专利名称：中和用超吸收剂聚合物组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及吸收剂组合物，更具体地，本发明涉及能够吸收和中和任何类型的液体溢出物(liquid spill)、以及通过颜色变化指示该溢出物是否为酸性、碱性或中性的吸收剂组合物。该吸收剂还可以处理蒸汽，尤其是释放氯的溢出物。
背景技术：
大多数已知的溢出物吸收剂可以吸收许多倍于其重量的水；然而，在吸收酸性或碱性溢出物后与产物的接触仍是有害的并且必须根据pH来中和或处理。现有技术表明，酸性/碱性颜色指示性吸收剂将给予使用者一些与该溢出物相关的可能危害的指示。另外，中和酸和碱的吸收剂减少了在吸收后与产物接触的危险并且消除了有害的废物处理。
一种这样的产品，“Ampho-Mag”TM是由硫酸、氧化镁和/或氢氧化镁、以及水构成的两性缓冲剂，其可以从位于宾夕法尼亚州金戈夫普鲁西亚(King of Prussia Pennsylvania)的Premier ChemicalsLLC获得。这种吸收剂还宣称与氧化镁/淘利盐(magnesia/Epsomsalt)混合物(如一种由Terra Environmental出售的商标名为“pH 9”的产品)相反，其符合具有良好贮存性的不结块、中和用的两性缓冲剂的要求。然而，含有金属的缓冲剂的使用可以导致不希望的反应并且为了提供完全的中和，这些吸收剂中的许多需要调节。因此，仍然需要改进的中和用吸收剂(neutralizing absorbent)。
发明内容
本发明涉及一种吸收剂和利用该吸收剂来吸收和中和各种类型的溢出物和蒸汽的方法。该吸收剂包括超吸收剂聚合物(superabsorbant polymer)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、以及碳酸氢钠的混合物。该吸收剂优选还包含用于中和任何氯蒸汽的氯中和剂以及指示溢出物已经被中和并且可以安全处理和处置的pH指示剂。优选地，该吸收剂还在贮存期间抵抗硬化和结块。
所述吸收剂可以说是强弱酸碱、以及氯蒸汽的有效和高效中和剂。因此，它用作两性缓冲剂，其中酸碱溢出物以常规方式可以安全处理和处置。这使得对于宽范围的各种液体溢出物可以使用单一吸收剂组合物。本发明的另一优点在于所述吸收剂不需要在吸收剂中存在任何金属，并且优选基本上没有金属。优选地，该吸收剂还包含中和氯的化合物，以使该吸收剂可以中和氯蒸汽，如由含漂泊剂的液体溢出物产生的氯蒸汽。利用该吸收剂的方法包括将足够量的该新型吸收剂施加至液体溢出物以中和并吸收该溢出物。该吸收剂中的可选的pH指示剂可以用来确定该溢出物被充分中和的时间。
具体实施例方式
本发明的优选具体实施方式
可以通过将适量的碳酸氢钠和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物加入到聚丙烯酸钠聚合物中来制备。在更优选的具体实施方式
中，适量的氯中和剂化合物也被加入到其它组分中。然后将一种或多种pH指示剂溶液优选在混合时喷射在该吸收剂上。该优选的吸收剂提供良好的吸收性、指示pH、中和酸和碱、以及贮存中不会结块。另外，它不含金属，容易制造、并且不需要象现有技术中那样用水调节以最佳中和。在本发明的优选具体实施方式
中，组分的直接添加避免了中间化合物以及反应(其中如相关技术所述，金属化合物的水合对于最佳使用是相关的)。
该优选混合物的高吸收速率是由于加入了聚丙烯酸钠聚合物。不限于理论，目前认为在水合时，该聚合物的羧基离解为负电荷的羧酸盐离子(COO-1)，其在该聚合物链上相互排斥。这种聚合物圈(coil)的扩展使得水可以进入更多羧基的附近，同时通过水和链间的羧酸盐离子之间的氢键结合而保持凝胶状的稠度。然后，该溢出物可以容易地用扫帚或橡胶扫帚和簸箕收拾。在该吸收组合物中包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物以便在处理油基溢出物时增大吸收性。
对酸和碱的中和性能使得所述混合物呈现两性。该溢出废物的处理变得安全是因为所述吸收剂使其pH在6-8的范围内。碳酸氢钠通过生成钠盐、水、和二氧化碳而能够中和酸。反应(1)为代表性的反应，其可以在清除磷酸的溢出物时发生。
3NaHCO3+H3PO4→Na3PO4+3H2O+3CO2(g)(1)该优选的超吸收剂聚合物还能够中和碱性溶液。丙烯酸是单体，该优选的聚合物可以由该单体形成。反应(2)是代表性的反应，其可以发生在清除苛性碱溢出物期间。依靠渗透平衡的该聚合物还有助于使该溢出物变为更中性的pH。
C3H4O2+NaOH→NaC3H3O2+H2O (2)这种缓冲作用生成了pH非常接近7的被中和的物质，其危险性显著低于未被中和的酸或碱。
暴露于氯蒸汽是一个大的关注问题，尤其具有漂白剂的溢出物。为此，本发明的更优选具体实施方式
还包括中和氯的化合物。部分这种类型的中和剂包括亚硫酸钠、硫代硫酸钠、以及抗坏血酸(或维生素C)。反应(3)表示在将该缓冲剂应用于漂白剂溢出物时可能发生的反应。
Na2SO3+HOCl→Na2SO4+HCl (3)氯中和剂的加入确保更安全地收拾溢出物，并避免使用者暴露于被捕获的氯蒸汽(否则其在清除期间当扰动所处理的溢出物时会被释放出来)。
将至少一种pH指示剂加入该吸收剂中，提供了确定该溢出物是否被中和到安全的pH水平的可视方式。该指示剂用于警告使用者溢出物可能是腐蚀性的，并且如果有颜色变化则它不应被接触。在混合时将作为水基溶液的该指示剂喷在该优选的吸收剂上是获得一致(稳定)的混合物的最好方式。常用的pH指示剂包括溴酚蓝、甲基黄、酚酞、酚红、以及百里酚酞。本发明不限于所述的这些指示剂，因此，可以可视地显示pH改变的任何指示剂或组合均可使用。应当用于该吸收剂中的pH指示剂的量应当由希望的颜色强度来确定。
该优选的吸收剂的吸引人的特性在于它不含金属并且不需要象现有技术中那样将产品进行精确的水合。该优选的吸收剂还能够吸收超过其重量四十倍的水。因此，即使在潮湿的条件下，该产品仍然能够自由流动。此外，该优选的吸收剂可利用全部固体组分(除了指示剂溶液外)来制造，使得有可能以经济和有效的方式来控制最终物质的制造。并且，在优选的该吸收剂中各组分的组合减少了在在全部溶液的溢出物清除期间的热形成，甚至超过“Ampho-Mag”TM。该优选的吸收剂的便利制造消除了在贮存或应用过程中的不希望的结块和/或硬化，并且没有过多的热生成或者为了完全中和而调节该吸收剂的问题。一旦该产物在完全覆盖该溢出物后保持最初的颜色，就认为被中和了。
最优选
具体实施例方式
的优选生产方法是在合适的混合器(如螺条混合器)中超吸收剂聚合物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、碳酸氢钠、以及中和氯的化合物的组合。该材料优选分批处理。本发明的优选的具体实施方式
由下列组分形成，包括(按重量百分数)超吸收剂聚合物25-60％，最优选约45％；苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物20-35％，最优选约30％；碳酸氢钠10-50％，最优选约15％；中和氯的化合物5-20％，最有选约10％。该方法目的是生产这样的产物，其中上述组分的重量比分别是约4.5∶3.0∶1.5∶1.0。所有这些组分可以在混合前同时加入到该混合器中。一旦开始混合，就可以通过利用合适的泵式(pump-up)喷雾器(如具有适中喷雾设置的Hudson喷雾器)将pH指示剂喷到该混合物中。生成的产物颗粒的筛分(sizing)不是必需的。原材料足够大以避免起尘，但是足够小以允许与该溢出物的快速反应。
实施例1金属含量分析利用EPA 6000/7000 Series Metals方法来分析本发明的优选具体实施方式
的样品，该样品包含最优选重量比的超吸收剂聚合物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、碳酸氢钠、以及中和氯的化合物。结果证实该产品中确实不含金属，不象“Ampho-Mag”TM(其是基于镁的)。
实施例2氯气的气体释放(off-gassing)分析利用氯测试条来分析用在实施例1中制备的吸收剂处理的漂白剂溢出物的废物的氯气释放。该测试条的颜色保持不变，即使在扰动所处理的溢出物后，表明氯已经被中和。同样地，用“Ampho-Mag”TM吸收剂进行同样的试验。该氯测试条最初颜色不变，但是在扰动所处理的溢出物以清除它后，该测试条的颜色轻微变化，表明存在约10ppm的氯。
实施例3产品贮存处理测试对在实施例1中制备的吸收剂的样品在热贮存条件下抵抗“结块”的能力进行考察。在对流式烤箱中、120华氏度下，在密封的小瓶中加热双份样品。在常规基础上检测该样品，以检查“块状物”形成。在120华氏度下的30天后，样品没有出现任何硬化的迹象。
实施例4中和测试通过在螺条混合器中同时混合所有的成分来进行下面的制备。表1示出了吸收剂#1-4的化学组成。
表1
对于吸收剂#1-4和“Ampho-Mag”TM吸收剂中和酸和碱的能力，通过将每一个与75％的磷酸或50％的苛性碱反应直到中和完全来进行评价。通过用足以利用pH试纸条的去离子水湿润少量的处理的溢出物来检测最终的pH。当以超过中和需要的化学计算的量应用这些配方时，所有的配方都能够中和两种溢出物。也可以通过在杂货店中存在的大量产品上利用EPA方法9045C来证实这些结果。在用这些吸收剂处理后，即使最初pH小于0或大于12的溢出物产品具有6-8的pH。
实施例5基于超吸收剂聚合物的吸收剂#1-4的热量生成吸收剂#1-4的反应产生的热量显著低于“Ampho-Mag”TM吸收剂，如表2所示。这种分析用Raytek红外非接触温度计连同实施例4中所述的过程来实施。对于缓冲剂#1-4，产生的热量在大约几分钟内消散，而由“Ampho-Mag”TM吸收剂产生的热量需要花费相当长的时间才达到室温。
表2
注室温为72华氏度。
上述对一些具体实施方式
的描述仅仅是为了说明的目的而不是以任何方式加以限制。在阅读本文的披露内容后，该优选具体实施方式
的其它改变和变更对本领域的技术人员来说将变得显而易见，本文披露的本发明的范围仅由本申请的发明人被法律上授予的所附权利要求的最宽广的解释所限定。
权利要求
1.一种用于中和并吸收液体溢出物的吸收剂，包括超吸收剂聚合物；苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物；以及碳酸氢钠。
2.根据权利要求1所述的吸收剂，进一步包括pH指示剂。
3.根据权利要求1所述的吸收剂，其中所述超吸收剂以约20wt.％到约60wt.％的量存在，并且所述碳酸氢钠以约10wt.％到约50wt.％的量存在。
4.根据权利要求3所述的吸收剂，其中所述超吸收剂以约45wt.％的量存在，并且所述碳酸氢钠以约15wt.％的量存在。
5.根据权利要求1所述的吸收剂，其中所述吸收剂基本上不含金属。
6.根据权利要求1所述的吸收剂，其中所述超吸收剂聚合物为结合聚丙烯酸盐聚合物(binding polyacrylate polymer)。
7.根据权利要求6所述的吸收剂，其中所述超吸收剂聚合物为聚丙烯酸钠聚合物。
8.根据权利要求1所述的吸收剂，其中所述吸收剂是抗结块的。
9.根据权利要求1所述的吸收剂，其中所述吸收剂能够中和酸性和碱性溢出物。
10.根据权利要求1所述的吸收剂，进一步包括中和氯的化合物。
11.根据权利要求10所述的吸收剂，其中所述中和氯的化合物选自由硫代硫酸钠、亚硫酸钠、抗坏血酸、及其混合物组成的组。
12.根据权利要求10所述的吸收剂，其中所述超吸收剂聚合物为结合聚丙烯酸盐。
13.根据权利要求10所述的吸收剂，其中所述中和氯的化合物以约5wt.％到约20wt.％的量存在。
14.根据权利要求13所述的吸收剂，其中所述中和氯的化合物以约10wt.％的量存在。
15.根据权利要求10所述的中和用吸收剂，其中所述吸收剂含有约25wt.％到约60wt.％的超吸收剂，约20wt.％到约35wt.％的嵌段共聚物，约10wt.％到约50wt.％的碳酸氢钠，以及约5wt.％到约20wt.％的氯中和剂。
16.根据权利要求15所述的中和吸收剂，其中所述吸收剂含有约45wt.％的超吸收剂，约30wt.％的嵌段共聚物，约15wt.％的碳酸氢钠，约10wt.％的氯中和剂。
17.根据权利要求10所述的吸收剂，其中所述吸收剂基本上不含有金属。
18.根据权利要求17所述的吸收剂，其中所述吸收剂完全不含金属。
19.根据权利要求10所述的吸收剂，进一步包括pH指示剂。
20.根据权利要求19所述的吸收剂，其中所述pH指示剂选自由溴酚蓝、甲基黄、酚酞、酚红、百里酚酞、及其混合物组成的组。
21.根据权利要求10所述的吸收剂，进一步包括pH指示剂，并且其中所述超吸收剂聚合物为聚丙烯酸钠聚合物，所述中和氯的化合物选自由硫代硫酸钠、亚硫酸钠、抗坏血酸、及其混合物组成的组，并且其中所述吸收剂基本上不含有所有的金属，并且其中所述吸收剂包含约25wt.％到约60wt.％的超吸收剂，约20wt.％到约35wt.％的嵌段共聚物，约10wt.％到约50wt.％的碳酸氢钠，以及约5wt.％到约20wt.％的氯中和剂。
22.根据权利要求15所述的中和用吸收剂，其中所述吸收剂包含约45wt.％的超吸收剂，约30wt.％的嵌段共聚物，约15wt.％的碳酸氢钠，以及约10wt.％的氯中和剂。
23.根据权利要求21所述的吸收剂，其中所述吸收剂是抗结块的。
24.一种用于中和并吸收酸性或碱性液体溢出物的方法，包括下列步骤确定液体溢出物；施加足够量的吸收剂以中和并吸收所述液体溢出物，其中所述吸收剂包含超吸收剂聚合物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、以及碳酸氢钠。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述吸收剂进一步包括pH指示剂。
26.根据权利要求24所述的方法，其中所述超吸收剂以约20wt.％到约60wt.％的量存在于所述吸收剂中，并且所述碳酸氢钠以约10wt.％到约50wt.％的量存在。
27.根据权利要求26所述的方法，其中所述超吸收剂以约45wt.％的量存在于所述吸收剂中，并且所述碳酸氢钠以约15wt.％的量存在。
28.根据权利要求24所述的方法，其中所述吸收剂基本上不含金属。
29.根据权利要求24所述的方法，其中所述超吸收剂聚合物为结合聚丙烯酸盐。
30.根据权利要求29所述的方法，其中所述超吸收剂聚合物为聚丙烯酸钠聚合物。
31.根据权利要求24所述的方法，其中所述吸收剂是抗结块的。
32.根据权利要求24所述的方法，其中所述吸收剂在被施加于所述溢出物之前不加以调节。
33.根据权利要求24所述的方法，其中所述吸收剂进一步包括中和氯的化合物。
34.根据权利要求33所述的方法，其中所述中和氯的化合物选自由硫代硫酸钠、亚硫酸钠、抗坏血酸、以及其混合物组成的组。
35.根据权利要求33所述的方法，其中所述超吸收剂聚合物为结合聚丙烯酸盐。
36.根据权利要求33所述的方法，其中所述中和氯的化合物以约5wt.％到约20wt.％的量存在于所述吸收剂中。
37.根据权利要求36所述的方法，其中所述中和氯的化合物以约10wt.％的量存在于所述吸收剂中。
38.根据权利要求33所述的方法，其中所述吸收剂含有约25wt.％到约60wt.％的超吸收剂，约20wt.％到约35wt.％的嵌段共聚物，约10wt.％到约50wt.％的碳酸氢钠，以及约5wt.％到约20wt.％的氯中和剂。
39.根据权利要求38所述的方法，其中所述吸收剂含有约45wt.％的超吸收剂，约30wt.％的嵌段共聚物，约15wt.％的碳酸氢钠，以及约10wt.％的氯中和剂。
40.根据权利要求33所述的方法，其中所述吸收剂基本上不含有金属。
41.根据权利要求40所述的方法，其中所述吸收剂完全不含金属。
42.根据权利要求33所述的方法，其中所述吸收剂进一步包括pH指示剂。
43.根据权利要求42所述的方法，其中所述pH指示剂选自由溴酚蓝、甲基黄、酚酞、酚红、百里酚酞、及其混合物组成的组。
44.根据权利要求33所述的方法，其中所述吸收剂在被施加于所述溢出物之前不加以调节。
45.根据权利要求33所述的方法，其中所述吸收剂进一步包括pH指示剂，并且其中所述超吸收剂聚合物为聚丙烯酸钠聚合物，所述中和氯的化合物选自由硫代硫酸钠、亚硫酸钠、抗坏血酸、及其混合物组成的组，所述吸收剂基本上不含所有的金属，所述吸收剂包含约25wt.％到约60wt.％的超吸收剂，约20wt.％到约35wt.％的嵌段共聚物，约10wt.％到约50wt.％的碳酸氢钠，以及约5wt.％到约20wt.％的氯中和剂，并且其中所述吸收剂在被施加于所述溢出物之前不加以调节。
46.根据权利要求45所述的方法，其中所述吸收剂包含约45wt.％的超吸收剂，约30wt.％的嵌段共聚物，约15wt.％的碳酸氢钠，以及约10wt.％的氯中和剂。
47.根据权利要求45所述的方法，其中所述吸收剂是抗结块的。
全文摘要
一种用于中和以及吸收酸性和碱性液体溢出物的吸收剂和方法，该吸收剂包括超吸收剂聚合物、苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物、碳酸氢钠、以及可选的氯中和剂的混合物。该吸收剂优选还包含用于中和任何氯蒸汽的氯中和剂以及用于指示该溢出物已被中和并且可以安全处理和处置的pH指示剂。
文档编号B01D53/18GK101037525SQ20071007974
公开日2007年9月19日 申请日期2007年3月7日 优先权日2006年3月17日
发明者迈克尔·本顿, 卡特里尔·德翁·科普兰, 罗伯特三世·C·皮尔斯, 阿利莎·D·罗奇, 约翰·R·罗海姆 申请人:Nch公司