1 豊橋技術科学大学工学部物質工学系Department of Materials Science, Toyohashi University of Technology ◇ 〒441-8580 愛知県豊橋市天伯町雲雀ヶ丘1-1
2 日本たばこ産業株式会社たばこ中央研究所Tobacco Science Research Center, Japan Tobacco Inc.
シガレットフィルター中の多孔性材料による煙中成分の吸着性制御とその機構を解明するために，H-FAUゼオライトの細孔容積V0 および表面親疎水性の指標である水の特性吸着エネルギーEgと煙中成分の吸着性能との関係を調べた。煙中成分の吸着率は細孔容積の大きさに従って向上する傾向を持ち，例えば煙中アセトンに対するH-FAU単位質量当たりの吸着率は，ゼオライトの細孔容積が0.37 mL/gから0.47 mL/gに増大するとともに約2倍となった。煙中成分の吸着傾向は，298 Kでのそれぞれの成分の飽和蒸気圧と相関し，煙中において蒸気で存在すると考えられる飽和蒸気圧が10−2～103 atmの成分は，飽和蒸気圧が低くなるにつれて吸着率が増加した。これに対して飽和蒸気圧が10−5～10−2 atmの成分は，比較的蒸気圧が高い成分は高い吸着率であったが，飽和蒸気圧が低く凝集し易い成分の吸着率が低下した。飽和蒸気圧が10−5 atm以下の成分は煙中にほとんど蒸気が存在しないため，吸着が観察されなかった。さらに，FAUゼオライト細孔表面の親水性向上により，煙中の疎水性成分の吸着率が低下した。FAUゼオライトのアルミニウム組成比とフィルター導入量を設定することにより，シガレット煙中成分のフィルター出口量および吸着バランスを制御できる可能性が見出された。
Adsorption of cigarette smoke compounds by H-type faujasite zeolites (H-FAU) was measured to elucidate the correlation between the adsorption efficiency of smoke compounds and characteristics of H-FAU such as pore volume and characteristic adsorption energy for water. The adsorption efficiency of the smoke compounds tended to be increased with the adsorption capacity or pore volume, e.g. the adsorption efficiency of acetone in smoke became double with increasing the pore volume of FAU from 0.37 mL/g to 0.47 mL/g. The smoke components with lower saturated vapor pressure (10−2～103 atm at 298 K) showed higher adsorption efficiencies. On the other hand, the compounds with lower saturated vapor pressure (10−5～10−2 atm at 298 K) gave lower adsorption efficiencies. The compounds with very low vapor pressure (less than 10−5 atm at 298 K) were not adsorbed on H-FAU, because the compounds are low evaporative and exist as aerosols in the smoke. The adsorption efficiency of hydrophobic compounds decreased with increasing the Si/Al ratio of H-FAU. The adsorption balance of smoke compounds could be controlled by the Si/Al ratio: the adsorption of hydrophobic compounds is inhibited by hydrophilic surface of low Si/Al samples. The adsorption amount and adsorption balance of smoke compounds at filter outlet could be controlled by design of the Si/Al ratio of the H-FAU zeolites and the loaded amount of the H-FAU in a cigarette filter.
キーワード：FAUゼオライト；吸着率；たばこ；フィルター
Key words: FAU zeolite; adsorption efficiency; tobacco; cigarette filter
© 2009 ゼオライト学会© 2009 Japan Association of Zeolite
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