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热分析技术在卷烟纸热解研究中的应用探析

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:通过对影响卷烟纸纤维素裂解行为的这些因素的研究,为卷烟燃烧过程中主流烟气焦油和CO的释放量提供数据依据。因为适当增加卷烟纸中助燃剂的含量会加快烟支燃烧的速度,抽吸口数降低,进一步促使卷烟主流烟气中CO和焦油的释放量降低。本章的重点即是阐述热分析技术在以上几个方面研究中的应用。

热分析技术在卷烟纸热解研究中的应用探析

卷烟纸作为卷烟主要辅料,在烟支总重量中所占比例为5%左右。其对卷烟燃吸的燃烧速率以及相关参数有较大的影响,因为卷烟燃烧状态下卷烟纸会直接参与卷烟燃烧。纤维是卷烟纸的主要原料,一般情况下是占卷烟纸干重的60%~70%。纤维在燃烧状态下会发生一系列热裂解反应,进一步对卷烟的吸味影响较大,因而了解纤维素的热裂解对卷烟的燃烧具有一定帮助。卷烟纸纤维素裂解的研究越来越受到同行业的关注,影响卷烟纸纤维素裂解的因素有很多,主要包括不同种类纤维配比、不同长、短纤维配比,填料碳酸钙不同含量,填料碳酸钙不同粒径、助燃剂不同种类以及助燃剂中不同K/Na比等。研究卷烟纸中纤维素的催化裂解行为、催化裂解反应动力学参数、裂解产物,在此基础上给出可能的催化裂解机理。通过纤维素催化裂解对卷烟纸致孔作用来增加炭化线附近区域内卷烟纸的透气度和扩散率,改善CO扩散能力,实现降低主流烟气中CO释放量,在卷烟减害降焦领域具有重要的应用价值。

卷烟纸纤维素裂解会进一步地影响卷烟燃烧过程中有害成分焦油和CO等的释放量。由于卷烟纸参与卷烟的燃烧,故可采用热失重和热裂解的分析手段来研究卷烟纸的燃烧行为。通过对影响卷烟纸纤维素裂解行为的这些因素的研究,为卷烟燃烧过程中主流烟气焦油和CO的释放量提供数据依据。目前用于研究的纤维种类主要有全麻浆纤维、长纤维、针叶木浆、短纤维、全木浆纤维和阔叶木浆等。卷烟纸中适当的长、短纤维配比可调整其透气度与孔结构。

卷烟纸助燃剂含量也是卷烟燃烧的一个重要的影响因素,但是其含量应该控制在一个良好的范围内。因为适当增加卷烟纸中助燃剂的含量会加快烟支燃烧的速度,抽吸口数降低,进一步促使卷烟主流烟气中CO和焦油的释放量降低。助剂含量过高的卷烟纸的燃烧速度会因为过快而导致燃烧锥内部缺氧,烟丝燃烧不完全则促使卷烟主流烟气中CO和焦油的释放量升高,含量过低则卷烟容易熄灭[1]。以往研究一般采用将硝酸钾以及氯化钾等无机钾钠盐加入卷烟纸以达到改善卷烟纸燃烧过程中相关性质的目的,目前助剂多为醋酸钠、柠檬酸钾以及酒石酸钠等有机钾钠盐。这些助剂的加入,通过对卷烟燃烧的影响,从而达到降低焦油及CO的目的。合适地使用含钾、含钠的助剂有利于卷烟的燃烧。卷烟纸填料主要为钛白粉和碳酸钙,碳酸钙种类又可以分为重质和轻质碳酸钙。卷烟纸中一般以轻质碳酸钙作为填料添加剂,陈泽亮[2]等通过以卷烟纸中碳酸钙粒径及含量为研究对象,探讨了其对卷烟纸微孔结构及主流烟气CO释放量的关系,研究结果表明,随着碳酸钙粒径及含量越大卷烟纸炭化线附近微孔数目越多,孔径分布更均匀,减少了焦油和CO的产生。(www.xing528.com)

卷烟纸最主要特点是直接参与燃烧,所以对卷烟阴燃速率、通风度、抽吸口数、烟草柱体压降以及主侧流烟气输送量都有着直接影响[3]。由于卷烟纸直接参与燃烧,因此其热分析的重要性远远大于其他卷烟材料,甚至从热分析结果可以直接预测卷烟纸对卷烟理化指标的影响。本章的重点即是阐述热分析技术在以上几个方面研究中的应用。

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