CN105854059B - 生活垃圾复合纳米除臭剂及其制备和使用方法 - Google Patents

生活垃圾复合纳米除臭剂及其制备和使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明生活垃圾复合纳米除臭剂及其制备和使用方法，涉及一种除臭组合物，特别是涉及一种处理生活垃圾的复合纳米除臭剂及其制备和使用方法。其目的是为了提供一种以氢氧化铁和纳米过氧化钙为核心的生活垃圾复合纳米除臭剂及其制备和使用方法。本发明生活垃圾复合纳米除臭剂包括：氢氧化铁、纳米过氧化钙、表面活性剂和水。其制备方法为：将氢氧化铁、纳米过氧化钙、表面活性剂和水混合后经超声震荡，即得到处理生活垃圾的复合纳米除臭剂。本发明复合纳米除臭剂制备简单，使用方便，具有较强的渗透性和迁移能力，除臭效果高效稳定、标本兼治，可广泛用于垃圾中转站、填埋场及焚烧发电厂等区域恶臭控制。本发明用于除臭剂制备技术领域。

Description

生活垃圾复合纳米除臭剂及其制备和使用方法
技术领域
本发明涉及一种除臭组合物，特别是涉及一种处理生活垃圾的复合纳米除臭剂及其制备和使用方法。
背景技术
随着我国人民生活水平不断提高，生活垃圾产生量也随之迅速增加。据不完全统计，仅2014年，我国产生的生活垃圾就高达1.7亿吨。随着生活垃圾体量日益激增，处理难度也不断加大，其处理处置及二次污染控制已成为我国乃至全球各国普遍面临的环境治理难题之一。尤其在人口密集的城市，生活垃圾在集中化处理处置过程中极易产生二次污染问题，特别是恶臭污染控制，已经成为人们普遍关注的重大民生问题。
生活垃圾一般具有有机物含量高、组分复杂、含水率高等特征，在集中化处理处置过程中极易滋生大量细菌，不断降解生活垃圾中的蛋白质、糖类等有机物，并释放出多种令人厌恶的气体。这些恶臭气体一般有以下五类组成成分：1)含硫物质，如硫化氢、硫醚、硫醇等；2)含氮物质，如氨气、有机胺、吲哚等；3)含卤物质，如氯气、卤代烃等；4)含氧物质，如醇、酚、醛等；5)烃类物质，如烷烃、芳香烃等。恶臭气体成分在好氧和厌氧条件下均可产生，但主要的致臭物质(如硫化氢)来自有机物厌氧发酵过程。
对生活垃圾进行恶臭污染控制一般从以下几个方面展开：1)固定或隔离有机物成分，2)减少甚至杀灭产生恶臭的微生物，3)改变微生物生长环境，抑制致臭细菌生长，4)吸附、降解产生恶臭的主要气体成分。目前，国内外关于生活垃圾恶臭控制的技术主要有物理除臭法(如掩蔽中和法、稀释扩散法、吸附法等)、化学除臭法(如化学洗涤法、化学氧化法、光催化氧化法等)和生物除臭法(如生物过滤法、微生物菌群除臭法等)。总体而言，目前尚未有能够广泛应用于实际的除臭技术。例如，传统化学氧化法通过添加各种氧化剂(如H2O2、KMnO4、FeCl3等)降低还原菌活性并氧化硫化氢等恶臭气体。但是，这些氧化剂往往因作用时间短、流失大、药剂用量大等问题而未能得到广泛应用。再如采用EM菌的微生物菌群除臭法，利用喷洒在生活垃圾表面的活性微生物对恶臭气体的降解作用，从而控制恶臭气体释放。然而这类生物除臭技术仍存在菌种筛选、培育及保存困难、除臭效果稳定性较差等方面问题。
目前市面上常采用氢氧化铁作为垃圾除臭液，但其无法达到去除氨气的目的，且氢氧化铁在酸性条件下除硫化氢过程缓慢，另外，氢氧化铁晶型极差，容易溶解而造成药剂浪费或无法充分利用。
因此，急需寻找一种高效稳定、操作简便、普适性强的生活垃圾恶臭控制技术。
发明内容
本发明是为了解决以上技术问题，而提供了一种以氢氧化铁和纳米过氧化钙为核心的生活垃圾复合纳米除臭剂及其制备和使用方法，该除臭剂可广泛用于生活垃圾中转站、填埋场等工艺和流程的恶臭污染控制。
本发明生活垃圾复合纳米除臭剂，各组分及其质量分数如下：
所述纳米过氧化钙为粒径为10～250nm的粉末；
所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基三甲基溴化铵。
本发明生活垃圾复合纳米除臭剂的制备方法，包括以下步骤：将权利要求1中所述的氢氧化铁、纳米过氧化钙、表面活性剂和水混合后，超声震荡10～30min，即制得生活垃圾复合纳米除臭剂。
进一步，本发明生活垃圾复合纳米除臭剂的制备方法，所述超声震荡采用超声清洗器。
进一步，本发明生活垃圾复合纳米除臭剂的制备方法，所述超声清洗器的声波频率为20～50kHz。
本发明生活垃圾复合纳米除臭剂的使用方法，包括以下步骤：将复合纳米除臭剂用水稀释50～200倍，边稀释边搅拌，待混合均匀后形成稳定混合液，喷洒于生活垃圾的表面，喷洒量为生活垃圾质量的0.02～0.5％。
研究发现，过氧化钙是一种兼具氧化性和释氧能力的化合物，可有效去除硫化氢、氨气，常被作为消毒杀菌剂使用。过氧化钙可在水中缓慢发生如下反应：
2CaO2+2H2O→2Ca(OH)2+O2↑
过氧化钙通过与水反应，释放氧气从而改变环境条件(从厌氧到好氧)，产生的氢氧化钙使环境处于碱性条件。氢氧化铁是一种非晶态水合铁氧化物，具有两性，易溶于无机酸并略溶于碱性溶液中。氢氧化铁可与一系列还原剂或铁还原细菌发生氧化还原作用，生成单质硫。以硫化氢为例，可发生如下反应：
H2S+2OH-→2H2O+S2-
2Fe(OH)3+S2-→2Fe(OH)2+S+2OH-
本发明同现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1)本发明的生活垃圾复合纳米除臭剂通过将氢氧化铁与纳米过氧化钙的联用，辅以表面活性剂以稳定分散纳米过氧化钙，使喷洒液能在复杂垃圾内部具有良好的渗透性，并非局限于表面除臭，而是渗透至垃圾堆内部，达到更彻底更持久的除臭效果；
2)本发明的原料组合中加入了纳米过氧化钙，使氢氧化铁处于较高浓度，也保证了除臭剂喷洒后的长期效果；
3)本发明的生活垃圾复合纳米除臭剂通过对恶臭气体吸附去除、调节微生物生长环境、降低甚至杀灭微生物、固定有机物成分等多方位控制生活垃圾恶臭释放，达到了标本兼治的效果；
4)本发明所述复合纳米除臭剂，采用了纳米过氧化钙，较传统过氧化钙而言降低了粒径，提高比表面积，极大提高氧气释放速率、强氧化剂的产生速率，从而达到快速吸附去除环境中硫化氢、氨气等的目的，强化了其在恶臭污染控制方面的效果，对生活垃圾恶臭控制更加高效、稳定、可靠；
5)本发明所述复合纳米除臭剂的制备方法简单，对制备设备要求低，制备成本低廉；操作使用方法同样简单易掌握；本发明可以广泛用于生活垃圾中转站、填埋场及焚烧发电厂区域的生活垃圾恶臭污染控制。
具体实施方式
以下结合实施例及验证试验对本发明的生活垃圾复合纳米除臭剂及其制备和使用方法做进一步的说明。
实施例1
本实施例的生活垃圾复合纳米除臭剂按以下步骤制备：将氢氧化铁、纳米过氧化钙粉末、十二烷基苯磺酸钠与水混合后，采用超声清洗器24kHz，超声震荡14min，制得生活垃圾复合纳米除臭剂。其中氢氧化铁占36％，纳米过氧化钙粒径为10～60nm、占17.0％，十二烷基苯磺酸钠占2.4％。
实施例2
本实施例的生活垃圾复合纳米除臭剂按以下步骤制备：将氢氧化铁、纳米过氧化钙粉末、十二烷基三甲基溴化铵与水混合后，采用超声清洗器20kHz，超声震荡18min，制得生活垃圾复合纳米除臭剂。其中氢氧化铁占30％，纳米过氧化钙粒径为80～250nm、占4.8％，十二烷基三甲基溴化铵占1.3％。
实施例3
本实施例的生活垃圾复合纳米除臭剂按以下步骤制备：将氢氧化铁、纳米过氧化钙粉末、十二烷基三甲基溴化铵与水混合后，采用超声清洗器28kHz，超声震荡10min，制得生活垃圾复合纳米除臭剂。其中氢氧化铁占23％，纳米过氧化钙粒径为50～150nm、占15.5％，十二烷基三甲基溴化铵占0.5％。
实施例4
本实施例的生活垃圾复合纳米除臭剂按以下步骤制备：将氢氧化铁、纳米过氧化钙粉末、十二烷基三甲基溴化铵与水混合后，采用超声清洗器30kHz，超声震荡24min，制得生活垃圾复合纳米除臭剂。其中氢氧化铁占10％，纳米过氧化钙粒径为80～250nm、占10％，十二烷基三甲基溴化铵占6％。
实施例5
本实施例的生活垃圾复合纳米除臭剂按以下步骤制备：将氢氧化铁、纳米过氧化钙粉末、十二烷基苯磺酸钠与水混合后，采用超声清洗器50kHz，超声震荡22min，制得生活垃圾复合纳米除臭剂。其中，氢氧化铁占20％，纳米过氧化钙粒径为10～60nm、占19％，十二烷基苯磺酸钠占7.5％。
实施例6
本实施例的生活垃圾复合纳米除臭剂按以下步骤制备：将氢氧化铁、纳米过氧化钙粉末、十二烷基苯磺酸钠与水混合后，采用超声清洗器36kHz，超声震荡27min，制得生活垃圾复合纳米除臭剂。其中，氢氧化铁占35％，纳米过氧化钙粒径为50～150nm、占25％，十二烷基苯磺酸钠占8.3％。
实施例7
本实施例的生活垃圾复合纳米除臭剂按以下步骤制备：将氢氧化铁、纳米过氧化钙粉末、十二烷基苯磺酸钠与水混合后，采用超声清洗器45kHz，超声震荡30min，制得生活垃圾复合纳米除臭剂。其中，氢氧化铁占45％，纳米过氧化钙粒径为10～60nm、占23％，十二烷基苯磺酸钠占9.8％。
实施例8
本实施例的生活垃圾复合纳米除臭剂按以下步骤制备：将氢氧化铁、纳米过氧化钙粉末、十二烷基三甲基溴化铵与水混合后，采用超声清洗器40kHz，超声震荡25min，制得生活垃圾复合纳米除臭剂。其中氢氧化铁占40％，纳米过氧化钙粒径为80～250nm、占29.5％，十二烷基三甲基溴化铵占9.2％。
实施例9
本实施例的生活垃圾复合纳米除臭剂的使用方法按以下步骤进行：实施例1制得生活垃圾复合纳米除臭剂用水稀释160倍，边稀释边搅拌，待混合均匀后，喷洒于生活垃圾的表面，喷洒量为生活垃圾质量的0.02％。采用PTM400-H2S泵吸式硫化氢分析仪检测硫化氢浓度，采用SLC-OP型手提式恶臭检测仪检测复合型恶臭浓度，5h后硫化氢去除91％，复合型恶臭去除88％。
实施例10
本实施例的生活垃圾复合纳米除臭剂的使用方法按以下步骤进行：实施例2制得生活垃圾复合纳米除臭剂用水稀释50倍，边稀释边搅拌，待混合均匀后，喷洒于生活垃圾的表面，喷洒量为生活垃圾质量的0.5％。采用PTM400-H2S泵吸式硫化氢分析仪检测硫化氢浓度，采用SLC-OP型手提式恶臭检测仪检测复合型恶臭浓度，5h后硫化氢去除88％，复合型恶臭去除55％。
实施例11
本实施例的生活垃圾复合纳米除臭剂的使用方法按以下步骤进行：实施例3制得生活垃圾复合纳米除臭剂用水稀释80倍，边稀释边搅拌，待混合均匀后，喷洒于生活垃圾的表面，喷洒量为生活垃圾质量的0.45％。采用PTM400-H2S泵吸式硫化氢分析仪检测硫化氢浓度，采用SLC-OP型手提式恶臭检测仪检测复合型恶臭浓度，5h后硫化氢去除78％，复合型恶臭去除83％。
实施例12
本实施例的生活垃圾复合纳米除臭剂的使用方法按以下步骤进行：实施例4制得生活垃圾复合纳米除臭剂用水稀释200倍，边稀释边搅拌，待混合均匀后，喷洒于生活垃圾的表面，喷洒量为生活垃圾质量的0.25％。采用PTM400-H2S泵吸式硫化氢分析仪检测硫化氢浓度，采用SLC-OP型手提式恶臭检测仪检测复合型恶臭浓度，5h后硫化氢去除70％，复合型恶臭去除62％。
实施例13
本实施例的生活垃圾复合纳米除臭剂的使用方法按以下步骤进行：实施例5制得生活垃圾复合纳米除臭剂用水稀释90倍，边稀释边搅拌，待混合均匀后，喷洒于生活垃圾的表面，喷洒量为生活垃圾质量的0.42％。采用PTM400-H2S泵吸式硫化氢分析仪检测硫化氢浓度，采用SLC-OP型手提式恶臭检测仪检测复合型恶臭浓度，5h后硫化氢去除88％，复合型恶臭去除87％。
实施例14
本实施例的生活垃圾复合纳米除臭剂的使用方法按以下步骤进行：实施例6制得生活垃圾复合纳米除臭剂用水稀释180倍，边稀释边搅拌，待混合均匀后，喷洒于生活垃圾的表面，喷洒量为生活垃圾质量的0.06％。采用PTM400-H2S泵吸式硫化氢分析仪检测硫化氢浓度，采用SLC-OP型手提式恶臭检测仪检测复合型恶臭浓度，5h后硫化氢去除90％，复合型恶臭去除87％。
实施例15
本实施例的生活垃圾复合纳米除臭剂的使用方法按以下步骤进行：实施例7制得生活垃圾复合纳米除臭剂用水稀释120倍，边稀释边搅拌，待混合均匀后，喷洒于生活垃圾的表面，喷洒量为生活垃圾质量的0.32％。采用PTM400-H2S泵吸式硫化氢分析仪检测硫化氢浓度，采用SLC-OP型手提式恶臭检测仪检测复合型恶臭浓度，5h后硫化氢去除95％，复合型恶臭去除88％。
实施例16
本实施例的生活垃圾复合纳米除臭剂的使用方法按以下步骤进行：实施例8制得生活垃圾复合纳米除臭剂用水稀释140倍，边稀释边搅拌，待混合均匀后，喷洒于生活垃圾的表面，喷洒量为生活垃圾质量的0.1％。采用PTM400-H2S泵吸式硫化氢分析仪检测硫化氢浓度，采用SLC-OP型手提式恶臭检测仪检测复合型恶臭浓度，5h后硫化氢去除92％，复合型恶臭去除82％。
验证试验1
在江苏扬中某生活垃圾中转站进行现场除臭试验，选择腐臭味较重、含硫化氢等酸性气体多的池子。
将实施例1中制备的生活垃圾复合纳米除臭剂用水稀释50倍并充分搅拌混匀，然后经高压喷雾装置喷洒到垃圾中转站的压缩池内，按每吨生活垃圾喷洒质量百分比为0.05％的复合纳米除臭剂进行喷洒。并设置平行试验，与市售氢氧化铁除臭剂、过氧化钙除臭剂的除臭效果进行对比。
除臭效果检测
在喷洒前后对该压缩池周围多个区域的硫化氢及恶臭浓度进行检测，其中采用PTM400-H2S泵吸式硫化氢分析仪检测硫化氢浓度，采用SLC-OP型手提式恶臭检测仪检测复合型恶臭浓度，喷洒后测定时间间隔为30分钟，测定结果如表1所示，其中实施例1为本发明产品，氢氧化铁为市售氢氧化铁除臭剂，过氧化钙为市售过氧化钙除臭剂。
表1某生活垃圾中转站的硫化氢和复合型恶臭浓度削减情况
由表1可以看出，喷洒复合纳米除臭剂后，该生活垃圾中转站压缩池周围环境的硫化氢和复合型恶臭浓度均得到有效削减，其中硫化氢气体浓度在喷洒除臭剂后2小内即达到现有国家一级排放标准(0.03mg/m3)，且除臭效果可保持在10个小时以上。市售氢氧化铁除臭剂对硫化氢的去除效果优于对复合型恶臭的去除效果，但随着时间的增长，对硫化氢的去除能力显著降低；市售过氧化钙除臭剂对复合型恶臭的去除能力高于氢氧化铁除臭剂，但对硫化氢的去除效果差；且两种市售除臭剂的综合除臭效果均显著低于本发明的产品。因此，本发明的除臭剂解决了现有产品无法同时有效去除两种恶臭，且去除硫化氢的能力不持久的技术问题。
验证试验2
在江苏扬中某生活垃圾中转站进行现场除臭试验，选择刺激性气味较严重的压缩池，主要考察该复合纳米除臭剂对氨气的去除能力。
将实施例1中制备的生活垃圾复合纳米除臭剂用水稀释100倍并充分混合均匀，然后经高压喷雾装置喷洒到垃圾中转站的压缩池内，按每吨生活垃圾喷洒质量百分比为0.2％的复合纳米除臭剂进行喷洒。
除臭效果检测
在喷洒前后对该压缩池上空的氨气浓度进行检测，采用的检测仪器为LOG-NH3型泵吸式氨气检测仪，检测结果表明，喷洒复合纳米除臭剂30分钟后该压缩池周围氨气的平均浓度由喷洒前的2.7mg/m3迅速降到了0.5mg/m3以下，达到现有国家一级排放标准(1.0mg/m3)，且除臭效果可保持在6个小时以上。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种生活垃圾复合纳米除臭剂，其特征在于，各组分及其质量分数如下：
所述纳米过氧化钙为粒径为10～250nm的粉末；
所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基三甲基溴化铵。
2.一种生活垃圾复合纳米除臭剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将权利要求1中所述的氢氧化铁、纳米过氧化钙、表面活性剂和水混合后，超声震荡10～30min，即制得生活垃圾复合纳米除臭剂。
3.根据权利要求2所述的生活垃圾复合纳米除臭剂的制备方法，其特征在于：所述超声震荡采用超声清洗器。
4.根据权利要求3所述的生活垃圾复合纳米除臭剂的制备方法，其特征在于：所述超声清洗器的声波频率为20～50kHz。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的生活垃圾复合纳米除臭剂的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：将复合纳米除臭剂用水稀释50～200倍，边稀释边搅拌，待混合均匀后，喷洒于生活垃圾的表面，喷洒量为生活垃圾质量的0.02～0.5％。
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