我們知道煙草自身及煙霧中含有對人體危害性極大的強致癌物——亞硝胺,近年來則國內外科研機構均發現沸石與亞硝胺有著“不平常”的關系,依托于沸石特殊的物理結構,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入人體,對人體產生危害。目前沸石作為香煙制備材料,已被中國、美國、日本、韓國等國試驗應用,證實其對亞硝胺具有超強的吸附過濾作用,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。
沸石因具有多規則的細微孔穴結構與強吸附性,因此對揮發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動,使得沸石孔道中形成一個靜電場。亞硝胺的分子結構以N–NO 官能團為特征,其中O帶有負電荷,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,然后再整體或部分地被吸附到沸石的細微孔道中。
沸石對于亞硝胺的特殊選擇性究竟能夠到什么程度?南京大學化學化工學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,不同孔徑的沸石對于亞硝胺的強競爭吸附力能夠嚴重阻礙了亞硝胺的揮發。并且隨著吸附環境溫度逐漸上升,則能夠讓NNN分子愈容易在沸石孔口處被卡住,接著受到內外應力拉扯而被易于分解。
試驗結果表明,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。