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de la surface de l'eau, par combustion" L'invention concerne un procède d'élimination des nappes d'huile par combustion.
Le déversement d'huile à la surface de l'eau pose des problèmes de plus en plus importants. On essaie souvent de brûler ces nappes d'huile* Cependant, ces essais d'élimination par combustion sont souvent des échecs ou des succès partiels, car l'eau maintient la pellicule d'huile à une température trop faible pour que la combustion se poursuive, ou la pellicule d'huile est trop mince ou n'est pas continue.
Récemment, les techniques d'élimination des nappes d'huile do la surface de l'eau, par combustion, ont fait des progrès et les résultats obtenus sont très améliorés. Ainsi, "Océan Industry" page 51, Mars 1970, et pages 60 et 61, Juin 1970, décrit l'utilisation de mousse de nodules de verre minuscules,
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lo qui a une combustion propre. Les "SeaBeads" ont un diamètre de l'ordre de 6 mm et comprennent des centaines de poches d'air imperméables à l'eau qui permettent leur flottaison. Lorsqu'elles sont répandues sur l'huile, à la surface d'un plan d'eau, leur surface se recouvre rapidement d'huile. L'huile peut alors être enflammée. Lorsque l'huile brûle, les perles se couvrent de nouveau d'une mince pellicule par capillarité et favorisent la combustion propre de la nappe. Cependant, ce procédé a encore des inconvénients notables. En particulier, lorsque la combustion est achevée, les nodules de verre doivent être recueillis. Ils ne se dissolvent pas et ne coulent pas. S'ils sont laissés dans l'eau, ils se répandent parfois sur les plages qu'ils polluent. En outre, ces nodules de verre ont un prix élevé si bien que leur utilisation n'est souvent pas rentable.
"Océan Industry", page 61, Juin 1970, décrit un autre progrès de la technique de combustion des nappes d'huiles à la surface de l'eau, qui a des avantages substantiels. Cet article décrit l'utilisation d'un produit comprenant des particules très fines de silice fumée dont la surface a été traitée par un revêtement au silane qui le rend hydrophobe, <EMI ID=3.1>
leur .Inflammation. Cette matière se comporte comme une mèche lorsqu'elle est appliquée à la surface des nappes d'huile* Elle favorise la combustion. Une petite quantité d'huile est attirée par capillarité et isolée physiquement et thermiquement do la masse d'huile qui est relativement froide et de l'eau de mer sousjacente et brûle ainsi facilement. La combustion, induite chimiquement détruit environ 98% de l'huile*
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qui flotte et qu'il faut recueillir pour que la pollution des plages soit évitée. La récupération de la croûte implique des dépenses supplémentaires considérables.
En conséquence, il est encore nécessaire d'améliorer la technique de combustion des nappes d'huile disposées à la surface de l'eau. Un procédé qui assure la combustion propre des nappes d'huile à la surface de l'eau et qui élimine les étapes de récupération des résidus formés, est donc un progrès notable de la technique.
L'invention concerne un procédé d'élimination des nappes d'huile de la surface de 3.' eau par combustion, qui ne nécessite pas la récupération ultérieure des résidus.
Selon un mode de réalisation, l'invention concerne un procédé d'élimination par combustion de nappes d'huile présentes à la surface de l'eau, caractérisé en ce qu'il comprend la répartition de particules d'une mousse de silicate alcalin dispersible et hydrosoluble, à la surface de la nappe d'huile, et l'inflammation ultérieure de cette nappe.
La mousse de silicate alcalin dispersible et hydrosoluble utilisée selon l'invention peut être préparée selon un quelconque procédé connu. E. Jack Baker dans un article présenté au douzième symposium national SAMPE sous le titre "New Applications for Sodium Silicate", décrit un procédé de fa-
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convient à l'utilisation selon le procédé de l'invention. Les mousses de silicate de sodium dispersibles, hydrosolubles et particulaires, sont actuellement les mousses préférées pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention.
Il en est de même des mousses analogues de silicate de potassium.
Il est connu que, lorsque le silicate de sodium liquide et visqueux est rapidement porté à ébullition, le résidu formé est une mousse blanche, rigide et résistante* Les silicates de sodium sont préparés par mélange et réaction de 1'oxyde de
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riables, habituellement en présence d'une petite quantité d'eau. Les silicates de sodium peuvent être fabriqués par fusion de carbonate anhydre/de sodium très pur et de sable de silice dans un four à sole à une température de l'ordre de 1300 à 1480[deg.] C. Les silicates de sodium fabriqués dans ces fours contiennent généralement de l'ordre de 2,5 à 4 parties en poids de silice pour une partie en poids d'oxyde de sodium.
L'oxyde de sodium est un dérivé du carbonate anhydre de sodium. Le silicate de sodium fondu obtenu à la sortie du four est habituellement, soit refroidi sous forme d'un verre mas-
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soit introduit dans un appareil rotatif de dissolution à la pression atmosphérique. Dans cet appareil, l'action de la va-
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\ peur/de l'eau chaude provoque la dissolution du silicate de sodium vitreux, et assure l'obtention d'une .solution liquide de silicate de sodium� Diverses qualités de silicate de sodium liquide, d'alcalinité et de concentration variables, sont disponibles dans le commerce. Actuellement, un produit avantageux pour la préparation de particules de mousse do silicate de sodium destinée à l'utilisation se'.on l'invention, a un
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lides de 38,3%. Des mousses de silicates de potassium et d'autres métaux alcalins hydrosolubles et dispersibles peuvent
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Actuellement, un procédé avantageux do préparation d'une excellente mousse do silicate do sodium, qui peut être mise
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vontion, comprend le chauffage du silicate de sodium liquide dans un four à haute fréquence du commerce. L'utilisation des hautes fréquences assure un chauffage uniforme de la matière dans toute sa masse. Cette caractéristique est importante, car la très faible.conductibilité,thermique de la mousse qui se forme d'abord empêche le chauffage uniforme de la solution aqueuse résiduelle de silicate de sodium* Les mousses de sili,cates de potassium et d'autres métaux alcalins peuvent également être préparées de la même façon.
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très peu coûteuse, beaucoup moins que celle d'autres matières connues pour favoriser la combustion des nappes d'huile.
Le poids spécifique des mousses de silicates de sodium et d'autres métaux alcalins, ainsi préparées, peut être réglé par réalisation du moussage dans un moule de dimension appropriée à la quantité de silicate de sodium liquide utilisé, par.. utilisation de\.charges connues pour l'accroissement du poids spécifique de la mousse, par introduction de réactifs, par
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se sont connues..
Le tableau 1 donne les détails de la préparation de cer-
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TABLEAU 1
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Shamrock Company, Cleveland, Ohio, Etats-Unis d'Amérique.
2) le silicate de sodium de qualité D est produit'par Phila-
delphia Quartz Company, Philadelphia, Pennsylvania, EtatsUnis d'Amérique..
La mousse de silicate de sodium ainsi préparée peut être mise sous fonts de particules de dimensions convenables pour l'utilisation selon le procédé de l'invention, par un quelconque procédé connu de pulvérisation de morceaux de dimensions relativement importantes. Des déchiqueteurs et des broyeurs classiques et analogues conviennent, par exemple. Les mousses de silicates des autres métaux alcalins sont traitées'de façon analogue.
Eventuellement, les particules peuvent être traitées, par exemple, par un trichlorosilane qui les rend oléophiles.
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fisant pour que ces particules soient faciles à répandre sur les nappes d'huile mais doit être inférieur au poids spécifique de l'eau- De préférence ces particules ont un poids spéci-
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La dimension convenable des particules de mousse est généralement de l'ordre de 0,01 à 10 cm (salon la plus grande dimension) de préférence de l'ordre de 0,05 à 2,5 cm.
L'application de 10 à 110000 particules de mousse de
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favorise la combustion de celle-ci. L'utilisation de 5000 à
11000 particules par m2, avec un diamètre moyen de 1 cm, est avantageuse-.
Les morceaux do mousse de silicates do métaux alcalins qui ne sont pas en contact avec la surface de la nappe ci-huile mais avec l'eau, se dissolvent et se dispersent. Les restes sodium (ou des autres métaux alcalins) et silicate ainsi disBouts,' sont des constituants naturels du milieu aqueux et ne polluent pas. Les particules très petites ainsi dispersées ne sont pas nuisibles. Les restes carbonés produits par combustion des fractions lourdes du pétrole coulent, et ne nuisent pas au milieu environnant.
Les particules de mousse de silicate de sodium (ou d'un autre métal alcalin) qui sont en contact avec la nappe d'huile favorisent la combustion totale de cette nappe par inflammation de celle-ci. Après combustion complète de la nappe d'huile, les particules viennent au contact de l'eau et se dissolvent et se dispersent. Les radicaux libérés par dissolution de
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restes métaux alcalins et silicate, sont des constituants naturels du milieu aqueux et ne le polluent pas. Les particules finement dispersées ainsi libérées ne sont pas nuisibles.
Le procédé de l'invention est particulièrement avantageux car il ne nécessite pas le recueil de la matière favori-
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ter la pollution. Un gain de temps et une économie d'appareillage considérables sont ainsi assurés.
Les nappes d'huile qui sont avantageusement éliminées de la surface de l'eau par le procédé de l'invention sont, par exemple, les couches d'hydrocarbures qui posent habituellement un problème de pollution des plans d'eau, par exemple des rivières, des baies, des océans, des ports et analogues. Ces hydrocarbures sont, par exemple, le kérosène, le combustible pour moteur diesel, le fuel domestique, les bruts de pétrole, et analogues.
Les particules de mousse do silicates de métaux alcalins peuvent être réparties à la surface des nappes d'huile par n'importe quel procédé connu de répartition de particules solides sur une surface. Ces particules peuvent, par exemple,
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ranta d'air de vitesse élevée assurant la diffusion des particules à la surface, par des diffuseurs rotatifs du type <EMI ID=24.1>
logues
Exemple
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d'une certaine quantité de silicate do sodium de qualité "N" de Phil�dolphia Quartz Company de rapport pondéral Na20:Si02=
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On répand les particules de mousse de silicate alcalin ainsi préparé à la surface d'une nappe d'huile, dans un bêcher
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combustible pour moteur diesel, à raison d'environ 22.000 par-
2
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jusqu'à combustion totale et disparition complète. Après achèvement do la combustion, avec une légère agitation de l'eau on observe que toutes les particules de mousse de silicate de sodium sont dissoutes dans l'eau ou ont coulé au fond du bé- cher. Peu de temps après, toutes les particules de mousse de silicate de métal alcalin qui.ont coulé au fond du bécher sont dissoutes dans l'eau. Une étude plus poussée montre que les particules minuscules sont dispersées dans l'eau et non pas dissoutes en réalité* Seule une petite quantité de résidu carboné issu de la combustion de l'huile reste au fond du bêcher.
Cet exemple montre que, lorsque les particules de mousse de silicates/de métaux alcalins sont réparties à la surface de la nappe d'huile, l'huile brûle totalement et les particules résiduelles de mousse de silicates de métaux alcalins se dissolvent et se dispersent dans l'eau sans que les résidus doivent être recueillis.
Exemple 2
On prépare un autre échantillon de mousse, comme décrit dans l'exemple 1. On dispose un morceau cubique de mousse de
25,4 mm de côté, à la surface de combustible pour moteur diesel disposé à la surface de l'eau, selon le procédé décrit dans
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platement.'
Après achèvement de la combustion, le cube coule au fond do l'eau* L:examen du cube montre qu'il se dissout dans l'eau*
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24 heures le cube se dissout et se disperse complètement,
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particules*
Cet exemple montre en outre, que, dans le procédé de l'invention,' les particules de mousse de silicate de métal alcalin sont réparties à la surface de la nappe d'huile disposée sur l'eau, l'huile étant enflammée ultérieurement et brûlant complètement, sans que les résidus doivent être récueillis.
Exemple 3
On utilise du silicate de potassium de qualité "KASIL No.1<1><1> de Philadelphia Quartz Company, dont le rapport pondé-
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silicate de potassium dans un four à haute fréquence et au bout de trois minutes, l'ensemble est à l'état de mousse et a environ deux fois son volume initial. On broie 2,9 grammes de la mousse et on les dispose dans un récipient qui contient
400 cm d'eau. Après agitation pendant 24 heures à environ
25[deg.] C, on observe que la majeure partie de la matière forme une dispersion très fine.de particules de silice, dans l'eau.
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sont perdues par dissolution dans l'eau.
Cet essai montre que la mousse de silicate de potassium de l'invention se disperse et se dissout par contact avec l'eau.
Exemple 4
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On remplit un récipient d'un litre d'eau et de 50 cm
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potassium sous forme de particules, et on répand à la surface de la couche de brut de pétrole. On ajoute une petite quantité d'essence et on enflamme le mélange. Après combustion, la presque tonalité du brut de pétrole et de la mousse de si- licate de potassium ont disparu. La mousse s'est dissoute et dispersée dans l'eau sous forme de très petites particules du
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' Cet essai montre qu'une mousse de silicate de potassium permet l'élimination efficace des nappes de brut de pétrole par combustion et, qu'après cette combustion, la mousse de silicate de potassium se disperse et se dissout dans l'eau, si bien que la récupération des résidus n'est pas nécessaire*
Exemple 5
On remplit un autre récipient avec 1 litre d'eau et en-
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3
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échantillon en quatre morceaux égaux et on place ces morceaux sur.la nappe d'huile* On enflamme ensuite cette nappe d'huile. Lorsque la combustion est terminée, il ne reste qu'une légère pellicule d'huile à la surface de l'eau. Une grande quantité de la mousse s'est dissoute et dispersée dans l'eau sous forme de très petites particules de silicate. Cependant, une partie de la mousse coule au fond du récipient et y reste sous forme de matière spongieuse. Cette matière est facilement dispersée par agitation et donne de très petites particules en suspension dans l'eau.
On introduit dans un aquarium environ 20 cm de la mous-
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guppys en bonne santé. Les guppys restent en bonne santé.
Cet exemple montre en outre que la mousse de silicate de potassium est efficace pour la combustion des nappes d'huile à la surface de l'eau, la mousse subissant ensuite une dissolution et une dispersion dans l'eau. Il démontre en outre que les résidus de mousse ne sont pas nuisibles pour les poissons. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé décrit sans sortir du cadre de l'invention.
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of the surface of the water, by combustion. "The invention relates to a process for removing oil slicks by combustion.
The spillage of oil on the surface of the water is a growing problem. Often attempts are made to burn these oil slicks * However, these combustion elimination attempts are often unsuccessful or partially successful because the water keeps the oil film at a temperature too low for combustion to continue. , or the oil film is too thin or not continuous.
Recently, the techniques of removing oil slicks from the surface of water by combustion have made progress and the results obtained are greatly improved. Thus, "Ocean Industry" page 51, March 1970, and pages 60 and 61, June 1970, describes the use of tiny glass nodule foam,
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lo which has a clean combustion. The "SeaBeads" have a diameter of the order of 6 mm and include hundreds of waterproof air pockets which allow them to float. When spilled on oil on the surface of a body of water, their surface quickly becomes covered with oil. The oil can then be ignited. When the oil burns, the pearls are covered again with a thin film by capillary action and promote the clean combustion of the tablecloth. However, this method still has notable drawbacks. In particular, when the combustion is complete, the glass nodules must be collected. They do not dissolve and do not sink. If they are left in the water, they sometimes spread over the beaches and pollute them. Furthermore, these glass nodules are expensive so that their use is often not cost effective.
"Ocean Industry", page 61, June 1970, describes another advance in the technique of combustion of oil slicks on the surface of water, which has substantial advantages. This article describes the use of a product comprising very fine particles of fumed silica whose surface has been treated with a silane coating which makes it hydrophobic, <EMI ID = 3.1>
their .Inflammation. This material behaves like a wick when it is applied to the surface of the oil slicks * It promotes combustion. A small amount of oil is attracted by capillary action and physically and thermally isolated from the relatively cold mass of oil and the underlying seawater and thus burns easily. The chemically induced combustion destroys approximately 98% of the oil *
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that floats and that must be collected so that pollution of the beaches is avoided. Recovering the crust involves considerable additional expense.
Consequently, it is still necessary to improve the technique of combustion of oil slicks disposed on the surface of the water. A process which ensures the clean combustion of the oil slicks on the surface of the water and which eliminates the steps of recovering the residues formed, is therefore a notable advance in the technique.
The invention relates to a method of removing oil slicks from the surface of 3. ' water by combustion, which does not require the subsequent recovery of residues.
According to one embodiment, the invention relates to a process for the elimination by combustion of oil slicks present at the surface of the water, characterized in that it comprises the distribution of particles of a dispersible alkali silicate foam. and water-soluble, on the surface of the oil slick, and the subsequent inflammation of this slick.
The water-soluble dispersible alkali silicate foam used according to the invention can be prepared according to any known process. E. Jack Baker in an article presented at the Twelfth National SAMPE Symposium under the title "New Applications for Sodium Silicate", describes a process of
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suitable for use according to the method of the invention. The dispersible, water-soluble and particulate sodium silicate foams are currently the preferred foams for carrying out the process of the invention.
The same is true of analogous potassium silicate foams.
It is known that when liquid and viscous sodium silicate is rapidly boiled, the residue formed is a white, rigid and strong foam. Sodium silicates are prepared by mixing and reacting sodium oxide.
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riable, usually in the presence of a small amount of water. Sodium silicates can be made by melting very pure anhydrous / sodium carbonate and silica sand in a hearth furnace at a temperature in the range of 1300 to 1480 [deg.] C. Sodium silicates made in these furnaces generally contain around 2.5 to 4 parts by weight of silica per part by weight of sodium oxide.
Sodium oxide is a derivative of anhydrous sodium carbonate. The molten sodium silicate obtained on leaving the furnace is usually either cooled in the form of a solid glass
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or introduced into a rotary dissolution apparatus at atmospheric pressure. In this apparatus, the action of the va-
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\ fear / hot water will dissolve the glassy sodium silicate, and ensure that a liquid sodium silicate solution is obtained. Various grades of liquid sodium silicate, varying in alkalinity and concentration, are commercially available. Currently, an advantageous product for the preparation of sodium silicate foam particles intended for use according to the invention has a
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lides of 38.3%. Foams of potassium silicates and other water-soluble and dispersible alkali metals may
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Presently, an advantageous method of preparing an excellent sodium silicate foam, which can be used.
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vaion, comprises heating the liquid sodium silicate in a commercial high frequency oven. The use of high frequencies ensures uniform heating of matter throughout its mass. This characteristic is important because the very low thermal conductivity of the foam which first forms prevents the uniform heating of the residual aqueous solution of sodium silicate * Foams of sili, potassium cates and other alkali metals can also be prepared in the same way.
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very inexpensive, much less than that of other materials known to promote the combustion of oil slicks.
The specific gravity of the foams of sodium silicates and other alkali metals so prepared can be controlled by carrying out the foaming in a mold of a size suitable for the amount of liquid sodium silicate used, by use of fillers. known for increasing the specific weight of the foam, by introducing reagents, by
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got to know each other.
Table 1 gives details of the preparation of some
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TABLE 1
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Shamrock Company, Cleveland, Ohio, United States of America.
2) grade D sodium silicate is produced by Phila-
delphia Quartz Company, Philadelphia, Pennsylvania, United States of America.
The sodium silicate foam thus prepared can be melted into particles of sizes suitable for use according to the process of the invention, by any known method of spraying pieces of relatively large dimensions. Conventional shredders and grinders and the like are suitable, for example. Foams of silicates of other alkali metals are treated in a similar fashion.
Optionally, the particles can be treated, for example, with a trichlorosilane which makes them oleophilic.
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so that these particles are easy to spread on the oil slicks but must be less than the specific weight of the water. Preferably these particles have a specific weight.
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The suitable size of the foam particles is generally on the order of 0.01 to 10 cm (the largest dimension), preferably on the order of 0.05 to 2.5 cm.
The application of 10 to 110,000 foam particles of
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promotes combustion thereof. The use of 5000 to
11000 particles per m2, with an average diameter of 1 cm, is advantageous.
Pieces of alkali metal silicate foam which are not in contact with the surface of the oil slick but with water dissolve and disperse. The sodium (or other alkali metal) and silicate residues thus disBouted are natural constituents of the aqueous medium and do not pollute. The very small particles thus dispersed are not harmful. The carbonaceous residues produced by the combustion of the heavy fractions of petroleum flow, and do not harm the surrounding environment.
The particles of sodium silicate foam (or of another alkali metal) which are in contact with the oil slick promote the total combustion of this slick by ignition thereof. After complete combustion of the oil slick, the particles come into contact with the water and dissolve and disperse. The radicals freed by dissolution of
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alkali metal and silicate residues are natural constituents of the aqueous medium and do not pollute it. The finely dispersed particles thus released are not harmful.
The process of the invention is particularly advantageous because it does not require the collection of the favored material.
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end pollution. A considerable saving of time and a saving of apparatus are thus assured.
The oil slicks which are advantageously removed from the surface of the water by the method of the invention are, for example, the layers of hydrocarbons which usually pose a problem of pollution of water bodies, for example rivers. , bays, oceans, ports and the like. These hydrocarbons are, for example, kerosene, diesel engine fuel, household fuel, crude oil, and the like.
The alkali metal silicate foam particles can be distributed on the surface of oil slicks by any known method of distributing solid particles on a surface. These particles can, for example,
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air ranta of high speed ensuring the diffusion of the particles on the surface, by rotary diffusers of the type <EMI ID = 24.1>
logues
Example
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of a quantity of "N" grade sodium silicate from Phil � dolphia Quartz Company with weight ratio Na2O: SiO2 =
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The particles of alkali silicate foam thus prepared are spread on the surface of an oil slick, in a beaker
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fuel for diesel engines, at the rate of approximately 22,000 per
2
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until complete combustion and complete disappearance. After the combustion is complete, with gentle stirring of the water, it is observed that all the sodium silicate foam particles are dissolved in the water or have sunk to the bottom of the beaker. Shortly thereafter, all of the alkali metal silicate foam particles which sank to the bottom of the beaker are dissolved in the water. Further study shows that the tiny particles are dispersed in the water and not actually dissolved * Only a small amount of carbonaceous residue from the combustion of the oil remains at the bottom of the beaker.
This example shows that when the silicate / alkali metal foam particles are distributed on the surface of the oil slick, the oil burns completely and the residual alkali metal silicate foam particles dissolve and disperse in the oil. water without residues must be collected.
Example 2
Another sample of foam is prepared as described in Example 1. A cubic piece of foam is placed.
25.4 mm side, at the surface of diesel engine fuel placed on the surface of the water, according to the process described in
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flatly. '
After completion of combustion, the cube sinks to the bottom of the water * L: examination of the cube shows that it dissolves in water *
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24 hours the cube dissolves and disperses completely,
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particles *
This example further shows that, in the process of the invention, 'the particles of alkali metal silicate foam are distributed on the surface of the oil slick placed on the water, the oil being subsequently ignited and completely burning, without the residues having to be collected.
Example 3
"KASIL No.1 <1> <1> grade potassium silicate from Philadelphia Quartz Company, the weight ratio of which is
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potassium silicate in a high frequency oven and after three minutes the whole is in the form of foam and has about twice its initial volume. We grind 2.9 grams of the foam and place them in a container that contains
400 cm of water. After stirring for about 24 hours
25 [deg.] C, most of the material was observed to form a very fine dispersion of silica particles in water.
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are lost by dissolution in water.
This test shows that the potassium silicate foam of the invention disperses and dissolves on contact with water.
Example 4
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Fill a container with a liter of water and 50 cm
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potassium in the form of particles, and spread on the surface of the crude petroleum layer. Add a small amount of gasoline and ignite the mixture. After combustion, the near tone of crude petroleum and potassium silicate foam disappeared. The foam dissolved and dispersed in the water as very small particles of the
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'This test shows that a potassium silicate foam allows the efficient elimination of crude petroleum slicks by combustion and, after this combustion, the potassium silicate foam disperses and dissolves in water, if although residue recovery is not necessary *
Example 5
Fill another container with 1 liter of water and add
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3
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sample into four equal pieces and these pieces are placed on the oil slick * This oil slick is then ignited. When combustion is complete, only a slight film of oil remains on the surface of the water. A large amount of the foam dissolved and dispersed in the water as very small particles of silicate. However, some of the foam sinks to the bottom of the container and remains there as a spongy material. This material is easily dispersed by stirring and gives very small particles suspended in water.
We introduce into an aquarium about 20 cm of the soft
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healthy guppies. Guppies stay healthy.
This example further shows that the potassium silicate foam is effective in the combustion of oil slicks on the surface of the water, the foam then undergoing dissolution and dispersion in water. It further demonstrates that foam residues are not harmful to fish. It goes without saying that numerous modifications can be made to the method described without departing from the scope of the invention.