CN115209901A - 用于非水性液体的助滤剂 - Google Patents

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Abstract

一种用于过滤非水性液体比如生物柴油以降低甾醇葡糖苷和/或饱和单甘油酯水平的方法。

Description

用于非水性液体的助滤剂
技术领域
本发明涉及用于过滤非水性液体的方法。具体地讲，本发明涉及用于过滤非水性液体比如生物柴油的方法。
背景技术
鉴定和使用经济上可行的可再生能源一直是世界各国政府的政策目标。一种已得到推动和开发的可再生燃料来源为生物柴油。生物柴油之所以具有吸引力是因为其具有与石油基柴油燃料相似的特性。生物柴油可为替代风能、太阳能和乙醇衍生能源的理想能源，因为能源含量与资本需求的比率接近盈亏平衡点，这取决于石油衍生能源的价格。
生物柴油为一种净化的脂肪酸烷基酯形式，通常称为脂肪酸烷基酯(FAAE)。这些FAAE的生产通过动物或植物脂肪或油的酯交换或脂肪酸(包括在降解的脂肪或油中发现的游离脂肪酸(FFA))的酯化实现。该方法涉及在存在催化剂(比如氢氧化钠或氢氧化钾或甲醇盐)的情况下使三酰甘油与醇(一般地为甲醇)反应，导致称为“酯交换”的反应。或者，脂肪酸(包括在含有高水平FFA的降解脂肪或油中发现的脂肪酸，一般地称为“黄色油脂”、“棕色油脂”或“收集油脂(trap grease)”)在存在酸的情况下与醇(一般地为甲醇)反应，导致称为“酯化”的反应。当使用降解的脂肪或油作为原料时，在酯交换之前进行酯化，以促进脂肪酸转化成FAAE。然后通过闪蒸去除两个过程中未反应的甲醇，使得其可重新用于后续酯化和/或酯交换反应。
生物柴油还可衍生于三酰甘油酯(也称为“甘油三酯”)，后者可从植物来源和动物脂肪来源中获得，比如大豆油、菜籽油、棕榈油、椰子油、玉米油、棉籽油、芥子油、用过的食用油、来自废水处理厂的漂浮油脂、动物脂肪，比如牛油和猪油、皂料、原油，“黄色油脂”(即作为餐馆或其他食品机构准备食物的结果使用或产生的动植物油脂，所述餐馆或其他食品机构准备或烹制供人类食用的游离脂肪酸含量低于15%的食物)以及“白色油脂”(其提供主要源于猪肉和/或最大游离脂肪酸含量为4%的其他动物脂肪的脂肪)。
然而，简单地进行脂肪酸的酯化和/或酯交换不足以生产可用的生物柴油燃料。FAAE含有可能结晶、污染发动机，并给用户带来许多问题的杂质。因此，已经制定了法规以满足消费者的质量保证需求。大多数国家的政府均已制定了严格的商业生物柴油标准，包括美国政府的ASTM International's ASTM D6751和欧盟欧洲标准化委员会的EN 14214。
作为上述酯交换反应的结果，产生两种产物：脂肪酸烷基酯(FAAE) (一般地为脂肪酸甲酯(FAME))和甘油。甘油部分通过离心或重力沉降与FAAE部分分离，并且产生的FAAE通常称为“粗生物柴油”。粗生物柴油部分由含有在其可作为生物柴油进行商业销售之前必须去除的杂质的FAAE组成。这些杂质包括但不限于酒精、甘油、肥皂、残留催化剂、金属、游离脂肪酸、甾醇糖苷以及降低生物柴油稳定性的其他杂质。因此，在该过程中的这一点上，FAAE不能作为生物柴油进行商业销售直至达到适当的规格(例如ASTM D6751、EN 14214等)。
在生物柴油中，固体沉淀可在较低温度下发生。认为助于这种不合期望的沉淀的主要杂质包括甾醇葡糖苷和饱和单甘油酯。这种沉淀可能导致滤器阻塞和工具故障。这是一个公认的问题，并且目前使用称为“冷浸测试”的ASTM D7501对生物柴油进行评价。甾醇葡糖苷和饱和单甘油酯的直接测量往往困难且昂贵，因此行业选择了基于性能的测试D7501，该测试表征污染物导致滤器堵塞的倾向。
本发明的一个目的为提供一种助滤剂材料，其通过经吸附部分或完全去除植物基杂质比如甾醇葡糖苷和/或饱和单甘油酯来改善生物柴油的(寒冷天气)性能。如本文使用的“吸附”为来自环境流体相的分子附着于固体表面的倾向。这不应与术语“吸收”混淆，后者为当分子从环境流体扩散到固体中时产生的，而不是附着于固体的表面。
本发明人出人意料地发现，通过使用具有某些表面特性的助滤剂材料，则可获得改善的冷浸特性。
发明内容
本发明提供一种用于过滤非水性液体的方法。更具体地讲，并且在第一方面，本发明提供一种用于过滤非水性液体的方法，方法包括：
提供非水性液体；
通过助滤剂材料过滤非水性液体，其中助滤剂材料具有大于约32的分散表面能(γd 0.08)。
在第二方面，提供一种用于过滤非水性液体的方法，方法包括：
提供非水性液体；
通过助滤剂材料过滤非水性液体，其中助滤剂材料具有大于1的碱性表面能:酸性表面能的比率(γ-/γ+)。
在第三方面，提供一种用于过滤非水性液体的方法，方法包括：
提供非水性液体；
通过助滤剂材料过滤非水性液体，其中助滤剂材料包含珍珠岩、由其组成或基本上由其组成。
珍珠岩可包含膨胀珍珠岩、由其组成或基本上由其组成。
本发明的方法适合于从非水性液体中去除或吸附植物基杂质，比如甾醇葡糖苷和/或饱和单甘油酯。
在第四方面，提供助滤剂材料用于在根据ASTM D7501测试时降低非水性液体中沉淀或结晶的甾醇葡糖苷和/或饱和单甘油酯的量的用途，并且其中助滤剂材料符合本发明第一、第二或第三方面的任何一个或任何组合。
在第五方面，提供助滤剂材料用于降低非水性液体的燃油滤器堵塞倾向的用途，其中助滤剂材料符合本发明第一、第二或第三方面的任何一个或任何组合。助滤剂材料通过降低和/或最小化从非水性液体中沉淀并且当根据ASTM D7501测试时的甾醇葡糖苷和/或饱和单甘油酯的量来降低非水性液体的燃油滤器堵塞倾向。例如，过滤的非水性液体(例如生物柴油)中甾醇葡糖苷和/或饱和单甘油酯的量可小于10 ppm。
在第六方面，提供一种用于通过助滤剂材料过滤非水性液体来降低非水性液体(例如生物柴油)中甾醇葡糖苷和/或饱和单甘油酯的量的方法，其中助滤剂材料符合本发明第一、第二或第三方面的任何一个或其任何组合。
对于过滤后的本发明各个方面，一般地甾醇葡糖苷和/或饱和单甘油酯在非水性液体(例如生物柴油)中的量可小于约10 ppm，例如低于约9 ppm，例如低于约 8 ppm，例如低于约7 ppm，例如低于约6 ppm，或低于5 ppm，或低于4 ppm。经过滤的非水性液体中甾醇葡糖苷和/或饱和单甘油酯的水平可为至少1 ppm。
在本发明的各个方面，助滤剂材料可包含以下一种或多种、由以下一种或多种组成或基本上由以下一种或多种组成：生源二氧化硅、火山玻璃、硅酸盐、硅藻土、珍珠岩、纤维素、硅胶。例如，助滤剂材料可包含珍珠岩、由其组成或基本上由其组成，并且在一些实例中，珍珠岩包含膨胀珍珠岩、由其组成或基本上由其组成。助滤剂材料可以复合或非复合形式存在。
非水性液体可由生物柴油组成、基本上由其组成或包含生物柴油。生物柴油可与另一种或多种液体组合存在，例如生物柴油可作为与非生物柴油或常规柴油(石油基柴油燃料)的组合或混合物存在。
在本发明的各个方面，方法可包括提供用于过滤的非水性液体，将助滤剂材料作为主体进料与非水性液体混合，以及通过滤器结构过滤非水性液体以使助滤剂材料与非水性液体分离。助滤剂材料符合用于本发明各个方面的助滤剂材料。滤器结构还可包含用于根据本发明使用的助滤剂材料。例如，滤器结构可在过滤非水性液体之前涂布助滤剂材料。
本发明有许多可能的优点。例如，本文所述的方法可提供非水性液体，比如生物柴油，其具有非常低水平的甾醇葡糖苷和/或饱和单甘油酯。过滤的非水性液体中甾醇葡糖苷和/或饱和单甘油酯的水平可为低于约10 ppm，例如低于约9 ppm，例如低于约8 ppm，例如低于约7 ppm，例如低于约6 ppm或低于5 ppm，或低于4 ppm。经过滤的非水性液体中甾醇葡糖苷和/或饱和单甘油酯的水平可为至少1 ppm。
本发明提供的其他优点可包括可以缩短的时间进行过滤，或者可缩短助滤剂与非水性液体之间的接触时间。根据本发明进行过滤的温度可接近室温，例如在约20℃至约25℃的范围内。例如，所述温度范围可为约10℃至约30℃，例如约12℃至约25℃，例如约18℃至约24℃。本发明的方法一般地不需要大量的加热和/或冷却，这产生更经济的方法和更直接实施的方法。
本发明一个方面中的任何特征可以任何适当的组合应用于本发明的任何一个或多个其他方面。具体地讲，产品、装置或制品方面可应用于方法和用途方面，反之亦然。
附图说明
现将参考显示本发明实施方案的附图更详细地描述本发明的这个和其他方面。
图1显示用于过滤非水性液体例如生物柴油(或粗FAAE)的示例性工艺流程。
具体实施方式
现将在下文参考附图更全面地描述本发明，附图中显示本发明的目前优选实施方案。然而，本发明可以许多不同的形式实施，并且不应解释为限于本文阐述的实施方案；相反，提供这些实施方案是为了彻底性和完整性，并将本发明的范围全面地传达给技术人员。图中相同的参考编号至始至终指代相同的元件。
如本文使用的术语“包含(comprises)”、“包含(comprising)”或其任何其他变体旨在涵盖非排他性的包含，使得包含元件列表的过程、方法、组合物、制品或设备不仅包括那些元件，而且可能包括未明确列出的或这种过程、方法、组合物、制品或设备所固有的其他元件。术语“示例性的”为在“实例”而不是“理想”的意义上使用的。
如本文使用的单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指示，除非上下文另外规定。术语“大约”和“约”是指与参考数字或值几乎相同。如本文使用的术语“大约”和“约”可理解为包括指定量或值的±10%。
非水性液体
非水性液体可选自生物柴油。非水性液体可由生物柴油组成、基本上由其组成或包含生物柴油。生物柴油可与非生物柴油混合，非生物柴油在本文中可称为常规、普通或石油基柴油。非水性液体可包括包含少于或等于约25 wt%水的液体。一些非水性液体，例如生物柴油蒸馏底部，可能包含百万分之几范围内的水(例如10 ppm至10,000 ppm)。一些液体为水洗的，并且可能包含按重量计百分之几的水，例如约1 wt%至约5 wt%或至约2 wt%、约3wt%或至约4 wt%。
术语生物柴油为技术人员很好地理解。至少在美国，生物柴油必须符合法定柴油发动机燃料的规格(ASTM D975)和ASTM对生物柴油本身的定义(即ASTM D6751)。ASTMD6751通常与欧洲标准EN 14214相当。生物柴油的技术定义阐述如下。
生物柴油，名词-由源于植物油或动物脂肪的长链脂肪酸的单烷基酯组成的燃料，标明B100，并且符合ASTM D6751的要求。
生物柴油掺混物，名词-符合ASTM D6751的生物柴油燃料与石油基柴油燃料的掺混物，标明BXX，其中XX表示掺混物中生物柴油燃料的体积百分比。
生物柴油可通过称为酯交换的化学过程制备，其中甘油从脂肪或植物油中分离出来。该过程提供甲酯和甘油。甲酯用于制备生物柴油，而甘油可用于包括肥皂在内的多种其他产品。本文结合本发明背景进行的讨论提供与适用于本发明的生物柴油制备相关的细节。
尽管本文所述用于过滤非水性液体的方法聚焦于生物柴油，但这些方法也适合于过滤其他非水性液体。
助滤剂材料
在本发明的各个方面，助滤剂材料可包含以下一种或多种、由以下一种或多种组成或基本上由以下一种或多种组成：生源二氧化硅、火山玻璃、硅酸盐、硅藻土、珍珠岩、纤维素、硅胶。
在一方面，助滤剂材料可选自珍珠岩。珍珠岩可为膨胀珍珠岩或未膨胀珍珠岩。因此，助滤剂材料可包含珍珠岩、由其组成或基本上由其组成。
助滤剂材料可呈复合材料或非复合材料的形式。助滤剂材料可包含材料的混合物。例如，助滤剂材料可包含复合材料、由其组成或基本上由其组成，复合材料包含硅藻土和硅胶、由其组成或基本上由其组成。硅藻土可涂布硅胶。在助滤剂材料中可存在或不存在另一种材料，其中如果存在的话，另一种材料为用于粘合助滤剂材料的粘合剂材料。助滤剂材料可包含吸附剂组件和过滤组件。如果存在的话，粘合剂可为与吸附剂组件和过滤组件不同的材料并且用于将其粘合在一起。
如本文使用的术语生源二氧化硅是指由活生物体产生或带来的二氧化硅。生源二氧化硅的一个实例为硅藻岩。硅藻土(DE)由硅藻岩形成。硅藻岩为易碎的浅色沉积岩，主要由硅藻的硅质骨骼残骸组成。当硅藻岩压碎成粉末时，其通常称为硅藻土。
硅藻岩为富含生源二氧化硅的沉积物，呈硅藻的硅质藻壳(即壳或骨架)形式。硅藻为多样化的微小单细胞藻类，属于硅藻纲(Bacillariophyceae)类，其拥有华丽的硅质骨架或者变化和复杂结构的藻壳，包括两个瓣膜，在活硅藻中，它们像药盒一样组合在一起。硅藻岩可由水生硅藻的残骸形成，并且因此，硅藻岩矿床可能被发现接近于当前或以前的水体。这些矿床通常基于来源分成两类：淡水和咸水。淡水硅藻岩通常从干燥的湖床中开采出来，并且可表征为具有低结晶二氧化硅含量和高铁含量。相比之下，咸水硅藻岩通常从洋区提取，并且可表征为具有高结晶二氧化硅含量和低铁含量。硅藻壳的形态可在物种之间广泛变化，并且用作分类学分类的基础；已知至少2,000种不同物种。每个瓣膜的表面均由一系列开口打断，所述开口包括藻壳的复杂精细结构并赋予单个物种独特的设计。典型藻壳的尺寸可在约0.75 μm至约1,000 μm的范围内。藻壳的尺寸可在约10 μm至约150 μm的范围内。当在保持化学平衡的条件下保存时，这种尺寸范围内的藻壳可足够耐用以在漫长的地质年代期间保持其大部分多孔和复杂结构几乎完好无损。
为用于本发明，硅藻岩或硅藻土可为未煅烧或煅烧的。任选地，硅藻岩或硅藻土为煅烧的。如果煅烧，硅藻土可为助熔煅烧或非助熔煅烧的。
煅烧可根据技术人员现在已知或以后发现的任何适当方法进行。在一些实施方案中，在低于助滤剂材料熔点的温度下进行煅烧。在一些实施方案中，在约600℃至约1100℃范围内的温度下进行煅烧。在一些实施方案中，煅烧温度在约600℃至约700℃的范围内。在一些实施方案中，煅烧温度在约700℃至约800℃的范围内。在一些实施方案中，煅烧温度在约800℃至约900℃的范围内。在一些实施方案中，煅烧温度选自约600℃、约700℃、约800℃、约900℃、约1000℃和约1100℃。
助熔煅烧包括在存在至少一种助熔剂的情况下进行至少一次煅烧。助熔煅烧可根据技术人员现在已知或以后发现的任何适当方法进行。在一些实施方案中，至少一种助熔剂为技术人员现在已知或以后发现的可充当助熔剂的任何材料。在一些实施方案中，至少一种助熔剂为包含至少一种碱金属的盐。在一些实施方案中，至少一种助熔剂选自碳酸盐、硅酸盐、氯化物和氢氧化物盐。在其他实施方案中，至少一种助熔剂选自钠、钾、铷和铯盐。在又一进一步的实施方案中，至少一种助熔剂选自钠、钾、铷和铯的碳酸盐。
生源二氧化硅的其他来源包括植物、动物和微生物，其可提供具有独特特性的集中二氧化硅来源。例如，稻壳含有足够的二氧化硅，可将其进行商业灰化以得到其硅质残渣，这种产物通常称为“稻壳灰”。某些海绵也为集中二氧化硅来源，其残留物可能作为针状骨针存在于地质矿床中。
如本文使用的术语“火山玻璃”是指由硅质岩浆或熔岩快速冷却形成的玻璃。已知几种类型的火山玻璃，包括例如珍珠岩、浮石、浮岩、黑曜石和松脂岩。火山玻璃，比如珍珠岩和浮石，存在于大量矿床中，并且具有广泛的商业用途。火山灰当呈固结状时通常称为“凝灰岩”，包括可能呈玻璃状的小颗粒或碎片。如本文使用的术语“火山玻璃”还包括火山灰。
火山玻璃化学上可等同于流纹岩。化学上等同于粗面岩、英安岩、安山岩、安粗岩和玄武岩的火山玻璃也为已知的，但可能不太常见。术语“黑曜石”通常适用于大量富含二氧化硅的火山玻璃。黑曜石玻璃可根据其二氧化硅含量分类为若干子类，流纹质黑曜石(一般地含有按重量计约73%的SiO2)为最常见的。
珍珠岩为水合火山玻璃，其可含有例如按重量计约72%至约75%的SiO2、按重量计约12%至约14%的Al2O3、按重量计约0.5%至约2%的Fe2O3、按重量计约3%至约5%的Na2O、按重量计约4%至约5%的K2O、按重量计约0.4%至约1.5%的CaO以及少量其他金属元素。
珍珠岩与其他火山玻璃的区别可为化学键合的水含量更高(比如按重量计约2%至约5%)、存在玻璃状珍珠光泽以及特征性的同心或弧形洋葱皮状(即珍珠状)断裂。珍珠岩产品可通过研磨和热膨胀制备，并且可具有独特的物理特性，比如高孔隙率、低堆积密度和化学惰性。如本文使用的“珍珠岩”还包括膨胀珍珠岩。珍珠岩可为未膨胀或膨胀的珍珠岩，或者可包含未膨胀和膨胀的珍珠岩两者。
用于本发明的珍珠岩可从珍珠岩源材料例如未经加工的珍珠岩矿石获得。
用于制备膨胀珍珠岩的合适工艺条件在美国专利申请公开第2006/0075930号中公开，其全部内容特此通过参考结合。通常，用于本发明的膨胀珍珠岩可通过包括压碎、碾碎、研磨筛分和热膨胀的方法制备。例如，珍珠岩矿石被压碎、碾碎并分离至预定的粒度范围。然后可在空气中加热分离的材料，一般地在870-1100℃的温度下。膨胀珍珠岩可使用常规压碎、碾碎和研磨技术制备，并且可使用常规分离技术分离以符合粒度要求。
可对膨胀珍珠岩进行分级，例如以提供期望的粒度分布。例如，膨胀珍珠岩((研磨或未研磨的)可通过空气分级设备比如旋风分离器进行分级，例如以去除一定直径的颗粒。筛分可用于确定粒度分布和任选地去除的细颗粒级分，例如在使用膨胀珍珠岩进行过滤之前。筛分是指使用一个或多个具有特定筛孔尺寸的筛子将颗粒材料分离成多个粒度级分。因此，给定材料的粒度分布可以材料中尺寸大于或小于筛孔尺寸的颗粒的百分比(按重量计)来表示。膨胀珍珠岩可具有本文提及的粒度。例如，膨胀珍珠岩可具有约30 μm至约50 μm的中值粒度(d50)。
制备用作助滤剂材料的珍珠岩的方法可包括使玻璃状矿物脱水，例如珍珠岩源材料，例如未经加工的珍珠岩矿石。脱水可通过例如加热珍珠岩源材料和/或通过使珍珠岩源材料暴露于减压环境以降低含水量来实现。在WO 2019/046499 A1中公开了用于制备脱水膨胀珍珠岩的合适工艺条件，其全部内容特此通过参考结合。
“纤维素为地球上最丰富的生物材料之一。其通常由植物合成，但也由一些细菌产生。与淀粉一样，纤维素为葡萄糖的均聚物，但与淀粉不同的是，葡萄糖单体通过β-1,4键合连接。纤维素为坚韧的纤维状水不溶性多糖，在保持植物细胞壁的结构稳定方面起着不可或缺的作用。纤维素链排列成微纤丝或多糖束，多糖排列成小纤丝(微纤丝束)，进而构成植物细胞壁。这种排列不仅助于植物结构的稳定性，而且表明纤维素为具有高强度和其他优异机械性能的生物材料。”Török, Béla, and Timothy Dransfield. Green Chemistry:an Inclusive Approach. Elsevier, 2018。
纤维素“为非常广泛使用的介质，通过将纤维分散到水中成为悬浮液而制成。然后将该悬浮液过滤成垫状，将其压缩和干燥。通过变化工艺，可获得不同的孔隙率。纤维的尺寸很重要。纤维素纤维相对较粗，而玻璃则较细。纤维素基纸具有较差的保持力，并且由于成本较低和良好的机械性能而广泛用于工业液体过滤应用。玻璃一般地用于实验室应用。
“玻璃和纤维素纸两者均可浸渍粘结剂，比如三聚氰胺、树脂和氯丁橡胶，以提高强度和调整过滤特性。硅也可用于在聚结器和分离应用中给出拒水性。滤纸的非常流行的最终用途为用于其中微米范围为0.5至500~tm的汽车和工业应用中的折叠滤芯。滤纸也用于板框压力机(plate and frame presses)和压叶式压力机(pressure leaf presses)上。由于纸张的脆弱性，其通常由穿孔金属、丝网或合成织物支撑。”Svarovski, Ladislav.Solid-Liquid Separation. Butterworth-Heinemann, 2000。
助滤剂材料可包含复合助滤剂材料、由其组成或基本上由其组成。因此，助滤剂材料可在本文中称为复合助滤剂材料。如本文使用的术语“复合助滤剂”可指具有基质比如硅酸盐基质及其上沉淀的材料的材料。例如，复合助滤剂材料可包含硅藻土和二氧化硅(比如硅胶)的复合物、由其组成或基本上由其组成。可将二氧化硅(例如硅胶)涂布或沉淀到硅酸盐(例如硅藻土)基质的表面上。可将二氧化硅(例如硅胶)涂布或沉淀到硅酸盐(例如硅藻土)基质表面的一部分或基本上全部或全部上。硅酸盐(例如硅藻土)基质可充当过滤组件，而沉淀的二氧化硅(例如硅胶)可充当吸附剂组件。复合助滤剂可具有与组成基质或其上单独沉淀的材料不同的特性。
为制备适用于本发明的复合助滤剂材料，可将硅酸盐基质，比如硅藻岩、生源二氧化硅或火山玻璃(例如珍珠岩)与水混合以形成悬浮液。基质可为硅藻岩或珍珠岩的市售可得的过滤组件。合适的市售可得的硅藻岩包括例如由Imerys制造的Celite StandardSuper Cel®。基质可为选自以下的市售可得的过滤组件，包括Celite 3Z®、Celite 577®、Celite 289®、Celite 512®、Celite 535®、Celite 545®、Celite Filter-Cel®和Celite Hyflo Super-Cel®，全部由Imerys制造。基质可为选自通常称为Harborlite®的市售可得的组件。一个特定实例为也可从Imerys市售可得的Harborlite® 900。
沉淀二氧化硅可包括沉淀于硅酸盐基质上的沉淀硅胶。沉淀二氧化硅可为无定形二氧化硅。
然后可将硅酸钠溶液添加至基质悬浮液中，这会提高pH。硅酸钠与基质的重量比可为例如约1:3，但可使用任何合适的比率。硅酸钠可包括包含氧化钠(Na2O)和二氧化硅(SiO2)在内的几种化合物中的任何一种。这种组合可包括例如原硅酸钠(Na4SiO4)、偏硅酸钠(Na2SiO3)和二硅酸钠(Na2Si2O5)。在一些实施方案中，硅酸钠为硅藻岩基硅酸钠。SiO2/Na2O比率为约3.2:1的和浓度为20%的硅酸钠可例如从Imerys购买。SiO2/Na2O比率为约3:1和浓度为34.6%的硅酸钠可例如从PQ Corp购买。
然后可将酸或其盐以足以将浆液的酸度增加(即降低pH)至适合于二氧化硅沉淀到基质表面上的pH范围的量添加至浆液中。可选择任何合适的酸，这种选择在本领域技术人员的专门知识范围内。酸可包括硫酸、磷酸、盐酸、硝酸和/或乙酸中的一种或多种。沉淀硅酸盐可在基质的表面形成涂层(例如层)。
随着pH降低，可定期搅拌浆液。根据一些实施方案，可持续搅拌直至发生二氧化硅胶凝化，这可在基质上形成涂层。根据一些实施方案，搅拌可进行约25至约60分钟，这取决于溶液的酸度和浆液中的硅酸钠浓度。然后可过滤浆液并可将水添加至悬浮液中以助于过滤。产生的滤饼可用水洗涤。然后可将经洗涤的滤饼干燥直至滤饼中的过量流体已经蒸发。例如，可在约110℃至约200℃范围内的温度下干燥滤饼。产生的滤饼包括具有沉淀二氧化硅涂层的硅酸盐过滤组件，比如硅藻岩(或硅藻土)。
沉淀二氧化硅可包括共凝胶。例如，可将硫酸镁、铝酸钠或两者添加至硅酸钠溶液中，形成沉淀二氧化硅或沉淀硅胶。加入硫酸盐或铝酸盐可与沉淀硅酸盐一起形成硅酸盐结构。当沉淀硅酸盐为凝胶(比如硅胶)时，加入硫酸盐或铝酸钠可形成共凝胶。
本文公开的助滤剂材料具有粒度。粒度可通过技术人员现在已知或以后发现的任何适当测量技术来测量。在一种示例性方法中，使用Leeds and Northrup Microtrac X100激光粒度分析仪(Leeds and Northrup, North Wales, Pennsylvania, USA)测量粒度和粒度特性，比如粒度分布(“psd”)。给定颗粒的尺寸以通过悬浮液沉积的等效直径的球的直径表示，也称为等效球直径或“esd”。中值粒度或d50值为按重量计50%的颗粒具有小于该d50值的esd的值。d10值为按重量计10%的颗粒具有小于该d10值的esd的值。d90值为按重量计90%的颗粒具有小于该d90值的esd的值。
助滤剂材料可具有约1至约300 µm，比如约40至约300 µm、约40至约250 µm、约100至约250 µm、约5至约150 µm、约40至约140 µm、约60至约120 µm、约20至约50 µm、约30至约50 µm、约30至约60 µm、约60至约90 µm、约90至约120 µm、约120 µm至约150 µm、约1至约40µm、约10至约40 µm、约10至约30 µm或约15至约25 µm范围内的中值粒度(d50)。
助滤剂材料可具有约50至约700 µm，比如约300至约700 µm、约300至约500 µm、约100至约300 µm、约200至约400 µm、约50至约300 µm、约100至约200 µm、约200至约300 µm、约50至约100 µm、约60至约140 µm、约70至约120 µm或约80至约110 µm范围内的d90。
助滤剂材料可具有约1至约30 µm，比如约1至约10 µm、约10至约20 µm、约20至约30 µm、约5至约15 µm、约15至约25 µm、约20至约25 µm、约2至约20 µm、约3至约15 µm、约4至约12 µm、约5至约10 µm、约1至约5 µm或约1至约3 µm范围内的d10。
对于d10、d50和d90给出的值，单独或者以任何组合考虑，均适用于本文提及的每种助滤剂材料。每个特定值或值的范围可应用于生源二氧化硅、火山玻璃、硅酸盐、硅藻土、珍珠岩(包括膨胀或未膨胀的)、纤维素、硅胶中的任何一种。
助滤剂材料可具有约50至约5000毫达西(“md”)范围内的渗透率。例如，助滤剂材料可具有约50至约2000 md、约50至约1000 md、约50至约500 md、约50至约300 md、约50至约200 md、约50至约100 md、约100至约400 md、约100至约300 md、约100至约200 md、约200至约300 md、约100至约4000 md、约100至约3000 md、约500至约3000 md、约500至约1500md、约1500至约3000 md、约200至约2000 md、约200至约1000 md、约200至约500 md、约500至约1000 md、约1000至约1500 md、约1500至约2000 md、约2000至约2500 md、约2500至约3000 md或约1000至约2000 md范围内的渗透率。渗透率可通过技术人员现在已知或以后发现的任何适当测量技术来测量。渗透率通常以达西单位或达西测量，如由1 cm高和具有1cm2截面的多孔床的渗透率测定的，粘度为1 mPa•s并且在1个大气压的施加压差和20℃下流速为1 cm3/秒的流体(例如水)流过该多孔床。用于测量渗透率的原理先前已从达西定律对于多孔介质推导出来(参见例如J. Bear, “The Equation of Motion of aHomogeneous Fluid: Derivations of Darcy’s Law,” in Dynamics of Fluids inPorous Media 161-177 (2nd ed. 1988))。存在可能与渗透率相关的一系列装置和方法。在一种用于测量渗透率的示例性方法中，一种特殊构造的装置设计为由过滤介质在水中的悬浮液在隔膜上形成滤饼；并测量指定体积的水流过已知横截面积的测量厚度的滤饼所需的时间。每个特定值或值的范围可应用于生源二氧化硅、火山玻璃、硅酸盐、硅藻土、珍珠岩(包括膨胀或未膨胀的)、纤维素、硅胶中的任何一种。
如本文使用的“表面积”是指BET表面积。如本文使用的“BET表面积”是指用于根据Brunauer、Emmett和Teller (“BET”)理论计算物理吸收分子的比表面积的技术。BET表面积可用使用氮气作为吸附剂气体的Gemini III 2375表面积分析仪或可从MicromeriticsInstrument Corporation (Norcross, Ga., USA)获得的ASAP® 2460表面积和孔隙度分析仪测量。助滤剂材料可具有从约0.5 m2/g或从约1 m2/g或从约5 m2/g或从约10 m2/g或从约25 m2/g至440 m2/g范围内的BET表面积。例如，助滤剂材料可具有约50 m2/g至约300 m2/gg、约50 m2/g至约200 m2/g、约50 m2/g至约150 m2/g、约100 m2/g至约200 m2/g或约100m2/g至约150 m2/g范围内的BET表面积。每个特定值或值的范围可应用于生源二氧化硅、火山玻璃、硅酸盐、硅藻土、珍珠岩(包括膨胀或未膨胀的)、纤维素、硅胶中的任何一种。
根据一些实施方案，助滤剂材料可具有从约5 lbs/ft3或从约10 lbs/ft3至约40lbs/ft3范围内的湿密度。例如，助滤剂材料可具有从约5 lbs/ft3或从约10 lbs/ft3至约20lbs/ft3、从约5 lbs/ft3或从约10 lbs/ft3至约15 lbs/ft3、约20 lbs/ft3至约30 lbs/ft3、约15 lbs/ft3至约25 lbs/ft3、约25 lbs/ft3至约35 lbs/ft3、约15 lbs/ft3至约20 lbs/ft3、约20 lbs/ft3至约25 lbs/ft3或约25 lbs/ft3至约30 lbs/ft3范围内的湿密度。每个特定值或值的范围可应用于生源二氧化硅、火山玻璃、硅酸盐、硅藻土、珍珠岩(包括膨胀或未膨胀的)、纤维素、硅胶中的任何一种。
“湿密度”为材料孔隙率的指标。例如，湿密度反映可用于过滤过程中截留颗粒物质的空隙体积，并且因此，湿密度可用于确定过滤效率。湿密度也表示材料的孔隙率百分比，其可用以下公式表示：
孔隙率= 100 * [1-(湿密度/真密度)]
因此，如果真密度保持相对恒定，则具有较低湿密度的助滤剂材料或例如过滤组件可能会导致产物具有更大的孔隙率，并从而可能会产生更大的过滤效率。鉴于湿密度反映吸附剂组件在过滤过程中截留物质的空隙体积，湿密度较低可表明吸附剂组件具有高空隙体积，并从而可吸附流体中更多的颗粒和/或成分。
根据一种示例性方法，为测量湿密度，将已知重量为约1.00至约2.00 g的材料样品置于校准的15 ml离心管中。然后加入去离子水以补足约10 ml的体积。彻底摇动混合物直至所有样品均被润湿，并且没有粉末残留。在离心管顶部周围添加另外的去离子水，以冲洗掉由于摇动而附着于管侧面的任何混合物。然后将管在配备有Model 221水平转子的IECCentra® MP-4R离心机(International Equipment Company; Needham Heights,Massachusetts, USA)上以2500 rpm离心5分钟。离心后，在不干扰固体的情况下小心地取出管，并以cm3测量沉降物质的水平(即体积)。粉末的离心湿密度可通过将样品重量除以测量体积来计算。
表面能
助滤剂材料的表面能可使用已知技术测量。根据本发明，可使用如由SurfaceMeasurement Systems (总部位于Alperton, London, HA0 4PE, UK)供应的反气相色谱表面能分析仪(iGC-SEA)来测量表面能。iGC-SEA的操作基于反气相色谱(IGC)方法，并且为一种用于表征固体材料表面和堆积特性的气相技术。本质上，该测量为常规气相色谱(GC)实验的反转。圆筒柱用目的固体材料均匀地填充，出于本发明的目的其一般地呈粉末形式。然后以固定的载气流速将恒定浓度的气体脉冲沿柱向下注入，并通过检测器测量脉冲或浓度前沿沿柱向下洗脱所需的时间。然后用不同气相探针分子进行的一系列IGC测量使得能够获得固体样品的广泛范围的物理化学特性。注入的气体分子通过材料并以分配系数Ks吸附于表面上：
Ks=Vn/Ws
其中Vn为净保留体积，其为通过柱洗脱进样所需的载气体积，而Ws为样品的质量。Vn为探测气体与固体样品相互作用强度的量度，并且认为是从IGC实验中获得的基本数据，其使得能够计算一系列表面和堆积特性。关于符号γd 0.16、γd 0.08、γd 0.0016，γ值后面的数字表示气体的表面覆盖率。因此，γd 0.16表示表面的16% (按体积计)被气体覆盖，γd 0.08表示表面的8% (按体积计)被气体覆盖，γd 0.0016表示表面的1.6% (按体积计)被气体覆盖。
例如，为了在iGC-SEA上并且根据本发明测量表面能，可实施以下步骤。
1. 测量助滤剂材料样品的BET表面积。如本文使用的“表面积”是指BET表面积。如本文使用的“BET表面积”是指用于根据Brunauer、Emmett和Teller (“BET”)理论计算物理吸收分子的比表面积的技术。BET表面积可用使用氮气作为吸附剂气体的Gemini III 2375表面积分析仪或可从Micromeritics Instrument Corporation (Norcross, Ga., USA)获得的ASAP® 2460表面积和孔隙度分析仪测量。
2. 将一定量的助滤剂材料填充到玻璃圆筒柱中。在具有2 mm内径的柱中，装载到柱中的材料量应为约7 mm的填充高度，或者应具有约0.5 m2的BET表面积。如果在柱中产生较高水平的材料，则使用表面积测量。
3. 将填充有助滤剂材料的柱装载到iGC-SEA中。
4. 在50℃下测量表面能。
5. 分散表面能(γd)使用以下烷烃中的至少3种来测量：庚烷、辛烷、壬烷、癸烷和十二烷。优选的是提供0.16的表面覆盖率的最高级烷烃。优选的是低洗脱速率(例如约7cm3/分钟)。一般地，洗脱速率需要足够低以允许至少约0.2分钟的洗脱时间。
6. 使用二氯甲烷(CH2Cl2)测量碱型表面能(γ-)。优选的是低洗脱速率(例如约7cm3/分钟)。一般地，洗脱速率需要足够低以允许至少约0.2分钟的洗脱时间。
7. 使用乙酸乙酯(CH3COOC2H5)测量酸型表面能(γ+)。当与γ-相比较，使用更高的洗脱速率来测量γ+。例如，20 cm3/分钟或大于20 cm3/分钟的洗脱速率为合适的，并且对于低表面覆盖率(例如小于0.05)建议更长的实验时间(例如多达约500分钟)。可从原始数据色谱图中至少一个表面覆盖率为0.01或更低的数据点和一个表面覆盖率介于0.01-0.05之间的数据点，鉴定洗脱峰。在数据分析软件中使用手动峰鉴定为可接受的。
8. SEA数据分析软件用于计算各种类型的表面能，γd (0.16)、γd (0.08)、γd(0.0016)、γ+、γ-。
过滤方法
可使用已建立的技术和/或设备过滤非水性液体(例如生物柴油)。例如，可将助滤剂材料填充于柱中，并在施加或不施加另外压力的情况下过滤非水性液体。优选地，非水性液体应与助滤剂材料接触至少约10分钟。非水性液体可与助滤剂材料接触长达约30分钟。根据所用助滤剂材料的性质并为了达到期望水平的甾醇葡糖苷和/或饱和单甘油酯和/或为了达到根据ASTM D7501的期望的冷浸时间，接触时间可变化。也可控制和/或变化进行过滤的温度。例如，温度可保持在约10℃至约30℃，例如约12℃至约25℃，例如约18℃至约24℃或约20℃至约25℃的范围内。该时间(范围)和温度(范围)在本文中可称为“处理时间”和“处理温度”。
图1显示非水性液体(例如生物柴油或FAAE)的示例性工艺流程。图1为通过过滤系统进行生物柴油净化的示意图。过滤系统(10)包括具有吸附剂材料(14)的吸附柱(12)。吸附剂材料(14)包括用于净化生物柴油(16)的助滤剂。生物柴油(16)可为粗生物柴油或先前经过滤的生物柴油。尽管图1仅显示单个吸附柱(12)，但应当理解，可串联和/或并联放置两个或更多个吸附柱，以提高过滤系统(10)的过滤速率和/或提高经过滤的生物柴油的净化。粗生物柴油(16)可包括脂肪酸烷基酯(FAAE)或油的粗进料，其与足够量的吸附剂材料(14)接触以去除杂质，比如甾醇糖苷和/或饱和单甘油酯。其他杂质可包括以下一种或多种：肥皂、含磷化合物、催化剂、金属、游离甘油、叶绿素、游离脂肪酸和其他降低生物柴油稳定性的杂质。合适的吸附剂材料(14)包括本文所述的助滤剂材料(例如珍珠岩，其可进一步包括另外的助滤剂材料)。通过吸附剂材料(14)之后，生物柴油视为经过滤的生物柴油(18)。
净化的生物柴油(18)离开吸附柱(12)，并可任选地转到蒸发器(20)。蒸发器(20)可用于回收净化的生物柴油(18)的醇成分，比如甲醇。蒸发器(20)可为闪蒸蒸发器。在通过蒸发器(20)之后，生物柴油可经历进一步处理以产生生物柴油产品(22)。
当生物柴油(16)通过吸附剂材料(14)时，杂质沉淀物可聚积在吸附剂材料(14)上，从而降低吸附剂材料(14)的流速和过滤效率。这些杂质和助滤剂的组合层有时称为“滤饼”。随着越来越多的颗粒和/或杂质沉淀于滤饼上，滤饼可变得被碎屑饱和至其中流体不再能够以可接受的速率通过的程度。为助于缓解这个问题，可通过“主体进料”引入另外的助滤剂材料。主体进料为在流体到达滤饼之前，比如在生物柴油(16)接触吸附剂材料(14)之前，将另外的助滤剂材料引入到待过滤流体中的过程。助滤剂材料沿着未过滤流体的路径，并且在到达吸附剂材料(14)后，添加的助滤剂材料将粘合或沉降于滤饼上。这些另外的助滤剂材料层导致滤饼膨胀和变厚，并增加滤饼截留另外碎屑和杂质的能力。主体进料还可助于助滤剂材料在滤饼中保持开放结构，这可助于保持滤饼的渗透率和流速。
助滤剂材料可用于多种过滤过程和组合物。滤器元件可用于支撑助滤剂材料。滤器元件可含有流体可流动通过的滤器元件空隙。助滤剂材料可施加于滤膜，以保护其和/或提高过滤过程中待过滤液体的透明度。助滤剂材料可直接添加至流体，比如待过滤的非水性流体(例如生物柴油)中，以增加流速和/或延长过滤周期。助滤剂材料可用作滤器元件的预涂层，用于主体进料中以助于提高滤饼的使用寿命和/或保持通过滤器的流动特性，或在过滤过程中预涂层和主体进料两者的组合。
助滤剂材料也可用于多种过滤方法。过滤方法可包括用助滤剂材料预涂布至少一个滤器元件，并使至少一种待过滤的液体与至少一个涂布的滤器元件接触。在这种实施方案中，接触可包括使液体通过滤器元件。在一些实施方案中，过滤方法包括使助滤剂材料悬浮于待过滤的液体中，并且之后将助滤剂材料与经过滤的液体分离。
过滤后，非水性液体(例如生物柴油)中甾醇葡糖苷和/或饱和单甘油酯的量可小于约10 ppm，例如低于约9 ppm，例如低于约8 ppm，例如低于约7 ppm，例如低于约6 ppm，或低于5 ppm，或低于4 ppm。经过滤的非水性液体中甾醇葡糖苷和/或饱和单甘油酯的水平可为至少1 ppm。
非水性液体中甾醇葡糖苷和/或饱和单甘油酯的水平可通过ASTM D6584进行测量。
实施例
现将参考以下实施例仅通过实例而非限制性地描述本发明。出于与相同特征有关的实施例部分的目的，可提及样品、材料、助滤剂材料或吸附剂。
测试方法和样品
与测试的助滤剂材料相关的细节列于表1。所有材料均为市售可得的。
与非水性液体过滤和随后的冷浸测试(ASTM D7510)相关的细节阐述如下。
剂量(wt%)为相对于非水性液体和添加的助滤剂材料的总重量。
在以下实施例中，将助滤剂材料和生物柴油混合，持续指定的“处理时间”并在“处理温度”下。在表5中，过滤混合物所需的时间报告于标题为“冷处理之后的400 ml过滤时间”的列中。
非水性液体的过滤
根据本发明，使用助滤剂材料过滤非水性液体。根据以下程序过滤样品。
1. 将含有400 ml非水性液体(生物柴油)的烧瓶置于保持在目标温度下的蓄水池中，并留下烧瓶中的非水性液体以获取水的温度。使用砝码来稳定含有非水性液体的烧瓶。
2. 将搅拌器置于烧瓶中并使用PTFE叶轮以300 RPM搅拌非水性液体。用温度计记录非水性液体的温度以检查其是否处于期望的温度(“滤器温度”)下。
3. 一旦非水性液体处于期望的温度下，加入助滤剂材料并将混合物搅拌约10分钟。
4. 把90 mm Whatman #4纸置于600 ml Buchner滤器的表面上。
5. 产生真空并过滤非水性液体和助滤剂材料浆液的组合。
6. 记录过滤的持续时间(“冷处理之后的400 ml过滤时间”)。
7. 留出300 mL滤液用于冷浸程序(ASTM D7501)，并保留剩余的滤液用于其他测试，包括ICP。
冷浸程序：ASTM D7501
过滤后，产生的非水性液体根据ASTM D7501进行冷浸测试。
样品根据ASTM D7501进行冷浸程序，如下所述。
1. 在冷浸测试之前，恢复了样品的“热史”。将样品在40℃下温育3小时，并使得在室温(20℃)下再静置24小时。
2. 将300 mL样品倾入到500 mL锥形瓶中，并与重量环一起置于温度为20℃的冷却器容器中。烧瓶顶部装有ParafilmTM以防止油的氧化。
3. 滤液在冷却浴中放置16小时。
4. 将冷却器的温度设置为25℃，并使得滤液再静置2小时。
5. 通过在滤器组合体的下半部分放置金属隔膜环来组装玻璃纤维滤器，确保表面与顶部齐平。插入0.7 µm厚的玻璃纤维滤器，将漏斗置于顶部并用夹子关闭。
6. 轻轻旋动烧瓶以去除可能附着于侧面的任何颗粒。避免剧烈摇动以避免重新溶解存在的任何固体。
7. 施加真空(70-85 kPa (以Hg计21-25))并倾入液体。记录过滤的持续时间(“冷浸时间”)并在纸表面干燥时完成。为“通过”测试，时间应少于360秒。称为1-B的优质级生物柴油对应于200秒或更短的过滤时间和0.4 wt%或更小的单甘油酯浓度。
表1：测试材料
材料参考编号 可得自 材料类型 D<sub>50</sub>/µm SA/m<sup>2</sup>/g 湿密度/g/L
1 Imerys DE和硅酸镁的复合物 45 200 360
2 Imerys DE硅胶和柠檬酸的复合物 45 100 455
3 Imerys 纤维素 35 0.93 320
4 Imerys 硅藻土(DE) 23.5 4.28 366
5 Imerys 膨胀研磨珍珠岩 35.8 1.08 210
6 Imerys DE和硅胶的复合物 45 140 360
7 Imerys DE和硅胶的复合物 20.9 65 360
8 Dallas Group 硅酸镁 95 383 400
9 Imerys 膨胀研磨珍珠岩 34.1 1.4 280
实施例1
以冷浸程序测试了一些吸附剂。测试的生物柴油为玉米基生物柴油，并且在本文中称为生物柴油A。结果如表2所示。
表2：ASTM D7501冷浸结果
材料 剂量/wt% 滤器温度/℃ (°F) 冷浸时间/s
无 无 未过滤 18,000
4 0.4 18.3 (65) 578
5 0.4 18.3 (65) 100
7 0.4 18.3 (65) 93
实施例2
以冷浸程序测试了一些吸附剂。测试的生物柴油为大豆基生物柴油，并且在本文中称为生物柴油B。结果如表3所示。
表3：ASTM D7501冷浸结果
材料 材料剂量/wt% DE剂量/wt% 滤器温度/℃ (°F) 冷浸时间/s
无 无 无 未过滤 560
6 0.15 0.20 17.2 (63) 82
8 0.15 0.20 17.2 (63) 121
实施例3
以冷浸程序测试了一些吸附剂。测试的生物柴油为大豆基生物柴油，并且在本文中称为生物柴油C。TSG为以ppm存在的总甾醇葡糖苷并且通过气相色谱、ASTM D6584测量。结果如表4所示。
表4：ASTM D7501冷浸结果
材料 剂量/wt% 滤器温度/℃ (°F) 冷浸时间/s TSG/ppm
无 无 未过滤 290
滤纸 无 18.3 (65) 180 8.6
5 0.4 12.8 (55) 79 4.7
6 0.4 12.8 (55) 74 3.7
5 0.4 23.9 (75) 109 5.3
6 0.4 23.9 (75) 86 6.5
实施例4
以冷浸程序测试了一些吸附剂。测试的生物柴油为大豆甲酯，并且在本文中称为生物柴油D。结果如表5所示。冷处理之后的400 mL过滤时间为根据ASTM D7501测试之前过滤生物柴油所需的时间(冷浸时间)。
表5：ASTM D7501冷浸结果
材料 剂量/wt% 滤器温度/℃ (°F) 处理时间/分钟 冷浸时间/s 冷处理之后的400 mL过滤时间/分钟
无 无 未过滤 - 9720
滤纸 无 12.8 (55) - 293 10.8
滤纸 无 23.9 (75) - 8160 10
4 0.4 12.8 (55) 10 380 5.6
5 0.4 12.8 (55) 10 242 4.5
6 0.4 12.8 (55) 10 800 5.3
5 0.4 18.3 (65) 10 4370 2.5
6 0.4 18.3 (65) 10 4422 3.5
5 0.4 23.9 (75) 10 8160 2.1
6 0.4 23.9 (75) 10 5446 3.1
5 0.4 23.9 (75) 10 3540 2.7
2 0.4 12.8 (55) 10 1739 4.2
3 0.4 12.8 (55) 10 199 3.7
9 0.4 12.8 (55) 10 268 5.8
5 0.4 12.8 (55) 30 83 3.9
4 0.4 12.8 (55) 30 120 4.8
6 0.4 12.8 (55) 30 353 6
实施例5
以冷浸程序测试了一些吸附剂。结果如表6所示。测试的生物柴油为大豆甲酯，并且在本文中称为生物柴油。在表6中还提供表面能结果。
表6：ASTM D7501冷浸结果
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通过考虑本文公开的本发明的说明书和实践，本发明的其他实施方案对于本领域的技术人员将为显而易见的。旨在将说明书和实施例仅视为示例性的，本发明的真实范围和精神由所附权利要求指明。

Claims (19)

1.一种用于过滤非水性液体的方法，所述方法包括：
提供非水性液体；
通过助滤剂材料过滤所述非水性液体，其中所述助滤剂材料具有大于约32的分散表面能(γd 0.08)。
2.一种用于过滤非水性液体的方法，所述方法包括：
提供非水性液体；
通过助滤剂材料过滤所述非水性液体，其中所述助滤剂材料具有大于1的碱性表面能:酸性表面能的比率(γ-/γ+)。
3.权利要求1或2的方法，其中所述助滤剂材料包含以下一种或多种、由以下一种或多种组成或基本上由以下一种或多种组成：生源二氧化硅、火山玻璃、硅酸盐、硅藻土、珍珠岩、纤维素、硅胶。
4.权利要求1-3中任何一项的方法，其中所述助滤剂材料包含珍珠岩、由其组成或基本上由其组成。
5.权利要求4的方法，其中所述珍珠岩为膨胀珍珠岩。
6.权利要求4的方法，其中所述珍珠岩为未膨胀珍珠岩。
7.权利要求1-6中任何一项的方法，其中所述助滤剂材料为复合材料。
8.权利要求7的方法，其中所述复合材料包含硅藻土和硅胶、由其组成或基本上由其组成。
9.一种用于过滤非水性液体的方法，所述方法包括：
提供非水性液体；
通过助滤剂材料过滤所述非水性液体，其中所述助滤剂材料包含珍珠岩、由其组成或基本上由其组成。
10.权利要求9的方法，其中所述珍珠岩为膨胀珍珠岩。
11.权利要求9或10的方法，其中所述珍珠岩为研磨珍珠岩。
12.权利要求11的方法，其中所述研磨珍珠岩具有约20 μm或30 μm至约50 μm的中值粒度(d50)。
13.权利要求9-12中任何一项的方法，其中所述研磨珍珠岩具有从约5 lbs/ft3或从约10 lbs/ft3至约20 lbs/ft3的湿密度。
14.权利要求1-13中任何一项的方法，其中所述助滤剂从所述非水性液体中吸附甾醇葡糖苷和/或饱和单甘油酯。
15.权利要求1-14中任何一项的方法，其中所述非水性液体包含生物柴油、由其组成或基本上由其组成。
16.权利要求15的方法，其中所述生物柴油符合ASTM D6751。
17.权利要求15或16的方法，其中所述非水性液体还包含石油基柴油燃料。
18.权利要求1-17中任何一项的方法，其中所述非水性液体在约10℃至约30℃或约12℃至约25℃的温度范围下过滤。
19.权利要求1-18中任何一项的方法，其中所述助滤剂材料作为主体进料添加至所述非水性液体中。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4299174A1 (en) 2022-06-30 2024-01-03 Clariant International Ltd Adsorbent composition with improved filtration behavior

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1097350A (zh) * 1993-07-13 1995-01-18 河北省崇礼县助滤剂厂 珍珠岩助滤剂
CN101029251A (zh) * 2006-02-02 2007-09-05 可更新能源集团 生物柴油的冷却过滤方法
US20090065435A1 (en) * 2007-09-10 2009-03-12 Powell Intellectual Property Holdings, Llc Modified Biogenic Silica and Method for Purifying a Liquid
US20090300972A1 (en) * 2006-02-28 2009-12-10 Massoud Jalalpoor Physical Refining Process Using Adsorbent Particles for the Production of Biodiesel Fuel
WO2019118819A1 (en) * 2017-12-14 2019-06-20 Imerys Usa, Inc. Filter aids for treating oil and methods of preparation and use thereof
CN109943600A (zh) * 2019-04-15 2019-06-28 山东新元素生物科技有限公司 一种低酸值生物柴油及维生素e的制备方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8097049B2 (en) * 2008-02-07 2012-01-17 The Dallas Group Of America, Inc. Biodiesel purification by a continuous regenerable adsorbent process
MY197124A (en) * 2015-02-26 2023-05-26 Imerys Filtration Minerals Inc Filter aids for biodiesel and edible oil filtration and methods and uses of the filtering aids
US20180185816A1 (en) * 2015-08-28 2018-07-05 Imerys Filtration Minerals, Inc. High permeability composite magnesium silicate filter aids
EP3408007A4 (en) * 2016-01-28 2020-01-01 Imerys Filtration Minerals, Inc. ACID-TREATED FILTER AID MIX
US20190168145A1 (en) * 2016-08-11 2019-06-06 Imerys Filtration Minerals, Inc. Antimicrobial compositions and related methods of use

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1097350A (zh) * 1993-07-13 1995-01-18 河北省崇礼县助滤剂厂 珍珠岩助滤剂
CN101029251A (zh) * 2006-02-02 2007-09-05 可更新能源集团 生物柴油的冷却过滤方法
US20090300972A1 (en) * 2006-02-28 2009-12-10 Massoud Jalalpoor Physical Refining Process Using Adsorbent Particles for the Production of Biodiesel Fuel
US20090065435A1 (en) * 2007-09-10 2009-03-12 Powell Intellectual Property Holdings, Llc Modified Biogenic Silica and Method for Purifying a Liquid
WO2019118819A1 (en) * 2017-12-14 2019-06-20 Imerys Usa, Inc. Filter aids for treating oil and methods of preparation and use thereof
CN109943600A (zh) * 2019-04-15 2019-06-28 山东新元素生物科技有限公司 一种低酸值生物柴油及维生素e的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陈伟;李天吉;苏明华;: "棕榈油生物柴油低温流动性能研究", 粮油加工, no. 01, 8 January 2008 (2008-01-08), pages 58 - 61 *

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