离子交换树脂CR20简介

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1、QHongYu ESSENCE & FLAVOR 上海宏宇香精香料有限公司SHANGHAI HONGYU ESSENCE&FLAVOR CO.,LTD使用表面胺基官能团修饰的离子交换树脂降低主流烟气中醛类物质和氢氤酸研究摘要对许多烟气挥发性成分而言，活性炭已经被证明是一种有效的物理吸附剂。但是， 活性炭对烟气中甲醛、乙醛、氢氤酸的物理吸附作用较弱。因此，人们对其他去除 烟气组分的方法很有兴趣。本文探讨了一种表面修饰胺基官能团的大孔聚苯乙烯离 子交换树脂，可以和烟气气溶胶中的醛类物质和氢氤酸反应，因此可以选择性的去 除主流烟气中的这些组分。离子交换树脂CR20用氮吸附曲线，水银孔隙率测试仪，水蒸

2、汽吸附仪，X射线光电 子能谱分析，飞行时间-二次离子质谱和核磁共振进行了表征。CR20的物理吸附能 力较弱，但是大量的表面官能团可以选择性去除醛类物质和氢氤酸。使用60mg的 CR20填充滤棒空腔，可以降低烟气中超过50%的甲醛（相当于烟气气相中的80%） 而和抽吸速率无关。同时可以降低80%的氢氤酸，60%的乙醛o CR20的效果在6个月 中持续观察。对烟气组分的过量吸附显示出准一级反应近似二级反应。背景介绍活性炭对高蒸气压的气体的物理吸附作用较弱，如甲醛，乙醛，氢氤酸。而且沉积 烟气气溶胶粒子会阻断活性炭对组分的物理吸附。因此，化学吸附是一种可能性较 大的去除挥发性醛和氢氤酸的途径。表1是

3、羰基化合物和氢氤酸的沸点，毒性测试和典型的主流烟气产率。主流烟气中 30%的甲醛存在于粒相中，这一部分甲醛不能被选择性去除。因为水蒸汽的存在，粒 相中的甲醛以水合形式存在，CH2（OH）2。乙醛是烟气中产率最高的组分之一，在 常温下以接近沸点的形式存在，因此具有非常高的蒸气压。高产率，高蒸气压，是 去除乙醛的主要挑战。氢氤酸主要产生于抽吸时的较高温度，沸点为26 r，在常温 下具有很高的蒸气压，但是，粒相和气相中的氢氤酸比例为1:1。上海宏宇香精香料有限公司SHANGHAI HONGYU ESSENCE&FLAVOR CO.,LTDTable 1Boiling points, toxicity

4、 assessments 20 and typical mainstream smoke yields （machine-smoked by following ISO 3308） of commonly measured carbonyl compounds and HCN in cigarette smoke.CompoundBoiling Vapour CancerNon-cancerPoint Pressureriskrisk（oC）at 20C,、assignment assignment21 （mm Hg）Yield from Kentucky Reference Cigarett

5、eRange of yields from UK cigarettes 25Rangeofyields from a selection of international cigarette2R4F 24brands 26“g/cigarette under ISO 3308Formaldehyde（甲醛）-19.1760 IARC 1RT, CT222 - 56.31.6 - 52.1Acetaldehyde（乙醛）20.1IARC 2B, RT, CT, 750 22EPA-PrHC RDT62473 - 87232 - 643Propionaldehyde（丙醛）48271 22-RT,

6、 CT525.7 - 62.13.3 - 60.4Butyraldehyde（丁醛）74.892 23-RT, CT345.5 - 51.22.7 - 47.5Acrolein （丙烯醛）52.6210 22-RT, CT,RDT614.3 - 87.82.4 - 61.9Crotonaldehyde（巴豆醛）104EPA20 22PoHC-RT, CT162 - 33.31.0 - 28.3Acetone （丙酮）56.1180 23-RT26539.1-36046 - 3352-butanone （ 2-丁酮）79.678 22-RT, RDT638.2 - 98.53.7 - 78.0H

7、CN （氢氰酸）26620 22-RT, CT1099.1 - 1420.8 - 93.9IARC 1 - Group 1, Carcinogenic to humans; IARC 2B - Group 2B, Possibly carcinogenic to humans. EPA-PrHC - Probable human carcinogen; EPA-PoHC - Possible human carcinogen; RT - Respiratory Toxicant; CT - cardiovascular toxicant; RDT - Reproductive or devel

8、opmental toxicant.HongYu/ ESSENOE & FLAVOR上海宏宇香精香料有限公司SHANGHAI HONGYU ESSENCE&FLAVOR CO.,LTD胺与醛的反应在有机化学中已经广为人知。在本文中主要是探讨该反应通过化学吸 附去除烟气中的强挥发性醛类与氢氤酸的能力。滤嘴添加剂为弱碱性大孔苯乙烯系 离子交换树脂，表面修饰胺基官能团。该材料由Mitsubishi化学公司制造，商业名 为DiaionCR20（以下用CR20表示）。为了使该材料能适应滤嘴设计，必须先进行 干燥至水分15%以下。反应机理是胺基和醛基亲核反应，形成亚胺，去除醛类物质。又因为其具有弱碱性，可

9、以和氢氤酸反应，从而去除氢氤酸。反应机理如下：I I ： I i.i .11 i.i - I ：（1）| | | I i. I i.i i. (2)I i.i I i. .1 i.i i. (3)材料的孔尺寸，高分子底物，胺化条件都对化学吸附效果有重要作用。实验CR20的制造过程见下表:图1. CR20制造过程化学反应并不能精确控制官能团的合成，因为其他类型的官能团也会出现在离子交 换树脂上，见下表：HongYuEHSENCIs & FLAVOR上海宏宇香精香料有限公司SHANGHAI HONGYU ESSENCE&FLAVOR CO.,LTD厂NH2-CH2-NNH2H H -CH2-N N

10、NH2-CH2-NH-CH2-NH-CH2-CH2-NH-CH2-CH2-NH-CH2-NH图2可能的胺基官能团商用CR20的味道与烟气不协调，但是改变合成条件可以显著降低这一气味，制造 出一种低气味CR20,以下用CR20L表示。在本文中，如无特殊指出，所用结果均 指CR20L。这个材料是圆球状，直径600Mm，密度为0.64g/cm3,含水15%，总离 子交换能力为0.92meq/cm3.使用活性炭作为对照样，本实验中用活性炭为Jacobi Carbon Ltd的Ecosorb CX规格， 微孔材料为表面积1000m2g-1,孔容积为0.5cm3g-1,密度为0.5gcm-3。材料表征孔径

11、和分散率测试用 Micromeritics ASAP2020 和 Micromeritics AutoporeIII。化学成分和表面官能团用滴定法，X射线电子能谱分析，飞行时间-二次离子质谱仪， 氮固态可磁共振，水蒸气吸附仪表征。CR20C和CR20L在滤嘴中的评价本实验中使用两个系列的卷烟。第一个是比较CR20L和活性炭的效果，还有CR20C 不同添加量对吸附效果的影响。第二个系列是CR20L卷烟在抽吸前先储存一段时 间，CR20L可以扩散到滤嘴中的二醋酸纤维素间，该滤嘴中添加剂和三乙酸甘油酯 接触更紧密，所以对测试随时间改变而发生的吸附效率改变来说，是一个更加精确 的实验。上海宏宇香精香料

12、有限公司SHANGHAI HONGYU ESSENCE&FLAVOR CO.,LTDStep 1: Recess filtered cigarette (open ended filter. Mouth end is on the left)Step 2: Addition of CR20 beadsStep 3 ; CR20 heid in place by celluiose acetate plugTnhaeco rod(f lhllDSC :1CiM2I.TCCR20图3.复合滤棒结构第一系列的卷烟：圆周24.6mm，烟支部分长度为56mm，烟丝为烤烟型叶组，烟支密 度为255mgcm

13、-3，含水率为13%，滤棒长度为27mm,为三元复合嘴棒，末端10mm醋酸 纤维嘴棒，中间4mmCR20或者活性炭，靠嘴端为13mm醋酸纤维嘴棒。增塑剂三醋酸 甘油酯的添加量为嘴端10%，末端6 %。嘴棒不打孔，卷烟纸为50CU。滤棒中间 部分加入的CR20L重量为6 0lmg。对照样中的活性炭重量相同，孔容积为 0.5cm3g- 1，颗粒大小与CR20L相似。合适的颗粒大小可以保证可以比较 的滤嘴压降。CR20C的添加量为20，40，60，80mg(1)。为了保持相同的吸附分 布密度，滤嘴CR20C部分的长度随添加量的增加而增加。嘴端醋酸纤维滤棒的长度 都保持13mm。对照样中间有一段4mm

14、中空部分，其他部分均相同。第二系列卷烟：研究表明，一些吸附剂的吸附能力，会随着时间推移而下降，比如 活性炭。为了研究CR20的老化情况，卷烟规格为圆周24.6mm，烟支部分长度为56mm， 烟丝为烤烟性叶组，烟支密度为238mgcm-3，含水率为13%，滤棒长度为27mm,为二 元复合嘴棒，末端14mm醋酸纤维嘴棒，靠嘴端为13mm醋酸纤维嘴棒。增塑剂三醋 酸甘油酯的添加量均为7 %。嘴棒末端部分包含56mgCR20L，均匀分散在丝束中，密 度为4mg/mm。滤嘴通风打孔，打孔位置为距嘴端13mm，焦油含量为5mg。卷烟纸透 气度为50CU。对照卷烟为滤棒单独27mm醋纤嘴棒。IHongYuE

15、SSENCE & FLAVOR上海宏宇香精香料有限公司SHANGHAI HONGYU ESSENCE&FLAVOR CO.,LTD卷烟存储条件为：第一个系列，即研究活性炭，CR20L, CR20C的，为22C, 60%相 对湿度，抽吸前放置3周。第二个系列，22C, 60%相对湿度，抽吸前放置48小时。两个系列均测试主流烟气，抽吸模式为ISO模式。第一个系列中评估去除效果的实 验，采用加拿大深度抽吸模式。烟气固相用剑桥滤片收集，气相成分中的羰基类物质用2, 4DNPH溶液收集，然后用 高效液相色谱分析。HCN用氢氧化钠溶液收集，然后用连续流动仪分析。结果和讨论CR20表征图4是氮等温吸附特性曲

16、线。等温线为IV类型，说明材料主要是以大孔为主，也有 部分介孔。表面积为44m2g-1,孔容积为0.08cm3g-1。与此相反，活性炭的等温吸附 曲线为I型，表面积为1000m2g-1，孔容积为0.5cm3g-1。水银孔隙度测定CR20的 孔尺寸在25-900nm间，中心值为105nm，而活性炭的孔尺寸在400-3000nm间，中心 值为1000nm。从数据可以看出，CR20具有低表面积，因此物理吸附能力比活性炭要 弱。号6,上海市静安区康定路1268弄静鼎安_TEL: 86-21-62668181 FAX: 86*21-62668383 一Website: .Shanghai HOng Ko

17、ng New YOrk Tokyo DussgldOrf(HongYu & yLAVOB 上海宏宇香精香料有限公司SHANGHAI HONGYU ESSENCE&FLAVOR CO.,LTDTOF-SIMS,XPS,NMR方法用来表征离子交换树脂表面的官能团。TOF-SIMS 表征的特征峰为 m/z 77+ (C6H5+), 91+ (C7H7+), 103+ (C8H7+), 115+ (C9H7+), 128+ (C10H8+), 141+ (C11H9+), 152+ (C12H8+), 165+ (C13H9+), 178+ (C14H10+)等。XPS显示表面原子成分为82.6%碳，

18、12.8%氧，3.6%氮。核磁共振显示在-344ppm处有一个宽信号。-362ppm是胺的信号峰。水蒸气压吸附仪测试得到一个线性曲线。对CR20的表征说明它具有较小的表面积但是足够的表面化学官能团，因此对于选择 性降低醛类和氢氤酸来说是一个很好的选择。x 102 = JC上海市静安区康定路1268弄静鼎安弟邦2号601室 TEL：-86-21 二62668181 3FaX?86-21卷668383 Website: Shanghai :二: Hong Kong , New York , TokyoP Dusseldorf上海宏宇香精香料有限公司SHANGHAI HONGYU ESSENCE&F

19、LAVOR CO.,LTD60001Relative Humidity (%)图7水吸附仪测试CR20在烟气中的评价60mgCR20L,60mg活性炭，带中空滤棒卷制的卷烟在ISO和加拿大深度抽吸模式在进 行测试，以比较两种添加剂的吸附效果，测试数据见下表，检测了烟气中6种醛类 物质和氢氤酸。此外，对焦油，尼古丁，一氧化碳量也进行了测试。最后，也测定 了丙酮和2-丁酮。酮类同样也可以和胺反应形成亚胺。IHongYuESSENCE & FLAVOli上海宏宇香精香料有限公司SHANGHAI HONGYU ESSENCE&FLAVOR CO.,LTDTable 2 (表 2)Mainstream

20、Smoke Yields using CR20L, AC and an Empty Cavity Filter (主流烟气)Smoke regimeISOISOISOHCIHCIHCIAdditive （添加剂）NoneCR20LACNoneCR20LACSmoke Yields (% Reduction)(产率)(降低比例)Cig Puff No.（抽吸口数）7.07.07.18.98.89.0NFDPM (mg/cigarette)(焦油)11.911.011.626.326.125.8Nicotine (mg/cigarette)(尼古丁)0.930.900.941.911.891.90

21、Water (mg/cigarette)(水)2.62.02.713.012.613.5CO (mg/cigarette)11.211.111.521.721.921.7Acetaldehyde (gg/cigarette)(乙538.3332.3425.51000763.0873.6 (13)醛）(38)(21)(24)Acetone (gg/cigarette)(内酮)269.7265.2 (2)181.0(33)496.3532.5(-7)382.6 (23)Acrolein (gg/cigarette)(丙烯醛)62.837.4 (40)39.2(38)128.992.2 (28)91

22、.7 (29)Butyraldehyde (gg/cigarette) (丁醛)34.626.6 (23)21.9(37)73.564.4 (12)50.0 (32)Crotonaldehyde (gg/cigarette)(巴20.811.5 (45)11.148.035.2 (27)27.9 (42)豆醛）(47)Formaldehyde (gg/cigarette)(甲42.519.6 (54)30.585.836.6 (57)66.3 (23)醛）(28)2-Butanone (gg/cigarette) ( 2- 丁54.8 (13)38.3125.384.2 (31)62.8(39

23、)121.5(-3)酮）Propionaldehyde (gg/cigarette)(丙47.434.7 (27)32.288.875.0 (16)68.6 (23)醛）(32)HCN (gg/cigarette)(氢氰酸)123.756.0 (55)85.3304.3183.5222.3 (27)(31)(40)从图中可以看出，两种添加剂对抽吸口数，焦油，尼古丁，一氧化碳量的影响很小。 添加剂的颗粒很大，不会影响压降，因此，不会阻碍抽吸时的烟气气流。表2显示， CR20L对烟气中的醛类物质和氢氤酸的吸附效率都很高，但是对酮的吸附弱于醛的上海宏宇香精香料有限公司SHANGHAI HONGYU

24、ESSENCE&FLAVOR CO.,LTD 吸附。相反，活性炭是一种更通用的吸附剂，对酮的吸附效果和醛，氢氤酸类似。CR20L对酮类的低吸附效率说明该吸附剂对酮类的化学吸附和物理吸附作用都不明 显。比较活性炭和CR20L的效果，可以看出使用CR20L，大幅降低了氢氤酸，低分子量醛 类物质，乙醛和甲醛。接近一半的甲醛通过CR20L的使用可以去除。当抽吸容量和 抽吸频率增加时（从ISO到加拿大深度抽吸），总的挥发性物质含量也随之增加，两 种吸附剂对挥发性物质的吸附也增加，但是吸收的百分率有所降低。这揭示了烟气 在吸附剂中的停留时间对去除效率的影响很大。另一个实验系列，也就是不同CR20浓度的研究

25、，也进行了烟气检测。如下表所示：Table 3Effect of CR20C Mass in the Filter on Smoke Yields （不同 CR20C 含量）CR20C (mg)020406080Smoke Yields (% Reduction)Cig Puff No.6.16.26.26.26.3NFDPM (mg/cig)10.710.410.710.710.6Nicotine (mg/cig)0.920.940.980.960.95Water (mg/cig)1.71.31.71.61.4CO (mg/cig)11.512.612.812.812.4Acetaldehy

26、de (pg/cig)551414 (25)273 (50)210 (62)166 (70)Acetone (pg/cig)262260 (1)233 (11)243248 (5)Acrolein (pg/cig)7052 (26)36 (49)28 (60)22 (69)Butyraldehyde (pg/cig)3930 (23)22 (44)18 (54)15 (62)Crotonaldehyde (pg/cig)2114 (33)8 (62)6 (71)4 (81)Formaldehyde (pg/cig)7731 (60)22 (71)21 (73)23 (70)2-Butanone

27、 (pg/cig)6765 (3)54 (19)52 (22)51 (24)Propionaldehyde (pg/cig)5137 (27)25 (51)19 (63)16 (69)HCN (pg/cig)14571 (51)36 (75)22 (85)16 (89)痴HongYuL9SENCE & FLAVOR上海宏宇香精香料有限公司SHANGHAI HONGYU ESSENCE&FLAVOR CO.,LTD可以看出，随着CR20C含量的增加，醛类和氢氤酸在烟气中的含量下降，但不是线 性关系。当CR20C的含量在40mg以及更高的时候，甲醛产率不变。甲醛稳定去除效 率为70%，这和甲醛在烟

28、气气相中占总甲醛70%，而有30%的甲醛存在于固相中的结 论相一致。烟气粒相物中的成分通常不能被吸附剂去除。数据说明了 CR20C可以去 除甲醛，而且40mg的添加量在ISO抽吸模式下已经足够去除所有气相中甲醛。两种 酮在CR20C添加剂变化时的变化和甲醛有所不同，当CR20C的量增加时，对丙酮的 去除效率几乎不增加，说明该吸附剂对丙酮的物理和化学吸附都较弱。但是，随着 吸附剂含量增加，对2-丁酮的去除效率增加，说明CR20C对该酮有一定的化学吸附。 吸附剂老化实验的结果见表4。储存4到28周的卷烟基本有相似的烟气产率。其中 氢氤酸的产率有小幅增加，但是其他化学组分的增加不明显。Table 4

29、Effect of Storage Time on Smoke Yields from Cigarettes with 56 mg of CR20L in the FilterFilter AdditiveNoneCR20LTime Point (weeks)448:122028Yield SD Yield SD YieldSD Yield SD Yield SD Yield SDPuff Number7.8 0.2 7.8 0.2 8.00.3 7.3 0.3 7.7 0.2 7.7 0.3NFDPM (mg/cigarette)4.2 0.3 4.5 0.3 4.90.2 5.0 0.8

30、4.1 0.2 4.9 0.4Nicotine (mg/cigarette)0.44 0.03 0.47 0.02 0.520.03 0.49 0.05 0.48 0.02 0.54 0.02Water (mg/cigarette)Carbon Monoxide-N/A -0.05 0.30.04 0.2 0.04 0.2 0.03 0.2 0.03(mg/cigarette)4.8 0.3 4.6 0.3 5.00.2 4.7 0.4 4.6 0.2 4.7 0.2Acetaldehyde (四/cigarette)266 16.7 144 13.0 1245.3 146 15.8 152

31、11.9 164 13.8Acetone (四/cigarette)138 13.9 132 5.0 1082.5 122 8.0 96.3 44.8 133 4.29Acrolein (四/cigarette)28.1 2.1 15.1 1.6 13.60.8 16.6 1.8 16.7 1.0 17.8 1.8Butyraldehyde (四/cigarette)Crotonaldehyde18.1 1.3 14.6 1.4 12.90.7 14.3 1.4 14.6 1.3 14.6 0.7(四/cigarette)6.0 0.7 2.8 0.4 1.7N/A 2.1 0.4 3.7 0

32、.7 2.08 0.5Formaldehyde (四/cigarette)10.8 1.4 6.1 0.7 6.30.4 6.7 0.6 6.9 0.5 6.8 0.62-Butanone (四/cigarette)33.8 2.6 29.3 2.6 24.61.2 27.9 2.8 28.5 3.3 31.7 1.1Propionaldehyde24.2 1.8 17.0 1.5 15.2上海市静安区康定路1268弄静鼎安邦2号601室TEL: 86-21-62668181 FAX: 86-21-62668383Website: Shanghai , Hong Kong , New York

33、 , Tokyo , Dusseldorf0.7 17.2 1.6 17.4 1.2 18.0 1.4上海宏宇香精香料有限公司SHANGHAI HONGYU ESSENCE&FLAVOR CO.,LTD (四/cigarette)HCN (四/cigarette)32.6 2.6 9.5 1.6 8.8 1.0 10.5 0.7 13.0 2.1 14.7 3.1活性炭的吸附作用随时间推移而减弱。因为水蒸气压，天然烟草中的挥发性成分， 三醋酸甘油酯都会阻断碳结构中的孔吸附其他气相成分。CR20L的老化不明显是因 为对水的吸附很低，而且孔容积对化学吸附的影响比物理吸附的小。烟气数据也应用于反应动

34、力学的研究分析。通常，如前所述的反应1-3，对每个反 应物来说都是一级反应。但是，对数据不可能进行常规二级反应分析，因为胺基官 能团的精确成分不能被定量，而烟气中降低的成分和官能团的关系也不能被定量。 基于有效的去除甲醛和氢氤酸，一个合理的推论是，CR20上的胺基官能团是过量的。 从表2，表3的数据分析，CR20在滤棒中的负载都相同，因此，可以得出一个准一 级反应的公式，也就是：L -：-其中：SC0 =与CR20接触前的烟气组分浓度SCt =与CR20接触后的烟气组分浓度t二在抽吸中烟气在滤嘴CR20部分停留的时间kn =烟气组分n在CR20中的吸附反应速率常数fCR20=参加吸附反应的CR

35、20官能团的浓度积分上述反应得到：SC0数据从没有吸附剂的对照卷烟中得到，SCt从含有吸附剂的卷烟中得到。 抽吸曲线的形状为钟型，因此停留时间可以从平均流量中计算得到。每口抽吸的平 均停留时间，ISO抽吸模式下为0. 011秒，加拿大深度抽吸模式下为0.007秒。停 上海市静安区康定路1268弄静鼎安邦2号601室TEL: 86-21-62668181 FAX: 86-21-62668383Website: Shanghai , Hong Kong , New York , Tokyo , Dusseldorf嬷HongYu/E & FLAVOR上海宏宇香精香料有限公司SHANGHAI HON

36、GYU ESSENCE&FLAVOR CO.,LTD留时间随滤棒中吸附剂的附着长度和含量的改变而等比例变化。因为总的表面官能团数量在抽吸中可以认为是过量的，所以!可以认为是常数。反应速率常数可以 CK2U被效率速率常数代替：K= knf CR2U表3的数据用来验证该准一级反应模型。结果见图8和表5中。Table 5Rate Constants from a Pseudo-First Order Kinetic Analysiskn，(s-1)Regression coefficient (r2)CR20C massCR20L ISOCR20L HCIAC ISOAC HClConstituen

37、tCR20C mass (TableISO regimeregimeregimeregimeregime3) (%)(Table 3)(Table 2)(Table 2)(Table 2)(Table 2)Acrolein99.178.547.146.244.150.2Butyraldehyde98.763.523.917.342.856.6Crotonaldehyde98.511253.842.758.379.1Acetaldehyde98.383.243.837.022.720.9HCN97.713772.070.635.146.4Propionaldehyde97.577.328.322

38、.536.438.42-Butanone83.222.212.4-6.046.253.9Formaldehyde52.011270.3120.031.438.4Acetone17.84.031.5-11.737.538.7上海宏宇香精香料有限公司SHANGHAI HONGYU ESSENCE&FLAVOR CO.,LTDAcetaldehydeAcetoneAcrolein.*ButvraldehvdeCratonaldehydeFormaldehyde_ J*Z-ButanonePropio naldchydcHCN0.0050,0100,015 O.DOS 0.0100.015 0.005

39、0.010 Q.Q1Sresidence time of smoke in adsorbent bed (s)图8和表5的数据很好的解释了吸附剂对氢氤酸和多数醛类物质的吸收。甲醛对该 模型的吻合程度较差，比较两个实验系列中CR20L的效果，可以看出，不同抽吸流量下计算得到的反应速 率常数和实验所得停留时间。但是，甲醛的结果和其他检测成分的结果不同。主流 烟气中超过30%的甲醛是在第一口抽吸时产生的，而对产生的总甲醛的平均处理会 和实际情况不符。该模式对不同的抽吸速率，CR20含量，路径长度都能很好吻合， 说明准一级反应对吸附过程还是一个比较合适的模型。CR20C的反应速率常数是CR20L的两倍

40、。说明CR20C反应活性更强，而且和CR20L 相比官能团化的程度更高。氢氤酸和甲醛的反应速率常数比其他成分的更高，也证 明了 CR20对这两种组分的反应活性更强。活性炭的反应速率常数的计算说明了一个普遍趋势，也就是随着吸附物质挥发性的 降低，反应速率常数增加，说明一个组分的蒸气压会影响活性炭吸附它的能力。氢HongYu EJSSKNCE & FLAVOR 上海宏宇香精香料有限公司SHANGHAI HONGYU ESSENCE&FLAVOR CO.,LTD 氤酸，甲醛，乙醛在CR20中的反应速率常数比在活性炭中的更高，但是，酮类和沸 点超过50C的物质在活性炭中的吸附更有效。说明了 CR20对

41、某些具有特殊化学性 能的物质的吸附能力远远超过活性炭，但是，由于这些物质的挥发性，对其物理吸 附作用远远小于活性炭。甲醛和反应模型不太吻合的原因可能是因为第一口抽吸产生的甲醛占总甲醛的 30%，而甲醛的物理性质如气相/粒相比例在决定吸附性选择性降低该物质的过程中 起着重要作用。据报道，在ISO抽吸模式下，甲醛在主流烟气中粒相和气相的比为 70： 30。由于收集粒相中的选择性降低成分非常困难，可以推论CR20有能力去除接 近全部的气相中存在的甲醛。结论离子交换树脂CR20用氮吸附曲线，水银孔隙率测试仪，水蒸汽吸附仪，X射线光电 子能谱分析，飞行时间-二次离子质谱和核磁共振进行了表征。CR20的物理吸附能 力较弱，但是大量的表面官能团可以选择性去除醛类物质和氢氤酸。抽吸模式的改 变对甲醛的吸附效率没有损失。CR20对甲醛，乙醛，氢氤酸的选择性降低效果远远 好于活性炭的物理吸附。不同的CR20含量对烟气组分的去除作用不同，说明活性官 能团的数量和材料合成过程有关，并且官能团是对于去除烟气组分是一个关键因素。 一个准一级反应模式可以用来很好的解释CR20的吸附行为。