液体吸收剂的制作方法
【专利摘要】一种吸收和保持疏水液体，例如石油的亲油性物质。所述物质包括物科松属湿地松粉碎的球果形成的一种颗粒混合物。也公开了一种制备所述物质的方法，是一种利用所述物质吸收和保持疏水液体的方法。
【专利说明】液体吸收剂
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于吸收和保持疏水液体的亲油性物质。进一步地，本发明涉及一种 吸收碳氢化合物的物质，本发明在下文将描述相关的应用。然而，应该注意的是，本发明并 不仅限于所述应用。
[0002] 根据本发明，所述物质包括植物科松属湿地松粉碎的球果。本发明也涉及一种采 用该物质吸收疏水液体的方法，以及制备所述物质的方法。
【背景技术】
[0003] 石化产品，例如碳氢化合物和其它液体污染物造成的污染问题从未间断，，并成为 目前存在问题的主要部分。一般地，石化产品与我们使用最多的溶剂，水，不相溶。在水作 为主要分散介质之前，一般必须通过使用表面活性剂，例如洗涤剂和分散剂，将其变成水溶 性的。
[0004] 在需要去除坚硬表面石油的情况下，使用了大量水冲洗去除可水分散的污染物， 为此，一般使用分散剂、洗涤剂或皂化物搅拌溶液，再使得污染物可水分散。与分散剂技术 相关的明显问题是：它不能从污染介质中去除污染物。
[0005] 在去除水上的石油时，分散剂也是问题，例如，海洋石油泄漏后。尽管通过海洋处 理分散污染物的能力很显著，但是在污染物降解前，可能已经导致相当大的经济和生态破 坏，由于最初对鱼类和鸟类的污染，对滤食性物质，例如贝类也造成污染。
[0006] 使用吸收剂去除油性污染物过去已经预期过，使用一些救助方法，目的在于在一 定程度上获得成功。
[0007] 考虑过使用可石油溶胀的聚合物珠。然而，发生了更严重的体积庞大的污染，产生 大量污染物的工业的持续需求，结合聚合物珠的价值，给出了经济上不可行的建议。
[0008] 较便宜的微粒，尤其是锯末，在小范围内用于去除固体表面的液体污染物，例如石 油已经取得了满意的效果。然而，对大体积污染的的处理严重不足，并且在水环境中完全不 适合。这些物质也含有固有水含量高，干燥物快速吸收环境中的水分并存储起来，操作问题 和安全问题包括团聚，尤其是由于分解发热而导致的自燃。另外，锯末的固有性质是，当吸 收污染物饱和和周围污染物的浓度已经降低或消除时，其倾向于释放或浸出污染物。
[0009] 也考虑过使用粉碎的松类树木的球果吸收疏水液体，优选为辐射松。然而，在这些 液体在吸收与保持方面仍有提升空间。
[0010] 因此，本发明的一个目的是提供一种疏水吸收剂，所述疏水吸收剂没有上述物质 的缺陷，并改善了液体的吸收和/或保持。
【发明内容】
[0011] 本发明源于松属湿地松植物种属粉碎的球果的发现，本发明提供了 一种效果惊人 的吸收剂物质。所述物质，例如，可以用于吸收土地上或海洋上的石油。
[0012] 第一个方面，本发明提供了一种吸收和保持疏水液体的亲油性物质。所述物质包 括松属湿地松的粉碎的球果颗粒。
[0013] 所述液体优选为一种石化产品，更优选为一种碳氢化合物，例如石油。
[0014] 优选地，以混合物总量为基准，所述混合物包括约15-50%重量份，更优选为约 20-30%重量份，长度小于1mm的颗粒，优选为约50-85%重量份，更优选为65-80%重量份，长 度为约1-3_的颗粒。优选地，所述混合物包括少于1%重量份、长度小于ΙΟμπι的颗粒，更 优选为少于〇. 1%重量份、长度小于lOMrn的颗粒。优选地，所述混合物包括少于5%重量份、 长度小于75Mm的颗粒和少于15%重量份、长度小于lOOMm的颗粒。优选为长度小于lOOMm 的颗粒。
[0015] 一般地，堆积密度在0. 1-0. 5kg/L范围内。物质的堆积密度优选为在0. 2-0. 4kg/ L之间，更优选为约0. 2kg/L。根据所吸收的疏水液体的性质，所述堆积密度可以是多种多 样的。对高粘性液体，例如石油，堆积密度一般比较低，然而对低密度液体，堆积密度一般比 较闻。
[0016] 第二个方面，本发明提供一种吸收和保持疏水液体的方法。所述方法包括与有效 量的本发明第一个方面的物质接触。
[0017] 疏水液体优选为一种石化产品，更优选为一种碳氢化合物，例如石油。
[0018] 优选地，每1kg所述物质大约吸收1. 5L液体石化产品。其中所述的疏水液体从不 相溶的更重的液体，例如水，的表面吸收，物质的使用量优选为，在亲水液体表面吸收疏水 液体，所述有效量的物质是形成一层、覆盖所述疏水液体的充足的物质，所述的层的厚度是 所述油层厚度的两倍。出人意料地，如果本发明提供的物质对水饱和后，与疏水液体接触， 所述物质将排除水，转而吸收疏水液体。
[0019] 优选地，采用实施例3中公开的总特性曲线测试时，所述的物质吸收每L石油，浸 出少于10mg的石油。
[0020] 第三个方面，本发明提供了一种制备本发明第一个方面所述物质的方法。所述制 备方法包括： 1将干的松属湿地松球果粉碎成颗粒； 1滤筛分所述粉碎颗粒。
[0021] 所述粉碎步骤和滤筛分步骤可以顺次分开进行，或在一简单处理机上，例如，在其 内部带有要求尺寸滤筛子的锤式粉碎机上同时进行。为了特殊目的的应用，在第二次滤筛 分以分离更细的颗粒之后，所述物质也可以使用带有初始滤筛的双滤筛再次滤筛分。
[0022] 所述的制备方法也可以包括粉碎之前去除所述球果的籽和/或过滤筛后去除可 吸入的灰尘。 具体实施例
[0023] 在更详细的描述本发明之前，重要的是，整个说明书中使用了大量的、本领域技术 人员能够理解的术语。现对其中一些术语进行定义，仅供参考。
[0024] 术语"亲油的"意思是对石油有很强的吸引力(优先于水)。
[0025] 这里使用的术语"吸收"意思是占去或接纳，也包括"吸附"。在本发明中所述物质 的语境中使用时，"吸收"包括了将液体吸收到所述物质中，以物理附着或分子键和/或离 子键结合在所述物质的表面(有时涉及"吸附作用")。术语"吸收作用"和"吸收剂"意思相 近。
[0026] 在本发明中所述物质的语境中使用术语"保持"的意思是：所述物质不浸出或释放 出吸收的大量的液体。当采用实施例3中公开的毒性浸出程序（TCLP)时，超过约50mg/L疏 水液体是大量的液体。
[0027] 这里使用的术语"疏水的"，其简单意思是排斥水。疏水液体一般是非极性的，包 括，例如，碳氢化合物，例如，石油，以及植物油和动物油。
[0028] 这里使用的术语"粉碎"意思是分解成纤维和/或颗粒形，例如通过粉碎或研磨过 程。
[0029] 这里使用的术语"可吸气的灰尘颗粒"意思是趋向于停留在人类上呼吸道的颗粒。 可吸气的灰尘颗粒一般相当于长度小于lOOMffl的颗粒。
[0030] 术语"可吸入的灰尘颗粒"意思是趋向于停留在人类肺中的颗粒。可吸入的灰尘 颗粒一般相当于长度小于l〇Mm的颗粒。
[0031] 粒径从长度方面来描述。颗粒的长度是指它最长维度的尺寸。颗粒在两个或三个 维度上尺寸相等时，术语"长度"指那个尺寸。因此，对于球形颗粒，术语"长度"指它的直 径。
[0032] 除非另有说明，否则，混合物中的粒径分布在此用基于混合物总重的百分数来描 述。
[0033] 本发明使用植物种松属湿地松的球果。松属湿地松也叫做高山松、加勒比松和红 松榛子。所述植物中一般叫做沼泽松。其它常用名包括沼泽松、黄沼泽松、湿地松、北美脂 松、南佛罗里达沼泽松、戴德县沼泽松、戴德县松和古巴松。
[0034] 适合用于本发明的大量的松属湿地松包括变种湿地松和变种高山松。
[0035] 本发明提供了一种吸收液体的物质。所述物质包括粉碎的松科湿地松的球果形成 的颗粒混合物。
[0036] 根据本发明制备的物质可以采用有机方法制备，是生物可降解的，可持续发展的。
[0037] 根据本发明制备的物质可以在土地上和水上使用。在土地上，所述物质可以用作 吸收固体表面，例如路，的疏水液体。它们也可以用于吸收液体表面，例如海上石油泄漏，的 疏水液体。
[0038] 使用时，所述物质只需要与所述液体接触一小段时间。所述物质可以自由分散在 污染区域，或者为了更容易回收使用过的物质，可以装在网眼织物中或容器中。
[0039] 除了碳氢化合物的泄漏，可以使用本发明的物质吸收的液体有：食用油、浙青、农 药、杀虫剂、树脂、丙酮、油漆和稀释剂。
[0040] 所述的物质优选为从烘干的球果制备。
[0041] 所述的球果最好是干的时候收获的或收集的。湿球果倾向于关闭、吸引不希望的 辅助材料，如针状物或砂砾。这些辅助材料能够降低所述物质的效力和/或增加机器的损 耗。所述球果优选为去除所有的针状物。这降低了堵塞机器的几率。
[0042] 所述物质也可以从收获时是湿的，随后干燥的球果制备。所述的球果可以自然干 燥也可以人工干燥，例如在炉子里或干燥室里。可以是任何合适的干燥工艺。无论如何，干 燥后的球果水分含量，优选为，在约1%_5%之间。所述的球果也可以去除籽，在这点上，在炉 子里干燥的球果有助于打开球果进行脱粒。
[0043] 所述的球果可以通过在锤式粉碎机中粉碎，所述锤式粉碎机包括一改良滤筛子， 所述球果强行通过所述滤筛子。优选地，滤筛孔直径在约6-12mm之间，孔间距在8-12mm之 间。更优选为，所述滤筛孔直径约8mm，所述孔间距为10mm。最终的以重量计的粒径百分含 量一般为：小于1mm的25%和l_3mm之间的75%。可能有少量的大于3mm (可能在4_6mm范 围内）的颗粒，但是至少在本实施例中，所有颗粒的目标是小于3mm。为了使基于球果尺寸 和形状、湿度和球果的水分含量的产品性能最大化，滤筛孔尺寸和布局可以多样化。
[0044] 按照这种方式制备的物质应该立即使用。然而，可以有后续工艺，例如，为了提高 安全操作，去除可吸入的和/或可吸气的灰尘颗粒。其它后续工艺可以包括添加阻燃剂、扩 链剂、染料及诸如此类的。
[0045] 制备所述粉碎球果产品的优选设备包括干燥湿球果的干燥区域。使用传送带将干 燥的球果输送到锤式粉碎机。所述的锤式粉碎机或其他粉碎设备将所述球果破碎成独立的 碎片。然后，将所述独立的碎片强行通过锤式粉碎机的滤筛子，以确保达到优选的尺寸范 围。可选地或另外，也可以使用一单独的滤筛子去除不适合大小的颗粒，例如，本例中大于 3_的颗粒。可以使用离心风机提取不希望的灰尘颗粒。滤筛分过的颗粒可以通过螺旋钻 运输。所述材料可以散装配发，或打包配发，例如使用打包机。
[0046] 根据本发明制备的优选吸收剂产品，包括下述物理参数： 一种含纤维的和微粒的混合物； 约25%重量份、长度小于1mm的颗粒； 约75%重量份、长度在l-3mm之间的颗粒； 少于0. 1%重量份、长度小于l〇Mm的颗粒(可吸入的灰尘颗粒）； 少于15%重量份、长度小于lOOMm的颗粒(可吸气的灰尘颗粒）； 堆积密度在〇. 2-0. 4kg/L之间，优选为0. 3kg/L ; 比重为1. 6 ; 水分含量低于5%。
[0047] 优选地，为了使用者的健康、安全和舒适，将可吸入的或可吸气的灰尘颗粒降至最 低。
[0048] 粒径影响物质处理和物质保持疏水液体的能力。最优的粒径是尽可能易于下述两 占· 使用(包括物质重量，为了容易回收，与水表面结合的能力）； 清除，最小化的液体泄漏； 吸收速度。较小的粒径增大了表面积，这一般增加吸收疏水液体的速率。
[0049] 优选地，上述提到的任一形式的吸收剂，打包投放到消费者市场时，可以带有一为 脂肪、石油和油脂（FOGs)准备的废物处理器。这样的F0G处理器或F0G网，可以作为家用、 小生意、商务的和工业的建筑，或娱乐会所(例如赛车场或划船场)，为了安全俘获和环境责 任去除FOGs废物，例如未用完的食用油和使用过的引擎油。这样的处理器的形状优选为本 质上是一个容器，部分盛装所述物质。在所述容器中，在所述物质至上，是一个嵌入式收集 器，为了测量F0G的体积。该收集器包含手段(如穿孔)来调节F0G的流量，该手段最初应用 于容器中能够使得可被吸收物体维持在较低的浓度。F0G措施也会在容器上装一个盖子，这 样可以将产品运输并且确保在使用中密封。
[0050] 为了使用所述的FOG网，使用者去除盖子，将例如，废食用油倒出到嵌入式收集器 中，然后流到所述的吸收剂物质下面。一旦所述物质吸收剂的容量最大化，使用者盖上盖 子，就能够处理整个包裹而不会对环境造成任何固体危害，因为所述的包裹都是生物可降 解的渣滓，吸收剂是有机的，污染物是包裹在吸收剂里面的，当吸收剂进行生物降解时，包 裹在其中的污染物表现为惰性。
[0051] 在本发明实施例中，优选地，所述吸收剂颗粒小于3mm。
[0052] 现在将提供采用本发明的方法和组合物使用的材料和方法的例子。在提供的这些 例子中，需要理解的是，下述说明并不作为上述描述的限定性描述。
【具体实施方式】
[0053] 实施例1 :制备 将松属湿地松的球果干燥。干燥后的球果在锤式粉碎机上粉碎，所述锤式粉碎机包含 8mm孔、孔距为10mm的滤筛子，然后，进一步滤筛分。提取出较轻的(灰尘)颗粒。去除大部 分可吸入灰尘颗粒(小于5Mm)，将可吸气的灰尘颗粒降低到15%以下。
[0054] 制备的最终产品是约25-30%重量份、长度小于约1mm的颗粒和约70-75%重量份、 长度为约l_3mm的颗粒。
[0055] 实施例2 :比较吸油量 根据实施例1的方法使用松属湿地松的球果制备一批样品，也根据实施例1的方法制 备了 一批对比样品，但是使用辐射松球果代替松属湿地松。
[0056] 吸油量测试基于ASTM国际上测试吸附剂吸收性能的标准方法（ASTMInternatio nal ' sStandardMethodofTestingSorbentPerformanceofAdsorbents)。1 个滤筛子（> 1mm), 250g干燥的辐射松样品，称量后放进带有3mm滤筛孔尺寸的辅助金属滤筛。1个滤筛子 (>lmm)，250g干燥的松属湿地松样品，也称量后放进带有3mm滤筛孔尺寸的辅助金属滤筛。 将包含辐射松样品和松属湿地松样品的滤筛子放进12L的塑料托盘里。向每个托盘中倒入 壳牌20W/50润滑油，直到淹没每一托盘中的样品。在润滑油中浸没15min后，去除每个样 品，并允许脱油2min。脱油后，称重每个样品。
[0057] 在本发明中，去除小于1_的颗粒，以在脱油工艺中不损失颗粒。根据本发明，小 于1_的颗粒一般可以保持在产品中。这样的颗粒在体积和速度上都增加了吸收能力。
[0058] 表1吸油率
【权利要求】
1. 一种用于吸收和保持疏水液体的亲油性物质，所述物质包括植物科松属湿地松形成 一种颗粒混合物。
2. 根据权利要求1所述的物质，其特征在于，所述物质以混合物总量为基准，包括约 15-50%重量份、长度小于约1mm颗粒和约50-85%重量份、长度为约l-3mm的颗粒。
3. 根据权利要求2所述的物质，其特征在于，所述混合物包括约20-30%重量份、长度小 于约1mm颗粒和约65-80%重量份、长度为约l-3mm的颗粒。
4. 根据权利要求3所述的物质，其特征在于，所述混合物包括少于1%重量份、长度小于 l〇Mm的颗粒，少于5%重量份、长度小于75Mm的颗粒和少于15%重量份、长度小于lOOMm的 颗粒。
5. 根据权利要求4所述的物质，其特征在于，所述混合物包括少于0. 1%重量份、长度小 于l〇Mm的颗粒。
6. 根据权利要求1所述的物质，其特征在于，堆积密度在0. 2-0. 4kg/L之间。
7. 根据权利要求1所述的物质，其特征在于，所述堆积密度为约0. 2kg/L。
8. 根据权利要求1所述的物质，其特征在于，所述疏水液体是碳氢化合物、植物油或动 物油。
9. 一种吸收和保持疏水液体的方法，包括与有效量的权利要求1中的物质接触。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述的疏水液体是一种石化产品。
11. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，每lkg所述物质至少吸收1. 5L石化产 品。
12. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，采用实施例3中公开的总特性曲线测试 时，所述的物质吸收每L疏水液体，浸出少于10mg的疏水液体。
13. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在亲水液体表面吸收疏水液体，所述有 效量的物质是形成一层、覆盖所述疏水液体的充足的物质，所述的层的厚度是所述油层厚 度的两倍。
14. 一种制备用于吸收和保持疏水液体的亲油物质的方法，所述方法包括： 将干的松属湿地松球果粉碎成颗粒； 滤筛分所述粉碎颗粒。
15. 根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述粉碎步骤采用锤式粉碎机进行。
16. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述锤式粉碎机包括一整体滤筛，所述 整体滤筛含有直径在约6mm-12mm之间的，间距在约8mm-10mm之间的孔。
17. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述滤筛含有直径为约8mm，间距为约 10mm的孔。
18. 根据权利要求14所述的方法，进一步地，包括粉碎之前烘干球果。
19. 根据权利要求14所述的方法，进一步地，包括粉碎之前去除所述球果的籽。
20. 根据权利要求14所述的方法，进一步地，包括过滤筛后去除可吸入的灰尘。
【文档编号】C09K3/32GK104114667SQ201280063858
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2012年12月17日 优先权日:2011年12月23日
【发明者】约翰·波茨·阿弗莱克 申请人:索科罗集团有限公司