Applicazione della tecnologia di adsorbimento del gas nell'industria del tabacco
La moderna industria del tabacco utilizza un gran numero di tecnologie avanzate nel processo di produzione. Ad esempio, la struttura fisica del tabacco, come l'area superficiale specifica e la densità effettiva, viene analizzata da strumenti di adsorbimento del gas per fornire supporto tecnico per l'ottimizzazione dei parametri di processo.
Analizzatore ad adsorbimento di gas nell'industria del tabacco
Il tabacco si riferisce generalmente ai prodotti del tabacco che vengono tagliati in brandelli, grani, scaglie, estremità o altre forme, quindi aggiunti a materiali ausiliari, fermentati, immagazzinati e pronti per la vendita per il fumo senza essere arrotolati, conosciuto anche come tabacco triturato. Le proprietà fisiche umettanti del tabacco sono fattori importanti che influenzano la sua tenacità, combustibilità, aroma e comfort nel fumare. Quando la perdita di umidità del tabacco è rapida e il contenuto di umidità è basso, è facile che si verifichino rotture durante il processo di produzione e secchezza e irritazione durante il fumo di sigaretta. Si è riscontrato che le differenze nelle proprietà fisiche di ritenzione dell'umidità del tabacco esistono non solo tra diverse varietà ma anche tra diverse parti e qualità della stessa varietà di tabacco. In generale, per lo stesso tipo di tabacco, le proprietà umidificanti del tabacco superiore e medio sono migliori, mentre il tabacco inferiore è peggiore; maggiore è la gradazione, migliori sono le proprietà umidificanti del tabacco.
La ritenzione fisica dell'umidità del tabacco si riferisce alla capacità delle foglie di tabacco di regolare l'inibizione della perdita di umidità quando il tabacco è esposto a condizioni di bassa umidità. Il contenuto di umidità di equilibrio è un indice comune utilizzato nell'industria del tabacco per valutare le proprietà fisiche di umidificazione del tabacco. La proprietà fisica umettante del tabacco dipende in gran parte dalla sua struttura fisica. Dalla struttura fisica, il tabacco è principalmente un materiale poroso contenente un gran numero di capillari, e la struttura dei pori non solo influenza la quantità di acqua condensata all'interno del tabacco ma influenza anche le caratteristiche di diffusione dell'acqua all'interno del tabacco; la superficie specifica, la densità effettiva, la capacità dei pori e la distribuzione delle dimensioni dei pori del tabacco sono indicatori importanti della sua struttura fisica. I pori sono grandi in una superficie specifica e possono assorbire fortemente l'acqua dall'aria. Inoltre, alcuni ricercatori hanno dedotto la curva di assorbimento dell'umidità del tabacco in base alla distribuzione delle dimensioni dei pori; tutto quanto sopra fornisce una base teorica per una comprensione completa delle proprietà di ritenzione dell'umidità del tabacco.
Inoltre, la misurazione della densità effettiva può fornire i dati fisici di base richiesti per l'analisi delle proprietà di trasferimento di calore e massa e delle caratteristiche del flusso di particelle dei materiali del tabacco e fornire supporto tecnico per l'ottimizzazione dei parametri di processo.
L'adsorbimento di gas è uno dei metodi più importanti per caratterizzare le proprietà fisiche delle superfici dei materiali. Utilizzando l'analizzatore volumetrico statico specifico della superficie e della dimensione dei pori della serie CIQTEK V-sorb X800, è possibile ottenere l'area superficiale specifica, il volume dei pori e la distribuzione delle dimensioni dei pori del materiale in base all'analisi dell'adsorbimento fisico; in tal modo è possibile valutare in modo fondamentale l'adsorbimento e la diffusione dell'acqua del materiale tabacco, nonché le proprietà fisiche di bagnabilità. Inoltre, l' analizzatore di densità reale CIQTEK può caratterizzare la densità reale del materiale, che a sua volta può essere utilizzata per migliorare il processo di coltivazione e lavorazione del tabacco.
Pertanto, si può vedere che la superficie specifica, la distribuzione delle dimensioni dei pori e la densità effettiva svolgono un ruolo cruciale nella selezione dei tipi di tabacco, nel processo di produzione e nelle proprietà di umidificazione fisiche e sensoriali finali.
Applicazione dell'analizzatore di adsorbimento di gas nei rifiuti di tabacco
Nel processo di produzione e lavorazione del tabacco, viene generata una grande quantità di rifiuti di tabacco, come paglia di tabacco, tabacco ammuffito e tabacco residuo, tra cui la paglia di tabacco è il principale rifiuto. Tuttavia, la maggior parte dei rifiuti del tabacco viene attualmente smaltita mediante smaltimento, seppellimento diretto o semplicemente bruciatura, il che non solo provoca un uso inefficiente delle risorse, ma anche gravi problemi di inquinamento ambientale. Se si riuscisse a realizzare un utilizzo efficace di questi scarti del tabacco, si produrrebbero enormi benefici economici e buoni benefici ecologici.
Foglie di tabacco, immagine da Internet
È stato riscontrato che l'applicazione dei rifiuti di tabacco nel campo dei materiali porosi (principalmente biomassa porosa e materiali porosi in carbonio) comprende principalmente due aspetti: l'applicazione degli stessi materiali del tabacco e la ricerca nel campo dei materiali in carbonio come materie prime. Tra questi, la derivatizzazione dei materiali di carbonio e l'applicazione nel campo dell'elettrochimica (supercondensatori) sono due percorsi importanti per l'utilizzo ad alto valore dei rifiuti di tabacco in futuro. Le principali direzioni applicative sono le seguenti.
1. Materiale Biochar : preparato mediante metodo di carbonizzazione diretta. I canali dei pori sono principalmente microporosi e macroporosi, con pori sottosviluppati e un'area superficiale specifica relativamente bassa (<400 m 2 /g). È comunemente usato come ammendante, non solo per aumentare la materia organica o i nutrienti (C, N, P, K) nel terreno ma anche nell'umidificazione del suolo, nella composizione degli elementi superficiali (rapporto H/C, O/C), e la superficie specifica del biochar sono due fattori importanti che influenzano la sua igroscopicità .
2. Materiali di carbonio porosi : i materiali di carbonio preparati con il metodo di attivazione (incluso il metodo di autoattivazione) hanno pori ben sviluppati e sono principalmente microporosi. Viene utilizzato principalmente per l'adsorbimento di coloranti organici o metalli pesanti nelle acque reflue. In termini di adsorbimento dei metalli pesanti, le proprietà di adsorbimento del biochar vengono utilizzate principalmente per ridurre la biodisponibilità dei metalli pesanti nel suolo da parte delle piante di tabacco e quindi ridurre l’accumulo di elementi di metalli pesanti nelle piante.
3. Materiali di carbonio poroso a base di gambo di tabacco : utilizzando gambo di tabacco e altri rifiuti, i materiali di carbonio poroso preparati hanno un'elevata area superficiale specifica e caratteristiche di struttura dei pori multilivello, che mostrano prestazioni eccellenti nel campo dell'adsorbimento di gas e dei supercondensatori.
Analizzatore microporoso ad alte prestazioni CIQTEK
L'analizzatore microporoso ad alte prestazioni serie CIQTEK UltraSorb X800 con metodo del volume statico si concentra sulla caratterizzazione superficiale dei materiali microporosi. L'apparecchiatura si basa su tubazioni in acciaio inossidabile, con un design innovativo del tubo campione sigillato con superficie metallica VCR per migliorare la tenuta complessiva del processo di flusso delle tubazioni del gas, con i vantaggi del mantenimento del vuoto a lungo termine, rapporto di pressione parziale ultrabasso, costante controllo della temperatura e flussi multipli. È in grado di eseguire test di adsorbimento di gas su materiali porosi in carbonio e di analizzare parametri come l'area superficiale specifica BET, la capacità dei pori microporosi e la distribuzione delle dimensioni dei pori dei materiali, che a loro volta possono effettuare una valutazione fondamentale dell'adsorbimento e delle prestazioni catalitiche del materiali.
Analizzatore microporoso ad alte prestazioni CIQTEK UltraSorb X800
Di seguito sono riportati esempi di caratterizzazione di materiali di carbonio porosi utilizzando gli analizzatori microporosi ad alte prestazioni della serie CIQTEK UltraSorb X800.
La Figura 1 dimostra che l'area superficiale specifica del BET per materiali porosi in carbonio è 1870 m 2 /g. Per i materiali microporosi, l'adsorbimento dell'azoto è più vicino all'adsorbimento a saturazione del monostrato e l'area superficiale specifica di Langmuir viene generalmente osservata e risulta essere pari a 2105 m 2 / g .
L'isoterma di adsorbimento-desorbimento di N 2 nella Figura 2 è un'isoterma di classe I, che indica una struttura microporosa più abbondante.
In combinazione con l'analisi del diagramma di distribuzione delle dimensioni dei pori, la distribuzione delle dimensioni dei pori HK nella Figura 3 mostra una distribuzione più concentrata della dimensione dei pori di un microporo vicina a 0,66 nm, indicando che la dimensione dei pori più numerabile è 0,66 nm.
Figura 1 Risultati del test BET su materiali in carbonio porosi
Figura 2 Isoterma di adsorbimento-desorbimento N 2 di materiale di carbonio poroso
Figura 3 Distribuzione delle dimensioni dei pori microporosi HK del materiale di carbonio poroso
Applicazione della tecnologia di risonanza paramagnetica elettronica (EPR) nell'industria del tabacco
Inoltre, i radicali liberi sono una delle sostanze nocive più importanti presenti nel fumo di sigaretta, poiché attaccano direttamente e indirettamente i componenti cellulari, portando all’ossidazione dei tessuti e delle cellule umane, danneggiando i lipidi e le proteine sulle membrane cellulari e causando malattie come il cancro. La tecnologia EPR è l'unica tecnologia in grado di rilevare e analizzare direttamente i radicali liberi e, in combinazione con la tecnologia di cattura dei radicali liberi, può identificare i tipi di radicali liberi dannosi nel fumo di sigaretta, ottenere una svolta nei metodi di ricerca e identificare ulteriormente le loro strutture, che può guidare e sviluppare corrispondenti tecnologie di eliminazione dei radicali liberi.
Spettrometro CIQTEK EPR (ESR).
EASY-V 3220 e 3210 sono gli strumenti di analisi della superficie specifica e della dimensione dei pori BET sviluppati indipendentemente da CIQTEK, utilizzando il metodo volumetrico statico. ▪ Test dell'area superficiale specifica, intervallo 0,0005 (m 2 /g) e superiore. ▪ Analisi della dimensione dei pori: 0,35 nm-2 nm (micropori), analisi della distribuzione delle dimensioni dei micropori; 2 nm-500 nm (mesoporo o macroporo). ▪ Due stazioni di analisi. EASY-V 3220: analisi simultanea di 2 campioni; EASY-V 3210: test alternato di 2 campioni. ▪ Dotato di pompa molecolare.
Saperne di piùEASY-V 1220 è lo strumento di analisi della superficie specifica e della dimensione dei pori BET sviluppato indipendentemente da CIQTEK, utilizzando il metodo volumetrico statico. ▪ Test dell'area superficiale specifica, intervallo 0,0005 (m 2 /g) e superiore. ▪ Analisi della dimensione dei pori: 2 nm-500 nm. ▪ Due stazioni di analisi, analisi simultanea di 2 campioni. ▪ Dotato di pompa per vuoto a due stadi.
Saperne di piùEASY-V 3440 è lo strumento di analisi della superficie specifica e della dimensione dei pori BET sviluppato indipendentemente da CIQTEK, utilizzando il metodo volumetrico statico . ▪ Test dell'area superficiale specifica, intervallo 0,0005 (m 2 /g) e superiore. ▪ Analisi della dimensione dei pori: 0,35 nm-2 nm (micropori), analisi della distribuzione delle dimensioni dei micropori; 2 nm-500 nm (mesoporo o macroporo). ▪ Quattro stazioni di analisi, analisi simultanea di 4 campioni. ▪ Dotato di pompa molecolare.
Saperne di piùEASY-V 1440 è lo strumento di analisi della superficie specifica e della dimensione dei pori BET sviluppato indipendentemente da CIQTEK, utilizzando il metodo volumetrico statico. ▪ Test dell'area superficiale specifica, intervallo 0,0005 (m 2 /g) e superiore. ▪ Analisi della dimensione dei pori: 2 nm-500 nm. ▪ Quattro stazioni di analisi, analisi simultanea di 4 campioni. ▪ Dotato di pompa per vuoto a due stadi.
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