KR20210089226A - 오일 정화 조성물, 상기 오일 정화 조성물의 제조 방법 및 오일 유출물 정화 방법 - Google Patents

오일 정화 조성물, 상기 오일 정화 조성물의 제조 방법 및 오일 유출물 정화 방법 Download PDF

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Abstract

고밀화된 다음 개별 조각들로 감소된 식물 물질 잔류물로부터 제조되는 정화 조성물이 개시된다. 상기 조성물은 다양한 상이한 식물 종들로부터 제조될 수 있으며, 특히 아마 시브와 같은 농작물 부산물로부터 제조될 수 있다. 상기 조성물은 특히 석유 생성물과 같은 유성 물질을 정화하고 그리고/또는 제거하기 위한 정화 제품으로서 사용하기에 적절하다.

Description

오일 정화 조성물, 상기 오일 정화 조성물의 제조 방법 및 오일 유출물 정화 방법
관련 출원
본 출원은 2019년 3월 20일자로 출원된 미국 가특허 출원 일련번호 제 62/821,100호, 및 2018년 11월 8일자로 출원된 미국 가특허 출원 일련번호 제 62/757,404호를 기초로 하고 우선권을 주장하며, 이들 모두는 그 전체가 본 명세서에 참고문헌으로서 편입된다.
다량의 식물 물질 잔류물은 농업 공정 및/또는 산업 공정의 부산물로서 해마다 생성된다. 예를 들어, 일 구현에서, 식물 물질 잔류물은 농작물의 부산물을 포함할 수 있다. 해마다 다량 생산된 식물 물질 잔류물은 예를 들어, 아마 시브(flax shives), 옥수수대(corn stovers), 밀짚(wheat straw), 보릿짚(barley straw), 스위치 그래스(switch grass), 버개스(bagsse) 등을 포함한다.
예를 들어, 아마대(flax straw)는 식물로부터 섬유를 추출하기 위한 상업적 작물로서 성장한다. 아마 섬유는 다수의 및 다양한 용도에서 사용될 수 있다. 아마 섬유가 아마대로부터 추출될 때, 나머지 비-섬유성 식물 물질 잔류물은 아마 시브라 지칭된다. 시브는 전체 아마대 중량의 20% 내지 85%를 포함할 수 있다. 따라서, 시브는 아마대 처리의 주요 부산물이다. 과거에, 아마 시브는 동물 침구류를 생산하기 위해 사용되거나 연료로서 태워지거나, 위생 매립지에서 토양 환원(land application) 또는 매각(disposition)에 의해 처리되었다.
그러나, 아마 시브와 같은 식물 물질 부산물에 대한 추가 사용 및 적용에 대한 필요성이 존재한다.
일반적으로, 본 발명은 식물 물질 잔류물로부터, 특히 농작물 부산물로부터 신규하고 유용한 생성물을 제조하는 것에 관한 것이다. 본 발명에 따라, 식물 물질 잔류물은 고밀화되어 개별 조각들로 부서진다(break up). 생성된 조성물은 물리적 특성의 독특한 블렌드를 갖는 것으로 밝혀졌다. 예를 들어, 생성물은 오일 유출물을 세정하는데 사용하기 위한 유성 물질을 흡착 및/또는 흡수하는데 매우 적합한 것으로 밝혀졌다.
예를 들어, 일 구현으로, 본 발명은 오일 유출물을 정화하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 유성 물질을 오일 흡착제 조성물과 접촉시키는 것을 포함한다. 예를 들어, 오일 흡착제 조성물은 고밀화된 식물 물질 잔류물을 포함한다. 식물 물질 잔류물은 비-섬유성 식물 물질을 포함할 수 있다. 본 발명에 따라, 고밀화된 식물 물질 잔류물은 약 0.2 g/㎤ 내지 약 0.5 g/㎤, 예컨대 약 0.25 g/㎤ 내지 약 0.4 g/㎤의 벌크 밀도를 갖는다.
고밀화된 식물 물질 잔류물의 조각들(pieces)은 다양한 상이한 식물 물질을 함유할 수 있다. 예를 들어, 고밀화된 식물 물질 잔류물은 아마 시브, 옥수수대, 헴프 허드(hemp herd), 버개스(bagsse), 밀짚, 보릿짚, 스위치 그래스 등을 포함할 수 있다. 일 구현으로, 오일 흡착제는 예컨대 약 95중량% 초과의 양, 예컨대 약 90중량% 초과의 양, 예컨대 약 80중량% 초과의 양과 같이, 약 70중량% 초과의 양으로 고밀화된 식물 물질 잔류물을 함유한다.
오일 흡착제 조성물은 모든 상이한 타입의 유성 물질을 정화하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 일 구현에서, 오일 흡착제 조성물은 석유로부터 유도된 석유-기반 생성물 또는 물질을 세정하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 오일 흡착제 조성물은 모든 상이한 타입의 액체 탄화수소를 흡착하기 위해 사용될 수 있다. 오일 흡착제 조성물은 우수한 오일 흡착제 특성을 갖는다. 예를 들어, 오일 흡착제 조성물은 ASTM 시험 F726-17에 따라 시험될 때, 부피(㎤/㎤)에 기초하여 예컨대 약 0.75 내지 약 1.00과 같이 약 0.7 초과의 D5 평균 오일 흡착성을 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명은 고밀화된 식물 물질 잔류물의 조각들을 포함하는 오일 정화 조성물에 관한 것이다. 식물 물질 잔류물은 예를 들어, 아마 시브, 옥수수대, 헴프 허드, 버개스, 밀짚, 보릿짚, 스위치 그래스 등을 포함할 수 있다. 고밀화된 식물 물질의 조각들은 일반적으로 예컨대 약 0.75 g/㎤ 내지 약 0.95 g/㎤와 같이, 약 0.7 g/㎤ 내지 약 1 g/㎤의 밀도를 가질 수 있다. 고밀화된 식물 물질 잔류물의 조각들은 예컨대 약 0.25 g/㎤ 내지 약 0.4 g/㎤과 같이, 약 0.2 g/㎤ 내지 약 0.5 g/㎤의 벌크 밀도를 가질 수 있다.
일 구현으로, 오일 정화 조성물은 아마 시브로부터 제조된다. 예를 들어, 조성물은 예컨대 약 80중량% 초과, 예컨대 약 90중량% 초과와 같이, 약 70중량% 초과의 아마 시브를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 상기한 바와 같은 오일 정화 조성물의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 식물 물질 잔류물을 브리켓들(briquettes)로 고밀화하는 것을 포함한다. 예를 들어, 식물 물질 잔류물은 예컨대 약 0.7 g/㎤ 내지 약 1 g/㎤과 같이, 약 0.6g/㎤ 초과의 밀도를 갖는 브리켓을 생성하기에 충분한 압력을 받을 수 있다. 예를 들어, 압력은 예컨대 약 3500 psi 초과, 예컨대 약 3500 psi 초과와 같이, 약 2500 psi 초과일 수 있으며, 그리고 일반적으로 약 50,000 psi 미만일 수 있다. 본 발명에 따라, 브리켓들은 그 다음 개별 조각들로 감소된다. 개별 조각들의 크기는 조각들의 50% 초과가 예컨대 약 0.5 인치 내지 약 3 인치와 같이, 약 0.5 인치 내지 약 5 인치의 최대 치수를 가질 수 있도록 할 수 있다.
브리켓들은 다양한 방법 및 기술을 사용하여 개별 조각들로 감소될 수 있다. 일 구현에서, 예를 들어, 브리켓들은 2개의 회전 롤러들 사이에 형성된 닙(nip)을 통해 공급될 수 있다. 2개의 회전 롤러들은 이를 통해 브리켓들이 공급되는 갭을 형성하도록 이격될 수 있다. 갭은 약 0.5 인치 내지 약 2 인치의 거리를 가질 수 있다. 그러나, 대체 구현으로, 개별 조각들은 브리켓들을 롤러 밀 또는 해머 밀을 통해 공급함으로써 브리켓들로부터 형성된다.
부서진 개별 조각들 또는 부스러기들(crumbles)은 다양한 장점 및 이점을 제공한다. 예를 들어, 부스러기들은 임의의 상당한 양의 성가신(nuisance) 더스트를 생성하지 않으며, 많은 다른 오일 또는 화학적 정화 생성물보다 더 가볍다. 본 발명의 부스러기들은 예기치 않게, 특히 고밀화되기 전에 식물 물질 잔류물과 비교하여 발화에 저항성인 것으로 밝혀졌다. 성가신 더스트를 생성하지 않고, 다른 생성물보다 가볍게 함으로써, 본 발명의 식물 물질 부스러기들은 작업자 안전성을 증가시킨다. 일단 개별 조각들 또는 부스러기들이 오일 또는 화학적 유출물(chemical spill)을 정화하기 위해 사용되면, 부스러기들은 매립지 내에 배치되지 않고 소각될 수 있다.
본 발명의 다른 특징들 및 견지들은 하기에 더 상세하게 설명된다.
본 발명의 전체 및 실시 가능한 개시는, 첨부 도면들에 대한 참조를 포함하여, 본 명세서의 나머지 부분에서 보다 구체적으로 설명된다:
도면 1-4는 하기 실시예에서 얻어진 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
본 명세서 및 도면들에서 참조 부호들의 반복 사용은 본 발명의 동일하거나 유사한 특징들 또는 요소들을 나타내도록 의도된다.
본 설명은 단지 예시적인 구현들의 설명이며, 본 발명의 더 넓은 견지들을 제한하는 것으로 의도되지 않는다는 것을 당업자는 이해할 것이다.
일반적으로, 본 발명은 식물 물질 잔류물로부터 제조된 유출물 정화 조성물에 관한 것이다. 유출물 정화 조성물은 예를 들어, 농작물 부산물로부터 제조될 수 있다. 본 발명에 따라, 식물 물질 잔류물은 고밀화된 다음, 개별 조각들로 분해된다. 이러한 과정을 통해, 식물 물질 잔류물의 흡착성 및 흡수성 특성은 부피 기준으로 극적으로 그리고 예기치 않게 개선된다. 모든 상이한 타입의 액체 물질이 조성물에 의해 흡수 또는 흡착될 수 있지만, 본 발명의 조성물은 석유-기반 물질 또는 탄화수소 액체와 같은 유성 물질을 흡착하기에 특히 적합하다. 예를 들어, 본 발명의 방법을 통해, 식물 물질 잔류물의 오일 흡착성 특성은 부피 기준으로 예컨대 150% 초과와 같이 100% 초과로 증가될 수 있다.
우수한 오일 흡착성 특성을 갖는 것에 부가적으로, 본 발명의 식물 물질 잔류물은 또한 예기치 않게 발화에 저항적인 것으로 밝혀졌다. 이러한 고유 특성은 미처리된 식물 물질 잔류물이 전형적으로 연료 성분으로서 사용된다는 점에서 놀라운 것으로 밝혀졌다. 발화에 저항성인 것에 의해, 본 발명의 식물 물질 잔류물은 산업 현장에서 저장하기에 매우 안전하며, 이는 오일 및 다른 화학물질과 같이 가연성 물질이 통상적으로 발견되는 위치에서 주요 이점을 제공한다. 발화에 저항성인 것에 부가적으로, 식물 물질 잔류물은 성가신 더스트를 거의 생성하지 않으며, 이는 작업자 안전에 더 기여한다.
다양한 상이한 식물 물질 잔류물이 본 발명의 조성물에 혼입될 수 있다. 일 특정 구현에서, 예를 들어, 조성물은 아마 시브를 함유한다. 아마 시브는 아마대로 부터 섬유 성분의 추출에 걸쳐 남아 있는 부산물이다. 시브는 섬유 추출 후에 남아있는 모든 물질을 포함한다
아마 시브에 부가적으로, 본 발명의 조성물에 혼입될 수 있는 식물 물질 잔류물은 옥수수대, 헴프 허드, 버개스, 밀짚, 보릿짚, 스위치 그래스 및 이의 혼합물을 포함할 수 있다. 옥수수대는 일반적으로 컴바인 수확 후에 남겨진 잔류물 또는 부산물을 지칭한다. 옥수수대는 옥수수 코브(corn cobs), 잎(leaf) 물질, 줄기(stalk) 등을 포함할 수 있다.
헴프 허드는 아마 시브와 유사하며, 대마로부터 섬유 추출 후에 남겨진 부산물이다. 한편, 버개스는 사탕수수 식물의 당 추출물로부터 남겨진 식물 물질 잔류물 또는 부산물을 지칭한다. 밀짚, 보릿짚 및 스위치 그래스는 또한 농작물의 부산물을 포함하는 식별된 식물의 임의의 부분을 지칭한다.
일반적으로, 본 발명에 따른 정화 조성물을 제조하기 위하여, 식물 물질 잔류물은 먼저 고밀화된다. 예를 들어, 식물 물질 잔류물은 브리켓을 형성하기에 충분히 높은 압력을 받을 수 있다. 식물 물질 잔류물이 고밀화된 후, 고밀화된 물질은 개별 조각들로 감소된다. 예를 들어, 일 구현에서, 고밀화된 식물 물질 잔류물로부터 제조된 브리켓은 브리켓을 유성 물질과 같은 액체를 흡수 및/또는 흡착하기 위한 물질의 능력을 향상시키는 크기를 가지며, 한편으로는 또한 취급 및 운반을 용이하게 하는 크기를 갖는 조각들로 브리켓들을 감소시키는 부스러기링(crumbling) 장치로 공급될 수 있다.
식물 물질 잔류물을 고밀화하기 위해, 임의의 적합한 압축 장치가 사용될 수 있다. 일 구현에서, 예를 들어, 브리케팅 프레스(briquetting press)가 사용될 수 있다. 예를 들어, 일 구현에서, 아마 시브와 같은 식물 물질 잔류물은 브리케팅 프레스 내에 포함된 압축 챔버로 공급될 수 있다. 압축 챔버 내에서, 물질은 예를 들어, 피스톤 또는 플런저를 사용하여 브리켓으로 가압된다. 압축된 후, 고밀화된 식물 물질 잔류물을 다이(die)를 통해 공급하여 냉각시킬 수 있다.
고밀화 공정 동안 식물 물질 잔류물에 가해지는 압력의 양은 특정 식물 물질 및 원하는 결과에 따라 변할 수 있다. 일반적으로, 식물 물질 잔류물에 가해지는 압력의 양은 예컨대 약 2,500 psi 초과, 예컨대 약 3,000 psi 초과, 예컨대 약 3,500 psi 초과, 예컨대 약 4,000 psi 초과와 같이, 약 2,000 psi 초과이다. 다른 구현에서, 식물 물질 잔류물에 가해지는 압력은 예컨대 약 15,000 psi 초과, 예컨대 약 20,000 psi 초과, 예컨대 약 25,000 psi 초과와 같이, 약 10,000 psi 초과일 수 있다. 식물 물질 잔류물에 가해지는 압력의 양은 일반적으로 예컨대 약 50,000 psi 미만, 예컨대 약 40,000 psi 미만과 같이, 약 75,000 psi 미만이다. 식물 물질 잔류물에 가해지는 이러한 압력의 양은 세포 분해 및 세포 물질의 방출을 야기할 수 있다.
일 구현에서, 플랜트 물질 잔류물의 온도는 고밀화 동안 기계적 마찰로 인해 증가된다. 예를 들어, 압축 챔버 내의 온도는 예컨대 약 60℃ 초과, 예컨대 약 70℃ 초과, 예컨대 약 80℃ 초과, 예컨대 약 90℃ 초과, 예컨대 약 100℃ 초과와 같이 약 50℃ 초과일 수 있으며, 그리고 일반적으로 약 130℃ 미만일 수 있다. 일 구현에서, 예를 들어, 압축 챔버 내의 온도는 약 105℃ 내지 약 115℃일 수 있다. 이러한 온도는 식물 물질 잔류물 내의 습기가 증발하도록 한다. 일반적으로, 공정에 공급되는 식물 물질 잔류물은 브리켓을 형성하는데 고밀화 공정을 용이하게 하는 충분한 물을 가져야 하지만, 증기의 역량(adverse amounts)을 형성하도록 너무 높지 않아야 한다. 일반적으로, 식물 물질 잔류물의 수분 함량은 예컨대 약 10중량% 초과, 예컨대 약 12중량% 초과와 같이 약 6중량% 초과이며, 그리고 예컨대 약 15중량% 초과와 같이 일반적으로 약 20중량% 미만이어야 한다.
고밀화 후 생성된 브리켓의 치수는 일반적으로 중요하지 않다. 따라서, 임의의 치수의 브리켓들이 본 발명에 따라 형성될 수 있다. 일 구현에서, 브리켓은 다이를 빠져나간 후에 원통형 형상을 가질 수 있다. 단지 예시적인 목적을 위해, 예컨대 약 50 mm 초과, 예컨대 약 60 mm 초과, 예컨대 약 70 mm 초과와 같이 일반적으로 약 40 mm 초과, 그리고 예컨대 약 100 mm 미만, 예컨대 약 90 mm 미만, 예컨대 약 80 mm 미만과 같이 일반적으로 약 110 mm 미만의 직경을 갖는 원통형 브리켓들이 본 발명에 따라 제조될 수 있다.
식물 물질 잔류물의 밀도는 물질의 흡착 특성을 개선시키기에 충분한 양으로 증가된다. 생성된 고밀화된 식물 물질의 밀도는 예를 들어, 일반적으로 예컨대 약 0.7 g/㎤ 초과, 예컨대 0.75 g/㎤ 초과, 예컨대 약 0.8 g/㎤ 초과, 예컨대 약 0.85 g/㎤ 초과와 같이 약 0.6 g/㎤ 초과일 수 있다. 고밀화된 식물 물질 잔류물의 밀도는 예컨대 약 0.95 g/㎤ 미만과 같이 일반적으로 1 g/㎤ 미만이다.
식물 물질 잔류물의 초기 밀도는 일반적으로 약 0.1 g/㎤일 수 있다. 따라서, 고밀화 동안, 식물 물질 잔류물의 밀도는 예컨대 약 7배 초과, 예컨대 약 8배 초과와 같이, 약 6배 초과로 증가된다.
본 발명에 따르면, 일단 식물 물질 잔류물이 고밀화되면, 고밀화된 물질은 그 후 조각들로 깨지거나 부스러기링(crumbled)된다. 생성된 조각들은 현저한 양의 미세물을 생성하지 않고 물질의 흡착 또는 흡수를 위한 표면적을 증가시키기에 충분한 크기를 가질 수 있다. 일반적으로, 조각들은 물질이 용이하게 취급될 수 있게 하는 크기를 가져야 한다. 예를 들어, 일 구현에서, 고밀화된 식물 물질 잔류물의 조각들의 50% 초과는 예컨대 약 0.5 인치 초과, 예컨대 0.75 인치 초과, 예컨대 약 1 인치 초과, 예컨대 약 1.25 인치 초과, 예컨대 약 1.5 인치 초과, 예컨대 약 1.75 인치 초과, 예컨대 약 2 인치 초과, 예컨대 약 2.25 인치 초과, 예컨대 약 2.75 인치 초과, 예컨대 약 3 인치 초과, 예컨대 약 3.25 인치 초과, 예컨대 약 3.5 인치 초과, 예컨대 약 3.75 인치 초과, 예컨대 약 4 인치 초과와 같이, 약 0.25 인치 초과의 최대 치수를 갖는다. 조각들의 50% 초과는 일반적으로, 예컨대 약 10 인치 미만, 예컨대 약 8 인치 미만, 예컨대 약 4 인치 미만과 같이 약 20 인치 미만의 최대 치수를 갖는다. 입자 크기는 ASTM 표준 시험 체를 사용하여 측정될 수 있다. 예를 들어, 표준 시험 체(Standard Test sieve)는 웹스터(Webster), 텍사스(Texas)의 커스텀 어드밴스드 커넥션(Custom Advanced)과 같은 다수의 공급원으로부터 상업적으로 입수가능하다. 달리 지시되지 않는 한, 조각들의 50% 초과의 상기 치수는 샘플의 총 중량을 기준으로 한다. 그러나, 다른 구현들에서, 입자 크기 및 입자 크기 분포는 부피에 기초할 수 있다.
일 구현에서, 고밀화된 식물 물질 잔류물의 조각들은 예컨대 약 0.5 인치 내지 약 15 인치, 예컨대 약 1 인치 내지 약 4 인치와 같이 약 0.25 인치 내지 약 20 인치의 평균 최대 치수를 갖는다.
일반적으로, 고밀화된 식물 물질 잔류물을 개별 조각들로 분해 또는 부스러기링rumble)하기 위해 임의의 적합한 공정 또는 기술이 사용될 수 있다. 예를 들어, 일 구현에서, 고밀화된 식물 물질 잔류물을 파괴하기 위해 롤러 밀이 사용될 수 있다. 대안적인 구현에서, 고밀화된 식물 물질 잔류물을 개별 조각들로 감소시키기 위해 해머 밀이 사용될 수 있다.
일 구현에서, 고밀화된 식물 물질 잔류물 또는 브리켓들은 2개의 회전 롤러들 사이에 형성된 닙(nip)으로 공급될 수 있다. 예를 들어, 롤러들은 특정 거리로 이격될 수 있으며 이를 통해 고밀화된 식물 물질 잔류물이 공급된다. 2개의 롤러들 사이의 갭 또는 닙 거리는, 예를 들어, 예컨대 약 0.75 인치, 예컨대 약 1 인치, 예컨대 약 1.25 인치와 같이 약 0.5 인치 초과일 수 있으며, 그리고 일반적으로 약 2 인치 미만, 약 1.75 인치 미만, 약 1.5 인치 미만과 같이 약 3인치 미만이다. 브리켓들이 회전 롤러들 사이에 형성된 닙을 통해 공급되면, 브리켓들은 원하는 크기를 갖는 조각들로 분해된다. 갭 거리, 롤러의 회전 속도 및 다양한 다른 파라미터들은 결과적으로 생성되는 조성물이 원하는 크기 및 크기 분포를 갖는 것을 확실히 하기 위해 변경 및 수정될 수 있다.
일 구현에서, 상기 방법으로부터 제조된 생성된 조성물은 약 0.5 인치 내지 약 2 인치의 평균 최대 치수를 가질 수 있는 입자를 생성한다. 일 구현에서, 식물 물질 잔류물은 고밀화될 수 있고, 그 후, 생성된 조성물이 개선된 흡수성 및 흡착성 특성을 갖는 벌크 밀도를 갖도록 조각들로 분해된다. 예를 들어, 생성된 조성물의 벌크 밀도는 예컨대 약 0.25 g/㎤ 초과, 예컨대 약 0.275 g/㎤ 초과와 같이, 일반적으로 약 0.2 g/㎤ 초과일 수 있다. 벌크 밀도는 예컨대 약 0.4 g/㎤ 미만, 예컨대 약 0.35 g/㎤ 미만, 예컨대 약 0.3 g/㎤ 미만과 같이, 일반적으로 약 0.5 g/㎤ 미만이다. 일 구현에서, 예를 들어, 생성된 조성물의 벌크 밀도는 약 0.26 g/㎤ 내지 약 0.29 g/㎤일 수 있다. 벌크 밀도는 EN 15103:2009에 따라 측정될 수 있다.
본 발명의 조성물은 전체적으로 식물 물질 잔류물로부터 제조될 수 있다. 우수한 흡수성 및 흡착성 특성, 특히 유성 물질에 대해 우수한 흡수성 및 흡착성 특성을 갖는 생성물을 생성하기 위해 결합제 또는 다른 물질이 요구되지 않는다. 따라서, 상기 조성물은 예컨대 약 80중량% 초과의 양, 예컨대 약 90중량% 초과의 양, 예컨대 약 95중량% 초과의 양, 예컨대 약 98중량% 초과의 양과 같이, 약 70중량% 초과의 양으로 식물 물질 잔류물을 함유할 수 있다. 일 구현에서, 상기 조성물은 전체적으로 식물 물질 잔류물로부터 제조된다.
그러나, 원한다면, 다양한 다른 첨가제 및 성분들이 조성물에 혼입될 수 있다. 예를 들어, 일 구현에서, 추가의 흡수제 물질이 조성물에 혼입될 수 있다.
본 발명의 조성물은 다수의 용도 및 적용을 갖는다. 일 구현에서, 예를 들어, 상기 조성물은 모든 상이한 타입의 화학 유출물(chemical spills)을 흡수 또는 흡착하기 위한 정화 조성물로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 조성물은 모든 상이한 타입의 탄화수소, 암모니아 및 다양한 다른 화학 물질을 세정하는데 사용될 수 있다. 일 구현에서, 상기 조성물은 유성 물질을 흡수 및/또는 흡착하기 위해 사용된다. 유성 물질은, 예를 들어 식물성 오일, 동물 오일, 또는 석유계 오일일 수 있다. 예를 들어, 유성 물질은 석유 또는 석유로부터 유도된 물질을 포함할 수 있다. 유성 물질은 임의의 탄화수소 액체를 포함할 수 있다. 유성 물질을 정화하기 위해, 상기 조성물은 흡수 및/또는 흡착을 위해 물질에 접촉할 필요가 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 조성물은 유성 물질의 정화에 특히 적합하다. 예를 들어, ASTM 시험 F726-17에 따라 시험될 경우, 본 발명의 조성물은 부피(㎤/㎤)에 기초하여 예컨대 약 0.75 초과, 예컨대 약 0.8 초과, 예컨대 약 0.85 초과와 같이, 약 0.7 초과 및 일반적으로 약 1 미만의 D5 평균 오일 흡착성을 나타낼 수 있다. 상기 조성물은 예컨대 약 0.9 초과, 예컨대 약 0.95 초과, 예컨대 약 1 초과와 같이, 약 0.85 초과 및 일반적으로 약 1.2 미만(㎤/㎤)의 N100 오일 흡착성을 나타낼 수 있다. 본 발명의 조성물은 또한 예컨대 약 0.9 초과, 예컨대 약 0.95 초과, 예컨대 약 1 초과, 예컨대 약 1.1 초과와 같이, 약 0.85 초과, 및 일반적으로 약 1.4 미만(㎤/㎤)의 N750 오일 흡착성을 나타낼 수 있다. 본 발명의 조성물은 또한 부피에 기초하여 예컨대 약 0.92 초과, 예컨대 약 0.94 초과와 같이, 약 0.9 초과, 및 일반적으로 약 1.2 미만의 D7500 오일 흡착성을 나타낼 수 있다.
상기 오일 흡착성 특성은 조성물을 제조하는데 사용되는 원료의 관점에서 극적이고 예기치 못한 것이다. 예를 들어, 식물 물질 잔류물의 오일 흡착성 특성은 부피 기준으로 예컨대 약 50% 초과, 예컨대 약 70% 초과, 예컨대 약 100% 초과, 예컨대 약 120% 초과, 예컨대 심지어 약 150% 초과와 같이, 약 30% 초과로 증가될 수 있다.
상기 오일 흡착성 특성에 부가적으로, 본 발명의 식물 물질 잔류물은 또한 예기치 않게 발화에 저항적일 수 있는 것으로 밝혀졌다. 발화에 저항적이므로, 상기 물질은 사용하기 전에 저장하기에 안전하다. 상기 물질의 내화성 특성은 가연성 액체, 가스 및 기타 물질 주위에 저장될 경우에 특히 유리하다. 또한, 상기 물질은 성가신 더스트(nuisance dust)를 거의 발생시키지 않는다. 따라서, 상기 물질은 화재 위험 또는 건강 위험을 생성하지 않고 저장 및 사용하는데 안전하다.
일 구현에서, 본 발명의 식물 물질 잔류물은 오일 플랫폼(oil platform)과 같은 산업 현장에 저장될 수 있다. 상기 물질은 임의의 성가신 더스트를 생성하지 않고 오일 유출물 또는 다른 화학 유출물을 픽업하기 위해 사용될 수 있다. 일단 오일 또는 화학 유출물을 침지 또는 정화하기 위해 사용되면, 사용된 물질은 그 다음 발화될 수 있고 처리될 수 있다. 예를 들어, 상기 물질은 소각될 수 있고, 원한다면, 소각으로부터의 에너지는 전력을 생산하거나 그렇지 않으면 열을 제공하는데 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 본 발명의 식물 물질 잔류물은 완전히 지속가능하며, 매립지에서의 일회용품에 기여하지 않는다.
본 발명은 하기 실시예를 참조하여 더 잘 이해될 수 있다.
실시예
하기 실시예는 본 발명에 따라 제조된 조성물의 오일 흡착성 특성을 입증하기 위해 수행되었다.
하기 샘플 No.1을 본 발명에 따라 제조하였다. 샘플을 제조하기 위해, 아마 시브(flax shives)를 밀도가 0.883 g/㎤인 75 mm 직경의 브리켓으로 고밀화하였다. 시브들은 C.F. Nielsen A/S사의 모델 No.BP6500을 갖는 브리케팅 프레스를 사용하여 고밀화되었다. 브리켓을 형성한 후, 브리켓을 2개의 이격된 롤러를 포함하는 부스러기링(crumbling) 장치에 공급하였다. 브리켓을 롤러에 의해 생성된 닙(nip) 내로 공급하였다. 닙 갭은 약 1인치의 거리를 가졌다. 부스러기링 장치는 약 0.5인치 내지 약 2인치의 크기의 다양한 입자를 발생시켰다.
본 발명에 따라 제조된 조성물은 다음과 같이 9개의 다른 샘플과 비교되었다:
샘플 No.2: Stardust Spill Products, LLC에 의해 판매되는 STARDUST 흡수제
샘플 No.3: 아마 시브
샘플 No.4: New Pig Corporation에 의해 판매되는 PIG DRI 흡수제
샘플 No.5: Can-Ross Environmental Services Ltd.에 의해 판매되는 ENVIRO-DRI 흡수제
샘플 No.6: 옥수수대 흡수제 물질
샘플 No.7: Gator International에 의해 판매되는 OIL GATOR 흡수제
샘플 No.8: 아마 섬유
샘플 No.9: 아마 가루(flax flour)
샘플 No.10: 우드 멀치(wood mulch)
각각의 샘플은 다음의 벌크 밀도를 가졌다:
샘플 No. 벌크 밀도(g/cm3)
1 0.2816
2 0.1831
3 0.1094
4 0.6331
5 0.3935
6 0.3333
7 0.5324
8 0.0823
9 0.1692
10 0.1730
벌크 밀도는 EN 15103:2009 "Solid Biofuels-Determination of Bulk Density"에 따라 측정하였다.
이어서, 각 샘플의 오일 흡착 특성을 시험하였다. 오일 흡착성은 ASTM Test F726-17에 따라 측정하였다.
흡착제 시험 샘플을 22±2℃의 온도 및 55±5%의 상대 습도에서 최소 24시간 동안 실험실에서 컨디셔닝하였다.
분석은 Paragon Scientific Ltd로부터 공급된 범용 점도 기준 표준을 사용하여 수행하였으며. 이들 표준은 백색 오일 및 폴리부텐으로 구성된 오일계이다.
범용 점도 기준 표준
표준 명칭 점도 범위 20° 내지 25° 밀도 g/cm3
D5 5.497 내지 4.739 cP 0.8451
N100 289.6 내지 207.5 cP 0.8749
N750 2365 내지 1649 cP 0.8866
D7500 11107 내지 7324 cP 0.9125
샘플 1, 3-6, 8 및 10을 210 미크론/70 메쉬 바스켓을 사용하여 분석하였다. 37 미크론/400 메쉬 바스켓이 샘플 2, 7 및 9에 대해 사용되었다.
각각의 흡착제 복제물(replica)에 대해 4g의 최소 중량을 사용하였다. 흡착제는 표지된 메쉬 바스켓으로 칭량된 후, 요구되는 오일(2.5 cm의 최소 액체 층)로 미리 충전된 시험 셀로 낮춰졌다. 15분±20초 후, 흡착제를 함유한 바스켓을 제거하고, 와이어 랙에서 30±3s 배수되도록 하였다(2분±3s 배수 시간이 더 높은 점도 D7500 오일에 대해 사용되었다). 이어서, 흡착제를 태어드 웨이팅 팬(tared weighting pan)으로 옮기고, 이어서 샘플 중량을 측정하고 기록하였다. 모든 시험은 3회 반복하였다.
흡착된 오일 대 건조 흡착제의 부피의 부피 비율
오일 흡착성v = Ssv/Sov
여기서,
Ssv = 흡착된 순 오일(Ss)/오일 밀도.
Sov = 초기 건조 흡착제 무게(S0)/흡착제 저장 밀도.
큐비지 계수(Cubage factor) = 흡착된 오일 대 건조 흡착제의 부피의 역부피 비율
그 결과를 하기에 나타내며, 시험된 다양한 오일들에 대해 도 1 내지 도 4에 도시하였다.
샘플 No.1
Figure pct00001
샘플 No.2
Figure pct00002
샘플 No.3
Figure pct00003
샘플 No.4
Figure pct00004
샘플 No.5
Figure pct00005
샘플 No.6
Figure pct00006
샘플 No.7
Figure pct00007
샘플 No.8
Figure pct00008
샘플 No.9
Figure pct00009
샘플 No.10
Figure pct00010
본 발명의 이들 및 다른 수정 및 변형이 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있으며, 이는 첨부된 청구범위에 보다 구체적으로 설명된다. 또한, 다양한 구현들의 견지들이 전부 또는 부분적으로 상호교환될 수 있음이 이해되어야 한다. 또한, 당업자는 상기 설명은 단지 예시적인 것일 뿐이며, 이러한 첨부된 청구범위에서 더욱 기술된 본 발명을 제한하려는 것은 아님을 인식할 것이다.

Claims (23)

  1. 유성 물질(oily substance)을 오일 흡착제 조성물과 접촉시키는 단계로서, 오일 흡착제 조성물은 고밀화된 식물 물질 잔류물의 조각들을 포함하며, 식물 물질 잔류물은 비-섬유성 식물 물질을 포함하며, 고밀화된 식물 물질의 조각들은 약 0.2 g/㎤ 내지 약 0.5 g/㎤의 벌크 밀도를 갖는, 단계를 포함하는, 오일 유출물을 정화하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    고밀화된 식물 물질 잔류물은 아마 시브(flax shives)를 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    고밀화된 식물 물질 잔류물은 옥수수대, 헴프 허드(hemp herd), 버개스(bagsse), 밀짚, 보릿짚, 스위치 그래스, 또는 이의 혼합물을 포함하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    고밀화된 식물 물질 잔류물의 조각들은 조각들의 50% 초과가 약 0.5 인치 내지 약 3 인치와 같이 약 0.5 인치 내지 약 5 인치의 최대 치수를 갖는 것과 같은 크기를 갖는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    유성 물질은 석유 또는 석유로부터 유래된 물질을 포함하는 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    유성 물질은 액체 탄화수소를 포함하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    오일 흡착제 조성물은 ASTM 시험 F726-17에 따라 시험될 경우, 부피(㎤/㎤)에 기초하여 예컨대 약 0.75 내지 약 1.00과 같이, 약 0.7 초과의 D5 평균 오일 흡착성을 갖는 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    고밀화된 식물 물질 잔류물의 조각들은 약 0.25 g/㎤ 내지 약 0.4 g/㎤의 벌크 밀도를 갖는 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    고밀화된 식물 물질 잔류물은 오일 흡착제 조성물의 예컨대 약 80중량% 초과, 예컨대 약 90중량% 초과, 예컨대 약 95중량% 초과와 같이 약 70중량% 초과로 포함되는 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    유성 물질을 오일 흡착제 조성물과 접촉시킨 후, 생성된 물질을 소각하는 방법.
  11. 오일 정화(remediation) 조성물로서,
    고밀화된 식물 물질 잔류물의 조각들을 포함하며, 식물 물질 잔류물은 비-섬유성 식물 물질을 포함하며, 고밀화된 식물 물질 잔류물은 아마 시브, 옥수수대, 헴프 허드, 버개스, 밀짚, 보릿짚, 스위치 그래스, 또는 이의 혼합물을 포함하며, 고밀화된 식물 물질의 조각들은 약 0.2 g/㎤ 내지 약 0.5 g/㎤의 벌크 밀도를 가지며, 오일 정화 조성물은 ASTM 시험 F726-17에 따라 시험될 경우 부피(㎤/㎤)에 기초하여 약 0.7 초과의 D5 평균 오일 흡착성을 갖는 오일 정화 조성물.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 조성물은 약 80중량% 초과와 같이 약 70중량% 초과의 아마 시브를 함유하는 오일 정화 조성물.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 조성물은 ASTM 시험 F726-17에 따라 시험될 경우 부피(㎤/㎤)에 기초하여 약 0.75 내지 약 1.00의 D5 평균 오일 흡착성을 갖는 오일 정화 조성물.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    고밀화된 식물 물질 잔류물의 조각들은 조각들의 50% 초과가 약 0.5 인치 내지 약 3 인치와 같이 약 0.5 인치 내지 약 5 인치의 최대 치수를 갖는 것과 같은 크기를 갖는 오일 정화 조성물.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    고밀화된 식물 물질 잔류물의 조각들은 약 0.25 g/㎤ 내지 약 0.4 g/㎤의 벌크 밀도를 갖는 오일 정화 조성물.
  16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    고밀화된 식물 물질 잔류물의 조각들은 고밀화 되기 전의 식물 물질 잔류물보다 발화에 더 저항적인 오일 정화 조성물.
  17. 식물 물질 잔류물이 약 0.6 g/㎤ 초과 내지 약 1 g/㎤의 밀도를 갖는 브리켓들을 생성하기에 충분한 압력을 받도록 하여 식물 물질 잔류물을 브리켓들로 고밀화하는 단계; 및
    브리켓들을 조각들이 약 0.2 g/㎤ 내지 약 0.5 g/㎤의 벌크 밀도를 갖는 개별 조각들로 감소시키는 단계
    를 포함하는 오일 정화 조성물을 제조하는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    식물 물질 잔류물은 약 0.75 g/㎤ 내지 약 0.95 g/㎤의 밀도를 갖는 브리켓들로 고밀화되는 방법.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    개별 조각들은 약 0.25 g/㎤ 내지 약 0.4 g/㎤의 벌크 밀도를 갖는 방법.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    개별 조각들은 예컨대 약 0.5 인치 내지 약 3 인치와 같이 약 0.5 인치 내지 약 5 인치의 최대 치수를 갖는 크기를 갖는 방법.
  21. 제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    브리켓들은 2개의 회전 롤러들 사이에 형성된 닙을 통해 공급되어 개별 조각들로 감소되고, 회전 롤러들은 브리켓들이 공급되는 갭을 형성하도록 이격되어 있고, 갭은 약 0.5 인치 내지 약 2 인치의 거리를 갖는 방법.
  22. 제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    브리켓들은 롤러 밀(roller mill) 또는 해머 밀(hammer mill)을 통해 브리켓들을 공급함으로써 개별 조각들로 감소되는 방법.
  23. 제17항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    고밀화된 식물 물질 잔류물이 고밀화 되기 전의 식물 물질 잔류물보다 발화에 더 저항적이므로 개별 조각들은 내화성인 방법.
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