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第2期
化学世界
69
离子交换法降低造纸法烟草薄片中重金属元素含量的研究
杨娇,吴立群,杨玉洁
中国海诚工程科技股份有限公司研发中心,上海201702)
摘要:为降低造纸法姻草薄片中重金属元索含量,采用离子交换法对烟草萃取液中的重金属元素
进行去除,并使用处理后的烟草萃取液对烟草薄片基纸进行涂布。结果表明:树脂吸附反应温度是
30℃、烟草萃取液流速是5倍床层体积/小时、离子交换柱高径比是7:1时,离子交换法对烟草萃
取液中As、Cd、Pb元素的去除率分别是81%、89%、90%。当烟草薄片涂布率为45%时,烟草薄片
As、Cd和Pb元素去除率分别为78.0%、85.2%和86.8%。离子交换法降低烟草薄片中重金属
元素含量的效果良好
关键词:离子交换法;重金属元素;烟草薄片
中图分类号:TS45
文献标志码:A
文章编号:0367-6358(2014)02-0069-04
Reducing Heavy Metals in Paper-making Tobacco Sheets by
Ion-exchange Method
YANG Jiao, WU Li-qun, YANG Y
(R& D Center, China Haisum Engineering Co. Ltd, Shanghai 201702, China)
Abstract In order to reduce the content of heavy metals in paper-making tobacco sheets, the heavy metals
in the tobacco extract were removed by ion-exchange method. Then, the treated tobacco extract was used
in coating of tobacco slice. The results showed that the removal rate of arsenic, cadmium and lead elements
in the tobacco extract was 81%, 89% and 90% respectively, when the adsorption temperature was 30 C
tobacco extract liquid flow velocity was 5 times the bed size/hour and the ion exchange column height di
ameter ratio was 7: 1. The removal rate of arsenic, cadmium and lead elements in tobacco slice was
78.0%, 85.2% and 86.8% respectively, when the coating rate was 45%. The results showed that the
heavy metals removal effect was good by ion-exchange method
Key words: ion exchange resin; heavy metals; paper-making tobacco sheets
烟草中重金属元素主要来源于土壤,尤其是在在香烟中的掺兑率逐渐增加,国际知名品牌香烟中
我国烟草种植业的主产区云贵高原,因矿产资源丰的烟草薄片掺兑率达到了25%以上的。造纸法烟
富,重金属元素含量较高2]。传统的烟丝生产工草薄片工艺对减少烟草行业原料消耗、降低卷烟成
艺中,烟草中含有的重金属元素难以在生产流程中本以及降焦减害具有重要意义。在烟草薄片生产流
去除。近年来,由造纸法烟草薄片生产的再造烟丝程中,烟梗、烟碎和烟末原料所含大部分的烟草致香
收稿日期:2013-06-13;修回日期:2013-12-10
作者简介:杨娇(1986-),女,山西运城人,助理工程师,主要从事锂离子电池隔膜,烟草薄片涂布以及水处理等方面的研究。 E-mai
yangiiao(@haisum.com
化学世界
2(014年
成分和重金属元素均进入烟草萃取液,本文提出1.2.4烟草薄片中重金属元素去除率计算公式
利用离子交换法去除?草萃取液中的重金属元素
烟草薄片中重金属元素去除率R
从而降低烟草薄片重金属元素,提升烟草溥片品质
R=(s1-s2)/s1×100%
实验部分
式中:s;-未处理的烟草萃取液所涂布烟草薄片
1.1原料与设备
中重金属含量(空白样),gg/g;s2-经离子交换法处
(1)原料:烟梗、烟碎、烟末(取自国内贵州、云理的烟草萃取液所涂布烟草薄片中重金属含量,
南、山东产地)、进口针叶木浆(加拿大北木牌漂白pg/g。
浆)、自制离子交换树脂、稀盐酸(体积浓度为3%)等。2结果与讨论
(2)设备:ZT7-00抄片器(中通实验装备有限2.1离子交换树脂性能表征结果
公司)、旋转蒸发仪(上海申生科技有限公司)、马弗
经检测,本实验采用自制离子交换树脂的总交
炉(上海市锦凯科学仪器有限公司)、电感耦合等离换容量为4.8eq/1,具有较好的交换能力。离子交
予体发射光谱仪ICP6300( Thermo- Fisher公司)、换树脂的红外谱图如图1所示,在1452.36cm1处
Vector-22型傅里叶变换红外光谱仪(德国 Bruker出现C=C骨架伸缩振动峰为树脂合成原料含有芳
公司)、小型自制实验装置(由料液槽、离子交换树脂环的特征吸收峰;在3402.62cm处出现羧胫基的
柱及保温夹套、恒温水浴锅、增压泵以及橡胶软管等吸收峰,在1704.92cm'处出现羧羰基的吸收峰,在
组成)等。
1240.87cm'处出现羧基的C-()吸收峰,说明自制
1.2方法
离子交换树脂中含有羧基官能团,且羧基中的H
2.1自制离子交换树脂的表征
可与As,Cd和Pb离子进行交换吸附,达到去除烟
将离子交换树脂碾成粉末混合溴化钾压片,进草萃取液中重金属元素的效果,化学反应方程式为:
行红外光谱分析,扫描范围为4500~500cmn';离子2 RCOOH+M→ RCOOV+2H
交换树脂的交换容量按照GB/T814-2008方法进
行测定。
1.2.2离子交换法去除烟草薄片中重金属元素
将质量比例5:3:2的烟梗、碎叶、碎末在60
1451.36
℃水浴条件下用蒸馏水萃取2h,再将水不溶物与
3402.62
?草萃取液固液分离。水不溶物与木浆按质量比例
240.87
9:1配抄成基片;烟草萃取液在80℃、-0.08MPa
条件下减压蒸馏浓缩至35%固含量,再倒人料液槽
1704.92
中,开启增压泵,使用反冲洗方式通入离子交换树脂
45004000350030002500200015001000500
柱,直至无气泡产生,再以顺流方式通过一定高径比
的离子交换树脂柱,调节炳草萃取液流速和树脂吸
图1所合成的离子交换树脂红外谱图
附反应温度,充分去除燜草萃取液中的重金属元素;
最后将已处理的烟草萃取液涂布基片,即制备出烟
2.2不同产地的原料对烟草薄片重金属含量的
草薄片样品
影响
2.3烟梗、烟碎、烟末以及烟草薄片样品中重金
国内不同产