CN106512713B - 一种除臭剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种除臭剂，包括酿酒酵母发酵液、乙氧基化表面活性剂和维生素B，该除臭剂对环境中NH₃、H₂S和CH₄S等恶臭气体具有较高的去除率，同时具有无毒、环保、高效作用、可持久控制恶臭等优点。本发明还公开了该除臭剂的制备方法：将酿酒酵母加入培养液中，控制初始酵母干重比例为0.4～0.6wt％，好氧条件下连续培养至酵母干重为4～8wt％，将培养液升温至40～60℃，发酵后冷却至室温，经菌体破碎、离心后取上清液，即为酿酒酵母发酵液；再将制备得到的酿酒酵母发酵液与乙氧基化表面活性剂、维生素B、酸调节剂和分散剂在密闭环境下搅拌混匀后得到除臭剂。

Description

一种除臭剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，具体涉及一种除臭剂及其制备方法和应用。

背景技术

恶臭是指一切刺激嗅觉器官引起人们不愉快及损坏生活环境的气体物质(国家标准GB14554-93)，主要来源于工业生产、市政污水、污泥处理及垃圾处置设施，例如污水处理厂的排污泵站、初沉池、污泥浓缩池、污泥脱水和干化房，垃圾中转站、填埋场，养殖场和一些化工、医药企业。

恶臭气体主要包括五类：一类含硫化合物，主要为硫化氢、硫醇、硫醚；二类含氮化合物，主要为胺类、氨、尿素、烟碱等；三类卤素及衍生物，如氯气、卤代烃等；四类烃类，如烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等；五类含氧有机化合物，如醇、酚、醛酮、有机酸等(胡斌.垃圾填埋场恶臭污染解析与控制技术研究[D].杭州：浙江大学，2010：03-06)。不同的恶臭源有不同的恶臭气体，例如污水处理厂的进水泵房产生的主要恶臭气体为硫化氢，污泥消化池产生氨气和VOCs；垃圾堆肥场地产生氨气、胺、硫化物、芳香族和二甲基硫等；污泥烘干房产生硫醇和二甲基硫。

恶臭气体来源广泛、组分繁多，对人体呼吸、消化、心血管、内分泌及神经***都会造成不同程度的毒害，其中部分组分还具有“三致”效应(S.Rappert et al.Odorcompounds in waste gas emissions from agricultural operations and foodindustries[J].Waste Management,2005,25:887-907)。

恶臭治理的方法主要包括物理法(例如，掩蔽中和法、稀释扩散法、吸附法)、化学法(例如，化学吸收法、臭氧氧化法、光催化氧化法、热力燃烧法)、生物法(例如，生物滤池除臭法、土壤除臭法)。物理法可以降低嗅觉对恶臭的感知程度，但不能从根本上彻底消除恶臭物质(石磊，边炳鑫等.城市生活垃圾卫生填埋场恶臭的防治技术进展[J].环境污染治理技术与设备，2005，6(2)：6-9)；化学法工艺成熟，除臭效率高，但工艺复杂，能耗大，成本高，容易产生二次污染(Quina MJ et al.Treatment and use of air Pollution controlresidues from MSW ineineration:An overview[J].Waste Management,2008,28:2097-2121)；生物法总体能耗低，运行维护费用少，但占地多，管理要求高(Gabaldon C etal.Removal of TEX vapours from air in a Peat biofilter:influence of inletconcentration and inlet load.Joumal of Chemieal Technology and Bioteehnology,2006,81:322-328)。

喷洒除臭剂的方法，可通过药液中的有效成分与恶臭气体发生物理吸收和溶解、化学反应、生物降解等作用，也可通过药液中的有效成分作用于恶臭环境中存在的微生物来达到去除恶臭的目的。该法一般通过喷洒设施直接作用于恶臭源，具有见效快、效果好、基建费用少、使用灵活等特点。目前，除臭剂主要有四类，分别为物理型除臭剂、化学型除臭剂、植物型除臭剂和微生物型除臭剂。物理型除臭剂见效快、无化学反应但效率低、恶臭成分仍然保留在药剂中(刘青松.除臭剂配方研究[J].中国洗涤用品工业，2008，06：004)；化学型除臭剂反应快、效率高但往往会添加对环境和人体有危害的物质，如HCHO、FeSO₄等(阳杰.新型绿色除臭剂的制备与应用研究[D].长沙：湖南农业大学，2013：02-05)；植物型除臭剂效果好、安全环保但提取工艺复杂、生产成本高(孙祥章.复合生物酶除臭剂及其制备方法：中国，102526781[P]，2012-07-04)；微生物型除臭剂可以从源头治理恶臭、应用范围广且效果持久但见效慢、菌种开发周期长(Joanna E.Burgess et al.Developments inodour control and waste gas treatment biotechnology:a review[J].BiotechnologyAdvances,2001,19:35-63)。未来除臭剂的开发方向为一种无毒、环保、高效、生产工艺简单、可从源头清除恶臭、多种功效复合于一体的新型除臭剂。

公开号为CN101671643A的中国专利文献公开了一种利用复合微生物制备除臭剂的方法，将由酿酒酵母、植物乳杆菌、乳酸链球菌以及沼泽红假单胞菌组成的复合菌接种到培养基中，得到复合菌剂原液；再将糖蜜灭菌，将维生素溶液灭菌，将复合菌剂原液、糖蜜、微量元素溶液、维生素溶液以及余量的水组成的发酵原液放入密封罐内发酵得到除臭剂。该除臭剂是利用复合微生物群的综合作用来实现除臭，但含有大量活菌，在喷施过程中可能会对周边居民及动植物造成危害。

又如公开号为CN102475897A的中国专利文献中公开了一种生物抗菌除臭剂，由生物提取表面活性剂、非离子活性剂、润湿剂、柠檬酸、甘氨酸及由沼泽红假单胞光合菌、巨大芽孢杆菌、酿酒酵母菌、植物乳杆菌的微生物复合菌和微生物生长所需碳源、磁化纯净水合成得到。该生物抗菌除臭剂采用的也是复合菌，再与生物提取表面活性剂、非离子活性剂及其它原料组合后具有了较好的抗菌效果，但对于恶臭气体、尤其是硫化氢的处理效果并不是很理想(氨气降解率为92.6％、硫化氢降解率为89.0％)。

发明内容

本发明提供了一种除臭剂，该除臭剂对环境中NH₃、H₂S和CH₄S等恶臭气体具有较高的去除率，同时具有无毒、环保、高效作用、可持久控制恶臭等优点。

借鉴酿酒酵母热应激效应、小分子蛋白-表面活性剂复合可使表面活性增效及加速好氧微生物代谢进程等理论，具体技术方案如下：

一种除臭剂，包括酿酒酵母发酵液、乙氧基化表面活性剂和维生素B。

作为优选，按质量百分比计，原料组成包括：

本发明采用的乙氧基化表面活性剂是一种活跃于表面和界面的非离子型表面活性剂，具有很高的降低表面张力和界面张力的能力；当乙氧基化表面活性剂的浓度大于其临界胶束浓度(CMC)时，溶液中将形成胶束团；胶束团的两亲性质使得难溶或不溶气体分子溶解性质更加显著，从而发挥很好的增溶作用。

将酿酒酵母发酵液中的小分子蛋白与乙氧基化表面活性剂复合，会因小分子蛋白和乙氧基化表面活性剂的两亲分子相互作用而导致蛋白质空间结构发生变化，进而使乙氧基化表面活性剂的CMC及溶液体系的表面张力和界面张力显著下降，从而强化其表面活性。表界面张力的减小，使得该除臭剂经雾化后形成极微小均匀的液滴，借助液滴中存在的大量活性胶束团，快速有效地吸收、溶解环境中的恶臭分子。

进一步地，酿酒酵母发酵液中的小分子蛋白与乙氧基化表面活性剂复合，由于CMC、表面张力和界面张力的大大降低，促使雾化后的液滴溶解氧浓度大幅提升，待液滴落至恶臭源，带入较高浓度的溶解氧，通过添加维生素B等微生物生长因子，可抑制厌氧生化反应(恶臭气体产生的主要原因)和促进好氧生化反应，从而在源头上削减恶臭气体的产生。

更进一步地，酿酒酵母发酵液中的小分子蛋白与乙氧基化表面活性剂复合，可以形成一种加速好氧微生物代谢进程的制剂，增强好氧微生物的代谢速率，加快对恶臭源头及溶解于药剂中污染物质的降解。

作为优选，所述的乙氧基化表面活性剂为乙氧基化C9-11醇或乙氧基化烷基硫酸钠。

乙氧基化C9-11醇的中文名称为C9-11烷基醇乙氧基化物，分子式为C₁₃H₂₈O₂。

乙氧基化烷基硫酸钠，结构式为RO(CH₂CH₂O)_n-SO₃Na(n＝2或3，R为12～15烷基)。

上述优选的乙氧基化表面活性剂与酿酒酵母发酵液中的小分子蛋白复合后，可以更快地对恶臭源头及溶解于药剂中的污染物质进行降解，并加速对恶臭分子的吸收和溶解。

作为优选，所述的维生素B由维生素B₂和维生素B₁₂按1:1的质量比复合而成。

本发明中采用的酸调节剂，可以起到稳定除臭剂、中和碱性恶臭气体等作用，作为优选，所述的酸调节剂为柠檬酸。

采用的分散剂，使除臭剂的有效成分以均相形态被含有，作为优选，所述的分散剂为丙二醇。

作为优选，按质量百分比计，所述除臭剂的原料组成包括：

进一步优选，所述的乙氧基化表面活性剂为乙氧基化烷基硫酸钠。

经试验发现，相较于乙氧基化C9-11醇，以乙氧基化烷基硫酸钠为乙氧基化表面活性剂组成的除臭剂，对于NH₃、H₂S和CH₄S等恶臭气体的去除率更高。

最优选，按质量百分比计，所述除臭剂的原料组成包括：

以乙氧基化烷基硫酸钠为乙氧基化表面活性剂，再与上述特定含量的其它组分复合而成的除臭剂对NH₃、H₂S和CH₄S等多种恶臭气体的去除率均达到最佳。

本发明公开了上述除臭剂的制备方法，步骤如下：

(1)将酿酒酵母加入培养液中，控制初始酵母干重比例为0.4～0.6wt％，好氧条件下连续培养至酵母干重比例为4～8wt％，将培养液升温至40～60℃，发酵10～12h后，再冷却至室温，经菌体破碎、离心后取上清液，即为酿酒酵母发酵液；

所述培养液由7wt％糖蜜，3wt％麦芽糖浆，0.1wt％NH₄SO₄，0.1wt％KH₂PO₄，0.05wt％MgSO₄·7H₂O，0.05wt％ZnSO₄和余量的去离子水组成，培养液经柠檬酸调节pH至6.0后，再经121℃灭菌20min后待用；

(2)将步骤(1)制备的酿酒酵母发酵液与乙氧基化表面活性剂、维生素B、酸调节剂和分散剂在密闭环境下搅拌混匀后得到所述的除臭剂。

作为优选，步骤(1)中，酿酒酵母在搅拌、溶氧30％、温度30～35℃、pH＝6.0的条件下进行连续培养。

菌体经破碎后，在12000rpm下离心3次。

本发明还公开了上述的除臭剂在环境除臭中的应用，进一步地，该除臭剂对氨气、硫化氢、甲硫醇的除臭效果更显著。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)采用食品工业中所用的酿酒酵母在好氧发酵条件下进行制备，该过程区别于现有任何一种除臭剂的制取工艺，具有配方新颖、制取工艺简单、生产三废少且易处理等特点；

(2)制取的发酵液与表面活性剂复合，可以快速有效地吸收溶解恶臭分子；

(3)不仅依赖物理吸收、溶解、化学中和等作用，还可通过与环境中微生物的相互作用，从源头上抑制恶臭的产生和促进已产生恶臭分子的生物代谢，因此是一种集多种功效于一体的除臭剂；

(4)无活菌，同时无毒，对人体没有危害，可以大范围地喷施应用，是一种环境友好的除臭剂。

附图说明

图1为本发明除臭剂的作用原理示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明，但本发明不限于下述实施例。

实施例1

(1)称取0.245kg糖蜜(7％)，0.105kg麦芽糖浆(3％)，0.0035kg NH₄SO₄(0.1％)，0.0035kg KH₂PO₄(0.1％)，0.00175kg MgSO₄·7H₂O(0.05％)，0.00175kg ZnSO₄(0.05％)，加3.14kg的去离子水搅拌充分混匀后，加柠檬酸调节pH至6.0，制成发酵培养基；在121℃灭菌20min后，加入5L发酵罐；

(2)往5L发酵罐中加入0.014kg酿酒酵母，初始酵母干重比例控制为0.4％；在搅拌、溶氧30％、温度30℃、pH6.0的条件下连续培养至酵母干重比例达到6％后，培养液缓慢升温至55℃；热刺激培养12h后，将发酵液降温冷却至25℃，取出进行菌体破碎，12000rpm离心3次得到上清液，即为酿酒酵母发酵液；

所述的酿酒酵母，购自美国Red Star Yeast Co.；

(3)在10L的密闭搅拌罐中，分别加入3.5kg酿酒酵母发酵液(40wt％)，2.626kg乙氧基化烷基硫酸钠(30wt％，分子式为C₁₂H₂₅O(CH₂CH₂O)₃-SO₃Na)，0.0875kg维生素B₂(1wt％)，0.0875kg维生素B₁₂(1wt％)，0.525kg柠檬酸(6wt％)，1.925kg丙二醇(22wt％)，搅拌混匀得到除臭剂。

实施例2

(1)酿酒酵母发酵液的制取同实施例1；

(2)在10L密闭搅拌罐中，分别加入3.5kg酿酒酵母发酵液(45wt％)，1.945kg乙氧基化烷基硫酸钠(25wt％，分子式为C₁₂H₂₅O(CH₂CH₂O)₃-SO₃Na)，0.1167kg维生素B₂(1.5wt％)，0.1167kg维生素B₁₂(1.5wt％)，0.5446kg柠檬酸(7wt％)，1.556kg丙二醇(20wt％)，搅拌混匀得到除臭剂。

实施例3

(1)酿酒酵母发酵液的制取同实施例1；

(2)在10L密闭搅拌罐中，分别加入3.5kg酿酒酵母发酵液(50wt％)，1.4kg乙氧基化烷基硫酸钠(20wt％，分子式为C₁₂H₂₅O(CH₂CH₂O)₃-SO₃Na)，0.14kg维生素B₂(2wt％)，0.14kg维生素B₁₂(2wt％)，0.56kg柠檬酸(8wt％)，1.26kg丙二醇(18wt％)，搅拌混匀得到除臭剂。

实施例4

(1)酿酒酵母发酵液的制取同实施例1；

(2)在10L密闭搅拌罐中，分别加入3.5kg酿酒酵母发酵液(45wt％)，1.945kg乙氧基化C9-11醇(25wt％)，0.1167kg维生素B₂(1.5wt％)，0.1167kg维生素B₁₂(1.5wt％)，0.5446kg柠檬酸(7wt％)，1.556kg丙二醇(20wt％)，搅拌混匀得到除臭剂。

应用例1

将上述实施例1～4分别制备的除臭剂应用于一处城市生活垃圾中转站进行验证；

对照例：在10L密闭搅拌罐中，分别加入6.224kg去离子水(80wt％)和1.556kg丙二醇(20wt％)，搅拌混匀得到对照组混合液；

选择不同时日的相同时段，将实施例1～4分别制备的4种除臭剂及对照例混合液以1:100的比例用去离子水稀释后直接喷洒于垃圾堆放区域。在垃圾堆放区边缘以外1米处的四周各取两个点作为检测点，分别用便携式恶臭气体分析仪测定喷洒前后NH₃、H₂S和CH₄S的浓度，每隔1小时检测1次，连续检测6小时，每次对检测的8个采样点数值取平均值。对垃圾中转站中NH₃的去除效果见表1，H₂S的去除效果见表2和CH₄S的去除效果见表3。

表1

表2

表3

应用例2

将上述实施例1～4分别制备的除臭剂应用于一处生活垃圾填埋场，将一定数量的垃圾平均分布于5只相互隔离的顶端封闭的实验棚，每只实验棚面积约10m²，将将实施例1～4分别制备的4种除臭剂及对照例混合液以1:100的比例用去离子水稀释后直接喷洒于垃圾堆放区域，对照例混合液的制备同应用例1。每间隔12小时喷洒1次，每次喷洒时对垃圾进行翻动，连续处理3天后，维持垃圾不动。在垃圾堆放区边缘的四周各取两个点作为本次试验监测点，分别用便携式恶臭气体分析仪测定喷洒前后NH₃、H₂S和CH₄S的浓度，每间隔1天检测1次，连续检测3天，每次对检测的8个监测点数值取平均值。NH₃的去除效果见表4，H₂S的去除效果见表5和CH₄S的去除效果见表6。

表4

表5

表6

本发明所述除臭剂对NH₃、H₂S和CH₄S的去除率均远高于对照组，综合效果最佳时分别为96.4％、95.3％和95.8％。该除臭剂采用食品工业中常用的酿酒酵母在好氧条件下的发酵液，配以乙氧基化表面活性剂、维生素B和柠檬酸而制得，无毒环保，除臭效果显著且持久。

本发明以上所述应用例仅为本发明的2个具体应用例，实际可应用领域并不局限于此。

Claims (10)

1.一种除臭剂，其特征在于，包括酿酒酵母发酵液、乙氧基化表面活性剂和维生素B；

所述酿酒酵母发酵液制备工艺如下：

将酿酒酵母加入培养液中，控制初始酵母干重比例为0.4~0.6wt%，好氧条件下连续培养至酵母干重比例为4~8wt%，将培养液升温至40~60℃，发酵10~12h后，再冷却至室温，经菌体破碎、离心后取上清液，即为酿酒酵母发酵液。

2.根据权利要求1所述的除臭剂，其特征在于，按质量百分比计，原料组成包括：

酿酒酵母发酵液 40~50 %；

乙氧基化表面活性剂 20~30%；

维生素B 2~4%；

酸调节剂 6~8%；

分散剂 18~22%。

3.根据权利要求2所述的除臭剂，其特征在于，所述的乙氧基化表面活性剂为乙氧基化C9-11醇或乙氧基化烷基硫酸钠。

4.根据权利要求2所述的除臭剂，其特征在于，所述的维生素B由维生素B₂和维生素B₁₂按1:1的质量比复合而成。

5.根据权利要求2所述的除臭剂，其特征在于，所述的酸调节剂为柠檬酸，分散剂为丙二醇。

6.根据权利要求1~5任一权利要求所述的除臭剂，其特征在于，按质量百分比计，原料组成包括：

酿酒酵母发酵液 45~50 %；

乙氧基化表面活性剂 20~25%；

维生素B 3~4%；

柠檬酸 7~8%；

丙二醇 18~20%。

7.根据权利要求6所述的除臭剂，其特征在于，所述的乙氧基化表面活性剂为乙氧基化烷基硫酸钠。

8.一种根据权利要求1~7任一权利要求所述的除臭剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：

（1）将酿酒酵母加入培养液中，控制初始酵母干重比例为0.4~0.6wt%，好氧条件下连续培养至酵母干重比例为4~8wt%，将培养液升温至40~60℃，发酵10~12h后，再冷却至室温，经菌体破碎、离心后取上清液，即为酿酒酵母发酵液；

所述培养液由7wt%糖蜜，3wt%麦芽糖浆，0.1wt % NH₄SO₄，0.1wt% KH₂PO₄，0.05wt %MgSO₄·7H₂O，0.05wt % ZnSO₄和余量的去离子水组成，培养液经柠檬酸调节pH至6.0后，再经121℃灭菌20min后待用；

（2）将步骤（1）制备的酿酒酵母发酵液与乙氧基化表面活性剂、维生素B、酸调节剂和分散剂在密闭环境下搅拌混匀后得到所述的除臭剂。

9.根据权利要求8所述的除臭剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，酿酒酵母在搅拌、溶氧30%、温度30~35℃、pH=6.0的条件下进行连续培养。

10.一种根据权利要求1所述的除臭剂对环境除臭中的应用，其特征在于，环境中的恶臭气体包括氨气、硫化氢、甲硫醇中的至少一种。