RU2161427C1

RU2161427C1 - Cigarette filter material

Info

Publication number: RU2161427C1
Application number: RU99119667/13A
Authority: RU
Inventors: В.И. Петрик
Original assignee: Петрик Виктор Иванович
Priority date: 1999-09-17
Filing date: 1999-09-17
Publication date: 2001-01-10
Also published as: WO2001021018A1; AU7563700A

Abstract

FIELD: domestic chemical goods. SUBSTANCE: for that aim, high-reactivity carbon mixture containing C6 hexagons and C3, C4, and C5 carbon compounds is used as cigarette filter material. EFFECT: significantly reduced content of carcinogenic and other injurious substances in cigarette smoke.

Description

Изобретение относится к области объектов, используемых для удовлетворения жизненных потребностей человека, а именно к фильтрам для табачных изделий. The invention relates to the field of objects used to meet the vital needs of a person, and in particular to filters for tobacco products.

Известно использование активированного угля для изготовления фильтра для табачных изделий (заявка FR N 2469134, кл. A 24 D 3/16, 29.05.81). Активированный уголь используется в качестве вещества, задерживающего окись азота, содержащуюся в табачном дыме. Помимо окиси азота фильтры с использованием активированного угля (например, комбинированные фильтры Philip Moris) задерживают также никотин, 3,4 бензпирен, ароматические углеводороды. Однако содержание указанных веществ при использовании активированного угля не может быть снижено до уровня, обеспечивающего достаточный защитный эффект. It is known to use activated carbon for the manufacture of a filter for tobacco products (application FR N 2469134, CL A 24 D 3/16, 05.29.81). Activated carbon is used as a substance that traps nitric oxide in tobacco smoke. In addition to nitric oxide, activated carbon filters (e.g. Philip Moris combination filters) also retain nicotine, 3.4 benzpyrenes, and aromatic hydrocarbons. However, the content of these substances when using activated carbon cannot be reduced to a level that provides a sufficient protective effect.

Известен материал - углеродная смесь высокой реакционной способности, представляющая собой смесь одиночных гексагоналов C₆, углеродных соединений типа C₃, C₄, C₅ и других углеродных соединений (патент РФ 2128624, кл. C 01 B 31/04, 10.04.99). Указанный материал обладает высокой сорбционной способностью, свойственной расширенному графиту, а также высокой реакционной способностью, благодаря которой происходит мгновенное присоединение молекул углеводородных соединений к реакционной углеродной смеси.Known material is a carbon mixture of high reactivity, which is a mixture of single hexagons C ₆ , carbon compounds of type C ₃ , C ₄ , C ₅ and other carbon compounds (RF patent 2128624, class C 01 B 31/04, 04/10/99) . The specified material has a high sorption capacity inherent in expanded graphite, as well as high reactivity, due to which there is an instant attachment of hydrocarbon molecules to the reaction carbon mixture.

Технической задачей изобретения является повышение безопасности табакокурения за счет значительного уменьшения содержания канцерогенных и других вредных веществ в сигаретном дыме. An object of the invention is to increase the safety of smoking due to a significant reduction in the content of carcinogenic and other harmful substances in cigarette smoke.

Поставленная задача решается применением углеродной смеси высокой реакционной способности, содержащей гексагоналы C₆ и углеродные соединения типа C₃, C₄, C₅, в качестве материала фильтра для сигарет.The problem is solved by using a carbon mixture of high reactivity, containing C ₆ hexagons and carbon compounds of the type C ₃ , C ₄ , C ₅ , as a filter material for cigarettes.

Углеродная смесь высокой реакционной способности может быть получена различными способами. В частности, указанный материал может быть получен резистивным нагревом смеси графитового порошка и кислоты. В результате резистивного нагрева, осуществляемого в специальном реакторе, возникает множество электрических дуг между чешуйками графита и происходит мгновенный разрыв ван-дер-ваальсовских и ковалентных связей, и графит, имеющий двухмерную слоистую структуру, преобразуется в смесь гексагоналов и углеродных соединений типа C₃, C₄, C₅ и т.п. Реакционная способность такой смеси очень велика благодаря реакционной способности энергетически напряженных атомарных соединений углерода, и смесь обладает способностью мгновенно присоединять любые молекулы, содержащие углерод.A highly reactive carbon mixture can be prepared in various ways. In particular, said material can be obtained by resistively heating a mixture of graphite powder and acid. As a result of resistive heating carried out in a special reactor, many electric arcs arise between the graphite flakes and the van der Waals and covalent bonds are instantly broken, and graphite having a two-dimensional layered structure is converted into a mixture of hexagons and carbon compounds of the type C ₃ , C ₄ , C ₅ , etc. The reactivity of such a mixture is very high due to the reactivity of energetically stressed atomic carbon compounds, and the mixture has the ability to instantly attach any molecules containing carbon.

Поэтому сигаретный фильтр, изготовленный из углеродной смеси высокой реакционной способности, эффективно поглощает ароматические углеводороды и моноокись углерода из табачного дыма. Therefore, a cigarette filter made from a highly reactive carbon mixture effectively absorbs aromatic hydrocarbons and carbon monoxide from tobacco smoke.

В результате исследований установлено, что помимо способности к поглощению указанных веществ, углеродная смесь высокой реакционной способности обладает свойством активно поглощать также 3,4 бензпирен, фенол, уксусную кислоту, гексадекановую кислоту, азотную кислоту, бутадиол-1,3, триацетат глицерина, триметилэтиленгликоль и другие вредные вещества, содержащиеся в табачном дыме. Важным фактом, позволившим применить указанный материал для изготовления сигаретных фильтров, является также обнаружение способности к поглощению никотина. Кроме того, высокое качество фильтра из углеродной смеси высокой реакционной способности обеспечивают большая сорбционная емкость и малое сопротивление фильтра в процессе курения. Материал фильтра не токсичен, экологически безвреден. As a result of studies, it was found that in addition to the ability to absorb these substances, a highly reactive carbon mixture also has the ability to actively absorb 3.4 benzpyrene, phenol, acetic acid, hexadecanoic acid, nitric acid, butadiol-1,3, glycerol triacetate, trimethylene glycol and other harmful substances in tobacco smoke. An important fact that allowed the use of this material for the manufacture of cigarette filters is also the detection of the ability to absorb nicotine. In addition, high sorption capacity and low filter resistance during smoking provide a high quality filter made of a carbon mixture of high reactivity. The filter material is non-toxic, environmentally friendly.

Для подтверждения свойств фильтра из углеродной смеси высокой реакционной способности проводился следующий эксперимент. To confirm the properties of the filter from a carbon mixture of high reactivity, the following experiment was carried out.

Для исследования использовались сигареты "Президент", имеющие штатный угольный фильтр, и фильтр из углеродной смеси высокой реакционной способности. For research, we used Presidential cigarettes with a standard carbon filter and a high-reactivity carbon filter.

Табачный дым пропускали через систему поглотителей, заполненную гексаном. Скорость выкуривания одной сигареты составляла 3-4 минуты. Исследовались три варианта курения:
- без фильтра,
- со штатным фильтром,
- с комбинированным фильтром, где угольная часть фильтра заполнялась 30 мг углеродной смеси (применялся стеклянный мундштук).Tobacco smoke was passed through an absorber system filled with hexane. The speed of smoking one cigarette was 3-4 minutes. Three smoking options were investigated:
- without a filter,
- with a standard filter,
- with a combined filter, where the carbon part of the filter was filled with 30 mg of the carbon mixture (a glass mouthpiece was used).

Система поглощения включала 2 последовательно соединенных поглотителя (поглотители Зайцева) с 3 мл гексана каждый. The absorption system included 2 sequentially connected absorbers (Zaitsev absorbers) with 3 ml of hexane each.

В процессе пропускания дыма (водоструйный насос) гексан окрашивался в желтый цвет. Интенсивность окраски уменьшалась в ряду: сигареты без фильтра, со штатным фильтром, с комбинированным фильтром, где угольная часть фильтра заполнялась 30 мг углеродной смеси (применялся стеклянный мундштук). In the process of passing smoke (water-jet pump), hexane was painted yellow. The color intensity decreased in a row: cigarettes without a filter, with a standard filter, with a combination filter, where the carbon part of the filter was filled with 30 mg of carbon mixture (a glass mouthpiece was used).

После многократной промывки обедненного гексана (4-5 раз) в случае комбинированного фильтра удалось получить спектр флюоресценции с пиком 3,4 бензпирена, концентрация которого в гексане составила всего лишь 3 нг на мл. В двух других вариантах фон оставался достаточно высоким, что не позволило определить методов ВЭЖХ с флюориметрическим детектированием количество 3,4 бензпирена. After multiple washing of depleted hexane (4-5 times) in the case of a combined filter, it was possible to obtain a fluorescence spectrum with a peak of 3.4 benzpyrene, the concentration of which in hexane was only 3 ng per ml. In two other variants, the background remained high enough, which did not allow determining the amount of 3.4 benzpyrene by HPLC methods with fluorimetric detection.

Для определения эффективности фильтров исследовался УФ спектр обедненных водных вытяжек. Их объем доводили водой до 25 мл, и затем снимали УФ спектр в области 220-350 нм. Максимум при 260 нм свидетельствует о наличии в растворе ароматических углеводородов, интенсивность поглощения характеризует эффективность работы фильтра. To determine the effectiveness of the filters, the UV spectrum of depleted water extracts was studied. Their volume was adjusted with water to 25 ml, and then the UV spectrum was recorded in the region of 220-350 nm. The maximum at 260 nm indicates the presence of aromatic hydrocarbons in the solution, the absorption intensity characterizes the efficiency of the filter.

В случае штатного фильтра удерживается 80% ароматики, в случае комбинированного - 90%. In the case of a standard filter, 80% of the aroma is retained, in the case of a combined filter, 90% is retained.

Таким образом, замена угольной части штатного фильтра 30 мг угольной смеси (по длине 1 см) не приводит к увеличению сопротивления, но повышает эффективность работы фильтра вдвое. Thus, replacing the charcoal portion of a standard 30 mg carbon filter (along the length of 1 cm) does not increase the resistance, but doubles the efficiency of the filter.

Claims

Применение углеродной смеси высокой реакционной способности, содержащей гексагоналы C₆ и углеродные соединения типа C₃, C₄, C₅, в качестве материала фильтра для сигарет.The use of a carbon mixture of high reactivity, containing C ₆ hexagons and carbon compounds of the type C ₃ , C ₄ , C ₅ , as a filter material for cigarettes.