广东化工 ２０１７年第１３期 第４４卷总第３５１期 ＷＷＷ．ｇｄｃｈｅｍ．ｃｏｍ 电气石湿帘复合装置对ＮＨ３、Ｈ２Ｓ除臭机理研究 朱敏，方如意，王平 （江西理工大学材料科学与工程学院，江西赣州３４１０００） 【摘要】本文以黑色电气石为原料，研究了电气石湿帘复合装置活化水对ＮＨ３、ＨａＳ的吸收效果与机理。采用便携式气体检测仪测定ＮＨ３、 Ｈ２Ｓ浓度，探究了电气石活化水对ＮＨ３、Ｈ２Ｓ的吸收效果。结果表明：电气石复合装景可以明照加快水对氨气和硫化氢的吸收，且对氨气的吸收 速率更快。 ［关键词】电气石：湿帘；除臭；ＮＨ３：Ｈ２Ｓ （中图分类号ＩＸ５１ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】１００７—１８６５（２０１７）１３—０００８－０２ Ｄｅｏｄｏｒｉｚａｔｉｏｎ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ＮＨ３，Ｈ２Ｓ ｂｙ Ｗｅｔ Ｃｕｒｔａｉｎ ｗｉｔｈ Ｔｏｕｒｍａｌｉｎｅ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｄｅｖｉｃｅ Ｚｈｕ Ｍｉｎ，Ｆａｎｇ Ｒｕｙｉ，Ｗａｎｇ Ｐｉｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｘｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇａｎｚｈｏｕ ３４ １ ０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｂｌａｃｋ ｔｏｕｒｍａｌｉｎｅ ａｓ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｗｅｔ ｃｕｒｔａｉｎ ｗｉｔｈ ｔｏｕｒｍａｌｉｎｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｄｅｖｉｃｅ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｔｓ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｗａｔｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ＮＨ３ ａｎｄ Ｈ２Ｓ．Ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＮＨ３ ａｎｄ Ｈ２Ｓ ｗａｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｂｙ ｐｏｒｔａｂｌｅ ｇａｓ ｄｅｔｅｃｔｏｒ，ａｎｄ ｔｈｅ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ＮＨ３ ａｎｄ Ｈ２Ｓ ｂｙ ｔｏｕｒｍａｌｉｎｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｗａｔｅｒ ｗａｓ ｅｘｐｌｏｒｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｏｕｒｍａｌｉｎｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｄｅｖｉｃｅ ｃａｎ ｓｉｇｎｉｉｃａｎｔｆｌｙ ｓｐｅｅｄ ｕｐ ｔｈｅ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ａｍｍｏｎｉａ ａｎｄ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｓｕｌｉｆｄｅ ｉｎ ｗａｔｅｒ，ａｎｄ ｔｈｅ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆＮＨ３ ｉｓ ｆａｓｔｅｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｏｕｒｍａｌｉｎｅ；ｗｅｔ ｃｕｒｔａｉｎ：ｄｅｏｄｏｒｉｚａｔｉｏｎ：ＮＨ３：Ｈ２Ｓ 电气石因兼有压电效应、热电效应和特有的自发极化及静电 场效应而闻名【 ］。近年来的研究发现电气石除了可作为探矿指示 剂及对成岩、矿石形成有重要作用外，并且在电磁、催化、红外 辐射１２１、保健、抗菌、除臭、活化水 】和净化空气【 】等材料领域研 究有着广泛应用价值。 随着环境污染的严重化，废气的处理越来越受关注。而农业 生态建设中的废气处理是整体生态保护的关键环节。近年来，国 内外对ＮＨ 、Ｈ２Ｓ的处理进行了不少研究，并进行了一些除废气 方法，主要有：物理法【 】：化学法包括氧化、吸收和吸附［ １；生物 法包括过滤、堆肥和土壤【７】＇其中Ｚｈｅｎｇ Ｙ等［８］研究了电气石对阳 离子ＮＨ３ 的吸附，并有明显效果。同时，还研制了一些除臭剂如 多聚甲醛、沸石、有机酸、酶制剂、脉酶抑制剂、微生物和中草 药等。其中，日本比嘉照夫教授研制的ＥＭ菌剂，对禽畜环境的 净化有一定效果【 。 湿帘，呈蜂窝结构，采用新一代高分子材料与空间交联技术 而成，具有高吸水、高耐水、抗霉变、使用寿命长等优点。而且 蒸发比表面大，降温效率高【 “】。不含表面活性剂，自然吸水， 扩散速度快，效能持久。一滴水４～５秒钟即可扩散完毕。国际同 行业标准自然吸水为６０～７０ ｍｍ／５ ｍｉｎ或２００ ｍｍ／１．５ ｈ。 由于电气石具有永久电极性是电气石表面在厚度几十微米的 范围内存在高达１０ Ｖ／ｍ的电场强度，可以把水分子电解，使水 呈弱碱性，从而提高水的界面活性，增强水的渗透力和溶解力 ］电气石在常温下发射的波长能够活化水分子【１４－１５］。本课题 电气石复合湿帘装置对ＮＨ３、Ｈ２Ｓ除臭机理研究，将电气石的活 化水、增强水的溶解力与湿帘中接触面积大等的特性相结合，使 氨气及硫化氢气体在水中的溶解度增加，从而达到除臭的效果。 这一方法在解决养殖业中气体污染问题并截断生态恶化产生的 Ｐｍ２．５直接或间接之源具有深远意义。 。１实验 称取２００ ｇ ２０目黑色电气石，放入８ Ｌ水容器中，实验装置 如图１，将装置放入０．５ｍ 的密闭容器中，在容器中将１．０００ ｇ硫 化钠２ＯｍＬ １ ｍｏｌ／Ｌ的硫酸溶液或放入装有２０ｍＬ ２８％的氨水的 玻璃瓶子。 实验检测气体分别为氨气和硫化氯，在实验进行时，用便携 式ＣＤ４型多参数气体测定器和ＨＤ．５袖珍型氨气检测仪分别测定 不同时间的ＮＨ３、Ｈ２Ｓ浓度。 实验内容为实验组和对照组，实验组为电气石湿帘装置处理 的电气石复合水，对照组为无处理的蒸馏水。 图１实验装置图 Ｆｉｇ．１ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｄｅｖｉｃｅ ２结果与分析 ２．１ ＮＨ３体系结果分析 通过测定不同时间内ＮＨ３浓度变化，得出如图２所示曲线。 从图中可以看出随时间变化，不同处理方式ＮＨ３浓度都降低，而 将待除臭的气体通入电气石复合水时，ＮＨ３浓度下降趋势明显比 没有做任何处理的对照组快很多。分析曲线发现，两种处理方式 对氨气的吸收均接近１００％，这是由于氨气具有较强水溶性的结 果，但氨气在电气石复合水中的吸收仅用了１ ５ ｍｉｎｓ，而在未加电 气石的对照组中的吸收时间达到６０ ｍｉｎｓ，是电气石复合水吸收时 间的４倍。从曲线衰减速率上看，电气石复合水对氨气的吸收速 率也远大于对照组的结果。实验反映出电气石对于加快氨气在水 中的吸收具有显著促进作用。 ［收稿日期】２０１７—０４—１３ 【基金项目］国家自然基金项目（４１０６２００２） ［作者简介］朱敏（１９９１－），男，赣州人，硕士研究生，主要研究环境功能材料。 ２０１７年第１３期 第４４卷总第３５１期 广 东 化 【 ＷＷＷ．ｇｄｃｈｅｍ．｛２０１１１ ９ 一Ｅ ｄ）ｃ０ 巴Ｉｕｍｕｃｏ０ 工ｚ Ｔｉｍｅ（ｍｉｎ） 图２氨气浓度变化曲线 Ｆｉｇ．２ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅ ｏｆＮＨ ３ Ｔｉｍｅ（ａｒｉｎ） 图３硫化氢浓度变化曲线 Ｆｉｇ．３ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ＨｅＳ ！．！Ｈ Ｓ体系结 分 通过删定不¨叫Ｉ＇ｔｉ】内Ｈ Ｓ浓馊 化，得 如 ３所示曲线。 从Ｉ 叮以ｌ看 ，随州。 变化，不川处 方式Ｈ２Ｓ浓度 降低， 将 除是的气体迎入电气石复合水时，Ｈ！Ｓ浓瞍Ｆ降趋铸很明显， 比埘照实验组蛭怏ｆ艮彩 分析 线发现，两种处 对硫化氧 的Ｉ１Ｊ殳收均接近１００％，这是由ｊ 硫化 也具有水溶 的结粜， ＃，ｔｆｃ氯在电气石 合水中的吸ｑｋｆＶ．．Ｉ：ｌｊｌＪ ４５ ｍｉｎｓ，而 刈照绀 Ｉｊ的 暇收时『日Ｊ达到Ｉｌ０ ｍｉｎｓ，约为【乜 Ｃｔ 合水吸收时 的２．５倍。 从ｌｆｌｊ线衰减速率上行，电气百复合水对硫化氢的吸收述率ｆ！三远大 Ｊ 对照组的结果。 验反映出电气彳 对于加快硫化 水中的ｌＪ７支 收也 有促进作川。 对比氨气和１硫化叙的实验结果Ｉ歧现， 论是丈验 还是对照 组，氰气 水．｛ 的吸收时Ｉ＇ｎＪ均远小Ｊ 硫化氢的吸ｑ２ｉｉ、『ｆ｝】Ｊ，这是由 氨气具有强水溶性而硫化氢微溶ｊ 水导致的结１粜。分析发现， 硫化氯在Ｉ乜气石 水中的ｕＪ支收时 址氨气的３僻． 对照组ｌｆｌ 的【】硬收时问约为氮气的２倍， 叫 电气石复合水埘） 促进氦气 水中的吸收具仃 好地效果。 ２．３ 石 帘 合 置对ＮＨ ，ｔｔ Ｓ除臭机理 湿帘具仃接触 积大，吸水能 强，扩散速牢快能特点。水 怕 ｌ 的活化水｛皮水泉抽列湿帘上，使活化水充分的‘ｊ ＮＨ３、Ｈ２Ｓ 接触，让气体．Ｈｚｑ５ 更快、更多的溶侪犁 水中，使征中Ｈ『州『Ｉ、ｆ 内，ＮＨ 、 Ｈ！Ｓ的浓度下降的更快。 电气石能发射４～１９ ｐ．ｍ的远红外线，这个波Ｋ 水中的氧｛硅 振动的波长接近．使 发生兆抵，使氧键容易断掉，他水分ｒ刚 簇变小，从而增姒水分子活性，提 水的溶解悄ｉｆＩ】穿透性，使氦 ｊ硫化氢 水【｝｜的溶解性增人 ｆ乜气 可以改变水的ｐＨ．使水 弱碱件 ．溶液ｒｆ＇ｐＨ的增人． 必然 使硫化氧 溶液中的溶解性增ＪＪ【】，从而达到除 的效果。 Ｉ刳４为以ＮＨ 为例的机理 。 图４ ＮＨ 体系机理图 Ｆｉｇ．４ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ‘１ｆ’ｔｈｅ ＮＨ ｓｙｓｔｅｍ ３结论 电气ｆｍ 台健霞埘 队 气ｆ１］硫化 ，Ｋ・ 的口』土收 仃 著效 ．１ Ｌｘ、ｔ＇４气的吸收述半比对硫化 的， 帙 ｆＵ气彳 技 远红外线特 ｒ １上湿市的人梭眦呵 址促进 装鼠对气休快 述吸收的 璎 “Ａ１。利川Ｊ ＬＵ Ｃ Ｉ｝ 复合 除 仃效 棼矗、 述牢快的特点，…氏碳蚪 ，ｊ 仃实 Ｊ、 川１价ｆＩｌｆ 参考文献 ¨ＪＹｅｒｃｄｌａ Ｒ Ｒ，Ｘｕ【ｌ Ｆ．Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ ｓｔｒｏｌｌｇ ｐｏｌｍ’ｉｔｙ ｍｉｎｅｒａｌｓ ｏｌ ｔｏｕｒｍａｌｉｎｅ ｕ ｉｔｈ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｔｉｔａｎｉａ ｔｏ ｉｍｐｌＯＶＩ２ ｔｈｅ ｐｈｏｌｏｓｐｌｉｔｔｉｎｇ ｏｌ ｗａ ［ＪＪ．ＪｏｕＩ’ｎａｌ ｏＩ、 Ｐｌ￣ｙｓｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｔ’Ｙ（ ・２００８，Ｉ １２（２）：５３２—５３９． 【２］Ｙｅｈ Ｌ．Ｉ，Ｌｉａｎｇ．Ｉ Ｓ．Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ Ｌ）ｒ ｆａｒ ｉｎｆｌ－ａｌ ｅｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｆｒｏｍ ｍｉｎｅｒａｌ ｔｏｕｒｍａｌｉｎｅ ｆｉｎｅ ｐ０、、ｄｃｒ［Ｊ】Ｐｏｘｓｔ２ｒ Ｔｃｃｈｎ，，ｌｆｏｇｙ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ・２００９，５８： ７７ ８２ 【３］许史花．ｆ１ ｊ 峨，趔光峰，～一一～ 报：网络版．２００８，３（２）：２２—２６ 一一一川一 ．～一一一 ～～ １吣“二¨一∞ ｍ 一一ａ㈣。Ⅷ ㈨ ¨一ｎ～∞一＿ 刚 ｍ一芒 ｍ，¨一． 肥地一Ｎ ＿ ㈣圳～： ～一＿ 州一Ⅲｍ。ｃ ～ ｍ 扎 一工ｌ 一。Ｕ ｍ一 Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｊｏｕｒｎａｌ，２０１ｌ，ｌ７Ｉｆ３１：Ｉ２０ｌ一１２０８． 【Ｌ）Ｉ黄令丰，， ．湿市Ｊｘｔ．￣Ｊｌ系统 审旺季内 瀣瞍场的动态特性 验及 【’ＦＤ模拟【Ｊ】．磺做农业科学，２０ｌ： ¨ ３・４ｌ（１ｈ ６）：７３７４—７３７６．● ｎ（ ｆ１０］赵云，ｉ＇Ｕ；ｑ蜒，Ｍｅｉｒ，等． 佑 机系统温 旺季蒸愕 ｊ微 候试验 ｌｌ１．衣、 Ｊ机触 ７：４ｌ｛ｔ ２００８．３９（９ １】３ ｆ１１］萁志江．金 ｆ． 金 ｉ． № ８）： ）Ｕ气石对水体三ｒ ｐｔｔ㈨Ｌ勺影响『 Ｉ】．ｔｉ ＪｌＩ １：境科学，２００２．２２（６）：５ｌ５－５１ ９ （本文文献格式：朱敏，方如意，王平．电气石湿帘复合装置对 ＮＨ。、Ｈ ｓ除臭机理研究［Ｊ］．广东化工，２０１ ７，４４（１ ３）：８－９） 一皇～Ｊ 一～ ～．黑ｍ．Ｊｆ州， ３ｍ Ｊ＿ 纛
