用于纯化乙醇的臭氧

用于纯化乙醇的臭氧

     自古以来，酒精就被用于发酵饮料。此外，乙醇也用于各种用途，如消毒或提取。作为液体燃料的补充，乙醇很近变得更加重要。由于原油价格的上涨和人们对环境问题的关注，燃料乙醇的生产迅速增加。2006年，生产了近50亿加仑的乙醇，超过100个乙醇工厂现在在20个州运营(美国农业部，2006年)。在美国，乙醇主要由玉米生产。生产过程包括研磨、烹饪、糖化、发酵和蒸馏。食品级酒精生产需要进一步精馏，以去除挥发性有机杂质，以满足目前美国2.8亿加仑的需求。这些杂质可能对健康有影响，或在饮料酒精中产生难闻的味道和气味。今天，这些不受欢迎的化合物是通过多次蒸馏除去的(Sobocan和Glavic, 2000)。然而，这种提纯方法增加了酒精的成本。

     另一方面，臭氧处理作为一种经济有效的净化方法，在水和废水处理中得到了广泛的应用。臭氧，O3，是一个三原子分子，由三个氧原子组成。它是氧的同素异形体，比双原子氧稳定性差得多。这种气体颜色苍白，有一种独特的气味。臭氧具有很高的氧化电位，仅次于羟基自由基。这是由臭氧的氧化活性和氧化空间产生的臭氧，如OH●自由基(Sangave, et al.， 2006)。因此，臭氧可以氧化许多有机和无机化合物。此外，由于其成分不稳定，随着时间的推移，它会分解，所以在处理后没有残留物。由于这些原因，臭氧被用于许多用途，如消毒、变色和除臭。在水处理中，臭氧化可以显著降低水中的毒素和毒性(Brooke等人，2006年)。此外，据估计，臭氧处理废水和污泥的成本仅为0.0437美分/加仑，而蒸馏成本约为30美分/加仑(He et al.， 2006)。预计臭氧可以去除蒸馏不能去除的杂质，如共沸物。共沸物是两种以上的化合物的混合物，它们在气相和液相中的摩尔分数是相同的，这意味着这些化合物不能通过蒸馏分离。通过蒸馏提高乙醇浓度时，共沸物成为一个问题。乙醇和水由共沸物组成。因此，仅用蒸馏不能得到200级乙醇。然而，问题不仅仅是水。乙醇与其他化合物形成共沸物，特别是沸点与乙醇相似的化合物。表1列举了乙醇的共沸化合物的例子。有些化合物对健康有影响，如苯。臭氧有可能去除这些化合物。

在本研究中，测试了一种将燃料级乙醇净化为制药级和饮料级乙醇的新方法。拟议的处理过程的费用预计将低于每加仑0.01美元。我们已经证明，臭氧可以氧化乙醇中的一些不受欢迎的化合物。此外，颗粒活性炭的吸附可以去除臭氧分解的许多副产物。所有的化学和感官分析都使用固相微萃取(SPME)从乙醇样品中提取挥发性有机化合物，并使用多维gc - ms -嗅觉测定系统来鉴定杂质和气味化合物的影响。到目前为止，我们证实仅用臭氧就可以显著减少一些杂质。臭氧和颗粒活性炭净化燃料乙醇是有效的。

结论

研究了用臭氧气体和颗粒活性炭(GAC)净化乙醇的方法。随着臭氧用量的增加，乙醇样品中某些杂质的降低率增大。然而，臭氧的作用是有选择性的。有些化合物不能很好地去除。臭氧具有选择性的特性，而活性炭则是非选择性的。大部分杂质被GAC除去。同时，它对臭氧分解副产物的去除也很有效。

我们还发现，非纯的原料气和臭氧发生器中的某些成分会导致乙醇样品中引入杂质。我们的纯净饲料气体提供设置实现了提供高纯度饲料气体的臭氧发生器。此外，研究小组设计的新臭氧发生器可以产生更纯净的臭氧气体。这些新的装置将提供更准确的研究结果，乙醇的净化使用臭氧和GAC。