本发明涉及活性碳材料，且提供了从如椰壳的木质纤维素质材料中制备活性碳的方法。该方法包括在活化之前从材料的纤维素多糖中除去可访问的葡萄糖单元。根据本发明的方法制备的活性碳材料具有富含微孔和中孔的孔结构。该材料适合用于烟草烟过滤，例如用于烟制品过滤嘴。

活性碳材料

技术领域

[0001] 本发明涉及获得高表面积活性碳材料（activated carbon material)的方法。更特别地，本发明提供制备具有包含中孔（mesopore)和微孔（micropore)的孔结构的活性碳的方法。

背景技术

[0002] 基于它们大的表面积、微孔结构和高的表面活性度，活性碳材料被广泛用作多功能吸附剂。特别是，这些材料在吸附有机和无机化合物方面特别有效，这是由于这些分子与碳结合的高容量。

[0003] 活性碳一般从材料，包括椰壳、木材粉末、泥碳、骨、煤焦油、树脂和相关的聚合物， 中制备。椰壳作为原材料用于生产活性碳特别有吸引力，因为它便宜并且易得，并且也是环境可持续的。此外，也可从椰壳生产高纯且具有高表面积的活性碳材料。

[0004] 椰壳基活性碳可用于各种工艺，并广泛用于蔬菜油和化学溶液的精炼和漂白，水和空气的净化，溶剂的回收，金的回收等过程。它被用于各种气体过滤器，包括香烟过滤嘴， 和气体面罩。

[0005] 活性碳材料作为吸附剂在不同环境中的性能和适宜性由该材料的各种物理性质决定，包括颗粒的形状和大小，孔的尺寸，材料的表面积等等。这些不同的参数可通过调节生产活性碳的工艺和条件来控制。

[0006] 一般地，多孔材料的表面积越大，材料的吸附容量越大。但是，随着材料表面积增大，密度和结构的完整性下降。此外，虽然材料的表面积可通过增加孔的数目和使孔变得更小而增大，但是随着孔的大小接近目标分子的大小，目标分子进入到孔中并吸附到材料上就不太可能。如果被过滤的材料相对于活性碳材料具有高的流动速率就更是如此。

[0007] 在本专利的说明书中且与本领域的技术人员所用的命名一致，吸附剂材料中直径小于2nm的孔被称为“微孔”，直径在2nm和50nm之间的孔被称为“中孔”。孔如果直径超过 50nm则被认作是“大孔”。直径大于500nm的孔通常对多孔材料的吸附性没有很大贡献。

[0008] 为了减少烟中的某些组分的水平，已知将多孔碳材料加入到烟制品和烟过滤器中。多孔碳材料中孔尺寸的分布影响吸附特性，并已发现富含微孔和中孔的活性碳材料对于从烟草烟的气相中过滤不想要的物质是最佳的。

[0009] 在生产用于烟制品过滤嘴的活性碳中，椰壳被广泛用作原材料。但是，从椰壳生产的常规活性碳会具有不一致性或不理想的再现性的缺点并趋于具有仅仅微孔的孔结构。基于这个原因，经常使用从碳化聚合物和合成树脂生产的合成碳。这些材料具有非常出众的再现性，但却比椰碳贵得多。

[0010] 本发明的目的是提供生产既有微孔又有中孔并因此能够有效地过滤烟草烟的活性碳材料的方法。

[0011] 本发明另一个目的是提供生产适合用于烟制品如香烟中的过滤嘴中的活性碳材料的方法。[0012] 本发明又一个目的是提供生产活性碳材料的方法，它基于便宜易得的原材料、最小数目的工艺步骤并可使用现有的或不复杂的操作过程和装置来进行。

发明内容

[0013] 根据本发明的第一方面，提供了包括原材料的纤维素消化（cellulosedigestion) 的生产活性碳的方法。

[0014] 椰壳主要由碳水化合物（包括纤维素）组成，并惊奇地发现当已经被处理以促进纤维素消化的椰壳材料随后被活化时，产生了具有一定比例的中孔和微孔的活性碳材料， 由此获得了和微孔碳相比改善了烟草烟气相毒性物的过滤的多孔结构。这种活性碳也具有比以前由椰壳生产的活性碳所能具有的再现性品质更可再现的品质。

[0015] 纤维素消化可包括从原材料中除去葡萄糖单元。例如，这可能包括除去或破坏构成纤维素多糖的葡萄糖单元，该纤维素多糖构成了原材料。

[0016] 该方法可包括原材料的发酵，这可在20至35°C之间的温度进行，并可持续3至7 天的时间。或者，该方法可包括用纤维素酶孵育原材料，这可在50至65°C之间的温度下进行。

[0017] 该方法可包括使用椰壳作为原材料。

[0018] 优选地，该材料在活化之前不进行碳化。

[0019] 该方法可以包括生产具有包含微孔和中孔的多孔结构的活性碳材料。

[0020] 根据本发明的第二方面，提供了通过包括原材料的纤维素消化的方法获得或可获得的活性碳材料。

[0021] 根据本发明的第三方面，提供了用于烟制品的过滤器，它包含通过包括原材料的纤维素消化的方法获得或可获得的活性碳材料。

[0022] 根据本发明的第四方面，提供了烟制品，它包含通过包括原材料的纤维素消化的方法获得或可获得的活性碳材料。

[0023] 如这里所述的，术语“烟制品”包括可点燃抽吸的产品，如香烟、雪茄和小雪爺，其基于烟草，烟草衍生物，膨胀烟草（expanded tobacco)，再造烟草或烟草替代物。

附图说明

[0024] 为了更完整理解本发明，参考如下的附图，其中：

[0025] 图1是本发明的概括图。

[0026] 图2阐述了被部分剖开的过滤嘴香烟，它包括根据本发明实施方案的过滤嘴。该图未依比例绘制。

[0027] 图3显示了如实施例1和2中描述所生产的两个多孔碳样品Fl和F2的吸附等温线和BJH曲线。

[0028] 图4显示了如实施例4中描述所生产的多孔碳样品Cl至C6的吸附等温线和BJH 曲线。

具体实施方式

[0029] 本发明涉及生产活性碳的方法，该方法包括原材料的纤维素消化。[0030] 介绍和定义

[0031] 图1示出了公开的从椰壳和相似的原材料生产微孔且中孔的活性碳材料的方法。

[0032] 纤维素是许多植物的主要结构组分。它是包括葡萄糖单糖单元的线性链的多糖聚合物。

[0033] 包括椰壳的纤维素质材料（cellulosic material) 1由木质素、半纤维素和纤维素组成并一般被认为是木质纤维素质材料（lignocellulosic material)。木质素的基本功能之一是提供结构支持。木质素围住材料的其他组分，如纤维素和半纤维素分子，其给材料提供强度（见图1A)。

[0034] 尽管纤维素由葡萄糖分子的长链2组成，但是木质素的包裹使得葡萄糖不能被访问。通常，为了从木质纤维素质材料中生产葡萄糖，材料要水解，例如通过酸、酶或者热化学过程。但是，根据本发明实施方案的方法并不包括从木质纤维素质材料中提取葡萄糖的水解步骤。因此，构成纤维素质材料的纤维素的绝大多数葡萄糖不能被访问。该葡萄糖保持结合在作为材料的结构组分的木质纤维素内。

[0035] 但是，在纤维素质材料粉碎（图1中的步骤I)之后，其中所述材料被随机地破碎成更小的碎片，产生的颗粒具有纤维素，特别是葡萄糖单元3，呈现在所述材料表面处或附近（见图1B)。这些葡萄糖单元因此能够被访问以从所述材料中除去。用这种方式除去葡萄糖单元（步骤II)导致在材料的表面4中形成微观的凹陷或腔（见图1C)。这些凹陷的尺寸可能等同于仅仅一个或很少数目的葡萄糖单元。葡萄糖分子的直径大约是0. 5nm,因此这些凹陷具有大于大约0. 5nm至5nm的大小。

[0036] 本领域的技术人员将理解该方法类似于在合成树脂的生产中为了转化成活性碳材料使用造孔剂来生产凹陷。

[0037] 在随后材料的活化中（步骤III)，材料中存在的微观凹陷、孔以及腔被打开并扩大以在材料中形成微孔5以及中孔6 (见图1D)。

[0038] 鉴于上述，这里所用的“纤维素消化”，指的是导致从纤维素中除去葡萄糖单元的任何方法。特别地，“纤维素消化”包括通过发酵过程、通过纤维素酶或通过导致从纤维素中除去葡萄糖的其他方法来除去葡萄糖。

[0039] 原材料

[0040] 在本发明的一种实施方案中，用于该方法的纤维素质材料是椰壳。其他合适的材料包括其他坚果和坚果壳，例如开心果和胡桃的壳，以及其他水果丢弃材料，例如桃或杏核，棕榈仁，或橄榄丢弃物。其他有机物，包括未处理的麦秆和木材，也适用于本发明。通常， 包含大比例纤维素质材料的任何有机物都适用于本发明。

[0041] 椰壳被优选为原材料，因为它可用于生产如下材料：所述材料具有非常大表面积的稳定结构。由于本质上是废弃品，它也广泛易得并且便宜。

[0042]腫

[0043] 在本发明的一种实施方案中，纤维素质材料在发酵和活化之前进行粉碎。通过以此方式减小纤维素质材料的碎片的尺寸，可访问更大的表面积以用于纤维素消化。更特别地，材料的表面包括纤维素分子，从中葡萄糖单元可被除去。

[0044] 本领域的技术人员将会知道不同的粉碎方法将适于和不同的纤维素质材料结合使用。通常，粉碎可通过任何合适的方法进行，它可包括磨碎、研磨、捣碎、压紧，或其他任何将固体物减小至小碎片的方法。至于椰壳原材料，优选的粉碎方法是捣碎和切割方法。

[0045] 粉碎之后，选择具有最佳尺寸的颗粒。尺寸的选择可通过任何合适的方法，例如， 通过筛分该粉碎的材料来进行。

[0046] 该粉碎的材料优选的平均颗粒大小在10 μ π!至5000 μ m之间的范围内，更优选在 50μπι至1500μπι之间的范围内。最优选颗粒大小在200μπι至900μπι之间的范围内。

[0047] 纤维素酶处理

[0048] 纤维素酶指的是催化纤维素的纤维素分解（或水解)并除去葡萄糖单元的一类酶。数种不同类型的纤维素酶已为大家所知，它们在结构和机械性质方面不同。多种不同的纤维素分解机理已为大家所知，它们可通过不同的纤维素酶催化。它们包括外-和内-纤维素酶，其分别催化从纤维素链末端除去葡萄糖单元或纤维素链的内部断裂。

[0049] 可使用不同纤维素酶的混合物。

[0050] 用于本发明的优选的纤维素酶是JN-100酸纤维素酶。当使用这种酶时，纤维素酶处理一般在400C至70°C之间的温度进行，更优选在50°C至65°C之间，最优选孵育在约60°C 的温度进行。PH值也可能是重要的，孵育在4. 0至6. 0之间的pH值进行，优选在4. 5至5. 0 之间的PH值进行。

[0051]鐘

[0052] 发酵描述了化学过程，其中有机化合物，特别是糖，在无氧的条件下分解以产生醇和二氧化碳。葡萄糖发酵成二氧化碳和乙醇是已知的利用酵母和厌氧菌两者进行的方法。

[0053] 纤维素质材料例如椰壳由葡萄糖分子组成，因此它们可潜在地被发酵成用作替代燃料的乙醇。本发明的发酵过程可通过任何厌氧有机体进行。特别地酵母广泛用于发酵葡萄糖，例如，在面包、啤酒和乙醇生物燃料的生产中。特别地，Saccharomyces酵母广泛地用于工业，并适合用于所要求保护的方法。通常，能够发酵葡萄糖的任何酵母均可用于所要求保护的方法。优选地酵母是&iccharomyces Cerevisiae0

[0054] 所用酵母的量按重量通常在约2%至40%之间，优选地，所用的酵母量按重量在 5%M 20%之间。

[0055] 最近，细菌由于它们发酵的速率吸引了研究者的特别注意。通常，细菌可以在数分钟内发酵，然而相同的过程酵母却需要数小时。能够发酵葡萄糖的任何细菌均适合用于所要求保护的方法。

[0056] 由于发酵是厌氧过程，该过程显然必需在无氧的条件下进行。在典型的设置中，酵母首先在营养液中培养，接着与纤维素质材料混合。该混合物接着在合适的发酵温度下孵育，在发酵过程期间保持在该温度。

[0057] 任何合适的营养液均可用于培养酵母。特别地，优选的营养液包括麦芽提取培养基，马铃薯培养基，和/或葡萄糖培养基。

[0058] 在酵母的情况下，发酵过程通常在15°C至40°C之间的温度下进行，更优选在20°C 至35°C之间。最优选发酵过程在约25°C的温度进行。

[0059] 进行发酵过程所在的pH值可能是重要的。优选地，在发酵过程开始时，反应介质的酸度可能在PH4和pH4. 5之间，优选的起始pH可能在pH43左右。在发酵过程期间反应介质的酸度可能提高到PH3. 3和pH4. 0之间。优选地发酵过程结束时的pH可在pH3. 6左

右ο

6[0060] 处理的持续时间

[0061] 由于存在于纤维素质材料中的纤维素很大程度上不能访问供消化，消化过程能够仅仅进行直到所有可获得的葡萄糖分子已经被除去。因此，消化过程将达到自然结束，无论孵育的持续时间、加入的酵母或酶的量，孵育的温度等等如何。因此，材料孵育比足以除去所有可获得的葡萄糖更久是没有价值的。

[0062] 另一方面，葡萄糖尽可能多的被除去是重要的，因为这将最终等同于活化的材料中的中孔度。通常，当使用酵母时，纤维素质材料可发酵2天至12天之间，优选地发酵3天至7天之间。最优选地，材料发酵约3天。

[0063] 当使用纤维素酶时，纤维素质材料可被处理1天至14天之间，优选地处理2天到 10天之间。最优选地，材料被处理约3天至6天之间。

[0064]纖

[0065] 在纤维素消化过程之后，该材料可被清洗以除去任何残留的酵母或酶和任何其他不需要的材料例如葡萄糖，或者葡萄糖发酵的产物。此外，痕量的酵母、酶或其他不想要的物质可能干扰材料的碳化或活化。优选地水被用于清洗该材料。

[0066] 该材料可通过任何合适的方法清洗。典型的清洗步骤包括混合材料和蒸馏水，将材料静置，并接着通过倾倒除去水。这个清洗过程可重复进行，例如，进行5至12次，优选进行约8次。

[0067] 清洗之后，该材料可通过任何合适的方法干燥。优选地，该材料在80°C干燥过夜。

[0068] 洗涤之后，材料的重量可以减少最多10%。典型地，该重量减少约2%至4%之间。

[0069] 消化后的椰壳的颜色可能比起始材料的颜色要浅。

[0070] Mt

[0071] 碳化描述了如下程序：材料在无空气的条件下热解，以挥发性化合物的形式除去不同于碳的大多数元素。

[0072] 所要求保护的方法的优点是材料不需要碳化。

[0073] 但是，在一些情况下，可能优选将材料进行碳化。可以利用任何合适的方法实现碳化，并且这样的方法对本领域的技术人员而言是熟知的。合适的方法包括凹陷法（Pit method)，鼓法（drum method)以及破坏性蒸馏法。利用H3PO4或SiCl2的碳化方法增加了材料中微孔的比例，也增加了材料中碳的比例。但是，这个过程也可以增加碳材料中不想要的矿物化合物的比例。这些矿物化合物可通过深度清洗程序除去。

[0074] Mt

[0075] 碳材料的活化是如下过程的名字，在该过程中材料中存在的孔和凹陷被打开和扩大以生产具有大表面积的材料。在所要求保护的方法的情况下，纤维素消化以及从纤维素除去葡萄糖分子所产生的腔、凹陷以及孔在活化过程中膨胀，以提供富含微孔和中孔的材料。

[0076] 不想受任何理论的限制，据认为通过纤维素消化和葡萄糖除去所形成的材料表面的腔和凹陷在活化过程中被膨胀以形成中孔。因此，材料的中孔度可通过调节纤维素质材料的纤维素消化的程度调节。

[0077] 材料可通过任何方式活化，本领域的技术人员会明白物理方式或化学方式可以是合适的。优选地，材料通过物理方式活化，以及最优选地材料利用氮气和水蒸汽，或者可替换地，CO2,活化。

[0078] 在本发明的一种实施方案中，材料通过在控制的氮气气氛中于如旋转炉的窑炉中与水蒸汽反应活化。活化过程期间的温度是重要的。如果温度过低，反应变慢并且不经济。 另一方面，如果温度过高，反应变成扩散控制的并导致材料的损失。

[0079] 材料的活化可在700 0C和1100°C之间的温度下进行，优选地活化在800 °C和 1000°C之间的温度下进行。最优选地材料在约850°C温度活化。

[0080] 活化过程优选进行30分钟至4小时。最优选地，材料活化1小时。

[0081] 在替换性的实施方案中，材料通过与二氧化碳反应活化。在这种情况下，材料的活化可在7000C和1100°C之间的温度进行，优选地活化在800°C和1000°C之间的温度进行。最优选地，材料在约90(TC温度活化。

[0082] 活化过程优选进行1小时至4小时。最优选地，材料活化2小时。

[0083] 可使用化学活化方法。例如，KOH或ZnCl2可被用于活化该材料。但是，化学活化方法可能导致在碳材料上沉积化学物，这可能是不想要的。这些化学物可利用深度清洗步

骤除去ο

[0084] 颗粒尺寸

[0085] 活化之后，材料的颗粒尺寸减少10%至40%，优选地材料的颗粒尺寸减少20%至 30%。

[0086] 根据本发明的方法生产的材料具有足够小以为烟过滤提供大表面积的颗粒。但是，活性碳材料的颗粒应该足够大以使烟抽吸穿过过滤嘴不受限制。如下也是重要的：颗粒足够大以使它们不会被夹带在烟中并且抽吸穿过过滤嘴被吸烟者吸入。碳是无毒的，但是吸入碎片对于使用者而言会是不愉快的。

[0087] 在另一方面，如果碎片过大，那么碎片的表面积与体积的比例将使过滤效率会降低。

[0088] 考虑到这些因素，用所要求保护的方法生产的活性碳应当优选具有ΙΟμπι至 4000 μ m范围内的颗粒尺寸。优选地，平均颗粒尺寸在50 μ m至2000 μ m之间，更优选地在 100 μ m至1000 μ m之间。最优选地，活性碳材料的颗粒具有150 μ m至550 μ m之间的平均尺寸。

[0089] 表面积

[0090] 活性碳材料的表面积通过测定被所述材料吸附的氮气体积在恒定温度下随着氮气分压的变化进行估算。通过BrimaueiNEmmett和Teller建立的数学模型分析结果，获得已知作为BET表面积的值。

[0091] 通过本发明的方法生产的活性碳材料的BET表面积为至少800m2/g，优选至少 900m2/g，期望地至少 1000，1100，1150，1200，1250，1300 或 1350m2/g。通过本发明的方法生产的碳材料的典型BET表面积的值高达约1000，1050，1100，1150，1200，1250，1300，1400， 1500，1600，1700，1800，或 1900m2/g。BET 表面积在 1000m2/g 禾口 1500m2/g 之间的多孔碳材料是优选的，表面积在1200m2/g和1400m2/g之间的材料是最优选的。

[0092] 孔隙度

[0093] 活性碳材料中微孔、中孔和大孔的相对体积可通过已知的氮气吸附法和汞孔隙度法估算。汞孔隙度法可用于估算中孔和大孔的体积。氮气吸附法可用于估算微孔和中孔的体积，利用所谓的BJH数学模型。但是，由于用于估算的理论基础不同，通过两种方法获得的值不能直接互相比较。

[0094] 本发明的方法产生了具有包含微孔和中孔的孔结构的活性碳材料。在本发明优选的碳材料中，至少20%但期望不超过65%的孔体积（通过氮气吸附法估算）是中孔。本发明碳材料的中孔体积占微孔和中孔总体积的百分比的典型最小值是25%，35%或45%。该体积的典型最大值是^%，60%或65%。优选地，本发明的碳材料的中孔体积在占中孔和微孔总体积的25 %至55 %范围内。

[0095] 本发明的多孔碳材料优选具有至少0. 4cm3/g的孔体积（通过氮气吸附法估算)， 期望地至少为0. 5,0. 6,0. 7，0. 8或0. 9cm7g。孔体积至少为0. 5cm3/g的碳材料特别有用于作为烟草烟的吸附剂。孔体积明显高于优选值的碳材料可能密度低，因此在香烟生产装置中较不容易处理。基于这个原因，这样的碳材料对于在香烟或烟过滤嘴中使用是较不利的。

[0096] 密度

[0097] 活性碳材料的孔结构和密度密切相关。一般地，材料的孔体积越大，密度越低。

[0098] 通过本发明的方法生产的活性碳材料优选具有大于0. 25g/cm3的堆密度，更优选大于0. 3g/cm3。该活性碳材料可具有高达0. 7g/cm3,0. 6g/cm3或0. 5g/cm3的堆密度。

[0099] 材料的真密度可大于0. 4g/cm3，优选大于0. 45g/cm3。该活性碳材料可具有高达 0. 55g/cm3，0. 60g/cm3 或 0. 65g/cm3 的真密度。

[0100] 加入活件碳材料到过滤嘴

[0101] 图2显示了包含过滤嘴8的烟制品7。

[0102] 过滤嘴8基本上是圆柱形，其具有烟嘴端9和烟材料端10。该过滤嘴包括三个片段，其中在烟嘴端处的片段11和在烟材料端处的片段12包含过滤材料的填充物（plug)。 中心过滤嘴片段包括腔13，其包含本发明的活性碳材料。

[0103] 过滤嘴8围着它的圆周表面用成型纸（plugwrap) 14包裹。该烟制品进一步包括可点燃抽吸材料（在这种情况下是烟草）的圆柱形棒15，其与过滤嘴8对齐以使烟草棒15 的末端对接过滤嘴8的末端。该烟草棒通过接装纸16以常规方式与过滤嘴8连接。

[0104] 明显地，过滤嘴中的活性碳越多，过滤烟的容量越大。但是，过滤嘴中不含有过多的活性碳是重要的。例如，如果活性碳堆积在过滤嘴中的密度过大，那么这可阻止了烟流动的通道，吸烟者将会经历不满意的抽吸高阻力。此外，如果将腔的大小增加和将过滤填充物材料的量减少来补偿，那么粒状材料可能不充分地从烟中过滤。

[0105] 除了图2所述的腔过滤嘴的实施方案以外，活性碳还可通过很多方法加入到过滤嘴中。在一些实施方案中，过滤器可包括Dalmatian型的过滤嘴，其中活性碳分布于整个过滤材料中。在其他实施方式中，过滤嘴可包括贴片型过滤嘴，其中活性碳材料连接至成型纸或接装纸。在进一步的实施方案中，活性碳可以上述方法的两种或更多种的结合加入到过滤嘴中。

[0106] 能够加入到过滤嘴中的活性碳的量取决于过滤嘴的类型。例如，用于超细香烟 (Super Slim cigarette)的过滤嘴典型地包括12至20mg，优选16mg的活性碳。另一方面， 用于特大香烟（King Size cigarette)的过滤嘴典型地包括20至80mg，优选30至60mg。 一般地，过滤嘴可包括5mg至120mg的活性碳，优选包括IOmg至IOOmg的活性碳。在图1所述的实施方案中，过滤嘴包括60mg根据本发明的方法生产的活性碳材料。

[0107] 上述被认为是本发明优选的实施方案。但是，本领域的技术人员将会意识到在不脱离本发明的范围内可做变化和改变。

[0108] 实施例

[0109] 实施例1

[0110] 活性碳材料的第一样品，名为F1，是按照本发明的方法利用包括原材料的酵母发酵的方法从椰壳中制备的。

[0111] 简而言之，椰壳原材料通过捣碎和切割进行粉碎并随后在水中彻底清洗以除去粉碎所产生的任何杂质和灰尘。清洗用蒸馏水在室温下进行。总共进行8次清洗。

[0112] 椰壳材料并不碳化，相反，该颗粒状椰壳材料利用Saccharomyces cerevisiae酵母（从Angel Yeast Company公司，中国，获得）发酵。

[0113]该酵母在包括（每 100ml)葡萄糖（Ig)，Na2SO4 (0. 2g)，NaH2PO4 (0. Ig)， KCl (0. 05g)，MgSO4 · 7Η20(0· 05g)，Fe (NO3) 3(0· lg)和蒸馏水的葡萄糖培养基中预孵育。

[0114] 颗粒状椰壳材料的发酵在25°C的水中进行3天。发酵过程的开始时，培养基中pH 值为4. 3。发酵之后，pH值为3. 6。发酵之后，材料进行干燥并接着在氮气气氛中在水蒸汽下于850°C活化lh。制备了大约IOg的活性碳材料。

[0115] 实施例2

[0116] 活性碳材料的第二样品，名为F2，是通过与上述相同的方法制备的，唯一的区别在于样品利用（X)2在900°C活化池。

[0117] 实施例3

[0118] 对活性碳材料的样品Fl和F2的各种物理性质进行了评定。

[0119] 出于参考的目的，使用了对照材料，它是Ecosorb CX0这是商业上可获得的标准的活性碳，它利用椰壳性产并通过水蒸汽活化。Ecosorb CX活性碳材料具有完全是微孔的结构。

[0120] 活性碳材料样品的合成条件以及结构参数列于表1。检测的参数是BET表面积 (Sbet)，总孔体积（Vtotal)，以微孔形式存在的总孔体积（VmiCT，J，以不是微孔的孔形式存在的总孔体积（V。thJ和平均孔径（Dpeak)。

[0121]表 1

[0122]

样品 Sbet Vtolal V1xiiaoporss Vote Dpeak (m2/g) (cm3/g) (cm3/g) (cm3/g) (nm)Fl 1190 0.73 0.36 0.37 3.9F2 1070 0.55 0.41 0.14 3.8Ecosorb 1150 0.5 0.5 0 N/ACX

[0123] 两种多孔碳样品的吸附等温线和BJH曲线列于图3。

[0124] 本领域的技术人员从吸附等温线将会理解活性碳材料Fl和F2，除了微孔外，还包括分别具有平均直径为3. 9nm和3. Snm的孔。因此，这些材料具有既是微孔又是中孔的结构，因此适合用于烟草烟过滤。

[0125] 实施例4

[0126] 活性碳材料的多个样品，样品Cl到C6，通过包括原材料的纤维素酶处理的方法从椰壳中制备。

[0127] 简而言之，在样品Cl的制备中，椰壳原材料通过捣碎和切割进行粉碎，接着在水中充分清洗以除去粉碎所产生的任何杂质和灰尘。清洗用蒸馏水在室温下进行。总共进行了 8次清洗。

[0128] 粉碎的椰壳材料进行分类并且选择大小在Imm至5mm之间的颗粒。

[0129] 大约3. Og的椰壳材料用30g浓度为10g/dm3的纤维素酶溶液进行孵育。孵育在 55°C进行6天。

[0130] 纤维素酶处理之后，材料用蒸馏水清洗5次，接着在50°C干燥。

[0131] 最后，材料进行活化。在第一个阶段，温度以;TC/min的速率增加到400°C。该材料在这个温度孵育60min。在第二个阶段，温度以5°C /min的速率进一步增加到800°C。 一旦温度达到800°C，氮气气氛替换成氮气/水蒸汽气氛，该材料在这些条件下孵育60min。 水的投配率为0. 12ml/min。

[0132] 样品C2用与样品Cl相同的方法制备，除了在用纤维素酶处理之前椰壳材料在 90°C微波处理120min。

[0133] 样品C3用与样品Cl相同的方法制备，除了纤维素酶处理在60°C进行了 3天。C3 活化的第二阶段在850°C进行60min。

[0134] 样品C4用与样品C3相同的方法制备，除了纤维素酶溶液的浓度为20g/dm3。

[0135] 样品C5用与样品C3相同的方法制备，除了纤维素酶处理进行6天。

[0136] 样品C6用与样品C3相同的方法制备，除了纤维素酶处理进行12天。

[0137] 实施例5

[0138] 对活性碳材料的样品Cl至C6的各种物理性质进行了评定。

[0139] 活性碳材料样品的合成条件以及结构参数列于表2。除了表1中给出的参数以外， 还提供了以微孔形式存在的材料的表面积（Smic)。

[0140]表 2

[0141]

样品 Sbet Vtotal V vnuaOpaes Vote Dpeak (m2/g) (cm3/g) (cm3/g) (cm3/g) (nm)Cl 1400 0.82 0.42 0.40 6.9C2 1500 0.87 0.44 0.43 5.7C3 1550 0.95 0.41 0.54 7.8C4 1650 1.05 0.40 0.65 8.8C5 1790 1.01 0.46 0.55 7.5C6 1840 1.37 0.32 1.05 4.0[0142] 两种多孔碳样品的吸附等温线和BJH曲线列于图4。

[0143] 本领域的技术人员从吸附等温线将会理解活性碳材料Cl至C6，除了微孔外，还包括具有平均直径在4. Olnm和8. 82nm之间大小的孔。因此，这些材料具有既是微孔又是中孔的结构，因此适合用于烟草烟过滤。

[0144] 实施例6

[0145] 对具有既是微孔又是中孔的结构的碳样品吸附选定烟气相毒性物的容量进行了评定。

[0146] 大约60mg的样品Fl或F2用于腔状过滤嘴，与图2所示的类似。该过滤嘴与烟草棒相连，得到的烟制品在吸之前置于22°C和60%的相对湿度下调制3周。

[0147] 根据国际标准组织（ISO)有关收集烟的方法进行了烟分析，包括每60秒有35ml 喷烟（puff)持续2秒。随后，对抽吸通过每个过滤嘴的烟的组成进行了评定。

[0148] 使用了包含60mg Ecosorb CX的对照烟制品。此外，在同样的条件下还研究了包括相同但没有吸附剂的过滤嘴的烟制品。

[0149] 这些分析的结果列于表3

[0150]表 3

[0151]

[0152]

[0153] 实施例7

[0154] 烟草烟中各种组分百分含量的下降列于表4。对活性碳样品Fl和F2在减少烟草烟中各种有机分子水平的效能与Ecosorb CX和空的过滤嘴两者进行了对比评价。

[0155] 表 4

[0156]

[0157]

[0158] 总之，可以看到椰壳原材料的发酵产生了具有富含微孔和中孔的孔结构的活性碳材料。这种孔结构与材料从烟草烟中除去不想要的有机分子的容量相关，这是因为活性碳 Fl和F2都比完全是微孔的Ecosorb CX除去这些化学品的效力更大。

[0159] 此外，使用水蒸汽活化的样品Fl比F2具有更高的中孔度，并且相应地具有更高的除去有机化学品的容量。

[0160] 总之，实施例表明根据本发明的方法生产的活性碳材料的样品提供了适于加入到烟草烟过滤嘴中的多孔碳材料。

(责任编辑：活性炭网) 织梦二维码生成器