饮食油因直接排入空气中不仅呛人,而且含有大量的有害物质,从表1可看出:[1]二乙醇醚是神经麻醉剂,苯并噻唑、菲、甲氧基琥珀亚胺、2,6-二甲基喹啉等是强致癌物质,2,6-双(1-1-二甲基乙基)酚是具有毒性的物质。目前,餐饮业油烟和家庭厨房油烟已构成城市的三大公害,2000年7月1日国家环保总局发布了《饮食油烟排放标准(试行)》(GB18483-2001),对其排放及处理作出了明确规定。目前,城市中的大多数家庭、餐馆是直接通过风机将油烟排出室外,污染十分严重。研制出经济可行,切实有效的方法来治理家庭、餐饮油烟污染势在必行。
表1油烟的主要化学成分
见表
1实验部分
1.1主要仪器
QC-28型气体采样器721光光度计;分析天平
1.2主要药品、试剂及材料
食用菜油(500ml,从油脂公司购买),石油醚(60℃~90℃馏分,500ml,2瓶),碳酸钠(分析纯500g,1瓶),四氧化碳(500ml,1瓶)
1.3实验装置见图1
图1 实验装置
①QC-28型气体采样器 ②号气体处理瓶 ③1号气体处理瓶 ④1000ml圆底烧瓶 ⑤吸收液 ⑥温度计 ⑦玻璃导气管 ⑧菜油
2实验步骤
2.1 标准油的制备[2]
在1000ml三颈瓶中加入300ml的食用菜油,插入量程为350℃的温度计,检查气密性后,先控制温度于120℃,敞口加热30min,排除水分,然后在其正上方安装一空气冷凝管,升温至300℃,回流2h,即得到标准油,密封保存待用。
2.2标准曲线绘制
准确称取标准油品0.100g,用石油醚(60℃~90℃)溶解后定容至100ml,此溶液每毫升含1.00mg实验用油。临用前把上述标准储备油用石油醚稀释10倍,此液浓度为0.10mg/ml。记录下不同波长下的吸光度值,找出最大吸收波长。
2.3吸光度-油烟浓度关系
取6个100ml容量瓶,分别加入0.00、2.00、4.00、8.00、10.00ml标准油,用石油醚(60℃~90℃)定容至100ml,在选定的波长下,用石英比色皿于分光光度计上比色,记录下吸光度值,用多项式回归法确定吸光度一浓度关系。
2.4空白实验
将实验装置如图1连接安装,在1000ml容量的烧瓶中加入300ml油品,在前后两个容量为1000ml的试剂瓶中加入250ml蒸馏水,检查装置的气密性,将样瓶末端的导管和气体采样器连通,在空气流量为1L/min的情况下,采样80min(该时间的长短可灵活掌握,下同),油烟产生温度控制在235℃~240℃之间,采样结束后,将导气管和吸收瓶中的蒸馏水经石油醚清洗或萃取,将萃取液移入分液漏斗里面,将下层溶液分出,然后将萃取液在石油醚参比,在最大波长为410nm的情况下比色,求出油烟浓度,平行测定三次,计算平均值。
2.5确定碳酸钠溶液最大吸收浓度
分别配制浓度为3g/100ml、10g/100ml、17g/100ml、24g/100ml、31g/100ml、38 g/100ml的碳酸钠溶液各500ml均匀分配在两个吸收瓶中,各加1ml四氯化碳,检查装置的气密性,将采样瓶末端的导管和气体样器连通,在空气流量为1L/min的情况下,采样80min,油烟产生温度控制在235℃~240℃之间,波长为405nm的情况下色,求出油烟浓度,平行测定三次,计算平均值。
2.6加入磷酸氢二钠的吸收情况
磷酸盐是洗涤剂中常用的添加剂,可以助溶油脂,本实验中用它增强对油雾的吸收能力。在碳酸钠最佳浓度前提下,分别配制250ml浓度为2000mg/L、4000 mg/L、6000 mg/L、8000 mg/L的磷酸氢二钠,重复2.4所做实验。
3数据和结论
3.1最大吸收波长的确定
根据实验2.1及2.2,测得如表2的数据,将表绘成曲线后,可以得出405nm处的波长是最大吸收波长,吸光度是0.115,如图2所示。
表2最大波长测定数据表
见表
图2 最大波长的测定曲线
3.2吸光度一油烟浓度关系式的确立
根据实验2.3,测得如下数据
见表
实验表明,吸光度-油烟浓度并不是线形的,而二次函数关系[3]。本文利用多项式回归法、自编程序运行计算,结果如下:
A=0.00871+0.0806c-0.00156c2复相关系数为0.9977,浓度c的单位是mg/100ml。
3.3碳酸钠最佳吸收浓度的确定
通过2.5对碳酸钠的测这,得出如下的数据表,从据表3、图3分析得出,尽管38g/100ml(或更大)时碳酸纳的吸光度较大、吸收总量也较大,但是从吸收相对百分率比较和经济效益的角度讲,在吸光度和吸收总量相差不大的情况下,碳酸钠处于24g/100ml浓度的时候是最佳的吸收浓度。
表3 不同浓度碳酸钠溶液在两上吸收瓶的吸收数据
见表
2号瓶是吸收泄漏的油烟,可以看出随着Na2CO3浓度的增加,泄漏的油烟越来越少;但Na2CO3浓度为3.0g/100mlH2O、10.0g/100mlH2O、100 g/100mlH2O时,吸光度几乎相同,31.0 g/100mlH2O、38.0 g/100mlH2O时也是如此,这很有可能是Na2CO3的吸收速度很慢造成的。
图3 两个吸收瓶的吸收油烟的相对数量曲线
3.4磷酸氢二钠最佳吸收浓度的确定
通过2.6对磷酸氢二钠的测定,得出如下的数据表4,尽管8g/L时磷酸氢二钠的吸光度较大,吸收总量也相对较大,但是从经济效益的角度讲,在吸光度和吸收总量相差不大的情况下,磷酸氢二钠大约处于7g/L浓度的时候是最佳的吸收浓度。
实验表明,加入Na2HPO4后,吸收能力明显增强;2号吸收瓶吸收泄漏的油烟明显减少,这表明Na2HPO4的助溶能力是很强的。
4讨论
本实验选用的是菜油,油烟特别多,已经几乎没人食用了;而居民日常生活中常用的色拉油油烟特别少。本实验用菜油的原因是:如果吸收液对菜油产生的油烟都能很好吸收,那么对其他油产生的油烟就能更好地吸收,结果表明,本实验达到了这一要求。
本实验吸收油烟的时间为80min,这并没有达到吸收液的饱和和吸收值,实验表明:当达到240min时吸收才饱和,在这之前没有闻以油烟的气味,说明大部分油烟已被吸收;这时,1号吸收瓶的吸光度为0.851,而2号瓶的吸光度在240min后即越来越大,1号瓶的吸光度却保持基本稳定。这时会逐渐闻到油烟的气味。
表4 不同浓度磷酸氢二钠溶液复合液在1号吸收瓶的吸收数据
见表
图4 吸收液的饱和吸收值与时间的关系
油烟浓度的分析方法是按GB18483-2001[4]进行的。
5结束语
吸收液的碳酸钠浓度为24 g/100mlH2O,磷酸氢二钠浓度为7g/L 为最佳条件上,吸收液可使用240min。