CN115463645A - 一种固废除臭吸附剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种固废除臭吸附剂及其制备方法，属于固废处理技术领域。本发明首先由盐酸和高铝粉煤灰反应后，再与沸石、氢氧化钙发生聚合反应制得的功能载体，再在功能载体表面负载复合菌液制得吸附剂A组分，接着用碳酸氢钙、硫酸镁、葡萄糖酸锌、十三烷醇聚醚‑8、三聚磷酸钠和去离子水复配制得吸附剂B组分，最终将A组分和B组分复配制得固废除臭吸附剂，具有极佳的除臭效果，并且除臭有效期场，应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明涉及一种固废除臭吸附剂及其制备方法，属于固废处理技术领域。
背景技术
有机固废，即有机固体废弃物，是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态有机类物品和物质，包括农业有机废物(主要包括农作物秸秆藤蔓、畜禽粪便和水产废弃物等)、工业有机废物(主要包括有机废渣等)、市政有机垃圾(主要包括园林绿化废弃物、市政污泥、屠宰厂动物内含物、餐厨垃圾等)三大类。
但是，有机固体废弃物在好氧发酵处理过程中必然产生恶臭污染。因此在在有机固废处理过程中，需要加入除臭剂对臭味进行处理，但是目前常见的除臭剂对臭味物质去除效果不佳，除臭时间短，无法高效使用。
有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种固废除臭吸附剂及其制备方法，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种固废除臭吸附剂及其制备方法。
本发明的一种固废除臭吸附剂，包括吸附剂A组分和吸附剂B组分；
所述吸附剂A组分和吸附剂B组分的质量比为1:5；
所述吸附剂A组分是由功能载体和混合菌液复配制得；
所述吸附剂B组分是由碳酸氢钙、硫酸镁、葡萄糖酸锌、十三烷醇聚醚-8、三聚磷酸钠和去离子水复配制得。
进一步的，所述功能载体是由盐酸和高铝粉煤灰反应后，再与沸石、氢氧化钙发生聚合反应制得的。
进一步的，所述混合菌液是由培养液和巨大芽孢杆菌菌粉、灰色链霉菌菌粉和热带假丝酵母菌菌粉复配制得的；
所述培养液按重量份数计包括以下组分：
3～5份牛肉膏；
10～12份蛋白胨；
3～5份氯化钠；
20～22份琼脂；
200～220份去离子水。
一种固废除臭吸附剂的制备方法，具体制备步骤为：
将吸附剂A组分和吸附剂B组分按质量比为1:5混合后放入搅拌器中，以50～60r/min的转速搅拌混合3～5min后出料，即得固废除臭吸附剂。
进一步的，所述吸附剂A组分的制备方法是：
将混合菌液和功能载体按质量比为10:1混合后装入超声振荡仪中，以30～40kHz的频率超声振荡浸渍处理2～3h，超声振荡浸渍结束后，过滤分离得到滤饼，干燥后得到吸附剂A组分。
进一步的，所述功能载体的制备方法为：
按质量比5:6将质量分数为30％的盐酸和高铝粉煤灰混合后装入反应釜中，在85～100℃下进行溶出反应3～5h，过滤分离得到滤液，将滤液和沸石按质量比为5:1混合后，用氢氧化钙调节pH至5.0，在90～110℃下聚合反应2～5h后，过滤分离得到滤渣，烘干后得到功能载体。
进一步的，所述混合菌液的制备方法为：
按重量份数计，称取3～5份牛肉膏、10～12份蛋白胨、3～5份氯化钠、20～22份琼脂和200～220份去离子水混合得到培养液，再向培养液中按5g/L、3g/L和4g/L的投加量依次加入巨大芽孢杆菌菌粉、灰色链霉菌菌粉和热带假丝酵母菌菌粉，搅拌均匀得到混合菌液。
进一步的，所述吸附剂B组分的制备方法是：
按重量份数计，称取15～20份碳酸氢钙、12～15份硫酸镁、18～20份葡萄糖酸锌、22～25份十三烷醇聚醚-8、5～10份三聚磷酸钠和200～300份去离子水混合后装入反应釜中，以100～200r/min的转速搅拌混合15～20min，得到吸附剂B组分。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
(1)本发明首先以多孔隙的沸石作为载体，将盐酸和高铝粉煤灰复配，在氢氧化钙的作用下聚合反应，生成聚合氯化铝附着在沸石孔隙中，制得功能载体，功能载体利用其多孔的物理吸附性能对固废中的臭气进行初步富集，而聚合氯化铝沉积附着在沸石表面以及孔隙内部后，增大了沸石的表面粗糙度，使其比表面积增大，物理吸附性能进一步增强，提高了对臭气的吸附效果，此外聚合氯化铝还是非常好的絮凝剂，同时具有很强的吸附能力，可以对后续除臭有效成分反应后的产物进行絮凝富集去除，也能提高吸附剂的除臭效果；
(2)接着选取三种可以氨做氮源的除臭微生物，利用三种微生物之间的种群竞争，刺激微生物的新陈代谢，加快对氨类臭味物质的效果，增加除臭效果；
(3)本技术方案将功能载体和微生物复配，不仅能够发挥多孔功能载体的吸附性能和微生物的除臭效果，而且功能载体上富集的微生物能使多孔材料不断得到再生，从而避免多孔材料的吸附饱和，延长吸附剂的使用周期；
(4)复合多种金属盐并配合螯合剂和渗透剂得到吸附剂B组分，其中的金属离子可以快速捕获恶臭气体，减少恶臭气体在空气中的停留时间，并且金属离子可以和氨反应，既增强了吸收能力，又能防止臭味气体再次挥发到空气中，而其中渗透剂可以增加离子液和添加剂的兼容能力，以及增强离子液的螯合捕捉能力，其中的螯合剂三聚磷酸钠含有的配位基团还能进一步增强复合离子液对硫化氢的螯合捕捉能力，提高除臭效果；
(5)最终将吸附剂A组分和吸附剂B组分复配，由于B组分中螯合剂使复合离子液中的金属离子形成稳定的螯合物盐，增加目标气体在吸附剂中的渗透效果，又能防止硫化氢在吸附剂中的金属离子反应生成沉淀从而影响吸附剂对臭气的去除效果，此外A组分中的絮凝成分聚合氯化铝可以将这些螯合物絮凝沉积在吸附剂表面，进一步增大吸附剂的比表面积，提高吸附剂的物理吸附效果。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
(1)按质量比5:6将质量分数为30％的盐酸和高铝粉煤灰混合后装入反应釜中，在85～100℃下进行溶出反应3～5h，过滤分离得到滤液，将滤液和沸石按质量比为5:1混合后，用氢氧化钙调节pH至5.0，在90～110℃下聚合反应2～5h后，过滤分离得到滤渣，烘干后得到功能载体；首先以多孔隙的沸石作为载体，将盐酸和高铝粉煤灰复配，在氢氧化钙的作用下聚合反应，生成聚合氯化铝附着在沸石孔隙中，制得功能载体，功能载体利用其多孔的物理吸附性能对固废中的臭气进行初步富集，而聚合氯化铝沉积附着在沸石表面以及孔隙内部后，增大了沸石的表面粗糙度，使其比表面积增大，物理吸附性能进一步增强，提高了对臭气的吸附效果，此外聚合氯化铝还是非常好的絮凝剂，同时具有很强的吸附能力，可以对后续除臭有效成分反应后的产物进行絮凝富集去除，也能提高吸附剂的除臭效果；
(2)按重量份数计，称取3～5份牛肉膏、10～12份蛋白胨、3～5份氯化钠、20～22份琼脂和200～220份去离子水混合得到培养液，再向培养液中按5g/L、3g/L和4g/L的投加量依次加入巨大芽孢杆菌菌粉、灰色链霉菌菌粉和热带假丝酵母菌菌粉，搅拌均匀得到混合菌液；接着选取三种可以氨做氮源的除臭微生物，利用三种微生物之间的种群竞争，刺激微生物的新陈代谢，加快对氨类臭味物质的效果，增加除臭效果；
(3)将混合菌液和功能载体按质量比为10:1混合后装入超声振荡仪中，以30～40kHz的频率超声振荡浸渍处理2～3h，超声振荡浸渍结束后，过滤分离得到滤饼，干燥后得到吸附剂A组分；本技术方案将功能载体和微生物复配，不仅能够发挥多孔功能载体的吸附性能和微生物的除臭效果，而且功能载体上富集的微生物能使多孔材料不断得到再生，从而避免多孔材料的吸附饱和，延长吸附剂的使用周期；
(4)按重量份数计，称取15～20份碳酸氢钙、12～15份硫酸镁、18～20份葡萄糖酸锌、22～25份十三烷醇聚醚-8、5～10份三聚磷酸钠和200～300份去离子水混合后装入反应釜中，以100～200r/min的转速搅拌混合15～20min，得到吸附剂B组分；复合多种金属盐并配合螯合剂和渗透剂得到吸附剂B组分，其中的金属离子可以快速捕获恶臭气体，减少恶臭气体在空气中的停留时间，并且金属离子可以和氨反应，既增强了吸收能力，又能防止臭味气体再次挥发到空气中，而其中渗透剂可以增加离子液和添加剂的兼容能力，以及增强离子液的螯合捕捉能力，其中的螯合剂三聚磷酸钠含有的配位基团还能进一步增强复合离子液对硫化氢的螯合捕捉能力，提高除臭效果；
(5)将吸附剂A组分和吸附剂B组分按质量比为1:5混合后放入搅拌器中，以50～60r/min的转速搅拌混合3～5min后出料，即得固废除臭吸附剂。最终将吸附剂A组分和吸附剂B组分复配，由于B组分中螯合剂使复合离子液中的金属离子形成稳定的螯合物盐，增加目标气体在吸附剂中的渗透效果，又能防止硫化氢在吸附剂中的金属离子反应生成沉淀从而影响吸附剂对臭气的去除效果，此外A组分中的絮凝成分聚合氯化铝可以将这些螯合物絮凝沉积在吸附剂表面，进一步增大吸附剂的比表面积，提高吸附剂的物理吸附效果。
实施例
实施例1
(1)按质量比5:6将质量分数为30％的盐酸和高铝粉煤灰混合后装入反应釜中，在85℃下进行溶出反应3h，过滤分离得到滤液，将滤液和沸石按质量比为5:1混合后，用氢氧化钙调节pH至5.0，在90℃下聚合反应2h后，过滤分离得到滤渣，烘干后得到功能载体；
(2)按重量份数计，称取3份牛肉膏、10份蛋白胨、3份氯化钠、20份琼脂和200份去离子水混合得到培养液，再向培养液中按5g/L、3g/L和4g/L的投加量依次加入巨大芽孢杆菌菌粉、灰色链霉菌菌粉和热带假丝酵母菌菌粉，搅拌均匀得到混合菌液；
(3)将混合菌液和功能载体按质量比为10:1混合后装入超声振荡仪中，以30kHz的频率超声振荡浸渍处理2h，超声振荡浸渍结束后，过滤分离得到滤饼，干燥后得到吸附剂A组分；
(4)按重量份数计，称取15份碳酸氢钙、12份硫酸镁、18份葡萄糖酸锌、22份十三烷醇聚醚-8、5份三聚磷酸钠和200份去离子水混合后装入反应釜中，以100r/min的转速搅拌混合15min，得到吸附剂B组分；
(5)将吸附剂A组分和吸附剂B组分按质量比为1:5混合后放入搅拌器中，以50r/min的转速搅拌混合3min后出料，即得固废除臭吸附剂。
实施例2
(1)按质量比5:6将质量分数为30％的盐酸和高铝粉煤灰混合后装入反应釜中，在92℃下进行溶出反应4h，过滤分离得到滤液，将滤液和沸石按质量比为5:1混合后，用氢氧化钙调节pH至5.0，在100℃下聚合反应3h后，过滤分离得到滤渣，烘干后得到功能载体；
(2)按重量份数计，称取4份牛肉膏、11份蛋白胨、4份氯化钠、21份琼脂和210份去离子水混合得到培养液，再向培养液中按5g/L、3g/L和4g/L的投加量依次加入巨大芽孢杆菌菌粉、灰色链霉菌菌粉和热带假丝酵母菌菌粉，搅拌均匀得到混合菌液；
(3)将混合菌液和功能载体按质量比为10:1混合后装入超声振荡仪中，以35kHz的频率超声振荡浸渍处理2h，超声振荡浸渍结束后，过滤分离得到滤饼，干燥后得到吸附剂A组分；
(4)按重量份数计，称取18份碳酸氢钙、14份硫酸镁、19份葡萄糖酸锌、24份十三烷醇聚醚-8、8份三聚磷酸钠和250份去离子水混合后装入反应釜中，以150r/min的转速搅拌混合18min，得到吸附剂B组分；
(5)将吸附剂A组分和吸附剂B组分按质量比为1:5混合后放入搅拌器中，以55r/min的转速搅拌混合4min后出料，即得固废除臭吸附剂。
实施例3
(1)按质量比5:6将质量分数为30％的盐酸和高铝粉煤灰混合后装入反应釜中，在100℃下进行溶出反应5h，过滤分离得到滤液，将滤液和沸石按质量比为5:1混合后，用氢氧化钙调节pH至5.0，在110℃下聚合反应5h后，过滤分离得到滤渣，烘干后得到功能载体；
(2)按重量份数计，称取5份牛肉膏、12份蛋白胨、5份氯化钠、22份琼脂和220份去离子水混合得到培养液，再向培养液中按5g/L、3g/L和4g/L的投加量依次加入巨大芽孢杆菌菌粉、灰色链霉菌菌粉和热带假丝酵母菌菌粉，搅拌均匀得到混合菌液；
(3)将混合菌液和功能载体按质量比为10:1混合后装入超声振荡仪中，以40kHz的频率超声振荡浸渍处理3h，超声振荡浸渍结束后，过滤分离得到滤饼，干燥后得到吸附剂A组分；
(4)按重量份数计，称取20份碳酸氢钙、15份硫酸镁、20份葡萄糖酸锌、25份十三烷醇聚醚-8、10份三聚磷酸钠和300份去离子水混合后装入反应釜中，以200r/min的转速搅拌混合20min，得到吸附剂B组分；
(5)将吸附剂A组分和吸附剂B组分按质量比为1:5混合后放入搅拌器中，以60r/min的转速搅拌混合5min后出料，即得固废除臭吸附剂。
对照例
对照例1：本对照例的制备方法和实施例1基本相同，唯有不同的是用普通沸石代替本发明的功能载体，同样制备得到固废除臭吸附剂；
对照例2：本对照例的制备方法和实施例1基本相同，唯有不同的是直接用功能载体作为吸附剂A组分；
对照例3：本对照例的制备方法和实施例1基本相同，唯有不同的是不添加B组分，直接以吸附剂A组分作为固废除臭吸附剂；
对照例4：本对照例的制备方法和实施例1基本相同，唯有不同的是不添加A组分，直接以吸附剂B组分作为固废除臭吸附剂；
检测方法：
以植物秸秆和禽畜粪便(污泥)为原料，平均分为八份。其中，第1-7份分别加入实施例1-3和对照例1-4制得的除臭吸附剂，加入量为3％，第8份作为空白对照组不做处理，然后分别进行好氧发酵。
分别在好氧发酵的第1天、第5天、第10天和第20天，于堆肥上方20cm处检测硫化氢和氨气含量。检测结果如表1所示。
表1性能检测结果
由上表中检测数据可以看出，本发明的实施例1-3中吸附剂对模拟固废中的主要臭气物质的吸附去除效果都比较显著，证明本申请的技术方案可行性高；
将对照例1和本申请的实施例1的检测数据进行对比，由于对照例1中用普通沸石代替本发明的功能载体，同样制备得到固废除臭吸附剂，最终对臭气物质的吸附除臭效果有所下降，由此可以证实本发明首先以多孔隙的沸石作为载体，将盐酸和高铝粉煤灰复配，在氢氧化钙的作用下聚合反应，生成聚合氯化铝附着在沸石孔隙中，制得功能载体，功能载体利用其多孔的物理吸附性能对固废中的臭气进行初步富集，而聚合氯化铝沉积附着在沸石表面以及孔隙内部后，增大了沸石的表面粗糙度，使其比表面积增大，物理吸附性能进一步增强，提高了对臭气的吸附效果，此外聚合氯化铝还是非常好的絮凝剂，同时具有很强的吸附能力，可以对后续除臭有效成分反应后的产物进行絮凝富集去除，也能提高吸附剂的除臭效果；
将对照例2和本申请的实施例1的检测数据进行对比，由于对照例2中用是直接用功能载体作为吸附剂A组分，没有在其中负载微生物，导致最终对臭气的吸附去除效果降低，并且吸附除臭的持续性显著降低，由此可以证实取三种可以氨做氮源的除臭微生物，利用三种微生物之间的种群竞争，刺激微生物的新陈代谢，加快对氨类臭味物质的效果，增加除臭效果；本技术方案将功能载体和微生物复配，不仅能够发挥多孔功能载体的吸附性能和微生物的除臭效果，而且功能载体上富集的微生物能使多孔材料不断得到再生，从而避免多孔材料的吸附饱和，延长吸附剂的使用周期；
将对照例3、对照例4的检测数据和对比例1进行性能对比，其中对照例3是不添加B组分，直接以吸附剂A组分作为固废除臭吸附剂；对照例4是不添加A组分，直接以吸附剂B组分作为固废除臭吸附剂；导致最终对臭气的吸附去除效果降低，由此可以证实复合多种金属盐并配合螯合剂和渗透剂得到吸附剂B组分，其中的金属离子可以快速捕获恶臭气体，减少恶臭气体在空气中的停留时间，并且金属离子可以和氨反应，既增强了吸收能力，又能防止臭味气体再次挥发到空气中，而其中渗透剂可以增加离子液和添加剂的兼容能力，以及增强离子液的螯合捕捉能力，其中的螯合剂三聚磷酸钠含有的配位基团还能进一步增强复合离子液对硫化氢的螯合捕捉能力，提高除臭效果；最终将吸附剂A组分和吸附剂B组分复配，由于B组分中螯合剂使复合离子液中的金属离子形成稳定的螯合物盐，增加目标气体在吸附剂中的渗透效果，又能防止硫化氢在吸附剂中的金属离子反应生成沉淀从而影响吸附剂对臭气的去除效果，此外A组分中的絮凝成分聚合氯化铝可以将这些螯合物絮凝沉积在吸附剂表面，进一步增大吸附剂的比表面积，提高吸附剂的物理吸附效果。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种固废除臭吸附剂，其特征在于：包括吸附剂A组分和吸附剂B组分；
所述吸附剂A组分和吸附剂B组分的质量比为1:5；
所述吸附剂A组分是由功能载体和混合菌液复配制得；
所述吸附剂B组分是由碳酸氢钙、硫酸镁、葡萄糖酸锌、十三烷醇聚醚-8、三聚磷酸钠和去离子水复配制得。
2.根据权利要求1所述的一种固废除臭吸附剂，其特征在于：所述功能载体是由盐酸和高铝粉煤灰反应后，再与沸石、氢氧化钙发生聚合反应制得的。
3.根据权利要求1所述的一种固废除臭吸附剂，其特征在于：所述混合菌液是由培养液和巨大芽孢杆菌菌粉、灰色链霉菌菌粉和热带假丝酵母菌菌粉复配制得的；
所述培养液按重量份数计包括以下组分：
3～5份牛肉膏；
10～12份蛋白胨；
3～5份氯化钠；
20～22份琼脂；
200～220份去离子水。
4.如权利要求1所述的一种固废除臭吸附剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
将吸附剂A组分和吸附剂B组分按质量比为1:5混合后放入搅拌器中，以50～60r/min的转速搅拌混合3～5min后出料，即得固废除臭吸附剂。
5.根据权利要求4所述的一种固废除臭吸附剂的制备方法，其特征在于：所述吸附剂A组分的制备方法是：
将混合菌液和功能载体按质量比为10:1混合后装入超声振荡仪中，以30～40kHz的频率超声振荡浸渍处理2～3h，超声振荡浸渍结束后，过滤分离得到滤饼，干燥后得到吸附剂A组分。
6.根据权利要求5所述的一种固废除臭吸附剂的制备方法，其特征在于：所述功能载体的制备方法为：
按质量比5:6将质量分数为30％的盐酸和高铝粉煤灰混合后装入反应釜中，在85～100℃下进行溶出反应3～5h，过滤分离得到滤液，将滤液和沸石按质量比为5:1混合后，用氢氧化钙调节pH至5.0，在90～110℃下聚合反应2～5h后，过滤分离得到滤渣，烘干后得到功能载体。
7.根据权利要求5所述的一种固废除臭吸附剂的制备方法，其特征在于：所述混合菌液的制备方法为：
按重量份数计，称取3～5份牛肉膏、10～12份蛋白胨、3～5份氯化钠、20～22份琼脂和200～220份去离子水混合得到培养液，再向培养液中按5g/L、3g/L和4g/L的投加量依次加入巨大芽孢杆菌菌粉、灰色链霉菌菌粉和热带假丝酵母菌菌粉，搅拌均匀得到混合菌液。
8.根据权利要求4所述的一种固废除臭吸附剂的制备方法，其特征在于：所述吸附剂B组分的制备方法是：
按重量份数计，称取15～20份碳酸氢钙、12～15份硫酸镁、18～20份葡萄糖酸锌、22～25份十三烷醇聚醚-8、5～10份三聚磷酸钠和200～300份去离子水混合后装入反应釜中，以100～200r/min的转速搅拌混合15～20min，得到吸附剂B组分。
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