專利名稱：一種利用六價(jià)高鐵鹽溶液處理惡臭性氣體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)氧化技術(shù)處理惡臭污染物質(zhì)領(lǐng)域，涉及一種利用六價(jià)高鐵鹽溶液 處理惡臭性氣體的方法。
背景技術(shù)：
隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)環(huán)境質(zhì)量的要求也越來越高，對(duì)惡臭所帶來的環(huán)境 污染也更加敏感。產(chǎn)生惡臭的物質(zhì)不僅可使人產(chǎn)生厭惡感，而且許多惡臭物質(zhì)對(duì)人體的危 害極大。惡臭的來源十分廣泛，如污水處理廠、垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站、垃圾填埋場(chǎng)，甚至食品加工廠等 都會(huì)產(chǎn)生不同種類的惡臭和有毒氣體。惡臭對(duì)人類的呼吸、循環(huán)、消化、內(nèi)分泌及神經(jīng)系統(tǒng) 都會(huì)產(chǎn)生危害性，惡臭污染已經(jīng)成為眾多亟亟需要解決的環(huán)境污染問題之一。惡臭物質(zhì)一 般可以分為幾類第一類為含硫化合物，如硫化氫，硫醇類等；第二類為含氮化合物，如氨 等；第三類為烴類化合物；第四類為含氧有機(jī)化合物，如醇、醛、酮、酚、有機(jī)酸等；第五類 為鹵素及其衍生物。在我國(guó)現(xiàn)行規(guī)定的惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB14554-93)中，列出八種評(píng)價(jià)惡臭 污染的指標(biāo)污染物，分別為氨、三甲胺、硫化氫、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫醚、二硫化碳、苯 乙烯。依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中確定的八種惡臭污染物，含硫化合物被認(rèn)為是污泥處理、堆肥化和植 物降解過程中產(chǎn)生的臭氣污染當(dāng)中的主要惡臭污染源。如硫化氫(H2S)是在厭氧細(xì)菌降解 硫酸鹽和含硫有機(jī)肥料分解過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品；甲硫醇(CH3SH)是一種具有很低的嗅 味閾值的有機(jī)惡臭物質(zhì)，其嗅味閾值大約為0. 4 ppb，主要來源為下水管道污泥和市政固體 填埋作業(yè)。上述惡臭物質(zhì)除了具有臭味性質(zhì)，而且對(duì)生物體和植物的危害性極大。如?。×?、 CH3SH、甲硫醚((CH3)2S)、二甲二硫((CH3)2S2)、二硫化碳(CS2)等具有強(qiáng)烈的刺激性異味， 可經(jīng)呼吸道、眼、皮膚等不同途徑進(jìn)入人體，使人頭昏，難受，長(zhǎng)期置身其中，對(duì)人體的神經(jīng) 系統(tǒng)損害極大。大多數(shù)的惡臭污染物是有機(jī)物，這些物質(zhì)都帶有活性基團(tuán)，可以與氧化劑 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)惡臭的活性基團(tuán)被氧化后，惡臭氣味就消失，處理惡臭的工藝一般就是 基于將惡臭活性基團(tuán)氧化這一原理從而達(dá)到去除惡臭氣味。目前最經(jīng)濟(jì)的去除惡臭氣味的處理方法為生物法。然而生物法去除惡臭物質(zhì)不僅 需要較長(zhǎng)時(shí)間的過程，并且在去除臭味過程中會(huì)產(chǎn)生一些有機(jī)廢物，而且產(chǎn)生的副產(chǎn)品需 要通過聯(lián)合其他方法進(jìn)一步去除。近些年來通過化學(xué)氧化技術(shù)處理惡臭污染物質(zhì)被證明是 一項(xiàng)有效的、經(jīng)濟(jì)的技術(shù)。如利用過氧化氫(H2O2)的氧化性可以去除廢水和活性污泥中 的硫化氫、硫醇、硫代硫酸鹽和二氧化硫等。利用強(qiáng)氧化劑氧化劑如高錳酸鉀和次氯酸鈉 (NaClO2)可去除污泥中的硫化氫。但是利用上述的氧化劑去除惡臭需較長(zhǎng)的處理時(shí)間并在 處理過程中產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物，因此需要探索氧化能力更強(qiáng)且不產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物的去除惡臭 氣體的氧化技術(shù)。在眾多的氧化劑中，六價(jià)高鐵鹽(FeO42 _)是一種氧化能力較KMnO4更強(qiáng)的氧化 齊U，其氧化還原電位在酸性和堿性介質(zhì)中分別為+ 2.20 V和+ 0. 72 V，在整個(gè)PH值范圍 內(nèi)都具有很強(qiáng)的氧化能力。尤其是六價(jià)高鐵鹽的還原產(chǎn)物Fe(III)是一種與環(huán)境有好的優(yōu)良無機(jī)絮凝劑，具有良好的絮凝和助凝效果。六價(jià)高鐵鹽用于水處理中同時(shí)可以發(fā)揮其氧 化、混凝、吸附、殺菌等作用。Fe(VI)高鐵酸鹽可以有效去除水中的重金屬和有機(jī)污染物， 尤其是是對(duì)含硫和含氮污染物的去除非常有效。最近Sharma等人報(bào)道了六價(jià)高鐵鹽可以 應(yīng)用于去除廢水中硫化物和氮化物；deLuca等人報(bào)道了高鐵酸鹽處理生物污泥的研究。目 前的研究已經(jīng)證明六價(jià)高鐵鹽是一種在廣泛PH范圍內(nèi)氧化能力強(qiáng)且具有高度選擇性的 氧化劑，六價(jià)高鐵鹽的這些特性使得其在污染物的處理中具有很大的應(yīng)用前景。由于六價(jià) 高鐵鹽具有傳統(tǒng)氧化劑不可比擬的優(yōu)越性及安全性和環(huán)境友好型，因此六價(jià)高鐵鹽氧化技 術(shù)在去除惡臭的應(yīng)用中具有廣闊的前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種利用六價(jià)高鐵鹽的強(qiáng)氧化性處 理惡臭性氣體的方法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)
一種處理惡臭性氣體的方法，其特征在于利用六價(jià)高鐵鹽溶液處理惡臭性氣體。上述惡臭性氣體主要是指含有胺基、巰基基團(tuán)、硫或氮的惡臭性氣體；例如硫化 氫、氨氣、硫醇類、巰基苯并噻唑、氨基硫脲、二氧化硫脲或含氮化合物等。在上述處理惡臭氣體的方法中，最好將六價(jià)高鐵鹽溶液的PH值調(diào)整為 pH7. 0-pHll. 0范圍之間。本發(fā)明采用緩沖液來保持六價(jià)高鐵鹽溶液的pH為7. 0，所述緩沖 液優(yōu)選磷酸氫二鈉和磷酸二氫鈉來配制。采用緩沖液來保持六價(jià)高鐵鹽溶液的PH為9. 0， 所述緩沖液優(yōu)選磷酸氫二鈉和四硼酸鈉來配制。采用緩沖液來保持六價(jià)高鐵鹽溶液的PH 為11. 0，所述緩沖液優(yōu)選磷酸氫二鈉和氫氧化鈉來配制。實(shí)施本方案時(shí)優(yōu)選是將六價(jià)高鐵鹽溶液噴灑成霧狀來吸收惡臭性氣體。將制備好的六價(jià)高鐵鹽溶液經(jīng)噴嘴噴灑成霧狀，在微小的液滴(約20 ？ m)表面 形成極大的表面能，該表面能可以吸附惡臭性氣體中的惡臭物質(zhì)，同時(shí)與惡臭物質(zhì)發(fā)生化 學(xué)氧化反應(yīng)，使惡臭物質(zhì)中的活性基團(tuán)發(fā)生變化。惡臭性氣體中的硫化氫、氨氣、甲硫醇等 惡臭物質(zhì)經(jīng)過六價(jià)高鐵鹽溶液的氧化作用，惡臭廢氣中的活性基團(tuán)被氧化成無毒和無危害 性的硫酸鹽等產(chǎn)物，從而達(dá)到凈化惡臭廢氣的目的，可以有效地去除惡臭廢氣的臭味。本發(fā)明提供的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果
(1)六價(jià)高鐵鹽溶液在7. 0-11. 0的緩沖溶液保護(hù)的PH范圍間具有良好的穩(wěn)定性和持 久的強(qiáng)氧化性，達(dá)到高效穩(wěn)定去除惡臭氣體的效果。(2)六價(jià)高鐵鹽氧化技術(shù)處理惡臭氣體的方法與現(xiàn)行的去除惡臭氣體的方法相比 能快速有效地去除惡臭氣味。(3)利用六價(jià)高鐵鹽氧化技術(shù)處理惡臭廢氣只生成無毒無害的無機(jī)鹽類物質(zhì)，解 決了傳統(tǒng)氧化處理技術(shù)會(huì)產(chǎn)生污染副產(chǎn)物的問題，是一項(xiàng)與環(huán)境友好的去除惡臭氣體的技 術(shù)。(4)六價(jià)高鐵鹽的還原產(chǎn)物Fe (III)具有絮凝作用，能有效的將惡臭物質(zhì)的氧化 產(chǎn)物絮凝沉淀，不需要額外的處理工藝處理去除惡臭過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品。(5)六價(jià)高鐵鹽氧化技術(shù)可應(yīng)用于污水處理廠、垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站、垃圾填埋場(chǎng)、煉油廠、橡膠廠、化工廠、制藥廠等行業(yè)產(chǎn)生的惡臭廢氣，該技術(shù)具有廣泛性和經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
六價(jià)高鐵鹽溶液的制備
六價(jià)高鐵鹽的制備如下將53. 4 g KMnO4加入到330 ml體積比37%的鹽酸中，產(chǎn)生 Cl20將Cl2通入預(yù)先已配好和冷卻的KOH溶液中，攪拌兩個(gè)小時(shí)以上。再將180 g的KOH加 入溶液中，等至溶液冷卻。將KCl沉淀用GF/C濾紙從溶液中過濾除去，留下濃縮的強(qiáng)堿性 的KClO黃色濾液。將75 g研磨成粉狀的Fe (NO3) 3 · 9H20緩慢加入到KClO濾液中，并迅速 攪拌。然后將60 g KOH加入上述溶液中，攪拌混合液20分鐘。放置溶液40分鐘，得到的 深紫色漿液用玻璃過濾器過濾，棄掉濾出液。用預(yù)先冷卻的1 mol/L的KOH溶液沖洗沉淀 物。收集沖洗的濾出液，加入到裝有600 ml已冷卻的飽和KOH溶液的燒瓶中?；旌先芤海?放置10分鐘，然后用玻璃過濾器過濾。將沉淀物依次用己烷、戊烷、甲醇、二乙基醚進(jìn)行洗 滌，低溫干燥后得到高純度的六價(jià)高鐵鹽固體。Fe (VI)溶液則通過不同的pH緩沖溶液來配置。pH為7. 0緩沖溶液采用磷酸氫二 鈉和磷酸二氫鈉配制，PH為9. 0緩沖溶液采用磷酸氫二鈉和四硼酸鈉配制，pH為11. 0緩沖 液采用磷酸氫二鈉和氫氧化鈉配制。實(shí)施例2
六價(jià)高鐵鹽氧化技術(shù)處理H2S惡臭氣體
該系列實(shí)驗(yàn)是在H2S氣體的濃度為50 ppm/v下，在凈化設(shè)備的上端噴頭噴出利用不同 PH緩沖溶液制備好的Fe (VI)溶液。高鐵酸鹽的摩爾濃度范圍在0.08-1. 39 mM之間。在pH 7. 0條件下，當(dāng)高鐵酸鹽與H2S的摩爾比([Fe (VI) ]/[H2S])分別為0. 58,0. 83、1. 66,2. 49、 2. 77,3. 00 和 4. 15 時(shí)，H2S 轉(zhuǎn)化為 S042_ 的效率分別為 26. 4%,35. 0%、68. 6%,94. 7%,98. 0%、 99. 3%和100%。且反應(yīng)過程中釋放出0H_離子，混合溶液的pH從初始8. 4增加到9. 5。在pH 9. 0 條件下，當(dāng)[Fe (VI)]/[H2S]的摩爾比分別為 0. 56,0. 84、1. 10、1. 68,2. 20,2. 52,2. 80 和 4. 20 時(shí)，其 H2S 轉(zhuǎn)化為 SO廣的效率分別為 37. 9%,44. 5%,58. 5%,66. 9%,87. 2%,96. 2%、 97. 9和100%，且混合溶液的pH從初始9.0增加到9. 70。在pH 11.0條件下，當(dāng)[Fe (VI)]/ [H2S]摩爾比分別為0. 33、1. 00、2. 00、2. 50、2. 99和4. 98時(shí)，其H2S轉(zhuǎn)化為SO廣的效率分 別為26. 5%,44. 2%,68. 1%、81· 6%,86. 7和89. 3%,且混合溶液的pH從初始9. 6增加到10. 8。高鐵酸鹽與H2S的化學(xué)反應(yīng)計(jì)量方程式如下
8HFe(V + 3H2S + 6H20 — 8Fe (OH)3 + 3S0: + 20F(I)
實(shí)施例3
六價(jià)高鐵鹽氧化技術(shù)處理CH3SH惡臭氣體
該系列實(shí)驗(yàn)是在CH3SH氣體的濃度為50 ppm/v下， 在凈化設(shè)備的上端噴頭噴出利用緩 沖溶液制備好的Fe(VI)溶液。高鐵酸鹽的摩爾濃度范圍在0.35 mM到1.5 mM之間。在pH 9. 0條件下，當(dāng)高鐵酸鹽與CH3SH的摩爾比([Fe (VI)]/[CH3SH])分別為2. 3、3. 0、4. 0、4. 6、 5. 0、6. 0 和 8. 0 時(shí)，其 CH3SH 去除的效率分別為 14. 5%,34. 3%,60. 3%,95. 0%、97. 3%,99. 0% 和 100%。且反應(yīng)過程中釋放出了 0H_離子，混合溶液的pH從初始8. 14增加到9. 44。
高鐵酸鹽與CH3SH的化學(xué)反應(yīng)計(jì)量方程式如下
14HFeO; + 3CH3SH + 9H20 — HFe(OH)3 + 3S0, + 3C0 廣 + 20F (II)
實(shí)施例4
六價(jià)高鐵鹽氧化技術(shù)處理污水廠(STP)的惡臭廢氣
以污水廠(STP)固體含量為0. 8%的厭氧消化污泥的惡臭廢氣為處理對(duì)象。惡臭廢氣的 進(jìn)出口濃度采用氣體傳感器對(duì)臭味氣體進(jìn)行連續(xù)性檢測(cè)；惡臭廢氣的進(jìn)出口臭味濃度根據(jù) 歐盟的標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法(EW3725)，用Nalophan的50 L采樣袋收集到的處理樣品用惡臭嗅 覺儀進(jìn)行檢測(cè)分析。通過引風(fēng)機(jī)將流量為400 ml/分鐘的廢氣通入惡臭廢氣凈化設(shè)備，在凈 化設(shè)備的上端噴頭噴出利用緩沖溶液制備好的濃度分別為5.0 χ 10_3 M (Fl)、10. OX 10_3 M (F2)、25. OXliT3M (F3)的 Fe(VI)溶液來處理惡臭廢氣。采用 OEP (odour emission potential)值(式I )對(duì)高鐵酸鹽技術(shù)凈化惡臭廢氣的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)
權(quán)利要求
1.一種利用六價(jià)高鐵鹽溶液處理惡臭性氣體的方法，其特征在于利用六價(jià)高鐵鹽溶液 處理惡臭性氣體。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述惡臭性氣體是指含有胺基、巰基、硫或氮 的氣體。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述惡臭性氣體為硫化氫、氨氣、硫醇類、巰 基苯并噻唑、氨基硫脲、二氧化硫脲或含氮化合物。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述六價(jià)高鐵鹽溶液pH值為pH7.0-pH11.0。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征是采用緩沖液來保持六價(jià)高鐵鹽溶液的pH為 7. 0，所述緩沖液是用磷酸氫二鈉和磷酸二氫鈉來配制。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征是采用緩沖液來保持六價(jià)高鐵鹽溶液的pH為 9. 0，所述緩沖液是用磷酸氫二鈉和四硼酸鈉來配制。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征是采用緩沖液來保持六價(jià)高鐵鹽溶液的pH為 11.0，所述緩沖液是用磷酸氫二鈉和氫氧化鈉來配制。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于將所述六價(jià)高鐵鹽溶液噴灑成霧狀來吸附惡 臭性氣體。
全文摘要
本發(fā)明屬于化學(xué)氧化技術(shù)處理惡臭污染物質(zhì)領(lǐng)域，涉及一種利用六價(jià)高鐵鹽溶液處理惡臭性氣體的方法。惡臭對(duì)人類的呼吸、循環(huán)、消化、內(nèi)分泌及神經(jīng)系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生危害性，惡臭污染已經(jīng)成為眾多亟亟需要解決的環(huán)境污染問題之一，本發(fā)明提出了利用六價(jià)高鐵鹽溶液與惡臭物質(zhì)發(fā)生化學(xué)氧化反應(yīng)，使惡臭物質(zhì)中的活性基團(tuán)發(fā)生變化。惡臭性氣體中的硫化氫、氨氣、甲硫醇等惡臭物質(zhì)經(jīng)過六價(jià)高鐵鹽溶液的氧化作用，惡臭廢氣中的活性基團(tuán)被氧化成無毒和無危害性的硫酸鹽等產(chǎn)物，從而達(dá)到凈化惡臭廢氣的目的，可以有效地去除惡臭廢氣的臭味。
文檔編號(hào)B01D53/78GK102068895SQ20101058874
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者何春, 夏德華, 朱林飛, 李適宇, 蘇敏華 申請(qǐng)人:中山大學(xué)