[发明专利]液体和气体提纯及过滤工艺

说明书

本发明涉及从液体和气体中除去有机和其它污染物，尤其是(但不是唯一的)涉及通过过滤系统除去这些污染物。

为了处理像油溢出和泄漏，特别是在海上的这类问题，在石油化学工业中，人们已经研究出了多种方案。举例来说，有些采用洗涤剂的方法仅仅是为了在造成太大的损害之前尽可能快地将溢出的油分散开。但是优选地是将油从水中除去，而不是让它扩散，这是因为油中存在多种有毒成分，它们会对环境造成危害。已经知道可以采用基于纤维素的颗粒材料，这种材料具有吸油性，它们可以是适宜喷洒到溢出油上面的形式。一旦将油吸附起来，将该材料集中起来并且将其焚烧。

油溢出不仅仅是石油化学工业所面临的环境问题。还存在许多种情况，此时需要在将水作为废水排放之前由形成的水和溢出的水中除去包括有机污染物(如烃)和重金属杂质在内的成分。

人们还需要从除了水以外的液体中以及从气体(如空气)中除去污染物。

根据本发明的第一个方面，它提供了一种材料，该材料由基本上由纤维素纤维形成的一种基础材料组成，在该纤维素纤维上吸附了一种组合物，该组合物由一种或多种脂族羧酸组成，该羧酸具有由8-20个碳原子组成的烃链。

在优选地实施方案中，一种或多种羧酸的烃链由10-18个碳原子组成。已经发现特别有效的羧酸包括硬脂酸CH₃(CH₂)₁₆COOH和棕榈酸CH₃(CH₂)₁₄COOH。

根据本发明的第二个方面，它提供了一种制备材料的方法，该材料由基本上由纤维素纤维形成的一种基础材料组成，在该纤维素纤维上吸附了一种组合物，该组合物由一种或多种脂族羧酸组成，该羧酸具有由8-20个碳原子组成的烃链，其中将一种或多种纤维素材料与一种或多种羧酸的粉末一起混合。

本发明的第一个方面的材料可以通过将一种或多种纤维素材料，如原木浆和木屑与一种或多种粉末状羧酸以及任选地乳胶一起混合而形成。该混合优选地是在锤磨机中进行，在该锤磨机中，热和摩擦有助于羧酸吸附在纤维素纤维上。可以认为羧酸通过羧基-COOH官能团而吸附在纤维素纤维的表面上，可以通过氢键，也可以通过形成含有-O-CO-R基团的纤维素酯，该基团是用纤维素环上的羟基-OH形成的。但是羧酸与纤维素纤维结合在一起，结果使本发明的第一方面的材料由纤维素纤维组成，从该纤维中伸出疏水的烃链。当将该材料施加在水和烃污染物的混合物上时，羧酸残基的疏水烃部分可以将烃污染物吸附到该材料上并且排除水，从而获得所需的分离。然后可以将导入了烃污染物的材料集中起来并且作为燃料使用。

根据本发明的第三个方面，它提供了一种过滤材料，该材料由其中分散了根据本发明的第一个方面的材料的颗粒的基质组成。

该基质可以由多种材料制成，包括无纺织物材料，开孔发泡材料或棉或粘胶网。较为有利的是，该未加载的基质的密度不大于0.25克/立方厘米，优选地为0.01-0.18克/立方厘米。特别优选的基质的厚度为约3毫米，密度为0.1克/立方厘米。本发明的第一个方面的材料的颗粒可以通过如EP0504214中所说的压力梯度轰击而导入到基质中，该专利的内容作为参考而引入到本申请中。通过将本发明的第一方面的材料导入到基质中以形成一种过滤材料，可以增加活性表面积，从而有助于提高效率。此外，由于将其保持在基质中，因此可以降低该材料在被污染的流体中的分散。在某些方案中，可以将过滤基质块加载到约1公斤/平方米，而在某些情况下已经发现0.925公斤/平方米的密度是特别有效的。在其它一些方案中，已经发现约0.5公斤/平方米的密度是有效的，特别是当过滤基质块的厚度为3-4毫米时。一旦该过滤材料被污染物饱和，可以相当简单地取下该过滤器并且换上一个新的。

该过滤材料可以携带其自身重量两倍的烃类，因此它可以作为能源，例如在水泥窑中。在某些情况下，可以将用过的过滤材料破碎成可以流动并且作为燃料喷入到炉子中的形式。

可以将该过滤材料切割成适宜安装在过滤装置中的形状，如圆片状。特别优选地是过滤柱，它由其上安装了过滤板和本发明的第三个方面的过滤材料片的交替叠层空芯组成，其中该过滤板可以使流体由过滤柱的四周区域通过过滤材料片流动到空芯中。