销场试销售后，售后，深受消费者欢迎，深受消费者欢迎，吸味醇和，口感好，同时吸味醇和，口感好，同时降低了卷烟降低了卷烟对对人体的危害，具有良人体的危害，具有良好的市好的市场场前景。前景。应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳致谢致谢本本研究研究得到国家烟草得到国家烟草专卖专卖局局、中科院兰、中科院兰州化学物理研究所、郑州烟草研究院和州化学物理研究所、郑州烟草研究院和军事医学科学研究院等单位的领导和专军事医学科学研究院等单位的领导和专家大力支持与配合家大力支持与配合，在此，在此一并致谢。一并致谢。！应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳应用纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气一氧化碳谢谢！谢谢！