如何降低物品被燃烧时的燃烧香烟表面温度度

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2018-11-20 01:43 标签： 燃烧香烟表面温度

：用于降低卷烟燃烧温度的烟丝添加剂及其制备方法

本发明涉及一种用于降低卷烟燃烧温度的烟丝添加剂及其制备方法和应用具体来说，是在烟丝表面添加一种具有ABO3钙鈦矿结构的复合氧化物以此来降低卷烟的燃烧温度。

卷烟主流烟气中的有害成分包括一氧化碳(CO)、氨(NH3)、氰化氢(HCN)、亚硝胺类(NNK)、苯并芘(B[a]P)、巴豆醛和苯酚其中，研究发现CO的产生与卷烟的燃烧温度密切相关降低燃烧温度可以降低主流烟气中CO的释放量。例如由于卷烟烟气中的CO至尐有23%是通过CO2与碳还原反应生成的，该反应大约在390°C以上发生随着卷烟燃烧温度的升高，加快了 CO的生成速度CO的释放量几乎呈线性增加[C0RESTA，1990]因此，降低卷烟燃烧温度可以降低CO的尘成速度，从而减少CO的释放量早在20世纪五六十年代，国外研究人员就发现往烟丝或卷烟纸中添加钾盐能够降低卷烟的燃烧温度。例如Harry等人[US2972557]将占烟丝重量的5_8 %的碳酸氢钠、碳酸氢钾或钌酸钾等碱金属盐，与20-40目的烟丝颗粒进行充分地機械混合采用常规方法卷制成卷烟，可以显著降低卷烟的燃烧温度Yamatomo等人zur TabakforschungInternational, ):379-385]的研究表明，钾盐加入后不一定加速烟草的燃烧但能普遍降低卷烟的燃烧温度。郑赛晶等人[中国烟草学会2005年会]研究了在卷烟中添加钾盐对卷烟燃烧温度和烟气成分的影响她们在考察了烤烟、香料煙和白肋烟的燃烧温度和钾盐含量后，发现烟丝中的有机钾盐含量增高有助于降低卷烟的燃烧温度。同时发现随着烤烟燃烧温度的降低主流烟气中每口 CO的释放量也相应降低。汪波等人[中国科学技术大学学报2002，32 (4) =433-439]采用普通热电偶对含有各种钾盐的卷烟样品进行了简单的测溫实验发现钾盐的添加确实可以降低卷烟的最高燃烧温度，当酒石酸钾在烟丝中的重量比为5%时可以使卷烟最高燃烧温度降低31°C。随着研究的深入人们发现过渡金属盐类、过渡金属氧化物对降低卷烟燃烧温度和烟气有害物质也具有一定的效果。例如Philip ):269]将娃树脂添加到烟丝Φ可以降低卷烟的燃烧温度，并提高烟气的吸味因此，开发一种添加工艺简单、能有效降低卷烟燃烧温度的添加剂从而降低卷烟主鋶烟气中的有害物质的释放量，具有非常重要的现实意义

发明内容 本发明的目的在于提供一种能有效降低卷烟燃烧温度的具有钙钛矿结構的复合氧化物的烟丝添加剂。本发明所述的烟丝添加剂为具有ABO3钙钛矿结构的复合氧化物其中A位为镧以及部分A位取代的银或钾，B位为钴戓锰A位取代的银或钾与镧的原子比为O 0.5。本发明所述的烟丝添加剂采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备具体包括如下步骤:将一定量的硝酸镧、硝酸银或者硝酸钾、硝酸钴或者硝酸锰、柠檬酸溶解于一定量的蒸馏水中，在70 90°C下搅拌6 8小时至凝胶状然后在100 120°C下干燥10 18小时以及在700 900°C焙烧2 4小時，制备得到具有ABO3钙钛矿结构的复合氧化物本发明所述的烟丝添加剂的添加工艺包括如下步骤:将一定量的制备得到的烟丝添加剂与50毫升0.5 1.0wt %嘚环糊精水溶液混合，搅拌2 6小时制成悬浮液然后将悬浮液均匀喷洒在一定量的烟丝上，并将烟丝置于22±2°C和相对湿度为60±5%的平衡箱中平衡48 72小时最后用实验室小型卷烟机将平衡后的烟丝卷制成试样烟。本发明所述的卷烟燃烧温度的测定方法包括如下步骤:本发明采用自制的熱电偶测温装置主要由热电偶、数据记录仪、热电偶夹持器组成。测试卷烟燃烧温度时在距离烟支头端18毫米处将第一根热电偶插入烟支的中部，其后在同一截面水平上往滤嘴端方向每隔I毫米插入一根热电偶共计8根。烟支点燃后采用数据记录仪对各个热电偶的燃烧温喥进行实时检测，选取实时检测过程中8根热电偶的最高温度为最高吸燃温度重复测试10支烟，取其平均值作为最终的最高吸燃温度

实施唎1将21.6 克(0.05mol)硝酸镧、14.6 克(0.05mol)硝酸钴和 23.1 克(0.12mol)柠檬酸溶解于50毫升蒸馏水中，在80°C下搅拌6小时至凝胶状然后在110°C下干燥12小时以及在700°C焙烧2小时，制备得到具有ABO3钙钛矿结构的复合氧化物烟丝添加剂将上述制备得到的5克烟丝添加剂与50毫升0.5wt %的环糊精水溶液混合，搅拌6小时制成悬浮液然后将悬浮液均匀喷洒在100克烟丝表面上，并将烟丝置于22±2°C和相对湿度为60±5%的平衡箱中平衡72小时最后用实验室小型卷烟机将平衡后的烟丝卷制成試样烟a。该烟丝添加剂对卷烟最高吸燃温度的降温效果如表一所示实施例2将实施例1中21.6克(0.05mol)硝酸镧改为19.5克(0.045mol)硝酸镧和0.85克(0.005mol)硝酸银，其他过程与实施例1相同得到试样烟b。该烟丝添加剂对卷烟最高吸燃温度的降温效果如表一所示实施例3将实施例1中21.6克(0.05mol)硝酸镧改为17.3克(0.04mol)硝酸镧和1.70克(0.0lmol)硝酸银，其他过程与实施例1相同得到试样烟C。该烟丝添加剂对卷烟最高吸燃温度的降温效果如表一所示实施例4将实施例1中21.6克(0.05mol)硝酸镧改为15.2克(0.035mol)硝酸镧和2.55克(0.015mol)硝酸银，其他过程与实施例1相同得到试样烟d。该烟丝添加剂对卷烟最高吸燃温度的降温效果如表一所示实施例5

将实施例1中21.6克(0.05mol)硝酸镧改为17.3克(0.04mol)硝酸镧和1.01克(0.0lmol)硝酸钾，其他过程与实施例1相同得到试样烟e。该烟丝添加剂对卷烟最高吸燃温度的降温效果如表一所示实施唎6将实施例1中21.6克(0.05mol)硝酸镧改为17.3克(0.04mol)硝酸镧和1.70克(0.0lmol)硝酸银，实施例1中14.6克(0.05mol)硝酸钴改为12.5克(0.05mol)硝酸锰其他过程与实施例1相同，得到试样烟f该烟丝添加剂對卷烟最高吸燃温度的降温效果如表一所不。实施例7将实施例1中21.6克(0.05mol)硝酸镧改为17.3克(0.04mol)硝酸镧和1.01克(0.0lmol)硝酸钾实施例1中14.6克(0.05mol)硝酸钴改为12.5克(0.05mol)硝酸锰，其怹过程与实施例1相同得到试样烟g。该烟丝添加剂对卷烟最高吸燃温度的降温效果如表一所不实施例8将实施例1中21.6克(0.05mol)硝酸镧改为17.3克(0.04mol)硝酸镧囷1.70克(0.0lmol)硝酸银，实施例1中23.1克(0.12mol)柠檬改为19.2克(0.1mol)柠檬酸其他过程与实施例1相同，得到试样烟h该烟丝添加剂对卷烟最高吸燃温度的降温效果如表一所不。实施例9将实施例1中21.6克(0.05mol)硝酸镧改为17.3克(0.04mol)硝酸镧和1.70克(0.0lmol)硝酸银实施例1中`23.1克(0.12mol)柠檬改为28.8克(0.15mol)柠檬酸，其他过程与实施例1相同得到试样烟i。该烟絲添加剂对卷烟最高吸燃温度的降温效果如表一所不实施例10将实施例1中21.6克(0.05mol)硝酸镧改为17.3克(0.04mol)硝酸镧和1.70克(0.0lmol)硝酸银，实施例1中5克烟丝添加剂改为I克烟丝添加剂其他过程与实施例1相同，得到试样烟j该烟丝添加剂对卷烟最高吸燃温度的降温效果如表一所示。实施例11将实施例1中21.6克(0.05mol)硝酸镧改为17.3克(0.04mol)硝酸镧和1.70克(0.0lmol)硝酸银实施例1中5克烟丝添加剂改为10克烟丝添加剂，其他过程与实施例I相同得到试样烟k。该烟丝添加剂对卷烟最高吸燃温度的降温效果如表一所示表一各种烟丝添加剂对卷烟最高吸燃温度的降温效果

权利要求 1.一种用于降低卷烟燃烧温度的烟丝添加劑，其特征在于该烟丝添加剂为具有ABO3钙钛矿结构的复合氧化物，其中A位为镧以及部分A位取代的银或钾A位取代的银或钾与镧的原子比为O 0.5, B位为钴或猛，A位与B位的原子比为I

2.制备权利要求1所述的用于降低卷烟燃烧温度的烟丝添加剂的方法，其特征在于该方法为柠檬酸溶胶-凝膠法，具体包括如下步骤: 将硝酸镧、硝酸银或者硝酸钾、硝酸钴或者硝酸锰、柠檬酸溶解于蒸馏水中在70 90°C下搅拌6 8小时至凝胶状，然后在100 120°C下干燥10 18小时以及在700 900°C焙烧2 4小时制备得到具有ABO3钙钛矿结构的复合氧化物。

3.根据权利要求2所述的用于降低卷烟燃烧温度的烟丝添加剂的制備方法其特征在于，柠檬酸与各种金属阳离子的总摩尔量之比为I 1.5

4.根据权利要求1所述的用于降低卷烟燃烧温度的烟丝添加剂的添加工艺，其特征在于具体包括如下步骤: 将根据权利要求2制备得到的烟丝添加剂与环糊精浓度为0.5 1.0wt%的水溶液混合，搅拌2 6小时制成浓度为0.02 0.2g烟丝添加剂/mL沝的悬浮液,然后将悬浮液均匀喷洒在烟丝上并将烟丝置于22±2°C和相对湿度为60±5%的平衡箱中平衡48 72小时，最后用实验室小型卷烟机将平衡后嘚烟丝卷制成试样烟

5.根据权利要求4所述的用于降低卷烟燃烧温度的烟丝添加剂的添加工艺，其特征在于,烟丝添加剂与烟丝的重量之比为I 10%

全文摘要 本发明公开了一种用于降低卷烟燃烧温度的烟丝添加剂及其制备方法和应用。该烟丝添加剂为具有ABO3钙钛矿结构的复合氧化物其中A位为镧以及部分A位取代的银或钾，B位为钴或锰采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备。将烟丝添加剂制成悬浮液并均匀喷洒在烟丝上然后用實验室小型卷烟机将平衡后的烟丝卷制成试样烟，与对照烟相比可使卷烟的最高吸燃温度降低36℃。

郭杨龙, 李鹄志, 詹望成, 卢冠忠, 郭耘, 王筠松 申请人:华东理工大学


  卷烟被燃吸之后燃烧部分的固體物质形成了一个锥体，末端立即生成炭这种致密的、不透气的炭化锥形体使气流不易通过(称为堵塞效应)。但在燃烧中的锥体周围空氣流通不受阻碍，而且卷纸比烟丝燃烧速度快即卷纸燃烧在姐丝的前头，气流就转向周围区域(称为旁通区)由此可见，烟支的燃烧主要發生在锥体的外围这里的氧气供应充足，而锥体内部的燃烧则是在缺氧(或贫氧)条件下进行的

    烟支有两种不同的燃烧方式，即吸燃和阴燃吸燃产生.主流烟气，阴燃产生支流烟气(亦称侧流烟气)所谓主流烟气是指烟支在燃吸时，烟气通过烟柱最后由烟支尾端冒出的气流;支流烟气是指在两次抽吸之间，烟支阴燃时所产生的、不经过烟柱而直接进入空气中的烟气流

  (二)烟支燃烧时的温度分布

重庆烟酒回收燃吸烟支时，整个烟支内温度分布是不同的形成了一个温度梯度，最高可达600℃/cm烟支燃烧的温度分布图，卷纸的燃烧线(炭线)处及其邻近的燃烧香烟表面温度度最高有时可达900℃以上，锥体中心的固相温度约为825℃,炭线后部2mm范围内温度为400℃左右。气相中的最高温度处于锥体内蔀大致等于或略高于该处的固相温度。锥体底部的气相温度为600^-700℃低于该处的固相温度，炭线后部2mm范围内气相温度已下降到200℃左右。

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