JPH1128353A

JPH1128353A - 油吸収材

Info

Publication number: JPH1128353A
Application number: JP18408297A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yokogawa; 弘横川; Masaru Yokoyama; 勝横山; Kenji Tsubaki; 健治椿; Kenji Sonoda; 健二園田; Keiji Kosaka; 啓詞高坂
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1997-07-09
Filing date: 1997-07-09
Publication date: 1999-02-02

Abstract

(57)【要約】【課題】必要に応じて各種の形状を選択して使用する
ことができ、油の吸収速度が速く、水上に浮上させた状
態で油を吸収することができ、吸収した油は水に分散さ
れるようなことがなく、さらに回収後の焼却処理で有毒
ガスを発生するおそれのない油吸収材を提供する。【解決手段】疎水性シリカエアロゲル１を含有して油
吸収材を形成する。疎水性シリカエアロゲル１は疎水親
油性であって油の吸収速度が速く、また疎水性シリカエ
アロゲル１はバルク状、粒状、粉状等の必要に応じた任
意の形状で使用することができ、且つ水上において完全
に浮遊させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、海上での油流出事
故や、薬品工場や機械工場などでの有機薬品や油の流出
事故等に使用される油吸収材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】海上での油流出事故時に油の海水中への
分散による環境汚染を防止するために、油吸収材に油を
吸収させて回収することが行なわれている。同様に工場
廃水から河川や海などに流出した油等についても油吸収
材に吸収させて回収することが行なわれている。

【０００３】そしてこのような油吸収材としては有機系
高分子の繊維によるバルクや不織布が一般的である。こ
の有機系高分子の油吸収材は、油吸収性能には優れてい
るが、油とともに水も吸収し易く、水を吸収すると油吸
収性能が低下すると共に、一旦吸収した油が水に分散す
るおそれがあるという問題があった。またこのものはバ
ルク状や不織布状で使用されるため、表面積が小さく、
油の吸収速度が遅く、海上での油流出事故のように水の
流れや波による分散で油が著しい速度で拡散する場合に
は十分には回収することができないという問題があっ
た。さらに油を回収した後に焼却処理するにあたって、
有機系高分子の油吸収材は自身も燃焼されて有毒ガスを
発生するおそれがあるという問題もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の点に鑑
みてなされたものであり、必要に応じて各種の形状を選
択して使用することができ、油の吸収速度が速く、水上
に浮上させた状態で油を吸収することができ、吸収した
油は水に分散されるようなことがなく、さらに回収後の
焼却処理で有毒ガスを発生するおそれのない油吸収材を
提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る油吸収材
は、疎水性シリカエアロゲルを含有して成ることを特徴
とするものである。また請求項２の発明は、疎水性シリ
カエアロゲルと形状維持部材とから成ることを特徴とす
るものである。

【０００６】また請求項３の発明は、形状維持部材とし
て不織布を用い、疎水性シリカエアロゲルを不織布で包
囲して袋状に形成して成ることを特徴とするものであ
る。また請求項４の発明は、形状維持部材として不織布
を用い、疎水性シリカエアロゲルを不織布と積層してシ
ート状に形成して成ることを特徴とするものである。

【０００７】また請求項５の発明は、疎水性シリカエア
ロゲルとして空孔率が８５〜９９％のものを用いること
を特徴とするものである。また請求項６の発明は、疎水
性シリカエアロゲルとして比表面積が１００〜１０００
ｍ²／ｇのものを用いることを特徴とするものである。
また請求項７の発明は、疎水性シリカエアロゲルが、ケ
イ酸エステル含有溶液のゲル状化合物を疎水化処理及び
超臨界乾燥して得られたものであることを特徴とするも
のである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。疎水性シリカエアロゲルは優れた疎水性と親油性
を有するものであり、直径１〜２０ｍｍ程度の粉状、粒
状、バルク状など、用途に応じて自由な形状を選択して
形成することができる。疎水性シリカエアロゲルはそれ
単独で油吸収材として用いることができるが、取り扱い
性を考慮して、疎水性シリカエアロゲルと形状維持部材
とから油吸収材を形成するようにしてもよい。例えば形
状維持部材として不織布２を用い、図１（ａ）に示すよ
うに疎水性シリカエアロゲル１を不織布２で包囲した袋
状に形成したり、図１（ｂ）に示すように疎水性シリカ
エアロゲル１の層と不織布２とを交互に積層したシート
状に形成したりすることができるものである。

【０００９】疎水性シリカエアロゲルの空孔率は８５〜
９９％のものが好ましく、より好ましくは９５〜９９％
である。疎水性シリカエアロゲルの油吸収能力はこの空
孔率に依存するものであり、空孔率が８５％未満である
と、十分に油を吸収する効果を期待することができな
い。従って空孔率は高い程好ましいが、空孔率が高過ぎ
ると、疎水性シリカエアロゲルは風で吹き飛ばされ易
く、取り扱いが困難になるので、実用上、空孔率の上限
は９９％である。ちなみに、空孔率が９５％の疎水性シ
リカエアロゲルは容積の９５％の油を吸収し、疎水性シ
リカエアロゲル１ｇ当たり９．５ｃｃの油を吸収するこ
とができるまた疎水性シリカエアロゲルの比表面積は１００〜１０
００ｍ²／ｇのものが好ましい。比表面積が大きい程、
毛細管現象による油の吸収性能が高くなり、特に油の吸
収速度が速くなるものであり、比表面積が１００ｍ²／
ｇ未満であると、迅速に且つ十分に油を吸収する効果を
期待することができない。従って比表面積は高い程好ま
しいが、比表面積が高過ぎると、疎水性シリカエアロゲ
ルは風で吹き飛ばされ易く、取り扱いが困難になるの
で、実用上、比表面積の上限は１０００ｍ²／ｇであ
る。ここで、疎水性シリカエアロゲルを粉状や粒状で油
吸収材として使用する場合、油吸収材全体の表面積が大
きくなるので、油吸収効率をさらに向上させることがで
きるものである。

【００１０】上記のような疎水性シリカエアロゲルは、
ケイ酸エステル含有溶液のゲル状化合物（湿潤ゲル化合
物）を疎水化処理した後、超臨界乾燥することによって
得ることができるものである。ケイ酸エステルとしては
アルコキシシランと水ガラスを用いることができる。ア
ルコキシシランとしては、例えば、テトラメトキシシラ
ン、テトラエトキシシラン及びこれらのオリゴマー、メ
チルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、
エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラ
ン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキ
シシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエト
キシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジフェニル
ジメトキシシラン、メチルフェニルジエトキシシラン、
メチルフェニルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシ
シラン、ジエチルジメトキシシラン等が挙げることがで
きるが、勿論これらに限定されるものではない。そして
このアルコキシシランをアルコールやアセトンに代表さ
れるような水溶性の有機溶剤へ溶解させ、水と必要に応
じて加水分解触媒を添加することによって、湿潤ゲル化
合物を得ることができる。

【００１１】一方、水ガラスは、分子式がｍ（Ｍ₂Ｏ）
・ｎ（ＳｉＯ₂）〔ｍ，ｎは正の整数、Ｍはアルカリ金
属原子）で表されるものであり、ＪＩＳＫ１４０８
に規格されている。本発明ではこの中でも、水ガラスと
してケイ酸ナトリウムやケイ酸カリウムの水溶液を用い
るのが好ましい。水ガラス溶液中のシリカ濃度は、嵩密
度、屈折率、断熱性、透光性等の求められる物性に応じ
て適宜、調整されるものである。

【００１２】そしてまず、水ガラス溶液をイオン交換樹
脂を用いてイオン交換することによってヒドロゾルを調
製する。イオン交換樹脂としては、スチレン系、アクリ
ル系、メタクリル系等の陽イオン交換樹脂を用いること
ができる。このようなイオン交換樹脂を用いてイオン交
換することにより、水ガラス溶液中のナトリウム原子な
どアルカリ金属原子を除去するものである。ここで、イ
オン交換樹脂の量は、イオン交換しようとする水ガラス
溶液中に含まれるアルカリ金属原子を全て水素と交換す
ることが可能な量に設定する必要がある。すなわち、イ
オン交換しようとする水ガラス溶液中のアルカリ金属原
子のモル数に対して、イオン交換樹脂が水素イオンの交
換可能なモル数（総交換容量）の比が１以上になるよう
に、イオン交換樹脂の量を設定する必要がある。

【００１３】水ガラス溶液をイオン交換樹脂でイオン交
換する方法としては、イオン交換樹脂を充填した充填層
に水ガラス溶液を通過させてアルカリ金属イオンを水素
イオンに置換する方法、あるいは、イオン交換樹脂を水
ガラス溶液と混合し、攪拌してアルカリ金属イオンを水
素イオンに置換した後にイオン交換樹脂を濾過するなど
して分離する方法が挙げられる。このようにしてイオン
交換された水ガラス溶液は、溶液中のアルカリ金属原子
が水素原子に置換され、酸性溶液となったヒドロゾルと
なる。

【００１４】上記のように水ガラス溶液をイオン交換し
てｐＨ値を低下させることによって得られるヒドロゾル
をゲル化させる方法として、塩基性物質を添加する方法
がある。この塩基性物質としては、アンモニア、ピリジ
ン、ヒドラジン、ピベリジン等を挙げることができる。
これらの塩基性物質を添加することによってヒドロゾル
のｐＨ値を中性付近にすると、ヒドロゾルは所定の時間
が経過した時点でゲル化する。このようにして湿潤ゲル
化合物を得ることができる。

【００１５】上記のようにしてケイ酸エステルから得ら
れた湿潤ゲル状化合物を疎水化剤で疎水化処理した後、
さらに超臨界乾燥することによって、疎水化シリカエア
ロゲルを得ることができる。疎水化処理剤としては、ヘ
キサメチルジシラザン、ヘキサメチルジシロキサン、ト
リメチルクロロシラン、トリメチルメトキシシラン、ト
リメチルエトキシシラン、トリエチルエトキシシラン、
トリエチルメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラ
ン、ジメチルジクロロシラン、ジメチルジエトキシシラ
ン、メチルトリクロロシラン、エチルトリクロロシラン
等の有機シラン化合物を挙げることができ、これら以外
にも、酢酸、ギ酸、コハク酸等のカルボン酸や、メチル
クロリド等のハロゲン化アルキルなどの有機化合物を挙
げることができる。

【００１６】ここで、疎水化処理は超臨界乾燥を行なう
前に、予め液体を媒体として媒体中にゲル状化合物と疎
水化処理剤を混合して行なうことができる。この媒体と
しては、疎水化処理剤との反応性が低く、且つ、疎水化
処理剤を溶解するものであればよく、特に制限されるも
のではない。疎水化の反応の際には必要に応じて加熱を
行なう。また、超臨界乾燥に使用される超臨界流体を媒
体として用い、この媒体中にゲル状化合物と疎水化処理
剤を混合することによって、超臨界乾燥と同時に疎水化
処理を行なうこともできる。

【００１７】超臨界乾燥は、超臨界流体を媒体として用
いて行なわれるものであり、この媒体として使用される
溶媒としては、特に限定されないが、例えばエタノー
ル、メタノール、イソプロパノール、ジクロロジフルオ
ロメタン、二酸化炭素、水等の単独系又は２種以上の混
合系を挙げることができる。単一の溶媒で超臨界乾燥を
行なう場合は、オートクレーブ中に溶媒と、この溶媒と
同一の溶媒にゲル状化合物中の溶媒を置換したゲル状化
合物とを一緒に入れ、この溶媒の臨界点以上の温度、圧
力まで上昇させた後、溶媒を徐々に除いて最終的に常温
常圧の状態の戻すことによって、乾燥を行なうことがで
きる。また、２種以上の混合系の溶媒で超臨界乾燥を行
なう場合は、乾燥容器内に混合系溶媒と、混合系溶媒と
溶媒置換を行なったゲル状化合物を入れ、その混合系溶
媒が超臨界状態になるように設定した温度、圧力まで上
昇させ、溶媒を除去する方法や、乾燥容器内に混合系溶
媒とゲル状化合物とを入れ、乾燥容器内でゲル状化合物
の溶媒から超臨界状態にしたい溶媒に置換し、ほぼ溶媒
置換を完結させてから、置換した溶媒の超臨界状態でこ
の溶媒を除去する方法などがある。

【００１８】上記のようにして得られる疎水性シリカエ
アロゲルは、既述のように大きな空孔率と比表面積を有
し、優れた油吸収性を有するものである。またこの疎水
性シリカエアロゲルは０．０２〜０．３２の比重（空孔
を含む見掛け比重）に形成することができ、水に完全に
浮遊した状態で流動させることができる。従って、水面
に流出した油を瞬時に吸収することができ、また油を吸
収飽和した状態でも比重は１を超えることはなく、水と
は混ざらずに水面を浮遊し続ける。従って、疎水性シリ
カエアロゲルに吸収された油が水中に分散して環境を汚
染するようなおそれがないものであり、また油を吸収し
た疎水性シリカエアロゲルが沿岸に漂着した場合でも容
易に回収することができるものである。ここで、疎水性
シリカエアロゲルの比重が０．０２未満であると、油吸
収性は高いものの、風等で吹き飛ばされて空気中に飛散
して取り扱いが困難になり、油流出部分に的確に油吸収
材を撒くことが難しくなる。逆に疎水性シリカエアロゲ
ルの比重が０．３２を超えると、疎水性シリカエアロゲ
ルは油を飽和吸収した状態で水中に沈むおそれがあり、
回収が不可能になる可能性がある。

【００１９】また、疎水性シリカエアロゲルからなる本
発明の油吸収材は、油の吸収のみならず、ベンゼン、ト
ルエン、アルコール等の有機溶剤が流出した際の吸収、
回収ににも用いることができるものである。さらに、疎
水性シリカエアロゲルは不燃性であるので、薬品工場や
機械工場など有機薬品や油が頻繁に使用される場所に常
設するにあたって、火災発生に対する注意を特に行なう
必要がないものである。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。（実施例１）テトラメトキシシランのオリゴマー（コル
コート社製「メチルシリケート５１」：平均分子量＝約
４７０）、水、エタノール、２５％アンモニア水を１：
１２０：２０：２．１６のモル比で混合してゾル溶液を
調製し、これを室温放置してゲル化させることによって
湿潤ゲル状化合物を得た。次にこのゲル状化合物を約５
ｍｍ角の粒状に粉砕した後、へキサメチルジシラザンの
０．６ｍｏｌ／リットル濃度のエタノール溶液中で、６
０℃で３時間程度加熱攪拌することによって、疎水化処
理を行った。次いでこの疎水化処理したゲル状化合物
を、２０℃、７０気圧の二酸化炭素中に入れ、ゲル状化
合物内のエタノールを二酸化炭素に置換する操作を２時
間程度行い、この後、系内を二酸化炭素の超臨界条件で
ある、８０℃、１６０気圧にして、超臨界乾燥を約１時
間行うことによって、粒状の疎水性シリカエアロゲルを
得た。この疎水性シリカエアロゲルの空孔率は９８％、
比表面積は９００ｍ²／ｇ、比重は０．０４であった。

【００２１】（実施例２）ケイ酸ナトリウム水溶液（日
本化学工業（株）製「ケイ酸ソーダＪ号」）を水と重量
比で２：３に混合した後、イオン交換樹脂（オルガノ社
製「ＩＲ−１２０Ｂ）を通してシリカゾルを調製し、こ
れを室温放置してゲル化させることによって湿潤ゲル状
化合物を得た。次にこのゲル状化合物を平均粒径１０ｍ
ｍの粒状に粉砕した後、この粒状湿潤ゲル化合物をイソ
プロパノールで洗浄した。そしてこれをジメチルジメト
キシシランの１．２ｍｏｌ／リットルの濃度のイソプロ
パノール溶液中で、４０℃で６時間程度加熱攪拌するこ
とによって、疎水化処理を行った。次いでこの疎水化処
理したゲル状化合物を、２０℃、７０気圧の二酸化炭素
中に入れ、ゲル状化合物内のエタノールを二酸化炭素に
置換する操作を２時間程度行い、この後、系内を二酸化
炭素の超臨界条件である、４０℃、８０気圧にして、超
臨界乾燥を約２時間行うことによって、粒状の疎水性シ
リカエアロゲルを得た。この疎水性シリカエアロゲルの
空孔率は９５％、比表面積は７５０ｍ²／ｇ、比重は
０．１０であった。

【００２２】（実施例３）実施例１で得た粒状の疎水性
シリカエアロゲル１２０ｇを、厚み０．５ｍｍのポリプ
ロピレン繊維製不織布（三井石油化学工業社製「タフネ
ルオイルブロッターＡＢ−５０）の袋に充填することに
よって、図１（ａ）に示すような、１５０×１００×２
０ｍｍの大きさの袋状の油吸収材を作製した。

【００２３】（実施例４）実施例２において得た湿潤ゲ
ル状化合物を平均粒径１ｍｍの粉状に粉砕した後、実施
例２と同様にして疎水化処理、超臨界乾燥を行ない、粉
状の疎水性シリカエアロゲルを得た。この粉状の疎水性
シリカエアロゲルを１２０ｇ用い、疎水性シリカエアロ
ゲルとポリプロピレン繊維製不織布（実施例３のものと
同じ）とを交互に積層し、加圧プレス成形することによ
って、３層の疎水性シリカエアロゲルと４層の不織布か
らなる、図１（ｂ）に示すような、１２０×１００×１
０ｍｍの大きさのシート状の油吸収材を作製した。

【００２４】実施例１で得た粒状疎水性シリカエアロゲ
ルからなる油吸収材、実施例２で得た粉状疎水性シリカ
エアロゲルからなる油吸収材、実施例３で得た袋状の油
吸収材、実施例４で得たシート状の油吸収材について、
重油吸収速度と重油吸収量を測定した。これらの結果
を、表１の重油吸収時間と重油吸収量の欄に示す。重油
吸収速度の試験は次のようにして行なった。５０リット
ル容器に約半分の水を入れ、さらにこれに１リットルの
重油を添加し、これを攪拌しているところに実施例１〜
４の油吸収材を投入して、さらに攪拌棒で攪拌した。油
吸収材の投入量は含有される疎水性シリカエアロゲルが
１２０ｇになるように設定した。そして油吸収材の投入
後、水上に浮遊する液体状の重油が認められなくなるま
での時間を測定した。

【００２５】重油吸収量の試験は次のようにして行なっ
た。実施例１〜４の油吸収材（実施例１，２は１２０ｇ
の疎水性シリカエアロゲル）に重油を滴下することによ
って重油を吸収させ、吸収しきれなくなった重油が液体
として認められ始めた段階までの重油の吸収量を測定し
た。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【発明の効果】上記のように本発明に係る油吸収材は、
疎水性シリカエアロゲルを含有して形成されるものであ
り、疎水性シリカエアロゲルは疎水親油性であって油の
吸収速度が速く、しかも疎水性シリカエアロゲルはバル
ク状、粒状、粉状等の必要に応じた任意の形状で使用す
ることができるものであって、且つ水上において完全に
浮遊させた状態で使用することができ、水上に流出した
油を瞬時に吸収することができると共に、吸収した油が
水に分散して環境を汚染するおそれがなく、油を容易に
回収することができるものである。また疎水性シリカエ
アロゲルは不燃性であって、回収後の焼却処理で油以外
のものが燃焼して有毒ガスを発生するおそれがないもの
である。

【００２８】また請求項２の発明は、疎水性シリカエア
ロゲルと形状維持部材とから成るものであり、疎水性シ
リカエアロゲルを形状維持部材で所定形状に保持して、
取り扱いを容易にすることができるものである。また請
求項３の発明は、形状維持部材として不織布を用い、疎
水性シリカエアロゲルを不織布で包囲して袋状に形成す
るようにしたものであり、粉状や粒状の疎水性シリカエ
アロゲルを袋内に保持して、疎水性シリカエアロゲルが
分散してしまわない状態で使用することができるもので
ある。

【００２９】また請求項４の発明は、形状維持部材とし
て不織布を用い、疎水性シリカエアロゲルを不織布と積
層してシート状に形成するようにしたものであり、疎水
性シリカエアロゲルをシート状の形態で使用することが
できるものである。また請求項５の発明は、疎水性シリ
カエアロゲルとして空孔率が８５〜９９％のものを用い
るようにしたので、多量の油を吸収することができるも
のである。

【００３０】また請求項６の発明は、疎水性シリカエア
ロゲルとして比表面積が１００〜１０００ｍ²／ｇのも
のを用いるようにしたので、速い吸収速度で油を吸収す
ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の油吸収材の実施の形態の例を示すもの
であり、（ａ）は袋状の油吸収材の断面図、（ｂ）はシ
ート状の油吸収材の断面図である。

【符号の説明】

１疎水性シリカエアロゲル２不織布

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者園田健二大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者高坂啓詞大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】疎水性シリカエアロゲルを含有して成る
ことを特徴とする油吸収材。
【請求項２】疎水性シリカエアロゲルと形状維持部材
とから成ることを特徴とする請求項１に記載の油吸収
材。
【請求項３】形状維持部材として不織布を用い、疎水
性シリカエアロゲルを不織布で包囲して袋状に形成して
成ることを特徴とする請求項２に記載の油吸収材。
【請求項４】形状維持部材として不織布を用い、疎水
性シリカエアロゲルを不織布と積層してシート状に形成
して成ることを特徴とする請求項２に記載の油吸収材。
【請求項５】疎水性シリカエアロゲルとして空孔率が
８５〜９９％のものを用いることを特徴とする請求項１
乃至４のいずれかに記載の油吸収材。
【請求項６】疎水性シリカエアロゲルとして比表面積
が１００〜１０００ｍ²／ｇのものを用いることを特徴
とする請求項１乃至５のいずれかに記載の油吸収材。
【請求項７】疎水性シリカエアロゲルが、ケイ酸エス
テル含有溶液のゲル状化合物を疎水化処理及び超臨界乾
燥して得られたものであることを特徴とする請求項１乃
至６のいずれかに記載の油吸収材。