Низькотоксична сигарета з наночастинками благородних металів

Низькотоксична сигарета з наночастинками благородних металів, що має тютюновий стри 3 32818 мобілів і в 248 разів вище за токсичність відпрацьованого газу газових пальників. Фільтри, що використовуються на сьогоднішній день при виробництві сигарет, не виключають повністю шкідливої дії на організм людини цілого ряду компонентів тютюнового диму. Тому виробники тютюнової продукції у всьому світі зайняті пошуком ефективніших способів очищення тютюнового диму. Ефективність утримування компонентів тютюнового диму залежить від фізико-хімічних характеристик речовин, що вживаються в якості сорбенту. Патент США №4108151 описує використання наповнювача для сигаретного паперу на основі гама-оксиду алюмінію, який селективне зменшує кількість органічних складових парової фази в тютюновому димі. У сигаретному папері є, щонайменше, 50мас. % наповнювача на основі оксиду алюмінію для зменшення кількості органічних складових в паровій фазі тютюнового диму. Недоліком відомої сигарети є низька ефективність очищення тютюнового диму, обумовлена застосуванням одного виду наповнювача - гамаоксиду алюмінію. Патент США №4225636 описує використання вугілля в сигаретному папері для пониження кількості органічних компонентів в паровій фазі і загальної кількості матеріалу у вигляді частинок, що знаходяться в побічному струмені диму. На додаток до цього, вугілля призводить до пониження видимого побічного струменя диму, витікаючого від сигарети, що горить. Недоліком відомої сигарети є низька ефективність очищення тютюнового диму, обумовлена застосуванням одного виду наповнювача - вугілля. Заявка на Європейський патент №0740907, опублікована 6 листопада 1996 року, описує використання цеолітів в тютюні сигарети для видалення різних компонентів з основного струменя диму, таких, наприклад, як деякі смоли. Цеоліти, що використовуються, мають розмір частинок, що знаходиться в межах між 0,5мм і 1,2мм. Недоліком відомої сигарети є низька ефективність очищення тютюнового диму. Опублікована заявка на патент Німеччини DE3508127 описує сигарету нового типу, яка виробляє сніп іскр, коли її розкурюють. Це досягається шляхом включення гранулярної суміші металів у формі фериту церію або силіко-церію в сигаретний папір. Коли сигарета розкурюється, особливо в темних місцях, розкурювана сигарета розкидає іскри разом з ефектом яскравого світла. Частинки фериту церію, включені в сигаретний папір, зазвичай мають розмір частинок, рівний приблизно 20мкм. Недоліком відомої сигарети є низька ефективність очищення тютюнового диму із-за низької каталітичної активності наповнювача. Каталізатори також безпосередньо наносяться на сигаретний папір, як описано в патенті Канади 604895. Патент Канади 604895 описує використання платини, осмію, іридію, паладію, родію і рутенію в сигаретному папері. Ці метали функціонують як каталізатори окислення, обробляючи пари, що виникають від горіння паперової гільзи. 4 Недоліком відомої сигарети є низька ефективність очищення тютюнового диму, обумовлена невисокою активністю каталізатора, оскільки середній розмір частинок платини, осмію, іридію, паладію, родію і рутенію дуже високий. Патент США 5386838 описує використання колоїдного розчину, що містить суміш заліза і магнію, в якості композиції для придушення диму. Композиція для пригнічення диму виготовляється шляхом сумісного осадження заліза і магнію з водного розчину у присутності луги. Композиція із заліза і магнію демонструє високу площу поверхні, від приблизно 100м 2/г до приблизно 225м 2/г, коли нагрівається до температури, що знаходиться в межах між 100°С і приблизно 500°С. Композиція із заліза і магнію може додаватися до деревної маси, яка використовується для виготовлення сигаретного паперу, що пригнічує дим. Композиція із заліза і магнію функціонує як каталізатор окислення і зменшує кількість диму, вироблюваного сигаретою, що горить. Недоліком відомої сигарети є низька ефективність очищення тютюнового диму, обумовлена застосуванням суміші заліза і магнію, які мають вузький спектр пригнічення компонентів тютюнового диму. Каталізатор може також наноситься на тютюн, наприклад, як це описано в патенті США 4248251. Так, згідно патенту паладій або в металевій формі або в складі солі наноситься на тютюн. Присутність паладію в тютюні зменшує кількість поліциклічних ароматичних вуглеводнів в основному струмені диму. Паладій використовується у поєднанні з неорганічною сіллю або азотної, або азотистої кислоти. Такі нітрати включають літій, натрій, калій, рубідій, цезій, магній, кальцій, стронцій, лантан, церій, неодим, самарій, європій, гадоліній, тербій, диспрозій, ербій, скандій, марганець, залізо, родій, паладій, мідь, цинк, алюміній, галій, олово, вісмут, їх гідрати і їх суміші. Недоліком відомої сигарети є низька ефективність очищення тютюнового диму, обумовлена застосуванням солей або азотної, або азотистої кислоти, що при високій температурі стає додатковим джерелом шкідливих компонентів тютюнового диму. Відома низькотоксична сигарета з наночастинками металів, яка містить сигаретний тютюновий стрижень, що має обгортку, причому ця обгортка включає полотно, матеріал наповнювача полотна і каталізатор оксиду вуглецю у вигляді наночастинок, при цьому матеріал наповнювача полотна є носієм каталізатора у вигляді наночастинок і є залізооксидним каталізатором [Евразийский патент №ЕА 008259 В1. СИГАРЕТНАЯ ОБЕРТКА С КАТАЛИТИЧЕСКИМ НАПОЛНИТЕЛЕМ И СПОСОБЫ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ. МПК А24В15/28, А24С5/00, A24D1/02. Опубл. 27.04.2007]. Недоліком відомої сигарети є низька ефективність очищення тютюнового диму, обумовлена застосуванням одного виду каталізатора - залізооксидного каталізатора. Найбільш близькою до пропонованої є сигарета із зниженим виділенням побічного диму, що містить традиційний тютюновий стрижень і оброб 5 32818 лювальний папір, що згорає з утворенням попелу, при цьому оброблювальний папір містить композицію для обробки побічного диму, яка містить окислювальний металооксидний каталізатор, що зберігає і віддає кисень, і дрібнодисперсну пористу добавку до вказаного каталізатора, що не згорає і має вигляд частинок з розміром до 30мкм. При цьому окислювальний каталізатор на основі металу або оксиду металу вибраний з групи, що складається з платини, паладію, оксиду міді, оксиду заліза, оксиду марганцю, оксиду срібла і їх сумішей [Патент RU №2277364. СИГАРЕТА С ПОНИЖЕННЫМ ВЫДЕЛЕНИЕМ ПОБОЧНОГО ДЫМА СО СГОРАЕМОЙ БУМАГОЙ. МПК A24D1/02 (2006.01). 2006.06.10]. Недоліком відомої сигарети є низька ефективність очищення тютюнового диму, обумовлена невисокою активністю каталізатора, оскільки середній розмір частинок дуже високий (до 30мкм). В основу корисної моделі поставлена задача понизити токсичну дію тютюнового диму. Запропонована, як і відома низькотоксична сигарета з наночастинками благородних металів має тютюновий стрижень, обгортку, фільтр, що містять металевий каталізатор окислення на основі платини, паладію, родію срібла, окислу міді, окислу заліза, окислу магнію, окисли срібла і, відповідно до цієї пропозиції, середній розмір наночастинок каталізатора знаходиться в діапазоні 2-1000нм, вміст металевих наночастинок в сигареті складає 0,0001-0,01мас. %, а наночастинки отримані ерозійно-вибуховим диспергуванням металевих гранул у воді. Середній розмір наночастинок каталізатора знаходиться в діапазоні 2-1000нм. Розміри наночастинок каталізатора менше 2нм важко отримувати і це зв'язано з великими витратами. Розміри більше 1000нм недоцільні, оскільки знижується каталітична активність крупних частинок. Вміст металевих наночасток в сигареті складає 0,0001-0,01мас. %. При значеннях мас. % наночастинок менше 0,0001% маси сигарети знижується ефективність Комп’ютерна в ерстка А. Рябко 6 очищення тютюнового диму. При збільшенні вмісту наночастинок більше 0,01% маси сигарети збільшується вартість сигарети. Оптимальні значення складають 0,0001-0,01% маси сигарети. Наночастинки отримані ерозійно-вибуховим диспергуванням металевих гранул у воді [див. Патент України на корисну модель №23550. Спосіб ерозійно-вибухового диспергування металів. МПК B22F9/14. Опубл. 25.05.2007. Бюл. №7]. Це робить каталітичну добавку екологічно чистою і високоактивною. Наночастинки не містять ніяких домішок окрім води, тому при високій температурі, на відміну від інши х відомих добавок, не виділяють ніяких токсичних речовин. Введення наночастинок здійснюється механічним шляхом при виготовленні джгута, обгортувального паперу і фільтру. Найкращим способом введення наночастинок є просочення водним колоїдним розчином наночастинок, отриманих при ерозійно-вибуховому диспергуванні металевих гранул у воді. Для цього використовується колоїдний розчин наночастинок металів по ТУ У 24.635291116-001:2007. Водний колоїдний розчин металевих наночастинок отримують заздалегідь ерозійно-вибуховим диспергуванням металевих гранул, що знаходяться у воді [див. Патент України на корисну модель №23550. Спосіб ерозійновибухового диспергування металів. МПК B22F9/14. Опубл.25.05.2007. Бюл. №7]. При проходженні через ланцюжки металевих гранул імпульсів електричного струму, в яких енергія імпульсів перевищує енергію сублімації випарованого металу, в точках контактів металевих гранул одна з одною виникають іскрові розряди, в яких здійснює вибухоподібне диспергування металу. У каналах розряду температура досягає 10тис. градусів. Ділянки поверхні металевих гранул в зонах іскрових розрядів плавляться і вибухоподібне руйнуються на найдрібніші наночастинки і пару. Розплавлені наночастинки, що розлітаються, потрапляють у воду і утворюють екологічно чистий водний колоїдний розчин для просочення тютюнової суміші, паперу і фільтру. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601