DE2205641B2

DE2205641B2 - Ölaufsaugendes Material

Info

Publication number: DE2205641B2
Application number: DE2205641A
Authority: DE
Inventors: Richard S. Altadena Funk; Donald W. Redondo Beach Mogg; David L. Harbor City Ruff
Original assignee: Grefco Inc Philadelphia Pa (v Sta)
Current assignee: Grefco Inc Philadelphia Pa (v Sta)
Priority date: 1971-05-17
Filing date: 1972-02-07
Publication date: 1974-05-22
Also published as: CA982106A; DE2205641A1; US4142969A; GB1350734A; JPS4848393A; FR2137462B1; DE2205641C3; FR2137462A1; JPS5230956B2; IT947165B

Description

Zur Entfernung von Ölfilmen aus Wasser werden Stoffe empfohlen, die in mittlerer Korngröße oder im Faserzustand vorliegen und deren Teilchen relativ kleine Kapillaren oder zellenartige Strukturen besitzen. Nach dem bekannten Prinzip der Kapillarwirkung kann die Flüssigkeit infolge ihrer Oberflächenspannung absorbiert und in die Teilchen hineingezogen werden. Als derartige Stoffe sind beispielsweise Kieselgur (Diatomeenerde), Torffasern, Sägemehl oder Stroh zu nennen. Wenn auch diese Stoffe bis zu einem gewissen Grade verwendungsfähig sind, haften dem Gebrauch poröser Materialien jedoch Nachteile an. Einen wichtigen Nachteil stellt die ungehinderte Kapillpranziehung der Teilchen sowohl für Wasser als auch für die ölige Substanz dar, so daß ein großer Teil der Absorptionskapazität des Teilchens durch Wasser verbraucht werden kann und deshalb für die Aufnahme des Öls nicht mehr verfügbar ist. Diese Erscheinung tritt auch bei sogenannten expandierten (aufgeschäumten) Gesteinen, wie dem für seine große Absorptionskapazität pro Gewichts- und Volumeneinheit bekannten Perlit, auf.

Ein weiterer Nachteil der herkömmlichen Absorbentien ist ihre Neigung zur Freigabe des Öls und dessen Ersatz durch Wasser. Um diesen Nachteil zu vermeiden und die Aufnahmefähigkeit für Öl zu steigern, hat man beispielsweise den expandierten Perlit hydrophobiert. So ist es bekannt, (deutsche Patentschrift 1195 220, USA.-Patentschrift 3 382 170) zum Aufsaugen von auf Wasser schwimmendem Öl expandierten, silikonumhüllten Perlit zu verwenden. Es wurde jedoch festgestellt, daß die Menge des aufgesaugten Öls pro Gewichtseinheit i.l.uiKiiigemles Material (l/kg) nicht zu befriedigen \ ·. · miu.

Es ist auch die Verwendung < i^ei nur wenig oder unlöslicher Stoffe, wie Mai Dolomit, Serpentin, Olivin, Asbest und insb< hLyc ' isern des Serpentins Chrysotil bekannt. Vi I s V-Patentschrift 3 414 511 läßt sich jed< cn inch men, daß diese Stoffe beträchtliche Durch ,^!1 ημ des wäßrigen Systems erfordern. Andere v.- ^ liLmcne Stoffe neigen dazu, vor oder nach erfolgter Ölabsorption unterzusinken. Dies ist besonders bei Fasermaterial, wie Stroh, der Fall.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein selektiv Öl oder andere Kohlenwasserstoffe aufsaugendes Material, das eine gegenüber bekannten Materialen erhöhte Ölmenge aufzusaugen vermag, bereitzustellen. Erfindungsgemäß ist das ölaufsaugende, Vulkanglas enthaltende Material dadurch gekennzeichnet, daß es in inniger Mischung mit dem Vulkanglas Zellulosefasern enthält und daß, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Materials, das Vulkanglas mit einer Teilchengröße im Bereich von 2,38 mm bis 0,037 mn), in einer Menge von 50 bis S5 Gew. °/o vorliegt und die Zellulosefasern, von denen mindestens 35% eine Länge von weniger als 0,074 mm aufweisen, in einer Menge von 10 bis 45 Gew. % vorliegen, und daß ein wasserabweisender Überzug für die Zellulosefasern in einer Menge von 0,001 bis 20 Gew. °. 0 vorgesehen ist.

Das erfindungsgemäße Material enthält im wesentlichen kugelförmige Zwischenräume oder Lücken oder längliche Zwischenräume, wobei erstere im expandierten Perlit oder in entsprechendem vulkanischen Glas und letztere bei den Zellulosefasern vorkommen. Das Material vermag selektiv Öl aus Wasser aufzusaugen, wobei es an der Grenzfläche beider Flüssigkeiten im wesentlichen unbegrenzt schwimmfähig ist. _

Es wird daher durch das Material gemäß der Erfindung das empfindliche Gleichgewicht innerhalb der wünschenswerten Eigenschaften, die für die wirksame Entfernung des Öls von der Wasseroberfläche erforderlich sind, aufrechterhalten. Sogar bei längerer Einwirkung von Meereswasser, auch bei Wellengang, schwimmt das erfindungsgemäße Material auf der Wasseroberfläche. Seine Fähigkeit, Öl aus Wasser zu binden, ist im Vergleich zu herkömmlichen Materialien stark erhöht.

Zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Gestein geeignete vulkanische Gläser sind Perlit und Bimsstein, Pumicit und Obsidian. Das Gestein wird in seiner expandierten Form als leichtes, aufgebauschtes Material verwendet, wofür hier allgemein der Ausdruck expandiert verwendet wird, was man jedoch auch durch die Begriffe aufgepufft, abgeblättert, flockig oder aktiviert kennzeichnen kann. Der Ausdruck Perlit, der eine spezielle Art vulkanischen Glases bezeichnet, wird hier jedoch in einer allgemeinen Bedeutung gebraucht, die perlitische, aufgeschäumte Stoffe allgemein einschließt. Diese Stoffe sind bekannte Mineralien (vulkan. Liparit- oder Quarzporphyrgläser).

Den anderen wesentlichen Bestandteil des erfindungsgemäßen Gemisches stellt faseriges Zellulosematerial dar, einschließlich Zeitungspapier, Packpapier, Baumwollabfälle, Bagasse, Flachs. Leinwand und Holzwolle.

In der Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Gemisches weisen mindestens 35% der Zellulosefaser eine Länge von weniger als 0,074 mm auf, wenn die Messung durch das Verfahren erfolgt, das durch das TAPPI Testverfahren Nummer T 233 näher bezeichnet ist.

Die Faserlänge soll sich vorzugsweise zwischen 4 mm und 0,074 mm bewegen.

Während ein kleiner Bestand an langen Fasern (pflanzlichen oder mineralischen Ursprungs), z. B.

etwa 5 bis 20 °/o der Faserkomponente vorliegenden Gemisches, über das expandierte vulkanische Glas verteilt werden kann, sind Fasern mit mehr als 4 mm Länge jedoch allgemein nicht so wünschenswert wie kurze Fasern, da eine gleichmäßige Verteilung der Fasern innerhalb des Gemisches leichter mit kürzeren Fasern erreichbar ist.

Es wird angenommen, daß die bemerkenswerte Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Gemisches zur spezifischen Ölentfernung von Wasr.eroberflachen darauf zurückzuführen ist, daß sich die pflanzlichen Fasern hauptsächlich in den Zwischenräumen zwischen den Körnern des expandierten vulkanischen Glases, z.B. Perlit, befinden. Die Fasern werden durch die Perlitteilchen innerhalb dieser Zwischenräume in der Art eines offenen Geflechtes zusamineagehalten und derart sowohl gegen Abtrennung wie auch gegen Zusammenballung geschützt. Die vulkanischen Glasteilchen liefern ein derart feinkörniges Gefüge, das keine größeren Lücken enthält, die durch Ansammlung erheblicher Fasermengen blokkiert werden und den ungehinderten Wasserzufluß stören könnten.

Die Gewichtsverhältnisse von Faser zu expandiertem Vulkanglas können in Abhängigkeit von Art und Dichte der Faser schwanken. Der größte Wert des Verhältnisses von expandiertem Gestein, z.B. Perlit, zu Faser, wird durch ein Gemisch erreicht, das das Mineral in Gewichtsmengen über 50 ⁰Zo, vorzugsweise 55 bis85 ° o, enthält, während der Fasergehait höchstens 45° o. vorzugsweise jedoch 10 bis 40» o, bezogen auf das Gewicht des Gemisches, beträgt. Die bevorzugtesten Verhältnisse erreichen Materialien, die 66 bis 78°o Gestein gegenüber einem Faseranteil von 17 bis 29° ₀, auf das Gesamtgewicht des Materialsbezogen, enthalten.

Vorzugsweise sollte der expandierte Perlit, der Tür die Herstellung des Gemisches verwendet wird, eine derartige Größe haben, daß die Hauptmenge oder zumindest eine wesentliche Menge eine Siebmaschenweitc von 1,41 mm passiert, jedoch durch eine Siebmaschenweite von 0,074 mm zurückgehalten wird.

Der Faserbestandteil des erfindungsgemäßen Materials wird durch geeignete Verfahren mit einer wasserabstoßenden Appretur versehen. Hierfür geeignete Stoffe bind Bitumen, z.B. Asphalt oder Pech, Silikone und verschiedene Fasern natürlichen oder synthetischen Ursprungs. Besonders gut geeignet ist Asphalt.

Die zu verwendende Menge an wasserabstoßender Appretur des erfindungsgemäßen Materials beträgt zwischen 0,001 und 20 Gew. ⁰O, vorzugsweise 0,5 bis 6 Gew. ⁰Zo. Sofern Asphalt als sehr gut geeignetes Material verwendet wird, geschieht dies in Mengen ab 0,5 Gew. ° Ό. Alle Mengenangaben sind Gewichtsprozente, die sich aui das Gesamtgewicht des erfindungsgemäßen Materials beziehen.

Der zuvor besprochene, wasserabstoßende Überzug wirkt häufig auch als Bindemittel, das helfen soll, das vulkanische Glas mit der Faser zusammenzuhalten. Häufig ist es jedoch wünschenswert, über die Zugabe der Appretur hinaus noch spezifisch ein Bindemittel hinzuzufügen. In derartigen Fällen sind hiervon 0 bis 40 Gew. °/o, vorzugsweise 15 bis 25 Gew. %, des Gesamtgemisches verwandt worden. Typische Vertreter b^r!>uchbarer Bindemittel sind Tonerden, z. B. Bentonit, insbesondere Wyoming Bentonit (Natrium-Montmorillonit), Stärke, anorganische Faser, z. B. Natriumsilikat, und synthetische organische Bindemittel, z. B. Polyvinylacetat Ganz allgemein kann ein nasses oder trockenes Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Materials angewendet werden. In einem typischen Herstellungsprozeß wird der Zellulosefaserbestandteil in einen wäßrigen Brei übergeführt, dem auch der wasserabweisende Asphaltüberzug und der expandierte Perlit zugegeben werden, wobei z.B. ein Verhältnis Faser-:

ίο Asphalt: Perlit: Wasser von etwa 1,00 : 0,30 : 3,70: 95 Gewichtsprozent vorliegt. In einer stationären Entwässerungsanlage oder einem Sieb wird der Brei anschließend durch Entzug des Wasserbestandteils mehr oder weniger verfestigt. Das Produkt wird sodann im Ofen oder einer anderen geeigneten Trocknungsapparatur bis zur Entfernung jeglicher Feuchtigkeit getrocknet und kann sodann — sofern erwünscht — zu flockigem Material geringer Dichte zerkleinert werden.

In einem Ausführungsbeispiel, das als Trockenprozeß keinen wäßrigen Brei verwendet, wird das Uberzugsmaterial als Spray oder in geeigneten kleinen Teilchen auf ein luftdurchwirbeltes Gemisch trockener Zellulose und expandierten Perlits aufgebracht. Dieses Gemisch wird gesammelt, geformt und, sofern erforderlich, anschließend getrocknet. Beispielsweise werden 30 Teile Zeitungspapierfasern mit 67 Teilen Perlit mittels Lnift durchströmt und gemischt, während das Gemisch gleichzeitig mit 3 Teilen emulgierten Asphalts besprüht wird. Anschließend wird das Material gesammelt, zu der gewünschten Form schonend verfestigt, getrocknet und wie gewünscht verpackt. Als alternative Möglichkeit kann das aus dem Trockenprozeß resultierende Gemisch auch ohne jegliche Verfestigung gesammelt und ohne vorherige Zerkleinerung zu einer Art flockigen Materials verpackt werden.

Ob zur Herstellung des erfindungsgemäßen Materials besser ein nasser oder trockener Prozeß anzuwenden ist, hängt bis zu einem gewissen Ausmaß von den verschiedenen gewählten Bestandteilen ab. Jedoch sind nach beiden Herstellungsverfahren befriedigende Produkte erhältlich.

Das erfindungsgemäße Material kann auf verschiedene Weise wirksam eingesetzt werden. Man kann es auf der Oberfläche von Öl und Wasser schwimmen lassen oder kann das durch öl verunreinigte Wasser durch Filteranlagen leiten, worin das Öl absorbiert wird, das Wasser jedoch völlig von Öl befreit hindurchtritt. Deshalb können durch Öl verunreinigte Flüssigkeiten auch durch feste Aufschüttungen des erfindungsgemäßen Materials geleitet werden. Wird das erfindungsgemäße Material über die Oberfläche des durch öl verunreinigten Wassers verstreut, saugt es nur öliges Material auf und kann sodann von der Wasseroberfläche abgestrichen werden.

Das erfindungsgemäße Material saugt schwimmenderweise allmählich das Öl auf, bis das Material völlig gesättigt ist. Das gesättigte Material zerfällt und versinkt nicht.

Nachdem das besagte Material eine entsprechende Ölmenge von der Oberfläche aufgenommen hat, können die schwimmenden Teilchen mit passenden Netzen, Rechen oder ähnlichen Bergungsgeräten leicht wieder aufgefischt werden. Das erfindungsgemäße Material kann in jeder geeigneten Weise zur wirksamen Ölentfernung aus ölverseuchten Gewässern gebraucht werden. Obgleich das erfindungsgemäße Ma-

terial besonders gut zum Aufsaugen von Erdölfraktionen von Wasser geeignet ist, vermag es jedoch aucri Ölriickstände aus Feststoffen wirksam herauszusaugen.

Die Zeitdauer, die das erfindungsgemäße Produkt 5 rückgewonnen werden.

mit dem ölverseuchten Gewässer in Berührung stehen soll, ist von der Art des aufzusaugenden Öls und dem gewünschten Reinigungsgrad abhängig. Das absorbierte Öl kann mit Hilfe geeigneter Verfahren zu-

Claims

Patentanspruch:

Ölaufsaugendes Mate dal, welches expandiertes, hydrophobiertes Vulkangas enthält, dadurch gekennzeichnet, daß es in inniger Mischung mit dem Vulkanglas Zellulosefasern enthält, und daß, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Materials, das Vulkanglas mit einer Teilchengröße im Bereich von 2,38 mm bis 0,037 mm in einer Menge von 50 bis SO Gew. °/o vorliegt und die Zellulosefasern, von denen mindestens 35% eine Länge von weniger als 0,074 mm aufweisen, in einer Menge von 10 bis 45 Gew. % vorliegen, und daß ein wasserabweisender Überzug für die Zellulosefasern in einer Menge von 0,001 bis 20 Gew. % vorgesehen ist.