[发明专利]一种保水型改性活性炭材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及卷烟技术领域，具体地说是一种保水型改性活性炭材料及制备方法，该材料能够增加卷烟烟气中水分的含量。

背景技术

卷烟烟气是一种复杂的气溶胶体系，其中含有大量的烟草特有的致香成分。消费者在吸食卷烟的过程中，经常会感到烟气较为干燥，大大影响了卷烟的品质。这一情况在北方和气候干燥的地区显的尤为突出。通常的解决手段是在卷烟中（包括烟条和嘴棒）加入一种保湿材料，在卷烟燃烧和抽吸时，能够释放出水分，从而增加卷烟主流烟气中的水分含量。用于卷烟的保水材料应当具有较强的保水能力，加在卷烟中不产生异味，不会对卷烟内在品质产生负面影响。

目前, 我国烟草行业中主要采用甘油、丙二醇、木糖醇和山梨醇等多羟基物质作为保润剂,这类化合物的羟基(OH)可以与水分子形成化学键,因而具有一定的吸湿性。使用此类保润剂的主要目的在于维持加工过程中烟丝的含水率,提高烟丝的耐加工性,而对于成品卷烟含水率的维持、感官舒适度的改善效果则不太理想。理想的保润剂应具有保湿和防潮双重功效,即降低烟草含水率对环境温湿度变化的敏感程度,始终保持烟丝含水率在一个相对稳定的范围;同时注重对口感的改善效果。工业使用的卷烟保水材料均为有机材料，目前尚无无机保水材料报导。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的无机保水材料――保水型改性活性炭材料及制备方法。该材料其本身不参与燃烧，不产生负面影响物质，且具有良好的保水效果。

本发明是在保证卷烟燃烧中不产生负面影响物质的基础上，在卷烟中加入一定量的活性炭改性材料作为保水材料。在卷烟燃烧过程中，吸附在微孔中的水分被释放出，增加卷烟烟气中的水分。

本发明解决技术问题的技术方案是：作为保水材料的活性炭改性材料是：用羟基铁改性剂在烟用活性炭的表面增加一层羟基铁化合物层。

保水型改性活性炭材料的制备方法如下：

1）分别配制0.2～0.6mol/L Fe³⁺浓度的Fe铁盐溶液和0.4～1.2mol/L氢氧根离子浓度的碱溶液,搅拌条件下，将两份溶液混合，使溶液中铁离子与氢氧根离子的物质的量之比为1:2，铁元素的最终浓度为0.1～0.15mol/L，搅拌1h后，静置，陈化24～36小时得羟基铁改性剂；

2）将卷烟滤棒用的40-60目的活性炭材料加入去离子水中，活性炭与水的质量比范围为1:100至1:50，搅拌30分钟后，按活性炭悬浊液与羟基铁试剂的质量比范围为10:1至8:1的比例，加入陈化好的羟基铁试剂，并剧烈搅拌10～16小时，弃去上层溶液，并用去离子水清洗多次，直至上层水呈无色透明状，过滤出改性好的活性炭，并真空干燥。

羟基化铁盐包括氯化铁、硝酸铁等可溶性铁盐通过加入碱性物质，使铁离子转变为羟基化离子，并最终负载在活性炭表面，形成一层新的多孔表面，以增大材料表面对水分子的吸附作用，而达到保水的作用。

经羟基化铁盐的改性，其比表面积增大，微孔数目增多。经水分吸附处理后，吸收进入材料孔内的水分通常状况下不容易逸出，但在高温燃烧过程中则会随着主流烟气一起向滤嘴端迁移，从而达到增大主流烟气中水分的作用。

在卷烟的烟丝中加入一定量的经水分吸附处理的改性活性炭材料。在卷烟的燃烧过程中，由于活性炭成分只会生成一氧化碳和二氧化碳，其中二氧化碳无负面影响，一氧化碳很容易通过增大卷烟纸和滤嘴透气度而除去。该保水材料能很好地满足卷烟保水的需求，且价格低廉，适用高效。

附图说明

图1现有的活性炭原料（左）与改性后活性炭（右）扫描电镜示意图。

图2现有的活性炭原料（a）与改性后活性炭（b）动态水分分析（DVS）曲线。

具体实施方式

    实施例1：

分别配制0.2mol/L的氯化铁溶液和0.4mol/L的氢氧化钠溶液,搅拌条件下，将两份溶液按体积比1:1混合，搅拌1h后，静置，陈化24小时。将卷烟滤棒用活性炭材料1g加入100g去离子水中，搅拌30分钟后，加入陈化好的羟基铁试剂10g，并剧烈搅拌10小时。弃去上层溶液，并用去离子水清洗多次，直至上层水呈无色透明状。过滤出改性好的活性炭，并真空干燥。将所得的改性活性炭材料研磨后加入薄片生产工序中，制成含改性活性炭材料的薄片并加入卷烟中。

实施例2：