本发明涉及一种用于从表面或工作场所移除废料(unwanted material)的收集套件。该套件本身包括具有磁源和铁磁材料的装置。在操作中，铁磁材料适于分布在废料上以便吸收和/或吸附该材料。该套件可操作以移除该材料以用于处置。该装置可适于家用和/或商用。废料可以是油类、脂肪、化学制品、涂料、屠宰场废物、酒类和其他材料。
本发明还涉及铁磁材料，该铁磁材料已被特别配制以用于与收集套件一起使用。本发明的铁磁材料配制为比单独的铁粉显著更轻，从而使得该铁磁材料适于与优选的磁源装置一起使用。
本发明还涉及用于从操作区域清理废料的方法，其涉及在废料上分布铁磁材料，使得铁磁材料吸收和/或吸附该废料。铁磁材料被吸引至磁源，并且一旦磁源从操作区域收回或者铁磁材料从磁源附近移动，则该铁磁材料可被处置。
背景技术：
在工业化世界中，各种性质的漏油经常出现。漏油的形式各种各样，从有些灾难(例如，由于石油钻塔或油船事故)到工作场所或家庭中每天发生的到稍微较小的可与来自汽车发动机的个人漏油相关联的漏油。这种漏油以任意程度清理的方式也取决于漏油的大小、合适技术的可用性以及可由这种漏油造成的直接后果而显著改变。
当漏油出现在水环境中时，油形成在水上漂浮的厚厚的浮油。油最终会散开，因此尽可能快的遏制油散开以允许撇取出现的浮沫以清理浮油是极为重要的。
当漏油出现在这种环境中时，出现的不幸后果是鸟类和海洋生物被浮油包裹。在可能的情况下，如果油以足够及时的方式移除，则包括企鹅的鸟类生物可恢复。
通常，这些鸟类生物可用清洁剂冲洗以移除油。这被发现是相对有效的，尽管清洁剂的使用也可对鸟类生物产生不利影响。此外，清洁设施难以运输至偏远区域。
使用铁磁材料(诸如伽马氧化铁或铁粉)以辅助野生植物的清洁已被使用，其中，铁磁材料散布在浸油的野生生物上以吸收和/或吸附油，并且然后通过使用磁棒被移除以便从鸟类移除铁磁材料以及吸收和/或吸附的油。手持磁性设备需要被擦干净以移除载满油类的铁磁材料。这被证实是清洁受到漏油影响的野生生物的有效工具，且没有清洁剂的不利影响。
美国专利389024描述了相似过程，在该专利中使用聚合物材料以及铁磁材料以提供针对油的额外吸收。
尽管使用铁磁材料和手持磁性设备已被证实为是从野生生物清洁油类的有效工具，但是这种设备通常不适用于更宽范围的情况(其中，油可正在被讨论)，诸如道路、家庭或工作场所。此外，这种设备未被开发以清理其他类型的无根据的物质，诸如家用或工业烹调脂肪、涂料、屠宰场废物等。
其他磁性设备已被用于从道路和相似表面清理金属物体，其中，磁体可扫过表面以吸引诸如大头钉、小块金属等的可遍布表面的金属物体。这种设备通常采取推车的形式，该推车使用磁源作为下侧滑架的一部分。这些适于吸引金属物体，但不适于用于清理漏油等。
本发明的期望特征是提供可应用于广泛范围的环境和情况(家用和商用或工业范围)的磁性收集套件，其中，诸如漏油等的废料需要被移除并安全处置。这种设备可同时拾起金属废料。
本发明的另一期望特征是提供包括磁性设备的、可以以便利方式操作的收集套件，其中，废料的处置相对简单。
另一期望特征是提供一种用于以能够应用于各种不同环境的磁性收集套件来清理废料的方法。
另一期望特征是提供配制为比铁粉显著更轻的铁磁材料，该铁磁材料仍然适于与用于移除废料的磁性设备一起使用。
本发明旨在提供一种包括适于与收集套件一起使用的配制铁磁材料的收集套件以及满足这些期望特征的方法。
本文参考的专利文献或作为现有技术给出的其他内容不应被视为承认该文献或内容是已知的或者它所包括的内容是任一项权利的优先权日的公知常识的部分。
其中，术语“包括”或其诸如“包含”的变型已被用在本说明中，将被理解为暗示包括所述的整体或步骤或者整体或步骤的组，但是并不排除任意其他整体或步骤或者整体或步骤的组。
技术实现要素：
本发明涉及一种收集套件，该收集套件总体包括磁源以及能够吸收和/或吸附诸如油类、脂肪等的废料的铁磁材料。在铁磁材料分布在废料上以产生操作区域时，套件通常可操作。如本文使用的操作区域的术语旨在指代诸如硬表面的区域，在该区域中，诸如油类等的废料已分布。在铁磁材料分布废料以吸收和/或吸附该材料时，生成操作区域。收集套件随后能够通过磁源从操作区域中移除铁磁材料。被吸引的铁磁材料随后能够总体通过从铁磁材料附近移除磁源或者将吸引的铁磁材料从磁源附近移除而从磁源移开。
在第一实施方式中，本发明提供一种用于从表面移除废料的收集套件，所述套件包括：
i)铁磁材料，当在废料上分布铁磁材料以产生操作区域时，吸收和/或吸附废料；
ii)具有磁源的装置，该装置可操作以在磁源接触操作区域或在操作区域附近时，吸引铁磁材料以及吸收和/或吸附的废料；以及
iii)清除工具，一旦铁磁材料已从操作区域移除，该清除工具就将吸引的铁磁材料以及吸收和/或吸附的废料从装置清除。
磁源本身可仅仅是能够直接接触铁磁材料的一个或多个磁体，或者与覆盖磁源的可操作表面相关联，其中，磁源通过可操作表面可操作。可操作表面本身通常能够以滚动方式旋转，并且磁源布置为在磁源处于操作区域中时吸引铁磁材料。替代地，磁源本身能够旋转以围绕可操作表面的表面带动吸引的铁磁材料。当可操作表面通过滚动或旋转作用旋转时，铁磁材料在处于从操作区域移除的位置时，从可操作表面移开。当磁源不再在铁磁材料附近时，铁磁材料将会被清除，或者它可在适当点处从可操作表面刮掉。它随后可被处置或者适当的话被重复利用。
具体地，收集套件可应用于从任意表面而不是特定硬表面移除废料。收集套件的设计将取决于它主要使用的表面的类型和尺寸而改变，然而，收集套件的原理保持相同。在一个优选实施方式中，收集套件用于从硬表面(诸如，沥青或混凝土道路、工作中心、工作台、地毯、油毯、瓷砖)或者有可能存在溢出物(包括沙子和岩石)的任意其他硬表面移除废料。
在优选实施方式中，其中，铁磁材料已分布诸如油类的一些废料的顶部上，这产生操作区域，磁源和可操作表面(如果存在)布置为在设备放置为接近操作区域时吸引铁磁材料。设备将随后被操作以便从操作区域移除吸引的铁磁材料，使得铁磁材料与吸收和/或吸附的废料被传递至收集点。铁磁材料通过移除磁源而从磁源释放，这将可操作表面移动至远离磁源的位置，或者如果磁源与可操作表面一起移动，则从磁源刮掉铁磁材料。铁磁材料与吸收和/或吸附的材料一起被随后收集以用于处置。
在一个实施方式中，磁源通常与可操作表面相关联，该可操作表面本身可在磁源接触或在可操作表面附近时被磁化。替代地，磁源可直接操作以吸引铁磁材料。例如，可操作表面本身可与磁源一起移动，例如，在如同旋转带的布置中，并且通过从可操作表面移除磁源或者移除可操作表面本身，基本上铁磁材料与吸收和/或吸附的废料一起从可操作表面移除。替代地，在可操作表面围绕磁源旋转的同时，磁源可处于固定位置，这将铁磁材料移动至远离固定磁源的位置。
在优选实施方式中，可操作表面是适配在辊上的收集带，其中，磁体位于收集带的内部并且能够与辊一起旋转。收集套件能够在形成操作区域的废料和铁磁材料上旋转。收集带可以是模制硅或另一适当材料。被吸引至磁源的任意铁磁材料在它旋转至远离操作区域的点时，可通过从可操作表面刮掉或刷掉铁磁材料而从可操作表面移开。一旦被移开，铁磁材料与任意吸收和/或吸附的废料一起可以以适当方式处置。
在另一优选实施方式中，可操作表面是外部圆筒，其中，磁源在外部圆筒的内部。磁源可布置为磁体的轮或座(bank)，例如同心圆筒或外部圆筒内部的部分圆筒，并且使得磁源对外部圆筒的部分或整体具有磁性影响。
在优选实施方式中，外部圆筒是能够围绕在外部圆筒的一部分内并且对外部圆筒的该部分具有影响的磁体的同心轮或座(bank)旋转的旋转圆筒。当外部圆筒在操作区域(即，待清洁表面)附近时，磁体处于吸引铁磁材料的位置。当外部圆筒旋转至铁磁材料不在磁源附近的位置并且将从外部圆筒的外表面移开时，铁磁材料被释放。
在一个实施方式中，磁源可以是位于外部圆筒内的固定磁体。磁源可布置为外部圆筒内的同心轮或部分轮并且固定在该位置，以便对外部圆筒的一部分具有磁性影响。铁磁材料将被吸引至磁源通过外部圆筒可操作的磁源，并且将与旋转外部圆筒一起移动至从磁源的磁性影响移除的位置。当铁磁材料到达从磁源移除的点时，它将从圆筒移开，优选地，借助于刮刀或更多地仅通过重力。
在替换实施方式中，外部圆筒可以是固定圆筒，并且磁源是能够在外部圆筒内旋转的同心轮或部分轮或者外部圆筒内部的磁体座(bank)。磁体的轮或座可定位为使得它对外部圆筒的部分或整体具有磁性影响，但是定位为使得它能够旋转以围绕外部圆筒的表面带动吸引的铁磁材料，直至它到达铁磁材料从表面移开的点，优选地，利用刮刀等或更多地仅通过重力，其中，它被收集以用于处置目的或重复利用。
在又一优选实施方式中，外部圆筒和磁源均旋转。该装置可包括电机或适当齿轮以在相同方向或相反方向上驱动外部圆筒和磁源。在优选实施方式中，外部圆筒和磁体的内部轮将在相同方向上旋转，但是将被调整以便以不同速率旋转。据认为，速度差可优化铁磁材料的拾取效率。
优选地，外部圆筒和同心内部磁源安装在将允许该装置在待清洁表面上移动的运输工具上。优选地，运输工具是具有其自身轮组的、将允许外部圆筒跨操作区域移动的推车或底盘。推车或底盘用于使外部圆筒保持处于在待清洁表面上分布的铁磁材料上方的操作高度，同时仍然离开该材料以便于能够在铁磁材料上移动该装置的目的，使得磁源能够对铁磁材料产生磁性影响并且将它吸引至外部圆筒。优选地，当在污染区域分布时，外部圆筒不处于接触铁磁材料的水平，但是处于刚好在该水平上方的高度。推车或底盘可具有在操作时能够调节外部圆筒的高度的工具。
外部圆筒或同心磁源的速度将总体被控制为将铁磁材料维持在圆筒的表面上。这可以是从恰好步速以下到更高速度的任意速度，例如，如果拖在汽车后面。旋转的理想速度将取决于所使用的磁性强度以及铁磁材料的组成的因素。
圆筒本身可由能够允许磁源通过圆筒操作的任意合适材料制成，并且其中，圆筒所包含的材料本身对于要被拾起的污染材料不具有任意显著吸引力。合适的材料包括特定塑料、不锈钢和铝。
收集套件包括铁磁材料，其优选地，为零价铁粉或零价铁粉与其他粉末状磁性材料(诸如，磁铁矿或磁化材料)的合成。在一个优选形式中，铁粉与诸如非磁性吸收和/或吸附材料的另一材料结合，其与单独铁粉相比，将显著降低铁磁材料的重量，而不产生磁性质量的显著损耗。
优选地，铁粉颗粒是海绵级(spongy grade)，但是其他级别是可能的，包括原子化或退火颗粒。颗粒自身可以是粗糙的(course)、精细的或超细的，但是优选地，具有5到500微米之间的平均颗粒尺寸，优选地，5到200微米之间，但是最优选地，30到50微米之间的平均颗粒尺寸。优选地，颗粒的形状无规律，并且密度、表面特征、表面积和孔隙率可取决于最终预期用途而改变。铁磁材料能够吸收和/或吸附废料，诸如油类、脂肪、涂料、化学制品、屠宰场废物、酒类、清洁剂等。铁磁材料本身可取决于它有可能要被放置的用途而优化。
在又一实施方式中，本发明在于适于与本发明的收集套件一起使用的铁磁材料。在这个实施方式中，优选地，铁磁材料是已与非磁性吸收和/或吸附材料混合或反应的铁粉，使得非磁性材料能够与铁磁材料结合。非磁性吸收材料可以是任意形式的吸收和/或吸附材料，并且可包括纸或塑料颗粒或商用产品，包括粘土和沸石产品，例如，猫砂型(kitty litter type)产品。最优选地，非磁性吸收材料是沸石产品。
铁磁材料与非磁性材料的混合或反应可根据需要为任意比例。例如，根据特定应用，它可以是从5％至95％铁磁材料与5％至95％非磁性材料的体积比率，但是使得非磁性材料与铁磁材料足够结合以便也被吸引至磁源并且实现有效的污染物吸收和/或吸附。优选地，使用每种材料的40％至60％之间的相对均匀的体积比，并且最优选地，以近似相等的体积比。
与非磁性吸收材料混合或反应的益处是铁磁材料本身可能不能够令人满意地从表面拾起油类。在一些情形下，即使在存在油类时，诸如沸石的非磁性材料也可能不足以结合至铁粉。目前，申请人认为将非磁性材料与铁磁材料混合的效率改进，如果诸如沸石产品的非磁性材料例如浸泡在例如氯化铁或其他盐类的溶液中，以便将电荷传给沸石。优选地，沸石材料浸泡在氯化铁的饱和水溶液中几天以将离子最大吸收和/或吸附在沸石上或吸收和/或吸附至沸石。从12小时至5天的任意时间的时间段可出现，优选地，2天至4天。然后，得到的材料可被过滤并且以大约50℃至70℃烘箱干燥。非磁性材料上的所得电荷辅助它与铁磁材料结合，这允许加固混合，使得混合物本身将被吸引至磁源。
据认为，该类型的变型沸石具有对形成更粘着混合物的铁粒子的表面的更大引力。对于处理(带电荷)沸石与铁粉的50/50混合，在油类拾取时观察混合物的结合的显著改进。此外，可从该混合物获取大多数油类。
此外，沸石/铁粉混合物比单独铁粉显著更轻。在不显著损耗磁性特性的情况下，可实现高达65％的重量降低。
非磁性吸收和/或吸附材料可采取任何形式并且将包括如吸收和/或吸附粘土的材料；沸石；硅酸铝和矿物；重复利用的废木产品；纸张产品；粮食副产物或其他自然产生的吸收材料，诸如球状玉米棒或茅草或稻草产品。优选地，非磁性材料包括纸、粘土和沸石产品。最优选地，非磁性材料是变型沸石，其中，沸石的特性已通过将沸石浸泡在氯化铁溶液或其他盐类中而变型。非磁性材料的颗粒尺寸取决于使用的材料，但是可从5微米至100微米改变，并且然后与铁磁材料混合或反应。混合或反应的材料可经历研磨以实现颗粒尺寸一致性。
收集套件进一步包括磁源。磁源将通常包括磁体、轮中的或部分轮中的或座(bank)中的多个磁体、或容纳大量磁体的板。优选地，磁源具有从2000至20000高斯(gauss)的磁性强度，更优选地，3000至15000高斯，并且最优选地，5000至10000高斯。磁源可以是铁氧体陶瓷、稀土或两者的组合。
在另一优选实施方式中，收集套件也包括能够在散布铁磁材料之前，容纳铁磁材料的容器。优选地，它以大约14℃或以上的温度容纳，因为已发现，如果铁磁材料保持为这些温度，则存在更好的吸收和/或吸附。此外，容器可被适配为包括用于散布铁磁材料的工具以获得废料上的相对均匀覆盖。
在又一实施方式中，本发明也涉及用于从表面清洁废料的方法，所述方法包括如下步骤：
i)在废料上或穿过废料分布铁磁材料以形成操作区域，该铁磁材料能够优先吸收和/或吸附废料；
ii)利用一装置收集铁磁材料，该装置具有磁源并且可操作以在磁源接触操作区域或者在操作区域附近时，吸引铁磁材料以及吸收和/或吸附的废料；以及
iii)从装置移开吸引的铁磁材料以及吸收和/或吸附的废料的工具。
优选地，该方法包括：通过将铁磁材料吸引至接触操作区域或操作区域附近的磁源，从特定位置收集铁磁材料的步骤。
磁源可与诸如旋转收集带或圆筒的可操作表面相关联，其中，磁源在圆筒内部，其中，磁源可通过可操作表面操作。
铁磁材料随后从操作区域移除，并且载满吸收和/或吸附废料的铁磁材料通过从可操作表面移除磁源而移开；直接从磁源移除铁磁材料，或者可操作表面被移动至不再在磁源附近的位置。铁磁材料和废料然后可被处置或重复利用。
收集设备对于清洁油类是有用的，并且预期的是，它也将对于清洁脂肪、涂料、化学制品、屠宰场废物、酒类、清洁剂或能够通过铁磁材料吸附和/或吸收的任意其他材料有用。
附图说明
图1示出推车类型设备。
图2示出从前方观察的相同设备。
图3示出来自图2的截面A-A的截面图。
图4示出图1的推车类型设备的侧方。
图5示出包括旋转圆筒的替换实施方式。
图6示出包括杯形件以辅助铁磁材料的传递的替换实施方式。
图7示出包括固定圆筒和磁体的旋转轮的又一替换实施方式。
图8至图11示出铁磁材料与变型沸石的混合，示出铁磁材料如何吸收和/或吸附油并且可通过磁体移除。
具体实施方式
参考附图描述本发明。应理解，这些附图仅说明优选实施方式，并且如本文描述和要求保护的本发明不应被认为是限制于此。
参考图1说明本发明。在这个实施方式中，收集套件包括铁磁材料(1)，铁磁材料已分布到覆盖有废料的表面上。废料可以例如是油类，但也可以是脂肪、涂料、化学制品、屠宰场废物、酒类、清洁剂或能够通过铁磁材料吸附和/或吸收的任意其他材料。分布到废料上的铁磁材料允许铁磁材料吸附和/或吸收废料。
在参考图1示出的优选实施方式中，套件的装置是具有主驱动轮(2)和把手(3)的推车类型设备，以允许推车在废料(诸如已被铁磁材料覆盖的漏油)上滚动。磁源包括可操作表面，该可操作表面是通过带轮(5)(参见图3)操作的收集带(4)以驱动并旋转收集带(collection belt)。
铁磁材料放置在要通过铁磁材料吸收和/或吸附的散落的废料上。在使用时，推车类型设备将在已分布在废料上的铁磁材料上滚动，使得收集带在驱动轮(2)在待清洁表面上运行的同时，在铁磁材料正上方操作。
图2示出推车类型设备的前视图，其中，线A-A示出图3所示的切开截面。
在图3的切开示图中，可看到磁体(6)并且该磁体附着至收集带的一部分，使得收集带的大约三分之一具有磁性功能。收集带的具有磁性功能的量仅仅是设计问题并且可改变。磁体将与收集带一起旋转。
当磁体处于下部位置(7)时，磁体能够将已分布在废料(未示出)(诸如油类)上的铁磁材料吸引至收集带。当带轮和磁体旋转时，铁磁材料与收集带一起旋转。铁磁材料保持在带轮上直至它达到点(8)，在该点处，清洁刷毛(9)(参见图1)将移除铁磁材料以及吸收和/或吸附的废料，铁磁材料和/或废料随后落至收集托盘(10)。收集托盘可移除以用于处置铁磁材料和废物。
收集带与磁体继续旋转并收集另外的铁磁材料以及吸附和/或吸收的废料。
收集带的高度可通过收集带高度调整器(11)调整。还可设置有稳定性脚轮(12)。还存在齿轮箱组件(13)，其允许主驱动轮的旋转以传递带轮的旋转并且因此传递收集带的旋转。
图5示出包括把手(3)以及辊的替换实施方式，该辊包括旋转外部圆筒(18)以及磁体(14)的内部固定轮。在磁体的固定轮保持固定的同时，旋转圆筒能够围绕轴点(15)旋转，并且因此磁体在圆筒在向前运动上推动时不旋转。该装置可包括推车或底盘(未示出)以便使旋转圆筒维持在待清洁表面正上方的高度处。推车或底盘可具有其自身轮组以允许装置轻易在待清洁表面上滚动。
该装置能够在铁磁材料(1)上方滚动，使得铁磁材料将被吸引至磁体并且在处于磁体附近时，将会固定至旋转外部圆筒。在磁体的轮子将保持在固定位置的同时，旋转圆筒将在箭头方向(17)上旋转。
旋转外部圆筒也可被操作以在相反方向上并且以足以将铁磁材料维持在圆筒表面上的受控制的转速旋转。该装置可包括电机或齿轮机构(未示出)以控制旋转外部圆筒的旋转的方向和速率。当铁磁材料不再在磁体附近时，铁磁材料将从旋转外部圆筒移除，并且将落至收集托盘(10)。
图6中示出另一实施方式，其中，旋转圆筒(18)包括能够辅助收集铁磁材料的杯形件(16)。当铁磁材料不再在磁体(14)附近时，铁磁材料从旋转圆筒再次移除。在旋转圆筒能够在箭头方向(17)上旋转的同时，磁体保持在固定位置，这提供用于装置的向前运动。
图7示出替代设备，其中，圆筒(20)固定并附接至具有其自身轮的推车或底盘(未示出)以允许圆筒在箭头方向(21)上移动。推车或底盘可定位为将外部圆筒维持在待清洁表面上方。磁源是定位为与固定外部圆筒同心且在其内部的磁体(22)的轮。装置可包括电机或齿轮布置，以允许磁体的轮在任一方向上旋转。磁体的轮将吸引的铁磁材料(1)维持在固定圆筒的表面上，并且围绕圆筒表面引导它。铁磁材料随后通过刮刀(23)从圆筒的表面移除至收集篮(24)以用于处置。
在可比较的布置中，外部圆筒和内部磁源可均被调整为在相同方向或相反方向上并且以相同或不同速度旋转。该装置可被设计成允许内部同心磁源上的外部圆筒的移动设置根据需要而改变方向和速度。
实例1
使用的沸石是商品级“SpillZorbe”。
铁粉由AB级MH300.29提供为海绵状退火超细(平均颗粒尺寸37微米)。
大量沸石材料浸泡在氯化铁(FeCl3)的饱和水溶液中，允许若干天以出现将离子最大吸收和/或吸附至沸石。得到的材料随后以大约60℃在烘箱中(恒重)干燥。这被称为“变型沸石”。
使用研钵和碾槌，将变型沸石研磨至精细粉末，并且与相等量(以固体体积)的铁粉充分混合(搅拌)。
有力的固态放热反应跟着发生并且在几小时之后完成。该反应似乎产生两种产品：(1)高度磁性的并且比铁粉大约轻26％(以固体体积基础)暗的锈褐色产品，；以及(2)稍微有磁性的并且比铁粉轻65％的暗的黄色粉末。由于它们在磁性磁化系数方面的差异，产品(1)和(2)可彼此磁性分离。
实例2
为了制作比铁粉轻50％的标记II版本，来自实例1的产品(1)和产品(2)以固体体积的相等比例重新组合，并且使用研钵和碾槌研碎混合物以产生灰棕粉末。该混合物比原始纯铁粉轻50％并且看起来同样有效。
在图8至图11中示出该混合物的有效性，其中，图8是皮氏培养皿中的原油。图9示出分布在原油上的标记II混合物。及时地，标记II的铁磁材料将吸收和/或吸附原油，如图10所示。图11示出具有吸收和/或吸附的油的铁磁材料将如何被吸引至磁体并且从污染区域移除。
本文描述的本发明说明本发明，并且提供执行本发明的最佳方法的实例。所描述的本发明应被认为是包括在不偏离所描述的本发明的精神或范畴的情况下可进行的较小变型。