本發明專利技術公開了一種用于選擇性降低卷煙主流煙氣中氰化氫釋放量的催化劑及其制備方法和應用。本發明專利技術催化劑由如下質量百分比的組份組成：貴金屬0.1%～5.1%、過渡金屬0.1%～10.0%和載體68.0%～99.5%。所述的催化劑對氰化氫具有選擇性吸附作用，可用于卷煙中，能夠選擇性降低卷煙主流煙氣中氰化氫的釋放量。本發明專利技術催化劑的制備方法，生產工藝簡單，且材料具有一定的顆粒大小，能夠很好地滿足卷煙復合過濾嘴生產工藝的要求，而且可直接進行放大生產，具有很好的工業化應用前景。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及吸附氰化氫的催化劑領域，具體涉及一種用于選擇性降低卷煙主流煙 氣中氰化氫釋放量的催化劑及其制備方法和應用。
技術介紹
卷煙主流煙氣中的氰化氫(HCN)主要來自于煙草中的蛋白質、氨基酸和硝酸鹽的 轉化，特別是甘氨酸、脯氨酸及氨基二羧酸的熱解。氰化氫中的氰基(CNO在人體內容易與 細胞線粒體內的氧化型細胞色素氧化酶中的Fe3+結合，抑制細胞色素氧化酶，使細胞組織 不能利用氧，產生細胞內窒息性缺氧，對人體產生一定的影響。因此降低卷煙主流煙氣中的 氰化氫已成為卷煙減害降焦的重要內容之一。對于卷煙主流煙氣中氰化氫的消除，綜合考慮卷煙主流煙氣的特點(化學成分復 雜，燃燒錐溫度900°C，其后經過煙葉和濾嘴過濾氣體溫度下降到50°C)和技術實施的難易 程度(可對煙葉、卷煙紙和濾嘴等卷煙主要組成部分進行修飾或處理)，研究和開發高效的 吸附劑，并將其添加到濾嘴中，以選擇性降低卷煙主流煙氣中的氰化氫是最有效可行的途 徑。目前，研究發現活性炭、金屬氧化物、負載金屬鹽、中藥材、離子交換樹脂、多孔材料等對 氰化氫均有較好的吸附性能。目前，應用最廣泛的過濾嘴添加劑是活性炭。研究表明活性炭能有效地從卷煙主 流煙氣中除去大量的氣相化合物，然而，活性炭對這些氣相化合物的吸附程度是類似的，沒 有表現出較好的氰化氫選擇性吸附能力。因此，為了提高活性炭對卷煙主流煙氣中氰化氫 的吸附性能，通常對活性炭材料進行負載或表面改性。中國專利申請CN201010567352. 7 公開了一種以負載硅酸鉀或硅酸鈉的活性炭為載體，通過在其表面粘結過氧化鎂制得一種 卷煙濾嘴添加劑，當添加量為30mg/支時，可選擇性降低卷煙主流煙氣中氰化氫釋放量的 30%。中國專利申請CN201110025677. 7公開了一種活性炭纖維負載含有季銨堿性基團的植 物生物堿的新材料，添加于卷煙濾棒中能夠降低卷煙主流煙氣中氰化氫釋放量25%以上。除了活性炭材料，由于氰化氫與某些金屬之間具有較強的配合作用，因此人們也 嘗試了利用金屬離子或金屬氧化物對氰化氫的吸附作用，達到降低卷煙主流煙氣中氰化氫 的效果。黎成勇等(煙草科技，2005，(12):24)研究發現在每支卷煙的濾嘴中添加40mg的 Y -Al2O3或TiO2，對卷煙主流煙氣中氰化氫的脫除率分別為42. 0%和34. 8%，并且其吸附主 要以化學吸附為主。與金屬氧化物相比，對負載金屬鹽在吸附氰化氫性能方面的研究更為 廣泛。英國專利GB2018566A公開了 Al2O3負載的多種金屬鹽，添加這類材料的復合濾嘴可 顯著降低卷煙主流煙氣中的氰化氫。中國專利ZL200410023246. 7公開了一種采用浸潰法 制備的Au/A1203或Au/Ti02催化劑，可用于催化氧化HCN，當添加量為5 40mg/支時，可選 擇性降低卷煙主流煙氣中氰化氫釋放量的20-45%。中國專利ZL200910094312. 2公開了一 種采用浸潰法制備的過渡金屬鹽改性的多孔淀粉顆粒，可選擇性降低卷煙主流煙氣氰化氫 釋放量40%左右。另外，除了常用的浸潰法之外，還可通過絡合作用將金屬離子負載到載體上，形成的絡合物對氰化氫也具有較好的吸附作用。例如，與對照卷煙相比，添加功能化螯合型離子交換樹脂的試驗卷煙主流煙氣中氰化氫的降低率可達22. 4%，而主流煙氣常規成分釋放量與對照卷煙基本一致(煙草科技，2011，(5) :53)。雖然目前已對降低卷煙主流煙氣中的氰化氫進行了大量的研究，制備了種類繁多的吸附材料，但是現有的研究成果還存在以下不足(1)雖然有些材料對吸附消除氰化氫具有較好的效果，但是材料制備過程繁瑣；(2)有些吸附劑的原始狀態為粉末，需要通過壓片、破碎和篩分等步驟制成一定粒度的顆粒，以滿足后續復合濾嘴生產工藝的要求。以上大大限制了這些材料的工業化應用。因此，通過簡單的工藝，制備一類對卷煙主流煙氣中氰化氫具有穩定的、高效的選擇性吸附材料，具有重要的研究意義和巨大的市場價值。
技術實現思路
本專利技術提供了一種用于選擇性降低卷煙主流煙氣中氰化氫含量的催化劑，該催化劑的原料來源廣泛，易于獲得。本專利技術還提供了一種用于選擇性降低卷煙主流煙氣中氰化氫的催化劑的制備方法，該方法工藝簡單，產物具有一定粒度，能夠很好地滿足復合濾嘴生產工藝的要求，而且可直接進行放大生產，具有很好的工業化應用前景。本專利技術還提供了一種用于選擇性降低卷煙主流煙氣中氰化氫釋放量的催化劑的應用，可用于卷煙中，能夠選擇性降低卷煙主流煙氣中氰化氫的釋放量。本專利技術發現采用貴金屬離子和過渡金屬離子協同作用的負載型催化劑對氰化氫具有較好的選擇性降低作用。其中貴金屬離子對氰化氫具有一定的絡合吸附作用，而過渡金屬離子可以提高貴金屬離子在載體上的分散度，從而使得貴金屬離子更好地發揮作用。 因此，本專利技術具體提出了如下技術方案一種用于選擇性降低卷煙主流煙氣中氰化氫含量的催化劑，主要由如下質量百分比的組份組成貴金屬離子O. 1% 5. 1%過渡金屬離子 O. 1% 10. 0%載體68. 0% 99. 5%。所述用量范圍的催化劑能夠體現對氰化氫的選擇性降低作用。為了提高催化劑對氰化氫的選擇性降低作用，所述的貴金屬離子可選用包括Pd 離子、Pt離子、Ru離子、Ag離子中的一種或兩種以上；當選用兩種以上時可采用任意比例。 所述的過渡金屬離子可選用包括Fe離子、Mn離子、Co離子、Zn離子、Ni離子中的一種或兩種以上；當選用兩種以上時可采用任意比例。離子的價態對本專利技術效果的影響不大。所述的貴金屬離子優選為Ag離子；所述的過渡金屬離子優選為Ni離子；催化劑對氰化氫具有顯著的選擇性降低作用。為了進一步提高催化劑對氰化氫的選擇性降低作用，使得貴金屬離子和過渡金屬離子都能充分發揮各自的作用，進一步優選，所述的催化劑主要由如下質量百分比的組份組成Ag 離子O. 13% 5. 1%Ni 離子O. 12% 10. 0%載體68. 0% 91. 8%。所述的載體可選用本領域常用的催化劑載體，如多孔材料，優選為活性炭。所述的 活性炭的粒度優選為40目 80目，以滿足該材料在復合嘴中的添加工藝的要求。所述的催化劑中的其余組份為與所述的貴金屬離子和過渡金屬離子匹配的陰離子。所述的催化劑的制備方法，包括步驟①將載體在90°C 110°C干燥至少24小時，以去除載體表面吸附的物質，得到干 燥后的載體；②采用等體積浸潰法，將貴金屬鹽和過渡金屬鹽配制成相應的水溶液，然后將步 驟①得到的干燥后的載體加入到該水溶液中，在50°C 60°C干燥至少48小時，以除去水 分，得到催化劑。步驟①中，優選在100°C干燥24小時。步驟②中，優選在50°C干燥48小時。所述的貴金屬鹽作為貴金屬離子的前驅體，從便于操作的角度考慮，選用水溶性 貴金屬鹽，優選為貴金屬的氯化物或貴金屬的硝酸鹽。所述的過渡金屬鹽作為過渡金屬離子的前驅體，從便于操作的角度考慮，選用水 溶性過渡金屬鹽，優選為過渡金屬的氯化物或過渡金屬的硝酸鹽。所述的催化劑能夠選擇性吸附卷煙主流煙氣中的氰化氫，因此，所述的催化劑可 應用于卷煙中，能夠選擇性降低卷煙主流煙氣中氰化氫的釋放量。具體應用時，可將所述的 催化劑添加在卷煙的過濾嘴中。所述的催化劑的添加量可根據卷煙主流煙氣中氰化氫的含 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于選擇性降低卷煙主流煙氣中氰化氫釋放量的催化劑，其特征在于，所述的催化劑主要由如下質量百分比的組份組成：貴金屬離子?????????0.1%～5.1%過渡金屬離子???????0.1%～10.0%載體???????????????68.0%～99.5%。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：周國俊，沈凱，儲國海，李霞，徐建，劉金莉，盧昕博，詹望成，郭楊龍，盧冠忠，
申請(專利權)人：浙江中煙工業有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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