CN1262347C - 氧化热化学烘干过程改变天然有机材料的亲水/疏水性质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了涉及一种改变有机物质、特别是天然有机物质的疏水和亲水特性，制备新型疏水亲油产物和新型亲水亲油产物的氧化热化学烘干过程。该过程在氧化环境中应用配备了气流系统的热化学对流设备或窑式装置对湿润的原料加热处理一定的时间。通过对原料的预处理，如水煮沸、酸或碱浸泡、机械膨化、加入可挥发试剂和冰冻可进一步提高疏水亲油物质的产率。对原料进行独特的碳酸盐或重碳酸盐预处理则会产生亲水亲油物质。在不同的氧化热化学烘干条件下对不同来源的天然材料进行处理可得到一系列具有不同疏水亲油或亲水亲油程度的产物。产物低成本，高效，可生物降解，对环境无害以及用途十分广泛。

Description

氧化热化学烘干过程改变天然有机材料的亲水/疏水性质
技术领域
本发明涉及一种新型天然疏水亲油材料及天然亲水亲油材料生产的氧化热化学干燥过程。该过程所用原料为各类生物材料，腐植类，矿物质以及它们的衍生物。该产物在液相、气相和固相中具有对水的低亲和力或高亲和力，以及对油类、碳氢化合物类、有害金属离子、放射性物质、污染物和毒物等的高亲和力。
背景技术
吸附技术因设计简单、操作方便、见效快和较少受到干扰等特点而优于其它处理技术。疏水亲油吸附剂的需求非常大。优良的疏水亲油吸附剂应具有高选择性、高吸附容量、高吸附速度、良好的漂浮性能和寿命长等特点，可低成本大量供应，及一定的颗粒大小、形状和机械强度。由于日益严重的污染，吸附剂的可再生性、无毒性、生物降解性和生物兼容性也需重视。
人们发现很多材料可吸附油类和碳氢化合物类，如活性炭、有机合成吸附剂、矿物质吸附剂、表面涂层类吸附剂和泥炭等。这些材料相对昂贵，其原料和生产成本较高，大规模工业应用有局限。这些吸附剂还有如下缺点：或水中漂浮性差；或吸附容量低；或吸附速度慢；或吸附力弱；或接触水后迅速失去吸油力；或在吸附油污后变得很粘稠不利后续移除；或在一些典型环境条件如低温中工作效率大降；或有毒；或曾经被有毒化学试剂处理；或比重太小造成实际应用不便；或其原料来源受限；或不能生物降解。
天然植物类长久以来被用于油类和碳氢化合物类的吸附。这类吸附剂来源广、量大、价廉，有多种物理形态可利用，可用于连续操作系统。例如用木屑、稻草、羽毛等处理油污。但这类天然材料吸水太快，很难用于水上油类和碳氢化合物类的治理。
天然材料和生物废物做疏水吸附剂的原料，具有很强的经济吸引力和环境利益，科学家们做过许多尝试将亲水的生物材料变成疏水亲油吸附剂。改性主要集中在三个领域：表面涂层，化学反应和加热。
表面涂层法通过添加疏水剂或聚合物修饰原料得到疏水的表层。如美国专利4,519,918，美国专利4,925,343，美国专利5,021,390，美国专利5,492,881和美国专利5,891,937。添加剂增加制备成本，还造成环境污染。
化学反应法通过添加化学试剂引起化学反应修饰原料。如美国专利2,358,808，美国专利3,770,575，美国专利3,874,849和美国专利4,605,640。昂贵的化学试剂增加制备成本，也造成环境污染。
加热法通过热化学反应修饰原料。加热反应中，疏水物质产生于原料本身。其制备简单、低成本且无添加剂。木质纤维素类的加热，主要发生在热缩，烘烤和炭化三个不同处理温度。热缩是木质纤维素类在200℃～280℃的热化学降解，如美国专利4,954,620。烘烤是木质纤维素类在270℃～300℃与空气接触并直接加热造成的不完全炭化，如法国专利839 732，法国专利872 164，德国专利2 802 213和欧州专利0 073 714。炭化发生在更高温度，通常高于450℃，去除因木质纤维素类物质分解而产生的焦油物质。
美国专利4,553,978(Yvan)，200℃至280℃的中性气体环境中烘烤改变植物木质成分。选240℃～260℃，作用30分钟至5小时。
美国专利4,753,917(Grenthe)，产疏水吸附剂，快速加热含水纤维素类原料，如亚硫酸盐废弃纤维，在500°至700°F的高温气流中加热数分钟。优选条件是在500°至700°F的高温气流中加热数分钟。通过水分气化造成纤维的膨化，然后表面加薄层蜡质。
美国专利4,954,620(Bourgeois)，在220℃至280℃，无氧热气流的热化学过程处理木质纤维素类物质。
美国专利5,110,785(Reed)，使半纤维素变成疏水亲油材料。300℃至360℃的热解温度下，转炉处理松木木屑10分钟。系统对气体环境无要求。
美国专利5,585,319(Saitoh)，250℃至450℃转炉内加热木质纤维素5至100分钟得吸油材料。整个系统无气体入口但有出口使干馏过程产出的酸和气体排出。
日本专利62,050,393A2(Fumiaki)，在180℃至300℃的惰性气体中加热煤。该惰性气体含大于10％体积的氧及大于10％体积至100％体积的水蒸汽以避免煤燃烧和爆炸。通过高于180℃的温度加热，减少煤中水分，煤中含氧亲水基团如酚基和羧基被热化学分解而使煤疏水，吸湿性减小。
日本专利11,009,992A2(Tsutomu)，利用沸水抽提后的咖啡豆残渣生产气体吸附剂，于300℃～450℃的含氧气体中加热。
法国专利953,004和瑞士专利228,877分别在250℃～350℃和250℃～300℃下进行烘烤。结论为所用气体无关紧要，反应可在正常大气环境中进行。
总结：先期发明皆利用短时间高温在惰性气体或水蒸汽中加热。某些情况下也利用空气为气体介质，仅因空气是易得气体介质，而无氧化目的。
工业中大量利用氧化和臭氧化进行造纸漂白和接枝聚合的纤维活化。处理通常在液体高浓度氧化剂和不高的温度中进行，产物通常是亲水的。美国专利4,459,174(Papageorges)介绍在80℃至150℃的碱性介质中对化学和半化学纤维纸浆进行去木质化和漂白，及进一步在碱性pH中以过氧化氢处理的过程。美国专利4,120,747(Sarge，III)介绍化学浸泡去纤维化及40℃-55℃中臭氧处理木刨花原料生产软质亲水吸附剂的过程。美国专利6,020,278(Gatenholm)介绍接枝聚合反应中臭氧在15℃-60℃作用90分钟生产对水有高度亲和力的混合纤维吸附剂。美国专利5,549,789(Atalla)介绍在polyoxometalate去木质化过程中或木浆漂白过程中溶解的木质素和多糖经过湿式氧化分解并除去有机挥发物和水分的过程。美国专利5,346,549(Johnson)介绍用氧化剂及电磁能如紫外在室温处理造纸废渣、灰渣及水的混合物生产环境稳定的建筑材料。WO 88/09622(Olson)介绍氧化剂如过氧化氢在30℃-60℃处理甜菜以减少草酸和/或亚硫酸盐的产生。
制备亲水产物方面，有些技术在较低温度下通过氧化疏水物质的表面达到亲水目的。如美国专利5,369,012，把疏水表面暴露在低于100℃，最好低于40℃的原子氧或羟基自由基中，使有机疏水表面成为含亲水羟基的亲水表面。有些技术依靠加入或不加入交联剂的加热来进行。如美国专利5,137,537(Herron)，在120℃至280℃加热5秒至2小时，将纤维素纤维与C2-C9多羧酸交联剂加热除去水分和引发交联，形成含纤维内酯键的亲水吸附剂，优选交联剂为柠檬酸。美国专利5,709,774(Naieni)，不加交联剂，在120℃至280℃加热至少5秒钟和常压膨松，产生高纤维素类吸附剂。
发明内容
我们首先发现有些亲水性植物材料可经中等温度及有效空气流的干热处理增强疏水性和亲油性。进一步又发现热处理效率可经活性氧如臭氧而增加，产品更加疏水亲油。
本发明目标之一：提供一系列新型、低价和快速反应的油类和碳氢化合物类的吸附剂。吸附剂应能方便地施用、回收和后处理，应有好的水上漂浮性以及吸附油类和碳氢化合物类后仍能在水上漂浮较长时间，应具有在水上对油类和碳氢化合物类的高吸附容量和高吸附保持力。目标之二：提供在接触水和部分吸水后仍具吸附油类和碳氢化合物类能力的高效吸附剂。目标之三：提供既可用于吸附液相又可用于吸附气相及固相中的油类和碳氢化合物类的吸附剂。如香烟烟气和汽车尾气的吸附，如油污染土壤和海滩的处理。目标之四：提供既可用于油类和碳氢化合物类，又可用于有毒金属离子、放射性物质和其他污染物的吸附剂。目标之五：既提供吸附剂又提供可用于其他领域的新材料，如绝缘材料、建筑材料、填充材料、包装材料、日用材料、一次性餐具材料、卫生用品、纺织品、动物垫料和褥料、土壤改良材料、生物亲和层析填料、医药载体和食品等。目标之六：确立一种简单、低成本、无害又高效的过程生产疏水亲油以及亲水亲油的产品和吸附剂。目标之七：根据不同需要，利用天然亲水材料生产具有不同疏水程度的产品。目标之八：通过对原料的某种化学预处理，在产物中引入某些功能基团。目标之九：提供可以大规模工业生产的一系列新型产品。产品可做一次性用品和吸附剂，使用后可被经济安全地回收或丢弃。产品应环境无害、安全、稳定和可生物降解。目标之十：利用可大量获取的农林产物、植物、动物、甲壳类外壳等天然材料的整体或部分或衍生物及其废物作为原料生产疏水亲油或亲水亲油的产品和吸附剂。也可用上述原料的一级和二级产物作为原料进行制备产品和吸附剂。目标之十一：提供可具各种物理形态的产品和吸附剂，如粉粒状、垫状、束状、袜状、栅栏状、枕头状、纸、布、非织片、层析柱以及可用于连续工作设备的形态等，适于不同的需求。
本发明公开了一种改变天然材料的疏水/亲水特性的带有普适性的过程。该过程简单、方便、有效、低成本和对环境无害。该氧化热化学烘干过程可引起天然材料中的成分，如纤维素、半纤维素、木质素、淀粉、果胶、几丁质、蛋白质、多酚、腐植质及其混合物，被氧化和被部分分解，并据预处理的不同而得到疏水亲油或亲水亲油的产物。天然材料包括范围广泛的生物材料、腐植物、矿物及其衍生物。例如木材、树皮、叶、杆、茎、壳、皮、根、花、种子、豆类、草、髓、面粉、海草类、海绵、甘蔗、甜高粱、甜菜、米、小麦、玉米、裸麦、大麦、燕麦、粟、麻、亚麻、苎麻、花生、油棕榈、烟叶、茶叶、棉花、布、纸、纸箱、纸浆、城市有机废物、庭园废弃物、蘑菇培养基、羽毛、羊毛、毛发、藻类、真菌类、细菌类、泥炭、褐煤、木炭、虾蟹壳等。制备疏水亲油或亲水亲油产品的过程包括在配备了气流系统的热化学对流设备中或窑式装置中加热湿润的原料，加热温度80℃至700℃，优选温度为110℃至300℃，加热一定时间，其气流系统中含有氧化介质如空气或新鲜空气与臭氧的混合物。下列一种或多种对原料的预处理如水煮沸浸泡、酸或碱浸泡、机械膨化、加入可挥发试剂和冰冻可使产生疏水亲油特性的效率进一步提高。相反，对原料进行碳酸盐或重碳酸盐的特别预处理则会导致亲水亲油产物的产生。在不同的氧化热化学烘干条件下对不同来源的天然材料进行处理将产生一系列具有不同程度的疏水亲油或亲水亲油特性的产物。产物具有低成本、高效吸附、可生物降解、对环境无害和可以广泛应用于不同领域的特点。那些具有迅速紧密结合油类、碳氢化合物类、有毒金属离子、放射性物质、疏水污染物和毒物能力的产品可被广泛用于液相、气相或陆上的吸附剂、载体和围栏材料。那些具有防水、不吸湿、抗腐、抗真菌、抗菌、减震、阻燃、不变形、去木质化和亲脂特性的产品可以广泛地用于绝缘、建筑、填充、日用、一次性餐具、包装、卫生品、生物亲和层析、动物垫料和褥料、土壤改良、纺织、医药载体和食品工业。那些提高了能量的产品可用于能源生产。在氧化热化学烘干过程中释放出来的副产物可利用为化学品。亲水亲油产物则可被用于在尿布、妇女卫生品及工业吸附剂等领域。
附图说明
图1为运行本发明的设备简图。
具体实施方式
制备本发明疏水亲油产品或亲水亲油产品的过程包括在配备了气流系统的热化学对流设备中或窑中加热湿润的原料，加热温度80℃至700℃，优选温度为110℃至300℃，加热时间1分钟至24小时，优选时间为5分钟至10小时。气流系统中含有氧化介质，如空气或新鲜空气与臭氧的混合物。
原料或初始材料为天然有机物质，包括含有多糖、异多糖、多酚、蛋白质、腐植质及其混合物等成分的范围广泛的生物材料、腐植物质、矿物质及其衍生物。
原料的物理形态会大大影响氧化热化学烘干过程的效率。当原料的结构和反应基团被最大程度地暴露于氧化介质和加热温度时，产生最佳效率。故小粒、细条或薄层是原料的优选物理形态。然而，当其他的因素诸如生产成本、成本效率比率以及终端产品在应用时的优选物理形态被综合考虑时，原料的天然形态也许是首选。
由原料获得的初级和次级成品如草袋、编织物、布、纸、一次性餐具、纸盒等也可用做制备的初始材料。废物和成品可被用做初始材料使得本发明更加经济实用。
原料可为干燥态，但潮湿态更佳。因氧化热化学烘干过程对干燥原料的处理效果较差。干燥原料在氧化烘干条件下加热，其冒烟和着火的可能性比潮湿原料要大得多。干燥原料所得产物的疏水性也增加有限。潮湿原料则既可大大降低加热可能引发的冒烟和着火问题，又可引起膨化作用产生多孔结构以及延长加热时间达到最佳程度的氧化。使原料潮湿还可促进自由基反应，该反应在氧化热化学烘干过程中可能起着改变亲水和疏水特性的重要作用。精确控制原料的潮湿度看来并不重要。但原料含水分太多，需浪费能源蒸发水分。如果原料所含水分超过60～70％的重量百分比，最好通过机械方法如挤压、离心和风干除去多余水分。预除多余水分对于以下的原料预处理也很重要。
本文中，用于氧化热化学过程中的术语“烘干”描述原料从潮湿态经加热形成终产物的水分丢失过程。在过程中，可以加入水分，只要最终结果是终产物所含水分少于初始材料即可。
氧化热化学烘干过程的时间长短取决于原料的本质、原料的物理形态、原料的处理量、氧化介质、温度、氧化介质的循环速度以及是否应用了催化剂等因素。
用于氧化热化学烘干反应的热化学对流设备或窑式装置的具体类型并不重要，只要满足下列条件即可：达到所需温度，有良好的气体循环流通和提供氧化介质，使原料被迅速加热到所需温度进行氧化反应和排出释放出来的水分及挥发性物质。
附图1为本发明所用设备的简示。对流烤炉2加热元件4和涡轮风扇6。烤炉附有出气孔(未显示)使气体物质溢出。烤炉配备一个敞开式样品反应器8和反应器底部连接到正压通风系统的气体入口14，筛网10支承样品12，使氧化介质均匀通过样品。通风系统中受热螺旋管16使通入的氧化介质气体经烤炉加热元件预热后进入反应器。螺旋管的一端连气体入口14，另一端连烤炉之外的通风系统部分即风管26。风管26顺序连接到内置紫外灯18(254nm，实际功率5瓦)的管道，气流计20和气体发生器如空气压缩机22或其他气体发生器24。气流在0.25至10升/分钟范围内可调。
操作选择在常压中进行，如果需要可加压。单炉、半连续或连续过程都可选用。其他加热方式，如微波、高频加热和红外均适用热化学设备。高速热气流加热干燥材料的闪干法也可适于本发明。
氧化介质是氧化热化学烘干过程中原料被暴露的环境。氧化介质可为气态也可为液态，例如空气、氧气、臭氧、过氧化氢或在氧化条件下任何可以释放氧化剂或高活性氧自由基的物质。在温度250℃以下的较佳氧化介质为新鲜空气和臭氧的混合物，在该温度范围内臭氧的分解速度尚不太快。在温度270℃(518°F)，臭氧被迅速分解成氧气。在温度250℃以上时则优先使用氧化介质如空气、空气与氧气混合物、液体氧化剂或其他热稳定氧化剂。
整个氧化热化学烘干过程中使用干燥氧化气体较佳。在过程的前期使用湿氧化气体，后期使用干燥氧化气体如蒸汽与臭氧的混合物也是不错的选择。加热过程中如果原料易冒烟、易燃烧、易被破坏或产品需要较强的机械强度，则宜用两步氧化，即先用湿氧化的湿法加热，延长湿法加热时间，再用干氧化的干法加热。
原料应最大限度地与氧化介质接触以增强相互作用，增加反应速度和减少达到最佳氧化结果所需的时间。通过引入催化剂，可提高氧化效率。催化剂如金属铁和氧化铁可加快氧化反应和缩减氧化所需时间。
可以改变氧化热化学烘干过程的条件以处理不同的原料。这些改变包括：(1)在不同阶段提供不同的氧化介质；(2)在处理前期当原料潮湿时使用高浓度氧化剂，在后期改用低浓度，反之亦然；(3)在处理前期当原料潮湿时用较高温度，在后期改用较低温度，反之亦然。
本发明的优点之一是其处理过程可将原料中可能含有的一些化学物质或生物毒素解毒或变性。当有机废物或细菌体被利用为原料时或当原料被污染时，该优点尤为实用。本发明所得到的产物和吸附剂的无毒安全性远远优于其原料。
在高温范围利用纯臭氧或浓缩氧气具有燃烧和爆炸的危险性。导致气态臭氧爆炸的原因有震动波、电火花、热或强闪电。引起纯液态臭氧和浓缩液氧爆炸的原因有杂质、温度突变、压力、热、电火花及机械震荡。本发明所用臭氧浓度较低，减少了燃烧和爆炸的可能性。
为提高氧化热化学烘干过程的效率，原料最好经过下面一种或多种预处理。原料预处理的目的是膨胀，增加表面积，发展多孔结构，弱化和破坏氢键，产生无定向区域，增加反应性以及部分破坏原始结构，最大限度地将反应基团暴露在氧化热化学烘干反应介质中。
沸水预处理：原料置于煮沸的自来水中1至30分钟后，除去多余水分。一些热溶解成分被除去。
酸溶液预处理：原料与毫克分子浓度至克分子浓度的单一酸或混合酸混合，例如柠檬酸、醋酸、甲酸、草酸、乳酸、磷酸和植酸。碱溶液预处理，例如用饱和石灰水和5％氢氧化钠溶液也可，但效果不如酸溶液好。酸碱预处理后提高疏水性。
机械膨胀预处理：原料经膨胀技术进行膨胀，包括干法膨胀和湿法膨胀。此预处理可产生多孔结构，破坏分子内和分子间的氢键以及使原料暴露出更多的反应基团。
可挥发试剂预处理：原料经可挥发试剂湿润，如乙醇、丙酮、正庚烷、正戊烷和异戊烷。此预处理可导致膨胀和暴露。
冰冻预处理：原料置0℃至-195℃的低温冰箱或与液氮混合一段时间，取出进行氧化热化学烘干反应。冰冻过程中形成的晶体结构对氧化热化学烘干处理过程较为敏感。迅速的加热有助于使原料变性。
很多化学试剂曾被用来对原料进行预处理试验，结果发现大部分对产品的疏水/亲水特性有很小或有限的影响。因此，本发明的一个优点是含有复杂的无机物和有机物的废物或污染物例如废纸浆可直接作为原料，省略了昂贵的清洗。
预处理与氧化热化学烘干处理的组合可将某些功能基团引入一些特殊产品。例如，利用携带功能基团的化学预处理如硫酸、硝酸、磷酸、植酸、柠檬酸、EDTA和甲醛，可将功能基团引入产品，使具特殊功能，如具离子交换功能。
氧化热化学烘干处理过程使亲水物质转变成疏水物质的原因尚不清楚。与臭氧相关的氧化作用可能包括两个过程，即直接臭氧攻击过程和羟基自由基反应过程。直接的臭氧分子的消耗速度依赖于pH值。低pH值和高浓度碳酸盐或高浓度重碳酸盐促进直接的臭氧分子攻击。羟基自由基过程中臭氧的消耗依赖于自由基陷阱、液体环境、pH值和直接消耗的臭氧量。羟基自由基是间接攻击反应，偏爱在高pH值、低浓度自由基清除剂、和在有活化物质如过氧化氢或紫外光诱导水中臭氧分解的情况下进行。有迹象表明羟基自由基过程在本发明中可能扮演一个重要的角色。潮湿原料，提供了一个湿环境，十分有利于羟基自由基过程的发展。另外，氧化反应较易发生在原料的无定向区域。因此，可促使产生无定向区域和暴露更多反应基团的预处理过程更被推荐。产物的疏水性质可能与产物中两种成分有关，即可提取成分和被修饰成分。可提取成分是可被有机试剂抽提且分子量较小的成分，绝大多数分布在产物表面形成疏水层。被修饰成分是被氧化了的、已部分降解但仍很大的分子，形成了产物的疏水骨架。在氧化热化学条件下，原料被非特异性修饰和部分降解造成该高分子产物的高度稳定性。基本的氧化降解反应是主要架构中羟基的丢失以及水和二氧化碳的分裂产出。在该反应的同时，氧化产物的亲水性逐步降低。虽然原料中大部分的初始可提取成分在处理过程中可能已挥发，但原料的主要成分在处理过程中也逐渐转变成被修饰成分和包括各种可挥发物在内的可提取成分。例11中的样品16为350°F(177℃)中将木屑加热2小时得到的棕色疏水亲油吸附剂。在氧化热化学烘干过程中颜色的变化，是包括生色基团如共轭碳-碳双键和羰基在内的降解产物形成的结果。氧化反应和热化学反应这两个因素都应该是产生疏水亲油产物的重要原因。例11中的样品17为250°F(121℃)中加热木屑6.5小时得到的颜色近似于原料的吸附剂。在较低温度中进行氧化热化学烘干也可以产生疏水成分，说明疏水成分不一定只在大量降解或烘焙或碳化的反应中才产生。在这种较低温度的加热过程中，氧化反应是决定性因素，而没有或几乎没有降解、烘焙或碳化反应的发生。在较高温度的加热过程中，氧化反应明显加速，并伴随大量的降解反应。温度越高，则氧化速度越快和降解速度越快。有理由相信大部分氧化反应发生在材料表面。氧化反应被认为是产生疏水特性的最重要来源。温度有助于加速氧化效率，先湿后干的环境主导了氧化反应的方向。
虽然几乎所有的化学和物理的预处理方法在氧化热化学烘干过程中或多或少皆导致疏水亲油性能的增强，然而利用毫克分子浓度碳酸盐或重碳酸盐进行的预处理却产生了不同的结果，即明显的亲水能力的增加。此现象的理论解释尚不清楚。在利用臭氧为氧化介质的过程中，此现象可能与臭氧分解的自由基链式反应的抑制有关。碳酸盐和重碳酸盐是已知的自由基反应的抑制剂和自由基清除剂，可消耗OH自由基。碳酸盐或重碳酸盐作为自由基清除剂，可能因稳定臭氧而导致两个结果：(1)更多的臭氧可用于直接反应和选择性反应；(2)较少OH自由基诱导的氧化反应会发生。因此，碳酸盐或重碳酸盐参与的反应可能会影响氧化反应的性质。重碳酸盐是著名的发酵粉和除味剂。本发明发现了碳酸盐和重碳酸盐的新用途，并提供了一个具普遍意义、低成本的过程利用天然的原料来制造亲水亲油产品。产品具微碱性，此性质对贮存过程有益，可防虫。产品经进一步中和或不经中和处理后，可用作吸水纸、吸水材料、卫生用品、动物垫铺材料和各种工业吸附剂。
氧化热化学烘干过程中条件的差异，如原料、预处理、臭氧浓度、新鲜空气与臭氧的比例、空气流速、温度、升温速度和加热时间的不同，皆造成不同的制备方向、不同的效率和不同的疏水程度，并使本发明可生产一系列疏水亲油或亲水亲油的产品。
本发明的疏水亲油吸附剂具高吸附速度、大吸附容量和对油类及碳氢化合物类良好的保持能力。产品吸附速度以分秒计。在水面上每公斤吸附剂可吸附2至35升油，并保持漂浮状态。
本发明的疏水亲油吸附剂具低密度、高疏水性和一定的机械强度。吸附剂在水中保持着吸附能力并可在水面上漂浮相当长的一段时间，因此可被方便地收集、再生和后处理。
本发明的疏水亲油吸附剂与水接触并被部分水饱和后仍具有吸附油类及碳氢化合物类的能力。在已被部分水饱和的吸附剂中加入油时，油还可置换出部分水分而被吸附。吸附剂与水振摇后，其吸油能力随时间的延长而下降。
本发明的疏水亲油吸附剂被施用在漂浮着粘稠重油(如原油)的水面上时，所产生的吸附剂-油-水的聚集物粘稠度变小。该聚集物可较方便地从现场被移走。
本疏水亲油吸附剂也可高容量吸附乳化油，然而却不能吸附已经混和了表面活性剂的油。
本疏水亲油吸附剂在pH1～10，0～30％氯化钠和0°～100℃的环境中仍保持较好的吸油力和疏水力。故本吸附剂可用于现场油污清理，如海上溢油的清理。
本发明的吸附剂疏水亲油，对油类如汽油、柴油、煤油、发动机油、石蜡油、原油、重油、canola油、玉米油等具有优良的亲和能力，对于其他碳氢化合物类也有很好的吸附能力，如丙酮、乙腈、苯胺、苯、丁醇、二硫化碳、四氯化碳、氯仿、环己烷、二氯甲烷、二乙醇胺、二噁英、乙醇、乙醚、乙二醇、甲醛、庚烷、己烷、己烯、异丁醇、异丙醇、煤油、甲醇、戊烷、石油醚、苯酚、丙醇、丙烯醇、四氢呋喃、甲苯和二甲苯。吸附剂还可广泛地吸附化学物质诸如人工合成油类和燃料、冷却剂类、溶剂类、油漆类、芳香族化合物类、硫化物类、药品类、聚合物类、杀虫剂类、杀真菌剂类、杀草剂类和放射性物质等。当密度大于水的碳氢化合物，例如苯胺、苯甲酸甲酯、苯乙醇、四氯化碳、二乙醇胺、邻苯二甲酸二甲酯和乙酰乙酸乙酯与水相混时，该类碳氢化合物沉入下相。将吸附剂施加在水相的表面并摇动，吸附剂会迅速降到下相并吸附化合物。
本疏水亲油吸附剂对气相中的油类和碳氢化合物类有吸附效果，例如用于香烟烟气过滤、汽车尾气过滤以及对室内有害气味如甲醛、硫化氢、硫醇类和氨气的清除。本吸附剂也应对高亲脂性毒素如二噁英有很强的吸附。
本疏水亲油产品也能清除在土壤、沙、水泥地、石块、草地、容器、手、甲板、海滩和海岸等地点污染的油类和碳氢化合物类。例如，清除油污染海滩可通过在被污染区域覆盖吸附剂一段时间。结合了油污的吸附剂随后被水漂浮起来，利用机械方式收集即可。
本疏水亲油吸附剂具有一定的吸附有害金属离子和其它毒素的能力。对于无机重金属离子例如铅和汞的结合能力是每克吸附剂可吸附约1mg Pb2+和约1mg Hg2+。
由于本疏水亲油或亲水亲油吸附剂具有低成本、高效以及可广泛应用的特点，它们至少在某些领域中可以部分取代被广泛应用但昂贵的活性炭和活性碳纤维或与之共同应用。此外，本发明的产品可与其它商业吸附剂共用，和/或与其它非吸附过程共用，以获得对不同浓度的各类污染物的最大清除效率。
本发明的产品可按任何所需的物理状态进行制备，如微粒、颗粒、丸、细丝、板块、自然原始状态、大块、席、垫、袜、卷、栅栏、枕头、毯、线、绳索、纸、布、非编织片、薄层、膜和装柱等。
本发明的吸附剂来源于不同的天然原料，具有不同程度的吸附和吸收功能。例如，由切成节段的稻草所生产的吸附剂，在氧化热化学烘干过程后进行粉碎，其吸附容量比非粉碎状态的提高50～100％。相反地，由叶和壳原料制备的吸附剂的尺寸大小对于吸附效率影响不大。本发明的氧化热化学烘干过程对于吸附剂的吸附和吸收功能皆有改善作用。某些类型的原料在吸附改善方面优于吸收，而另一些类型的原料在吸收改善方面优于吸附。因而，由一种或多种不同原料来源组成的复合吸附剂，配合以其它吸附剂和/或有某种功能基团的其它吸附剂，将十分有用。
本发明的另一个优点是可以在氧化热化学烘干过程中对混合来源的原料同时进行处理。不同来源的原料含有不同的起始的可抽提成分，在制备过程中又产生不同的可抽提成分。为最大限度地发挥被处理材料中可传递散布的可抽提成分的疏水效能，可对混和的原料进行制备。此优点在原料中含有高度疏水和高含量可抽提成分时尤为突出。
当吸附剂被油或碳氢化合物所饱和后，可通过对吸附剂-被吸附物混合物进行挤压、真空或离心等方法回收被吸附物。
本产品可用作一次性使用吸附剂，使用后通过焚烧、填埋和生物降解等经济安全的方法给予处理。使用后的吸附剂也可再生回用，其处理方法类似于氧化热化学烘干法。
本产品可用于食品工业。由含木质纤维素的纤维材料所制备的产品，经氧化热化学烘干过程尤其是在较高温度处理后，被去木质化。可用于人类和哺乳动物的食品和饮食纤维。产品也由于其食用安全性，可在食品生产过程和烹调区域中吸附多余的脂肪和油脂。
本产品可做载体材料，缓慢释放所吸附的疏水亲脂物质，如做药物载体、杀草剂载体、杀虫剂载体和肥料载体。
如图所示的生产设备可以安装在机动车上对所需产品进行方便、现场的供应，适于因交通不便等原因而不能得到商品供应的地区。
本产品安全、稳定并能很快生物降解。其生产过程、使用和后处理皆是环境无害和环境友好的。氧化后的产品在生物降解速度方面优于其原料。
举例
以下实验方法应用于各举例中。
(a)吸水率和沉降率试验：定量的产品置于有盖瓶的水中剧烈摇动10～30秒钟，使产品与水充分接触。静置片刻至分层稳定。记录在不同时间段沉底的产品所占比例。每次记录前皆经过大力摇动。试验结果显示疏水/亲水性质。迅速吸水以及短时间内高比例的沉降率表明较强的亲水性质，缓慢吸水及长时间低比例的沉降率表明较强的疏水性质。
(b)吸油试验：将定量的废机油倾倒在水面上，然后把定量的吸附剂置于油上并使其自然吸油片刻，轻搅使吸附剂充分与油接触。所加入的油足以使吸附剂完全饱和。油饱和材料用筛网捞起，悬空静置5分钟沥掉多余的油。测量未结合油的总体积或称重油吸附剂。油吸附容量以每克干吸附剂吸附油的毫升数或克数进行计算。此试验表明产品的亲油性质。
(c)短暂水接触后的吸油试验：定量的吸附剂与水搅拌10～30秒钟使吸附剂与水接触至完全湿润。静置半分钟后边加入废机油边搅拌直至吸附的最大容量。记录所加废机油的总体积。油饱和材料用筛网取出，悬空静置5分钟沥掉未结合油。测量未结合油的体积。油吸附容量以每克干吸附剂吸附油的毫升数进行计算。此试验表明产品的疏水亲油性质。
例1.基础氧化热化学烘干条件下制备的各种疏水亲油吸附剂
收集一些原料，如木屑、竹屑、草、花生壳、竹叶、玉米叶、玉米秆、玉米穗、烟叶、稻草、蔗渣、甜高粱渣、茭白茎、芦苇、脱脂棉、松针、纸箱、布、稻壳、豆荚、椰棕、泥炭、头发、纸和海绵，不经过任何预处理，在无空气对流、无鼓风，无臭氧条件下，250°F(121℃)预热烘箱中加热4～7小时。所有材料在处理后比处理前有水上漂浮性能的明显改善。然而，这些材料在水上长时间漂浮率尚未达到满意的效果，在短时间接触水后的吸油能力也只有很少的提高。例如，由木屑制备的产品与水大力搅动后，其漂浮物的吸油能力小于1ml/g，对照试验中未经处理的木屑则没有吸油能力。
例2.酸或碱预处理
原料于室温在酸或碱溶液中浸泡30分钟。捞出原料并用手挤干，在例1的条件下制备。其中经5～10％氢氧化钠浸泡的原料需水洗涤后才进行热处理。所试原料有：木屑、木刨花、纸箱、厨房用纸、稻草、泥炭、花生壳、椰棕、树叶、蔗渣、甜高粱渣、豆荚、玉米秆、棉花、草等。所试酸有：柠檬酸、醋酸、乳酸、草酸、苹果酸、甲酸、硝酸、磷酸和植酸，浓度50～250mM。所试碱有：饱和石灰水、5～10％氢氧化钠。所有被试产品与例1的对应产品相比较，在水上吸油方面皆有改进。经酸预处理的产品的pH为5～6，经碱预处理的产品的pH为7～8。很多种酸和碱对提高处理效果皆有帮助。
例3.空气对流和较高温度
按照例1的条件，但原料经过0.2M醋酸预处理，在有空气对流的情况下350°F(177℃)加热4～5小时。所试原料有：木屑、竹屑、草、花生壳、玉米叶、玉米秆、玉米穗、烟叶、茶叶、稻草、大蒜皮、蔗渣、甜高粱渣、茭白茎、松针、棕、亚麻、苎麻、纸箱、布、捻碎棉子、稻壳、豆荚、椰棕、头发和纸。所有被试产品与例1的对应产品相比较，皆有吸油能力的一定改善，水上漂浮能力的明显改善和短时间与水接触后吸油能力的明显改善。改善程度最大的产品有：木屑、玉米穗、椰棕、烟叶、草、蔗渣和甜高粱渣。例如，由木屑制备的产品与水大力搅动后，其漂浮物具有3.5ml/g的吸油能力。
实验表明：(1)经空气对流和较高温度处理后，吸油能力有一定提高，水上漂浮能力和短时间与水接触后的吸油能力有显著提高；(2)涡轮式空气对流加热快且均匀，较少产生过热点。在此条件下输入更多的氧气和提高温度并不增加冒烟和着火的危险性；(3)较高温度的处理具有使湿润原料膨胀的功效。
例4.沸水预处理
原料在沸水中煮10～30分钟。倾去热水，用手挤干原料，泡入0.2M醋酸溶液中30分钟，用手挤干。经过水煮和0.2M醋酸浸泡的原料在例3的条件下进行处理。所试原料有：木屑、木刨花、烟叶、蔗渣、甜高粱渣和草。所有被试产品与例3的对应产品相比较，皆有水上漂浮能力的明显改善。例如，将木屑制备的产品与水大力搅动，室温下静置150分钟，分别收集漂浮物和沉降物并测定体积。漂浮物与沉降物的体积比为50∶2，即96％的产品漂浮。
实验表明：(1)水煮是经济有效的预处理方式，尤可增强产品的疏水性；(2)天然材料中的某些可溶于热水的未知物质可能阻碍疏水物质的形成。
例5.膨胀剂预处理
原料以20～50％(w/w)单一或复合膨胀剂溶液湿润，置于密封容器中1～2小时，然后不经酸预处理在例3的条件下进行处理。所试原料有：木屑、蔗渣和甜高粱渣。所试膨胀剂有：乙醇、丙酮、正己烷、正庚烷、正戊烷和异戊烷。所有被试产品与例3的对应产品相比较，不仅有水上漂浮性的明显改善，而且有短时间与水接触后吸油能力的明显改善。例如，400ml干木屑以10ml 95％乙醇、25ml正己烷和20ml水的混合液湿润后置室温密封1小时，在350°F(177℃)的空气对流烤箱中加热3小时。制得的产品与水大力搅拌，产品百分之百地漂浮在水上。30分钟后，该水湿产品有5ml/g干材料的吸油能力。
例6.冰冻预处理
水湿后的木屑放入-20℃或-72℃冻箱中1～2小时，或加入液氮。该冰冻原料在350°F(177℃)的空气对流烤箱中加热4.5小时。所有被试产品与例3的对应产品相比较，不仅有水上漂浮性的明显改善，而且有短时间与水接触后吸油能力的明显改善。例如，以液氮预处理制得的木屑产品与水大力搅拌后，室温放置90分钟，98％的样品保持漂浮，其吸油能力为3ml/g干材料。
例7.空气暴露与疏水性的关系
干木屑用铝箔纸包住埋于沙中，在325°F(163℃)，空气涡轮对流、正压空气流和臭氧条件下加热4小时。对暴露的干木屑进行同样处理作为对照。发现暴露的产品其短时间与水接触后的吸油能力为3.5ml/g，而包埋的样品仅为2.6ml/g。
例8.过氧化氢预处理
干木屑以3％(w/v)过氧化氢湿润后在例3的条件下处理4小时。水湿木屑做为对照。过氧化氢预处理过的产品在短时间与水接触后的吸油能力为4.5ml/g，而水湿产品为3.5ml/g。
例9.不同氧化热化学烘干条件下制备的疏水亲油木屑产品
称取多份风干的木屑63克，以干燥、水湿和水煮三种形式分别在300°F和350°F(149℃和177℃)加热不同时间，制备出一系列的疏水亲油吸附剂(样品2～11)。取氧化热化学烘干过程中的影响因素如空气对流、正压空气流和臭氧供应为变量，其它因素则保持不变。样品1为未经处理的木屑对照。样品2～6为干燥木屑，在350°F长时间加热易冒烟或着火。样品7～9经水湿和水煮，处理前用手挤干。样品9的颜色比其它样品要浅。样品1～11皆经亲油、疏水和疏水亲油测试比较，结果见表1和表2。
表1.样品1～11的吸油能力和短时间与水接触后的吸油能力
  样品号   原料   空气对流   正压气流   臭氧   温度°F(时间分钟)   水上吸油能力(ml oil/g)   短时间与水接触后的吸油能力(ml oil/g)
  #1#2#3#4#5#6#7#8#9#10#11   干木屑干木屑干木屑干木屑干木屑干木屑水湿木屑水湿木屑水煮木屑半湿木屑半湿木屑   无有有无无无有有有有有   无有有无有有有有有有有   无有无无有无有无有有无   -(-)350(60)350(60)350(16)300(180)300(180)350(125)350(125)350(135)350(120)350(120)   6.06.55.56.06.0～6.56.57.87.57.06.57.0   03.53.53.54.03.54.5～5.03.5～3.84.5～5.04.53.3～3.8
实验表明：(1)原料的含水量是制备的重要影响因素。应避免在较高温度中处理干燥原料；(2)干燥的木屑是否经过热处理对吸油能力没有影响；(3)水湿处理材料的吸油能力高于干燥处理材料；(4)干燥或水湿木屑经过热化学烘干过程后的疏水亲油能力明显优于未经处理的对照样品；(5)臭氧条件下制备的水湿和水煮木屑产品的疏水亲油能力比非臭氧条件下的对照有明显提高；(6)水湿处理材料的疏水亲油能力高于干燥处理材料；(7)水煮处理材料的疏水亲油能力高于水湿或干燥处理材料。
表2.样品1～11经水振荡后不同时间的沉降率
  经水振荡后的小时数   #1   #2   #3   #4   #5   #6   #7   #8 #9   #10   #11
  2.5hr4.5hr.7hr.9hr.12hr.24hr.36hr.53hr.72hr.120hr.144hr.   100100100100100100100100100100100   3555757575＞90＞95＞9599100100   3050707575＞90＞95＞95＞95100100   304565707085＞90959598100   253550505065708090100100   233550506070758090＞95100   8＞15＜4040406060657590100   715＞3540405560＞657595100 ＜510＞303333455050609595   1040505055707580＞85100100   103550505570707585100100
实验表明：(1)吸水率和沉降/漂浮比例是较好的疏水或亲水性质的指征；(2)干燥或水湿木屑经过热化学烘干过程后的疏水性能明显优于未经处理的对照样品；(3)臭氧条件下制备的木屑产品的疏水能力与非臭氧条件下的对照无区别；(4)在较高温度中，干燥原料冒烟和着火的危险大大高于水湿和水煮原料。然而在较低温度中，干燥原料可处理较长时间，既降低了危险又给予较高的疏水性；(5)水湿处理材料的疏水能力明显高于干燥处理材料；(6)水煮处理材料的疏水能力明显高于水湿或干燥处理材料。
例10.不同条件下用碳酸盐和重碳酸盐制备的亲水亲油材料
样品12：25克干木屑与30ml 0.15M碳酸钠混合后放入325°F(163℃)烤箱，涡流对流，正压空气流和臭氧中处理90分钟，产品浅棕色，pH 7～8。样品13～15：25克干木屑或纸箱或蔗渣与45ml 0.3M碳酸钠混合后放入325°F(163℃)烤箱，涡流对流条件中1.5～2小时，产品浅棕色，pH 10～11。样品12～15与未经处理的对照相比，皆显示出快得多的吸水特性，同时也显示出良好的吸油特性。
例11.处理效率依赖于加热温度
样品16：2％醋酸预处理的木屑原料在350°F(177℃)，涡流对流，正压空气流和臭氧条件下处理2小时。产品棕色。产品与水大力搅拌，漂浮物有5.5ml/g的吸油能力。样品17：2％醋酸预处理的木屑原料在250°F(121℃)，涡流对流，正压空气流和臭氧条件下处理6.5小时。产品的颜色类似于未经处理的木屑原料。产品与水大力搅拌，漂浮物有2.7ml/g的吸油能力。
实验表明：(1)处理过程的温度范围较广。较高温度中处理短时间的效果优于较低温度中处理长时间；(2)较低温度中得到的浅色产品的疏水亲油能力尚不错，提示焦化反应不是产生疏水亲油物质的必要条件。
例12.处理效率依赖于加热时间
两份水湿树叶原料在350°F(177℃)，涡流对流条件下分别处理2小时和5小时。产品与水大力搅拌，室温静置12小时。再次大力搅拌后静止分层，比较漂浮的比例。5小时处理的产品仍有40％漂浮率，而2小时处理的样品仅有10％漂浮率。
例13.已吸附水被油取代
取5克例11中样品16，与水搅拌，捞出用手挤干。此水湿样品(16.9克)与30ml废机油混合后发现吸油现象和部分水被逼出。五分钟后共收集3.5克水。结果分析：样品水湿后含水量为2.38g水/g，加入油后的含水量为1.68g水/g，约30％的已吸附水被油取代。结论：被疏水亲油吸附剂所吸附的水分可被油部分取代，疏水亲油吸附剂对油的亲和力大于对水的亲和力。
例14.疏水亲油产品中的可抽提挥发物质
实验1：一块铝箔与原料一起置于反应烤箱中，经过较高温度的反应过程后铝箔表面覆盖了一层黄褐色物质。用下列溶液测试该物质的溶解性：水、异丙醇、汽油、过氧化氢、Esso机油、Vim清洁剂和Sunlight洗碗液。发现异丙醇是唯一的能溶解该覆盖物质的溶剂。该物质部分溶于水，而完全不溶于汽油和Esso机油。此结果提示该覆盖物是既疏水又亲水的。
实验2：下列混合物于室温中振摇6天：(1)20克例9中样品10与300ml70％异丙醇；(2)20克例9中样品10与300ml水；(3)20克未处理木屑与300ml水。另外，20克未处理木屑与(1)中用过的异丙醇振摇30分钟。收集以上四个木屑样品，用手挤干，在200°F(93℃)、涡流对流条件下干燥2小时。该较低温度为干燥而设计，并非为产生疏水亲油物质。短时间与水接触后的吸油率是：异丙醇处理后的样品10为3.0ml/g，水处理后的样品10为3.7ml/g，用过的异丙醇处理后的木屑对照为0.5ml/g以及水处理后的木屑对照为0ml/g。
实验表明：(1)异丙醇可溶解氧化热化学烘干过程中产生的部分挥发性物质；(2)水饱和后的疏水亲油吸附剂，其丧失的吸油能力可经低温干燥过程得以恢复；(3)可抽提挥发物质在疏水和亲油性质中起重要作用。然而，可抽提挥发物质不是造成疏水亲油性质的唯一原因，甚至不是最主要的原因。
例15.与颗粒大小相关的吸附
在研究中曾发现用木屑细粉制备的产品比木屑粗粉制备的产品易于沉入水中。提示细粉可能具有较差的疏水性或易失去疏水性。
实验1：分别以14、28和60目的筛子筛分例16碎树皮制备的样品。对所收集的4种不同大小的样品进行测定。在颗粒大于60目的情况下，当颗粒逐渐从小变大时，吸油能力和短时间与水接触后的吸油能力逐渐减弱，分别从3.0降低到1.2ml/g和从2.0降低到0.8ml/g。在颗粒小于60目的情况下，其吸油能力和水上漂浮性皆比28和60目之间的颗粒要差。
实验2：对例3中制备的一些样品进行粉碎，这些样品包括草、花生壳、玉米叶、玉米秆、烟叶、茶叶、稻草、大蒜皮、蔗渣、甜高粱渣、茭白茎、松针、稻壳、豆荚和椰棕。测定粉碎样品的吸油率并与未粉碎样品进行比较。发现粉碎的茎秆类样品有20～100％的吸油率增加，而其他类型的样品无吸油率的增加甚至有减少。
实验表明：产品的颗粒尺寸大小对其吸油容量有重要的影响。较小尺寸的或薄层的样品通常有较好的结果。但太细反而引起吸附力下降。
例16.不同的原料所制备的疏水亲油产物
27种不同的原料在对流、正压空气流和臭氧条件下，300～400°F处理不同的时间。测定吸油率(OS)以及短时间与水接触后的吸油率(OSW)如下：(1)脱脂棉，水湿，350°F中4.5小时。OS：30～32ml/g，OSW：12～14ml/g；(2)甘蔗，去皮，经嚼，水煮，375°F中2.5小时。OS：10ml/g，OSW：7.5ml/g；(3)树皮，碾碎，水湿，375°F中2小时。OS：2.0ml/g，OSW：1.2ml/g；(4)椰棕，碎，水湿，375°F中2小时。OS：8ml/g，OSW：7ml/g；(5)草，水煮，350°F中2小时。OS：7～8ml/g，OSW：4～5ml/g；(6)木棉纤维，水湿，350°F中5小时。OS：30～32ml/g，OSW：20ml/g；(7)苔藓，水煮，350°F中2小时。OS：6～7ml/g，OSW：4～5ml/g；(8)花生壳，水湿，350°F中3小时。OS：2.5ml/g，OSW：0.5ml/g；(9)松针，水湿，350°F中2小时。OS：3.3ml/g，OSW：1.2ml/g；(10)芦苇，切短，水湿，375°F中3小时。OS：9.0ml/g，OSW：8.5ml/g；(11)海带，水湿，350°F中1小时，比未处理海带有疏水性提高；(12)甜高粱，去皮，经嚼，水煮，375°F中2.5小时。OS：18ml/g，OSW：14ml/g；(13)烟叶，水湿，375°F中2小时。OS：8ml/g，OSW：6ml/g；(14)茶叶，水煮，350°F中2小时。OS：5～13ml/g，OSW：2～8ml/g；(15)未知野生灌木，切短，水湿，350°F中2.5小时。OS：6～7ml/g，OSW：5ml/g；(16)茭白茎，新鲜，切短，375°F中4小时。OS：10ml/g，OSW：8ml/g；(17)木刨花，水煮，350°F中4.5小时。OS：6ml/g，OSW：5ml/g；(18)琼脂粉，水煮，350°F中1小时，比未处理对照有疏水性提高；(19)Nestle咖啡粉，干，350°F中1小时，比未处理对照有疏水性提高；(20)面粉，干，375°F中25分钟及350°F40分钟，比未处理对照有疏水性提高；(21)泥炭，Sunshine，水湿，350°F中90分钟。OS：8.0ml/g，OSW：4.3ml/g；(22)纸板箱，碎，水煮，350°F中2小时。OS：3.5ml/g，OSW：0.8ml/g；(23)黄豆，水中充分膨胀后磨碎，350°F中2.5小时。OS：3.0ml/g，OSW：2.0ml/g；(24)鸡蛋清，350°F中4小时，比未处理对照有疏水性提高；(25)虾壳，粉碎，水湿，375°F中2.5小时，比未处理对照有疏水性提高；(26)木炭，碎，水湿，350°F中60分钟和400°F中15分钟，比未处理对照有疏水性提高；(27)布(50％棉，50％聚酯)，水湿，375°F中2小时，比未处理对照有疏水性提高。
例17.对有机物的吸附
取例3木屑产品2.5克在15ml有机物与200ml水的混合物中进行各类油和有机物的吸附测定。所测油类和有机物包括：汽油、发动机油、石蜡油、原油、canola油、玉米油、冷却液、油漆、丙酮、苯胺、苯、四氯化碳、氯仿、环己烷、二氯甲烷、二乙醇胺、乙醇、乙醚、甲醛、庚烷、己烷、异丁醇、异丙醇、甲醇、戊烷、石油醚、苯酚、丙醇、丙烯醇、四氢呋喃、甲苯和二甲苯。吸附剂对所有被测有机物皆有很好的吸附。当密度大于水的碳氢化合物例如苯胺、苯甲酸甲酯、苯乙醇、四氯化碳、二乙醇胺、邻苯二甲酸二甲酯和乙酰乙酸乙酯与水互混时，该类碳氢化合物沉入下相。水面上施加吸附剂并摇动，吸附剂迅速降到下相并吸附化合物。实验表明：本吸附剂可吸附密度小于或大于水的很多有机物，可用于工业污水处理。
例18.对有毒金属离子的吸附
以改良的二硫腙方法测定重金属离子浓度。
实验1：取例3的甜高粱渣产品1克，与50ml 20μg Pb2+/ml溶液振荡4小时，Pb2+浓度降至8.8～9.0μg/ml。铅离子的清除率为55％。
实验2：取例3的甜高粱渣产品1克，与50ml 20μg Hg2+/ml溶液振荡30分钟，Hg2+浓度降至4.8μg/ml。汞离子的清除率为76％。
实验3：取例3的甜高粱渣产品1克，与50ml 20μg Hg2+/ml和5ml废机油的溶液混合振荡30分钟，Hg2+浓度降至10μg/ml，机油则全部被吸附。汞离子的清除率为50％。
实验表明：本吸附剂可从污水中、甚至从含油污水中吸附有毒金属离子。
例19.不同环境下吸附剂的应用
实验1.乳化油的吸附：将废机油与水大力振荡2分钟制得部分乳化的油。取例9中的样品7进行吸附测定，对乳化油的吸附为3.5ml/g。
实验2.洗涤剂中油的吸附：取样品7分别在肥皂液和洗碗液中进行油吸附测定，发现吸附力全失。
实验3.不同pH中油的吸附：取样品7分别在0.5％醋酸、5％醋酸、10％碳酸氢钠和0.1M氢氧化钠溶液中进行油吸附测定，吸油率分别为4.0、3.3、4.0和1.5ml/g。
实验4.高浓度氯化钠中油的吸附：取样品7分别在5％和30％氯化钠溶液中对部分乳化油进行吸附测定，吸油率分别为3.5和3.2ml/g。
实验5.不同温度下油的吸附：取样品7分别在沸水和冰水中进行油吸附测定，吸油率分别为3.0和4.0ml/g。
实验表明：(1)本疏水亲油吸附剂对乳化油有很好的吸附力；(2)洗涤剂存在的情况下吸附剂失去吸油力；(3)吸附剂可在很多环境条件下应用。
例20.快速柱应用
实验1：取例16的草产品15克，装入直径3.7cm长28cm柱中，棉纱布垫底。大力振荡25ml废机油与100ml水2分钟，制备部分乳化油。部分乳化油倒入柱中。液体在以秒计的时间里通过柱子。流出液为高度稀释乳状液。
实验2：取例16的草产品150ml，装入500ml层析柱中。柱中再装填例16的甘蔗渣产品150ml和例3的木屑产品100ml。向柱中倾倒50ml废机油与200ml水的混合物。水迅速通过柱体。流出液无油迹。随后的两天观察中也无油从柱中滴下。
实验3：取例16的草产品15克，装入直径3.7cm长28cm柱中，棉纱布垫底。加热200ml肉汤与50ml烹调油的混合物，倒入柱中。水迅速过柱。流出液无油迹。
实验表明：(1)本产品用于柱层析是快速高效清除污水中油和乳化油的方法；(2)本产品用于柱层析可处理食品工业和餐饮业产生的油腻热水。
例21.水面上的油清除
实验1：取例11中350°F制备的木屑产品装入棉纱布袋，又取例16的草、树叶和甘蔗渣产品分别装入塑料网袋中。上述袋装吸附剂放在有2mm厚油层的水面上，其覆盖区域内皆表现出快速有效的除油效果。搅动吸附袋与附近水面，则附近浮油也被有效清除。
实验2：取例16的黄豆渣产品10克，装入棉纱布袋。此袋放在含有20ml烹调油的煮沸肉汤中，观察到快速清油效应。
实验表明：(1)本产品用于溢油清理既实用又高效；(2)吸油袋可除去或部分除去食品中的油脂，获得健康食品。
例22.吸油纸
实验1：将木屑、稻草与脱脂棉混和打碎，加入20％酒精制浆。浆液铺在一层厨用纸上，然后在350°F(177℃)对流加热5小时。经处理的粗糙纸产品有疏水性和良好的吸油力。
实验2：水湿纸，在375°F(191℃)、对流、正压气流和臭氧条件下加热3小时。产品具良好的疏水性和亲油性。
例23.疏水亲油吸附剂用于香烟过滤
香烟气中的焦油含很多疏水亲油的致癌物。尼古丁不仅能溶于水也能以任何比例溶于有机溶剂，显示其亲水和亲油的双重性质。香烟滤嘴的主要功能是降低焦油和尼古丁。醋酸纤维是目前最常见的滤嘴材料。然而，醋酸纤维高度亲水：在水中瞬间沉底。本疏水亲油吸附剂比醋酸纤维能更有效地除去香烟气中疏水有害物质。
选数种品牌的香烟，有烤烟型及混合型，焦油范围10～15mg。大多数品牌的香烟有2cm长的醋酸纤维滤嘴，其中某一品牌香烟上的滤嘴有1cm长的醋酸纤维和1cm长的混有活性炭的醋酸纤维。去掉外纸后，醋酸纤维滤嘴平均重量0.10～0.12克。一种由透明塑料制成的商业健康烟嘴(中国专利ZL9520735LX，ZL96213148.2)，因其具有捕捉烟气中焦油和其他有色物质而对烟焦油粗定量的功能，可作简易焦油检测器及疏水亲油吸附剂的容器。两类对照试验，一为去掉滤嘴的香烟，一为保留滤嘴的香烟，均包括在各次测试中。去掉滤嘴的香烟，加上装有下列吸附剂的健康烟嘴作为实验组。(1)0.05～0.2克例9木屑样品9；(2)0.05～0.2克例16烟叶吸附剂；(3)0.02～0.1克例16甘蔗渣吸附剂；(4)0.02～0.1克例16甜高粱渣吸附剂；(5)0.02～0.1克例16脱脂棉吸附剂；(6)0.05～0.2克例3玉米穗吸附剂。焦油检测器上显示，所测各吸附剂降低焦油和有色物质的能力明显优于醋酸纤维滤嘴。
实验表明：(1)所测六种吸附剂皆显示出香烟过滤功效。同等重量对比，六种吸附剂均具比醋酸纤维强得多的对烟焦油和有色物质的吸附能力。其中由甜高粱渣、甘蔗渣和脱脂棉吸附剂在结合量和效率方面有最好的表现。用烟叶吸附剂做滤嘴则很吸引人。疏水亲油吸附剂将是极具潜在商业价值的香烟过滤材料。各种吸附剂可单独使用，也可混用。将疏水亲油吸附剂与目前商业化的亲水过滤材料共用，过滤将更有效。(2)有些因素明显地影响疏水亲油吸附剂去除焦油和其它疏水物质的功效，例如吸附剂的用量、颗粒大小和装填密度，及滤嘴的形状。量多、粒细、装填松软均匀、细长的滤芯有较好的过滤效果。(3)在高速气流如香烟烟气中，疏水亲油吸附剂对焦油和其它疏水物质的吸附率很高，十分难得。
例24.甜高粱渣制备的吸附剂对气态甲醛的吸附试验
取5ml福尔马林溶液(含36～40％甲醛)置于10ml烧杯中，烧杯放入300ml广口瓶中，在广口瓶中烧杯旁放入2克例3甜高粱渣吸附剂。广口瓶密封后在60℃过夜。次日开瓶，测定对照组和吸附剂组中福尔马林溶液体积，分别为4.5和4.2毫升。吸附剂有很强的气味，表明吸附剂对气体甲醛有很好吸附。将吸附剂均摊在15cm培养皿上，暴露在室温空气中。2小时后吸附剂的气味极强，6小时后气味仍重，17小时后气味还重，28小时后气味减弱。说明疏水亲油吸附剂不仅吸附气态有机物，且具长久保持力。提示吸附剂可做载体和缓慢释放体。
例25.疏水亲油吸附剂用于油污沙土的清洁
实验1.油污沙子的清洁：将25毫升废机油倒入置于17cm×9.5cm容器的1cm厚的湿沙中，搅拌均匀。加入15克吸附剂(例9样品9)，连续搅拌5分钟使充分接触。加入水并搅拌，尽量捞取水中漂浮物。再次搅拌沙子使更多的吸附剂浮出并捞取。重复搅拌和捞取至无吸附剂浮出。沥干沙子。验沙含油度，发现有些油滑。再加5克吸附剂，重复以上步骤。再验沙，沙已干净，全无油滑感觉。
实验2.油污土壤的清洁：取100克风干土壤，碾碎，与50ml废机油(45克)搅拌制得油污土壤。将30克吸附剂(例9样品9)加入油污土壤中，连续搅拌10分钟使充分接触。加入土壤体积十倍的水，剧烈搅拌，吸附剂浮出，捞取。再次搅拌泥浆使吸附剂浮出并捞取。重复搅拌和捞取至无吸附剂浮出。静置，待水清后倾去水。手验泥浆含油度，有些油滑。约90％油污被去除。收集的吸附剂用手挤去部分水分后，重128克。假设90％的油污被吸附，则30克吸附剂吸附40.5克油和57.5克水。再加10克吸附剂进行二次清洁，重复以上步骤。再验泥浆，几无油滑感觉。
本发明不局限于上述的过程和应用范围，同样也适用于实践中许多的改进情况。保护范围见权利要求。

Claims (45)

1.一种提高天然有机物质疏水性的方法，包括以下步骤：
(1)提供潮湿的天然有机物质；
(2)对所述的有机物质在温度80℃至700℃的氧化介质中加热，时间1分钟至24小时，同时，使氧化介质流经有机物质，有机物质产生的湿气和可挥发性物质被流动的氧化介质带走；
(3)将得到的有机物质冷却至常温。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述加热步骤在反应容器中进行，反应容器具有输入氧化介质的进口和输出氧化介质、湿气和可挥发性物质的出口。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述温度为110℃至300℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述时间为5分钟至10小时。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述氧化介质为空气。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述氧化介质为氧气。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述氧化介质为臭氧，可作用温度低于250℃。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述氧化介质为过氧化氢。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述加热的前期在湿氧化介质中进行，加热的后期在干氧化介质中进行。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述湿氧化介质为水蒸汽与臭氧。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述加热的前期在相对较高的温度中进行，加热的后期在相对较低的温度中进行。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述氧化介质在加热的前期含有相对较高浓度的氧化剂，在加热的后期含有相对较低浓度的氧化剂。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述加热步骤在能催化氧化有机物质的催化剂中进行。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：所述催化剂是金属铁或氧化铁。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述加热步骤之前对有机物质进行预处理，提高其反应性和多孔性，并使其反应基团暴露出来。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于：所述预处理为将有机物质浸泡于沸水中。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于：所述预处理为将有机物质浸泡于酸液中。
18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于：所述预处理为将有机物质浸泡于碱液中。
19.根据权利要求15所述的方法，其特征在于：所述预处理为利用机械膨胀使有机物质膨胀。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于：所述机械膨胀为干法膨胀和湿法膨胀。
21.根据权利要求15所述的方法，其特征在于：所述预处理为对有机物质施用可挥发性试剂。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于：所述可挥发性试剂为丙酮、醇类、正己烷、正庚烷、正戊烷或异戊烷。
23.根据权利要求15所述的方法，其特征在于：所述预处理为低温冰冻有机物质。
24.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述有机物质含有多糖、异多糖、木质素、多酚、蛋白质、腐植质中的一种或多种。
25.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述有机物质选自天然状态的木材、树皮、叶、杆、茎、壳、皮、根、花、种子、豆类、草、髓、面粉、海草类、海绵、甘蔗、甜高粱、甜菜、米、小麦、玉米、裸麦、大麦、燕麦、粟、麻、亚麻、苎麻、花生、油棕榈、烟叶、茶叶、棉花、布、纸、纸箱、纸浆、城市有机废物、庭园废弃物、蘑菇培养基、羽毛、羊毛、毛发、藻类、真菌类、细菌类、泥炭、褐煤、木炭、虾蟹壳中的一种或多种。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于：所述天然有机物质为天然、未加工状态。
27.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述天然有机物质为两种或两种以上不同来源的有机物质组合。
28.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述天然有机物质为有机废渣、细菌培养基中的一种或多种。
29.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述天然有机物质为有毒物质，所述方法使有毒物质解毒。
30.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法将化学功能基团引入天然有机物质。
31.根据权利要求1-30中任一权利要求所述的方法处理得到的有机物质，其特征在于：所述有机物质具有增强的疏水性质。
32.根据权利要求31所述处理得到的有机物质，其特征在于：所述有机物质为处理得到的两种或两种以上的有机物质混合。
33.根据权利要求31所述处理得到的有机物质，其特征在于：所述有机物质具有结合重金属的能力。
34.根据权利要求31所述处理得到的有机物质，其特征在于：所述有机物质为可食用产物。
35.根据权利要求31所述处理得到的有机物质，其特征在于：所述有机物质为吸附材料，置于液体可渗透容器中使用可以降低食品中的油脂含量。
36.根据权利要求31所述处理得到的有机物质的用途，其特征在于：所述的用途为在食品加工过程中降低食品中的油脂含量，包括以下步骤：
(1)置所述处理得到的有机物质于液体可渗透容器中；
(2)置液体可渗透容器于食物溶液中；
(3)使溶液中的油脂被处理得到的有机物质吸附；
(4)从溶液移走液体可渗透容器。
37.根据权利要求31所述处理得到的有机物质的用途，其特征在于：所述的用途为可作为气体过滤装置。
38.根据权利要求37所述的处理得到的有机物质的用途，其特征在于：所述气体过滤装置为香烟过滤嘴。
39.根据权利要求38所述的处理得到的有机物质的用途，其特征在于：采用的处理后的有机物质为烟叶。
40.根据权利要求37所述的处理得到的有机物质的用途，其特征在于：所述气体过滤装置为机动车尾气过滤器。
41.根据权利要求37所述的处理得到的有机物质的用途，其特征在于：所述气体过滤装置为空气过滤器。
42.根据权利要求31所述处理得到的有机物质的用途，其特征在于：所述的用途为从受污染的土壤或沙中除去油类或其他有机污染，包括以下步骤：
(1)置所述处理得到的有机物质于受污染的土壤或沙中；
(2)混和处理得到的有机物质和受污染的土壤或沙，使处理得到的有机物质吸附污染物得到吸附了污染物的有机物质；
(3)对处理得到的有机物质和受污染的土壤或沙的混和物注水，搅拌水和混和物，使吸附了污染物的有机物质浮出水面；
(4)从水面移走吸附了污染物的有机物质。
43.根据权利要求42所述处理得到的有机物质的用途，其特征在于：所述的方法在步骤(4)之后，重复步骤(1)、(2)、(3)和(4)直至使土壤或沙变干净。
44.一种提高天然有机物质亲水性的方法，包括以下步骤：
(1)对所述的天然有机物质进行碳酸盐或重碳酸盐溶液的预处理；
(2)对所述有机物质在温度80℃-700℃的氧化介质中加热，时间1分钟至24小时，同时，使氧化介质流经有机物质，使有机物质被氧化介质氧化，有机物质产生的湿气和可挥发性物质被流动的氧化介质带走；
(3)将得到的有机物质冷却至常温。
45.根据权利要求44所述的方法处理得到的有机物质，其特征在于：所述有机物质具有增强的亲水性质。
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