气味控制方法 【发明领域】
本发明涉及控制含水体系内令人讨厌的气味(objectionable odors)的方法。更具体地，本发明涉及有机卤素供体(organic halogen donating species)控制含水体系内令人讨厌的硫、氮和/或脂肪酸基气味的用途。
【发明背景】
含水体系内令人讨厌的气味如工业含水体系，可造成美学(aesthetic)和健康两方面的问题。例如，硫物质如硫化氢、硫醇和硫化物；氮物质如胺和吲哚；以及脂肪酸物质的存在，可产生令人讨厌的气味。这种令人讨厌的气味的存在在美学上会成问题。例如，位于放出硫化氢气味的工厂附近的家庭、学校、公园或企业，将发现这种气味令人讨厌。另外，可产生健康问题。例如，硫化氢的最大允许8小时浓度为约20ppm(职业安全与健康标准(Occupational Safety and Health Standards)，Department of Labor，OSHA，Federal Register，37，22142(1972年10月18日))。氮物质如胺和吲哚，当存在于含水体系内时，导致类似的问题产生。硫化氢由于其低的气味阈值、毒性以及由于它的腐蚀性，是特别成问题的。
气味控制方法可以是化学或机械法。常使用的是室内空气的通风。若空气在没有处理的情况下排放，则简单地通过户外空气稀释臭空气，结果引起气味的化学物质的浓度低于检测阈值。或者，可在涤气器(scrubber)、生物过滤器或吸收装置中处理排放的空气。在涤气器中，水可含有增加效率和/或与引起气味的化学品发生反应地化学品。例如，常用苛性钠溶液或苛性钠与次氯酸钠的混合物洗涤酸性气体。在生物过滤器中，用会降解引起气味的化学品的微生物培养物接种固体载体。对于液体和气体流二者来说，可使用各种载体与微生物。吸收装置典型地含有某一类固体吸收剂如活性碳或其它高表面积的物质。除去气味的其它机械方式包括静电沉淀和燃烧。
用于控制气味的许多化学处理剂是遮盖剂(masking agent)。遮盖剂可以以固体、液体或气体形式施加。大多数为控制气味所使用的精油(柠檬烯、蒎烯等)和酯都被认为是遮盖剂。遮盖剂实际上不与引起气味的化学品反应，但通过压制它来降低气味的感觉。遮盖剂用令人愉快的气味替换令人讨厌的气味。遮盖剂降低了气体的感觉，而没有降低其毒性或腐蚀性，所以可能加剧诸如硫化氢之类气味的问题。经常，遮盖剂本身的味道可能变得令人讨厌。
气味中和是其中气味看起来彼此抵销的一种现象。中和的目的不是用遮盖剂的更令人愉快的气味压制令人不悦的气味(offensive odor)，而是产生净零的气味。在中和方法中，引起气味的化学品与中和剂之间没有化学相互作用。与遮盖剂一样，若被中和的气味同样有毒，则它们可加剧问题。中和剂的另一缺点是：多组分的气味一般要求多组分的中和化学品的共混物。为了完全中和复杂的气味，对于每一种单独的应用来说，将需要中和用化学品的单独的共混物。
可使用许多化学品与令人不悦的气味反应。可用pH调节除去硫化氢的气味。在高pH下，可驱动方程式形成HS-。由于HS-具有水溶性且不挥发，所以它不存在与硫化氢同样的气味、毒性和腐蚀性。然而，若降低pH，容易再形成硫化氢。可通过空气或化学氧化剂，如次氯酸钠或臭氧氧化包括硫化氢在内的许多气味。对于大多数的商业应用来说，空气的氧化通常太慢且不充分。必须注意处理、配制和使用氧化剂如次氯酸钠和臭氧。也可用金属离子如铁和锌沉淀硫化物。在文献中充分论述了使用胺和醛清除天然气和原油中的硫化氢，然而，许多化学品在含有各种引起气味的化学品的含水体系中具有有限的用途。
发明概述
一般地，本发明涉及通过将有效剂量的处理剂加入到含水体系中，或将它喷洒到靠近含水体系的氛围(atmosphere)内，从含水体系中除去气味。通过本发明控制的问题气味可能是在含水体系内存在的有异味的(odoriferous)硫化合物、氮化合物或脂肪酸化合物的结果。本发明的气味控制处理剂包括卤素供体有机分子，如卤化琥珀酰亚胺(halogenatedsuccinimides)、卤化乙内酰脲(halogenated hydantoins)、卤化异噻唑啉(halogenated isothiazolines)、含有供电子基团的其它卤化有机化合物，及其混合物。
根据本发明，已发现：卤素供体有机物质在控制含水体系的非所需的气味方面是有效的，所述气味来自于有异味的硫化合物、有异味的氮化合物和有异味的脂肪酸化合物的存在。卤素供体有机物质可直接加入到含水物流内，加入到接触含水物流的组件如涤气器内，或将其喷洒到靠近含水体系的氛围中。通过使卤素供体物质与含水体系内的有异味的组分接触的任何方式，实现本发明的气味控制。
在本发明的一个方面中，已发现：卤化琥珀酰亚胺物质在降低含水体系的气味方面是有效的，所述气味来自于有异味的硫化合物、有异味的氮化合物和有异味的脂肪酸化合物的存在。
在本发明进一步的方面中，已发现：可通过将至少一种卤化琥珀酰亚胺、卤化乙内酰脲、卤化异噻唑啉、含有供电子基团的其它卤化有机化合物，及其混合物中的有机卤素供体分子加入到含水体系内，来控制含水体系中令人作呕的硫化氢气味。
发明详述
本发明包括通过将有机卤素供体处理剂加入到含水体系或靠近含水体系的空气中，来控制含水体系中的令人讨厌的气味。通过本发明的方法，可控制令人讨厌的气味，如因硫化合物、氮化合物和脂肪酸化合物引起的气味。
当存在于含水体系内时可引起令人讨厌的气味的典型硫化合物包括硫化氢、硫醇和硫化物。当存在于含水体系内时可引起令人讨厌的气味的典型氮化合物包括胺类和吲哚类。当存在于含水体系内时可引起令人讨厌的气味的典型含氧部分包括脂肪酸。
本发明的有机卤素供体处理剂可包括卤化琥珀酰亚胺、卤化乙内酰脲、卤化异噻唑啉、和含有供电子基团的其它卤化有机化合物。在本发明方法中有效的典型卤化琥珀酰亚胺包括N-氯琥珀酰亚胺和N-溴琥珀酰亚胺。在本发明方法中有效的典型卤化乙内酰脲包括1-溴-3-氯-5，5-二甲基乙内酰脲和1，3-二氯-5，5-二甲基乙内酰脲、1，3-二溴-5，5-二甲基乙内酰脲及其混合物。典型的卤化异噻唑啉包括5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和5-溴-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮及其混合物。在本发明方法中有效的含有供电子基团的典型卤化有机化合物包括2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺和2-溴-2-硝基丙-1，3-二醇。
可直接将本发明的有机卤素供体处理剂加入到希望控制气味的含水体系中。加入到含水体系可以是直接添加或者通过加入到含水流体接触的组件内。或者，可将处理剂喷洒到靠近含水体系的氛围中。实现所需程度的气味控制需要的气味控制处理剂的实际量将基于含水体系内引起气味的物质的浓度和类型而变化。对于本发明范围内的气味控制来说，加入到含水物流内的有机卤素供体物质的典型剂量范围为约1-1000份/百万份，优选约1-500份/百万份，最优选的范围为约1-100份/百万份。
现参考许多具体的实施例，进一步描述本发明，其中实施例应当认为是例举，而不是限制本发明的范围。在实施例中，由于硫化氢在许多工业气味场合中的普遍性、它的低气味阈值和它的令人讨厌的气味，所以使用硫化氢作为引起气味的物质。另外，硫化氢是有毒且具有腐蚀性的物质，在工业含水体系内它的控制是所需的。
实施例
实施例1
在密闭室内，通过添加硫化钠到pH7的缓冲溶液中，进行测试。使用电化学硫化氢传感器，测量在顶部空间(headspace)内硫化氢的浓度。
通过添加不同剂量的处理剂到溶液中，测试许多卤素供体物质。表1概述了测试结果。
表1
处理剂 剂量(ppm) H2S读数(ppm)
N-氯琥珀酰亚胺 0 143
2 120
4 90
6 70
8 46
10 23
12 5
N-溴琥珀酰亚胺 0 143
4 113
8 87
12 59
16 35
20 16
24 8
2-溴-2-硝基丙-1，3-二醇 0 163
5 104
10 83
20 38
30 21
40 6
2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺 0 143
1.6 132
3.2 112
4.8 102
6.4 81
8 63
9.6 49
11.2 35
12.8 23
14.4 16
16 6
5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮 0 158
20 147
40 104
60 86
80 61
100 31
120 21
实施例2
使用商业肉处理工厂的废水，进行测试。在密闭室内，将有机卤素供体处理剂加入到废水中，并使用电化学硫化氢传感器，进行在顶部空间内硫化氢浓度的测量。表2概述了结果。
表2
处理剂 剂量(ppm) H2S读数(ppm)
N-氯琥珀酰亚胺 0 348
4 155
6 39
8 28
10 18
12 5
20 4
2-溴-2-硝基丙-1，3-二醇
0 469
10 216
12 195
14 78
16 62
18 37
20 27
实施例3
使用造纸厂的淤泥，进行测试。在密闭室内，将有机卤素供体处理剂加入到淤泥中，并使用电化学硫化氢传感器，读取在顶部空间内硫化氢浓度的读数。表3概述了结果。
表3
处理剂 剂量(ppm) H2S读数(ppm)
2-溴-2-硝基丙-1，3-二醇 0 158
2.5 143
5 97
10 50
15 28
20 13
21
实施例4
使用市政废水处理工厂的淤泥，进行测试。在密闭室内，将有机卤素供体处理剂加入到淤泥中，并使用电化学硫化氢传感器，读取在顶部空间内硫化氢浓度的读数。表4概述了结果。
表4
处理剂 剂量(ppm) H2S读数(ppm)
N-氯琥珀酰亚胺 0 455
20 453
40 311
50 205
60 169
70 165
100 85
200 34
300 12
400 0
N-溴琥珀酰亚胺 0 455
40 435
60 415
70 335
80 289
100 218
150 112
200 85
400 44
600 25
800 17
1000 12
实施例5
使用食品处理工厂的废水进行测试。在密闭室内，将有机卤素供体处理剂加入到废水中，并使用电化学硫化氢传感器，读取在顶部空间内硫化氢浓度的读数。表5概述了结果。
表5
处理剂 剂量(ppm) H2S读数(ppm)
N-氯琥珀酰亚胺 0 189
12 184
20 97
28 46
40 6
90 0
N-溴琥珀酰亚胺 0 189
16 113
20 109
28 31
40 35
100 2
实施例6
使用填埋场的沥滤液进行测试。在密闭室内，将有机卤素供体处理剂加入到沥滤液中，并使用电化学硫化氢传感器，读取在顶部空间内硫化氢浓度的读数。表6概述了结果。
表6
处理剂 剂量(ppm) H2S读数(ppm)
N-氯琥珀酰亚胺 0 181
10 112
50 109
75 102
90 21
100 13
120 2
250 0
N-溴琥珀酰亚胺 0 171
20 91
50 86
100 50
160 12
200 20
400 0
表1-6的数据示出了在防止气载硫化氢并进而抑制伴随的有毒气味中测试的有机卤素供体的效率。
尽管相对于其特定实施方案描述了本发明，但显而易见的是，本发明的许多其它形式和改性对本领域的技术人员来说，是显然的。所附的权利要求和本发明通常应当解释为涵盖在本发明真正的精神和范围内的所有这种明显的形式和改性。