液态物质缓释载体以及利用产业废弃物以制出该载体的方法
【专利摘要】本发明是液态物质缓释载体，至少包含铝化合物、硅化合物、陶瓷共价键的结构。上述载体的制程至少包含：添加水质液体于该废弃物、添加一种包含硅、铝的物质于该废弃物、添加一种热触媒于该废弃物、加热于该废弃物使其有陶瓷共价键形成。加热后的该废弃物依产品用途碎裂成不同大小或形状颗粒或粉体。所述载体可做为人造土壤，用以栽种植物，也可做为土壤改良介质，用以改善大区域土质，提高土地吸存液态物质的容量与延长土地释出液态物质的时间。上述载体的制程利用产业废弃物做为原料，消除其中潜在有毒成份的活性，以减轻产业界处理废弃物堆积、废弃物污染环境等的成本、困扰。本发明还提供利用产业废弃物以制出液态物质缓释载体的方法。
【专利说明】液态物质缓释载体以及利用产业废弃物以制出该载体的方法
【技术领域】
[0001]本发明技术关系到一种液态物质缓释载体的成份、结构，也关系到利用一种产业废弃物以制出该液态物质缓释载体。
【背景技术】
[0002]现有用以改善土壤蓄水能力的市场产品大都源于石油(petiOleum)或化工衍生的非再生(non-renewable)物质，诸如碳氢基的高分子物质，对耕种用地或民生水源构成危害，也有低效益使用资源的缺点。为减轻耕种用地或民生水源遭受的危害，或为了以再生(renewable)物质取代非再生物质,相关业界曾经改采用堆肥的类的混合物(Compost)或植物纤维性质的物体(Mulch)，以改善土壤蓄水能力。但这种物质必须经历长时段的自然分解，才得以具备有价值的蓄水能力，其成本与产量等的合理性、实用性极度受限。[0003]为克服上述现有市场产品的难题，美国8，083，829号专利采用一种有机混合物以改善土壤蓄水能力。该有机混合物包含一定比例的植物纤维素、纸泥、木屑、地表土壤、粪肥的类肥料、碳酸钙等。这种有机混合物似乎可减轻耕种用地或民生水源遭受的危害，也可能被视为源于再生物质，但其成份种类多，来源不尽相同，且易受制于不确定因素，其利用废弃物的相对效益(相对于废弃物的其他用途)不明显，其吸存、缓释液态物质的能力有限，其对于减轻产业废弃物污染环境的贡献极度受限，甚至是乏善可陈。
[0004]全球产业界难免于要面对废弃物堆积、废弃物污染环境等的课题，例如磷化工产业就必须面对磷石膏废弃物堆积、污染环境等的课题，其他不同产业同样必须面对诸如此类的课题。
[0005]对于废弃物中重金属等等有毒成份污染环境的课题，现有的一种解决方法是烧结-对废弃物加热到极高温(远超过1000°c )后冷却，使有毒成份处于陶瓷质过矿物化的固化状态，免于污染环境，或污染力削弱至可容许程度。
[0006]上述对废弃物加热到极高温后冷却的制程，所须的极高温加热作业使得制程复杂而成本太高，显然不切实际，尤其在全球能源有限的情况下，更是窒碍难行。
【发明内容】
[0007]为了克服上述相关领域现有市场产品的弱点，本发明提供一种液态物质缓释载体，其释出液态物质的速度小于接收液态物质的速度，而该液态物质是水、或是水与水溶解物的混合、或是其他具有流动性的物质。本发明这种液态物质缓释载体可做为人造土壤供栽种植物，或做为土壤改良介质，用以改善土地吸存、缓释液态物质(含水与其他物质的流体)的能力。又为了要减轻产业界处理废弃物堆积、废弃物污染环境等的成本、困扰，本发明利用产业废弃物做为制造原料，以成本合理的制程，消除其中毒质成份的活性，使产品既适合做为人造土壤供无土栽植，也适合做为土壤改良介质，可铺设于地表或散布于土壤，以改善土地吸存、缓释有益于土壤微生物的液态物质的能力，有利于土壤微生物所需水份、营养源的供应，却无污染环境之害，其总体效益非但可延伸至协助产业界处理废弃物堆积与废弃物污染环境，也可延伸至协助改善土质，或使得土壤免于沙漠化等的领域。因此，本发明技术非但能够化解本来困扰产业界的废弃物相关难题，且能够将废弃物转变成经济利益与环保利益。
[0008]本发明液态物质缓释载体的一代表例是一种可用于栽种植物的人造土壤，其包含一群颗粒，该颗粒的尺寸依栽种植物的环境、植物的类别而定，例如植物须根较小者，该颗粒的尺寸可以是最长部分小于100mm,最短部分大于0.5mm。该颗粒的成份至少包含三氧化二铝的化合物、硅化合物，该颗粒的结构包含陶瓷共价键。
[0009]本发明液态物质缓释载体的另一代表例是一种土壤改良介质，可铺设于地表或散布于土壤，以改善土地吸存、缓释液态物质的能力，有利于土壤微生物所需水份、营养源的供应，可改善土质，或使得土壤免于沙漠化。本发明这种液态物质缓释载体包含一群颗粒，该颗粒的尺寸依环境、气候、土地用途等因素而定，最长部分可以大至300mm或小于300mm，最短部分可以小至Imm或大于1mm。
[0010]上述本发明液态物质缓释载体的各颗粒彼此之间有空隙，可蓄积液态物质，其若搭配该载体的亲水性，还可以发挥缓释液态物质的效益，且亲水性愈好，所能够发挥的效益愈高。因此，本发明液态物质缓释载体是一种可收存、缓释液态物质(例如水、或水与植物成长所需元素如氮、磷、钾等等的混合物)的物体。
[0011]上述各液态物质缓释载体的代表例的颗粒所包含铝化合物是铝与其他一或多种物质以共价键结合的物质，而所包含硅化合物是硅与其他一或多种物质以共价键结合的物质。当然铝与硅的键结化合物算是铝化合物，也算是硅化合物，而铝与硅以及其他物质的键结化合物当然算是铝化合物，也算是硅化合物。
[0012]本发明利用产业废弃物制造上述液态物质缓释载体的一方法代表例包含:添加水质液体于该废弃物、添加一种包含硅、铝的物质于该废弃物、添加一种热触媒于该废弃物、加热于该废弃物使该废弃物中有陶瓷共价键形成、以及使加热后的该废弃物碎裂成一群颗粒或粉体。上述该颗粒的尺寸、形状依用途而定，碎裂成颗粒或粉体的方式可考虑可用设备与颗粒的尺寸、形状等因素。上述陶瓷共价键是一种性质相当于或类似于陶瓷材料的共价键键结。
[0013]上述该水质液体是一种有助于将固体转变为流体的物质，其成份可以包含水，较佳者是一种含高分子的水溶液。
[0014]上述该包含硅、铝的物质是一种包含硅元素或硅化合物、以及铝元素或铝化合物的物质。
[0015]上述该水质液体、该包含硅、铝的物质、以及该热触媒等可以同时添加而与该废弃物混合，也可以分别添加而与该废弃物混合。该水质液体、该包含硅、铝的物质、该热触媒、该废弃物等的混合可以采取搅拌的方式。
[0016]上述该热触媒是一种能够促进化合物(例如硅氧化合物SiO2等等)、铝化合物融合形成陶瓷键的物质。例如一种含高活性的有碱金属、碱土金属的物质做为该热触媒，则在不须要达到900°C的高温下，硅化合物的晶格就破解，让金属或重金属元素进入硅晶格中，硅元素再与邻近的铝元素形成陶瓷键(其键结能量与共价键相当)，使重金属物性安定化。另一方面，如磷石膏的类的废弃物中氟离子、磷酸根离子等等有毒成份(会污染环境的成份)，会在加热状态与晶格遭到破解的硅氧化合物融合形成高温的液态玻璃，更于降温后形成固态玻璃的类的物质，而处于物性安定化的状态。因此，如果本发明所利用的产业废弃物包含有氟离子、磷酸根离子等等或性质类似的物质，则本发明液态物质缓释载体的颗粒会包含固态玻璃或类似的结构。由此可知，如果采用含有碱金属及碱土金属的物质做为热触媒，上述该废弃物被加热到达的温度低于900°C，而考虑实务因素时，加热到达的较佳温度是低于850°C。上述陶瓷键的性质相当于或类似于陶瓷材料的键结。
[0017]如果采用含有碱金属及碱土金属的物质做为热触媒，本发明制程所产的液态物质缓释载体还包含碱金属或碱金属化合物、以及碱土金属或碱土金属化合物。
[0018]由于废弃物的成份大致依产业别或产业制品类别而有不同，有些废弃物本身就含有硅化合物、铝化合物、或性质类似的物质，所以本发明液态物质缓释载体的制程未必一定须要添加包含硅、铝的物质于产业废弃物，因此本发明利用产业废弃物制造液态物质缓释载体的另一方法代表例包含:添加水质液体于该废弃物、添加一种热触媒于该废弃物、加热于该废弃物使该废弃物中有陶瓷共价键形成、以及使加热后的该废弃物碎裂成一群颗粒或粉体。
[0019]由上述说明可归纳出本发明技术的特点、优势、效益:如下
[0020]1.协助产业界化解废弃物堆积、废弃物污染环境等相关难题。
[0021]2.以务实制程、合理成本将产业废弃物转化成不污染环境的液态物质缓释载体，实现经济利益与环保利益。
[0022]3.可根据应用需求，产制各种不同尺寸、形状的液态物质缓释载体，以颗粒化结构提供通水、透气的物理性，营造微生物及植物的最佳生长条件。
[0023]4.产出的液态物质缓释载体可吸附并复合植物成长所需的其它元素(如氮、磷、钾等及其他元素)，做为植物肥料的缓释载体。
[0024]5.产出的液态物质缓释载体可做为土壤改良介质，有利于土壤微生物所需水份、营养源的供应，协助改善土质，或使得土壤免于沙漠化。
[0025]6.产出的液态物质缓释载体可做为无土栽培介质，提供植物良好的生长基床，解决农业用地需要轮作、休耕的问题，提高土地利用率。
[0026]7.产出的液态物质缓释载体自然形成大量的开放性微气孔结构，可以快速吸附水份后缓释水份，提供作物成长所需条件，为节水型农业的关键资材。
[0027]8.产出的液态物质缓释载体可快速结合农业温室系统，发展城市型农园，提供区域性蔬食消费需求，减少因运输过程所产生的碳排放量，达到减碳的目的。
[0028]9.产出的液态物质缓释载体结合温室系统，可发挥调节封闭型微气候的效果，解决寒带地区冻土问题，当然特别适合于寒冷区域的农业发展及冬季蔬食作物生产链的发展。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1是本发明利用 产业废弃物制造液态物质缓释载体的一方法代表实施例的流程图。
[0030]图2是本发明利用产业废弃物制造液态物质缓释载体的另一方法代表实施例的流程图。【具体实施方式】
[0031]本发明利用产业废弃物制造液态物质缓释载体的一方法代表实施例的流程如图1所示。图1中步骤11水质液体、包含硅与铝的物质、热触媒等三者的添加于一批产业废弃物，可以同时进行，也可以分别进行。图1中步骤12可以采取搅拌的方式使水质液体、包含硅、铝的物质、热触媒等与该废弃物混合。至于添加的量是多少，须视该批产业废弃物的成份，不须特别限定。由于相同或相似的产品的制后废弃物成份大致相同或相似，所以可大致根据废弃物来源决定添加的量多少。
[0032]图1中步骤11与步骤12未必一定得依序进行，也可以同时进行，也就是进行添加水质液体、包含硅与铝的物质、热触媒等三者于该产业废弃物的同时，就使已经添加至该产业废弃物的部分与该产业废弃物混合。例如进行添加时就开始搅拌该产业废弃物。
[0033]图1中步骤13对该废弃物加热的方式可以有多种选择，只要能够使该废弃物的总体温度上升，不须限定何种加热方式，而侦测是否有陶瓷共价键形成的方式也可以有多种选择，只要能够侦测到结果，不须限定何种侦测方式，其中一种例如取少量做为样品，以化验方法测试该样品是否包含有陶瓷共价键结构。加热所须到达的温度，视该批产业废弃物的成份而定，无须设限，但如果采用含有碱金属及碱土金属的物质做为热触媒，则加热所须到达的温度低于900°C。由于相同或相似的产品制后废弃物成份大致相同或相似，所以加热所须到达的确实温度可根据陶瓷共价键形成的侦测结果，也大致依废弃物来源而变。
[0034]图1中步骤14使加热后的该废弃物碎裂成一群颗粒或粉体的作业，是否待加热后的该废弃物冷却后进行，或待加热后的该废弃物冷却到何种温度后进行，可依环境、设备、成本等因素而定。又使加热后的该废弃物碎裂成一群颗粒的方式可以有多种选择，只要能够使加热后的该废弃物碎裂成一群颗粒，不须限定何种碎裂方式，而可依环境、设备、成本、应用须要的颗粒大小或形状等因素而定。例如制出的液态物质缓释载体用于栽种植物时，颗粒的最长部分的尺寸通常小于100_ ;再例如制出的液态物质缓释载体做为土壤改良介质时，颗粒的最长部分的尺寸通常小于300mm。
[0035]图2中步骤21、22、23分别等同于图1中步骤11、12、13，但加热后的该废弃物是移动(例如车运)到应用地区或其邻近的后再进行碎裂成一群颗粒的作业。图2中步骤24使该废弃物移动(例如车运)到应用地区或其邻近的作业，是否待加热后的该废弃物冷却后进行，或冷却到何种温度后进行，可依环境、设备、成本等因素而定。图2中步骤25使该废弃物碎裂成一群颗粒的方式，比照图1中步骤14的说明，可以有多种选择，只要能够使加热后的该废弃物碎裂成一群颗粒，不须限定何种碎裂方式，而可依环境、设备、成本、应用须要的颗粒大小或形状等因素而定。以上说明是供了解本创作较佳或到目前为止较实际的实施例。本创作的精 神与范围不受限于上述所揭示的实施例，相反的，其可含盖各种修改或类似方案。
【权利要求】
1.一种利用产业废弃物以制出液态物质缓释载体的方法，该方法包含: 添加水质液体于该废弃物； 添加一种包含硅、铝的物质于该废弃物； 添加一种热触媒于该废弃物； 加热于该废弃物，使该废弃物中有陶瓷共价键形成；以及 使加热后的该废弃物碎裂成一群颗粒或粉体。
2.如权利要求1所述的方法，其中该水质液体、该包含硅、铝的物质、该热触媒是同时添加而与该废弃物混合。
3.如权利要求1所述的方法，其中该水质液体、该包含硅、铝的物质、该热触媒是分别添加而与该废弃物混合。
4.如权利要求1所述的方法，其中该热触媒是一种能够促进硅、铝以陶瓷键结合的物质。
5.如权利要求1所述的方法，其中该热触媒是一种含有碱金属及碱土金属的物质。
6.如权利要求1或2或3或5所述的方法，其中该包含硅、铝的物质是包含硅元素或硅化合物、铝元素或铝化合物的物质。
7.如权利要求1或2或3或5所述的方法，其中该废弃物被加热到达的温度低于900。。。
8.如权利要求1或2或3或5所述的方法，其中该废弃物被加热到达的温度低于850。。。
9.一种利用产业废弃物以制出液态物质缓释载体的方法，该方法包含: 添加水质液体于该废弃物； 添加一种热触媒于该废弃物； 加热于该废弃物，使该废弃物中有陶瓷共价键形成；以及 使加热后的该废弃物碎裂成一群颗粒或粉体。
10.一种液态物质缓释载体，用于栽种植物，该液态物质缓释载体包含一群颗粒，该颗粒的最长部分尺寸小于100mm,最短部分尺寸大于0.5mm,该颗粒包含: 铝化合物； 硅化合物；以及 陶瓷共价键的结构。
11.如权利要求10所述的液态物质缓释载体，还包含碱金属或碱金属化合物、以及碱土金属或碱土金属化合物。
12.如权利要求10所述的液态物质缓释载体，其中该铝化合物是铝与一或多种物质以共价键结合的物质，而该硅化合物是硅与一或多种物质以共价键结合的物质。
13.一种液态物质缓释载体，能散布于土壤以改善土地吸存、缓释液态物质的能力，该液态物质缓释载体包含一群颗粒，该颗粒的最长部分尺寸小于300mm，最短部分尺寸大于1mm,该颗粒包含: 铝化合物； 硅化合物；以及 陶瓷共价键的结构。
14.如权利要求13所述的液态物质缓释载体，还包含碱金属或碱金属化合物、以及碱土金属或碱土金属化合物。
15.如权利要求13所述的液态物质缓释载体，其中该铝化合物是铝与一或多种物质以共价键结合的物 质，而该硅化合物是硅与一或多种物质以共价键结合的物质。
【文档编号】C09K101/00GK103897703SQ201210574652
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月26日 优先权日:2012年12月26日
【发明者】韩嘉智, 徐焕宗 申请人:泰盛兴应用材料股份有限公司