Yin Donghong

β -环糊精/衣康酸接枝聚合物的合成及其对卷烟主流烟气中氨的选择性吸附

为开发能够选择性降低卷烟烟气中氨释放量的吸附材料，以 β -环糊精（ β -CD）和衣康酸（IA）为原料，过硫酸铵为引发剂，合成了 β -环糊精/衣康酸接枝聚合物（ β -CD-g-IA）；采用红外光谱（FT-IR）、氢核磁共振（ 1 H NMR）、同步热分析（TG-DTG）、扫描电子显微镜（SEM）和氮气吸-脱附等进行材料表征，并将 β -CD-g-IA添加于卷烟滤嘴，考察其对卷烟主流烟气中氨的选择性吸附效果。结果表明：①在优化的合成条件（IA与 β -CD的摩尔比3:0.17、反应温度70℃、引发剂过硫酸铵用量3.0%、反应时间3 h）下，IA接枝率达到38.0%。②表征结果表明， β -CD与IA可有效接枝聚合；接枝聚合物 β -CD-g-IA具有典型的介孔结构，最可几孔径为20 nm，比表面积为309 m 2 /g。③在20 mg/支的滤嘴添加量条件下， β -CD-g-IA对卷烟主流烟气中氨的降低率达54.0%，远大于原料单独添加或原料物理混合后添加的吸附效果； β -CD-g-IA对氨的吸附具有选择性，对烟气中其他成分无明显吸附作用。

Effect of Pore Structure of Cigarette Paper on the Yield of Carbon Monoxide in Mainstream Smoke During Cigarette Burning

SUMMARY Two cigarette papers with the same basis weight and permeability but different pore structures were prepared. The effect of the pore structure after pyrolysis on CO yield in mainstream smoke was investigated by heating the papers to 250 °C. Diffusivity, permeability, pore size distribution, and pore volume of the cigarette papers before and after heating were also measured. The pore structures of the completely pyrolyzed cigarette paper in the burning cone and the incompletely pyrolyzed area near the char line were elucidated. CO yield in mainstream and sidestream smoke and the temperature distribution of the burning cone were evaluated. Diffusivity and permeability of the cigarette papers after heating were significantly higher than of the control sample after heating. The volume of pores in the cigarette paper with a size of 0.1-8.0 μm was increased, which decreased CO content in mainstream smoke. An increase in the amount of micropores facilitates CO diffusion from mainstream to sidestream smoke. ZUSAMMENFASSUNG Es wurden zwei Zigarettenpapiere mit gleichem Basisgewicht und Durchlässigkeit, aber unterschiedlicher Porenstruktur vorbereitet. Die Auswirkungen der Porenstruktur auf die CO-Ausbeute im Hauptstromrauch nach Pyrolyse wurden durch Erhitzung der Papiere auf 250 °C untersucht. Diffusionsvermögen, Durchlässigkeit, Porengrößenverteilung und Porenvolumen der Zigarettenpapiere vor und nach der Erhitzung wurden ebenfalls bestimmt. Dabei wurde die Porenstruktur des vollständig pyrolysierten Zigarettenpapiers im Brennkegel und des unvollständig pyrolysierten Bereichs in der Nähe der Verkohlungslinie betrachtet. Die CO-Ausbeute im Haupt- und Nebenstromrauch und die Temperaturverteilung des Brennkegels wurden untersucht. Das Diffusionsvermögen und die Durchlässigkeit der Zigarettenpapiere nach der Erhitzung waren signifikant höher als bei der Kontrollprobe nach der Erhitzung. Das Volumen der Poren im Zigarettenpapier mit einer Größe von 0,1-8,0 μm war vergrößert, wodurch der CO-Gehalt im Hauptstromrauch reduziert wurde. Eine höhere Anzahl von Mikroporen fördert die CO-Diffusion vom Haupt- in den Nebenstromrauch. RESUME Deux papiers à cigarettes furent préparés, qui présentaient la même masse surfacique et la même perméabilité mais se distinguaient par la structures de leurs pores. L’incidence de la structure des pores, après pyrolyse, sur le rendement de CO au niveau de la fumée principale fut analysée en soumettant ces papiers à des températures de 250 °C. La diffusivité, la perméabilité, la distribution de la taille des pores et le volume des pores de ces papiers à cigarettes furent également mesurés avant et après chauffage. Les structures des pores du papier à cigarettes totalement pyrolysé dans le cône de combustion et la zone partiellement pyrolysée à proximité de la ligne de carbonisation furent dégagées. Le rendement en CO de la fumée principale et de la fumée latérale ainsi que la distribution des températures du cône de combustion furent évalués. La diffusivité et la perméabilité des papiers à cigarettes observées après chauffage furent nettement plus élevées que celles de l’échantillon de référence après chauffage. Le volume des pores du papier à cigarettes d’une épaisseur de 0,1-8,0 μm se trouva accrue, ce qui diminua la teneur en CO de la fumée principale. Une augmentation du nombre de micropores facilite la diffusion du CO de la fumée principale vers la fumée latérale.

Effects of Combustion Improver Content and Grammage of Cigarette Paper on Temperature Distribution in Cigarette Burning Cone

In order to study the influence of combustion improver(potassium citrate) content in cigarette paper on cigarette burning state, the cigarette samples with cigarette paper of different grammages and containing different rates of combustion improver were prepared. The temperature in cigarette was detected with fine-thermocouples. By revising Rosin-Rammler(R-R) particle size distribution model, a method for characterizing temperature distribution in cigarette burning cone was developed, where, burning cone volume V0, characteristic temperature Ts, and distribution parameter N were taken as characteristic variables. The effects of combustion improver content and grammage of cigarette paper on temperature distribution characteristics in cigarette during static burning, puffing, and smouldering stages were investigated. The results showed that:With the increase of combustion improver content and grammage of cigarette paper, 1) The highest temperature in burning cone decreased during the whole process of cigarette smoking. 2) The volume of burning cone increased in all of the three burning stages, and reached its maximum value at the end of a puffing. 3) The characteristic temperature Ts of burning cone raised gradually and the range of temperature distribution decreased during static burning; however during puffing, Ts raised and then dropped.