我们知道烟草自身及烟雾中含有对人体危害性极大的强致癌物——亚硝胺,近年来则国内外科研机构均发现Zeolite与亚硝胺有着“不平常”的关系,依托于沸石特殊的物理结构,将沸石作为烟草添加材料及滤嘴材料,可以有效降低烟雾中的亚硝胺含量,帮助人们抵御“二手烟”的侵害;同时最大程度上阻止亚硝胺进入人体,对人体产生危害。目前沸石作为香烟制备材料,已被中国、美国、日本、韩国等国试验应用,证实其对亚硝胺具有超强的吸附过滤作用,并且不会降低烟草香味,因此具有非常好的市场需求与前景。
沸石因具有多规则的细微孔穴结构与强吸附性,因此对挥发性亚硝胺有着巨大的吸附容量;同时沸石中的阳离子在吸附亚硝胺时扮演着重要的角色,它们围绕着骨架中的铝离子高速运动,使得沸石孔道中形成一个静电场。亚硝胺的分子结构以N–NO 官能团为特征,其中O带有负电荷,容易被沸石孔道里的阳离子通过静电引力相互吸引。因此亚硝胺通常是先插入其N–NO官能团,然后再整体或部分地被吸附到沸石的细微孔道中。
沸石对于亚硝胺的特殊选择性究竟能够到什么程度?南京大学化学化工学院万密密等人通过试验,采用孔径分别为0.2, 0.3, 0.4和 0.5nm的沸石粉研究了对亚硝胺吸附去除的效果。在试验中仅在0.1s内,不同孔径的沸石对于亚硝胺的强竞争吸附力能够严重阻碍了亚硝胺的挥发。并且随着吸附环境温度逐渐上升,则能够让NNN分子愈容易在沸石孔口处被卡住,接着受到内外应力拉扯而被易于分解。
试验结果表明,沸石添加方式不同净化效果亦不同:在卷烟滤嘴中加入沸石,主要利用了沸石的吸附功能将进入吸烟者口腔的主流烟气加以净化;而在烟支里添加沸石 ,由于沸石的吸附和催化双功能作用,使卷烟的主流和侧流烟气同时得到净化,亚硝胺下降了25~60%左右。因此,为了更好地达到对亚硝胺的吸附去除效果,需要在烟草和滤嘴材料中均添加沸石。