论文部分内容阅读
随着《烟草控制框架公约》的实施,卷烟“降焦减害”已经成为烟草、卫生、环保等领域关注的焦点。活性炭是卷烟醋酸纤维过滤嘴中首选吸附剂,但在醋酸纤维滤嘴制备、贮藏时,活性炭会和增塑剂三醋酸甘油酯发生吸附作用,引起吸附剂中毒,降低其吸附性能。本课题旨在通过研究活性炭对三醋酸甘油酯的吸附机理,探讨表面特性和孔结构对活性炭吸附三醋酸甘油酯和挥发性有机物(VOCs)的影响,制备出对三醋酸甘油酯稳定且高效去除苯、甲苯、丙酮等有害物质的活性炭,为将来开发新型活性炭过滤嘴提供理论依据与技术支持。以颗粒活性炭为标准吸附剂,探索在不同温度、湿度条件下,活性炭对三醋酸甘油酯的吸附行为和机理。结果表明:活性炭吸附三醋酸甘油酯属于物理吸附,吸附过程符合Langmuir模型,饱和吸附量为333mg·g-1;在一定范围内,高温有利于吸附三醋酸甘油酯,而增加湿度则抑制了三醋酸甘油酯的吸附。以颗粒活性炭为原料,联合超声波和浸渍法,以三甲基氯硅烷、二甲基硅油和正十八硫醇为改性剂,调控活性炭表面化学结构,研究表面特性对三醋酸甘油酯和VOCs吸附的影响。结果表明:改性活性炭降低对苯、甲苯和丙酮的吸附效率,Freundlich方程是最符合活性炭吸附这些VOCs的模型;三甲基氯硅烷改性活性炭对三醋酸甘油酯具有良好的稳定性,且对模拟烟气中的VOCs保持较高的吸附性能,为开发新型活性炭过滤嘴提供发展方向。以颗粒活性炭为原料,通过氯化锌活化得到微孔丰富的吸附剂,通过硝酸钙、水蒸气调控得到比表面积、微孔容量丰富且含有较高中孔率的介孔活性炭,研究孔结构对三醋酸甘油酯和VOCs吸附的影响。结果表明:活性炭吸附三醋酸甘油酯以微孔为主,在一定范围内,当活性炭孔面积大于三醋酸甘油酯最小横截面积的2.8倍时,活性炭对三醋酸甘油酯的吸附量增多,反之减少;中孔结构对苯、甲苯、丙酮的吸附可以起到明显的通道效应。活性炭对卷烟烟气中VOCs的去除具有选择性,可以有效去除甲苯、苯乙烯等VOCs,但是对苯酚的去除效果不明显。同时,受膜扩散限制效应的作用,抽烟速率与VOCs的去除效率成反比。具有合适的微孔孔径分布(小于0.85nm)和中孔结构的活性炭,可以成为一种新型活性炭过滤嘴的良好选择。