生活垃圾復合納米除臭劑及其制備和使用方法
【專利摘要】本發明生活垃圾復合納米除臭劑及其制備和使用方法，涉及一種除臭組合物，特別是涉及一種處理生活垃圾的復合納米除臭劑及其制備和使用方法。其目的是為了提供一種以氫氧化鐵和納米過氧化鈣為核心的生活垃圾復合納米除臭劑及其制備和使用方法。本發明生活垃圾復合納米除臭劑包括：氫氧化鐵、納米過氧化鈣、表面活性劑和水。其制備方法為：將氫氧化鐵、納米過氧化鈣、表面活性劑和水混合后經超聲震蕩，即得到處理生活垃圾的復合納米除臭劑。本發明復合納米除臭劑制備簡單，使用方便，具有較強的滲透性和遷移能力，除臭效果高效穩定、標本兼治，可廣泛用于垃圾中轉站、填埋場及焚燒發電廠等區域惡臭控制。本發明用于除臭劑制備技術領域。
【專利說明】
生活垃圾復合納米除臭劑及其制備和使用方法
技術領域
[0001] 本發明涉及一種除臭組合物，特別是涉及一種處理生活垃圾的復合納米除臭劑及 其制備和使用方法。
【背景技術】
[0002] 隨著我國人民生活水平不斷提高，生活垃圾產生量也隨之迅速增加。據不完全統 計，僅2014年，我國產生的生活垃圾就高達1.7億噸。隨著生活垃圾體量日益激增，處理難度 也不斷加大，其處理處置及二次污染控制已成為我國乃至全球各國普遍面臨的環境治理難 題之一。尤其在人口密集的城市，生活垃圾在集中化處理處置過程中極易產生二次污染問 題，特別是惡臭污染控制，已經成為人們普遍關注的重大民生問題。
[0003] 生活垃圾一般具有有機物含量高、組分復雜、含水率高等特征，在集中化處理處置 過程中極易滋生大量細菌，不斷降解生活垃圾中的蛋白質、糖類等有機物，并釋放出多種令 人厭惡的氣體。這些惡臭氣體一般有以下五類組成成分：1)含硫物質，如硫化氫、硫醚、硫醇 等；2)含氮物質，如氨氣、有機胺、吲哚等；3)含鹵物質，如氯氣、鹵代烴等;4)含氧物質，如 醇、酚、醛等;5)烴類物質，如烷烴、芳香烴等。惡臭氣體成分在好氧和厭氧條件下均可產生， 但主要的致臭物質(如硫化氫)來自有機物厭氧發酵過程。
[0004] 對生活垃圾進行惡臭污染控制一般從以下幾個方面展開：1)固定或隔離有機物成 分，2)減少甚至殺滅產生惡臭的微生物，3)改變微生物生長環境，抑制致臭細菌生長，4)吸 附、降解產生惡臭的主要氣體成分。目前，國內外關于生活垃圾惡臭控制的技術主要有物理 除臭法(如掩蔽中和法、稀釋擴散法、吸附法等）、化學除臭法(如化學洗滌法、化學氧化法、 光催化氧化法等)和生物除臭法(如生物過濾法、微生物菌群除臭法等）。總體而言，目前尚 未有能夠廣泛應用于實際的除臭技術。例如，傳統化學氧化法通過添加各種氧化劑(如H 202、 KMn04、FeCl3等)降低還原菌活性并氧化硫化氫等惡臭氣體。但是，這些氧化劑往往因作用時 間短、流失大、藥劑用量大等問題而未能得到廣泛應用。再如采用EM菌的微生物菌群除臭 法，利用噴灑在生活垃圾表面的活性微生物對惡臭氣體的降解作用，從而控制惡臭氣體釋 放。然而這類生物除臭技術仍存在菌種篩選、培育及保存困難、除臭效果穩定性較差等方面 問題。
[0005] 目前市面上常采用氫氧化鐵作為垃圾除臭液，但其無法達到去除氨氣的目的，且 氫氧化鐵在酸性條件下除硫化氫過程緩慢，另外，氫氧化鐵晶型極差，容易溶解而造成藥劑 浪費或無法充分利用。
[0006] 因此，急需尋找一種高效穩定、操作簡便、普適性強的生活垃圾惡臭控制技術。

【發明內容】

[0007] 本發明是為了解決以上技術問題，而提供了一種以氫氧化鐵和納米過氧化鈣為核 心的生活垃圾復合納米除臭劑及其制備和使用方法，該除臭劑可廣泛用于生活垃圾中轉 站、填埋場等工藝和流程的惡臭污染控制。
[0008] 本發明生活垃圾復合納米除臭劑，各組分及其質量分數如下： 氫氧化鐵 丨0.0~45.0%， 納米過氧化鈣 4.8~29.5%，
[0009] ^ 表面活性劑 0.5~9.8%， 水 余量；
[0010] 所述納米過氧化|丐為粒徑為10~250nm的粉末；
[0011]所述表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基三甲基溴化銨。
[0012] 本發明生活垃圾復合納米除臭劑的制備方法，包括以下步驟:將權利要求1中所述 的氫氧化鐵、納米過氧化鈣、表面活性劑和水混合后，超聲震蕩10~30min，即制得生活垃圾 復合納米除臭劑。
[0013] 進一步，本發明生活垃圾復合納米除臭劑的制備方法，所述超聲震蕩采用超聲清 洗器。
[0014] 進一步，本發明生活垃圾復合納米除臭劑的制備方法，所述超聲清洗器的聲波頻 率為20~50kHz。
[0015] 本發明生活垃圾復合納米除臭劑的使用方法，包括以下步驟:將復合納米除臭劑 用水稀釋50~200倍，邊稀釋邊攪拌，待混合均勻后形成穩定混合液，噴灑于生活垃圾的表 面，噴灑量為生活垃圾質量的〇. 02~0.5%。
[0016] 研究發現，過氧化鈣是一種兼具氧化性和釋氧能力的化合物，可有效去除硫化氫、 氨氣，常被作為消毒殺菌劑使用。過氧化鈣可在水中緩慢發生如下反應：
[0017] 2Ca〇2+2H2〇-2Ca(OH)2+〇2 丁
[0018] 過氧化鈣通過與水反應，釋放氧氣從而改變環境條件(從厭氧到好氧），產生的氫 氧化鈣使環境處于堿性條件。氫氧化鐵是一種非晶態水合鐵氧化物，具有兩性，易溶于無機 酸并略溶于堿性溶液中。氫氧化鐵可與一系列還原劑或鐵還原細菌發生氧化還原作用，生 成單質硫。以硫化氫為例，可發生如下反應：
[0019] H2S+20H--2H20+S2-
[0020] 2Fe (OH) 3+S2--2Fe (OH) 2+S+20H-
[0021] 本發明同現有技術相比，具有如下優點和有益效果：
[0022] 1)本發明的生活垃圾復合納米除臭劑通過將氫氧化鐵與納米過氧化鈣的聯用，輔 以表面活性劑以穩定分散納米過氧化鈣，使噴灑液能在復雜垃圾內部具有良好的滲透性， 并非局限于表面除臭，而是滲透至垃圾堆內部，達到更徹底更持久的除臭效果；
[0023] 2)本發明的原料組合中加入了納米過氧化鈣，使氫氧化鐵處于較高濃度，也保證 了除臭劑噴灑后的長期效果；
[0024] 3)本發明的生活垃圾復合納米除臭劑通過對惡臭氣體吸附去除、調節微生物生長 環境、降低甚至殺滅微生物、固定有機物成分等多方位控制生活垃圾惡臭釋放，達到了標本 兼治的效果；
[0025] 4)本發明所述復合納米除臭劑，采用了納米過氧化鈣，較傳統過氧化鈣而言降低 了粒徑，提高比表面積，極大提高氧氣釋放速率、強氧化劑的產生速率，從而達到快速吸附 去除環境中硫化氫、氨氣等的目的，強化了其在惡臭污染控制方面的效果，對生活垃圾惡臭 控制更加高效、穩定、可靠；
[0026] 5)本發明所述復合納米除臭劑的制備方法簡單，對制備設備要求低，制備成本低 廉;操作使用方法同樣簡單易掌握;本發明可以廣泛用于生活垃圾中轉站、填埋場及焚燒發 電廠區域的生活垃圾惡臭污染控制。
【具體實施方式】
[0027] 以下結合實施例及驗證試驗對本發明的生活垃圾復合納米除臭劑及其制備和使 用方法做進一步的說明。
[0028] 實施例1
[0029] 本實施例的生活垃圾復合納米除臭劑按以下步驟制備:將氫氧化鐵、納米過氧化 鈣粉末、十二烷基苯磺酸鈉與水混合后，采用超聲清洗器24kHz，超聲震蕩14min，制得生活 垃圾復合納米除臭劑。其中氫氧化鐵占36%，納米過氧化f丐粒徑為10~60nm、占17.0%，十 ^烷基苯橫酸納占2.4%。
[0030] 實施例2
[0031] 本實施例的生活垃圾復合納米除臭劑按以下步驟制備:將氫氧化鐵、納米過氧化 鈣粉末、十二烷基三甲基溴化銨與水混合后，采用超聲清洗器20kHz，超聲震蕩18min，制得 生活垃圾復合納米除臭劑。其中氫氧化鐵占30 %，納米過氧化f丐粒徑為80~250nm、占 4.8 %，十二烷基三甲基溴化銨占1.3 %。
[0032] 實施例3
[0033] 本實施例的生活垃圾復合納米除臭劑按以下步驟制備:將氫氧化鐵、納米過氧化 鈣粉末、十二烷基三甲基溴化銨與水混合后，采用超聲清洗器28kHz，超聲震蕩lOmin，制得 生活垃圾復合納米除臭劑。其中氫氧化鐵占23 %，納米過氧化f丐粒徑為50~150nm、占 15.5 %，十二烷基三甲基溴化銨占0.5 %。
[0034] 實施例4
[0035] 本實施例的生活垃圾復合納米除臭劑按以下步驟制備:將氫氧化鐵、納米過氧化 鈣粉末、十二烷基三甲基溴化銨與水混合后，采用超聲清洗器30kHz，超聲震蕩24min，制得 生活垃圾復合納米除臭劑。其中氫氧化鐵占10%，納米過氧化f丐粒徑為80~250nm、占10%， 十二烷基三甲基溴化銨占6 %。
[0036] 實施例5
[0037] 本實施例的生活垃圾復合納米除臭劑按以下步驟制備:將氫氧化鐵、納米過氧化 鈣粉末、十二烷基苯磺酸鈉與水混合后，采用超聲清洗器50kHz，超聲震蕩22min，制得生活 垃圾復合納米除臭劑。其中，氫氧化鐵占20%，納米過氧化f丐粒徑為10~60nm、占19%，十二 烷基苯磺酸鈉占7.5%。
[0038] 實施例6
[0039] 本實施例的生活垃圾復合納米除臭劑按以下步驟制備:將氫氧化鐵、納米過氧化 鈣粉末、十二烷基苯磺酸鈉與水混合后，采用超聲清洗器36kHz，超聲震蕩27min，制得生活 垃圾復合納米除臭劑。其中，氫氧化鐵占35%，納米過氧化f丐粒徑為50~150nm、占25%，十 ^烷基苯橫酸納占8.3 %。
[0040] 實施例7
[0041] 本實施例的生活垃圾復合納米除臭劑按以下步驟制備:將氫氧化鐵、納米過氧化 鈣粉末、十二烷基苯磺酸鈉與水混合后，采用超聲清洗器45kHz，超聲震蕩30min，制得生活 垃圾復合納米除臭劑。其中，氫氧化鐵占45%，納米過氧化f丐粒徑為10~60nm、占23%，十二 烷基苯橫酸納占9.8 %。
[0042] 實施例8
[0043] 本實施例的生活垃圾復合納米除臭劑按以下步驟制備:將氫氧化鐵、納米過氧化 鈣粉末、十二烷基三甲基溴化銨與水混合后，采用超聲清洗器40kHz，超聲震蕩25min，制得 生活垃圾復合納米除臭劑。其中氫氧化鐵占40 %，納米過氧化f丐粒徑為80~250nm、占 29.5 %，十二烷基三甲基溴化銨占9.2 %。
[0044] 實施例9
[0045] 本實施例的生活垃圾復合納米除臭劑的使用方法按以下步驟進行:實施例1制得 生活垃圾復合納米除臭劑用水稀釋160倍，邊稀釋邊攪拌，待混合均勻后，噴灑于生活垃圾 的表面，噴灑量為生活垃圾質量的0.02%。采用PTM400-H2S栗吸式硫化氫分析儀檢測硫化 氫濃度，采用SLC-0P型手提式惡臭檢測儀檢測復合型惡臭濃度，5h后硫化氫去除91%，復合 型惡臭去除88%。
[0046] 實施例10
[0047] 本實施例的生活垃圾復合納米除臭劑的使用方法按以下步驟進行:實施例2制得 生活垃圾復合納米除臭劑用水稀釋50倍，邊稀釋邊攪拌，待混合均勻后，噴灑于生活垃圾的 表面，噴灑量為生活垃圾質量的〇. 5 %。采用PTM400-H2S栗吸式硫化氫分析儀檢測硫化氫濃 度，采用SLC-0P型手提式惡臭檢測儀檢測復合型惡臭濃度，5h后硫化氫去除88 %，復合型惡 臭去除55%。
[0048] 實施例11
[0049] 本實施例的生活垃圾復合納米除臭劑的使用方法按以下步驟進行:實施例3制得 生活垃圾復合納米除臭劑用水稀釋80倍，邊稀釋邊攪拌，待混合均勻后，噴灑于生活垃圾的 表面，噴灑量為生活垃圾質量的〇. 45%。采用PTM400-H2S栗吸式硫化氫分析儀檢測硫化氫 濃度，采用SLC-0P型手提式惡臭檢測儀檢測復合型惡臭濃度，5h后硫化氫去除78%，復合型 惡臭去除83%。
[0050] 實施例12
[0051] 本實施例的生活垃圾復合納米除臭劑的使用方法按以下步驟進行:實施例4制得 生活垃圾復合納米除臭劑用水稀釋200倍，邊稀釋邊攪拌，待混合均勻后，噴灑于生活垃圾 的表面，噴灑量為生活垃圾質量的0.25 %。采用PTM400-H2S栗吸式硫化氫分析儀檢測硫化 氫濃度，采用SLC-0P型手提式惡臭檢測儀檢測復合型惡臭濃度，5h后硫化氫去除70%，復合 型惡臭去除62%。
[0052] 實施例13
[0053] 本實施例的生活垃圾復合納米除臭劑的使用方法按以下步驟進行:實施例5制得 生活垃圾復合納米除臭劑用水稀釋90倍，邊稀釋邊攪拌，待混合均勻后，噴灑于生活垃圾的 表面，噴灑量為生活垃圾質量的〇. 42%。采用PTM400-H2S栗吸式硫化氫分析儀檢測硫化氫 濃度，采用SLC-0P型手提式惡臭檢測儀檢測復合型惡臭濃度，5h后硫化氫去除88%，復合型 惡臭去除87%。
[0054] 實施例14
[0055] 本實施例的生活垃圾復合納米除臭劑的使用方法按以下步驟進行:實施例6制得 生活垃圾復合納米除臭劑用水稀釋180倍，邊稀釋邊攪拌，待混合均勻后，噴灑于生活垃圾 的表面，噴灑量為生活垃圾質量的0.06%。采用PTM400-H2S栗吸式硫化氫分析儀檢測硫化 氫濃度，采用SLC-0P型手提式惡臭檢測儀檢測復合型惡臭濃度，5h后硫化氫去除90%，復合 型惡臭去除87%。
[0056] 實施例15
[0057] 本實施例的生活垃圾復合納米除臭劑的使用方法按以下步驟進行:實施例7制得 生活垃圾復合納米除臭劑用水稀釋120倍，邊稀釋邊攪拌，待混合均勻后，噴灑于生活垃圾 的表面，噴灑量為生活垃圾質量的0.32 %。采用PTM400-H2S栗吸式硫化氫分析儀檢測硫化 氫濃度，采用SLC-0P型手提式惡臭檢測儀檢測復合型惡臭濃度，5h后硫化氫去除95%，復合 型惡臭去除88%。
[0058] 實施例16
[0059] 本實施例的生活垃圾復合納米除臭劑的使用方法按以下步驟進行:實施例8制得 生活垃圾復合納米除臭劑用水稀釋140倍，邊稀釋邊攪拌，待混合均勻后，噴灑于生活垃圾 的表面，噴灑量為生活垃圾質量的0.1 %。采用PTM400-H2S栗吸式硫化氫分析儀檢測硫化氫 濃度，采用SLC-0P型手提式惡臭檢測儀檢測復合型惡臭濃度，5h后硫化氫去除92%，復合型 惡臭去除82%。
[0060] 驗證試驗1
[0061] 在江蘇揚中某生活垃圾中轉站進行現場除臭試驗，選擇腐臭味較重、含硫化氫等 酸性氣體多的池子。
[0062] 將實施例1中制備的生活垃圾復合納米除臭劑用水稀釋50倍并充分攪拌混勻，然 后經高壓噴霧裝置噴灑到垃圾中轉站的壓縮池內，按每噸生活垃圾噴灑質量百分比為 〇. 05 %的復合納米除臭劑進行噴灑。并設置平行試驗，與市售氫氧化鐵除臭劑、過氧化鈣除 臭劑的除臭效果進行對比。
[0063]除臭效果檢測
[0064] 在噴灑前后對該壓縮池周圍多個區域的硫化氫及惡臭濃度進行檢測，其中采用 PTM400-H2S栗吸式硫化氫分析儀檢測硫化氫濃度，采用SLC-0P型手提式惡臭檢測儀檢測復 合型惡臭濃度，噴灑后測定時間間隔為30分鐘，測定結果如表1所示，其中實施例1為本發明 產品，氫氧化鐵為市售氫氧化鐵除臭劑，過氧化鈣為市售過氧化鈣除臭劑。
[0065] 表1某生活垃圾中轉站的硫化氫和復合型惡臭濃度削減情況
[0067] 由表1可以看出，噴灑復合納米除臭劑后，該生活垃圾中轉站壓縮池周圍環境的硫 化氫和復合型惡臭濃度均得到有效削減，其中硫化氫氣體濃度在噴灑除臭劑后2小內即達 到現有國家一級排放標準(0.03mg/m 3)，且除臭效果可保持在10個小時以上。市售氫氧化鐵 除臭劑對硫化氫的去除效果優于對復合型惡臭的去除效果，但隨著時間的增長，對硫化氫 的去除能力顯著降低；市售過氧化鈣除臭劑對復合型惡臭的去除能力高于氫氧化鐵除臭 劑，但對硫化氫的去除效果差;且兩種市售除臭劑的綜合除臭效果均顯著低于本發明的產 品。因此，本發明的除臭劑解決了現有產品無法同時有效去除兩種惡臭，且去除硫化氫的能 力不持久的技術問題。
[0068] 驗證試驗2
[0069] 在江蘇揚中某生活垃圾中轉站進行現場除臭試驗，選擇刺激性氣味較嚴重的壓縮 池，主要考察該復合納米除臭劑對氨氣的去除能力。
[0070] 將實施例1中制備的生活垃圾復合納米除臭劑用水稀釋100倍并充分混合均勻，然 后經高壓噴霧裝置噴灑到垃圾中轉站的壓縮池內，按每噸生活垃圾噴灑質量百分比為 〇. 2%的復合納米除臭劑進行噴灑。
[0071] 除臭效果檢測
[0072]在噴灑前后對該壓縮池上空的氨氣濃度進行檢測，采用的檢測儀器為L0G-NH3型 栗吸式氨氣檢測儀，檢測結果表明，噴灑復合納米除臭劑30分鐘后該壓縮池周圍氨氣的平 均濃度由噴灑前的2 ? 7mg/m3迅速降到了0 ? 5mg/m3以下，達到現有國家一級排放標準（1 ? Omg/ m3)，且除臭效果可保持在6個小時以上。
[0073]雖然以上描述了本發明的【具體實施方式】，但是本領域的技術人員應當理解，這些 僅是舉例說明，本發明的保護范圍是由所附權利要求書限定的。本領域的技術人員在不背 離本發明的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式作出多種變更或修改，但這些變更 和修改均落入本發明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種生活垃圾復合納米除臭劑，其特征在于，各組分及其質量分數如下： 氫氧化鐵 10.0~45,0%， 納米過氧化鈣 4.8~29.5%， 表面活性劑 0.5~9.8%， 水 余量； 所述納米過氧化媽為粒徑為10~250nm的粉末； 所述表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基三甲基溴化銨。2. -種生活垃圾復合納米除臭劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:將權利要求 1中所述的氫氧化鐵、納米過氧化鈣、表面活性劑和水混合后，超聲震蕩10~30min，即制得 生活垃圾復合納米除臭劑。3. 根據權利要求2所述的生活垃圾復合納米除臭劑的制備方法，其特征在于:所述超聲 震蕩采用超聲清洗器。4. 根據權利要求3所述的生活垃圾復合納米除臭劑的制備方法，其特征在于:所述超聲 清洗器的聲波頻率為20~50kHz。5. -種生活垃圾復合納米除臭劑的使用方法，其特征在于，包括以下步驟:將復合納米 除臭劑用水稀釋50~200倍，邊稀釋邊攪拌，待混合均勻后，噴灑于生活垃圾的表面，噴灑量 為生活垃圾質量的0.02~0.5%。
【文檔編號】B01D53/78GK105854059SQ201610463026
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月23日
【發明人】王偉, 孫浩議
【申請人】南京首帆環保科技有限公司