改性醋酸纤维丝束及其在烟气过滤中的应用研究

《改性醋酸纤维丝束及其在烟气过滤中的应用研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、东华大学博士学位论文改性醋酸纤维丝束及其在烟气过滤中的应用研究姓名：曹建华申请学位级别：博士专业：纺织与纺织品设计指导教师：王善元20060601烷酮羧酸钠、山梨醇、改性淀粉作为纺丝油剂添加剂，在油剂乳化稳定性评价后确定了油剂体系的添加方式及添加量，并在试验装置上进行醋酸纤维改性实验。烟气分析结果表明，毗咯烷酮羧酸钠是～种适合于添加在纺丝油剂中的添加剂，该物质具有选择性清除烟气中焦油及亚硝胺的作用。本文选择纳米二氧化硅、柠檬酸、纳米层状磷酸盐材料、分子筛微粉作为纺丝浆液的添加剂，将含有添加剂的母棒加工成复合嘴棒接成卷烟进行烟气预评价，以达到添加剂筛选的目的。结果表明，纳米

2、二氧化硅(SiOx)对焦油具有明显的清除作用。2降焦减害添加剂的改性在添加剂筛选的基础上，本文对医用级壳聚糖进行改性，研制了壳聚糖一g一13一环糊精作为纺丝油剂添加剂。实验结果表明，壳聚糖一g一13一环糊精兼具壳聚糖及13一环糊精的双重吸附效果，对烟气中焦油的吸附效果显著；采用壳聚糖--g--13一环糊精制各的改性醋酸纤维丝束II对烟气中的稠环芳烃组份具有明显的去除作用。和常规醋酸纤维丝束空白样相比，卷烟烟气中稠环芳烃的总量同比下降48．1％。此外，本文采用多孔淀粉为载体，通过交联一吸附的方式将生物活性酶固定在多孔淀粉上，研制成纺丝浆液添加剂。利用多孔淀粉的高吸附特性及固

3、定的生物活性酶有效降低烟气中的焦油及自由基含量。结果表明，改性添加剂具备良好的酶活稳定性，且对自由基具有明显的抑制作用。3改性醋酸纤维丝束的研制．本文利用醋酸纤维生产工艺流程的特点，提出通过油剂及纺丝浆液两种制备改性醋酸纤维的技术工艺。根据两种添加方式的要求，在分别进行多组添加剂的筛选后，选定吡咯烷酮羧酸钠、壳聚糖--g--13一环糊精作为油剂添加剂，纳米二氧化硅、改性多孔淀粉作为纺丝浆液添加剂。在突破烟用二醋酸纤维丝束生产过程中的添加点、添加量以及添加剂改性等一系列技术瓶颈难点后，在工业化设备上首次研制成功具有降焦油功能的纳米二氧化硅复合醋酸纤维丝束、及具有降焦油和降烟

4、草特有亚硝胺功能的改性醋酸纤维丝束IⅡ，初步实现了产品的工业化。试验结果表明，采用吡咯烷酮羧酸钠改性的醋酸纤维丝束I和普通醋酸纤维丝束相比，每支卷烟烟气中焦油含量下降2．55mg，同比下降16．4％；烟草特有亚硝胺总量下降25．7％，其中最具致癌性的N一亚硝基去甲基烟碱(NNN)含量下降67．6％。通过对纳米二氧化硅的表面改性，使纳米二氧化硅颗粒在丙酮溶液中具有良好的分散性。并采用溶液共混法制备纺丝浆液，通过工业纺丝设备生产出含纳米二氧化硅的复合醋酸纤维III。烟气分析结果表明，这种复合醋酸纤维III对烟气中的焦油具有优良的截留能力，每支卷烟烟气中焦油含量下降4．94mg

5、，同比下降31．7％。通过对壳聚糖及多孔淀粉进行改性研究，发现壳聚糖一g一13一环糊精作为油剂添加剂对烟气中的焦油有明显的清除效果，采用壳聚糖⋯g13环糊精改性的醋酸纤维丝束II对烟气中的稠环芳烃去除率达46．6％。同时，表明通过对添加剂的改性，能有效去除烟气中的稠环芳烃组份。本文采用交联一吸附的方法将过氧化氢酶固定在多孔淀粉材料中制得改性浆液添加剂，经改性后的添加剂不仅对烟气中的焦油具有明显的吸附效果，而且具备生物活性，对自由基有明显的抑制效果。采用该改性醋酸纤维丝束Ⅳ加工的滤嘴经抽吸后，每支卷烟烟气中的焦油自由基含量同比下降21．34％，气相自由基含量同比下降25．0

6、7％。4改性醋酸纤维的作用机理本文通过研究认为，改性醋酸纤维对烟气中的粒相物的过滤机理有：直接拦截过滤、惯性碰撞过滤、扩散沉积过滤。此外，由于吡咯烷酮羧酸钠等富电性物质的加入，对烟气中的带电粒子还存在电荷吸附机理：由于纳米二氧化硅、壳聚糖一g一13一环糊精表面存在大量羟基和不饱和残键，对烟气组分形成分子间的氢键缔合机理。本文首次采用BET方法测定醋酸纤维的比表面积及表征改性醋酸纤维的物理吸附能力。研究结果表明，由于纳米材料的表面效应，改性醋酸纤维的比表面积比普通醋酸纤维增加了104％。改性醋酸纤维表面存在2"-'3nm的纳米孔洞，及由于部分纳米颗粒在丝束表面团聚产生的20

7、"---100nm大小的孔洞。这种改性醋酸纤维表面状态与常规醋酸纤维相比所发生的很大改变，使改性纤维对烟气中的焦油等粒相物起到了明显的截留作用。本文研究了改性醋酸纤维对亚硝胺的作用机理。富电子的吡咯烷酮羧酸钠与氨基Ⅳ相结合，增加了亚硝胺在改性醋酸纤维表面的吸附量。此外，本文提出吡咯烷酮羧酸钠与氨基矿形成共轭体系的作用机理：r几一＼∥一Hro2t6孳一N二¨一C00一千函·N--肛6+5一一N—N20／吸附机理表明吡咯烷酮羧酸钠对具有平面结构的亚硝胺具有很强的作用，但由于烟碱既具有立体结构，又带有与吡咯烷酮羧酸钠相同的电性，所以