[发明专利]一种生物炭材料对烟用香精吸附的方法

说明书

本发明公开了一种以生物炭材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将橘子皮初步碳化；(2)将初步碳化橘子皮用酒精浸泡，然后冷冻干燥；(3)将橘子皮炭置于碱性溶液中进行浸泡活化，然后再进行冷冻干燥；(4)将橘子皮在惰性气体氛围下进行烧结；(5)将橘子皮置于水溶液中，用酸性溶液调节pH至中性，然后用去离子水清洗干净，最后冷冻干燥，得到所述的生物炭材料。本发明还公开了所述生物炭材料和其用于烟用香精的用途。

技术领域

本发明属于烟草化学技术领域，具体涉及一种生物炭材料对烟用香精乙基香兰素和对甲氧基苯甲醛吸附的方法。

背景技术

吸附法是利用固体吸附剂的多孔特性通过弱作用力将溶剂中的香精化合物分子吸附于表面，再经适宜溶剂或加热等方法将组分分解吸附，最终达到分离或收集的目的。吸附法具有安全、持香能力强、释香可控性的特点，已成为目前非食品用途吸附储存香精方法中具有工业前景的方法之一。香烟生产工业中，将吸附了香精香料的复合材料添加到香烟的滤嘴中，以此减少香料在储存过程中的挥发，从而使得香气在吸烟的过程中均匀释放。

香精的吸附材料一般在目标体系中呈惰性，具有多孔结构及大比表面积，材料表面有与香料作用的特定官能团，并且绿色无毒。用于香料吸附的多孔材料主要包括介孔硅、环糊精、活性炭等。而多孔碳材料因其比表面积高、结构稳定性好、价格低廉和安全性高等优点成为吸附释香法中最常用的储香材料。

生物炭是利用动植物等的废弃物在限氧或者绝氧条件下热解产生的一种富含碳的固体物质，具有比表面积大、孔隙率高、表面基团丰富、良好导电性和化学稳定性的特点，同时具有经济可行性和环境兼容性的优点，被认为是一种优良的碳载体材料。相比较于其他碳载体，生物炭最大的优势在于能保留自然界长期进化所得天然材料的精细特殊结构，具有良好的生物相容性。此外，生物炭表面含有大量的羧基、羟基、氨基以及其他含氧基团，有利于增强对香料的特异性结合位点，在吸附等领域得到了广泛的应用。

倪建忠等关于《还原性石墨烯气凝胶对玫瑰香精的载释作用》一文中发发现，香精中的π电子和石墨烯气凝胶的π-π共轭体系相互作用，对吸附起到促进作用，同时石墨烯气凝胶均匀的多孔结构可提供大量吸附位点且利于离子快速扩散，有助于提高吸附量和吸附率。中南大学廖骐等人发明一种复合改性香蕉皮生物炭，将该生物炭用于铊、砷复合污染水体的治理，该复合改性生物炭表现较强吸附性，且吸附结合稳定；在经过24h的去除反应时间后，该复合材料对Tl(I)和As(V)的去除效率分别达到了91.34％，95.29％。在专利《一种复合香型烟用香精香料的制备方法及其应用》中，彭建等人通过气相吸附法将香精香料吸附到不同孔径的活性炭上，得到带有香精香料的活性炭；该活性炭对香精香料表现出较好的吸附能力，1.5nm和2nm的孔径活性炭对香精的吸附量分别达到561.3mg/g和472.2mg/g，该吸附具有良好稳定性的同时通过表层添加血红蛋白，还能够降低烟支燃烧时产生的一氧化碳。关于橘子皮制备吸附材料国内也有多项相关专利，将其广泛用于有机废水吸附，室内甲醛吸附等方面。以上研究表明具有多孔结构的生物炭材料具备较好的吸附作用，为本研究将多孔生物炭材料用于香精香料的吸附提供一定理论基础。

在已有专利、论文等文献中，与本发明核心内容类似或相近的内容均未检索到，说明本发明的内容具有较强的创新性

发明内容

本发明公开了一种生物炭材料，其制备方法及用于香精乙基香兰素或对甲氧基苯甲醛吸附的用途。本发明公开的生物炭材料比表面积和总孔容较大，制备方法简单；将该生物炭材料用于香精乙基香兰素或对甲氧基苯甲醛的吸附，达到吸附平衡所需时间较短，2～3小时完成香精的吸附，达到吸附平衡；尤其前10分钟表现出较高的吸附能力，基本能达到最大吸附值的90％左右。本发明的制备方法将橘子皮经水热碳化后，通过改性进一步提升材料孔隙率；增加可与香精作用的位点，最后在N₂氛围下高温烧结制得所需生物碳材料。

本发明的技术方案如下：

本发明第一方面公开了一种以生物炭材料的制备方法，包括如下步骤：