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活性炭可以用于香烟过滤吗?

时间:2018/7/30 10:21:21

答:可以,活性炭具有强大的吸附能力,可以过滤香烟中的有害物烟雾,香烟中的羰基化合物是主流香烟烟雾(MSS)中的有害和潜在有害成分(HPHCs)。羰基化合物(包括甲醛和丙烯醛)以剂量依赖性方式致癌或致突变。过去的研究表明通过炭过滤显着减少HPHC。然而,活性炭过滤和香烟滤嘴中加入活性炭的设计在市面上很少,今天小编带大家一起来看看活性炭是如何过滤香烟中的有害物的。

香烟烟雾含有超过7000种化学成分,其中包括近70种已知致癌物质,以成分存在或在燃烧过程中产生。这些化合物和其他化学物质对吸烟者的心脏和呼吸系统疾病,中风,癌症和其他严重疾病有关系。早在20世纪50年代,卷烟设计的改变就是为了减少因主流香烟烟雾而引起的死亡和疾病。为了实现这个目标,香烟过滤嘴已经被改造成选择性地过滤烟雾中的有害化合物。影响烟雾选择性过滤的因素包括过滤介质的材料特性和吸附能力,烟气成分的挥发性和化学特性以及过滤介质和烟气成分彼此之间的亲和力。已经实现了烟雾的选择性过滤,以与一系列过滤介质(包括活性炭或其未激活的活性炭),合成聚合物碳,离子交换树脂和基于聚合物的吸附剂。毒理学测定和人类生物标志物研究证明了选择性过滤在选择性过滤介质中选择性过滤与单独过滤香烟相比的有效性。

活性炭具有高比表面积和孔隙率的特点,促进了烟雾中挥发性和半挥发性化学物质的吸附,包括醛类,脂肪族胺和单环芳香化合物。卷烟制造商已经尝试在原型香烟使用活性炭过滤,活性炭对挥发性烟雾成分的过滤效果受活性炭的活性,组成,结构和负载的影响。具有较高活性的活性炭降低了烟雾的HPHC产率,而木炭的活性较低。合成炭过滤降低了毒物与非炭过滤香烟的口腔接触含量。已经用活性炭过滤证明了基因毒性和细胞毒性的降低,当人类转换为活性炭过滤香烟时,能明显观察到有害物质大范围降低。此外,活性炭过滤的烟雾与非炭过滤的香烟相比导致烟雾生物活性降低,并且证据表明使用炭过滤器与传统过滤器相比降低了癌症死亡率。

活性炭已被包括在各种形式的香烟过滤嘴中,包括分散在醋酸纤维素(on-tow)中的木炭颗粒,或者包含在中心腔体。活性炭过滤器设计还没有系统地进行优化,但是过滤器的设计可能比其他过滤器设计更有效地去除HPHC,并且随着活性炭数量的增加,HPHC的减少程度更大。因此,较低的活性炭装载量对于烟雾中HPHC的减少量也会比较低除非活性炭质量过硬,吸附效果好,比表面积大。例如,含有45mg活性炭的卷烟与不含活性炭的卷烟相比,丙烯醛降低了7%至22%。然而,含有120mg活性炭的卷烟含量较高,使丙烯醛降低了73%,表明成分降低是随着炭过滤的剂量反应。

活性炭改装香烟滤嘴的示意图

活性炭改装香烟滤嘴的示意图。醋酸纤维素塞(CA1和CA2)具有相同的长度。无孔胶带(未示出)缠绕在整个过滤器结构上以包含活性炭并阻塞任何通风孔。

TNCO去除

我们评估了对照和活性炭烟过滤嘴烟的TNCO产量,因为它们是香烟烟雾的重要属性。正如预期的那样,CO在任何负载下都不受木炭过滤的显着影响,因为活性炭与气态CO的去除没有关系。尽管所有产品中焦油和尼古丁的产量均随着木炭的增加而有所下降,但用焦炭去除焦油和尼古丁的效果并不理想。由于活性炭的非选择性,炭黑和尼古丁的适度去除并不令人惊讶。在没有比例的TNCO降低的情况下羰基化合物的大量减少表明,尤其是对于较低的木炭加载条件,羰基化物的显着减少是必然的,而不会影响尼古丁递送。

香烟吸引阻力

尽管改性香烟旨在为烟雾中的羰基化合物的炭过滤提供概念证明,但我们分析了吸取阻力以确定木炭包合物是否会导致改性香烟的技术设计限制。我们观察到统计上显着的增加,以提高活性炭负荷(300毫克和400毫克)的阻力。活性炭过滤的一个公认的限制是吸取阻力增加的可能性,使消费者不喜欢香烟。50支流行目前销售香烟的抽吸阻力为83之间毫米水柱2和毫米水柱?194 2O(未发表的数据)。在这种情况下,几种含活性炭香烟具有在目前销售的香烟中没有过滤器改进的吸引阻力范围内的阻力值。例如,用100mg活性炭改性的产品a,d和j具有139mmH2O,130mmH2O和133mmH2O的拉伸阻力值,每个拉伸阻力值处于目前销售香烟。因此,与目前市场销售的香烟相比,几支含有100毫克,有些情况下含有200毫克和300毫克活性炭的卷烟表现出显着的羰基减少,而仅仅产生中等程度的增加以提高抗性。

这项研究表明,活性炭具有大幅度选择性减少有害烟雾成分的能力,同时不会对其他卷烟设计参数作出大改动。综合起来,这些数据表明,一个可实现的香烟设计修改,会减少吸入一些羰基的效果。在较高的活性炭载量下,香烟的羰基产率提高了我们对可燃卷烟中活性炭过滤性能的理解以及与这种改性相关的限制,因为在高载量下几种羰基几乎完全从烟雾中去除。这里所获得的知识也可能被用来为可能进一步降低卷烟烟雾中其他HPHC产量的技术提供信息。

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