NO175804B - Oljeabsorberende materiale, samt fremgangsmåte ved fremstilling derav - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et oljeabsorberende materiale som angitt i krav l's ingress, samt en fremgangsmåte som angitt i kravene 4-7.

Ved transport og bruk av forskjellige oljeprodukter er det uunngåelig at det kan skje utslipp under forskjellige forhold. Mindre utslipp fra landbaserte anlegg kan vanligvis behandles forholdsvis enkelt, men verre er det større skip, f.eks. tankskip går på grunn med store lekkasjer til følge. Slike situasjoner har man hatt både i Alaska og på kysten av Bretagne, og i tillegg til at opprenskningskostnadene blir astronomiske, vil man også få store uheldige langtidseffekter på plante- og dyreliv.

Det følger av dette at det er behov for midler som kan brukes i åpen sjø og helst så hurtig at oljen ikke får tid til å spre seg over store områder. I dag brukes det fortrinnsvis lenser til å begrense spredningen, men disse har sine begrensninger når vindstyrken er stor og bølgene høye, dvs. de værforhold som gir størst sannsynlighet for forlis.

Det brukes også kjemikalier som har overflate-aktive stoffer tilsatt og som bidrar til at oljen oppløses eller blir dispergert i vann. Det diskuteres blant fagfolk om dette er noen tilfredsstillende løsning fordi slike kjemikalier som er organiske i karakter, vil ha en rekke toksiske effekter. Dessuten kreves det store mengder for at man skal oppnå noen effekt, og man kan derfor ikke påstå at dette er noen fullgod løsning på problemet med de krav som i dag stilles til miljøvern.

Det er også kjent fiberprodukter som brukes for å absorbere olje, og slike produkter omsettes også kommersielt. Ifølge Statens Forurensningstilsyn består disse produktene av bark, men de har den svakhet at de ikke kan brukes i åpent hav, men bare i strandsonen. Vanskeligheter med bark er for øvrig at den inneholder en betydelig mengde vannløselige produkter, og de vil gjerne ved ytre belastninger brytes ned til svært små partikler som det vil bli vanskelig å samle sammen uten at kostnadene blir svært høye. Barkproduktene kan gis en større kohesjon ved å presse dem til briketter, men dette reduserer porøsiteten i materialet, og vil derfor redusere den mengde olje som kan absorberes.

Det har også vært lansert produkter av bleket og ubleket cellulose for dette formål. Slike produkter vil langt på vei være hydrofile, og man er nødt til å tilsette betydelige mengder kjemikalier som voksemulsjoner, kunstharpikser, alun, m.m. for at produktene skal bli hydrofobe. Dette er nemlig et absolutt krav når det gjelder produkter som kan brukes i åpent vann.

Fra US patent nr. 4.343.680 er det eksempelvis kjent et absorberende middel fremstilt fra høyutbyttesmasser ved at slike masser med et innhold av ekstraktivstoffer større enn 3,0 % oppvarmes til ca. 105°C eller høyere i minst 16 timer, hvoretter den varmebehandlete masse fluffes. Den lange varmebehandling på minst 16 timer gjør fremstilling av et slikt produkt tidskrevende og kostbart, og ytterligere ved at det foreligger i fluffet form vil det være vanskelig å anvende for oljeoppsamling til sjøs, spesielt når det blåser.

Problemet kan således uttrykkes til å kunne lage porøse partikler som har tilstrekkelig styrke til å holde sammen i åpent hav med de belastninger som kan oppså der, og med en hydrofob overflate slik at bare et minimum av vann absorberes.

Det bør her tillegges at det over lengre tid vil være umulig å hindre at en viss mengde fuktighet trenger inn i dampfase. Denne mengden vil være en funkjon av vannets temperatur og damptrykk og rimeligvis den tid som partiklene flyter i vann.

Det har nå overraskende vist seg at det er mulig å oppnå en hydrofob overflate bare ved å utnytte de harpiksene som naturlig finnes i veden. Samtidig har det vist seg like overraskende at det er mulig å oppnå sfæriske partikler eller partikler som er tilnærmet sfæriske i form ved å la partiklene rotere mens de tørker. Slike roterende ovner er kjent fra bl.a. sementindustrien, og de har vanligvis en liten helling med horisontalplanet slik at partiklene ved hjelp av tyngdekraften forskyves fra innløpet mot utløpet.

Det oljeabsorberende materiale er særpreget ved det som er angitt i krav l's karakteriserende del. Ytterligere trekk fremgår av kravene 2 og 3.

I praksis vil det i trevirke være betydelige variasjoner i harpiksmengden, f.eks. fra ytterveden eller bakhon til kjerneveden. For å kompensere for disse variasjonene kan det være nødvendig å tilsette mindre mengder med hydrofoberingsmidler. Det skal imidlertid være en forutsetning at denne tilsatte mengden skal være vesentlig mindre enn den harpiksmengde som finnes i veden.

Enklest er det å fremstille produktet ved å behandle et harpiksrikt treslag som f.eks. furu i moderne raffinerer uten bruk av kjemikalier, men ved høyere temperatur, og massen surgjøres naturlig p.g.a. de organiske syrer som frigjøres under tørkingen og den etterfølgende lagringen. Det vil imidlertid også være mulig å fremstille et tilfredsstillende produkt ved å impregnere flismaterialet med kjemikalier som natronlut og sulfitt før raffineringen. Massen kalles i dette tilfellet CTMP (Chemi-Thermo-Mecha-nical-Pulp), og fordelen med bruken av kjemikalier er at defibreringen blir mer fullstendig og fibrene lenger. For å få en hydrofob overflate i dette tilfellet er det nødvendig at massen ikke vaskes, og at den surgjøres med sterke syrer som svovelsyre eller saltsyre før tørkingen påbegynnes.

Eksempel 1: Et sortiment av norsk furu (Pinus Silvestris) med en ytterdiameter på ca. 20 cm ble hugget til flis på vanlig måte når man skal fremstille termo-mekanisk masse, en moderne høy-utbyttesmasse. Flisen ble fuktet med damp og kjørt gjennom dobbeltskive-raffinører i to trinn til en Canadian Freeness på ca. 150. Dette er et mål på massens finhet og er i alt vesentlig en funksjon av energiforbruket. Massen kom ut av raffinøren med ca. 20% tørrstoff og ble deretter overført til en betongblander som roterte mens det ble blåst varm luft ned i blanderen. Den største del av massen overgikk under tørkingen til sfæriske partikler av varierende størrelse, og etter fullstendig tørking og lagring ved høyere temepratur i et par døgn, hadde partiklene fått en hydrofob overflate som gjorde at de fløt på vann i opptil flere døgn og samtidig absorberte de olje og. andre organiske væsker tilsvarende flere ganger fibervekten.

Eksempel 2: Et parti furu fra Zambia (POinus Kesiya) ble behandlet på samme måte som eks. 1, men massens Freeness ble ikke redusert lenger enn til ca. 300 CSF. Det viste seg at massen hadde vanskelig for å danne sfæriske partikler, og det var likeledes vanskeligere å få overflaten fullstendig hydrofob. Årsaken til dette er trolig at tropiske furu-arter inneholder mindre harpiks enn furu som vokser i tempererte strøk. Det synes også klart at tendensen til å danne sfæriske partikler under tørkingen henger sammen med fibrenes spesifikke overflate, og denne øker med økende kraftforbruk samtidig som Freeness (Canadian Standard Freeness) synker.

Eksempel 3: Et parti norsk furu likt det virket som ble brukt i eks. 1, ble impregnert med 1% NaOH og 3% natrium-sulfitt. Den impregnerte flisen ble behandlet i raffinører ved ca. 115°C som nevnt tidligere i to trinn til en Freeness på ca. 200 CSF. Tørrstoffinnholdet ut fra raffinørene var ca. 22%. Etter surgjøring ble massene tørket ved ca. 110°C til et tørrstoffinnhold på ca. 90% under langsom rotasjon og deretter lagt i varmeskap ved 105"C i to døgn. Den største del av partiklene ble sfærisk avrundet i formen og med oleofil og hydrofob overflate.

Det vil forstås av eksemplene at det oljeabsorberende materialet ifølge foreliggende oppfinnelse som er gjort hydrofobt ved varmebehandling, eventuelt etter en sur-gjøring til pH ca. 5 i det alt vesentlige vil være fritt for miljøgifter, da det absorberende produkt er fremstilt på basis av et ikke-toksisk naturprodukt.

Det vil forstås at ved den ovenfor viste varmebehandling erholdes et kunstig eldet, harpiksinneholdende ligno-celluloseprodukt som ved fremstilling i industriell skala kan fremstilles i kontinuerlige roterende ovner av en type lignende dem som anvendes i sementindustrien. Ved an-vendelse av slike roterende ovner må naturligvis tempera-turen tilpasse seg det faktum at fibrene er av et organisk materiale som ikke bør nedbrytes eller antennes. For å unngå overopphetning av materialet kan det i praksis være gunstig å la den varme tørkeluften møte det fuktige materialet, selv om dette fra et varmeteknisk synspunkt ikke er det gunstigste. Det sier seg også selv at ved en industriell fremstilling kan det være nødvendig å foreta en sikting av det erholdte produkt og returnere den del av materialet med en uønsket liten størrelse, eksempelvis mindre enn 1 cm i diameter, til tørkeovnens innløp for blanding med frisk, fuktig masse.

Claims (7)

1. Oljeabsorberende materiale av trefiber erholdt av termomekanisk masse eller annen høyutbyttesmasse, hvor vedens egne ekstraktivstoffer er brukt for å gjøre materialet hydrofobt, karakterisert ved at materialet foreligger i avrundet, sfærisk form av kunstig eldet termomekanisk masse eller annen høyutbyttemasse som har en fiberlengde over 2,5 mm og hvor materialets innhold av ekstraktivstoffer er større enn 2,0 vekt% og er kunstig eldet ved oppvarmning til over 100 °C.

2. Materiale ifølge krav l, karakterisert ved at vedens harpikser er supplert ved tilsetning av voksemulsjoner eller andre hydrofoberingsmidler med opptil 25% av harpiksmengden i veden.

3. Materiale ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at materialet har en partikkelstørrelse på ca. 10 mm.

4. Fremgangmåte ved fremstilling av materialet ifølge krav 1-3, karakterisert ved at ikke-vasket termomekanisk masse eller annen høyutbyttemasse med en Canadian Freeness i området 150-600, tørkes i en roterende tørkeanordning ved en temperatur under nedbrytningstemperaturen, idet massens pH om nødvendig eventuelt justeres til pH under 5 før tørking.

5. Fremgangmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at massen tørkes til et tørrstoffinnhold på ca. 90% ved en tørketemperatur i området 105-150°C.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4 og krav 5, karakterisert ved at masse nedmalt til en Freeness lavere enn 300 CSF, før tørkingen justeres til et tørrstoffinnhold i området 15-25%.

7. Fremgangsmåte ifølge kravene 4-6, karakterisert ved at det tørkede materiale med uønsket liten partikkelstørrelse underkastes en ytterligere tørkeprosedyre i nærvær av fersk, ikke-tørket masse.