"Perfectionnements aux filtres ou matières filtrantes';
La présente invention concerne des perfectionnements aux filtres ou matières filtrantes.
Un but de l'invention est de prévoir un filtre ou matière filtrante d'un type amélioré pour la séparation de l'oxyda nitrique à partir d'un milieu gazeux, par exemple à partir de l'air.
Un but plus particulier de l'invention est de prévoir un filtre ou matière filtrante, qui soit efficace en pratique pour séparer l'oxyde nitrique de la fumée des cigarettes ou autres articles à fumer.
Suivant. la présente invention, un filtre ou matière filtrante pour la séparation de l'oxyde nitrique comprend du charbon activé sur lequel un composé C-nitroso a été adsorbé, le ou les groupes substituants quelconques de ce composé, autres que
le ou les groupes nitroso, étant d'une identité et d'une position telles, dans la structure moléculaire de ce composé, qu'ils n'ont pas d'effet-néfaste ou d'effet néfaste critique sur l'intégrité du ou des groupes nitroso.
Le composé C-nitroso est avantageusement un composé aromatique.
Le charbon activé peut se présenter sous la forme de fibres, de filaments ou d'une étoffe, mais il se trouve de préférence sous la forme de particules, en étant plus particulièrement encore un charbon à base de houille granulaire. Le charbon devrait être d'un type poreux de manière à présenter une aire totale relativement élevée. La dimension des particules peut se situer, de façon appropriée, dans l'intervalle d'environ 0,2 à 3,5 mm, de préférence dans l'intervalle de 0,5 à 1,4 mm. Le char-bon peut être dans un état lié, au moins dans un état lié de manière lâche en permettant l'accès de la fumée à ce charbon.
Le taux de chargement du composé C-nitroso sur le charbon se situe de façon appropriée dans l'intervalle de 2 à 15% en poids sur la base d'un charbon non traité, avantageusement dans l'intervalle de 5 à 7%.
Bien qu'un filtre efficace pour séparer au moins 3% à
35% en poids de l'oxyde nitrique à partir de la fumée du tabac serait considéré, d'une façon générale, comme étant intéressant, un rendement inférieur de filtration pour l'oxyde nitrique, par exemple n'atteignant qu'environ 20%, pourrait encore être considéré comme ayant un intérêt dans le cas d'une cigarette d'un haut débit d'oxyde nitrique.
L'utilisation, dans un filtre, d'un composé C-nitrcso adsorbé sur du charbon activé peut être appliquée en combinaison avec une ventilation du filtre, un effet synergique pouvant apparemment être obtenu. Dans certains cas, en conséquence, on peut atteindre un rendement global requis de filtration pour
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commode du point de vue pratique et/ou d'une manière économique en employant la combinaison précitée.
Le rendement de filtration pour l'oxyde nitrique peut également être amélioré de façon significative en employant, pour le charbon activé, un charbon qui a été chargé d'un métal approprié. Pour obtenir les meilleurs résultats, le métal doit être sous la forme métallique, c'est-à-dire d'une valence zéro. Le métal peut être du cuivre ou du fer à un taux de chargement,sur la base d'un charbon non traité, allant jusqu'à environ 10% en poids. Le taux de chargement du métal peut avantageusement se situer dans l'intervalle d'environ 1 à 5%. Non seulement des
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être atteinte avec du charbon non métallisé peuvent être obtenus à des taux de chargement fortement réduits du composé C-nitroso, par la métallisation du charbon, mais en outre, avec des taux de chargement modestes de métal, on peut atteindre des valeurs de filtration de NO qui dépassent nettement celles pouvant être obtenues de façon pratique en utilisant du charbon non métallisé.
De ce fait, avec des charbons métallisés, le taux de chargement du composé C-nitroso peut se situer dans un intervalle d'environ 2 à environ 5% par rapport au charbon non traité.
La métallisation du charbon présente en outre l'avantage que la matière de filtration est ainsi rendue efficace pour la séparation d'un autre composant de la fumée du tabac, par exemple l'acide cyanhydrique.
Exemple-1
On a préparé du nitrosobenzène par le procédé de Coleman et col. (Organic Synthèses Collective, Vol. III, édité par B.C. Horning, pages 668-70), et une certaine quantité de charbon activé granulaire, fourni sous la dénomination
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Angleterre, est humidifiée à fond avec une solution du nitrosobenzène dans de l'éthanol. On laisse ensuite évaporer le solvant à la température ambiante. Le taux de chargement résultant du nitrosobensène adsorbé sur le charbon est de 7%.
On dispose 100 mg du charbon granulaire ainsi traité dans la cavité d'un filtre triple, comprenant à chaque extrémité de la cavité, un bouchon filtrant d'une longueur de 5 mm, fait d'acétate de cellulose. Ce filtre est attaché à une baguette de cigarette comportant une charge de tabac séché à la fumée. La cigarette à bout filtrant ainsi formée est ensuite fumée sous des conditions classiques, c'est-à-dire à raison d'une bouffée d'un volume de 35 cm<3> d'une durée de 2 secondes toute les minutes, et ce jusqu'à ce que l'on ait un mégot d'une longueur de
8 mm. On a observé que le filtre enlève 63% en poids de l'oxyde nitrique à partir de la fumée du tabac.
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On répète le procédé de l'Exemple 1 en utilisant, avec le même taux de chargement, du 2-nitrosotoluène obtenu de la société Aldrich Chemical Co- Ltd., de Gillingham, Dorset, Angleterre, au lieu du nitrosobenzène. Le rendement de filtra-
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Exemple 3
On a préparé du 2,4,6-triméthylnitrosobenzène par le procédé de Di Nunno (Journal of Chemical Society (Section C) ,
1970, page 1423). En utilisant le composé ainsi préparé, on répète à nouveau le procédé de l'Exemple 1. Le rendement de filtration de NO observé est de 40%.
Exemple 4
On répète l'Exemple 1 en utilisant du 2,4,6-tri-tbutylnitrosobenzène préparé au départ de 2,4,6-tri-t-butylaniline suivant le procédé de Di Nunno (ibidem) , le produit intermédiaire étant préparé par la méthode de Bartlett(Journal of American Chamical Society, 1956, Vol. 76, page 2349). Le ren-
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Exemple 5
On a obtenu du 4-chloronitrosobenzène au départ de 4-chloraniline suivant le procédé de Di Nunno (ibidem) et on répète l'Exemple 1. Le rendement de filtration de NO observé est de 62% .
Exemple 6
On répète l'Exemple 1, sauf que le composé C-nitroso utilisé est du 2,4,6-trichloronitrosobenzène. Celui-ci est obtenu par le procédé de Di Nunno (ibidem), le produit brut étant recristallisé deux fois dans de l'acide acétique glacial. Le rendement de filtration de NO observé est de 38%.
Exemple 7
On répète l'Exemple 1 en utilisant du 2-méthyl-2nitrosopropane obtenu de la société Aldrich Chemical Co. Ltd.
Le rendement de filtration de NO est de 33%.
Exemple 8
On répète l'Exemple 1 en utilisant de la 2-méthyl-2nitrosopentane-2-one préparée par la méthode de Harries et col.
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Exemple 9
On prépare de la 2,6-diméthyl-6-nitrosohept-2-en-4-one par traitement de bromure de 4-oxo-tétraméthyl-pipéridino-loxyle avec un mélange d'hydroxyde de sodium aqueux et de tétrachlorure de carbone. On utilise ce composé C-nitroso de nouveau en répétant l'Exemple 1. Le rendement de filtration observé pour l'oxyde nitrique est de 55%.
Exemple 10
On répète l'Exemple 1 en utilisant de la N,N-diméthyl- 4-nitrosoaniline obtenue de la société Aldrich Chemical Co. Ltd.
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utilisant la matière de l'Exemple 10, est faible. Ceci est dû au fait que le groupe N,N-diméthylamino présent dans la structure moléculaire du composé C-nitroso a un effet néfaste sur l'intégrité du groupe nitroso. Toutefois, comme mentionné précédemment, dans certains cas, un rendement de filtration de la matière, en ce qui concerne le NO, n'atteignant qu'environ 20% peut être acceptable. Une telle matière peut de plus Atre utilisée conjointement à une ventilation du filtre. Un mode de réalisation d'une telle ventilation sera mis en évidence par la suite dans l'Exemple 13.
Exemple 11
On fait adsorber du nitrosobenzène à divers chargements sur un certain nombre de charbons activés granulaires différents, et les rendements de filtration d'oxyde nitrique respectifs sont déterminés comme pour l'Exemple 1 mais avec des baguettes de cigarette comportant des charges mixtes de tabac. Les résultats sont présentés par le Tableau I suivant.
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Dans ce tableau, B.P.L. et Anthrasorb CC 1236 sont des charbons d'anthracite, le premier étant fourni par la société Pittsburgh Activated Carbcn Co. de Pennsylvanie, U.S.A. MF3, Picatif 60413 et 207C sont des charbons dérivant de noix de coco, fournis respectivement par Chemviron Ltd., Bruxelles, Belgique;
Société Pica, Paris, France, et Sutcliffe-Speakman Ltd., Leigh, Lancashire, Angleterre. Actibon X est un charbon dérivant du bois, fourni par la société Hooker-Mexicana S.A. de Mexico.
En considérant le tableau précédent, on peut voir que, lorsque le chargement de nitrosobenzène est augmenté de 0 à 5%, les rendements de filtration de NO, pour tous les charbons, augmentent rapidement, tandis que, lorsque les taux de chargement sont encore augmentés jusqu'à 15%, les rendements de filtration de NO s'élèvent de façon plus graduelle. Ces résultats montrent qu'un chargement optimum se situe dans un intervalle approximatif de 5 à 7%.
Exemple-12
On répète l'Exemple 1 en utilisant du nitrosobenzène
à un taux de chargement de 5% sur un charbon actif et granulaire Anthrasorb CC 1844. La baguette de cigarette est formée d'une charge de tabac mixte. Le rendement de filtration de NO observé est de 53%.
Exemple 13
On fait adsorber du nitrosobenzène à un taux de chargement de 5% sur du charbon activé granulaire B.P.L. Une quantité de 100 mg du charbon traité est disposée dans la cavité 1 de chacun d'un certain nombre de filtres triples 2 comportant, à chaque extrémité de la cavité 1, un bouchon filtrant en acétate de cellulose 3, comme illustré par le dessin annexé, qui présente une coupe longitudinale schématique à travers un bout filtrant. Chaque filtre, entouré par une enveloppe poreuse 4, est attaché
à une baguette de cigarette 5 comportant une charge de tabac mixte dans l'enveloppe habituelle 6. Les filtres 2 sont attachés aux baguettes de tabac correspondantes 5 par des embouts 7 présentant des nombres variables de rangées de micro-perforations
8 formées par laser et disposées tout autour d'une zone centrale de la cavité 1 pour assurer des degrés variables de ventilation.
Les cigarettes à bout filtrant ainsi formées et des cigarettes témoins d'un débit similaire ont été fumées sous des conditions normales jusqu'à une longueur de mégot de 8 mm, et on a déterminé le débit d'oxyde nitrique pour chaque cigarette.
Les cigarettes témoins différaient des cigarettes décrites ci-dessus en ce sens que les cavités de leurs filtres contenaient
100 mg de charbon actif et granulaire B. P.L. non traité .
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TABLEAU II
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Les valeurs de retenue attendue d'oxyde nitrique due au nitrosobenzène dérivent d'une relation entre la retenue et le débit d'oxyde nitrique, déterminée en attachant des filtres triples non ventilés, contenant chacun 100 mg de charbon activé granulaire B.P.L. portant un chargement de 5% de nitrosobenzène, à des baguettes de cigarette de différents débits prédéterminés d'oxyde nitrique. On a constaté que la relation est une relation virtuellement en ligne droite.
Une comparaison des valeurs effective et attendue de la retenue d'oxyde nitrique montre qu'avec une augmentation de la ventilation, la retenue effective est de plus en plus supérieure à la retenue attendue. Cela signifie que l'on a obtenu un effet synergique.
Un effet synergique similaire sur la retenue de l'oxyde nitrique a été observé lorsque les perforations de ventilation ont été réalisées par-dessus les bouchons en acétate de cellulose, prévus à l'extrémité pour la bouche, au lieu de l'être au-dessus des cavités 1. Lorsque les perforations sont prévues par-dessus les bouchons extrêmes du côté tabac, l'effet synergique est moins prononcé.
Exemple 14
Des charbons activés granulaires B.P.L., présentant
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imprégnés par du nitrosobenzène à des taux de chargement de 0,
1%, 2%, 5%, 10% et 15% par rapport au charbon métallisé.
On dispose des quantités de 100 mg des charbons respectifs dans les cavités de filtres triples, chaque filtre comprenant à chaque extrémité de la cavité, un bouchon d'une longueur de 5 mm en acétate de cellulose. Les filtres sont attachés à des baguettes de cigarette comportant une charge de tabac mixte.
Chaque baguette de cigarette est telle qu'elle donne un débit
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attaché. Les cigarettes à bout filtrant ainsi formées sont alors fumées sous les conditions traditionnelles. Dans chaque cas, on a procédé à une détermination du rendement de filtration de NO du filtre. Les résultats obtenus sont présentés par le Tableau III suivant.
TABLEAU III
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un taux de chargement de cuivre n'atteignant que 0,1% améliore le rendement de filtration de NO à tous les taux de chargement de nitrobenzène. Un chargement de 1,0% de cuivre donne des rendements de filtration de NO encore plus nettement améliorés.
Une augmentation du chargement du cuivre jusqu' à un taux de 5% donne des rendements de filtration de NO qui sont très proches de ceux obtenus à un chargement de 1%. Une augmentation du char- <EMI ID=17.1>
cuivre. On peut donc en déduire que, lorsqu'on utilise du nitrosobenzène comme composé C-nitroso et qu'on choisit du B.P.L. à titre de charbon activé, les taux les meilleurs de chargement de cuivre se situent dans l'intervalle d'environ 1 à environ 5%.
On peut également observer qu'à tout niveau particulier quelconque de chargement du cuivre, il y a une élévation accentuée du rendement de filtration de NO lors d'une augmentation du taux de chargement du nitrosobenzène de 0 à 2%, mais que des augmentations relativement faibles seulement de ce rendement de filtration de NO se constatent si on passe de 5 à 10% et de 10
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donc aucun avantage apparent à utiliser des taux de chargement de nitrosobenzène- supérieurs à environ 5%, en particulier lorsque le taux de chargement du cuivre se situe dans l'intervalle d'environ 1 à 5%.
Exemple 15
On suit le procédé de l'Exemple 14, sauf que l'on utilise des charbons activés chargés par du fer, les charbons étant à nouveau du type B. P. L. Les résultats obtenus avec ces charbons chargés de fer sont présentés par le Tableau IV suivant.
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Comme on paît le voir de ce Tableau IV, l'allure générale des résultats est semblable à celle atteinte en utilisant les charbons chargés au cuivre, bien que l'amélioration dans les rendements de filtration de NO par rapport à un charbon non
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tallisation par du cuivre. Les résultats illustrent toutefois un effet d'une utilité bien déterminée, spécialement lorsqu'on tient compte du coût relativement plus faible des charbons à charge de fer. On peut également observer du Tableau IV que les rendements de filtration de NO à un taux de chargement de 5% de fer ne sont pas étroitement similaires à ceux obtenus à un taux de chargement de 1%, comme c'était le cas avec les charbons à charge de cuivre, mais sont par contre quelque peu inférieurs. On peut donc conclure qu'avec des charbons B.P.L. traités au nitrosobenzène, les taux les meilleurs de chargements
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Bien que, dans les Exemples précédents, les charbons . traités par le composé C-nitroso soient déposés dans les cavités