CN112246849B - 一种有机污染土壤除臭剂及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有机污染土壤除臭剂及其制备方法与应用，该除臭剂由如下重量份原料组成：建筑废弃红砖粉40‑60份、羟甲基纤维素醚0.5‑1.0份、二乙醇单异丙醇胺3‑5份，乙二酸5‑10份、蒸馏水10‑15份；其制备方法为：首先将蒸馏水加热至40℃后，依次缓慢加入二乙醇单异丙醇胺、乙二酸，同时不断搅拌获得澄清溶液A；将澄清溶液A冷却至室温，在高速搅拌条件下加入羟甲基纤维素醚，待完全溶解后停止搅拌，获得溶液B；将建筑废弃红砖粉在卧式搅拌机中搅拌，同时将溶液B雾化后喷入建筑废弃红砖粉，使二者充分混合，即得到除臭剂。本发明除臭剂应用于有机污染土壤暴露面臭气去除，可快速消除臭气并维持臭气去除率95％以上达6个月。

Description

一种有机污染土壤除臭剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于除臭剂技术领域，特别是涉及一种有机污染土壤除臭剂及其制备方法与应用。

背景技术

农药、化工、焦化等污染场地的有机污染土壤在修复、运输和储存过程中会释放出大量难闻的臭味气体，这对现场工作人员和周边的居民产生了严重影响，对这类场地修复等过程进行臭味消除、开发高效除臭剂已经刻不容缓。目前所采用的除臭剂主要可以分为以下四个种类：

(1)采用让人闻起来舒适的物质遮盖臭味的除臭剂；(2)由于物理吸附作用而具有除臭活性的除臭剂；(3)通过使用微生物发挥除臭活性的除臭剂；(4)由于化学反应机理而具有除臭作用的除臭剂。

但以上四种除臭剂在使用时还存在一些问题：

具体来说，第一种的除臭剂是利用芳香材料的掩蔽方法的除臭剂，采用该除臭剂除臭的缺点是臭味只是被遮盖而并没有被消除，同时所用的芳香材料有时也会引起令人不快的难闻的气味。第二种的除臭剂包含活性炭作为主要成分，采用该除臭剂除臭的缺点是除臭剂吸潮后容易失效并且只是吸附不能分解臭味分子，一旦吸附饱和即失效，同时活性炭成本较高。第三种的除臭剂的缺点是时间长见效慢，不能立即除臭，并且通常难以在适当条件下进行控制。第四种的除臭剂具有显著的优点，即具有快速除臭的效果，通过适当选择要使用的活性试剂，除臭效果比较容易实现，并且可以确保期望的除臭效率。因此，通过化学反应来消除臭味物质，是彻底除臭的发展方向，但是在实际生产过程存在成本高、除臭效果起效慢、作用时间短等问题，急需进一步解决。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种有机污染土壤除臭剂，该除臭剂除臭速度快，臭味消除率高，保持臭气去除率95％以上长达6个月，可长效除臭，制备综合成本低。

本发明的另一目的在于提供一种上述有机污染土壤除臭剂的制备方法，该制备方法简单，可重复性强，易于实现规模化量产。

本发明的再一目的在于提供一种上述有机污染土壤除臭剂的应用。

本发明是这样实现的，一种有机污染土壤除臭剂，由如下重量份的原料组成：建筑废弃红砖粉40-60份、羟甲基纤维素醚0.5-1.0份、二乙醇单异丙醇胺3-5份，乙二酸5-10份、蒸馏水10-15份。

在上述技术方案中，优选的，以Fe₂O₃含量计，所述建筑废弃红砖粉总铁含量大于等于3％，建筑废弃红砖粉的粒径为150-200目。

总铁含量(以Fe₂O₃含量计)大于等于3％的建筑废弃红砖非常常见，原料来源广，属于固废利用，价格低廉；建筑废弃红砖粉中的微颗粒为多孔粘土物质，具有天然的物理吸附作用。本发明利用建筑废弃红砖粉中的微颗粒的多孔结构负载羟甲基纤维素醚、二乙醇单异丙醇胺、乙二酸溶液，二乙醇单异丙醇胺和乙二酸能够与臭气物质(硫化氢H₂S、氨气NH₃、甲硫醇CH₄S等)发生反应生成无味物质从而除去臭味，具体化学反应见如下反应方程式(1)-(4)。

羟甲基纤维素醚起到增稠保水作用，能够保持建筑废弃红砖粉中的微颗粒的多孔结构中长期含有一定的水分，为后续化学反应持续提供水溶液反应条件，保证化学反应可以长期进行，使得本发明除臭剂具有长效性。

已有研究表明，红砖在高温烧成(900℃)过程中，其中的铁元素以特定的Fe₂O₃·FeO的矿物形态存在。经发明人试验研究发现，建筑废弃红砖粉微颗粒中含有一定量的上述含铁矿物能够催化上述化学反应(1)-(4)，加速去除臭味，从而实现有机污染土壤在修复、运输、储存过程中臭味的快速源头减量。发明人在大量试验过程中发现，使用总铁含量(以Fe₂O₃含量计)小于3％的建筑废弃红砖粉或者使用木炭、活性炭等多孔物质作为载体，反应方程式(1)-(4)的化学反应速率缓慢；将三氧化二铁试剂(主要成分为Fe₂O₃，但不含Fe₂O₃·FeO矿物)混合多孔的木炭、活性炭共同作为负载材料，反应方程式(1)-(4)的化学反应速率仍缓慢。这表明，建筑废弃红砖中具有一定数量的Fe₂O₃·FeO矿物对反应方程式(1)-(4)的化学反应速率起到了明显的催化加速作用。

经试验研究后发现，二乙醇单异丙醇胺相比三乙醇胺和二甲基乙醇胺等其他醇胺类物质，在Fe₂O₃·FeO矿物催化条件下，更容易与臭气成分发生反应；同样的，乙二酸相比其他有机酸，在Fe₂O₃·FeO矿物催化条件下，更容易与臭气成分发生反应。因此，本发明的材料组成特别优选了二乙醇单异丙醇胺和乙二酸。羟甲基纤维素醚相比于其他纤维素醚和淀粉类增稠剂，在建筑废红砖粉中的微颗粒中的保水效果更长，因此特别优选了羟甲基纤维素醚作为除臭剂的保水材料。

上述有机污染土壤除臭剂的制备方法，包括步骤如下：

(1)首先将蒸馏水加热至40℃，然后依次缓慢加入二乙醇单异丙醇胺、乙二酸，同时不断搅拌获得澄清溶液A；

(2)将步骤(1)中获得的澄清溶液A冷却至室温，在高速搅拌的条件下加入羟甲基纤维素醚，待羟甲基纤维素醚完全溶解后停止搅拌，获得溶液B备用；

(3)将建筑废弃红砖粉在卧式搅拌机中搅拌，搅拌的同时将步骤(2)制备的溶液B雾化后喷入建筑废弃红砖粉，使二者充分混合，即得到所述除臭剂。

上述有机物溶液B通过雾化喷入建筑废弃红砖粉中的微颗粒的多孔结构中，在建筑废弃红砖微颗粒Fe₂O₃·FeO矿物催化作用下，快速与有机污染土壤中的臭气成分(硫化氢H₂S、氨气NH₃、甲硫醇CH₄S等)发生反应，从而除去臭气。

在上述技术方案中，优选的，所述步骤(1)中的搅拌速度为50-100r/min，搅拌时间为10-20分钟。

在上述技术方案中，优选的，所述步骤(2)中的搅拌速度为100-200r/min，搅拌时间为5-10分钟。

在上述技术方案中，优选的，所述步骤(3)中的搅拌速度为50-100r/min，搅拌时间为1-2小时。

一种上述有机污染土壤除臭剂的应用，所述除臭剂在施工暴露面每平方米喷洒0.5-1公斤，能够快速长效抑制污染土壤的臭味。

在上述技术方案中，优选的，所述暴露面为有机污染土壤修复场地、污染土壤运输和污染土壤堆存等过程产生的暴露面。

本发明具有的优点和积极效果是：

(1)本发明首次提出以建筑废弃红砖粉为除臭剂的组成，原材料来源广，综合成本低。本发明主要组成材料中的建筑废弃红砖粉是建筑拆除过程中产生的一种建筑垃圾，总铁含量(以Fe₂O₃含量计)大于等于3％的建筑废弃红砖非常常见，来源广，成本低廉，羟甲基纤维素醚、二乙醇单异丙醇胺、乙二酸均为工业产品，容易获得；按照本发明原料制备的有机污染土壤除臭剂综合成本低。

(2)除臭速度快，臭味消除率高。利用建筑废弃红砖粉中的微颗粒的多孔结构负载羟甲基纤维素醚、二乙醇单异丙醇胺、乙二酸溶液，同时在建筑废弃红砖粉中微颗粒的Fe₂O₃·FeO矿物的催化作用下，使二乙醇单异丙醇胺、乙二酸迅速与硫化氢H₂S、氨气NH₃、甲硫醇CH₄S等成分发生反应，从源头上消除了有机污染土壤挥发出的臭气。

(3)长效除臭。羟甲基纤维素醚的持续保水作用，为大量负载于建筑废弃红砖粉中的微颗粒多孔结构中的二乙醇单异丙醇胺、乙二酸与臭气物质发生反应持续提供水溶液反应条件，保持臭气去除率95％以上长达6个月时间。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

将10kg蒸馏水加热至40℃，依次加入3kg二乙醇单异丙醇胺、10kg乙二酸，同时按照50r/min的速度搅拌10分钟获得澄清溶液A；将澄清溶液A冷却至室温后，向上述澄清溶液A中加入0.5kg羟甲基纤维素醚，并以100r/min的速度搅拌10分钟获得溶液B；将粒径为150目、总铁含量(以Fe₂O₃含量计)为3％的建筑废弃红砖粉40kg放入卧式搅拌机中，按照50r/min的速度搅拌，同时使用喷雾装置将溶液B雾化后喷入卧式搅拌机内与建筑废弃红砖粉混合搅拌1小时，得到除臭剂J1。

在某有机污染土壤储存现场，选择臭味较大的暴露面，均匀撒施本发明除臭剂J1，用量为0.5kg每平方米。

实施例2

将12kg蒸馏水加热至40℃，依次加入4kg二乙醇单异丙醇胺、8kg乙二酸，同时按照70r/min的速度搅拌15分钟获得澄清溶液A；将澄清溶液A冷却至室温后，向上述澄清溶液A中加入0.8kg羟甲基纤维素醚，并以150r/min的速度搅拌8分钟获得溶液B；将粒径为180目、总铁含量(以Fe₂O₃含量计)为4.5％的建筑废弃红砖粉50kg放入卧式搅拌机中，按照80r/min的速度搅拌，同时使用喷雾装置将溶液B雾化后喷入卧式搅拌机内与建筑废弃红砖粉混合搅拌1.5小时，得到除臭剂J2。

在某有机污染土壤储存现场，选择臭味较大的暴露面，均匀撒施本发明除臭剂J2，用量为0.7kg每平方米。

实施例3

将15kg蒸馏水加热至40℃，依次加入5kg二乙醇单异丙醇胺、5kg乙二酸，同时按照100r/min的速度搅拌20分钟获得澄清溶液A；将澄清溶液A冷却至室温后，向上述澄清溶液A中加入1.0kg羟甲基纤维素醚，并以200r/min的速度搅拌5分钟获得溶液B；将粒径为200目、总铁含量(以Fe₂O₃含量计)为6％的建筑废弃红砖粉60kg放入卧式搅拌机中，按照100r/min的速度搅拌，同时使用喷雾装置将溶液B雾化后喷入卧式搅拌机内与建筑废弃红砖粉混合搅拌2小时，得到除臭剂J3。

在某有机污染土壤储存现场，选择臭味较大的暴露面，均匀撒施本发明除臭剂J3，用量为1.0kg每平方米。

对比例1

将实施例1中的建筑废弃红砖粉替换为活性炭，其余试验条件和原料及配比不变，获得的除臭剂为P1。

对比例2

将实施例1中的建筑废弃红砖粉替换为38.8kg活性炭和1.2kg三氧化二铁纯试剂，其余试验条件和原料及配比不变，获得的除臭剂为P2。

对比例3

将实施例1中的建筑废弃红砖粉替换为总铁含量(以Fe₂O₃含量计)为2.8％的建筑废弃红砖粉，其余试验条件和原料及配比不变，获得的除臭剂为P3。

对比例4

将实施例1中的建筑废弃红砖粉替换为粒径为140目的建筑废弃红砖粉，其余试验条件和原料及配比不变，获得的除臭剂为P4。

对比例5

将实施例1中的羟甲基纤维素醚替换为普通淀粉，其余试验条件和原料及配比不变，获得的除臭剂为P5。

对比例6

将实施例1中的二乙醇单异丙醇胺替换为三乙醇胺，其余试验条件和原料及配比不变，获得的除臭剂为P6。

对比例7

将实施例1中的二乙酸替换为乙酸，其余试验条件和原料及配比不变，获得的除臭剂为P7。

经上述实施例和对比例制备的除臭剂，均选择在使用之后的相同时间节点，在距离暴露面水平5米、高1.5米的下风向检测臭气消除率，检测结果如下表1所示(检测方法参照GB/T14678-1993空气质量硫化氢、甲硫醇、甲硫醚和二甲二硫的测定)：

表1各个实施例制备的除臭剂的臭气消除率

从表1中的实施例1-3可知，采用本发明提供的方法制备的有机污染土壤除臭剂施用于有机污染土壤后，1小时臭气消除率即达到90％左右，实现了快速消除臭气的效果；实施1天至6个月内，臭气消除率始终保持超过95％，很好的体现了长效性。

从表1中的实施例1与对比例1-4相比可知，建筑废弃红砖粉中的总铁含量(以Fe₂O₃含量计)超过3％以后，Fe₂O₃·FeO矿物对反应方程式(1)-(4)的化学反应有明显的催化效果；同时，建筑废弃红砖粉的细度要达到粒径150目以上的细度，才能更好的发挥Fe₂O₃·FeO矿物对反应的催化效果以及对反应溶液的负载能力。

从表1中的实施例1与对比例5相比可知，羟甲基纤维素醚相比普通淀粉能够提供更长的反应条件，从而使得除臭剂的除臭效果在长时间内保持。

从表1中的实施例1与对比例6相比可知，二乙醇单异丙醇胺相比三乙醇胺具有更好的反应吸收臭气的效果。

从表1中的实施例1与对比例7相比可知，乙二酸相比乙酸具有更好的反应吸收臭气的效果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种有机污染土壤除臭剂，其特征在于：由如下重量份的原料组成：建筑废弃红砖粉40-60份、羟甲基纤维素醚0.5-1.0份、二乙醇单异丙醇胺3-5份，乙二酸5-10份、蒸馏水10-15份；

以Fe₂O₃含量计，所述建筑废弃红砖粉总铁含量大于等于3%，建筑废弃红砖粉的粒径为150-200目。

2.一种根据权利要求1所述的有机污染土壤除臭剂的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：

（1）首先将蒸馏水加热至40℃，然后依次缓慢加入二乙醇单异丙醇胺、乙二酸，同时不断搅拌获得澄清溶液A；

（2）将步骤（1）中获得的澄清溶液A冷却至室温，在高速搅拌的条件下加入羟甲基纤维素醚，待羟甲基纤维素醚完全溶解后停止搅拌，获得溶液B备用；

（3）将建筑废弃红砖粉在卧式搅拌机中搅拌，搅拌的同时将步骤（2）制备的溶液B雾化后喷入建筑废弃红砖粉，使二者充分混合，即得到所述除臭剂。

3.根据权利要求2所述的有机污染土壤除臭剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的搅拌速度为50-100r/min，搅拌时间为10-20分钟。

4.根据权利要求2所述的有机污染土壤除臭剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的搅拌速度为100-200r/min，搅拌时间为5-10分钟。

5.根据权利要求2所述的有机污染土壤除臭剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中的搅拌速度为50-100r/min，搅拌时间为1-2小时。

6.一种根据权利要求1所述的有机污染土壤除臭剂的应用，其特征在于：所述除臭剂在施工暴露面每平方米喷洒0.5-1公斤。

7.根据权利要求6所述的有机污染土壤除臭剂的应用，其特征在于，所述暴露面为有机污染土壤修复场地、污染土壤运输和污染土壤堆存过程产生的暴露面。