簡介
　　
　　惡臭污染已在全球范圍內(nèi)受到各國廣泛的重視，被許多國家認(rèn)為是僅次于噪聲的六大公害之一。目前廣泛采用的除臭方法主要有以下幾種類型：香料掩蔽法、吸附法、氧化法、微生物法、等離子體法和植物提取液凈化法等。其中，利用天然植物提取液除臭技術(shù)在美國、加拿大、日本等國家的研究應(yīng)用已日益成熟，而國內(nèi)在這方面的應(yīng)用研究較少。本人進(jìn)行的研究選取山西省忻州市鳳凰山植物園的泡桐樹葉為實(shí)驗(yàn)材料，經(jīng)過乙醇浸提，石油醚、氯仿、乙酸乙酯、正丁醇依次液，液萃取、大孔樹脂柱層析分離、除臭效果檢測、黃酮成分顯色檢驗(yàn)等一系列實(shí)驗(yàn)，得出了泡桐葉中的類黃酮物質(zhì)確實(shí)能夠消除硫化氫、氨、甲醛等惡臭有害氣體的結(jié)論。并研究了配制泡桐葉天然植物除臭劑的方法及一系列實(shí)用性實(shí)驗(yàn)，為泡桐葉的開發(fā)利用和惡臭污染的治理提供了新的思路。
　　
　　實(shí)驗(yàn)材料與儀器
　　
　　實(shí)驗(yàn)材料與試劑
　　◇材料：泡桐葉(采自山西忻州鳳凰山植物園，經(jīng)園藝師鑒定為白花泡桐)。
　　◇提取分析試劑：乙醇(70％及95％)、石油醚60～90、三氯甲烷、乙酸乙酯、正丁醇、鹽酸、氫氧化鈉。以上試劑除70％乙醇外均為分析純。
　　◇量效關(guān)系測定試劑：0.05mE／mL酚試劑吸收液、0.1mol／L鹽酸、1％硫酸鐵銨溶液、甲醛(37％～40％)、0.05mol／L硫酸吸收液、水楊酸，酒石酸鉀溶液、0.01g／mL亞硝基鐵氰化鈉溶液、0.75mol／L氫氧化鈉溶液、0.5％次氯酸鈉溶液、氨水(25％～28％)、硫化氫吸收液(硫酸鎘，氫氧化鈉，聚乙烯醇磷酸銨)、對氨基二甲基苯胺使用液、三氯化鐵溶液、磷酸氫二銨溶液、硫化氫標(biāo)準(zhǔn)溶液等(均為分析純)。
　　
　　實(shí)驗(yàn)儀器
　　架盤藥物天平、電子天平(120g／0.001g)、電子恒溫水浴鍋、簡易氣體發(fā)生器、移液管(5mL及l(fā)mL)、微量注射器(1μL)、具支試管(180mm×18mm)、硫化氫氣體檢測管(0.5～10ppm)、苯檢測管(量程為4mg／m3)、氨檢測管(量程為4mg／m3)、ZG 1手動(dòng)取樣器(100mL)、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器、分液漏斗(1000mL)、玻璃層析柱(1200mm×35ram)、大孔樹脂、紫外分光光度計(jì)、1cm玻璃比色杯、10mL具塞試管、10mL針筒、100mL玻璃輸液瓶(帶膠塞)、紫外光譜儀等。
　　
　　實(shí)驗(yàn)方法與過程
　　
　　泡桐樹葉中化學(xué)成分的提取
　　稱取100g陰干粉碎的泡桐葉，用8倍量濃度為70％乙醇回流提取兩次，每次提取2小時(shí)，過濾、合并兩次濾液，減壓濃縮回收乙醇至無醇味得泡桐葉的提取液或減壓濃縮至干得提取物干燥粉末。
　　
　　泡桐葉提取液對硫化氫、氨等惡臭氣體的清除效果研究
　　◇制備硫化氫(H2S)水溶液。取8g硫化亞鐵(FeS)放入簡易氣體發(fā)生器中，加入30mL稀鹽酸(6tool·L^-1)，將生成的硫化氫氣體通入盛有蒸餾水的細(xì)口瓶(50mL)中，制成飽和水溶液，加塞置于陰涼處待用。
　　◇制備氨水稀釋溶液。取1mL氨水試劑，加入9mL水中，密閉搖勻待用。
　　◇檢測泡桐葉提取液對惡臭氣體的除臭效果。在具支試管中加入待測的提取液，在另外的試管中加入清水作為對照樣品，然后分別加入0.1mL前面制備的硫化氫水溶液，放置適當(dāng)時(shí)間后，加塞密封，混勻，分別用硫化氫氣體檢測管檢測6支試管內(nèi)的硫化氫氣體濃度。硫化氫氣體清除率按下式計(jì)算：
　　除臭率=X-X / X ×100％
　　式中X為對照樣品管中硫化氫氣體濃度，X為樣品管中硫化氫氣體濃度。
　　檢測泡桐葉提取液對氨氣的除臭效果的方法同上，只是用1μL步驟(2)制備的氨水稀釋溶液代替上述實(shí)驗(yàn)中的硫化氫水溶液。
　　◇檢測泡桐葉提取干燥物對硫化氫氣體138d4a3846aac606cc0fea1407c8ba09896ad7a48686607d861540f49c19989b的清除效果。取0.1mL前面制備的硫化氫水溶液，分別加入6支具支試管中，在其中3支試管中分別用細(xì)線懸掛一個(gè)包有干燥提取物的紗布包，加塞密封，同時(shí)在剩余的3支試管中分別用細(xì)線懸掛一個(gè)不含干燥提取物的紗布包作為對照樣品，加塞密封。放置適當(dāng)時(shí)間后，檢測6支試管內(nèi)的硫化氫氣體濃度。硫化氫氣體清除率按上式計(jì)算。
　　檢測泡桐葉提取干燥物對氨氣的清除效果過程同上，只是用1μL步驟(2)制備的氨水稀釋溶液代替上述實(shí)驗(yàn)中的硫化氫水溶液。
　　
　　泡桐葉提取液對硫化氫、氨等惡臭氣體清除效果與時(shí)間的關(guān)系
　　◇泡桐葉提取液對硫化氫氣體清除快慢的檢測。在500mL細(xì)口瓶中加入10mL上述制備的硫化氫飽和水溶液，并加入20mL待測的泡桐葉提取液，加塞密封。每隔2min測一次硫化氫氣體濃度，直到瓶中硫化氫氣體濃度變化不明顯為止。
　　◇泡桐葉提取液對氨氣清除快慢的檢測。在500mL細(xì)口瓶中加入10μL上述制備的氨水溶液，并加入20mL待測的泡桐葉提取液，加塞密封。每隔2min測一次氨氣濃度，直到瓶中氨氣濃度變化不明顯為止。
　　
　　泡桐葉除臭化學(xué)成分篩選
　　◇泡桐葉液
　　液萃取分離。泡桐葉乙醇提取液減壓濃縮回收乙醇，加適量水得到混懸水溶液，依次用石油醚、三氯甲烷、乙酸乙酯和正丁醇分別萃取3次，每次加入與混懸水溶液等體積的各種溶劑，合并各溶劑的萃取液，減壓濃縮回收溶劑，分別得到四種溶劑的提取物浸膏和萃取后剩余物浸膏。
　　上述萃取分離所得五種膏狀物經(jīng)干燥后，按前述方法檢測除臭效果。
　　◇黃酮成分的檢測。用鹽酸
　　鎂粉法定性鑒別黃酮類化合物。將上述分離得到的樣品少許溶于10mL乙醇中，加入少許鎂粉振搖，滴加幾滴濃鹽酸，觀察樣品溶液顏色變化。
　　
　　泡桐葉除臭有效物質(zhì)的柱層析分離
　　◇預(yù)處理大孔樹脂。
　　◇按前述提取方法取得泡桐葉的醇提取液，減壓濃縮回收乙醇，先用液液萃取的方法選出有效部分，并將有效部分回收至無有機(jī)溶劑后，再加適量水過濾，濾液緩慢滴入裝好大孔樹脂的層析柱中。依次用水、50％乙醇、75％乙醇、95％乙醇冼脫。洗脫過程中不斷用鹽酸鎂粉法檢測，將鹽酸
　　鎂粉檢測顯陽性和未顯陽性收集液分別合并。
　　◇除臭有效物質(zhì)的篩選。將上述所得四種洗脫液分別減壓濃縮，干燥，用稀乙醇(20％)溶解配置成1％濃度的溶液，按前述方法測定除臭效果。
　　◇除臭有效物質(zhì)中黃酮含量的測定方法如下：①制備對照品溶液；②選擇測定波長；③建立標(biāo)準(zhǔn)曲線；④配制與測定樣品溶液；⑤計(jì)算三次吸光度的平均值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計(jì)算每毫升待測樣品中黃酮含量。
　　
　　泡桐葉植物除臭劑研究
　　◇泡桐葉植物除臭劑的制備。500g陰干粉碎的泡桐葉，用8倍量70％乙醇回流提取兩次，過濾、合并兩次濾液，減壓濃縮回收乙醇。加適量水過濾后的濾液用大孔樹脂做柱層析分離。將收集到的冼脫液減壓濃縮回收乙醇并制成千粉，即為泡桐葉天然植物除臭劑的原料，以下簡稱“泡桐葉除臭劑”。
　　◇泡桐葉植物除臭劑應(yīng)用實(shí)例。在廁所、垃圾箱、有人吸煙的房間、冰箱、雞舍等地點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，用噴霧或直接放置的方法將除臭劑放入環(huán)境中，對比效果。
　　◇研究泡桐葉除臭劑的量
　　效關(guān)系——以甲醛清除測定過程為例。①用六種不同比例的甲醛和泡桐葉除臭劑混合后，放置20分鐘；②從6個(gè)瓶中分別抽取100mL瓶中甲醛氣體，緩慢注入10mL具塞試管中的5mL吸收液中；③上述試管中加入0.4mL 1％硫酸鐵銨溶液，搖勻后放置15分鐘；④用紫外分光光度計(jì)測定各管中溶液的吸光度Am值。⑤重復(fù)上述步驟2次，記錄并計(jì)算同組的吸光度平均值。
　　用類似的方法也測量了泡桐葉除臭劑對氨氣和硫化氫的量
　　效關(guān)系。
　　
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果
　　
　　 對硫化氫氣體除臭率為91％。
　　對氨氣的除臭率為93％。
　　泡桐葉提取液對硫化氫和氨氣的清除效果分別在17min和8min達(dá)到最大并趨于穩(wěn)定。
　　在乙酸乙酯相中和正丁醇相中有黃酮存在，其他相中未見黃酮。
　　乙酸乙酯相和正丁醇相有除臭效果，而且效果顯著。其他相沒有除臭效果。
　　只有50％乙醇相中含有黃酮。
　　對大孔樹脂柱層析分離后的各洗脫相進(jìn)行了去除硫化氫氣體的效果檢測，50％乙醇洗脫相得到的硫化氫氣體濃度最低
　　用蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計(jì)算后得知除臭有效成分的干粉中含有91.74％的黃酮。
　　在公共廁所、垃圾桶、有人抽煙的房間、冰箱和農(nóng)家雞舍使用泡桐葉除臭劑后，除臭效果顯著。
　　當(dāng)泡桐葉除臭劑體積是甲醛體積的160倍時(shí)，清除率為實(shí)驗(yàn)中的最大值——93.84％；當(dāng)泡桐葉除臭劑體積是氨水體積的320倍時(shí)，清除率為實(shí)驗(yàn)中的最大值——94.68％；當(dāng)泡桐葉除臭劑體積是硫化氫體積的160倍時(shí)，清除率為實(shí)驗(yàn)中的最大值一一94.08％。
　　　討論
　　
　　經(jīng)本實(shí)驗(yàn)溶劑萃取研究發(fā)現(xiàn)，乙酸乙酯萃取部分和正丁醇萃取部分具有較強(qiáng)的消除硫化氫、氨、甲醛等主要惡臭氣體的功能。
　　依據(jù)黃酮類物質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，推測黃酮類物質(zhì)對HS清除可能與氫鍵形成有關(guān)，對NH的清除可能是由于NH與黃酮成分的酚羥基形成復(fù)合鹽有關(guān)，從而達(dá)到了清除空氣中HS、NH的目的。
　　泡桐葉可以作為雞飼料使用，表明泡桐葉無毒，因而利用泡桐葉制備的除臭劑，不僅可達(dá)到清除惡臭的目的，而且不會(huì)對環(huán)境造成二次污染。
　　泡桐樹枝大、葉茂，每年秋季都有大量泡桐葉產(chǎn)生，清理比較困難，習(xí)慣上都是將其收集，就地?zé)?，這樣做不僅浪費(fèi)資源，更對環(huán)境造成污染，因此，本項(xiàng)目研究用泡桐葉制備除臭劑，不僅可以減少或避免泡桐葉燃燒對環(huán)境造成的污染，反過來還可用它來治理環(huán)境，消除惡臭，具有較強(qiáng)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
　　本實(shí)驗(yàn)提出的初步從泡桐葉中提取與分離黃酮類物質(zhì)的方法，可有效分離出黃酮類物質(zhì)，制備過程簡單、易控制，材料安全無毒，并可重復(fù)使用，制備過程無污染物產(chǎn)生，是一個(gè)較環(huán)保的方法。
　　經(jīng)換算，在100mL體積空間中有0.1mL甲醛(40％)時(shí)的臭氣濃度是433.2ppm(mg／m³)，有0.1mL氨水(25％)時(shí)的臭氣濃度是227.5ppm，有0.1mL硫化氫飽和溶液時(shí)的臭氣濃度是3.944ppm。而人的嗅覺對臭氣濃度感知閾值都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于這些值。也就是說，噴灑很少量的泡桐葉除臭劑就可達(dá)到很好的除臭效果。
　　
　　結(jié)論和分析
　　
　　該項(xiàng)研究為利用天然植物治理惡臭污染提供了一個(gè)新的思路?，F(xiàn)在市場上銷售的用于除臭的產(chǎn)品有兩大類，一類是多孔性物質(zhì)如活性炭、竹炭等，這類產(chǎn)品的除臭機(jī)理是吸附，另一類產(chǎn)品是空氣清新劑，這類產(chǎn)品的除臭機(jī)理是掩蓋。與這兩類產(chǎn)品相比，泡桐葉除臭劑的優(yōu)點(diǎn)較為突出，所以會(huì)有廣闊的市場前景。該研究為泡桐葉的開發(fā)利用，為科學(xué)、有效地對惡臭進(jìn)行控制和治理，提供了一種環(huán)境友好的、天然的、簡單易行的、廉價(jià)的惡臭清除方法和技術(shù)。
　　該項(xiàng)目獲得第25屆全國青少年科技創(chuàng)新大賽創(chuàng)新成果競賽項(xiàng)目中學(xué)組化學(xué)一等獎(jiǎng)。
　　本項(xiàng)目選用泡桐葉為原料，得到了類黃酮物質(zhì)，可有效消除硫化氫、氨、甲醛等有害氣體，并以此為基礎(chǔ)配置了天然植物除臭劑。項(xiàng)目選題新穎，設(shè)計(jì)合理，實(shí)用性強(qiáng)，可操作性好，但是對于除臭機(jī)理和相關(guān)化學(xué)分析還有待加