探討植物提取液對(duì)惡臭氣體的去除
惡臭是環(huán)境七大公害之一,其對(duì)人體呼吸、消化、心血管、內(nèi)分泌及神經(jīng)精神系統(tǒng)都會(huì)造成影響。高濃度的惡臭還可使接觸者發(fā)生肺水腫甚至窒息死亡,長(zhǎng)期反復(fù)受到惡臭物質(zhì)的刺激,還會(huì)引起嗅覺(jué)疲勞,導(dǎo)致嗅覺(jué)失靈。因此開(kāi)展除臭技術(shù)的研究,消除惡臭對(duì)人體健康的危害有著重大的現(xiàn)實(shí)意義。
1、惡臭氣體主要成份
分析惡臭氣體的成份,按其組成可分成5類(lèi):①含硫化合物,如H2S、SO2、硫醇、硫醚等;②含氮化合物,如氨氣、胺類(lèi)、酰胺、吲哚等;③鹵素及衍生物,如氯氣、鹵代烴等;④烴類(lèi)及芳香烴;⑤含氧有機(jī)物,如醇、酚、醛、酮、有機(jī)酸等。
2、惡臭的常規(guī)治理技術(shù)
對(duì)臭味的治理,從最初的擴(kuò)散稀釋、水洗,發(fā)展到傳統(tǒng)的吸附、焚燒、化學(xué)吸收,直至新興的生物脫臭、光催化氧化、臭氧氧化、等離子體分解、天然植物液法等除臭技術(shù)。上述的各種技術(shù)各有其優(yōu)勢(shì)和局限,其中物理法只適宜處理低濃度、范圍小的惡臭,且成本較高;化學(xué)法除臭不持久,除臭設(shè)施投資和運(yùn)行費(fèi)用高;生物法雖運(yùn)行成本低廉,效果好,但設(shè)備占地面積大,投資高,菌種的篩選培養(yǎng)較為困難,見(jiàn)效稍慢。因此,應(yīng)根據(jù)惡臭的特性、強(qiáng)度和除臭要求等,選用合適的治理技術(shù),或采取聯(lián)合工藝,以最大程度地降低惡臭,減少污染。
3、植物提取液除臭技術(shù)
天然植物提取液是從自然中的花草、樹(shù)木中提取的油、汁或浸膏經(jīng)微乳化而形成的植物除臭劑,可被生物完全降解,無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)污染、可消除臭味,且能使毒素轉(zhuǎn)變成無(wú)毒物質(zhì),對(duì)酸性、堿性和中性氣體均起作用。它是一種環(huán)境友好的、天然的惡臭去除劑,可科學(xué)、有效地對(duì)臭味氣體進(jìn)行控制和治理,是一種簡(jiǎn)單有效又廉價(jià)的除臭技術(shù)。
3.1、植物提取液除臭的研究、運(yùn)用實(shí)例
研究和利用天然植物提取液在歐美國(guó)家已經(jīng)比較普遍了,他們的提取技術(shù)也日益成熟,植物提取液的除臭效率也日益提高,然國(guó)內(nèi)在這方面的研究應(yīng)用就相對(duì)少了許多。
至于植物提取液的除臭功能及效果,我們可以通過(guò)下面的一些應(yīng)用實(shí)例和研究、實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)做說(shuō)明:
① 古人用綠茶來(lái)去除口臭;
② 在生活中,用姜、檸檬來(lái)去除魚(yú)腥味;
③ 用茶葉來(lái)消除冰箱里的異味;
④ Urabe等用氣相色譜法分析了蒲公英、多刺薊、低紋竹子薊、馬尾草4種野草對(duì)甲硫醇的處理效果,其去除率分別高達(dá)97.5%,90.2%,93.7%,98.3%;
⑤ Ishimaru從豆科中的槐樹(shù)、桑科中的桑樹(shù)、菊科中的微甘菊、珍珠草、馬鞭草科中的巖垂草、葡萄科中的百粉藤、澤蘭屬、鬼針草屬等近30種植物中提取到植物提取液,可用于除鞋臭、體臭、廚房垃圾臭;
⑥ Imanaka用乙醇水溶液提取沒(méi)藥樹(shù)脂(橄欖科),得到能有效去除甲醛、乙酸、胺、硫化氫等的除臭劑,且該除臭劑不需要任何化學(xué)藥劑就保持長(zhǎng)時(shí)間的高效。
⑦ Yoshioka比較綠茶兒茶素和黑茶黃素對(duì)硫醇、胺的除臭功能,結(jié)果表明兩者都有高達(dá)90%幾的除臭效率,其中黑茶黃素具有更高的的除臭效率,高達(dá)98%。
⑧ Yamanaka用從茶葉rooibos中萃取到的提取液,經(jīng)堿化處理后,對(duì)家庭中的有機(jī)垃圾、食品垃圾的臭味進(jìn)行處理,其去除率達(dá)90%以上,而且除臭效果非常穩(wěn)定。
通過(guò)眾多的實(shí)例證明了選用合適的植物提取液能高效地去除特定的臭味氣體。
3.2、植物提取液的除臭機(jī)理
植物液提取液通過(guò)專(zhuān)業(yè)的設(shè)備噴灑成霧狀,其液滴的表面不僅能有效地吸附空氣中的異味分子,同時(shí)也促使吸附的異味分子的立體構(gòu)型發(fā)生改變。植物提取液和臭味分子發(fā)生的反應(yīng)可從如下幾方面進(jìn)行說(shuō)明:植物液被霧化,在空間擴(kuò)散液滴的半徑只有幾微米,在液滴表面形成巨大的表面能,平均每摩爾為幾十千卡,這個(gè)數(shù)量級(jí)的能量已是很多元素中鍵能的1/3—1/2, 此時(shí),溶液中的有效分子可以向臭氣分子提供電子,加速與臭氣分子發(fā)生反應(yīng);該表面能可以吸附空氣中的臭氣分子,并使臭氣分子中的立體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,變得不穩(wěn)定;同時(shí),吸附在液滴表面的臭氣分子也能與空氣中氧氣發(fā)生反應(yīng)。經(jīng)過(guò)作用,臭氣分子將生成無(wú)味無(wú)毒的分子,如水、無(wú)機(jī)鹽等等,從而消除臭氣,并且反應(yīng)的產(chǎn)物不會(huì)形成二次污染。
① 酸堿反應(yīng):如植物液中含有生物堿,它可以與硫化氫等酸性臭氣分子反應(yīng)。與一般酸堿反應(yīng)不同的是,一般的堿是有毒的,不可食用的,不能生物降解的。而植物液能進(jìn)行生物降解,無(wú)毒。
② 催化氧化反應(yīng):如硫化氫在一般情況下,不能與空氣中的氧進(jìn)行反應(yīng)。但在植物液的催化用下, 可以與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)。以硫化氫的反應(yīng)為例:
R-NH2+H2S → R-NH3+ + SH-
R-NH2+SH-+O2+H2O → R- NH3+SO42- +OH-
R-NH3++OH- → R-NH2 +H2O
③ 路易斯酸堿反應(yīng):在有機(jī)化學(xué)中,能吸收電子云的分子或原子團(tuán)稱(chēng)為路易斯酸,在有機(jī)硫的化合物中,硫原子的外層有空軌道,可以接受外來(lái)的電子云,因此可稱(chēng)這類(lèi)有機(jī)物為路易斯酸。相反,能提供電子云的分子或原子團(tuán)稱(chēng)路易期堿。一般帶負(fù)電荷的原子團(tuán),含氮的有機(jī)物屬于路易斯堿。例如,苯硫醚與植物液的反應(yīng),屬于這一類(lèi)。苯硫醚是一個(gè)路易斯酸,而在其中的含氮化合物屬路易斯堿。兩者可以反應(yīng)。
④ 氧化還原反應(yīng)。例如,甲醛具有氧化性,在植物液中有的有效分子具有還原性。它們可以直接進(jìn)行反應(yīng)。與甲醛和氨的反應(yīng):
HR-NH2+HCHO → R-HN2+H-C=CO2+H2O
R-NH2+NH3 → R-NH2+N2+H2O
3.3、植物液的提取方法
植物提取液除臭主要是利用植物中的多羥基結(jié)構(gòu)(多酚)的活性作用。因此,提取的方法主要是基于植物提取液主要活性成分的特性及結(jié)構(gòu)。而植物液的提取方法主要有溶劑萃取法、沉淀法、樹(shù)脂法、超臨界流體萃取(SFE)法,還有超聲波浸提法和微波浸提法等。
4、植物提取液除臭的適用范圍
市場(chǎng)上有多種形式的植物提取液,雖然成分和效果不盡相同,但基本都是稀釋后通過(guò)專(zhuān)門(mén)的除臭設(shè)備霧化噴灑或擴(kuò)散到臭源區(qū)域,通過(guò)如上的除臭機(jī)理,把臭源的臭味氣體去除。
用植物提取液除臭也受到現(xiàn)場(chǎng)條件的極限,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的情況,植物液除臭技術(shù)基本適用于如下領(lǐng)域或場(chǎng)所:
環(huán)衛(wèi)領(lǐng)域:污水處理廠(站)、垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站、 垃圾填埋場(chǎng)、堆肥場(chǎng)、垃圾焚燒處理廠等
工業(yè)領(lǐng)域:冶金場(chǎng)、印刷廠、化工廠、制革廠、食品加工廠、制藥廠、石油化工行業(yè)、塑料行業(yè)等
養(yǎng)殖領(lǐng)域:豬、牛、馬等家畜養(yǎng)殖廠等
生活領(lǐng)域:廁所、公共場(chǎng)所、餐廳、酒店、寫(xiě)字樓等
5、結(jié)束語(yǔ)
隨著人們環(huán)保意識(shí)的逐漸提高,對(duì)七大環(huán)境公害之一的惡臭問(wèn)題的防治和治理的需求也是日趨強(qiáng)烈。
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