专利名称：萃取法去除沼液中挥发性有机恶臭物质的方法
技术领域：
本发明属于废弃物资源化利用技术领域，具体涉及利用萃取剂去除沼液中挥发性有机恶臭物质的方法。
背景技术：
沼气发酵技术处理高浓度有机废物(畜禽粪便、有机垃圾、秸秆等)会产生大量的沼液，沼液中含有丰富的氮磷钾等大量营养元素和铜锌等微量元素，这些营养元素是以速效养分状态存在，所以沼液的速效营养能力强，养分可利用率高，是不可多得的多元速效液体肥料。沼液在浸种和作物栽培中具有很好的效果，已经得到很多学者和广大农民的认可。但是沼液中存在大量的渣质性物质和挥发性有机恶臭物质。渣质性物质属于固体颗粒物，可以采用滤料过滤或筛网过滤等物理方法去除，但沼液恶臭气味却无法有效去除。 因此，虽然有大量的沼液可以促进作物生长的报道，但很少有商品沼液肥料出售，主要原因就是沼液中散发恶臭气味不符合液体肥料的质量安全要求。由于生产沼气的有机废弃物多为牛粪、猪粪等畜禽粪便，其中硫的含量较低，因此沼液中散发恶臭气味的主要物质并不是含硫的物质，并且，对沼液散发恶臭气味的物质进行质谱分析发现，其中含硫物质的含量极低，而主要成分是苯系物、酯类等挥发性有机物。 目前，沼液等液体中异味的控制途径主要有以下几个种1、曝气处理这种方法在废水处理中是一项较通用的技术，是通过在沼液中通入大量的空气，利用空气中的氧气来氧化沼液中的硫化氢等恶臭物质，但事实是，曝气处理对于沼液的除臭效果很差，同时，也进一步验证了硫化氢并不是沼液产臭的主要物质。2、吸附剂处理选用硅胶、活性氧化铝、活性炭、蛭石等多孔性固体物质，来吸附沼液中的恶臭物质。此类方法的缺点是这些多孔性固体物质的吸附性不具有专一性，若用在沼液除臭中，在吸附恶臭物质的同时必然会造成营养元素的损失。3、化学转化处理利用某些化学试剂使恶臭物质转化成其他化合物，但是，能够使苯系物和酯类等挥发性有机物发生化学转化的物质多为强酸、强碱或强氧化性物质，这些物质必然会使沼液的化学性质发生变化，影响沼液的肥效，并且苯系物和酯类等挥发性有机物的化学反应速度较慢。
发明内容
本发明的目的在于提供一种萃取法去除沼液中挥发性有机恶臭物质的方法，在不改变沼液成分，不影响沼液肥效的前提下，消除沼液中的挥发性有机恶臭物质，为以沼液为主要原料生产液体肥料提供前期技术支持。1、萃取法去除沼液中挥发性有机恶臭物质的方法，其特征在于，该方法由以下步骤实现a、氯仿萃取将去除了渣质性物质的沼液与氯仿按体积比为10 1 15 1的比例混合后装入密闭容器中，对容器进行充分振荡后，将容器内液体转入到分液装置中，待
3液体静止分层后，弃去下层液体，并将上层液体按照相同的方法用氯仿再进行一次萃取，得混合液A ；b、石油醚萃取将步骤a得到的混合液A与石油醚按体积比为10 1 15 1的比例混合后装入密闭容器中，对容器进行充分振荡后，将容器内液体转入到分液装置中，待液体静止分层后，弃去上层液体，并将下层液体按照相同的方法用石油醚再进行一次萃取， 得到去除了挥发性有机恶臭物质的沼液。本发明的原理经研究发现，沼液中产生异味的物质主要是苯系物、酯类等挥发性有机恶臭物质， 它们的极性远远小于水(沼液中的主要成分)极性。选用与挥发性有机物极性接近的有机溶剂，与沼液充分接触，根据化学中的“相似相容”原理，使挥发性有机物转移至有机溶剂中。本发明中首先选用了中等极性的氯仿作为萃取剂，分两次萃取，使沼液中的绝大部分中等极性的挥发性有机物转移至氯仿中。由于氯仿的密度大于水，静止分层后，上层液体即为去除中等极性挥发性有机物的沼液，但弱极性挥发性有机物去除效果较差。因此本发明中选用了极性较低的石油醚(沸程为60-90°C )进一步萃取沼液中的弱极性挥发性有机物，由于石油醚的密度小于水，静止分层后，下层液体处理后的沼液。沼液经过两种有机溶剂萃取后，沼液中的有机恶臭物质绝大部分转移至萃取剂中，从根源阻断了恶臭气体的释放，这样的沼液可作为液体肥料出售。本发明共涉及两种有机溶剂，氯仿属于中等毒性的物质，并且微溶于水；而石油醚微毒，与汽油相近，并且石油醚不溶于水。因此本发明中将石油醚萃取步骤置于氯仿萃取之后，这样可以将溶解在水中的极少量氯仿萃取到石油醚中，最大限度避免沼液中有机溶剂的残留。本发明的有益效果(1)本发明应用两种有机溶剂对沼液中的挥发性有机恶臭物质进行萃取，能够有效降低挥发性有机恶臭物质的成分含量，实验证明，沼液中苯系物、酯类等挥发性有机恶臭物质的含量降为处理前的12. 6% 10. 3% ；(2)本发明中利用两种有机溶剂对沼液进行萃取，属于物理作用，只是将沼液中的挥发性有机恶臭物质转移至有机溶剂中，并未发生化学反应，因此不会有新的污染物产生， 并且沼液中的无机营养元素不会被有机溶剂溶解，也就不会产生营养物质流失的现象；(3)本发明萃取完成后所产生的废液可以利用蒸馏或分馏的方法对萃取剂进行提纯，使其可再生使用，所以本发明的成本很低。
图1是利用本发明所述方法对以牛粪为原料生产的沼液中挥发性有机恶臭物质处理前的气相色谱图；图2是利用本发明所述方法对以牛粪为原料生产的沼液中挥发性有机恶臭物质处理后的气相色谱图；图3是利用本发明所述方法对以鸡粪为原料生产的沼液中挥发性有机恶臭物质处理前的气相色谱4
图4是利用本发明所述方法对以鸡粪为原料生产的沼液中挥发性有机恶臭物质处理后的气相色谱图。
具体实施例方式具体实施方式
一本发明之方法具体实施方式
如下结合图1、图2说明本实施方式。沼液取自吉林省九台市沼气站，主要发酵原料为牛粪。a、氯仿萃取将去除了渣质性物质的沼液与氯仿按体积比为12 1的比例混合后装入密闭容器中(为保证有充分的振荡空间，容器容积应该是沼液和氯仿总体积的2-3倍， 最好是玻璃材料的)，对容器以往复或回旋的方式振荡30分钟，将容器内液体转入到分液装置中，静止2小时，使其分层，完成第一次萃取；待液体静止分层后，弃去下层液体，并将上层液体按照相同的方法用氯仿再进行一次萃取，得混合液A ；b、石油醚(石油醚的沸程为60-90°C )萃取将步骤a得到的混合液A与石油醚按体积比为12 1的比例混合后装入密闭容器中(为保证有充分的振荡空间，容器容积应该是沼液和氯仿总体积的2-3倍，最好是玻璃材料的)，对容器以往复或回旋的方式振荡30 分钟，将容器内液体转入到分液装置中，静止2小时，待液体静止分层后，弃去上层液体，并将下层液体按照相同的方法用石油醚再进行一次萃取，得产物。本实施方式中步骤b中所述石油醚还可以是正己烷。按照本发明所述的方法处理沼液，处理完成后，沼液中几乎没有异味。考虑不同人之间的嗅觉敏感程度不同，本发明采用气相色谱法对主要恶臭物质含量进行分析，比较处理前后恶臭物质含量差异，表征除臭效果。具体检验方法如下取处理后沼液10. Oml加入至20ml顶空瓶中，加盖密封，在40°C水浴中平衡5分钟，用气密性进样针取顶空瓶内液上气体0. 20ml进行分析。气相色谱分析条件色谱柱=DB-I(30mX0. 32mmX0. 25 μ m)；柱温:50°C，气化室温度:100°C，FID 检测器温度250°C ；载气及补充气种类高纯氮气(99. 999% )；载气流速2ml/min，补充气流速43ml/min，空气流速450ml/min，氢气流速40ml/min ；进样方式不分流；进样体积 0. 2mL·保留时间定性，峰面积定量。分析结果如图1、图2所示，是利用本发明所述方法对以牛粪为原料生产的沼液中挥发性有机恶臭物质处理前的气相色谱图，图2是利用本发明所述方法对以牛粪为原料生产的沼液中挥发性有机恶臭物质处理后的气相色谱图。两图中的有机组分的保留时间一致，说明为同一类物质，经鉴定为苯系物及脂类等挥发性有机恶臭物质的混合物；根据峰面积法进行定量而确定，经本发明提供的方法处理后，沼液中苯系物、酯类等挥发性有机恶臭物质的含量降为处理前的12.6%，去除效果明显。对处理前和由本发明所述方法处理后的沼液进行养分测定试验，表1是处理前后沼液中养分物质变化情况。表 1
权利要求
1.萃取法去除沼液中挥发性有机恶臭物质的方法，其特征在于，该方法由以下步骤实现a、氯仿萃取将去除了渣质性物质的沼液与氯仿按体积比为10 1 15 1的比例混合后装入密闭容器中，对容器进行充分振荡后，将容器内液体转入到分液装置中，待液体静止分层后，弃去下层液体，并将上层液体按照相同的方法用氯仿再进行一次萃取，得混合液A ；b、石油醚萃取将步骤a得到的混合液A与石油醚按体积比为10 1 15 1的比例混合后装入密闭容器中，对容器进行充分振荡后，将容器内液体转入到分液装置中，待液体静止分层后，弃去上层液体，并将下层液体按照相同的方法用石油醚再进行一次萃取，得到去除了挥发性有机恶臭物质的沼液。
2.根据权利要求1所述的萃取法去除沼液中挥发性有机恶臭物质的方法，其特征在于，所述沼液与氯仿的体积比优选为12 1。
3.根据权利要求1所述的萃取法去除沼液中挥发性有机恶臭物质的方法，其特征在于，所述混合液A与石油醚的体积比优选为12 1。
4.根据权利要求1所述的萃取法去除沼液中挥发性有机恶臭物质的方法，其特征在于，所述石油醚是正己烷。
5.根据权利要求1所述的萃取法去除沼液中挥发性有机恶臭物质的方法，其特征在于，所述石油醚的沸程为60-90°C。
全文摘要
萃取法去除沼液中挥发性有机恶臭物质的方法，属于废弃物资源化利用技术领域。在不改变沼液成分，不影响沼液肥效的前提下，消除沼液中的挥发性有机恶臭物质，为以沼液为主要原料生产液体肥料提供前期技术支持。本发明所述方法由以下步骤实现a、氯仿萃取，b、石油醚萃取。按照本发明所述的方法处理沼液，处理完成后，沼液中几乎没有异味，沼液中苯系物、酯类等挥发性有机恶臭物质的含量降为处理前的12.6％，去除效果明显。
文档编号C02F9/02GK102390891SQ20111022793
公开日2012年3月28日 申请日期2011年8月10日 优先权日2011年8月10日
发明者侯志广, 冯连双, 卢振兰, 张岩, 李艳, 王呈玉, 王志英, 王玉军, 窦森, 马秀兰 申请人:吉林农业大学