[发明专利]多孔炭及其生产方法

说明书

技术领域

本发明的实施方案涉及多孔炭，以及制备多孔炭的方法。在一些实施方案中，所述多孔炭被用金属氧化物浸渍和/或表现对氰化氢（HCN）的增强的选择性。本发明的多孔炭对于烟制品中的烟雾过滤可以是特别有用的，因为其提供对上述烟雾气相成分的改进的吸附。

背景技术

过滤用来减少在吸烟过程中吸入的烟草烟雾的某些微粒和/或气相成分。

烟制品过滤器可以包含多孔炭材料以吸附某些烟雾成分，通常通过物理吸附。这种多孔炭材料可由许多不同的天然存在的有机材料的碳化形式制成。或者，可以使用合成炭，如通过缩聚反应制备的树脂。

选择性地实现烟草烟雾的微粒和/或气相成分的过滤可能是重要的，例如，在不去除显著水平的其他组分的情况下。

发明内容

根据本发明的实施方案的第一方面，提供了一种制备多孔炭的方法，该方法包括用金属氧化物浸渍活性炭。

根据第二方面，提供了通过或可通过根据本发明的第一方面获得的多孔炭。

根据第三方面，提供了包含用金属氧化物浸渍的活性炭的多孔炭。

根据第四方面，提供了用于烟制品的过滤器元件，其包含根据本发明的第二或第三方面的多孔炭。

根据第五方面，提供了烟制品，其包含根据本发明的第二或第三方面的多孔炭。

附图说明

以下参考附图记述了本发明的实施方案，仅为了示例，其中：

图1显示了包含1wt%的氧化锌（ZnO）的100797多孔炭的氮等温线；

图2用图表说明了用氧化锌（1%、3%、5%和10%的氧化锌）浸渍的活性炭与不具有氧化锌的活性炭相比，所实现的烟雾中氰化氢的百分比的降低；

图3显示了在烟制品内根据本发明的实施方案的多孔炭颗粒的位置。

详细说明

本发明涉及一种包括将金属盐施加到活性炭，使得所述炭变得浸渍有金属氧化物且，结果产生具有增强的吸附性能的多孔炭的方法。

可以由材料，包括椰子壳、植物基材料、木粉、泥炭、骨、煤焦油、树脂和相关的聚合物生产多孔炭。微孔碳的备选来源为合成炭，如通过聚合反应形成的那些，如树脂基合成炭。这种炭可以，例如，通过醛和酚的缩聚制备。在制造过程中可以控制合成炭的物理性能，使它们被调整以提供期望的过滤特性。

在不同的环境中多孔炭材料作为吸附剂的性能和适合性是由所述材料的各种物理性能，包括颗粒的形状和尺寸、孔径、所述材料的表面积等确定的。可以通过操纵生产所述多孔炭的方法和条件来控制这些各种参数。

在一些实施方案中，多孔材料的表面积越大，该材料的吸附能力越大。然而，当所述材料的表面积增加时，密度和结构完整性会降低。此外，尽管可以通过增加孔的数目和使孔更小来增加材料的表面积，但当孔的尺寸接近目标分子的尺寸时，所述目标分子不太可能进入孔中并吸附到材料中。当被过滤的材料相对于所述活性炭材料具有高流动速率时尤其如此，在烟制品中的情形就是如此。

用来制造多孔炭材料的方法对其性能有很大影响。国际公开号WO2008/110233和Adsorption（2008）14:335-341，提供了更多细节。

如本文所讨论的，在吸附材料中具有小于2nm的直径的孔被称为“微孔”，具有2nm-50nm的直径的孔被称为“中孔”，和具有超过50nm的直径的孔可以被称为“大孔”。具有大于500nm的直径的孔通常对多孔材料的吸附性没有很大帮助。

传统上，有一些表现相对更低水平的吸附的烟雾气相成分，这些气相成分包括氰化氢（HCN）。不同化合物在多孔炭材料表面上的存在也会影响炭的吸附性能。

根据一个实施方案，本发明试图提供制备对HCN具有增强的选择性吸附的多孔炭的方法。

在本发明的一个实施方案中，所述多孔炭为有机材料（如椰子壳）的碳化形式。

在本发明的另一实施方案中，所述多孔炭为树脂基合成炭，如通过醛和酚的缩聚反应形成树脂然后碳化所制备的炭。也可使用市售的缩聚物。