2-第二章--烟支的燃烧及卷烟烟气的形成.ppt

a.冷凝作用：当形成的烟气物质在抽吸过程中流经热解蒸馏区之后，由于稀释空气的冷却或与较冷烟丝表面接触而迅速冷却，使那些挥发性较低的蒸气组分很快达到饱和点而冷凝形成气溶胶微粒。 a.冷凝作用：当形成的烟气物质在抽吸过程中流经热解蒸馏区之后，由于稀释空气的冷却或与较冷烟丝表面接触而迅速冷却，使那些挥发性较低的蒸气组分很快达到饱和点而冷凝形成气溶胶微粒。 b.晶核作用：冷凝作用不仅发生于较冷的烟丝表面，而且由于从燃烧区产生大量的冷凝核心，所以冷凝在气流运动中发生。这种冷凝核心也称晶核过程，是烟气气溶胶形成的另一机制。 冷凝核心包括：热力作用使细胞爆喷的高分子量细屑，如淄醇类、糖类和烟草色素等；金属化合物，无机灰分或简单分子的离子，以及一些低分子量热不稳定物质，如氨基酸。 c.聚合作用： 是某一个分子的本身形成一个更长的键或更大的分子量的分子反应。不饱和的有机物易发生聚合作用，如： 苯环能彼此聚合而形成更复杂的分子，即所谓的稠环芳烃。烟丝中存在的金属，其它组分以及灰分，对聚合反应可起一定的催化作用。 c.聚合作用： 是某一个分子的本身形成一个更长的键或更大的分子量的分子反应。不饱和的有机物易发生聚合作用，如： 苯环能彼此聚合而形成更复杂的分子，即所谓的稠环芳烃。烟丝中存在的金属，其它组分以及灰分，对聚合反应可起一定的催化作用。 (2) 侧流烟气气溶胶微粒的形成机制 在抽吸间隙的阴燃阶段，卷烟燃烧区附近自然对流的空气向上流动，支持卷烟的燃烧，在烟支内部的热解蒸馏区，形成高浓度的有机蒸气。由于缺少抽吸力的拉动，大部分有机蒸气透过部分降解的卷烟纸迅速扩散到大气中形成了侧流烟气。侧流烟气经卷烟纸扩散进入大气以后，温度突然下降，又经过空气稀释后，形成了比主流烟气颗粒更小的气溶胶颗粒。侧流烟气和吸烟者呼出的烟气扩散到空气中，经陈化和稀释后形成了环境烟草烟气（Environmental Tobacco Smoke，简称ETS）。 5.气溶胶的组成 卷烟烟气气溶胶由气相和粒相两部分组成的。 5.气溶胶的组成 卷烟烟气气溶胶由气相和粒相两部分组成的。 该图表示主流烟气的组成，所显示的各种物质的质量百分率是从60年代无咀混合型卷烟22mg产物中推算出来的，一支卷烟的主流烟气总重量为500mg，来源于大气占重量的82%，非大气来源的气相物质占13.5%。粒相物占4.5%。气相物质中的水分和二氧化碳占90%，其余10%（占全部主流烟气的1.3%）来源于烟草。粒相物质中含有大约16%的水分，去除水分的粒相物质占全部主流烟气的3.6%（也来源于烟草）。气相组分和粒相组分加在一起（除去大气成分，水分和二氧化碳）只占烟草组成的4.9%，记住这一点是重要的。人们进行无数研究的这部分烟气组分只是全部主流烟气中很少的一部分。 气相组分和粒相组分加在一起（除去大气成分，水分和二氧化碳）只占烟草组成的5.13%。 气溶胶粒相中的微粒很小，是高度分散的体系，有很大的比表面积，有很大的表面能，有自由降低其分散度的倾向，即气溶胶的微粒有自动凝结的倾向。从本质上说，是热力学不稳定体系。 粒相物形成后，会因布朗运动和微粒间碰撞而变大（约0.6秒内微粒直径增大1倍）。 会因热、重力作用或机械运动而凝结在烟丝或滤嘴丝束表面上，直接影响每口烟气的焦油量以及滤嘴的过滤作用。 布朗运动 是微小粒子表现出的无规则运动。它是苏格兰植物学家布朗1827年在显微镜下观察水中的花粉时首次发现的一个令人惊奇的现象，后人称这种现象为布朗运动。现象是：在显微镜下，观察到水中的花粉颗粒不停地做无规则运动。以后人们发现在温度均匀和无外力作用的流体中都能观察到这种运动。液体分子永不停息的无规则的运动是产生布朗运动的原因。 平均直径在0.2～0.6μm（侧流烟气微粒直径在0.08～1μm ）范围内。与陈化时间、稀释时间和倍数、分析方法、烟支结构、抽吸方式及烟草类型等因素有关。烟气微粒粒度存在近似对数正态分布。 一般认为，化学组成与微粒大小有关，如十六烷和三十二烷含量与微粒大小有明显相关性。吲哚、烟碱和新植二烯在中等大小微粒中浓度最高；挥发性物质会从小的微粒蒸发而重新凝结在较大的微粒上；小的微粒中化学成分有较大差别，而较大微粒中的化学成分则差别较小。原因可能是小微粒凝结成较大微粒时所造成的随机平均结果。 3.粒子电荷 研究发现，直径0.2μm粒子有55%不带电荷，44%只带一个电荷；直径0.35μm的粒子有30%不带电荷，60%带一个电荷，9%带二个电荷，0.3%带多个电荷。 大约有一半的粒子带正电荷，另一半则带负电荷。因此，烟气是轻度带电荷的气溶胶，而从整体上来说是呈电中性的，粒子所带的电荷数与粒子大小和烟气的陈化有关。 粒子的带电性质，可能是以下三个机制产生的：热离子的放射，离