專利名稱：：一種β-FeOOH顆粒及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及煙草領(lǐng)域，具體涉及一種13-FeOOH顆粒，同時(shí)還涉及一種該P(yáng)-FeOOH顆粒的制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：巻煙煙氣中的亞硝胺(TSNAs)由仲胺與亞硝酸或氮氧化物在煙絲燃燒過程中作用而成，是煙草中特有的一種較強(qiáng)的癌癥誘發(fā)劑，這是因?yàn)閬喯醢泛?N-N=0基團(tuán)，具有親電子特性，直接作用于DNA，使血環(huán)基因發(fā)生突變。目前對(duì)N-亞硝基去甲基煙堿(NNN)、4-(N-甲基亞硝胺基)-l_(3-吡啶基)-l-丁酮(NNK)、N-亞硝基新煙草堿(NAB)和N_亞硝基新煙堿(NAT)研究得較為深入。隨著生活水平的提高，人們?cè)絹碓街匾暯】?，降低巻煙煙氣中有害成分的研究也越來越受到關(guān)注。我國(guó)已經(jīng)把降低焦油等有害成分作為主要的研究課題進(jìn)行多方面研發(fā)，并取得了重大進(jìn)展。南京大學(xué)的朱建華教授開展了利用沸石分子篩對(duì)于巻煙煙氣中亞硝胺的降解作用研究，并注意到沸石分子篩對(duì)于亞硝胺的催化、吸附作用；鄭州煙草研究院、中科院蘭州化學(xué)物理研究所和長(zhǎng)沙巻煙廠研制出了含納米貴金屬活性組分的催化材料、助劑和二元催化材料的復(fù)合濾棒；北京巻煙廠通過在SRM溶液中加入增塑劑制成醋纖活性碳復(fù)合濾嘴，進(jìn)行了巻煙煙氣中自由基的清除技術(shù)研究；上海煙草(集團(tuán))公司研制從天然植物中提取的抗氧化劑和高效選擇性吸附劑為添加劑的復(fù)合濾棒；蕪湖巻煙廠和中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制出的介孔復(fù)合體應(yīng)用到低焦油混合型巻煙。有些材料降低了巻煙煙氣中的亞硝胺含量，卻發(fā)現(xiàn)同時(shí)造成多環(huán)芳烴含量的上升，還使得煙味變淡，影響口感。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的之一在于提供一種13-FeOOH顆粒。另外，本發(fā)明的目的在于提供一種該P(yáng)-FeOOH顆粒的制備方法。同時(shí)，本發(fā)明的目的還在于提供一種該13-FeOOH顆粒的應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是—種P-FeOOH顆粒，該P(yáng)-FeOOH顆粒具有紡錘形微結(jié)構(gòu)。—種|3-FeOOH顆粒的制備方法，包括以下步驟(1)將三氯化鐵和乙醇加入高壓釜，然后邊攪拌邊加入水，添加完畢后將高壓釜密封，升溫到7882°C，保持7173小時(shí)；(2)高壓釜冷卻到室溫，取出反應(yīng)物，過濾，所得沉淀經(jīng)水洗，干燥，制得13-FeOOH顆粒。步驟(1)中，三氯化鐵、乙醇和水的質(zhì)量比為1:(2627):(6667)，步驟(2)中，沉淀經(jīng)水洗后，在6(TC干燥34小時(shí)。進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供了一種上述的e-FeOOH顆粒作為降低巻煙煙氣中亞硝胺含量的巻煙添加物的應(yīng)用。3e-FeOOH顆粒以噴灑的方式應(yīng)用于巻煙中，在巻煙中的用量為20mg/支，具體用法是先將P-FeOOH顆粒研磨成粉末狀，之后用水溶解，噴到煙絲上。在高壓釜的反應(yīng)體系中，乙醇和水混合溶劑體系能有效形成氣泡，使13-FeOOH層狀前驅(qū)物_片狀結(jié)構(gòu)巻曲成錐形，在最小界面能的驅(qū)動(dòng)下，新形成的P-FeOOH聚集在錐形周圍，沿著錐的軸向生長(zhǎng)，最后形成具有高比表面積的紡錘形微結(jié)構(gòu)。高比表面積的13-FeOOH顆粒具有顯著的催化J及附作用，其作為巻煙添加物加入到煙草中，當(dāng)巻煙燃吸并達(dá)到一定的溫度時(shí)，不但能夠把巻煙煙氣中的多環(huán)芳烴和煙草特有的亞硝胺吸附，使其固定在P-FeOOH顆粒的表面，而且其所含的金屬離子Fe3+還可以與亞硝胺中-N-N=0基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，使氮_氮鍵斷裂，從而達(dá)到高效率降低巻煙煙氣中亞硝胺含量的目的。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是(1)制備13-FeOOH顆粒所用原料價(jià)格低廉，制備方法簡(jiǎn)單易行，反應(yīng)體系無毒害；(2)13-FeOOH顆粒作為巻煙添加物添加到煙草中的工藝方法簡(jiǎn)單，操作方便，重復(fù)性好；(3)采用水溶解后噴灑的方式加入煙絲中，不使用任何有毒有害溶劑和添加劑，不影響巻煙的外觀和口感；(4)對(duì)巻煙的燃燒和巻煙煙絲的常規(guī)成分沒有影響。圖1是實(shí)施例1制得的13-FeOOH顆粒的XRD衍射譜圖；圖2是實(shí)施例1制得的13-FeOOH顆粒的FESEM譜圖；圖3是實(shí)施例1制得的13-FeOOH顆粒的FTIR譜圖；圖4是實(shí)施例1制得的13-FeOOH顆粒的XPS譜圖；圖5是實(shí)施例1制得的13-FeOOH顆粒的TG、DTA分析；圖6是實(shí)施例1制得的13-FeOOH顆粒的氮?dú)馕絖脫附等溫線；圖7是實(shí)施例1制得的13-FeOOH顆粒的孔尺寸分布；圖8是實(shí)施例1制得的13-FeOOH顆粒對(duì)巻煙煙氣的影響研究操作流程圖。具體實(shí)施例方式本發(fā)明|3-FeOOH顆粒的制備(1)稱取O.3g無水三氯化鐵和10mL無水乙醇加到40mL高壓釜中，20mL的蒸餾水在不斷攪拌下緩慢加入高壓釜，之后，將高壓釜密封，升溫至8(TC保持72小時(shí)；(2)高壓釜自然冷卻到室溫，收集沉淀，用蒸餾水洗滌三次，之后，在空氣中60°C干燥3小時(shí)，制得|3-FeOOH顆粒。P-FeOOH顆粒的表征利用X_raydiffractometer儀、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡、傅立葉紅外譜儀、X射線光電子譜、差熱分析儀、全自動(dòng)比表面及孔隙度分析儀進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果見圖1圖7所示。圖1為13-FeOOH顆粒的XRD衍射譜圖，圖中所有的衍射峰指標(biāo)為正方針鐵礦結(jié)構(gòu)的13-FeOOH，能夠很好地與JCPDS卡(No.42-1315)報(bào)導(dǎo)的數(shù)據(jù)相匹配，與標(biāo)準(zhǔn)衍射峰相比較，沒有相關(guān)雜質(zhì)特征峰出現(xiàn)；圖2為13-FeOOH顆粒的FESEM譜圖，制得的P-FeOOH顆粒未經(jīng)任何分散處理，圖2-A展現(xiàn)了測(cè)定樣品的全貌，表明測(cè)定樣品由大量均勻的紡錘形13-FeOOH顆粒組成，圖2_B是圖2-A的放大圖像，單個(gè)13-FeOOH顆粒的長(zhǎng)度大約為120nm，寬度大約為20nm;圖3為P-FeOOH顆粒的FTIR譜圖，在3383.31cm—1的強(qiáng)吸收帶為uSH20吸附水的伸縮振動(dòng)，1640cm—1的弱吸收可認(rèn)為吸附水的彎曲振動(dòng)，在1077cm—1處吸收帶為Fe-OH振動(dòng)模式，在843.65、660cm—1處吸收帶為Fe_0振動(dòng)模式；圖4為13-FeOOH顆粒的XPS譜圖，F(xiàn)e2p3/2的束縛能為726.leV，沒有測(cè)得雜質(zhì)峰的信息；圖5為|3-FeOOH顆粒的TG、DTA分析，從DTA曲線可以看出，IO(TC以前的吸收峰為P-FeOOH顆粒的吸附水，IO(TC以后P-FeOOH逐漸轉(zhuǎn)化為a-Fe203的放熱峰，TG譜線上的失重階段與DTA譜圖上的放熱(吸熱)峰一一對(duì)應(yīng)，45(TC后，完全轉(zhuǎn)化為a-Fe203，相變完全后的完全失重則主要由a-Fe203晶系中的OH所致；圖6、圖7分別是13-FeOOH顆粒的氮?dú)馕絖脫附等溫線和孔尺寸分布圖，在N2氣氛下，進(jìn)一步考察了P-FeOOH顆粒，Brunauer-Emmett-Te11er(BET)比表面為152.28m2/g，P-FeOOH顆粒尺寸在16nm以下，平均尺寸分布大約為6.45nm，尺寸結(jié)果與FESEM結(jié)果一致。|3-FeOOH顆粒對(duì)巻煙煙氣的影響效果測(cè)定與分析1.試驗(yàn)儀器GC-TEA熱能分析儀、吸煙機(jī)、氣相色譜、一氧化碳分析儀、巻煙陰燃速率測(cè)定儀、紅外成像儀和連續(xù)流動(dòng)分析儀。2.供試樣品實(shí)施例1制得的P-FeOOH顆粒。將實(shí)施例1制得的13-FeOOH顆粒樣品置于研缽中研磨成粉末狀，稱取研磨好的|3-FeOOH粉末14g，放入500mL錐形瓶中，加入280mL水，超聲使其充分分散，得到50g/L的13-FeOOH溶液，標(biāo)號(hào)為溶液I。3.試驗(yàn)方法采用濕法加樣，稱取lR5F煙絲55g，用小噴壺分別取上述溶液I40mL，然后將溶液噴灑至1R5F煙絲中，噴灑過程中要不斷抖動(dòng)煙絲，使噴灑的溶液盡量均勻，噴灑完溶液的煙絲放入烘箱中在4(TC烘干(保持水分含量在12%左右)。烘干后的煙絲巻制成樣品煙，這樣得到每支煙的加入量為20mg/cig。巻制成的樣品煙在恒溫恒濕間(22士5t:，濕度60±5%)中平衡48小時(shí)，在抽吸之前用天平稱重選出質(zhì)量均勻的樣品煙上吸煙機(jī)抽吸，按照GB/T19609的規(guī)定收集20支巻煙的粒相物，待分析，具體操作流程圖見圖8。同時(shí)，不加e-FeOOH顆粒，制作空白巻煙樣品。每個(gè)樣品做兩次平行測(cè)定。4.測(cè)定結(jié)果與分析表113-FeOOH顆粒對(duì)巻煙煙氣中亞硝胺的影響結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2|3-FeOOH顆粒對(duì)巻煙煙氣特征影響結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表313-FeOOH顆粒對(duì)巻煙陰燃和巻煙燃燒錐溫度影響結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表413-FeOOH顆粒對(duì)煙絲中常規(guī)成分影響結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從測(cè)定結(jié)果可以看出，在煙絲中添加13-FeOOH顆粒后，顯著降低了巻煙煙氣中亞硝胺的含量，但未影響巻煙的口感，對(duì)巻煙的燃燒和巻煙煙絲的常規(guī)成分也無影響。權(quán)利要求一種β-FeOOH顆粒，其特征在于，該β-FeOOH顆粒具有紡錘形微結(jié)構(gòu)。2.—種權(quán)利要求l所述的13-FeOOH顆粒的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將三氯化鐵和乙醇加入高壓釜，然后邊攪拌邊加入水，添加完畢后將高壓釜密封，升溫到7882"，保持7173小時(shí)；(2)高壓釜冷卻至室溫，所得沉淀經(jīng)水洗，干燥，制得13-FeOOH顆粒。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的P-FeOOH顆粒的制備方法，其特征在于，三氯化鐵、乙醇和水的質(zhì)量比為1:(2627):(6667)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的13-FeOOH顆粒的制備方法，其特征在于，沉淀經(jīng)水洗后，在60。C干燥34小時(shí)。5.—種權(quán)利要求l所述的P-FeOOH顆粒作為降低巻煙煙氣中亞硝胺含量的巻煙添加物的應(yīng)用。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的13-FeOOH顆粒的應(yīng)用，其特征在于，13-FeOOH顆粒以噴灑的方式應(yīng)用于巻煙中。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的13-FeOOH顆粒的應(yīng)用，其特征在于，13-FeOOH顆粒首先研磨成粉末狀，之后用水溶解，噴到煙絲上。8.根據(jù)權(quán)利要求57中任一項(xiàng)所述的13-FeOOH顆粒的應(yīng)用，其特征在于，P-FeOOH顆粒在巻煙中的用量為20mg/支。全文摘要本發(fā)明公開了一種β-FeOOH顆粒及其制備方法和應(yīng)用，該β-FeOOH顆粒具有紡錘形微結(jié)構(gòu)，用如下方法制備(1)將三氯化鐵和乙醇加入高壓釜，然后邊攪拌邊緩慢加入水，添加完畢后將高壓釜密封，升溫到78～82℃，保持71～73小時(shí)；(2)高壓釜冷卻到室溫，所得沉淀經(jīng)水洗，干燥，制得。該β-FeOOH顆粒作為卷煙添加物使用時(shí)，能有效降低卷煙煙氣中亞硝胺的含量，采用水溶解后噴灑的方式加入煙絲中，不使用任何有毒有害試劑，不影響卷煙的外觀和口感，對(duì)卷煙的燃燒和卷煙煙絲的常規(guī)成分也沒有影響。文檔編號(hào)A24B15/00GK101696037SQ20091006638公開日2010年4月21日申請(qǐng)日期2009年11月5日優(yōu)先權(quán)日2009年11月5日發(fā)明者侯宏衛(wèi),唐綱嶺,姜興益,龐永強(qiáng),張洪非,朱鳳鵬,朱友,李中皓,李雪,胡清源,邊照陽,陳歡申請(qǐng)人:中國(guó)煙草總公司鄭州煙草研究院;