一種卷煙濾棒高分子吸附劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種卷煙濾棒高分子吸附劑及其制備方法和應(yīng)用，該吸附劑包含可同時(shí)脫除煙氣酚類物質(zhì)和重金屬的分子印跡聚合物，所述分子印跡聚合物的印跡和洗脫對(duì)象為酚類物質(zhì)與重金屬離子形成的絡(luò)合物模板分子。其具體制備過程為：在丙烯酰胺與二甲基丙烯酸乙二醇酯聚合反應(yīng)過程中加入酚類物質(zhì)與重金屬離子絡(luò)合的模板分子和偶氮二異丁腈引發(fā)劑，通過熱引發(fā)聚合反應(yīng)后得到含有模板分子的聚合物，再將該聚合物經(jīng)溶劑洗脫，脫除模板分子后，在聚合物空腔內(nèi)留下具有模板分子結(jié)構(gòu)相似的識(shí)別位點(diǎn)，從而得到相應(yīng)的分子印跡聚合物。含該聚合物的吸附劑能同時(shí)有效地吸附酚類物質(zhì)和重金屬，在卷煙濾棒中只需要加入很少的量就能取得很好的吸附效果。
【專利說明】—種卷煙濾棒高分子吸附劑及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種卷煙濾棒的高分子吸附劑及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，卷煙燃燒過程中，煙葉中多酚類化合物(綠原酸和蕓香苷)的裂解會(huì)產(chǎn)生苯酚和兒茶酚等有害物質(zhì)，同時(shí)煙草及煙草制品中含有的鉛(Pb)、砷(As)、鎘(Cd)、鉻(Cr)等重金屬也會(huì)伴隨煙氣氣溶膠形成煙氣。有證據(jù)表明酚類物質(zhì)的存在會(huì)顯著提高多環(huán)芳烴的致癌活性，尤其以苯酚，鄰、間、對(duì)苯二酚，鄰、間、對(duì)-甲基苯酚這幾種酚的危害為大，其中煙氣冷凝物中的鄰苯二酚有輔助促癌作用，部分酚對(duì)皮膚及呼吸道黏膜有強(qiáng)烈的刺激作用。同樣，重金屬也可以導(dǎo)致多種疾病的產(chǎn)生，甚至可能致癌。;例如重金屬能導(dǎo)致高血壓，引起心腦血管疾病，破壞肝腎和骨骼，并引起腎衰竭等；其中Pb是重金屬污染中毒性較大的一種，一旦進(jìn)入人體將很難排除。能直接傷害人的腦細(xì)胞，特別是胎兒的神經(jīng)系統(tǒng)，可造成先天智力低下。而As是砒霜的組分之一，有劇毒，可能致人迅速死亡，即使是長期接觸少量，也會(huì)導(dǎo)致慢性中毒。因此，選擇性降低煙氣中含有的酚類物質(zhì)和重金屬人體健康具有重要的意義。
[0003]為了除去煙氣中產(chǎn)生的各種有害物質(zhì)，人們嘗試了各種不同的方法，如[郭立民等，化學(xué)工程師，2002,1:17]提出使用含殼聚糖的活性炭復(fù)合濾嘴吸附煙氣中的重金屬和其他有害物質(zhì)，雖然該方法能夠獲得一定的吸附效果，但其仍然存在吸附無選擇性和影響卷煙吸味的問題。CN101043826A中公開了一種香煙過濾器，該過濾器中含有與戊二醛相交聯(lián)的殼聚糖和與乙二醛相交聯(lián)的殼聚糖制成高的表面積/質(zhì)量比的多孔樹脂材料，可選擇性去除卷煙煙氣中的醛、氰化氫、羰基化合物和重金屬等，但這種材料由于會(huì)同時(shí)降低具有香味作用的羰基化合物而影響卷煙吸味。
[0004]此外，為了除去煙氣中產(chǎn)生的苯酚，201210086596.2公開了一種能夠有效吸附煙氣中的有害物質(zhì)苯酚的超高比表面積吸附材料(HCA)，該材料通過懸浮聚合得到的二乙烯基苯吸附樹脂，然后進(jìn)行后交聯(lián)反應(yīng)制備而成，這種材料可以選擇性吸附苯酚，但聚合過程中使用的二乙烯基苯單體可能殘留，從而導(dǎo)致材料存在安全性問題。201210471805.5公開了一種選擇性降低卷煙煙氣中苯酚含量的吸附劑的制備方法，其采用本體聚合方法制備苯酚印跡聚合物，但其也只能對(duì)苯酚進(jìn)行針對(duì)性的吸附。
[0005]由上可知，在現(xiàn)有技術(shù)中是通過制備不同的吸附劑分別吸附煙氣中產(chǎn)生的苯酚或重金屬，雖然能起到一定的吸附作用，但由于需要制備不同的吸附劑進(jìn)行分別吸附，吸附劑的使用量太大，在實(shí)際生產(chǎn)過程中并不實(shí)用，且其分開制備步驟復(fù)雜。本發(fā)明的發(fā)明人通過深入研究，成功制得到了一種能夠同時(shí)有效地吸附酚類物質(zhì)和重金屬的高分子吸附劑，且在卷煙中加入少量的這種聚合物，就能同時(shí)得到吸附酚類物質(zhì)和重金屬的效果，具有很好的工業(yè)實(shí)用性。
[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種卷煙濾棒高分子吸附劑，該吸附劑能夠有效地同時(shí)吸附酚類物質(zhì)和重金屬，其在卷煙濾棒中只需要添加很少的量就能取得很好的雙重降害效果O
[0007]本發(fā)明的另一目的在于提供一種卷煙濾棒高分子吸附劑的制備方法，該制備工藝簡單，制得的吸附劑具有良好的吸附效果。
[0008]本發(fā)明的第三個(gè)目的在于提供一種分子印跡聚合物在卷煙濾棒中的應(yīng)用。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案
[0010]一種卷煙濾棒高分子吸附劑，該吸附劑包含可同時(shí)脫除煙氣酚類物質(zhì)和重金屬的分子印跡聚合物，所述分子印跡聚合物的印跡和洗脫對(duì)象為酚類物質(zhì)與重金屬離子形成的絡(luò)合物模板分子。
[0011]所述分子印跡聚合物是由單體丙烯酰胺與二甲基丙烯酸乙二醇酯聚合反應(yīng)過程中加入酚類物質(zhì)與重金屬離子絡(luò)合的模板分子，在引發(fā)劑作用下，經(jīng)熱引發(fā)聚合后得到含有模板分子的聚合物，洗脫所述模板分子后得到。
[0012]因此，本發(fā)明的分子印跡聚合物的制備是在丙烯酰胺(AM)與二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)聚合反應(yīng)過程中加入酚類物質(zhì)與重金屬離子絡(luò)合的模板分子和偶氮二異丁腈(AIBN)引發(fā)劑，通過熱引發(fā)聚合反應(yīng)后得到含有模板分子的聚合物，再將該聚合物經(jīng)溶劑洗脫，脫除模板分子后，在聚合物空腔內(nèi)留下具有模板分子結(jié)構(gòu)相似的識(shí)別位點(diǎn)，從而得到相應(yīng)的分子印跡聚合物。
[0013]所述的引發(fā)劑為偶氮二異丁腈。偶氮二異丁腈的用量為丙烯酰胺摩爾量的4_5%。
[0014]分子印跡聚合物的具體合成步驟參見圖4。
[0015]
[0016]具體制備步驟如下:
[0017](I)將重金屬氯化物和酚類物質(zhì)加入無水甲苯與二甲亞砜的混合溶液中，形成酚類物質(zhì)與金屬離子絡(luò)合物模板分子的混合溶液；
[0018](2)將上述分子印跡聚合物混合溶液和偶氮二異丁腈加入丙烯酰胺與二甲基丙烯酸乙二醇酯中，充分振蕩搖勻，將溶液轉(zhuǎn)移至硬質(zhì)試管中，超聲，通氮?dú)獗Ｗo(hù)，真空封管，在60-70°C熱引發(fā)聚合20-30小時(shí)，得到含模板分子的分子印跡聚合物；
[0019](3)將第(2)步得到的聚合物研磨過篩，用丙酮傾析2-3次，用甲醇和乙酸混合液作洗脫液，索氏提取洗脫模板分子，直至洗液中用紫外光譜檢測(cè)不到絡(luò)合物模板分子；洗脫后，在35-45°C下真空干燥(優(yōu)選10-15小時(shí))，得到已去除模板分子的分子印跡聚合物。
[0020]所述的酚類物質(zhì)選自苯酚、鄰苯二酚、間苯二酚、對(duì)苯二酚、鄰-甲基苯酚、間-甲基苯酚和對(duì)-甲基苯酚中的一種或幾種；
[0021 ] 所述重金屬選自Cd和Cr中的一種或幾種。
[0022]所述的重金屬氯化物為氯化鎘或三氯化鉻。
[0023]重金屬氯化物與酚類物質(zhì)的摩爾比為1:1-1:3，優(yōu)選為1:1.5 ;，以及重金屬氯化物與丙烯酰胺的摩爾比為1:4-1:10，優(yōu)選為1:6 ;發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)其摩爾比在上述范圍時(shí)，能夠很好地獲得絡(luò)合物模板分子。
[0024]所述(I)步中混合溶液無水甲苯與二甲亞砜的調(diào)配以可使得所需的重金屬氯化物可充分溶解為宜。
[0025]本發(fā)明的應(yīng)用在于該吸附劑可以同時(shí)吸附卷煙煙氣中的酚類物質(zhì)和重金屬，所述分子印跡聚合物其在濾棒中的添加量為1-1Omg/支。[0026]優(yōu)選添加量為2_6mg/支。
[0027]濾棒中吸附劑的添加位置靠近煙絲端。
[0028]發(fā)明的效果
[0029]通過本發(fā)明制備的卷煙濾棒高分子吸附劑能夠同時(shí)有效地吸附酚類物質(zhì)和重金屬鎘、鉻和鉛，在卷煙濾棒中只要加入少量該高分子吸附劑就能取得良好的吸附效果。另外，發(fā)明人還驚喜地發(fā)現(xiàn)模板分子中含有鎘或鉻的重金屬離子的分子印跡聚合物，均可同時(shí)吸收至少三種重金屬如鎘、鉻、鉛，且含量均有較大程度的降低。此外，本發(fā)明的制備方法簡單，可同時(shí)減少煙氣中酚類物質(zhì)和重金屬的釋放量，具有良好的工業(yè)實(shí)用性。煙氣分析表明，本發(fā)明的高分子吸附劑能同時(shí)降低卷煙主流煙氣中的苯酚15-35%，鄰苯二酚15-25%、間苯二酚5-10%、對(duì)苯二酚5-15%，鄰-甲基苯酚15-35%、間-和對(duì)-甲基苯酚10-35% ;重金屬鎘(Cd) 15-35%，鉻(Cr) 5_30%，鉛(Pb) 5_25%。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為實(shí)施例1所獲得產(chǎn)品的紅外光譜圖。
[0031]其中，
[0032](a)為未脫除模板分子的聚合物；
[0033](b)為已脫除模板分子的分子印跡聚合物。
[0034]圖2為實(shí)施例1所獲得產(chǎn)品的掃描電鏡(SEM)圖。
[0035]圖3為對(duì)比例I所得產(chǎn)品的掃描電鏡(SEM)圖。` 圖4為分子印跡聚合物的具體合成步驟。
【具體實(shí)施方式】
[0036]以下實(shí)施例旨在說明本發(fā)明而不是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步限定。
[0037]實(shí)施例1
[0038]將0.5mmol無水CdCl2和0.75mmol苯酌.加入到5mL甲苯與5mL 二甲亞諷的混合溶液中，振蕩，靜置形成絡(luò)合物模板分子，后向該混合液中加入3mmol丙烯酰胺，15mmol 二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)和0.1g偶氮二異丁腈(AIBN)，充分振蕩搖勻，將溶液轉(zhuǎn)移至20mL硬質(zhì)試管中，超聲，通氮?dú)?5min除氧，真空封管，在60°C下熱引發(fā)聚合24h，得到含模板分子的聚合物。將該聚合物研磨并過200目篩，用丙酮傾析3次，用體積比為9:1甲醇和乙酸混合液作洗脫液，索氏提取洗脫模板分子，直至洗液中用紫外光譜檢測(cè)不出模板分子。將洗脫模板分子的聚合物在40°C真空干燥，得到分子印跡聚合物，并對(duì)其進(jìn)行了紅外表征和表面形貌分析。如圖1所示，樣品的紅外光譜圖主要包括3400-370001^2700-32000^1和1500-1800(^-1三個(gè)主要吸收峰及其指紋區(qū)吸收峰，分別歸屬于N-H/C-H，C=N和C-N的伸縮振動(dòng)，指紋區(qū)部分主要是C-C的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)吸收帶。模板分子苯酚在3510CHT1處出現(xiàn)醇羥基的紅外特征吸收峰。在未脫除模板分子的聚合物的紅外光譜圖1a中，該特征吸收峰移到3443CHT1處，證實(shí)了在聚合過程中模板分子的酚羥基與金屬離子之間形成了相應(yīng)的金屬配位鍵。經(jīng)體積比為9:1的甲醇和乙酸混合液索氏提取，脫除模板分子后，該模板分子的特征峰消失，如圖2b所示，表明模板分子已經(jīng)被洗脫。圖2表明，聚合物洗脫模板分子后，留下了與模板分子互補(bǔ)的空腔結(jié)構(gòu)和相關(guān)的分子識(shí)別位點(diǎn)，這種表面結(jié)構(gòu)有利于選擇性吸附與模板分子結(jié)構(gòu)類似的物質(zhì)。
[0039]對(duì)比例I
[0040]將3mmol丙烯酰胺，15mmol 二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)和0.1g偶氮二異丁腈(AIBN)充分振蕩搖勻，再將溶液轉(zhuǎn)移至20mL硬質(zhì)試管中，超聲，通氮?dú)?5min除氧，真空封管，60°C下熱引發(fā)聚合24h，得到無模板分子的聚合物。聚合物經(jīng)研磨并過200目篩，用丙酮傾析3次，用體積比為9:1的甲醇和乙酸混合液進(jìn)行索氏提取，然后在40°C真空干燥，得到無模板分子的分子印跡聚合物，并對(duì)其進(jìn)行了表面形貌分析，如圖3所示，圖3表明，空白印跡聚合物經(jīng)洗脫后，表面光滑，未見明顯的空腔結(jié)構(gòu)。
[0041]實(shí)施例2
[0042]將0.25mmol無水CdCl2和0.75mmol苯酌.加入到5mL甲苯與5mL 二甲亞諷的混合溶液中，振蕩，靜置形成成絡(luò)合物模板分子，后向該混合液中加入2.5mmol丙烯酰胺，
12.5mmol 二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)和0.1g偶氮二異丁腈(AIBN)，充分振蕩搖勻，將溶液轉(zhuǎn)移至20mL硬質(zhì)試管中，超聲,通氮?dú)?5min除氧,真空封管,在60°C下熱引發(fā)聚合24h，得到含模板分子的聚合物。將聚合物研磨并過200目篩，用丙酮傾析3次，用體積比為9:1甲醇和乙酸混合液作洗脫液，索氏提取洗脫模板分子，直至洗液中用紫外光譜檢測(cè)不出模板分子。將洗脫模板分子的聚合物在40°C真空干燥，得到分子印跡聚合物。
[0043]實(shí)施例3
[0044]將無水0.37mmol CdCl2和0.75mmol苯酌.加入到5mL甲苯與5mL 二甲亞諷的混合溶液中，振蕩，靜置形成絡(luò)合物模板分子，后向該混合液中加入3mmol丙烯酰胺，15mmol 二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)和0.1g偶氮二異丁腈(AIBN)，充分振蕩搖勻，將溶液轉(zhuǎn)移至20mL硬質(zhì)試管中，超聲，通氮?dú)?5min除氧，真空封管，60°C熱引發(fā)聚合24h，得到含模板分子的聚合物。將聚合物研磨并過200目篩，用丙酮傾析3次，用體積比為9:1的甲醇和乙酸混合液作洗脫液，索氏提取洗脫模板分子，直至洗液中用紫外光譜檢測(cè)不出模板分子。將洗脫模板分子的聚合物在40°C真空干燥，得到分子印跡聚合物。
[0045]實(shí)施例4
[0046]將0.5mmol無水CrCl3和0.7SmmoI苯酌.加入到5mL甲苯與5mL 二甲亞諷的混合溶液中，振蕩，靜置形成絡(luò)合物模板分子，后向該混合液中加入3mmol丙烯酰胺，15mmol 二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)和0.1g偶氮二異丁腈(AIBN)，充分振蕩搖勻，將溶液轉(zhuǎn)移至20mL硬質(zhì)試管中，超聲，通氮?dú)?5min除氧，真空封管，60°C熱引發(fā)聚合24h，得到含模板分子的聚合物。將聚合物研磨并過200目篩，用丙酮傾析3次，用體積比為9:1的甲醇和乙酸混合液作洗脫液，索氏提取洗脫模板分子，直至洗液中用紫外光譜檢測(cè)不出模板分子。將洗脫模板分子的聚合物在40°C真空干燥，得到分子印跡聚合物。
[0047]實(shí)施例5
[0048]將0.5mmol無水CdCl2和0.75mmol鄰苯二酌.加入到5mL甲苯與5mL 二甲亞諷的混合溶液中，振蕩，靜置形成絡(luò)合物模板分子，后向該混合液中加入3mmol丙烯酰胺，15mmol二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)和0.1g偶氮二異丁腈(AIBN)，充分振蕩搖勻，將溶液轉(zhuǎn)移至20mL硬質(zhì)試管中，超聲，通氮?dú)?5min除氧，真空封管，在60°C下熱引發(fā)聚合24h，得到含模板分子的聚合物。將聚合物研磨并過200目篩，用丙酮傾析3次，用體積比為9:1甲醇和乙酸混合液作洗脫液，索氏提取洗脫模板分子，直至洗液中用紫外光譜檢測(cè)不出模板分子。將洗脫模板分子的聚合物在40°C真空干燥，得到分子印跡聚合物。
[0049]實(shí)施例6
[0050]將0.5mmol無水CdCl2和0.75mmol對(duì)苯二酌.加入到5mL甲苯與5mL 二甲亞諷的混合溶液中，振蕩，靜置形成絡(luò)合物模板分子，后向該混合液中加入3mmol丙烯酰胺，15mmol二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)和0.1g偶氮二異丁腈(AIBN)，充分振蕩搖勻，將溶液轉(zhuǎn)移至20mL硬質(zhì)試管中，超聲，通氮?dú)?5min除氧，真空封管，在60°C下熱引發(fā)聚合24h，得到含模板分子的聚合物。將聚合物研磨并過200目篩，用丙酮傾析3次，用體積比為9:1甲醇和乙酸混合液作洗脫液，索氏提取洗脫模板分子，直至洗液中用紫外光譜檢測(cè)不出模板分子。將洗脫模板分子的聚合物在40°C真空干燥，得到分子印跡聚合物。
[0051]實(shí)施例7
[0052]將0.5mmol無水CdCl2和0.75mmol間苯二酌.加入到5mL甲苯與5mL 二甲亞諷的混合溶液中，振蕩，靜置形成絡(luò)合物模板分子，后向該混合液中加入3mmol丙烯酰胺，15mmol二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)和0.1g偶氮二異丁腈(AIBN)，充分振蕩搖勻，將溶液轉(zhuǎn)移至20mL硬質(zhì)試管中，超聲，通氮?dú)?5min除氧，真空封管，在60°C下熱引發(fā)聚合24h，得到含模板分子的聚合物。將聚合物研磨并過200目篩，用丙酮傾析3次，用體積比為9:1甲醇和乙酸混合液作洗脫液，索氏提取洗脫模板分子，直至洗液中用紫外光譜檢測(cè)不出模板分子。將洗脫模板分子的聚合物在40°C真空干燥，得到分子印跡聚合物。
[0053]實(shí)施例8
[0054]將0.5mmol無水CdCl2和0.35mmol鄰苯二酌.、0.40mmol間苯二酌.的混合物加入到5mL甲苯與5mL 二甲亞砜的混合溶液中，振蕩，靜置形成絡(luò)合物模板分子，后向該混合液中加入3mmol丙烯酰胺，15mmol 二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)和0.1g偶氮二異丁腈(AIBN),充分振蕩搖勻，將溶液轉(zhuǎn)移至20mL硬質(zhì)試管中，超聲，通氮?dú)?5min除氧，真空封管，在60°C下熱引發(fā)聚合24h，得到含模板分子的聚合物。將聚合物研磨并過200目篩，用丙酮傾析3次，用體積比為9:1甲醇和乙酸混合液作洗脫液，索氏提取洗脫模板分子，直至洗液中用紫外光譜檢測(cè)不出模板分子。將洗脫模板分子的聚合物在40°C真空干燥，得到分子印跡聚合物。
[0055]實(shí)施例9
[0056]將0.5mmol無水CdCl2和0.7SmmoI鄰-甲基苯酌.加入到5mL甲苯與5mL 二甲亞砜的混合溶液中，振蕩，靜置形成絡(luò)合物模板分子，后向該混合液中加入3mmol丙烯酰胺，15mmol 二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)和0.1g偶氮二異丁腈(AIBN)，充分振蕩搖勻，將溶液轉(zhuǎn)移至20mL硬質(zhì)試管中,超聲,通氮?dú)?5min除氧,真空封管,在60°C下熱引發(fā)聚合24h,得到含模板分子的聚合物。將聚合物研磨并過200目篩，用丙酮傾析3次，用體積比為9:1甲醇和乙酸混合液作洗脫液，索氏提取洗脫模板分子，直至洗液中用紫外光譜檢測(cè)不出模板分子。將洗脫模板分子的聚合物在40°C真空干燥，得到分子印跡聚合物。
[0057]實(shí)施例10
[0058]將0.5mmol無水CdCl2和0.40mmol對(duì)-甲基苯酚0.3 5mm ο I間-甲基苯酚加入到5mL甲苯與5mL 二甲亞砜的混合溶液中，振蕩，靜置形成絡(luò)合物模板分子，后向該混合液中加入3mmol丙烯酰胺，15mmol 二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)和0.1g偶氮二異丁腈(AIBN)，充分振蕩搖勻，將溶液轉(zhuǎn)移至20mL硬質(zhì)試管中，超聲，通氮?dú)?5min除氧，真空封管，在60°C下熱引發(fā)聚合24h，得到含模板分子的聚合物。將聚合物研磨并過200目篩，用丙酮傾析3次，用體積比為9:1甲醇和乙酸混合液作洗脫液，索氏提取洗脫模板分子，直至洗液中用紫外光譜檢測(cè)不出模板分子。將洗脫模板分子的聚合物在40°C真空干燥，得到分子印跡聚合物。
[0059]實(shí)施例11
[0060]將0.2Smmol 無水 CdCl2、0.2Smmol CrCl3 和 0.7SmmoI 苯酌.加入到 5mL 甲苯與 5mL二甲亞砜的混合溶液中，振蕩，靜置形成成絡(luò)合物模板分子，后向該混合液中加入3mmol丙烯酰胺，15mmol 二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)和0.1g偶氮二異丁腈(AIBN)，充分振蕩搖勻，將溶液轉(zhuǎn)移至20mL硬質(zhì)試管中，超聲，通氮?dú)?5min除氧，真空封管，在60°C下熱引發(fā)聚合24h，得到含模板分子的聚合物。將聚合物研磨并過200目篩，用丙酮傾析3次，用體積比為9:1甲醇和乙酸混合液作洗脫液，索氏提取洗脫模板分子，直至洗液中用紫外光譜檢測(cè)不出模板分子。將洗脫模板分子的聚合物在40°C真空干燥，得到分子印跡聚合物。
[0061]實(shí)施例12
[0062]將實(shí)施例1制備的分子印跡聚合物以2mg/支添加到卷煙二元復(fù)合濾嘴，卷制成卷煙，卷煙樣品經(jīng)溫度濕度平衡、吸阻和重量篩選后，用R200H型卷盤式吸煙機(jī)按照GB/T16450-2004進(jìn)行卷煙抽吸。卷煙主流煙氣中主要酚類化合物的收集和測(cè)定按照YC/T255-2008標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行；主流煙氣粒相成分中重金屬采用靜電捕集管進(jìn)行捕集，氣相成分中重金屬采用加有20mL10%的硝酸溶液的吸收瓶進(jìn)行收集，采用YC/T379-2010標(biāo)準(zhǔn)分析方法，即等離子體電感耦合-質(zhì)譜(ICP-MS方法)分析法，分別對(duì)兩部分收集樣品中的重金屬Cd和Cr等元素進(jìn)行分析檢測(cè)。同時(shí)進(jìn)行空白卷煙樣品的對(duì)照試驗(yàn)。與對(duì)照卷煙相比，試驗(yàn)煙支的煙氣中各成分的降低率分別為:苯酚14.5%，鄰苯二酚12.1%、間苯二酚5.7%、對(duì)苯二酚6.3%，鄰-甲基苯酚14.0%、間-和對(duì)-甲基苯酚10.6 ;重金屬鎘(Cd)15.3%、鉻(Cr)6.7% 和鉛(Pb) 5.2%ο
[0063]實(shí)施例13
[0064]將實(shí)施例1制備的分子印跡聚合物以5mg/支添加到卷煙二元復(fù)合濾嘴，卷制成卷煙，卷煙樣品經(jīng)溫度濕度平衡、吸阻和重量篩選后，用R200H型卷盤式吸煙機(jī)按照GB/T16450-2004進(jìn)行卷煙抽吸。卷煙主流煙氣中主要酚類化合物的收集和測(cè)定按照YC/T255-2008標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行；主流煙氣粒相成分中重金屬采用靜電捕集管進(jìn)行捕集，氣相成分中重金屬采用加有20mL10%的硝酸溶液的吸收瓶進(jìn)行收集，采用YC/T379-2010標(biāo)準(zhǔn)分析方法，即等離子體電感耦合-質(zhì)譜(ICP-MS方法)分析法，分別對(duì)兩部分收集樣品中的重金屬Cd和Cr等元素進(jìn)行分析檢測(cè)。同時(shí)進(jìn)行空白卷煙樣品的對(duì)照試驗(yàn)。與對(duì)照卷煙相比，試驗(yàn)煙支的煙氣中各成分的降低率分別為:苯酚27.1%，鄰苯二酚15.3%、間苯二酚8.3%、對(duì)苯二酚7.5%，鄰-甲基苯酚25.1%、間-和對(duì)-甲基苯酚22.4 ;重金屬鎘(Cd)28.7%、鉻(Cr)15.6% 和鉛(Pb) 12.7%ο
[0065]實(shí)施例14
[0066]將實(shí)施例1制備的分子印跡聚合物以IOmg/支添加到卷煙二元復(fù)合濾嘴，卷制成卷煙，卷煙樣品經(jīng)溫度濕度平衡、吸阻和重量篩選后，用R200H型卷盤式吸煙機(jī)按照GB/T16450-2004進(jìn)行卷煙抽吸。卷煙主流煙氣中主要酚類化合物的收集和測(cè)定按照YC/T255-2008標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行；主流煙氣粒相成分中重金屬采用靜電捕集管進(jìn)行捕集，氣相成分中重金屬采用加有20mL10%的硝酸溶液的吸收瓶進(jìn)行收集，采用YC/T379-2010標(biāo)準(zhǔn)分析方法，即等離子體電感耦合-質(zhì)譜(ICP-MS方法)分析法，分別對(duì)兩部分收集樣品中的重金屬Cd和Cr等元素進(jìn)行分析檢測(cè)。同時(shí)進(jìn)行空白卷煙樣品的對(duì)照試驗(yàn)。與對(duì)照卷煙相比，試驗(yàn)煙支的煙氣中各成分的降低率分別為:苯酚30.5%，鄰苯二酚19.8%、間苯二酚9.7%、對(duì)苯二酚10.2%，鄰-甲基苯酚30.1%、間-和對(duì)-甲基苯酚28.6 ;重金屬鎘(Cd) 30.7%、鉻(Cr)24.6% 和鉛(Pb) 20.3%ο
[0067]實(shí)施例15
[0068]將對(duì)比例I制備的分子印跡聚合物以IOmg/支添加到卷煙二元復(fù)合濾嘴，卷制成卷煙，卷煙樣品經(jīng)溫度濕度平衡、吸阻和重量篩選后，用R200H型卷盤式吸煙機(jī)按照GB/T16450-2004進(jìn)行卷煙抽吸。卷煙主流煙氣中主要酚類化合物的收集和測(cè)定按照YC/T255-2008標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行；主流煙氣粒相成分中重金屬采用靜電捕集管進(jìn)行捕集，氣相成分中重金屬采用加有20mL10%的硝酸溶液的吸收瓶進(jìn)行收集，采用YC/T379-2010標(biāo)準(zhǔn)分析方法，即等離子體電感耦合-質(zhì)譜(ICP-MS方法)分析法，分別對(duì)兩部分收集樣品中的重金屬Cd和Cr等元素進(jìn)行分析檢測(cè)。同時(shí)進(jìn)行空白卷煙樣品的對(duì)照試驗(yàn)。與對(duì)照卷煙相比，試驗(yàn)煙支的煙氣中各成分的降低率分別為:苯酚3.2%，鄰苯二酚1.5%、間苯二酚0.8%、對(duì)苯二酚1.3%，鄰-甲基苯酚3.6%、間-和對(duì)-甲基苯酚2.5 ;重金屬鎘(Cd)5.3%、鉻(0)2.1%和鉛(Pb) 1.8%ο
[0069]實(shí)施例16
[0070]將實(shí)施例4制備的分子印跡聚合物的高分子吸附劑以5mg/支添加到卷煙二元復(fù)合濾嘴，卷制成卷煙，卷煙樣品經(jīng)溫度濕度平衡、吸阻和重量篩選后，用R200H型卷盤式吸煙機(jī)按照GB/T16450-2004進(jìn)行卷煙抽吸。卷煙主流煙氣中主要酚類化合物的收集和測(cè)定按照YC/T255-2008標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行；主流煙氣粒相成分中重金屬采用靜電捕集管進(jìn)行捕集，氣相成分中重金屬采用加有20mL10%的硝酸溶液的吸收瓶進(jìn)行收集，采用YC/T379-2010標(biāo)準(zhǔn)分析方法，即等離子體電感耦合-質(zhì)譜(ICP-MS方法)分析法，分別對(duì)兩部分收集樣品中的重金屬Cd和Cr等元素進(jìn)行分析檢測(cè)。同時(shí)進(jìn)行空白卷煙樣品的對(duì)照試驗(yàn)。與對(duì)照卷煙相比，試驗(yàn)煙支的煙氣中各成分的降低率分別為:苯酚28.5%，鄰苯二酚18.6%、間苯二酚9.1%、對(duì)苯二酚6.3%，鄰-甲基苯酚26.6%、間-和對(duì)-甲基苯酚24.5 ;煙氣重金屬鎘(Cd)含量19.7%、鉻(Cr)含量24.6%和鉛(Pb)含量18.3%。
[0071]實(shí)施例17
[0072]將實(shí)施例5制備的分子印跡聚合物以5mg/支添加到卷煙二元復(fù)合濾嘴，卷制成卷煙，卷煙樣品經(jīng)溫度濕度平衡、吸阻和重量篩選后，用R200H型卷盤式吸煙機(jī)按照GB/T16450-2004進(jìn)行卷煙抽吸。卷煙主流煙氣中主要酚類化合物的收集和測(cè)定按照YC/T255-2008標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行；主流煙氣粒相成分中重金屬采用靜電捕集管進(jìn)行捕集，氣相成分中重金屬采用加有20mL10%的硝酸溶液的吸收瓶進(jìn)行收集，采用YC/T379-2010標(biāo)準(zhǔn)分析方法，即等離子體電感耦合-質(zhì)譜(ICP-MS方法)分析法，分別對(duì)兩部分收集樣品中的重金屬Cd和Cr等元素進(jìn)行分析檢測(cè)。同時(shí)進(jìn)行空白卷煙樣品的對(duì)照試驗(yàn)。與對(duì)照卷煙相比，試驗(yàn)煙支的煙氣中各成分的降低率分別為:苯酚24.3%，鄰苯二酚20.3%、間苯二酚5.4%、對(duì)苯二酚5.9%，鄰-甲基苯酚25.7%、間-和對(duì)-甲基苯酚21.9 ;重金屬鎘(Cd)29.3%、鉻(Cr)
16.5% 和鉛(Pb) 15.8%ο[0073]實(shí)施例18
[0074]將實(shí)施例8制備的分子印跡聚合物以6mg/支添加到卷煙二元復(fù)合濾嘴，卷制成卷煙，卷煙樣品經(jīng)溫度濕度平衡、吸阻和重量篩選后，用R200H型卷盤式吸煙機(jī)按照GB/T16450-2004進(jìn)行卷煙抽吸。卷煙主流煙氣中主要酚類化合物的收集和測(cè)定按照YC/T255-2008標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行；主流煙氣粒相成分中重金屬采用靜電捕集管進(jìn)行捕集，氣相成分中重金屬采用加有20mL10%的硝酸溶液的吸收瓶進(jìn)行收集，采用YC/T379-2010標(biāo)準(zhǔn)分析方法，即等離子體電感耦合-質(zhì)譜(ICP-MS方法)分析法，分別對(duì)兩部分收集樣品中的重金屬Cd和Cr等元素進(jìn)行分析檢測(cè)。同時(shí)進(jìn)行空白卷煙樣品的對(duì)照試驗(yàn)。與對(duì)照卷煙相比，試驗(yàn)煙支的煙氣中各成分的降低率分別為:苯酚27.1%，鄰苯二酚19.3%、間苯二酚9.9%、對(duì)苯二酚5.8%，鄰-甲基苯酚23.1%、間-和對(duì)-甲基苯酚21.5 ;重金屬鎘(Cd)8.9%、鉻(Cr)21.3% 和鉛(Pb) 17.7%ο
[0075]實(shí)施例19
[0076]將實(shí)施例9制備的分子印跡聚合物以5mg/支添加到卷煙二元復(fù)合濾嘴，卷制成卷煙，卷煙樣品經(jīng)溫度濕度平衡、吸阻和重量篩選后，用R200H型卷盤式吸煙機(jī)按照GB/T16450-2004進(jìn)行卷煙抽吸。卷煙主流煙氣中主要酚類化合物的收集和測(cè)定按照YC/T255-2008標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行；主流煙氣粒相成分中重金屬采用靜電捕集管進(jìn)行捕集，氣相成分中重金屬采用加有20mL10%的硝酸溶液的吸收瓶進(jìn)行收集，采用YC/T379-2010標(biāo)準(zhǔn)分析方法，即等離子體電感耦合-質(zhì)譜(ICP-MS方法)分析法，分別對(duì)兩部分收集樣品中的重金屬Cd和Cr等元素進(jìn)行分析檢測(cè)。同時(shí)進(jìn)行空白卷煙樣品的對(duì)照試驗(yàn)。與對(duì)照卷煙相比，試驗(yàn)煙支的煙氣中各成分的降低率分別為:苯酚27.3%，鄰苯二酚15.6%、間苯二酚7.8%、對(duì)苯二酚6.5%，鄰-甲基苯酚30.3%、間-和對(duì)-甲基苯酚20.7 ;重金屬鎘(Cd)27.8%、鉻(Cr)19.6% 和鉛(Pb) 18.1%。
[0077]實(shí)施例20
[0078]將實(shí)施例10制備的分子印跡聚合物以6mg/支添加到卷煙二元復(fù)合濾嘴，卷制成卷煙，卷煙樣品經(jīng)溫度濕度平衡、吸阻和重量篩選后，用R200H型卷盤式吸煙機(jī)按照GB/T16450-2004進(jìn)行卷煙抽吸。卷煙主流煙氣中主要酚類化合物的收集和測(cè)定按照YC/T255-2008標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行；主流煙氣粒相成分中重金屬采用靜電捕集管進(jìn)行捕集，氣相成分中重金屬采用加有20mL10%的硝酸溶液的吸收瓶進(jìn)行收集，采用YC/T379-2010標(biāo)準(zhǔn)分析方法，即等離子體電感耦合-質(zhì)譜(ICP-MS方法)分析法，分別對(duì)兩部分收集樣品中的重金屬Cd和Cr等元素進(jìn)行分析檢測(cè)。同時(shí)進(jìn)行空白卷煙樣品的對(duì)照試驗(yàn)。與對(duì)照卷煙相比，試驗(yàn)煙支的煙氣中各成分的降低率分別為:苯酚26.5%，鄰苯二酚17.3%、間苯二酚8.4%、對(duì)苯二酚5.2%，鄰-甲基苯酚20.7%、間-和對(duì)-甲基苯酚30.5 ;重金屬鎘(Cd)30.6%、鉻(Cr)25.1% 和鉛(Pb) 20.1%。
[0079]實(shí)施例21
[0080]將實(shí)施例11制備的分子印跡聚合物以5mg/支添加到卷煙二元復(fù)合濾嘴，卷制成卷煙，卷煙樣品經(jīng)溫度濕度平衡、吸阻和重量篩選后，用R200H型卷盤式吸煙機(jī)按照GB/T16450-2004進(jìn)行卷煙抽吸。卷煙主流煙氣中主要酚類化合物的收集和測(cè)定按照YC/T255-2008標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行；主流煙氣粒相成分中重金屬采用靜電捕集管進(jìn)行捕集，氣相成分中重金屬采用加有20mL10%的硝酸溶液的吸收瓶進(jìn)行收集，采用YC/T379-2010標(biāo)準(zhǔn)分析方法，即等離子體電感耦合-質(zhì)譜(ICP-MS方法)分析法，分別對(duì)兩部分收集樣品中的重金屬Cd和Cr等元素進(jìn)行分析檢測(cè)。同時(shí)進(jìn)行空白卷煙樣品的對(duì)照試驗(yàn)。與對(duì)照卷煙相比，試驗(yàn)煙支的煙氣中各成分的降低率分別為:苯酚29.3%，鄰苯二酚21.5%、間苯二酚9.6%、對(duì)苯二酚8.9%，鄰-甲基苯酚28.8%、間-和對(duì)-甲基苯酚27.4 ;重金屬鎘(Cd)30.5%、鉻(Cr)29.1% 和鉛(Pb) 17.6%ο
【權(quán)利要求】
1.一種卷煙濾棒高分子吸附劑，其特征在于，該吸附劑包含可同時(shí)脫除煙氣酚類物質(zhì)和重金屬的分子印跡聚合物，所述分子印跡聚合物的印跡和洗脫對(duì)象為酚類物質(zhì)與重金屬離子形成的絡(luò)合物模板分子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分子吸附劑，其特征在于，所述分子印跡聚合物由在單體丙烯酰胺與二甲基丙烯酸乙二醇酯聚合反應(yīng)過程中加入酚類物質(zhì)與重金屬離子絡(luò)合的模板分子，在引發(fā)劑作用下，經(jīng)熱引發(fā)聚合后得到含有模板分子的聚合物，然后洗脫所述模板分子后得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的高分子吸附劑，其特征在于，所述酚類物質(zhì)選自苯酚、鄰苯二酚、間苯二酚、對(duì)苯二酚，鄰-甲基苯酚、間-甲基苯酚和對(duì)-甲基苯酚中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的高分子吸附劑，其特征在于，所述重金屬選自Cd和Cr中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的高分子吸附劑，其特征在于，所述的引發(fā)劑為偶氮二異丁腈。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的高分子吸附劑，其特征在于，所述偶氮二異丁腈的用量為丙烯酰胺摩爾量的4-5%。
7.可同時(shí)脫除煙氣酚類物質(zhì)和重金屬的分子印跡聚合物的制備方法，其特征在于，在丙烯酰胺與二甲基丙烯酸乙二醇酯聚合反應(yīng)過程中加入酚類物質(zhì)與重金屬離子絡(luò)合的模板分子和偶氮二異丁腈引發(fā)劑，通過熱引發(fā)聚合反應(yīng)后得到含有模板分子的聚合物，再將該聚合物經(jīng)溶劑洗脫，脫除模板分子后，在聚合物空腔內(nèi)留下具有模板分子結(jié)構(gòu)相似的識(shí)別位點(diǎn)，從而得到所述的分子印跡聚合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，所述的模板分子是由將重金屬氯化物和酚類物質(zhì)加入無水甲苯與二甲亞砜的混合溶液中，形成的酚類物質(zhì)與重金屬離子絡(luò)合物模板分子?！?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，重金屬氯化物與酚類物質(zhì)的摩爾比為1:1-1:3 ;重金屬氯化物與丙烯酰胺的摩爾比為1:4-1:10。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述的重金屬氯化物為氯化鎘和/或三氯化鉻。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，偶氮二異丁腈的用量為丙烯酰胺摩爾量的4-5%。
12.根據(jù)權(quán)利要求7-11任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述的酚類物質(zhì)選自苯酚、鄰苯二酚、間苯二酚、對(duì)苯二酚，鄰-甲基苯酚、間-甲基苯酚和對(duì)-甲基苯酚中的一種或幾種。
13.根據(jù)權(quán)利要求7-11任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述重金屬離子選自Cd離子和Cr離子中的一種或幾種。
14.根據(jù)權(quán)利要求7-11任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將重金屬氯化物和酚類物質(zhì)加入無水甲苯與二甲亞砜的混合溶液中，形成酚類物質(zhì)與金屬離子絡(luò)合物模板分子混合溶液； (2)將上述絡(luò)合物模板分子混合溶液和偶氮二異丁腈加入丙烯酰胺與二甲基丙烯酸乙二醇酯中，充分振蕩搖勻；超聲，通氮?dú)獬鹾?，真空條件下，在60-70°C熱引發(fā)聚合20-30小時(shí)，得到含模板分子的分子印跡聚合物； (3)將第(2)步得到的聚合物研磨過篩，用丙酮傾析2-3次，用甲醇和乙酸混合液作洗脫液，索氏提取洗脫模板分子，直至洗液中用紫外光譜檢測(cè)不到絡(luò)合物模板分子；洗脫后，在35-45°C下真空干燥，得到已去除模板分子的分子印跡聚合物。
15.將權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的分子印跡聚合物用于制備可同時(shí)吸附卷煙煙氣中的酚類物質(zhì)和重金屬的卷煙濾棒中的高分子吸附劑。
16.權(quán)利要求1-6所述任一項(xiàng)的應(yīng)用，所述的分子印跡聚合物在濾棒中的添加量為1-1Omg/支。
17.權(quán)利要求1-6所述任一項(xiàng)的應(yīng)用，所述的分子印跡聚合物在濾棒中的添加量為·2-6mg/支。
【文檔編號(hào)】B01J20/26GK103585979SQ201310461393
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】銀董紅, 秦亮生, 文建輝, 成樂為, 黃嘉若 申請(qǐng)人:湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司