论文部分内容阅读
吸烟与健康是人们密切关注的一个问题。在卷烟烟气中,有4000多种化学物质产生,并且大多数是对人体健康有害的。在卷烟烟气的各组分中,重金属与患有癌症的风险直接相关。国际癌症研究机构(IARC)公布的第一组致癌物质中就包含了砷、铬、铍、镉和镍等重金属。由于卷烟烟气中的重金属组分可直接进入人体,因此去除卷烟烟气中的重金属对于保护人体健康来说具有重要意义。本论文将氧化碳纳米管/氧化石墨烯(o-MWNTs/GO)混合溶液添加到商品化的卷烟过滤嘴中,经冷冻干燥合成了一种新型的卷烟过滤嘴,并应用于卷烟主流烟气中重金属组分的去除。第一章简要综述了卷烟主流烟气中几种常见的有害物质和其定量分析方法、卷烟过滤嘴改性材料及其在去除卷烟烟气中有害成分的应用进展。第二章采用电感耦合等离子体-质谱法(ICP-MS)测定了卷烟各组成部分中重金属镉和铬的含量。卷烟烟叶选取微波消解法进行样品预处理,并对消解过程中的硝酸和过氧化氢用量以及消解时间和温度等因素进行了考察,确定了最佳实验条件。对比了捕集主流烟气中重金属的两种方式,即剑桥滤纸法和溶液捕集法,结果表明,剑桥滤纸法的收集效果要比溶液捕集法好,且操作简单。抽吸后的卷烟过滤嘴采用超声提取法进行样品预处理,并对硝酸提取液的体积和超声提取次数进行了考察,发现采用50 mL 5%硝酸可将过滤嘴中镉和铬几乎完全萃取出来。最后,考察了抽吸容量和抽吸间隔时间对卷烟主流烟气中镉和铬含量的影响,结果表明,低的抽吸容量和长的间隔时间将有利于减少主流烟气中镉和铬的含量。第三章制备了一种新型卷烟过滤嘴,用于改善对主流烟气中重金属的去除效率。这种卷烟过滤嘴是将o-MWNTs/GO混合溶液直接滴加到商品化的醋酸纤维素过滤嘴中,经过冷冻干燥后获得。采用扫描电子显微镜、热重分析仪、傅立叶红外光谱仪和拉曼光谱仪对o-MWNTs/GO修饰的卷烟过滤嘴进行了表征。结果表明,o-MWNTs/GO复合物成功地覆盖在卷烟过滤嘴中的醋酸纤维素表面上,同时保留了过滤嘴内部原先疏松、多孔的结构,未有明显的吸阻变化。另外,采用o-MWNTs/GO修饰的卷烟过滤嘴对主流烟气中镉和铬的去除效率明显优于壳聚糖、活性炭、o-MWNTs、GO修饰的卷烟过滤嘴以修饰的卷烟过滤嘴。将4 mg o-MWNTs/GO修饰、长25 mm的卷烟过滤嘴应用到五种不同品牌的卷烟中,对主流烟气中镉和铬的去除效率可达64-79%。