專利名稱：評價卷煙濾嘴吸附劑吸附性能的方法及測試系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于吸附材料表面性能評價領域，特別涉及一種用于評價卷煙濾嘴吸附劑 吸附性能的方法及系統(tǒng)。
背景技術：
為了改進卷煙制品的燃吸品質(zhì)，卷煙生產(chǎn)廠家通常會在卷煙的過濾嘴中添加吸附 劑，吸附劑一方面可以吸附卷煙煙氣中的某些異味或有害氣相成份，如一些醛類、芳香烴類 等；另一方面，吸附劑可增加香料在煙氣中的含量，達到改進卷煙燃吸品質(zhì)的目的。為此，在 卷煙的研制過程中需要對卷煙濾嘴吸附劑對煙氣中所含不同氣相成份的吸附性能進行評 價。在以往對卷煙濾嘴吸附劑吸附性能評價過程中，往往使用掃描電子顯微鏡、X射線能譜 等技術通過對吸附劑本身的比表面積和孔容等表面性質(zhì)進行測定，但是對于這些濾嘴吸附 劑對煙氣中不同氣相物質(zhì)吸附性能的評價還沒有統(tǒng)一的方法，因此這些方法并不能反映吸 附劑真正吸附煙氣的能力。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種簡單高效的卷煙 濾嘴吸附劑吸附性能評價方法。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案一種評價卷煙濾嘴吸附劑吸附性能的方法，其包括如下步驟首先將要測試的煙 氣中所含氣相探針分子進行氣化，然后通過毛細管色譜柱進行分離，分離后的氣相探針分 子分為兩路，一路直接通入氣相色譜儀的一個檢測器進行檢測，另一路先經(jīng)過填充有卷煙 濾嘴吸附劑的填充柱色譜柱進行吸附，脫附后再進入氣相色譜儀的另一個檢測器進行檢 測，比較氣相探針分子在兩個檢測器上的檢測結果，得出其通過所填充卷煙濾嘴吸附劑的 相對保留時間，最后根據(jù)相對保留時間計算出卷煙濾嘴吸附劑對通過其表面探針分子的表 面吸附自由能。優(yōu)選的，煙氣中所含氣相探針分子氣化在頂空進樣器中進行。優(yōu)選的，填充柱色譜柱填充卷煙濾嘴吸附劑后，需首先通入載氣在一定溫度下進 行色譜柱系統(tǒng)的老化，老化完成后才能通入氣相探針分子進行測試。本發(fā)明還公開了一種實現(xiàn)上述方法的檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括頂空進樣器、毛細管 色譜柱、填充柱色譜柱及氣相色譜儀，所述頂空進樣器與所述毛細管色譜柱的進口連接，所 述毛細管色譜柱的出口分別與所述氣相色譜儀的一個檢測器、所述填充柱色譜柱的進口連 接，所述填充柱色譜柱的出口與所述氣相色譜儀的另一個檢測器連接。優(yōu)選的，所述毛細管色譜柱的出口與所述氣相色譜儀的一個FID檢測器連接，所 述填充柱色譜柱的出口與所述氣相色譜儀的TCD檢測器連接。上述技術方案具有如下有益效果本發(fā)明提供了一種簡單而高效的卷煙濾嘴吸附 劑吸附性能評價方法，將反氣相色譜理論用于煙氣中氣相分子探針的分析測試，既可以考察所測卷煙濾嘴吸附材料對不同單一探針的吸附性能，又可以同時考察對煙氣中不同成份 的混合探針的吸附性能。與傳統(tǒng)的吸附性能測試方法相比，本方法具有操作靈活、簡便、適 用范圍廣的優(yōu)點。


圖1為本發(fā)明檢測系統(tǒng)的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。如圖1所示，該評價卷煙濾嘴吸附劑吸附性能的測試系統(tǒng)包括一頂空進樣器1、毛 細管色譜柱2、填充柱色譜柱3及氣相色譜儀，空進樣器1與毛細管色譜柱2的進口連接，毛 細管色譜柱2的出口處設有一個三通，該三通分別連接毛細管色譜柱2的出口、氣相色譜儀 FID檢測器口 4和填充柱色譜柱3的進口，填充柱色譜柱3的出口與氣相色譜儀的TCD檢測 器5連接。信號收集器6與FID檢測器4、TCD檢測器5連接，可同時對FID檢測器4、TCD 檢測器5的檢測結果進行分析顯示。采用上述測試系統(tǒng)實現(xiàn)評價卷煙濾嘴吸附劑吸附性能的方法時，首先將卷煙濾嘴 吸附劑7填充到填充柱色譜柱3內(nèi)，然后向填充柱色譜柱3內(nèi)充入載氣，將填充柱色譜柱3 中空氣趕走，然后升高填充柱色譜柱3的溫度進行老化，老化的溫度根據(jù)卷煙濾嘴吸附劑 的性質(zhì)而定，老化結束后，連接檢測器檢查，獲得平穩(wěn)基線。然后將所要測試的煙氣中所含氣相探針分子注入頂空進樣器1中，進行汽化后進 樣，被汽化后的氣體探針分子首先通過柱箱內(nèi)的毛細管色譜柱2進行分離，這樣可以有效 避免煙氣中混合氣相探針直接通過強吸附性能材料的填充柱后出峰難以分開的問題，毛細 管色譜柱2可以根據(jù)實際需求進行選擇。分離后的氣相探針分子被三通分為兩路，一路直 接進入氣相色譜儀的FID檢測器4中進行檢測，另一路則先經(jīng)過填充有卷煙濾嘴吸附劑7 的填充柱色譜柱3進行吸附，然后才進入氣相色譜儀的TCD檢測器5進行檢測。根據(jù)信號 收集器6的顯示比較氣相探針分子在兩個檢測器檢測結果，得出氣相探針分子通過所填充 卷煙濾嘴吸附劑的相對保留時間At，最后根據(jù)相對保留時間計算出卷煙濾嘴吸附劑對通 過其表面探針分子的表面吸附自由能AG。表面能AG通過測定各個條件下不同探針分子通過不同吸附劑填充的色譜柱的 相對保留體積進行計算，其計算方法如下所示AG = -RTInVg式中，AG為表面吸附自由能(J/mol) ;Vg為比保留體積(mL/g) ；R為普適氣體常 數(shù) 8. 3145J/(mol · K) ；T 為填充柱溫(K)。比保留體積Vg可以通過下式得到 式中，At是探針分子的相對保留時間(s) ；F為色譜柱出口的載氣流速(mL/s) ；m 為固定相的質(zhì)量(g) J1為環(huán)境溫度⑷；Pi和Ptl分別是色譜柱進口和出口處壓力(Pa)。
對于計算出的表面吸附能，如為負值，表明此吸附現(xiàn)象在特定條件下能自發(fā)進行， 并且其值越小(或其絕對值越大)，說明形成自發(fā)進行的特殊作用結合推動力越強，探針分 子與吸附劑表面形成的吸附越牢固?？梢酝ㄟ^比較相同探針分子與不同吸附劑的表面吸附 能的大小對其吸附性能進行評價，也可以通過比較不同探針分子與同一吸附劑的表面吸附 能的大小對該吸附劑對不同探針的吸附性能進行評價。該方法首先使所測的氣象探針分子通過毛細管色譜柱2進行分離，這樣就可以有 效避免煙氣中混合氣相探針直接通過強吸附性能的填充柱色譜柱3后氣相色譜存在共流 出峰難以分開的問題，故而該方法更加適用于測定卷煙濾嘴吸附劑對不同煙氣氣相探針分 子的吸附性能。下面以一組具體實施例的檢測數(shù)據(jù)對本發(fā)明做進一步的描述。實施例中使用HP 7694型號頂空進樣器，Agilent 6890N氣相色譜儀，毛細管色譜 柱型號為CP-Poraplot-Q，長27. 5m,內(nèi)徑0. 53mm ；填充柱色譜柱內(nèi)徑約4mm，外徑約6mm，長 約8cm。柱溫180°C、載氣流量10. 5mL/min、進樣口分流比為5 1、進樣口溫度250°C、檢測 器溫度250°C。選用了丙酮、丁酮、苯、四氯化碳、乙酸乙酯作為探針分子對不同吸附材料表 面吸附性能進行測試。實例中填充柱色譜柱內(nèi)均填充16mg需測樣品，把準備好的填充柱色譜柱安裝到 調(diào)整好的氣相色譜儀上并確保氣密性，調(diào)整載氣流量。通載氣進行色譜柱系統(tǒng)的老化，出口 端放空，通入載氣(流速為10. 5mL/min)半小時，將填充柱色譜柱中空氣趕走，升高填充柱 色譜柱溫度，控制在200 0C老化4小時，老化好后，接上檢測器檢查，獲得平穩(wěn)的基線，最后 將該填充柱色譜柱接入檢測系統(tǒng)進行檢測。實施例1-8是所測吸附材料對不同單一探針吸附性能進行考察，結果如下實施例1-4.不同吸附材料180°C時對丙酮吸附性能考察
權利要求
1.一種評價卷煙濾嘴吸附劑吸附性能的方法，其特征在于，其包括如下步驟首先將 要測試的煙氣中所含氣相探針分子進行氣化，然后通過毛細管色譜柱進行分離，分離后的 氣相探針分子分為兩路，一路直接通入氣相色譜儀的一個檢測器進行檢測，另一路先經(jīng)過 填充有卷煙濾嘴吸附劑的填充柱色譜柱進行吸附，脫附后再進入氣相色譜儀的另一個檢測 器進行檢測，比較氣相探針分子在兩個檢測器上的檢測結果，得出其通過所填充卷煙濾嘴 吸附劑的相對保留時間，最后根據(jù)相對保留時間計算出卷煙濾嘴吸附劑對通過其表面探針 分子的表面吸附自由能。
2.根據(jù)權利要求1所述的評價卷煙濾嘴吸附劑吸附性能的方法，其特征在于煙氣中 所含氣相探針分子氣化在頂空進樣器中進行。
3.根據(jù)權利要求1所述的評價卷煙濾嘴吸附劑吸附性能的方法，其特征在于填充柱 色譜柱填充卷煙濾嘴吸附劑后，需首先通入載氣在一定溫度下進行色譜柱系統(tǒng)的老化，老 化完成后才能通入氣相探針分子進行測試。
4.一種評價卷煙濾嘴吸附劑吸附性能的測試系統(tǒng)，其特征在于其包括頂空進樣器、 毛細管色譜柱、填充柱色譜柱及氣相色譜儀，所述頂空進樣器與所述毛細管色譜柱的進口 連接，所述毛細管色譜柱的出口分別與所述氣相色譜儀的一個檢測器、所述填充柱色譜柱 的進口連接，所述填充柱色譜柱的出口與所述氣相色譜儀的另一個檢測器連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的評價卷煙濾嘴吸附劑吸附性能的測試系統(tǒng)，其特征在于所 述毛細管色譜柱的出口與所述氣相色譜儀的一個FID檢測器連接，所述填充柱色譜柱的出 口與所述氣相色譜儀的TCD檢測器連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種評價卷煙濾嘴吸附劑吸附性能的方法，其包括如下步驟首先將煙氣中所含的探針分子氣化后通過毛細管色譜柱進行分離，分離后的氣相探針分子分為兩路，一路直接通入氣相色譜儀的一個檢測器進行檢測，另一路先經(jīng)過填充有卷煙濾嘴吸附劑的填充柱色譜柱進行吸附，脫附后再進入氣相色譜儀的另一個檢測器進行檢測，比較氣相探針分子在兩個檢測器上的檢測結果，得出其通過所填充卷煙濾嘴吸附劑的相對保留時間，最后根據(jù)相對保留時間計算出卷煙濾嘴吸附劑對通過其表面探針分子的表面吸附自由能。采用本方法既可以考察所測卷煙濾嘴吸附材料對不同單一探針的吸附性能，又可以同時考察對煙氣中不同成份的混合探針的吸附性能。
文檔編號G01N30/02GK102043027SQ20101052235
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月26日 優(yōu)先權日2010年10月26日
發(fā)明者劉百戰(zhàn), 吳達, 王雯娟, 鄭賽晶 申請人:上海煙草(集團)公司