專利名稱：萃取法去除沼液中揮發(fā)性有機惡臭物質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于廢棄物資源化利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及利用萃取劑去除沼液中揮發(fā)性有機惡臭物質(zhì)的方法。
背景技術(shù)：
沼氣發(fā)酵技術(shù)處理高濃度有機廢物(畜禽糞便、有機垃圾、秸稈等)會產(chǎn)生大量的沼液，沼液中含有豐富的氮磷鉀等大量營養(yǎng)元素和銅鋅等微量元素，這些營養(yǎng)元素是以速效養(yǎng)分狀態(tài)存在，所以沼液的速效營養(yǎng)能力強，養(yǎng)分可利用率高，是不可多得的多元速效液體肥料。沼液在浸種和作物栽培中具有很好的效果，已經(jīng)得到很多學(xué)者和廣大農(nóng)民的認(rèn)可。但是沼液中存在大量的渣質(zhì)性物質(zhì)和揮發(fā)性有機惡臭物質(zhì)。渣質(zhì)性物質(zhì)屬于固體顆粒物，可以采用濾料過濾或篩網(wǎng)過濾等物理方法去除，但沼液惡臭氣味卻無法有效去除。 因此，雖然有大量的沼液可以促進作物生長的報道，但很少有商品沼液肥料出售，主要原因就是沼液中散發(fā)惡臭氣味不符合液體肥料的質(zhì)量安全要求。由于生產(chǎn)沼氣的有機廢棄物多為牛糞、豬糞等畜禽糞便，其中硫的含量較低，因此沼液中散發(fā)惡臭氣味的主要物質(zhì)并不是含硫的物質(zhì)，并且，對沼液散發(fā)惡臭氣味的物質(zhì)進行質(zhì)譜分析發(fā)現(xiàn)，其中含硫物質(zhì)的含量極低，而主要成分是苯系物、酯類等揮發(fā)性有機物。 目前，沼液等液體中異味的控制途徑主要有以下幾個種1、曝氣處理這種方法在廢水處理中是一項較通用的技術(shù)，是通過在沼液中通入大量的空氣，利用空氣中的氧氣來氧化沼液中的硫化氫等惡臭物質(zhì)，但事實是，曝氣處理對于沼液的除臭效果很差，同時，也進一步驗證了硫化氫并不是沼液產(chǎn)臭的主要物質(zhì)。2、吸附劑處理選用硅膠、活性氧化鋁、活性炭、蛭石等多孔性固體物質(zhì)，來吸附沼液中的惡臭物質(zhì)。此類方法的缺點是這些多孔性固體物質(zhì)的吸附性不具有專一性，若用在沼液除臭中，在吸附惡臭物質(zhì)的同時必然會造成營養(yǎng)元素的損失。3、化學(xué)轉(zhuǎn)化處理利用某些化學(xué)試劑使惡臭物質(zhì)轉(zhuǎn)化成其他化合物，但是，能夠使苯系物和酯類等揮發(fā)性有機物發(fā)生化學(xué)轉(zhuǎn)化的物質(zhì)多為強酸、強堿或強氧化性物質(zhì)，這些物質(zhì)必然會使沼液的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，影響沼液的肥效，并且苯系物和酯類等揮發(fā)性有機物的化學(xué)反應(yīng)速度較慢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種萃取法去除沼液中揮發(fā)性有機惡臭物質(zhì)的方法，在不改變沼液成分，不影響沼液肥效的前提下，消除沼液中的揮發(fā)性有機惡臭物質(zhì)，為以沼液為主要原料生產(chǎn)液體肥料提供前期技術(shù)支持。1、萃取法去除沼液中揮發(fā)性有機惡臭物質(zhì)的方法，其特征在于，該方法由以下步驟實現(xiàn)a、氯仿萃取將去除了渣質(zhì)性物質(zhì)的沼液與氯仿按體積比為10 1 15 1的比例混合后裝入密閉容器中，對容器進行充分振蕩后，將容器內(nèi)液體轉(zhuǎn)入到分液裝置中，待
3液體靜止分層后，棄去下層液體，并將上層液體按照相同的方法用氯仿再進行一次萃取，得混合液A ；b、石油醚萃取將步驟a得到的混合液A與石油醚按體積比為10 1 15 1的比例混合后裝入密閉容器中，對容器進行充分振蕩后，將容器內(nèi)液體轉(zhuǎn)入到分液裝置中，待液體靜止分層后，棄去上層液體，并將下層液體按照相同的方法用石油醚再進行一次萃取， 得到去除了揮發(fā)性有機惡臭物質(zhì)的沼液。本發(fā)明的原理經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，沼液中產(chǎn)生異味的物質(zhì)主要是苯系物、酯類等揮發(fā)性有機惡臭物質(zhì)， 它們的極性遠遠小于水(沼液中的主要成分)極性。選用與揮發(fā)性有機物極性接近的有機溶劑，與沼液充分接觸，根據(jù)化學(xué)中的“相似相容”原理，使揮發(fā)性有機物轉(zhuǎn)移至有機溶劑中。本發(fā)明中首先選用了中等極性的氯仿作為萃取劑，分兩次萃取，使沼液中的絕大部分中等極性的揮發(fā)性有機物轉(zhuǎn)移至氯仿中。由于氯仿的密度大于水，靜止分層后，上層液體即為去除中等極性揮發(fā)性有機物的沼液，但弱極性揮發(fā)性有機物去除效果較差。因此本發(fā)明中選用了極性較低的石油醚(沸程為60-90°C )進一步萃取沼液中的弱極性揮發(fā)性有機物，由于石油醚的密度小于水，靜止分層后，下層液體處理后的沼液。沼液經(jīng)過兩種有機溶劑萃取后，沼液中的有機惡臭物質(zhì)絕大部分轉(zhuǎn)移至萃取劑中，從根源阻斷了惡臭氣體的釋放，這樣的沼液可作為液體肥料出售。本發(fā)明共涉及兩種有機溶劑，氯仿屬于中等毒性的物質(zhì)，并且微溶于水；而石油醚微毒，與汽油相近，并且石油醚不溶于水。因此本發(fā)明中將石油醚萃取步驟置于氯仿萃取之后，這樣可以將溶解在水中的極少量氯仿萃取到石油醚中，最大限度避免沼液中有機溶劑的殘留。本發(fā)明的有益效果(1)本發(fā)明應(yīng)用兩種有機溶劑對沼液中的揮發(fā)性有機惡臭物質(zhì)進行萃取，能夠有效降低揮發(fā)性有機惡臭物質(zhì)的成分含量，實驗證明，沼液中苯系物、酯類等揮發(fā)性有機惡臭物質(zhì)的含量降為處理前的12. 6% 10. 3% ；(2)本發(fā)明中利用兩種有機溶劑對沼液進行萃取，屬于物理作用，只是將沼液中的揮發(fā)性有機惡臭物質(zhì)轉(zhuǎn)移至有機溶劑中，并未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此不會有新的污染物產(chǎn)生， 并且沼液中的無機營養(yǎng)元素不會被有機溶劑溶解，也就不會產(chǎn)生營養(yǎng)物質(zhì)流失的現(xiàn)象；(3)本發(fā)明萃取完成后所產(chǎn)生的廢液可以利用蒸餾或分餾的方法對萃取劑進行提純，使其可再生使用，所以本發(fā)明的成本很低。


圖1是利用本發(fā)明所述方法對以牛糞為原料生產(chǎn)的沼液中揮發(fā)性有機惡臭物質(zhì)處理前的氣相色譜圖；圖2是利用本發(fā)明所述方法對以牛糞為原料生產(chǎn)的沼液中揮發(fā)性有機惡臭物質(zhì)處理后的氣相色譜圖；圖3是利用本發(fā)明所述方法對以雞糞為原料生產(chǎn)的沼液中揮發(fā)性有機惡臭物質(zhì)處理前的氣相色譜4
圖4是利用本發(fā)明所述方法對以雞糞為原料生產(chǎn)的沼液中揮發(fā)性有機惡臭物質(zhì)處理后的氣相色譜圖。
具體實施例方式具體實施方式
一本發(fā)明之方法具體實施方式
如下結(jié)合圖1、圖2說明本實施方式。沼液取自吉林省九臺市沼氣站，主要發(fā)酵原料為牛糞。a、氯仿萃取將去除了渣質(zhì)性物質(zhì)的沼液與氯仿按體積比為12 1的比例混合后裝入密閉容器中(為保證有充分的振蕩空間，容器容積應(yīng)該是沼液和氯仿總體積的2-3倍， 最好是玻璃材料的)，對容器以往復(fù)或回旋的方式振蕩30分鐘，將容器內(nèi)液體轉(zhuǎn)入到分液裝置中，靜止2小時，使其分層，完成第一次萃??；待液體靜止分層后，棄去下層液體，并將上層液體按照相同的方法用氯仿再進行一次萃取，得混合液A ；b、石油醚(石油醚的沸程為60-90°C )萃取將步驟a得到的混合液A與石油醚按體積比為12 1的比例混合后裝入密閉容器中(為保證有充分的振蕩空間，容器容積應(yīng)該是沼液和氯仿總體積的2-3倍，最好是玻璃材料的)，對容器以往復(fù)或回旋的方式振蕩30 分鐘，將容器內(nèi)液體轉(zhuǎn)入到分液裝置中，靜止2小時，待液體靜止分層后，棄去上層液體，并將下層液體按照相同的方法用石油醚再進行一次萃取，得產(chǎn)物。本實施方式中步驟b中所述石油醚還可以是正己烷。按照本發(fā)明所述的方法處理沼液，處理完成后，沼液中幾乎沒有異味?？紤]不同人之間的嗅覺敏感程度不同，本發(fā)明采用氣相色譜法對主要惡臭物質(zhì)含量進行分析，比較處理前后惡臭物質(zhì)含量差異，表征除臭效果。具體檢驗方法如下取處理后沼液10. Oml加入至20ml頂空瓶中，加蓋密封，在40°C水浴中平衡5分鐘，用氣密性進樣針取頂空瓶內(nèi)液上氣體0. 20ml進行分析。氣相色譜分析條件色譜柱=DB-I(30mX0. 32mmX0. 25 μ m)；柱溫:50°C，氣化室溫度:100°C，F(xiàn)ID 檢測器溫度250°C ；載氣及補充氣種類高純氮氣(99. 999% )；載氣流速2ml/min，補充氣流速43ml/min，空氣流速450ml/min，氫氣流速40ml/min ；進樣方式不分流；進樣體積 0. 2mL·保留時間定性，峰面積定量。分析結(jié)果如圖1、圖2所示，是利用本發(fā)明所述方法對以牛糞為原料生產(chǎn)的沼液中揮發(fā)性有機惡臭物質(zhì)處理前的氣相色譜圖，圖2是利用本發(fā)明所述方法對以牛糞為原料生產(chǎn)的沼液中揮發(fā)性有機惡臭物質(zhì)處理后的氣相色譜圖。兩圖中的有機組分的保留時間一致，說明為同一類物質(zhì)，經(jīng)鑒定為苯系物及脂類等揮發(fā)性有機惡臭物質(zhì)的混合物；根據(jù)峰面積法進行定量而確定，經(jīng)本發(fā)明提供的方法處理后，沼液中苯系物、酯類等揮發(fā)性有機惡臭物質(zhì)的含量降為處理前的12.6%，去除效果明顯。對處理前和由本發(fā)明所述方法處理后的沼液進行養(yǎng)分測定試驗，表1是處理前后沼液中養(yǎng)分物質(zhì)變化情況。表 1
權(quán)利要求
1.萃取法去除沼液中揮發(fā)性有機惡臭物質(zhì)的方法，其特征在于，該方法由以下步驟實現(xiàn)a、氯仿萃取將去除了渣質(zhì)性物質(zhì)的沼液與氯仿按體積比為10 1 15 1的比例混合后裝入密閉容器中，對容器進行充分振蕩后，將容器內(nèi)液體轉(zhuǎn)入到分液裝置中，待液體靜止分層后，棄去下層液體，并將上層液體按照相同的方法用氯仿再進行一次萃取，得混合液A ；b、石油醚萃取將步驟a得到的混合液A與石油醚按體積比為10 1 15 1的比例混合后裝入密閉容器中，對容器進行充分振蕩后，將容器內(nèi)液體轉(zhuǎn)入到分液裝置中，待液體靜止分層后，棄去上層液體，并將下層液體按照相同的方法用石油醚再進行一次萃取，得到去除了揮發(fā)性有機惡臭物質(zhì)的沼液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的萃取法去除沼液中揮發(fā)性有機惡臭物質(zhì)的方法，其特征在于，所述沼液與氯仿的體積比優(yōu)選為12 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的萃取法去除沼液中揮發(fā)性有機惡臭物質(zhì)的方法，其特征在于，所述混合液A與石油醚的體積比優(yōu)選為12 1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的萃取法去除沼液中揮發(fā)性有機惡臭物質(zhì)的方法，其特征在于，所述石油醚是正己烷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的萃取法去除沼液中揮發(fā)性有機惡臭物質(zhì)的方法，其特征在于，所述石油醚的沸程為60-90°C。
全文摘要
萃取法去除沼液中揮發(fā)性有機惡臭物質(zhì)的方法，屬于廢棄物資源化利用技術(shù)領(lǐng)域。在不改變沼液成分，不影響沼液肥效的前提下，消除沼液中的揮發(fā)性有機惡臭物質(zhì)，為以沼液為主要原料生產(chǎn)液體肥料提供前期技術(shù)支持。本發(fā)明所述方法由以下步驟實現(xiàn)a、氯仿萃取，b、石油醚萃取。按照本發(fā)明所述的方法處理沼液，處理完成后，沼液中幾乎沒有異味，沼液中苯系物、酯類等揮發(fā)性有機惡臭物質(zhì)的含量降為處理前的12.6％，去除效果明顯。
文檔編號C02F9/02GK102390891SQ20111022793
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月10日
發(fā)明者侯志廣, 馮連雙, 盧振蘭, 張巖, 李艷, 王呈玉, 王志英, 王玉軍, 竇森, 馬秀蘭 申請人:吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)