CN1216971A - 微孔泡沫组合物及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种硬质微孔泡沫组合物及其制造方法。该泡沫组合物是无毒、对环境友好的组合物,它具有改进的对液体的吸收/吸附和保持性,它没有已有技术中的泡沫那么硬,不含对花卉和作物寿命有不利影响的聚合副产物,它是一种从稻壳热解获得的含有分散活性炭颗粒的稻壳灰经苛性浸提而获得的苛性硅酸盐溶液(而非来自商品硅酸钠溶液)的发泡混合物。可以获得商品级的有价值的副产物包括活性炭和氟化钠。

Description

微孔泡沫组合物及其方法
本发明的领域
本发明涉及用于保持花卉、农业、苗圃和园艺用途(例如插花(cut flowers)，作物繁殖介质和培育土方，土壤调节剂，护根等)的液体的微孔(fine-celled)硬质泡沫。
本发明的背景
目前的商品花卉和园艺泡沫是苯酚/甲醛泡沫，它们对健康有潜在的危害并且还有环境问题，原因是按1986年超级基金修改和重新核定法案(SuperfundAmendments and Reauthorization Act)(SARA)标题Ⅲ的313节和40 C.F.R.372部分的记录要求，苯酚和甲醛都是有毒性的化学品。同样地，甲醛被天然毒物学大纲(National Toxicology Program)(NTP)，国际癌症研究机构(International Agencyfor Research on Cancer)(IARC)和美国政府工业卫生工作者会议(AmericanConference of Government Industrial Hygienists)(ACGIH)列为致癌物。Smithers-Oasis,U.S.A.和其它公司目前销售苯酚/甲醛泡沫(“PF”泡沫)，并且加利福尼亚州目前要求在PF泡沫上贴上如下标签：“警告！本产品含有加利福尼亚州已知的致癌的化学品”。
业已试图提供无毒、对环境友好的花卉、农业和园艺泡沫，但就申请人所知，这些泡沫中没有一种是工业上可接受的。一种这样不成功的尝试已用来开发二氧化硅泡沫，它是使用由氧化钠(Na2O)水溶液和二氧化硅(SiO2)组成的工业标准硅酸钠，其中SiO2与Na2O之比为3.22，可溶性固体的量为39.3％。这种二氧化硅泡沫是在连续、高速混合机中将表面张力降低剂(浮油混合物)和聚合物形成剂(氟硅酸钠)注入到硅酸钠中形成的。同样地，将棉花增强纤维，如棉屑(260微米)与硅酸钠混合，以便在所得的泡沫中获得粘结强度，加入着色剂以获得所需的颜色。在混合器中注入压缩空气或氮气来控制泡沫的最终干密度。尽管这种方法和这些原料制得了包含直径为40至60微米微孔的二氧化硅泡沫产物，但由于多孔性结构中的毛细管推斥作用，可达到的最佳液体保持量为39体积％。这种泡沫的另一个不希望有的性质是其在大约4磅/立方英尺的实用最低密度时的硬度。当用作插入插花的花卉泡沫时，硬度限制了它用于大块成茎(large-stemmed)的花卉，甚至当插入花卉时对茎干也存在潜在的损坏。
美国专利3,741,898和3,856,539在不含任何大量填料或增强剂的情况下制备二氧化硅泡沫产品。“大量”的填料或增强剂是指以干重计其量超过约10重量％或以湿重计其量超过约3重量％的碱金属硅酸盐(商品硅酸钠)原料。所制得的这些泡沫产品用作结构和绝缘材料，但却一点也不被花卉、农业、苗圃和园艺工业所接受。
术语“二氧化硅”和“硅酸盐”在贸易上可互换使用。在上述专利中，来自硅酸钠溶液的二氧化硅泡沫产品被限定为不含多于大量(10％)的填料或增强材料。在本发明中，存在明显超过10％的“填料”和增强材料，如活性炭和纤维素纤维；并且来自稻壳灰苛性浸提的苛性硅酸盐溶液含约0.5重量％的金属。
因此非常希望能制备一种吸收/吸附和保持液体性能改进的微孔硬质泡沫组合物，当用作插入插花的花卉泡沫时，该组合物不象已有技术中的泡沫那么硬，当将插花插入泡沫时，硬度不会限制其用于大块茎干的花卉并且不会损坏花卉的茎干，上述组合物不含有害浓度的聚合副产物，如对插花寿命不利的氟化钠，不需要加入昂贵的着色剂，因而对花卉使用是需要的并且是合适的。
也非常希望能制备一种作为用于作物和其它农业插枝、种子、秧苗、苗木、树木的繁殖介质或块体，作为土壤调节剂、护根等是合适和有用的泡沫组合物。
也非常希望能制备这样一种泡沫组合物，它价廉，使用废产物，即含遍布于其中的分散的活性炭的稻壳灰，并且含有可被副产物所涉及的各种工业领域接受的有价值的副产物。
本发明的概述
本发明涉及一种硬质泡沫组合物及其制备方法，该方法能制备一种具有一定硬度的微孔硬质泡沫，使得插花和作物剪取物能方便而容易地插入泡沫中，在将它们插入时不会损坏茎干或剪取物，它们使用由含有已被活化的分散碳的稻壳灰的热解反应形成的含碳的非晶形二氧化硅的苛性溶液，活性炭在苛性浸提过程中作为惰性物料通过，并且与非晶形二氧化硅多孔性结构产生协同作用，能吸收/吸附和保持比已有技术中的泡沫更多的液体，本发明的组合物不含水溶性氟化钠和其它副产物以及发泡过程的反应物。令人意想不到的是，热解和苛性浸提减小了活性炭颗粒的大小，这样它们就不会破坏泡沫的多孔性结构，从而改进了液体的吸收/吸附。
本发明的方法是通过使一混合物发泡来制备硬质泡沫组合物，所述混合物是由从包含在热解过程中形成的活性炭并且在苛性浸提过程中是惰性的稻壳灰经苛性浸提而得到的非晶形二氧化硅组成的苛性硅酸盐溶液、表面张力降低剂、聚合物形成剂和纤维素类的增强纤维材料如棉屑的混合物。活性炭与所得的发泡组合物的微孔性结构发生协同作用但却不会影响它，以吸收/吸附并保持液体，其颗粒大小通过热解和苛性浸提而减小，从而它不会破坏泡沫组合物的多孔性结构。除去任何所有的发泡副产物，包括氟化钠，过量的反应物，和表面张力降低剂。
目前商品购得的稻壳灰是在炉内气化或燃烧或灼烧稻壳制得的。热解是一种通过加热在物质中发生的化学变化。燃烧是灼烧或伴随着产生热量和发光的化学变化(尤其是氧化)的作用或过程。在此两种情况中，制得了活性炭分散遍布于其中的主要是非晶形的稻壳灰。有利的是，在稻壳热解和所得稻壳灰苛性浸提的过程中，活性炭颗粒被减小到一律小于商品购得的颗粒状活性炭(GAC)和粉末状活性炭(PAC)的大小，这种颗粒大小不会破坏发泡产物的通常多孔性结构。
为了方便起见，术语“热解”包括燃烧，气化，和能从稻壳制成稻壳灰和活性炭的任何所有形式的加热。
可用于从稻壳制成稻壳灰和活性炭的任何热解方法都可以在本发明中使用。
在目前的灼烧或燃烧过程中，将原料稻壳连续地加到炉的顶部中，而将灰连续地从底部取出。炉温通常为800°F至约1400°F，而灰在炉内的停留时间约为3分钟。从炉中取出后，快速地冷却灰，以便达到容易处理。当采用这种方法处理时，二氧化硅保持比较纯净的非晶形状态，而非已知为石英、鳞石英或白硅石的结晶形式。从非晶形转变成结晶状态通常发生在当二氧化硅保持在很高的温度如2000°F下一段比较长的时间时。使二氧化硅保持在非晶形状态的意义在于二氧化硅保持多孔骨架结构，就不会迁移形成晶体，这样非晶形形式的二氧化硅就不会产生矽肺，从而就减少了小心处理的步骤。稻壳的灼烧或燃烧与时间-温度有关，在这些条件下灼烧这些壳从活化碳的灼烧壳中制得含有碳颗粒的稻壳灰。稻壳的常规燃烧产生约3重量％至约13重量％的活性炭。稻壳灰中存在的活性炭量取决于燃烧量。若发泡过程和发泡组合物中的稻壳灰中的活性炭用量无法在制备花卉、农业、苗圃和园艺泡沫中很好地利用，则这种过量的活性炭可以从苛性浸提的稻壳灰硅酸盐溶液中分离出来，并且它是非常有价值和非常纯净的活性炭产物。尽管非晶形稻壳灰是较好的，但某些结晶稻壳灰也可以存在。
在目前的稻壳灰的气化中，使用常规的煤气化装置。在约800°F的温度下在炉内加热稻壳，收集气体然后燃烧产生能量，回收包含活性炭的稻壳灰。活性炭的量达40重量％或更多。可由常规过滤方法和设备除去任何或所有过量的活性炭，该活性炭是一种有价值的商品。
一般来说，在工业化燃烧稻壳作为能源中，所得的灰包含约0.5％的痕量金属，如镁、钾、铁、铝、钙、钛和锰。
从非晶形稻壳灰制备苛性硅酸盐溶液是一苛性浸提过程。用苛性溶液如氢氧化钠(NaOH)加热稻壳灰，所述苛性溶液与固体二氧化硅(SiO2)反应，获得硅酸钠溶液。主要的化学反应表示如下： ，其中“n”代表二氧化硅/碱的重量比。
对于目前的工业标准溶液，化学反应变成： 。
除了氢氧化钠外，碳酸钠/氧化钙反应产物，氢氧化钠副产物溶液，和低级的苏打灰/石灰源等都可以在苛性浸提过程中使用。
目前不是来自稻壳灰的商品级的液体硅酸钠的二氧化硅/碱的重量比约为1.6至约3.8。这种比率对本发明由稻壳灰形成的液体硅酸钠来说是令人满意的。
如前所述，在稻壳热解和非晶形稻壳灰苛性浸提来制备硅酸钠溶液的过程中，活性炭颗粒被减小到一律小于商品购得的颗粒状活性炭(GAC)和粉末状活性炭(PAC)的颗粒大小。常见的粉碎的颗粒状活性炭的大小为12×40和8×30 U.S.标准筛目，它们的直径分别为1,680-425微米和2,380-590微米。商品购得的PAC的颗粒大小一般为65-90％的颗粒通过U.S.标准325目(45微米)筛网。由稻壳灰的苛性浸提形成的未提纯硅酸钠溶液中活性炭的颗粒大小为100％的颗粒通过U.S.标准500(25微米)筛网，其平均直径大小约为12微米。
悬浮固体如活性炭在苛性硅酸盐溶液原料中的颗粒大小是至关重要的，原因是较大的颗粒会破坏聚合的二氧化硅泡沫产物中的正常多孔性结构。这种破坏会导致对液体的吸收/吸附和保持性下降。同样地，较大的碳颗粒往往会提高硬度，而这在将花卉茎干插入泡沫时会损坏它们。颗粒大小的分布也是重要的，原因是较小的碳颗粒吸附得比较大的颗粒快。
本发明的组合物包含硬质微孔泡沫产品或组合物，该产品或组合物是由稻壳热解产生的非晶形沉淀二氧化硅、作为惰性物料通过苛性浸提过程并且其颗粒大小不会破坏泡沫组合物的微孔结构的由稻壳的热解形成的活性炭、纤维素纤维和水合的水组成。该泡沫较好地包含约50-63重量％的基本上非晶形沉淀二氧化硅，约4-6重量％的纤维，约13-27重量％的活性炭，约16-19重量％的水的水合物，大多数微孔的直径大小约为40-60微米，其干密度约为5.0-6.0磅/立方英尺，痕量金属为0.5-1.0％。
因此，本发明的一个目的是提供一种泡沫组合物及其制备方法，该泡沫组合物的硬度比已有技术中泡沫的硬度低，本发明的组合物具有改进的液体吸收/吸附和保持性，它不含污染物如氟化物或过量的反应物，不需要加入着色剂，并且在比已有技术泡沫所需的压力低约48-56％的压力下就可将插花茎干、作物剪取物等方便而容易地插入泡沫中，因此它是适用于花卉和园艺用途的，如用于作物和其它农业插枝、种子、秧苗的繁殖介质或块体或用作土壤调节剂、护根，它含有有价值的副产物等。
本发明的另一个目的是提供这样一种泡沫组合物，它价廉，含有由废产物制成的主要组分并含有工业上可接受的有价值的副产物。
本发明的其它和进一步的目的、特征和优点将在通篇说明书和权利要求书中阐明，并且它们是本发明所特有的。
本发明较好实例的描述
本发明涉及一种方法和一种泡沫产品，它使用由稻壳灰的苛性浸提获得的苛性硅酸盐溶液，所述稻壳灰是由稻壳的热解获得的。在此方法中产生活性炭，该活性炭作为惰性物料通过苛性浸提，其颗粒大小不会破坏泡沫产品的多孔性结构。泡沫产品中的活性炭起与多孔性结构的协同作用，以吸收/吸附并保持基本上比已有技术泡沫更多的液体。
本发明的方法包括使一混合物发泡，该混合物是由从包含稻壳热解获得的分散遍布于其中的活性炭的稻壳灰经苛性浸提而得到的苛性硅酸盐溶液(活性炭在苛性浸提过程中作为惰性物料通过并且其减小的颗粒大小不会妨碍所得发泡产物的多孔性结构)、表面张力降低剂、聚合物形成剂和惰性增强纤维的混合物，除去副产物、过量的反应物和表面张力降低剂，使所得的泡沫组合物成型为所需结构的形状，例如适用于花卉、农业、苗圃的三维固体形状，以及园艺形状和介质。对于花卉形状，宜采用能最大程度地减少灰尘的聚合物溶液和当将插花茎干插入固体形状时能延长插花寿命的防腐剂来喷雾所得的固体形状。
所得的泡沫是硬质、微孔泡沫产品或组合物，它由从稻壳热解获得的非晶形沉淀二氧化硅、作为惰性物料通过苛性浸提过程并且其颗粒大小不会破坏泡沫组合物微孔结构的从稻壳热解形成的活性炭、纤维素纤维和水合的水组成。泡沫较好地包含约50-63重量％的基本上非晶形沉淀二氧化硅，约4-6重量％的纤维，约13-27重量％的活性炭，约16-19重量％的水的水合物，大多数微孔的直径大小约为40-60微米，其干密度约为5.0-6.0磅/立方英尺，痕量金属为0.5-1.0％。下述实施例1是目前制备本发明泡沫组合物的一个较好的方法。
实施例1
分析从稻壳灰(RHA)制得的非晶形硅酸钠溶液，测定其SiO2/Na2O之比，可溶性固体(Si:Na固体)，悬浮固体(碳+未反应的RHA)，固体总量，和未提纯RHA硅酸钠中的水的重量百分数。这些性质对有关所用的聚合物形成剂的量的整个化学反应平衡来说是至关重要的。
使用机械搅拌器将得自RHA的非晶形硅酸钠与2.6重量％的棉屑增强纤维(长为260微米)预混合。
分析氟硅酸钠(SFS，较好的聚合物形成剂)，测定水溶液中的固体百分数。较好的SFS固体范围为水溶液的50-60重量％。
表面张力降低剂，较好为将80％的蒸馏过的浮油与20％的油酸混合制得的浮油混合物。
将三种原料的物流放在合适大小的罐或容器中，通过管道系统将所述罐或容器连接到容积式泵上。较好的泵是能抽送带有磨蚀性固体粘性浆料的RobbinsMyers Moyno泵。
将泵设置成加入以无水为基准计(以反应性固体为基准计)的下述比率的三股物流：Na2O:SiO2-100重量份/Na2SiF6-36.83重量份/浮油混合物-2重量份(液体)。这对达到100％完全反应来说是精确的理论化学计量比。在实践中，进料比从低至100份Na2O:SiO2/41.7份SFS到高至100份Na2O:SiO2/33.8份SFS之间变化。实践中较好的比率接近化学计量比，以减少通过进一步加工从泡沫产物中除去的未反应的组分。
将反应物泵入连续、高速(500-600 RPM)的高剪切混合器中，制得湿泡沫，将其送入模具中。有几种商品购得的混合器，它们包括由下述厂家制造的混合器：E.T.Oakes Corporation(较好),Perpetual Machine Company,Charles Ross&Son Company和其它厂家。因此，申请人认为不需要给出其详细描述。
以某一速度将压缩空气或氮气注入混合器中，制得密度为12-15磅/立方英尺的所需的湿泡沫。较低的密度会降低对水的保持性，原因是它使微孔变大。较高的密度会使泡沫对花卉和园艺用途来说显得太硬。
将湿泡沫通过连接在混合器出口上的软管送入模具中，所述模具被填充达满负载，然后用湿的阻挡层顶层覆盖。
将在模具中的湿泡沫放24至48小时，排放掉过量的液体，发生固化反应。
然后从模具中取出湿的泡沫，放在沥滤设备中，除去不想要的副产物，氟化钠(NaF)，任何过量的反应物和任何浮油混合残余物。
使热水(200-210°F)流过泡沫产物2至3小时。完成沥滤过程。这就除去了水溶性的NaF并将其它污染物从多孔性结构中冲洗掉。这个沥滤过程依赖于时间-温度，并且可以用冷水经较长的一段时间完成。热水沥滤后用冷水沥滤大致相同的时间，以冷却并打开泡沫中的微孔。较好的做法是，可将NaF从沥滤物(leachate)中沉淀或蒸馏出来，再经常规方法回收。回收的NaF达97％的纯度，因而是可以在商业上进行销售的商品等级。
两个沥滤过程的进展情况可通过经常测量沥滤水的pH值、溶解固体的总量(TDS)和氟离子来进行监测。当来自泡沫产物的沥滤物的pH值、TDS和氟离子浓度与起始“自来”水的差不多相同时，这个过程就完成了。
然后经强制对流和红外加热器干燥泡沫产物。
干燥之后，将泡沫产物切成所需的三维形状和大小，如砖体或可被研磨或粉碎以用于护根、土壤改良剂等。对于花卉泡沫产品，它可为约9英寸×4英寸×3英寸的矩形砖体。
然后将聚合物溶液喷到砖体的外表面，以最大程度地减少灰尘和减少颗粒在运输过程中的移动。
花卉泡沫含有与聚合物溶液一起施加的商品防腐喷液。
使用上述稻壳灰硅酸钠组合物可以制得具有对液体吸收、吸附和保持以及“柔软性”方面的可接受性能的花卉、园艺、苗圃和农业泡沫组合物。
实施例1方法制得的泡沫组合物的性能和组成列于下表1中。
表1干密度             5.0-6.0磅/立方英尺二氧化硅(SiO2)    52.34-62.83重量％活性炭             13.10-26.81重量％棉花               4.70-5.49重量％水合的水           15.74-18.93重量％氟化钠(NaF)        ＜3ppm痕量金属           0.5-1.0重量％
众所周知的是在花卉泡沫产品中加入任何量的水溶性聚合物都会对插入泡沫中的花卉产生不利的影响。因此，最大程度地降低“尘污”所用的较好的化合物是聚乙烯基吡咯烷酮，PVP K-15或PVP K-30，它们是低分子量的聚合物。其它可以使用的聚合物包括：聚乙二醇(PEG)、丙烯酸或丙烯酸酯聚合物、以侧链接枝丙烯酸酯为基的淀粉、某些乙酸乙烯酯聚合物等。这些聚合物都可以商品购得，因此不需要给出详细的描述。PVP聚合物是由ISP Technologies Inc.制造的，它是喷发胶的活性成分之一。
较为可取的是按重量计，原料中稻壳灰苛性硅酸盐溶液的含量为78-81％，稻壳灰硅酸盐溶液中活性炭的含量为6-15％，并且其颗粒直径大小达25微米，较好约为12微米，表面张力降低剂的含量为1.00-2.00％，聚合物形成剂溶液的含量为17.00-22.00％，以及增强纤维的含量为2.00-3.00％。
尽管棉屑是较好的增强纤维，但也可以用其它增强纤维如纤维素纤维。增强纤维不应太硬，以致于会增加泡沫的硬度。增强纤维的长度不应长得破坏泡沫的微孔结构和降低对水的保持性，也不应短得降低泡沫的粘结强度性能。令人满意的纤维长度范围为250-300微米，而260微米是目前较好的，并且是市场上购得的标准长度。
任何所需的表面张力降低剂都可以使用，从化学类别来说，较好的是脂肪酸、松香酸、椰子脂肪酸、浮油脂肪酸(FA-3)等。
较好的防腐剂可以商品购自Floralife,Inc..其它防腐剂包括：山梨酸、山梨酸钾、苯甲酸等。所有这些防腐剂都可以商品购得，因此不需要给出详细的描述。
在苛性硅酸盐溶液中的活性炭高于在此所述的较好的上限时，它可经常规的过滤方法和用在市场上(如EIMCO Process Equipment,Kason Corporation,FrontierTechnology,Inc.等)容易购得的设备除去。若需要的话，在苛性硅酸盐溶液中所有的活性炭都可以被除去并分离出来作为商品出售。
实施例2
下面是已有技术中制备花卉泡沫产品的方法的一个例子。
所用的方法是通过容积式泵将三种原料物流注入Oakes高速、高剪切混合器中。将商品(不是稻壳灰)硅酸钠物流与棉屑(260微米长)预混合，达浓度为2.6重量％。这样，固体总量(可溶性+悬浮的)在水占58-59％的溶液中为41-42％。聚合物形成剂物流为在水占45.5％的溶液中氟硅酸钠粉末为53％(颗粒大小为5微米)和颜料固体为1.5％。表面张力降低剂物流由80％蒸馏过的浮油和20％油酸组成。将硅酸钠/棉屑浆料加热到105°F-110°F，而后注入混合器中。这就降低了粘度并提高了与氟硅酸钠反应的速度。加料比率为：湿基准-300份硅酸钠浆料/77份氟硅酸钠浆料/6份浮油混合液体，或干固体基准：100份Na2O:3.22 SiO2固体/36.4份Na2SiF6固体/2份浮油混合液体。在80-100psig的压力下将空气或氮气注入硅酸钠物流中，之后立刻进入混合器中。混合器在500-600 RPM下进行操作，混合头的背压为40-80psig。
泡沫产物通过软管从混合器出口送入模具中。填充模具达满负载后，将湿的阻挡层放在顶部上，保持约100％的湿度。将泡沫产物留在模具中超过24小时，发生聚合反应，产生过量的排水。模具中泡沫产物的湿密度为10-11磅/立方英尺。
已有技术中花卉泡沫的聚合反应产生了不想要的副产物氟化钠(NaF)，其在干泡沫中的浓度约为25重量％。从模具中取出花卉泡沫后，需要进一步加工以除去NaF、任何过量的反应物和残余的浮油液体。这个除去过程是反复用苏打灰(Na2CO3)和氯化钾(KCl)的热水(＞200°F)和冷水(70-75°F)溶液进行沥滤处理完成的。这些反复处理过程进行达7-8小时，水溶液的温度为70-205°F。这些处理也使泡沫产物的固化反应完全。沥滤处理后，采用对流和红外加热48-72小时相结合的方式干燥花卉泡沫。
已有技术中花卉泡沫产品的干密度为4.0-4.5磅/立方英尺，其组成按重量计如下：SiO2=71％，有色颜料=2％，棉花=5-6％，和水合的水=21-22％，而且需要比实施例1泡沫组合物的高出约50％的力才可插入插花的茎干。
实施例3
这是一个使用SiO2/Na2O之比为3.22-1并且在水占60.8重量％的溶液中Si∶Na可溶性固体为39.2重量％的商品硅酸钠溶液来制备可接受的花卉泡沫产品的例子；在溶液中加入8.03重量％颗粒大小为20×50U.S.标准筛目(直径为850-300微米)的商品颗粒状活性炭(GAC)。混合3.0重量％的棉屑(大小为260微米)，另外再加入水，以将Si∶Na可溶性固体降至约34.0重量％。此最终组合物与实施例1所用的来自稻壳灰的硅酸钠溶液的组合物大致接近。
以实施例1相同的速度将商品硅酸钠溶液、聚合物形成剂物流(在水占40％的溶液中氟硅酸钠为60％)、表面张力降低剂物流(浮油混合物)和压缩氮气送入高速(500-600RPM)、高剪切混合器中。按实施例1所述相同的方式进一步加工所得的泡沫产物。
使用商品硅酸钠的泡沫产物的组成如表1所列。然而，与实施例1的可接受的泡沫产品相比，物理性能变差，其对液体的吸收/吸附和保持性被减少29体积％。同样地，将花卉的茎干插入泡沫中所需的力增加了121％，达到在将它们插入已有技术泡沫中时会损坏茎干的程度。与实施例1使用来自RHA的硅酸钠溶液的相比，本实施例中所用的商品硅酸钠和颗粒状活性炭(GAC)的附加费用会使原料的费用增加约115％。
实施例4
除了在商品硅酸钠溶液中使用颗粒大小为约72％的颗粒能通过U.S.标准325目(45微米)筛网的粉末状活性炭(PAC)来代替颗粒状活性炭(GAC)外，本实施例其余部分均与实施例3的相同。加工条件和泡沫产物的组成基本上与实施例1和3的相同。对液体的吸收/吸附和保持性比实施例1可接受的泡沫产品低17体积％。由花卉茎干插入力所确定的硬度比实施例1的高出约32％。由于粉末状活性炭比较昂贵，与实施例1相比，本实施例的原料费用增加了143％。
对于农业和园艺用途，本发明的泡沫组合物或产品可用作繁殖介质；例如种子、秧苗、作物插枝如苗木、一品红、兰花、玫瑰插枝、树木插枝等，或被研磨成土壤调节剂，或护根以控制对水的保持量，并使作物的插枝更快成活。
在本发明的泡沫组合物或产品中可以加入另外的组分，如在商品市场上容易购得的营养素等，在此不需要给出其详细的描述。
可以给出本发明泡沫的其它和进一步的用途，例如用于微波和声音衰减、过滤和液体提纯、工业废水保持和吸收、用于生物治疗(bioremediation)的介质，作为空心壁容器的绝热隔板等。
因此，本发明具有多种优点和特征，并且符合上述目的。
尽管为了在此所揭示的目的已给出了本发明目前较好实施方案的实施例，但其中可以作出多种改变，这些改变都在所附权利要求书的范围所限定的本发明精神内。

Claims (12)

1．一种制造其大多数微孔大小约为40-约60微米的硬质微孔泡沫组合物的方法，该方法包括：
使各组分的混合物发泡，该混合物包含从稻壳热解获得的并且包含热解过程中形成的分散活性炭的稻壳灰经苛性浸提而获得的苛性硅酸盐溶液、表面张力降低剂、聚合物形成剂和惰性增强纤维，和
除去副产物，副产物包括氟化钠和来自硬质泡沫组合物的未反应的组分，
其中活性炭与硬质微孔泡沫组合物的微孔发生协同作用，并且其大小不会破坏所述微孔以吸收、吸附和保持液体。
2．如权利要求1所述的方法，它包括使硬质微孔泡沫组合物成型为三维形状。
3．如权利要求2所述的方法，它包括用能有效地最大程度地减少灰尘的聚合物溶液来喷雾三维形状。
4．如权利要求2所述的方法，它包括用在将插花茎干插入所述形状时能有效地保持插花寿命的防腐剂来喷雾三维形状。
5．如权利要求1所述的方法，其中稻壳灰苛性硅酸盐溶液的含量为78-81重量％，稻壳灰苛性硅酸盐溶液中活性炭的含量为6.00-15.00重量％，并且其颗粒的直径不大于25微米，表面张力降低剂的含量为1.00-2.00重量％，聚合物形成剂溶液的含量为17.00-22.00重量％，以及稻壳灰苛性硅酸盐溶液中惰性增强纤维的含量为2.00-3.00重量％。
6．如权利要求5所述的方法，其中表面张力降低剂包含80％的蒸馏过的浮油和20％的油酸，聚合物形成剂包含氟硅酸钠，以及惰性增强纤维包含棉屑。
7．如权利要求1所述的方法，其中苛性硅酸盐溶液是硅酸钠溶液。
8．如权利要求1所述的方法，它包括从所得的泡沫组合物中回收氟化钠。
9．一种制备活性炭的方法，它包括从苛性浸提和热解含活性炭的稻壳灰获得的苛性硅酸盐溶液中经过滤分离出活性炭。
10．一种具有微孔结构的硬质泡沫组合物，它包含来自稻壳灰并且含有由稻壳热解形成的分散活性炭颗粒的二氧化硅，微孔结构的大多数微孔的大小为40-60微米、活性炭颗粒的大小不会破坏硬质泡沫组合物的微孔，增强纤维素纤维，水合物和小于3.00ppm的氟化钠副产物，以及
所述组合物的干密度为5.0-6.0磅(重量)/立方英尺，
微孔结构的微孔大小为40-60微米，
其中组合物所具有的硬度能有效地插入插花，而不会在将它们插到硬质泡沫组合物中时损坏其茎干。
11．如权利要求10所述的硬质泡沫组合物，其中二氧化硅的含量约为50-63重量％，水合物的含量约为15-约19重量％，增强纤维素纤维的含量约为4.50-5.50重量％，活性炭颗粒的含量约为13-约27重量％并且其直径不大于25微米，所述组合物还包含0.500-1.00的痕量金属。
12．如权利要求10所述的硬质泡沫组合物，其中增强纤维素纤维包含棉屑。
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