JP2023538161A - 吸収性材料 - Google Patents

Abstract

本発明は、繊維状材料から形成されたマトリクスと１つ以上の重合結合試薬を含む吸収性材料に関する。本発明はさらに、繊維状材料を含む原料と１つ以上の結合試薬とを組み合わせる工程を含む吸収性材料の製造方法に関する。原料を重合活性剤の存在下で凝集装置に導入し、吸収性材料を製造する。

Description

[0001] 本発明は、吸収性材料に関する。具体的には、本発明の吸収性材料は廃液の吸収に適する。本発明はさらに、吸収性材料の製造方法に関する。本発明はさらに、吸収性材料を用いて液体を吸収する方法に関する。

[0002] 以下の背景技術の説明は、本発明の理解を容易にするためだけを目的とする。この議論は、参照された資料のいずれかが、出願の優先日において一般常識の一部である、又はであったことに同意又は認めるものではない。

[0003] 多くの産業プロセスでは、廃棄物やその他の物質が発生し、不用意に環境中に放出される可能性がある。多くの場合、これらの物質は人間と環境の両方に有害であるか、又は有害である可能性がある。これらの廃棄物の放出の規模も、数億リットルの石油を海洋に放出する石油流出から、１００万分の１の濃度で測定される有毒汚染物質の水路への放出まで様々である。このような規模にかかわらず、これらの物質を環境から迅速かつ効果的に浄化する解決策が求められている。

[0004] 漏洩した液体を浄化するための先行技術のプロセスのほとんどが、漏洩した液体を吸収するために吸収性材料に依存する。一般的に用いられる材料としては、木片や鋸屑等の植物性材料や、木炭や滑石等の鉱物製品があげられる。このような材料は一般的に液体吸収能が低いため、体積が大きくなければならない。多くの代替的な吸収性材料は、液体吸収能がより高くなるように設計されているが、これらの材料は製造費用が高価である場合が多い。これらの材料費用は、汚染の規模が大きい場合、たとえば石油流出や大きな水路などでは、極めて高くなる場合がある。

[0005] 液体廃棄物又は汚染された液体が吸収された場合であっても、溶液の部分のみしか提供されない。その後、吸着された液体を処分するために、担持された吸収性材料を汚染場所から除去しなければならない。ほとんどの吸収性材料を除去する際、主として一度液体を担持させると、当該材料の構造的完全性が低下するという問題に直面する場合がある。これにより、担持された吸収性材料を汚染場所から分離することが困難になるだけでなく、担持された材料を汚染場所から輸送することも困難になる。この問題は、繊維状のウェブから形成される吸収性材料で特に顕著である。通常、このような素材の繊維は濡れていると分離し、素材は離散する。

[0006] 環境からの汚染物質を除去することにより、さらに含水量が問題になる。吸収性材料は通常、水よりも特定の汚染物質に対して選択性がないため、どちらも材料に吸収されてしまう。汚染物質を水から分離するために、担持された吸収性材料は通常、安全な廃棄又は再利用に適した清浄水を生成するため、高価な多段階脱水及び精製プロセスが必要である。当該プロセスとしては、増粘、凝集、蒸発乾燥、遠心分離、沈殿又は加熱があげられる。当該プロセスには、一般的に製品からの経済的利益より集約的エネルギーと化学的な支出の方が高額になる。この結果、通常は担持された吸収性材料が埋立地に廃棄されるため、廃棄場所での再汚染の危険性が高まる。

[0007] 本明細書の文脈においてさらに特定されない限り、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）又は（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」またその変形は、指定された整数又は整数群を含むことを意味するが、他の整数又は整数群を除外することを意味するものではないと理解される。

[0008] 本発明の第一の側面では、繊維状材料と１つ以上の重合した結合試薬から形成されるマトリクス、を含む吸収性材料が提供される。
[0009] 本発明の吸収性材料は、好ましくは、液体を吸収するのに適する。より好ましくは、本発明の吸収性材料は、液体及びその中に含まれる１つ以上の物質を吸収するのに適する。

[0010] 発明者らは、本発明の吸収性材料は、マトリクス内の様々な液体を吸収及び／又は吸着するのに適することを見いだした。その後、担持された吸収性材料は吸収された液体と共に輸送される。重要なことに、本発明者らは、マトリクスが液体吸収後も構造的完全性を保持することを見いだした。理論に縛られることなく、本発明者らは重合した結合試薬がマトリクスの構造的完全性を保持すると考える。したがって、本発明の吸収性材料は、液体の漏洩の浄化に極めて適する。さらに、発明者らは、液体に含まれる小さな粒子やその他の溶解した物質もマトリクスに吸着する可能性があることを見いだした。特定の状況では、これらの物質は液体が除去された後でも、通常は蒸発によってマトリクス内に保持される。本発明の吸収性材料は、液体から不要な物質を捕捉し除去するのに適すると考えられる。吸収性材料の組成は、異なる液体や用途の吸収に合わせて調整することができる。

[0011] 本明細書の文脈においてさらに特定されない限り、用語「重合（した）結合試薬」は、１つ以上の他の結合試薬分子との重合及び／又は架橋を経た結合試薬分子をいうと理解される。結合試薬は、重合又は共重合して重合した結合試薬を形成する１つ以上の単量体を含むことができる。あるいは、又はさらに、結合試薬は、重合した結合試薬を形成するために架橋する１つ以上のポリマーを含むことができる。当業者であれば、重合は２つ以上の反応分子を化学反応で結合させて高分子鎖を形成するプロセスであることを理解できる。当業者であれば、用語「架橋」は、共有結合又は一連の化学結合のいずれかによって高分子鎖同士が結合することを理解できる。本発明の一実施形態では、１つ以上の結合試薬は、例えば熱、圧力、ｐＨの変化又は照射による外部活性化によって重合又は架橋することができる結合試薬分子を含む。本発明の一実施形態では、１つ以上の結合試薬は、重合活性剤との接触時に重合又は架橋することができる結合試薬分子を含む。より好ましくは、１つ以上の結合試薬は、触媒や外部熱がなくても重合又は架橋できる試薬を含む。

[0012] 本発明の一実施形態では、吸収性材料は０．０５～５乾燥質量％の重合結合試薬を含む。本発明の一実施形態では、吸収性材料は０．０５～４乾燥質量％の重合結合試薬を含む。本発明の一実施形態では、吸収性材料は０．０５～３乾燥質量％の重合結合試薬を含む。本発明の一実施形態では、吸収性材料は０．０５～２乾燥質量％の重合結合試薬を含む。本発明の一実施形態では、吸収性材料は０．０５～１乾燥質量％の重合結合試薬を含む。吸収性材料に含まれる１つ以上の重合結合試薬の量は、用いる繊維状材料による。本発明の一実施形態では、吸収性材料は０．０５～０．５乾燥質量％の重合結合試薬を含む。発明者らは、吸収性材料中の１つ以上の重合した結合試薬が比較的低濃度であれば、吸収性材料の構造的完全性を保持するのに十分であり、かつ、それでも十分な吸収能を許容することを見出した。理論に縛られることなく、本発明者らは、重合結合試薬がより高濃度であると、吸収性材料の露出表面積が低減すると考える。さらに、重合結合試薬は一般的に吸収性材料の最も高価な成分であるため、製造費用がより軽減される。

[0013] 本発明の一実施形態では、吸収性材料は凝集体を形成する。ＩＵＰＡＣ化学用語集第２版（「ゴールドブック」）は、凝集を、分散した分子や粒子が孤立した単一の分子や粒子として残るのではなく、集合するプロセスと定義する。本明細書の文脈においてさらに特定されない限り、用語「凝集体」又はその変形は、１つの大きな粒子として振る舞うように互いに接着された離散粒子の集合体をいうと理解されるであろう。

[0014] 本発明の一実施形態では、吸収性材料はペレット状に形成される。

[0015] 本明細書の文脈においてさらに特定されない限り、用語「繊維状材料」は、複数の繊維を含む材料をいうものと理解される。繊維状材料には、セルロース系繊維、合成繊維、及びそれらの組み合わせが含まれる。繊維状材料としては、さらに、繊維を含む織物や不織布（衣類や織物等）があげられる。

[0016] 本発明の一実施形態では、繊維状材料としてはセルロース系繊維があげられる。本発明の一実施形態では、セルロース系繊維は、植物の樹皮、木材又は葉、又は他の植物性材料等の天然資源から得られる。あるいは、セルロース系繊維を製造することもできる。当業者であれば、セルロース系繊維はセルロースのエーテル又はエステルで作られた繊維であると理解できる。好ましくは、セルロース系繊維は少なくとも部分的に脱リグニンされている。当業者であれば、脱リグニンは物理的又は化学的にセルロース系繊維を分離すると理解できる。本発明の一実施形態では、繊維状材料は、木材繊維、パルプ繊維、綿繊維、麻繊維、絹繊維、レーヨン繊維及びリヨセル繊維の１つ以上を含む。

[0017] 本発明のさらなる形態では、繊維状材料としては合成繊維があげられる。本発明の一実施形態では、繊維状材料は、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維及び二成分繊維の１つ以上を含む。

[0018] 本発明の一実施形態では、好ましくは、吸収性材料は、１０～９９．５質量％の繊維状材料を含む。吸収性材料は３０～６０質量％の繊維状材料を含む。
[0019] 一実施形態では、繊維状材料の少なくとも９０％の繊維長は、５～５００μｍである。
[0020] 一実施形態では、繊維状材料の少なくとも９０％の繊維厚は、０．３μｍ～５０μｍである。

[0021] 本発明の一実施形態では、吸収性材料は強化充填剤を含む。好ましくは、強化充填剤（フィラー）は繊維マトリクス全体に分散される。好ましくは、強化充填剤は固体である。本発明の一実施形態では、強化充填剤は粒子状である。発明者らは、吸収性材料に微粒子充填剤を含めることで、吸収性材料の強度を高めることができることを見いだした。これにより、取り扱いや輸送の際に吸収性材料が形状と構造の完全性が保持される。
[0022] 強化充填剤は、有機充填剤、無機充填剤、又はその両方を含むことができる。本発明の一実施形態では、強化充填剤は、鋸屑、粘土、炭酸カルシウム、ケイ酸塩、活性炭、デンプン、ガラス微小球の１つ以上から選択される。
[0023] 好ましくは、強化充填剤は不溶性である。
[0024] 一実施形態では、強化充填剤の平均粒径は１０μｍ～４００μｍである。
[0025] 一実施形態では、吸収性材料は０～８０乾燥質量％の強化充填剤を含む。一実施形態では、吸収性材料は４０～７０乾燥質量％の強化充填剤を含む。
[0026] 本発明の一実施形態では、吸収性材料は凝集体を形成する。好ましくは、凝集体の直径は４ｍｍ～３００ｍｍである。当業者であれば、生成される凝集体のサイズは、吸収性材料の特定の用途に合わせて調整することができることを理解できる。

[0027] 本発明の一実施形態では、乾燥吸収性材料の含水率は２０質量％未満である。好ましくは、乾燥吸収性材料の含水率は１５質量％未満である。より好ましくは、乾燥吸収性材料の含水率は１０質量％未満である。より好ましくは、乾燥吸収性材料の含水率は５質量％未満である。

[0028] 本発明の一実施形態では、吸収性材料のかさ密度は２００ｋｇ／ｍ^３～１．５ｔ／ｍ^３である。
[0029] 本発明の一実施形態では、吸収性材料は乾燥質量の液体吸収能は少なくとも１．５倍である。本発明の一実施形態では液体吸収能は少なくとも乾燥質量の２倍である。本発明の一実施形態では、液体吸収能は乾燥質量の少なくとも２．５倍である。

[0030] 本発明の一実施形態では、吸収性材料の吸水能は乾燥質量の少なくとも１．５倍である。本発明の一実施形態では吸水能は乾燥質量の少なくとも２倍である。本発明の一実施形態では、吸水能は乾燥質量の少なくとも２．５倍である。

[0031] 本発明の一実施形態では、吸収性材料の空隙率は少なくとも０．６０である。好ましくは、空隙率は空隙率＝（飽和試料の質量－乾燥試料の質量）／水の密度）とする水分蒸発法を用いて測定する。

[0032] 本発明の一実施形態では、吸収性材料はさらに１つ以上の添加剤を含む。発明者らは、マトリクスに添加剤材料を含めることで、吸収性材料に追加の物理的特性を与えることができることを見いだした。

[0033] 一実施形態では、添加剤は活性吸着剤を含む。吸着材に活性吸着剤を添加することで、吸着材が特定の対象物質を選択的に吸着すると考えられている。一実施形態では、吸収性材料は０％～８０％の活性吸着剤を含む。当業者であれば理解できるように、吸収性材料に含まれる活性吸着剤の量は、吸収性材料の特定の用途に合わせて調整することができる。液体に含まれる対象物質の濃度が低い用途では、吸収性材料に含まれる活性吸着剤の量が多ければ、より多くの対象物質を吸着することができる。これにより、活性吸着剤が完全に担持される前に、吸収性材料を脱水して複数回再利用できることがわかっている。

[0034] 一実施形態では、添加剤は中和剤を含む。一実施形態では、吸収性材料は０％～５０％の中和剤を含む。
[0035] 本発明の一実施形態では、吸収性材料は可燃性燃料源としての使用に適する。

[0036] 本発明の第二の側面では、吸収性材料の製造方法であって、以下の：
繊維状材料を含む原料を１つ以上の結合試薬と組み合わせ、かつ
重合活性剤の存在下で前記原料を凝集装置に導入し、吸収性材料を製造する；
工程、を含む方法が提供される。

[0037] 本発明の一実施形態では、繊維状材料はセルロース系繊維を含む。当業者であれば、セルロース系繊維はセルロースのエーテル又はエステルで作られた繊維であることを理解できる。繊維にはヘミセルロースやリグニンが含まれてよい。本発明の一実施形態では、セルロース系繊維は、植物の樹皮、木材又は葉、又は他の植物性材料等の天然資源から得られる。あるいは、セルロース系繊維を製造することもできる。本発明の一実施形態では、繊維状材料は、木材繊維、パルプ繊維、綿繊維、麻繊維、絹繊維、レーヨン繊維及びリヨセル繊維のうちの１つ以上を含む。

[0038] 本発明の代替形態では、繊維状材料は合成繊維を含む。本発明の一実施形態では、繊維状材料は、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維及び二成分繊維の１つ以上を含む。

[0039] 本発明の一実施形態では、吸収性材料は凝集体を形成する。

[0040] 本発明の吸収性材料は、好ましくは、液体を吸収するように適合している。より好ましくは、本発明の吸収性材料は、液体及び１つ以上の材料がそこに巻き込まれたり溶解したりするのを吸収するのに適する。

[0041] 本発明者は、重合活性剤が１つ以上の結合試薬の重合及び／又は架橋を開始すると理解する。重合した結合試薬は繊維状材料と結合し、マトリクスを生成する。このマトリクスは、本発明の吸収性材料の離散的な凝集体に分離される。

[0042] 本発明の好ましい形態では、原料を１つ以上の結合試薬と組み合わせる工程は、原料を凝集装置に導入して凝集体を生成する工程の前に行われ、その方法は以下の工程を含む。
原料を１つ以上の結合試薬と組み合わせて凝集混合物を作製する；その後、
重合活性剤の存在下で凝集混合物を凝集装置に導入し、凝集体を製造する。

[0043] 本発明の一実施形態では、原料を凝集装置に導入して凝集体を生成する工程の前に、重合活性剤を原料及び１つ以上の結合試薬と接触させる。

[0044] 本発明の好ましい形態では、原料が凝集装置に導入されると同時に、又はその後に、重合活性剤を原料及び１つ以上の結合試薬と接触させる。

[0045] 原料を１つ以上の結合試薬と組み合わせて凝集混合物を製造する工程は、適当な混合装置で行われる。好ましくは、凝集混合物は実質的に均質である。
[0046] 本発明の一実施形態では、生成される凝集体の直径は４ｍｍ～３００ｍｍである。
[0047] 本発明の一実施形態では、本方法はさらに、以下の凝集体を乾燥させる工程を含む。
[0048] 本発明の一実施形態では、凝集混合物は１０～９９．５質量％の繊維状材料を含む。
[0049] 本発明の一実施形態では、凝集混合物は０．０５％～５％質量％の結合試薬を含む。
[0050] 一実施形態では、凝集混合物の含水率は４０％～８０％である。
[0051] 一実施形態では、凝集混合物はさらに強化充填剤を含む。好ましくは、凝集混合物は、０～５０％の強化充填剤を含む。
[0052] 一実施形態では、凝集混合物はさらに１つ以上の添加剤を含む。

[0053] 本発明の一実施形態では、重合活性剤の量は凝集混合物の乾燥質量で０．００５％～０．５％である。

[0054] 本発明の一実施形態では、１つ以上の結合試薬は、重合、架橋又は固いゲルを形成することができる試薬を含む。好ましくは、１つ以上の結合試薬は、重合活性剤と接触すると架橋して重合することができる試薬を含む。より好ましくは、１つ以上の結合試薬は、触媒や外部熱がなくても、空気中で重合、架橋、又は硬化ゲルを形成することができる試薬を含む。

[0055] 好ましくは、１つ以上の結合試薬を、重合活性剤の添加前に供給物と組み合わせる。好ましくは、１つ以上の結合試薬と重合活性剤の組み合わせは、実質的に均質な凝集混合物を生成する。

[0056] 本発明の一実施形態では、本方法はさらに、原料の前処理工程を含む。

[0057] 本発明の一実施形態では、原料を１つ以上の結合試薬と組み合わせる工程の前に、原料の前処理工程が行われる。好ましくは、原料の前処理は、スクリーニング、サイズ縮小、繊維軟化及び繊維分離の１つ以上を含む。

[0058] 本発明の第三の側面では、本発明の第二の側面のプロセスによって形成される吸収性材料が提供される。

[0059] 本発明の第四の側面では、液体を吸収する方法が提供され、その方法は、液体を上記の吸収性材料と接触させて、液体の少なくとも部分を吸収性材料に吸収させ、担持された吸収性材料を生成する工程を含む。

[0060] 本発明の一実施形態では、液体内に取り込まれた粒子又は溶解した物質の少なくとも部分が吸収性材料に吸収される。
[0061] 本発明の１つの形態では、液体内に取り込まれた粒子又は溶解した物質の少なくとも部分が吸収性材料によって吸着される。

[0062] 本発明の一実施形態では、担持された吸収性材料を１つ以上の処理工程で処理することができる。
[0063] 本発明の一実施形態では、１つ以上の処理工程は、吸収された液体の回収を含む。
[0064] 本発明の一実施形態では、１つ以上の処理工程は、担持された吸収性材料の化学処理を含む。できれば、化学処理を用いて、積載された物質を不活性化又は中和する。

[0065] 本発明の一実施形態では、担持された吸収性材料は乾燥工程で乾燥される。本発明の一実施形態では、乾燥工程は、担持された吸収性材料からの水及び他の揮発性化合物の蒸発を含む。好ましくは、空気の流れは、吸収性材料の表面全体に向けられる。
[0066] 本発明の一実施形態では、乾燥工程は、担持された吸収性材料から液体の少なくとも部分を除去することを含む。本発明の一実施形態では、担持された吸収性材料から液体の少なくとも部分を除去する工程の後に、吸収性材料を再び用いてより多くの液体を吸収することができる。

[0067] 上記のように、本発明の吸収性材料は、吸収性材料に取り込まれた物質を吸収することができる。これは、水源の汚染物質を浄化するのに特に有用であることが発明者によって発見されている。乾燥工程で吸収された水を除去すると、少なくとも共吸収／吸着された物質の部分がマトリクス内に保持されることがわかっている。
[0068] 本発明の一実施形態では、担持された吸収性材料を廃棄させることができる。
[0069] 本発明の一実施形態では、担持された吸収性材料は、可燃性材料を破壊するために高温処理工程で処理されることができる。また、不燃物を回収したり、廃棄したりすることもできる。

[0070] 本発明の一実施形態では、担持された吸収性材料を可燃性燃料源として用いることができる。

[0071] 本発明のさらなる特徴は、そのいくつかの非限定的な実施形態の以下の説明においてより完全に説明される。当該説明は、本発明を例示するためにのみされる。上記のような発明の概要、開示又は説明を制限するものとして理解されるべきではない。以下の添付図面を参照して説明する。

本発明の第二の側面による繊維状材料を含む原料から吸収性材料を製造するためのプロセスを示すフローチャートである。

[0072] 上記のように、本発明の一側面では、繊維状材料及び１つ以上の重合結合試薬から形成された多孔性マトリクスを含む吸収性材料が提供される。

繊維状素材
[0073] 用語「繊維状材料」は、１種類の繊維を意味する場合もあれば、２種類以上の繊維を含む場合もある。
[0074] 本発明の一実施形態では、繊維状材料はセルロース系繊維を含む。当業者であれば、セルロース系繊維はセルロースのエーテル又はエステルで作られた繊維であることを理解できる。繊維にはヘミセルロースやリグニンが含まれてよい。このようなセルロース系繊維は天然資源から得られてよい。又は、セルロース系繊維を製造することもできる。

[0075] セルロース系繊維は、バージン繊維、再生繊維、再利用繊維、又はこれらの組み合わせである。適当なセルロース系繊維は以下の：紙；紙ごみ、木材、木くず、おがくず、樹皮・林業廃棄物、農業廃棄物、堆肥・非再利用品、ワイン・醸造所廃棄物、果物廃棄物、オリーブ廃棄物、植物油廃棄物、食品廃棄物、バイオマス、セルロース系リグニン、バガス、サトウキビ廃棄物、コーンストーバー及びグリーン廃棄物から選択できるが、これらに限定されない。

[0076] 本発明の代替形態では、繊維状材料としては、合成繊維があげられる。合成繊維は通常、紡糸口から繊維形成材料を押し出すことによって作られる。このような繊維形成材料は、典型的には重合した単量体材料である。特に、合成繊維は、ポリラクチド、グリコール酸ポリマー、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリアミド、ポリビニルアルコール又は二成分（ビコ）繊維等の熱可塑性ポリマー繊維である。他の繊維の例としては、ビスコース、リヨセル、レーヨン、テンセル（登録商標）繊維等の再生セルロース系繊維や、炭素繊維やガラス繊維などがある。最も適するのは、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリ乳酸、ビコ繊維又はそれらの混合物である。
[0077] 一実施形態では、繊維状材料繊維の少なくとも９０％の繊維長が５～５００μｍである。
[0078] 一実施形態では、繊維状材料繊維の少なくとも９０％の平均厚は、０．３μｍ～５０μｍである。
[0079] 一実施形態では、吸収性材料は１０～９９．５質量％の繊維状材料を含む。

強化充填剤
[0080] 本発明の一実施形態では、吸収性材料は強化充填剤を含む。好ましくは、強化充填剤は粒子状である。発明者らは、多孔質の吸収性材料に微粒子充填剤が含まれると、吸収性材料の強度を高めることができることを見いだした。これにより、吸収性材料は取り扱いや輸送の際に形状と構造の完全性を保持することができる。
[0081] 好ましくは、強化充填剤は天然である。適当な天然資源には、木や粒子状物質に粉砕されたその他の植物性材料が含まれる。発明者らは、おがくずが強化充填剤として特に有用であることを見いだした。
[0082] 一実施形態では、強化充填剤の平均粒径は少なくとも１０μｍである。
[0083] 一実施形態では、強化充填剤の平均粒径は１０μｍ～４００μｍである。
[0084] 一実施形態では、吸収性材料は０％～５０％の強化充填剤を含む。

添加物
[0085] 本発明の一実施形態では、吸収性材料は１つ以上の添加剤を含む。添加剤の選択は、吸収される特定の液体と、他の物質や汚染物質が存在するかどうかに大きく依存する。
[0086] 一実施形態では、添加剤は特定の標的物質を選択的に吸収する活性吸着剤を含む。これらの薬剤は一般的に、特定のサイズの種、特に荷電種に対応するミクロ多孔質構造があると考えられている。このような薬剤は、ゼオライト、軽石型鉱物、活性炭／チャー、改質活性粘土及びイオン交換樹脂の１つ以上から選択することができる。
[0087] 一実施形態では、活性吸着材料は、凝集した吸収性材料を製造するためのシード粒子として用いられる。活性吸着物質が凝集体の核となると考えられている。
[0088] 一実施形態では、活性吸着材料の粒径は１０μｍ～５０ｍｍである。
[0089] 一実施形態では、吸収性材料は０％～８０％の活性吸着剤を含む。
[0090] 一実施形態では、添加剤は中和剤を含む。このような中和剤としては、ｐＨ調整剤、塩素消毒剤、殺菌剤、臭気除去剤などがあげられる。このような中和剤は、酸性、アルカリ性、感染性又は腐敗性の液体を処理する際に有用であることがわかっている。
[0091] 一実施形態では、吸収性材料は０％～５０％の中和剤を含む。

重合結合試薬
[0092] 上記のように、用語「重合結合試薬」は、重合及び／又は架橋を受けた１つ以上の結合試薬をいうことを意図している。
[0093] 本発明の一実施形態では、吸収性材料は０．０５～１乾燥質量％の重合結合試薬を含む。本発明の一実施形態では、吸収性材料は０．０５～０．９乾燥質量％の重合結合試薬を含む。本発明の一実施形態では、吸収性材料は０．０５～０．８乾燥質量％の重合結合試薬を含む。本発明の一実施形態では、吸収性材料は０．０５～０．７乾燥質量％の重合結合試薬を含む。本発明の一実施形態では、吸収性材料は０．０５～０．６乾燥質量％の重合結合試薬を含む。本発明の一実施形態では、吸収性材料は０．０５～０．５乾燥質量％の重合結合試薬を含む。本発明の一実施形態では、吸収性材料は０．０５～０．４乾燥質量％の重合結合試薬を含む。本発明の一実施形態では、吸収性材料は０．０５～０．３乾燥質量％の重合結合試薬を含む。

[0094] 本発明の一実施形態では、吸収性材料は０．１～０．９乾燥質量％の重合結合試薬を含む。本発明の一実施形態では、吸収性材料は０．１～０．８乾燥質量％の重合結合試薬を含む。本発明の一実施形態では、吸収性材料は０．１～０．７乾燥質量％の重合結合試薬を含む。本発明の一実施形態では、吸収性材料は０．１～０．６乾燥質量％の重合結合試薬を含む。本発明の一実施形態では、吸収性材料は０．１～０．５乾燥質量％の重合結合試薬を含む。本発明の一実施形態では、吸収性材料は０．０５～０．５乾燥質量％の重合結合試薬を含む。

[0095] 本発明の一実施形態では、吸収性材料中の１つ以上の重合結合試薬に対する繊維状材料の比率は、５０：１～４００：１である。本発明の一実施形態では、吸収性材料中の１つ以上の重合結合試薬に対する繊維状材料の比率は、１００：１～２００：１の間である。

[0096] 本発明の一実施形態では、１つ以上の結合試薬は単量体化合物を含む。当業者であれば、単量体化合物は重合を行うことができ、それによって構成単位が高分子の本質的な構造に寄与する化合物であることが理解できる。好ましくは、１つ以上の結合剤はアニオン性又はカチオン性単量体であり、場合によっては、非イオン性単量体を用いる。両性の場合もあり、カチオン性単量体とアニオン性単量体の混合物から形成され、非イオン性単量体との混合であってよい。適当なアニオン性単量体はカルボン酸、アミノポリカルボン酸又はスルホン酸であり、多くの場合、水溶性アンモニウムの形、又は好ましくはアルカリ金属塩の形である。適当なカルボン酸はメタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、又はできればアクリル酸である。適当なスルホン酸には、アリル、メタリル、ビニル、及び２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸があり、しばしばアンモニウムとして、又はより通常はアルカリ金属塩として用いられる。適当な陽イオン性単量体には、ジアルキルアミノアルキル（メタ）－アクリルアミド、－アクリレート及び－ビニルアクリレートがあり、通常は酸付加又は第四アンモニウム塩として、またジアリルジメチルアンモニウムクロリドのような単量体も含まれる。適当な非イオン性単量体としては、（メタ）アクリル酸エステル、メタクリルアミド及びアクリルアミドがあげられる。

[0097] 好ましくは、１つ以上の結合試薬は、スチレン単量体化合物、ビニル単量体化合物又はシリコン単量体化合物を含む。好ましくは、シリコン単量体化合物は、シラン単量体化合物である。本発明の一実施形態では、結合試薬はスチレン単量体を含む。本発明の一実施形態では、結合試薬はシリコン単量体を含む。

[0098] 本発明の一実施形態では、１つ以上の結合試薬は界面活性剤をさらに含む。より好ましくは、界面活性剤はアルコール、カルボン酸、シラン、シロキサン又はシロノールからなる群から選択される。界面活性剤の選択は、凝集体の最終的な使用と原料の化学的含有量、特にバイオマスのシリカレベルと灰の特性に依存することが発明者によって理解されている。本発明者らは、界面活性剤を添加することにより、１つ以上の結合試薬を迅速に原料中に浸透させることができると理解している。好ましくは、添加する界面活性剤の量は原料の乾燥質量で０．０２５％～０．５％である。本発明の一実施形態では、重合活性剤は、１つ以上の結合試薬の少なくとも１つの重合、架橋又はゲル形成を開始する物質である。理論に縛られることなく、本発明者らは、凝集装置内で凝集体としての少なくとも１つの結合剤のその場重合、架橋又はゲル形成が、そのマトリクス内にバイオマス原料流を適当に保持できる最終的な凝集体生成物を生成すると考える。

重合剤
[0099] 本発明の実施形態では、１つ以上の結合試薬を重合又は架橋するために重合活性剤が用いられる。この実施形態では、用語「重合結合試薬」は、重合活性剤を含むものとして理解される。本発明の一実施形態では、重合活性剤は単量体架橋化合物を含む。重合活性剤としては、ビニル系、ステアリン系、アクリル系の単量体架橋化合物が好ましい。重合活性剤は、１つ以上の結合試薬と重合又は架橋して、原料と多孔性マトリクスを形成する固い混合物を形成するように作用すると理解されている。

[00100] 本発明の１つの形態では、１つ以上の結合試薬は、重合やその補助のために開始剤試薬の添加が必要な場合がある。開始剤試薬は、結合試薬単量体と反応して、多数の他の単量体と連続的に連結して高分子化合物を形成することができる中間化合物を形成するいかなる化学種でありうると発明者らは理解する。当業者であれば、ほとんどの開始剤試薬はフリーラジカルを含むことを理解できる。本発明の非常に好ましい形態では、開始剤試薬は、過硫酸アンモニウム「（ＮＨ_４）Ｓ_２Ｏ_８」又は過硫酸カリウム「Ｋ_２Ｓ_２Ｏ_８」、あるいはその両方の組み合わせである。また、紫外線等の電離放射線やオゾンの生成を利用して重合を活性化することも考えられる。本発明者は、選択された試薬基の重合を開始するために開始剤試薬がフリーラジカルを供給することを理解している。

吸収性材料の特性
[00101] 本発明の一実施形態では、吸収性材料のかさ密度は２００ｋｇ／ｍ^３～１．５ｋｇ／ｍ^３である。

[00102] 本発明の一実施形態では、吸収性材料の液体吸収能は乾燥質量の少なくとも０．１倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の液体吸収能は乾燥質量の少なくとも０．２倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の液体吸収能は乾燥質量の少なくとも０．３倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の液体吸収能は乾燥質量の少なくとも０．４倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の液体吸収能は乾燥質量の少なくとも０．５倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の液体吸収能は乾燥質量の少なくとも０．６倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の液体吸収能は乾燥質量の少なくとも０．７倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の液体吸収能は乾燥質量の少なくとも０．８倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の液体吸収能は乾燥質量の少なくとも０．９倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の液体吸収能は乾燥質量の少なくとも１．０倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の液体吸収能は乾燥質量の少なくとも１．１倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の液体吸収能は乾燥質量の少なくとも１．２倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の液体吸収能は乾燥質量の少なくとも１．３倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の液体吸収能は乾燥質量の少なくとも１．４倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の液体吸収能は乾燥質量の少なくとも１．５倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の液体吸収能は乾燥質量の少なくとも１．６倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の液体吸収能は乾燥質量の少なくとも１．７倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の液体吸収能は乾燥質量の少なくとも１．８倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の液体吸収能は乾燥質量の少なくとも１．９倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の液体吸収能は乾燥質量の少なくとも２倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の液体吸収能は乾燥質量の少なくとも２．１倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の液体吸収能は乾燥質量の少なくとも２．２倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の液体吸収能は乾燥質量の少なくとも２．３倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の液体吸収能は乾燥質量の少なくとも２．４倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の液体吸収能は乾燥質量の少なくとも２．５倍である。

[00103] 本発明の一実施形態では、吸収性材料の吸水能は乾燥質量の少なくとも０．１倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の吸水能は乾燥質量の少なくとも０．２倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の吸水能は乾燥質量の少なくとも０．３倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の吸水能は乾燥質量の少なくとも０．４倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の吸水能は乾燥質量の少なくとも０．５倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の吸水能は乾燥質量の少なくとも０．６倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の吸水能は乾燥質量の少なくとも０．７倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の吸水能は乾燥質量の少なくとも０．８倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の吸水能は乾燥質量の少なくとも０．９倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の吸水能は乾燥質量の少なくとも１．０倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の吸水能は乾燥質量の少なくとも１．１倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の吸水能は乾燥質量の少なくとも１．２倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の吸水能は乾燥質量の少なくとも１．３倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の吸水能は乾燥質量の少なくとも１．４倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の吸水能は乾燥質量の少なくとも１．５倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の吸水能は乾燥質量の少なくとも１．６倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の吸水能は乾燥質量の少なくとも１．７倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の吸水能は乾燥質量の少なくとも１．８倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の吸水能は乾燥質量の少なくとも１．９倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の吸水能は乾燥質量の少なくとも２倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の吸水能は乾燥質量の少なくとも２．１倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の吸水能は乾燥質量の少なくとも２．２倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の吸水能は乾燥質量の少なくとも２．３倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の吸水能は乾燥質量の少なくとも２．４倍である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の吸水能は乾燥質量の少なくとも２．５倍である。

[00104] 本発明の一実施形態では、吸収性材料の空隙率は少なくとも０．６０である。好ましくは、空隙率の測定は、気孔容積＝（飽和試料の質量－乾燥試料の質量）／水の密度）である水分蒸発法である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の空隙率は少なくとも０．６５である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の空隙率は少なくとも０．７０である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の空隙率は少なくとも０．７５である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の空隙率は少なくとも０．８０である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の空隙率は少なくとも０．８５である。本発明の一実施形態では、吸収性材料の空隙率は少なくとも０．９である
[00105] 好ましくは、吸収性材料の含水率は２０％未満である。より好ましくは、吸収性材料の含水率は１９％未満である。さらに好ましくは、吸収性材料の含水率は１８％未満である。さらに好ましくは、吸収性材料の含水率は１７％未満である。さらに好ましくは、吸収性材料の含水率は１６％未満である。さらに好ましくは、吸収性材料の含水率は１５％未満である。さらに好ましくは、吸収性材料の含水率は１４％未満である。さらに好ましくは、吸収性材料の含水率は１３％未満である。さらに好ましくは、吸収性材料の含水率は１２％未満である。さらに好ましくは、吸収性材料の含水率は１１％未満である。さらに好ましくは、吸収性材料の含水率は１０％未満である。さらに好ましくは、吸収性材料の含水率は９％未満である。さらに好ましくは、吸収性材料の含水率は８％未満である。

吸収性材料製造工程
[00106] 図１に、本発明の第二の側面による繊維状材料を含む原料から吸収性材料１０を製造する方法を示す。
[00107] 図１に示す実施形態では、繊維状材料流１２に前処理工程１４を施す。前処理工程１４は、さらなる処理のために繊維状材料流１２を準備し、以下の：繊維状材料１６を製造するための選別、細断、粉砕及び脱水；の前処理工程の一つ以上を含むことができる。必要な前処理工程は、繊維状材料流１２の物理的特性により、上記前処理工程の一つ以上が必要ない場合がある。
[00108] 繊維状材料１６は混合工程１８に投入され、そこで一つ以上の結合試薬２０と混合され、凝集混合物２２を生成する。場合によっては、混合工程１８に水２４を加えてよい。特定の実施形態では、吸収性材料は、一つ以上の強化充填剤２６及び添加剤２８を含むこともできる。また、混合工程１８に導入することが考えられている。十分に混合された後、凝集混合物２２は重合活性剤３２の存在下で凝集工程３０に供給され、凝集体３４を生成する。凝集体３４は、正しい物理的仕様を保証するためのスクリーニング工程３６に進む。不完全な凝集体３８は、さらなる処理のために凝集工程３０に戻される。次に、十分な凝集体を乾燥工程４０に通して余分な水分を除去し、液体の吸収に適した吸収性材料４２を得る。

前処理
[00109] 本発明のプロセスへの適合性を確実にするため、繊維状材料は最初に前処理工程を行う。前処理工程は、さらなる処理のために繊維状材料を準備し、以下の：繊維状材料を生産するための選別、細断、粉砕、脱水；の前処理工程の１つ以上を含むことができる。必要な前処理工程は、繊維状材料の物理的特性により、上記前処理工程の一つ以上が必要ない場合がある。
[00110] 大粒子は適当な凝集体の生成を妨げることが分かっており、好ましくは、繊維状材料から除去するか、大きさを小さくするプロセスを経る必要がある。より具体的には、好ましくは、繊維状材料の前処理工程は、以下の：シュレッダー；研削；又はサイズの縮小；のいずれか、を含む。
[00111] 本発明の一実施形態では、サイズ縮小工程は、より具体的には、機械的サイズ縮小、化学繊維軟化、堆肥化、細菌前処理、酵素前処理、樹脂溶解、触媒含浸、セルロース抽出、細胞乾燥前処理、トリフィケーション、脱リグニン及び木炭化の１つ以上を含むことができる。
[00112] 当業者であれば理解できるように、様々な処理を利用して繊維状材料の流れを軟化又は低下させることができ、特定の大きなトン数の用途があるものもある。堆肥化は、バイオマス繊維をより柔化製品に素早く分解する簡便な方法である。１つの大きな利点は、細胞水分損失が大きい凝縮であり、バルクの細胞水分が少ない場合に、繊維が極めて柔らかくなる。
[00113] 乾燥に関する当業者に理解されるように、乾燥プロセスは、繊維状材料の流れに乾燥剤を加えて、繊維状材料の流れの中の水分含量を減らすことを含む。有利なことに、単純な原料乾燥により原料を高密度化し、条件を整え、高度に乾燥させ、高度に脆弱化させて、凝集前の細断と粉砕を低費用で行うことができる。乾燥は自然乾燥で、又はより実用的には、細断と粉砕の前に積極的に乾燥する低レベルの前処理を利用して行うことができ、そこでは、繊維状材料は天然の原料／トンよりも著しく脆弱、高密度であり、粉砕に必要なエネルギーが著しく少なくてすむ。

原料配合
[00114] 繊維状材料を１つ以上の結合試薬と組み合わせ、凝集混合物を生成する。場合によっては、凝集混合物に水を追加してよい。
[00115] 凝集混合物は、凝集混合物の乾燥質量で０．０５～１乾燥質量％の重合結合試薬を含む。
[00116] 一実施形態では、凝集混合物は水を含む。一実施形態では、凝集体混合物の含水量は３０％～８０％である。本発明者らは、原料が確実に付着するためには、凝集混合物に十分な水が含まれている必要があることを見いだした。
[00117] 強化充填剤が吸収性材料に含まれている実施形態では、強化充填剤は凝集混合物に混合される。
[00118] 吸収性材料に１つ以上の添加剤が含まれている実施形態では、１つ以上の添加剤が凝集混合物に混合される。

シード粒子
[00119] 本発明の一実施形態では、方法はさらに、凝集混合物へのシード粒子の添加を含む。好ましくは、シード粒子は、重合した結合剤と、シード粒子の周囲に被膜を形成する繊維状材料と共に、凝集体核小体として作用する。シード粒子は、合成又は天然の有機物質であることが想定される。本発明の一実施形態では、シード粒子はゴム又はプラスチックである。
[00120] 本発明の代替形態では、活性吸着剤をシード粒子として用いる。上記のように、能動吸着剤は、処理される液体中の標的物質を選択的に吸着し保持するために、吸収性材料に含まれることがある。本発明のこの形態では、活性吸着剤が吸収性材料のコアを形成することが想定される。

乾燥工程
[00121] 本発明の一実施形態では、乾燥工程は１００℃未満の温度で行われる。本発明の他の形態では、乾燥工程は９０℃未満の温度で行われる。本発明の他の形態では、乾燥工程は８０℃未満の温度で行われる。本発明の他の形態では、乾燥工程は７０℃未満の温度で行われる。本発明の他の形態では、乾燥工程は６０℃未満の温度で行われる。本発明の他の形態では、乾燥工程は５０℃未満の温度で行われる。本発明の他の形態では、乾燥工程は４０℃未満の温度で行われる。本発明の他の形態では、乾燥工程は３０℃未満の温度で行われる。本発明の他の形態では、乾燥工程は周囲温度で行われる。
[00122] 本発明の好ましい形態では、乾燥期間は２～２０日である。なお好ましくは、乾燥期間は７～１４日である。本発明者は、乾燥期間は水分損失が測定できなくなるまで行うのがよいことを見いだした。このため、凝集体の試料を一定の間隔で計量し、凝集体がいつ蒸発による水分の損失を停止したかを判断する。当業者であれば理解できるように、乾燥期間の長さは以下の：乾燥工程の周囲湿度及び風速；乾燥工程の温度；乾燥工程をカバー下で行うか、保護環境内で行うか；と凝集体の直径（直径が大きいほど乾燥／乾燥が遅い）といった基準の１つ以上に大きく依存する。

[00123] 本発明はさらに、液体を吸収する方法に関し、その方法は、液体を上記の吸収性材料と接触させて、液体の少なくとも部分を吸収性材料に吸収させ、それによって担持された吸収性材料を生成する工程を含む。
[00124] 上記のように、吸収性材料は、１つ以上の重合した結合試薬を用いてマトリクスに保持される繊維状材料を含む。この繊維状材料を用いて、かなりの空隙がある多孔性マトリクスが生成されることが発明者によって発見されている。液体と接触すると、液体はこの空隙に吸収され、吸収性材料によって保持される。理論に縛られることなく、本発明者らは、液体のかなりの部分が、ファンデルワールス力及び／又は表面張力を介してポリマーマトリクス内に保持されることを理解している。
[00125] この吸収性材料は油の回収に特に有用であることがわかっている。特に、吸収性材料は、水源から流出した石油を回収するために用いることができる。ポリマーマトリクスは通常、水よりも密度が低いため、吸収性材料は水の層の上に浮かび、水上に浮遊する油を吸収する。これにより、積載された吸収性材料は容易に回収され、効果的に水から油を除去することができる。

[00126] 特定の実施形態では、液体には１つ以上の物質が含まれている場合がある。このような物質には、微細な固体懸濁液、溶存金属塩、廃油等の有機化合物、残留性有機汚染物質化合物、エマルジョン、化学化合物、重金属塩及び放射性金属塩、抗生物質、水処理廃棄物、消火用発泡液及び濃縮物、産業廃棄物、埋立地浸出水、マイクロプラスチック及び農業排水があげられるが、これらに限定されない。発明者らは、これらの物質の少なくとも部分が、液体とともに吸収性材料マトリクスに吸収されることを見いだした。これにより、液体の含有量が多く、汚染物質の濃度が低い場合でも、このような物質を浄化することができる。これは、水路、貯水池、汚染された地下水帯水層からそのような物質を浄化する際に特に有用であると考えられている。

[00127] 上記のように、吸収性材料には１つ以上の添加剤が含まれてよい。一実施形態では、添加剤は特定の標的物質を選択的に吸収する活性吸着剤を含む。これらの薬剤は一般的に、特定のサイズの種、特に荷電種に対応するミクロ多孔質構造があると考えられている。このような薬剤は、ゼオライト、軽石型鉱物、活性炭／チャー、改質活性粘土及びイオン交換樹脂の１つ以上から選択することができる。
[00128] あるいは又はさらに、添加剤は１つ以上の中和剤を含んでもよい。このような中和剤としては、ｐＨ調整剤、塩素消毒剤、殺菌剤、臭気除去剤等があげられる。このような中和剤は、酸性、アルカリ性、感染性、又は悪臭／悪臭のある液体を処理する際に有用であることがわかっている。

[00129] 一実施形態では、吸収性材料と液体の接触時間は少なくとも５分である。
[00130] 吸収性材料を液体と接触させる工程の後、担持された吸収性材料は残りの液体から分離され、処理工程に進む。処理工程の性質は吸収される液体による。特に、処理工程は担持された吸収性材料の液体含有量による。
[00131] 一実施形態では、処理工程は化学処理工程を含む。好ましくは、化学処理工程は、吸収された液体又はそこに含まれる１つ以上の物質の化学的破壊又は中和をもたらす。
[00132] 一実施形態では、処理工程は、担持された吸収性材料から吸収された液体を回収することを含む。

[00133] 一実施形態では、担持された吸収性材料は乾燥工程に進む。上記のように、本発明者らは、液体がファンデルワールス力によってポリマーマトリクス内に保持されることを理解している。このため、担持された吸収性材料から水やその他の揮発性液体を蒸発させるのに必要なエネルギーは極めて低いことがわかっている。いったん担持された吸収性材料が液体から除去され、空気に曝露されると、水やその他の揮発性化合物がマトリクスから蒸発する。発明者らは、担持された吸収性材料の表面に急速な空気の流れをあてることで、蒸発を改善できることを見いだした。有利なことに、通常、蒸発が起こるために熱は必要ない。本発明の当該側面により、乾燥費用が大幅に削減されることがわかっている。本発明の一実施形態では、乾燥工程は専用の乾燥装置で行われる。好ましくは、乾燥装置は回転ドラムである。より好ましくは、空気の流れは乾燥装置を通して導かれる。

[00134] また、本発明者らは、担持された吸収性材料から水又は他の揮発性液体が蒸発する際に、他の液体又は存在する物質の少なくとも部分が多孔性マトリクス内に保持されることを見いだした。このようにして、水源の汚染物質を水から効率的に分離する。実質的に汚染物質を含まない蒸発した水は、適当な処理プロセスに従って回収して安全に処分されるか、再利用することができる。乾燥工程の結果、最終的に得られるは製品の水分含量は極めて低い。その後、担持された吸収性材料を処理して、吸収性材料を破壊又は他の方法で中和することができる。

[00135] 周囲の乾燥条件下（０℃～３５℃）では蒸発しない不揮発性成分は、凝集体の本体の部分として凝集体のマトリクス内に保持される。この特性により、凝集体を再利用することで、さらに汚染された液体を吸着することができる。吸収と乾燥の工程は複数回反復することができる。この工程を繰り返すうちに、不揮発性成分がさらに吸収性材料に担持される。発明者らは、通常、吸収／乾燥プロセスを、濃縮された液体、油、エマルジョン又はスラリーについては３～４サイクル、溶解性元素の濃度が低い高度に希釈された液体については１５サイクル以上繰り返すことができることを確認した。吸収・乾燥を複数回反復することで、大量の汚染水を比較的少量の吸収性材料で処理することができる。担持された吸収性材料は低エネルギープロセスで乾燥されることができるため、汚染水の処理費用も低減することができる。

[00136] １つ以上の処理工程の後、担持された吸収性材料を廃棄させることができる。処分方法の選択は、吸収される特定の液体とそこに含まれる汚染物質によって決定される。好ましくは、乾燥工程の後に廃棄工程を行う。発明者らは、吸収性材料が完全に乾燥すると含水率が極めて低くなることを見いだしたが、この要因により、長期間の貯蔵と、担持された吸収性材料の取り扱い／再処理が強化されること見出した。あるいは、担持された吸収性材料は、繊維含有量が高く、水分含量が低いため、高温で燃焼させることができる。これにより、可燃物を熱破壊しつつ、不燃物を回収・廃棄することができる。本発明の一実施形態では、燃焼工程の温度は少なくとも１０００℃である。パーフルオロアルキル及びポリフルオロアルキル物質（ＰＦＯＳファミリー）、ＰＣＢ、冷媒、ホルモン、抗生物質、マイクロプラスチック／電子廃棄物等の懸念される新たな汚染物質及び「残留性有機汚染物質」（ＰＯＰ）は、すべて酸化炎中で高温焼却により破壊される。このように、これらのいずれの汚染物質が本発明の吸着材に吸着された場合でも、当該燃焼工程によりこれらの汚染物質が破壊される。これにより、そのような物質を埋立地や長期貯蔵施設に処分することに伴う再汚染リスクを回避することができる。

[00137] 本発明の一実施形態では、担持された吸収性材料は燃料源として用いるのに適する。乾燥させると、担持された吸収性材料の水分含量は極めて低下する。これにより、石炭火力発電所の燃料源として、担持された吸収性材料が石炭を代替又は補完することができることが発明者によって見いだされた。発明者らは、乾燥させた担持された吸収性材料の硬性が、発電所で用いるのに適することを見いだした。

[00138] 本発明の他の実施形態では、液体中の水分を優先的に吸収することによって、低密度の液体から価値ある物質を回収することで価値ある固体部分を極めて濃縮した形で残留させることができる。用途としては、希釈した野菜加工排水からのタンパク質の濃縮、栄養回収池からの藻類、熱にかえて食肉処理をするための液体を濃縮、野菜加工や木材パルプ加工からの繊維の低費用回収などがある。

[00139] 「残留性有機汚染物質」（ＰＯＰ）を含む大量の希薄な汚染液の吸収に対する本発明の吸収性材料の効果を判定するための試験を実施した。この試験は、ＰＦＯＳ化合物やその他の炭化水素を含む使用済み消火液を用いて行われた。液体廃棄物は６％「アンスライト（Ａｎｓｕｌｉｔｅ）」ＡＦＦＦ消火泡を用いる。
[00140] 試験された吸収性材料は、乾燥質量で６０％の廃紙パルプと４０％の広葉樹おがくずを含む原料から製造された。残留凝集体の水分は８．２％である。用いた結合試薬は、重合活性剤として過硫酸アンモニウムを乾燥質量で０．０５％含む、乾燥質量で０．３％のスチレン単量体であった。
[00141] 廃液を吸収性材料に接触させ、５日間かけて乾燥させた。その後、乾燥した吸収性材料を再び廃液と接触させ、再び５日間乾燥させた。その結果を表１～表５に示す。
表１：原料試験法

[00142] 汚染物質を含む高粘度液体の吸収に対する本発明の吸収性材料の効果を判定するための試験を実施した。この試験は、Ｃ８ ＰＦＯＳ有効成分を含む１００％「アンスライト」ＡＦＦＦ消火濃縮液を用いて実施した。この有効成分は現在使用が禁止されており、濃縮物は石油ターミナルの廃棄備蓄から調達した。
[00143] 試験された吸収性材料は、乾燥質量で６０％の古紙パルプと４０％の広葉樹おがくずが含まれる原料から製造された。残留凝集体の水分は８．２％である。用いた結合試薬は、重合活性剤として過硫酸アンモニウムを乾燥質量で０．０５％含む、乾燥質量で０．３％のスチレン単量体であった。
[00144] 廃液を吸収性材料に接触させ、５日間かけて乾燥させた。結果を表６から表１０に示す。

[00145] 海洋におけるオイルタンカーの流出をシミュレートして、海水での液体炭化水素の吸収に対する本発明の吸収性材料の効果を判定するための試験を実施した。廃液は海水に浮遊する２０Ｗ／５０Ｗの鉱油の廃棄物からなる。油はの深さは１０ｍｍ、水の深さは４０ｍｍであった。
[00146] 試験した吸収性材料を、乾燥質量で７０％の松のおがくずと３０％の紙くずパルプが含まれる原料から製造した。残留凝集体の水分は７．５％である。用いた結合試薬は、重合活性剤として過硫酸アンモニウムを乾燥質量で０．０５％含む、乾燥質量で０．３％のスチレン単量体であった。
[00147] 廃液を吸収性材料に接触させ、５日間かけて乾燥させた。結果を表１１～１５に示す。

[00148] 消費廃液の吸収に対する本発明の吸収性材料の効果を判定するための試験を実施した。廃液は牛乳５０％及び果汁５０％である。
[00149] 試験した吸収性材料は、乾燥質量で６０％の廃紙パルプと４０％の広葉樹おがくずからなる供給物から製造された。残留凝集体の水分は７．９％である。用いた結合試薬は、重合活性剤として過硫酸アンモニウムを乾燥質量で０．０５％含む、乾燥質量で０．３％のスチレン単量体であった。
[00150] 廃液を吸収性材料に接触させ、５日間かけて乾燥させた。その後、乾燥した吸収性材料を再び廃液と接触させて、再び５日間乾燥させた。最終的に乾燥させた凝集体の水分含量は８．１％であった。この結果を表１６及び１７に示す。

[00151] 廃棄物流に含まれる貴重な固体を濃縮するために、希釈された廃棄物排出物から水を除去するための本発明の吸収性材料の効果を判定するための試験を実施した。液体廃棄物は２％固体植物性プロセス廃液である
[00152] 試験した吸収性材料は、乾燥質量で６０％の廃紙パルプと４０％の広葉樹おがくずからなる原料から製造された。残留凝集体の水分は７．７％である。用いた結合試薬は、重合活性剤として過硫酸アンモニウムを乾燥質量で０．０５％含む、乾燥質量で０．３％のスチレン単量体であった。
[00153] 廃液を吸収性材料に接触させ、５日間かけて乾燥させた。合計４回の接触で担持と乾燥を繰り返した。その結果を表１８及び１９に示す。

[00154] この結果は、希薄な液体廃棄物が濃縮される可能性があることを示す。

[00155] 汚染物質を含む高粘度液体の吸収に対する本発明の吸収性材料の効果を判断し、高粘度液体の希釈により吸収が改善されるかを判定するための試験を実施した。試験は、２つの異なる吸収性材料を用いて、１００％「アンスライト」ＡＦＦＦ消火用泡濃縮物の試料で実施した。また、水で６％に希釈した「アンスライト」ＡＦＦＦ消火用泡濃縮物の試料についても同時に試験を行った。
[00156] 試験した吸収性材料は、乾燥質量で１００％のリジェクト紙廃棄パルプ又は６０％のリジェクト紙廃棄パルプと４０％の硬材おがくずのいずれかを含む原料から製造された。残留凝集体の水分は７．７％であった。用いた結合試薬は、重合活性剤として過硫酸アンモニウムを乾燥質量で０．０５％含む、乾燥質量で０．３％のスチレン単量体であった。
[00157] 吸収性材料を別々の反応容器に入れ、汚染液を容器に添加した。容器は水と揮発性物質を蒸発させるために開放したままにした。各試験の詳細を表２０に示す。

[00158] 容器を１４日間放置し、ペレットを計量して残留質量の推定した。全てのペレット試料は乾燥しており、容器Ａ及びＢの底には濃縮液の半固形スミアがわずかに残留した。全てのペレットは機械的に堅牢であるように見えた。ベッセルＡ及びＢのペレットの外面は物理的な粘着性があった。ベッセルＣ＋Ｄ容器のペレットは外側が完全に乾燥していた。その後、さらに容器に汚染液及び／又は水を添加した。結果を表２１に示す。

[00159] 容器をさらに１４日間放置し、ペレットを再び計量し、さらなる汚染物質を添加した。結果を表２２に示す。

[00160] 容器をさらに１３日間放置し、ペレットの重量を測定した。どの容器の底にも液体は存在しなかった。全てのペレットは乾燥しており、容器の底には乾燥した残留物がいくつか存在するだけで、機械的に堅牢であることがわかった。試験の結果を表２３に示す。

[00161] これらの結果から、本発明の吸収性材料は粘性汚染液体の吸収に適していることが示された。また、このような液体の希釈により、担持された吸収性材料の機械的性質が改善されるのに有用である可能性も示された。
[00162] 当業者であれば、本明細書に記載されている発明が、具体的に記載したもの以外の変形及び修正の影響を受けやすいことを理解するであろう。本発明には、そのようなすべての変形及び修正が含まれる。また、本発明は、明細書において言及され又は示されている全ての工程、特徴、製剤及び化合物を、個別に又は集合的に、及び全ての組み合わせ又は工程若しくは特徴のうちのいかなる２つ以上の組み合わせを含む。
[00163] 本発明は、本明細書に記載された特定の実施形態のいずれによってもその範囲を限定されることはない。これらの実施形態は、例示のみを目的とする。機能的に同等な製品、処方及び方法は、本明細書に記載された本発明の範囲内にあることは明らかである。
[00164] 本明細書に記載される発明は、１つ以上の値の範囲（例えば、大きさ、変位及び電界強度等）を含むことができる。値の範囲は、範囲を定義する値、及び範囲への境界を定義するその値にすぐ隣接する値と同じ又は実質的に同じ結果をもたらす範囲に隣接する値を含む、範囲内の全ての値を含むと理解されるであろう。

Claims (23)

1. 繊維状材料と１つ以上の重合した結合試薬から形成されるマトリクス、を含む吸収性材料。
2. ０．０５～５乾燥質量％の重合結合試薬を含む、請求項１に記載の吸収性材料。
3. 重合活性剤を含む、請求項１又は請求項２に記載の吸収性材料。
4. ０．００５～０．５乾燥質量％の重合活性剤を含む、請求項３に記載の吸収性材料。
5. 繊維状材料はセルロース系繊維を含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の吸収性材料。
6. 繊維状材料は合成繊維を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の吸収性材料。
7. １０～９９．５質量％の繊維状材料を含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の吸収性材料。
8. ３０～６０質量％の繊維状材料を含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の吸収性材料。
9. さらに、補強充填材を含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の吸収性材料。
10. 補強充填材は固体粒子状物質である、請求項９に記載の吸収性材料。
11. さらに、４０～７０乾燥質量％の強化充填剤を含む、請求項９又は１０に記載の吸収性材料。
12. さらに、活性吸着剤を含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載の吸収性材料。
13. 凝集体を形成する、請求項１～１２のいずれか一項に記載の吸収性材料。
14. ペレット状に形成される、請求項１～１３のいずれか一項に記載の吸収性材料。
15. 吸収性材料の製造方法であって、以下の：
    繊維状材料を含む原料を１つ以上の結合試薬と組み合わせ、かつ
    重合活性剤の存在下で前記原料を凝集装置に導入し、吸収性材料を製造する；
    工程、を含む方法。
16. 結合試薬はスチレン単量体化合物、ビニル単量体化合物又はシリコン単量体化合物のうちの一つ以上から選択される、請求項１５に記載の方法。
17. 凝集混合物は、１０～９９．５質量％の繊維状材料を含む、請求項１５又は１６のいずれかに記載の方法。
18. 液体を吸収する方法であって、液体を請求項１～１４のいずれか一項に記載の吸収性材料と接触させ、液体の少なくとも部分を前記吸収性材料に吸収させ、前記液体の部分を担う吸収性材料を生成する工程、を含む方法。
19. 液体内に取り込まれた粒子又は溶解した物質の少なくとも部分が吸収性材料によって吸収される、請求項１８に記載の方法。
20. 担持された吸収性材料は１つ以上の処理工程で処理されうる、請求項１８又は１９に記載の方法。
21. 担持された吸収性材料は乾燥工程で乾燥される、請求項１８～２０のいずれか一項に記載の方法。
22. 担持された吸収性材料は廃棄されることができる、請求項１６～１９のいずれか一項に記載の方法。
23. 担持された吸収性材料の高温処理工程により、可燃性材料が破壊される、請求項２０に記載の方法。
    

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