我們知道煙草自身及煙霧中含有對人體危害性極大的強(qiáng)致癌物——亞硝胺,近年來則國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)均發(fā)現(xiàn)沸石與亞硝胺有著“不平常”的關(guān)系,依托于沸石特殊的物理結(jié)構(gòu),將沸石作為煙草添加材料及濾嘴材料,可以有效降低煙霧中的亞硝胺含量,幫助人們抵御“二手煙”的侵害;同時最大程度上阻止亞硝胺進(jìn)入人體,對人體產(chǎn)生危害。目前沸石作為香煙制備材料,已被中國、美國、日本、韓國等國試驗應(yīng)用,證實其對亞硝胺具有超強(qiáng)的吸附過濾作用,并且不會降低煙草香味,因此具有非常好的市場需求與前景。
沸石因具有多規(guī)則的細(xì)微孔穴結(jié)構(gòu)與強(qiáng)吸附性,因此對揮發(fā)性亞硝胺有著巨大的吸附容量;同時沸石中的陽離子在吸附亞硝胺時扮演著重要的角色,它們圍繞著骨架中的鋁離子高速運(yùn)動,使得沸石孔道中形成一個靜電場。亞硝胺的分子結(jié)構(gòu)以N–NO 官能團(tuán)為特征,其中O帶有負(fù)電荷,容易被沸石孔道里的陽離子通過靜電引力相互吸引。因此亞硝胺通常是先插入其N–NO官能團(tuán),然后再整體或部分地被吸附到沸石的細(xì)微孔道中。
沸石對于亞硝胺的特殊選擇性究竟能夠到什么程度?南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院萬密密等人通過試驗,采用孔徑分別為0.2, 0.3, 0.4和 0.5nm的沸石粉研究了對亞硝胺吸附去除的效果。在試驗中僅在0.1s內(nèi),不同孔徑的沸石對于亞硝胺的強(qiáng)競爭吸附力能夠嚴(yán)重阻礙了亞硝胺的揮發(fā)。并且隨著吸附環(huán)境溫度逐漸上升,則能夠讓NNN分子愈容易在沸石孔口處被卡住,接著受到內(nèi)外應(yīng)力拉扯而被易于分解。
試驗結(jié)果表明,沸石添加方式不同凈化效果亦不同:在卷煙濾嘴中加入沸石,主要利用了沸石的吸附功能將進(jìn)入吸煙者口腔的主流煙氣加以凈化;而在煙支里添加沸石 ,由于沸石的吸附和催化雙功能作用,使卷煙的主流和側(cè)流煙氣同時得到凈化,亞硝胺下降了25~60%左右。因此,為了更好地達(dá)到對亞硝胺的吸附去除效果,需要在煙草和濾嘴材料中均添加沸石。