SI23548A - Uporaba vlaken pridobljenih iz semen dreves vrstePopulus za absorbent in filtrni material ter postopek in postrojenje za njihovo pridobivanje - Google Patents

Uporaba vlaken pridobljenih iz semen dreves vrstePopulus za absorbent in filtrni material ter postopek in postrojenje za njihovo pridobivanje Download PDF

Info

Publication number
SI23548A
SI23548A SI201000394A SI201000394A SI23548A SI 23548 A SI23548 A SI 23548A SI 201000394 A SI201000394 A SI 201000394A SI 201000394 A SI201000394 A SI 201000394A SI 23548 A SI23548 A SI 23548A
Authority
SI
Slovenia
Prior art keywords
fibers
seeds
populus
hydrophobic
absorbent
Prior art date
Application number
SI201000394A
Other languages
English (en)
Inventor
Likon@Ines
Likon@Marko
Original Assignee
Likon@Marko
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Likon@Marko filed Critical Likon@Marko
Priority to SI201000394A priority Critical patent/SI23548A/sl
Priority to PCT/SI2011/000023 priority patent/WO2012067588A1/en
Publication of SI23548A publication Critical patent/SI23548A/sl

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/68—Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water
    • C02F1/681—Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water by addition of solid materials for removing an oily layer on water
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/4382—Stretched reticular film fibres; Composite fibres; Mixed fibres; Ultrafine fibres; Fibres for artificial leather
    • D04H1/43835—Mixed fibres, e.g. at least two chemically different fibres or fibre blends
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/02—Separation of non-miscible liquids
    • B01D17/0202—Separation of non-miscible liquids by ab- or adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/24—Naturally occurring macromolecular compounds, e.g. humic acids or their derivatives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
    • B01J20/261—Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon to carbon unsaturated bonds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28023—Fibres or filaments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28033—Membrane, sheet, cloth, pad, lamellar or mat
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/286—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using natural organic sorbents or derivatives thereof
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/425—Cellulose series
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/44—Materials comprising a mixture of organic materials
    • B01J2220/445—Materials comprising a mixture of organic materials comprising a mixture of polymers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/48—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation
    • B01J2220/4812—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation the starting material being of organic character
    • B01J2220/4825—Polysaccharides or cellulose materials, e.g. starch, chitin, sawdust, wood, straw, cotton
    • B01J2220/4831—Polysaccharides or cellulose materials, e.g. starch, chitin, sawdust, wood, straw, cotton having been subjected to further processing, e.g. paper, cellulose pulp
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/48—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation
    • B01J2220/4812—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation the starting material being of organic character
    • B01J2220/485—Plants or land vegetals, e.g. cereals, wheat, corn, rice, sphagnum, peat moss
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/32—Hydrocarbons, e.g. oil
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/32—Hydrocarbons, e.g. oil
    • C02F2101/325—Emulsions

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Abstract

Predmet izuma je hidrofobni super absorbent za čiščenje vodnih in trdnih površin in filtrni material za filtriranje vodnih emulzij izdelan na osnovi vlaken iz semen dreves vrste Populus ter postopek in postrojenje za njihovo pridobivanje Absorbent in filtrni material po izumu vsebujeta hidrofobno oleofilne mikro cevčice z zunanjim premerom s mikro metra ter povprečno debelino stene nm katere so sestavljene iz celuloze hemiceluloz lignina in sledmi pepela Stene cevčic so prevlečene z naravnimi voski saharidne enote kateresestavljajo steno pa so acetilirane po stopnji do kar povečuje njihovo hidrofobnost Vlakna iz semen dreves vrste Populus se v urbanih okoljih smatra za nezaželena in se jih uničuje kot odpadek Postopek in postrojenje za pridobivanje absorbenta in filtrnega materiala po izumu je zasnovan na zbiranju vlaken njihovem čiščenju in pakiranju v končni produkt

Description

UPORABA VLAKEN PRIDOBLJENIH IZ SEMEN DREVES VRSTE POPULUS ZA ABSORBENT IN FILTRNI MATERIAL TER POSTOPEK IN POSTROJENJE ZA NJIHOVO PRIDOBIVANJE
Predmet izuma je hidrofobni super absorbent za čiščenje vodnih in trdnih površin ter filtmi material za filtriranje vodnih emulzij izdelan na osnovi vlaken pridobljenih iz semen dreves vrste Populus, ter postopek in postrojenje za njihovo izdelavo.
Vlakna semen iz dreves vrste Populus so naraven material v obliki hidrofobnooleofilnih mikro cevčic, katerih stene so sestavljene iz celuloze, hemiceluloz, lignina in pepela. Hidrofobnost stenje povečana zaradi acetilacije saharidov in prevleke iz naravnih voskov.
Izum spada na področje absorbentov in filtrov ter se nanaša na pripravo super absorbentov za čiščenje vodnih in trdnih površin ter filtmih materialov za filtriranje vodnih emulzij.
Tehnični problem
Topoli in trepetlike so angiospermna drevesa vrste Populus iz družine rastlin Salicaceae. Ta drevesa so v obliki podzvrsti razširjena v zahodni in centralni Evropi ter večjem delu Amerike. Sadijo se za namen hitrega zaraščanja predelov, kjer je potrebna proti erozijska ali proti hrupna zaščita ter za proizvodnjo celuloze. Zaradi hitro rastoče narave se drevesa hitro širijo po urbanih naseljih, kjer so nezaželena zaradi velike količine vlaknatih semen, ki se pojavijo zaradi cvetenja v mesecu maju in juniju. Eno drevo vrste Populus na leto proizvede do 0,9 kg semen oziroma do 54.000.000 semen na drevo. Možnost zajema in predelave vlaken pridobljenih iz semen drevesa vrste Populus v super absorbent, ki je v svoji osnovi visoko tehnološki produkt z veliko dodano vrednostjo, predstavlja ekološko, tehnološko in ekonomsko napredno proizvodnjo absorpcijskih in filtmih sredstev ter je hkrati trajnostna rešitev upravljanja z odpadnimi semeni.
Stanje tehnike
Veliko raziskav je bilo opravljenih na področju razvoja absorbentov za čiščenje razlitij hidrofobnih/oleofilnih snovi na vodnih in trdnih površinah ter materialov za odstranjevanje emulgiranih hidrofobnih/oleofilnih snovi iz odpadne vode.
• · ·
-2Super absorbenti so po definiciji snovi, ki zadržijo in absorbirajo od 10 do 100 kratno maso snovi glede na svojo lastno maso. Običajno so zmes vlaknin z dodanimi super absorpcijskimi delci izdelani iz različnih naravnih ali sintetičnih polimerov, kot so agar, karboksi alkilna celuloza, smole, pektini, karboksi alkilni škrob, sulfat celuloze, produkti iz hidrolize škroba, poliakrilati, sulfonirani polistireni, polivinil alkoholi, polietilen oksid, polivinilpirolidin, poliakrilonitrili, poliakrilamidi in hidroliziran poliakrilamid. Naravni super absorbenti zaradi svoje hidrofilne narave običajno ne lebdijo na vodni površini, sintetični absorbenti pa so zaradi zahtevne proizvodnje dragi in trajnostno oporečni. Naravni super absorbenti težijo k tvorbi mehkih, želatinastih produktov nabreklih z absorbirano tekočino. Pojav nabrekanja in tvorbe želatinastih mas omejuje transport in porazdelitev snovi po celotnem absorpcijskem sredstvu. Ta pojav je znan pod imenom gelska blokada. Ob pojavu gelske blokade se zniža sposobnost upijanja naslednje količine snovi in pojavi se puščanje absorbenta. V nasprotju z njimi, sintetični super absorbenti kljub absorbirani snovi ohranijo svojo mehansko strukturo to pa preprečuje gelsko blokado zaradi nabrekanja materiala. Ohranijo se praznine med delci kar omogoča prodor snovi v vmesni prostor med njimi s čimer se poveča vpojnost absorbenta in prepreči puščanje.
Agrikulturni izdelki in ostanki agrikulturne proizvodnje kot so vlakna iz semen drevesa kapok (Ceiba pentandra), bombaž, riževe lupine, krma iz koruzne mešanice, vlakna iz sladkornega trsa in šota so bili predmet obsežnih raziskav za izdelavo cenenih in učinkovitih naravnih absorbentov. Izmed njih v kategorijo super absorbentov lahko uvrstimo vlakna iz semen drevesa Ceiba pentandra in bombaž, vendar slednji brez dodatne kemijske obdelave ne plava na vodi. Kapokova vlakna se pridobivajo iz semen drevesa Ceiba pentandra, ki izhaja iz vrste dreves Petandra in katera spadajo v družino rastlin Malvaceae. Vlakna so sestavljena iz hidrofobiranih mikro cevčic dolžine 25 ± 5 mm, ki imajo zunanji premer 16,5 ± 2,4 pm ter poprečno debelino stene 2,0 pm. Nasipna teža vlaken znaša 1,31 g/cm3 saj 77 vol. % vlaken predstavlja prazna zev. Le ta ob stiku vlaken z oleofilnimi/hidrofobnimi snovmi teži k zapolnjenju s temi snovmi. Kapaciteta absorpcije kapokovih vlaken merjena v skladu s standardom ASTM F716 - 09 pri gostoti pakiranja 0,02 g/cm3 znaša od 41 g/g do 45 g/g za motorno olje HD 40 in 31g/g do 36 g/g za dizelsko gorivo D2 (Hori in sodelavci 2000, Mungasatkit 2004, Lim in Huang 2007). Vlakna so 100 % prestala test degradacije v skladu s standardom ASTM F716 - 09. Vlakna iz semen drevesa Ceiba pentandra se lahko okarakterizira kot naravni super absorbent za čiščenje vodnih površin
-3Pomanjkljivost vlaken iz drevesa Ceiba pentandra se kaže v njihovi mehanski neobstojnosti, ki je posledica majhnega razmerja dolžine vlaken glede na njihov zunanji premer in zaradi česar se pri absorpciji večjih količin snovi pojavi gelska blokada.
Izvor drevesa Ceiba pentandra je v Južni Ameriki, najdemo pa ga tudi v tropskih predelih jugovzhodne Azije, Šrilanke ter ostalih delih vzhodne Azije in Afrike. Drevo Ceiba pentandra se namensko goji za proizvodnjo vlaken katera se uporabljajo za izdelavo rešilnih jopičev, polnil za igrače, v zadnjem času pa tudi za izdelavo absorbentov. Proizvodnja je draga, ker je omejena na ročno pobiranje odprtih cvetov, namensko gojenje dreves pa zmanjšuje obseg obdelovalnih površin. Zaradi nizke nasipne teže je transport vlaken pridobljenih iz semen drevesa Ceiba pentandra zahteven in relativno drag.
Opis tehnične rešitve
Vsebina tega izuma je uporaba vlaken iz semen dreves vrste Populus za izdelavo super absorbentov in filtmih materialov ter postopek in postrojenje za njihovo pridobivanje in izdelavo. Postopek priprave super absorbenta iz semen dreves vrste Populus je razdeljen na postopek zajema vlaken ter postopek njihovega čiščenja in pakiranja.
Super absorbent bo sestavljen iz vlaken pridobljenih iz semen dreves vrste Populus, ki so po svoji naravi hidrofobno-oleofilne mikro cevčice z 8,74 ± 5,75 pm zunanjega premera in 8,24 ± 4,79 pm notranjega premera ter dolžine 4 ± 1 mm. Mikro cevčice imajo povprečno debelino sten 500 ± 30 nm in so sestavljene iz 33-37 ut. % celuloze, 19-22 ut. % hemiceluloz (v obliki ksilanov), 10-12 ut. % lignina (pretežno gvajacilnega tipa) in 1-2 ut. % pepela. Za vlakna iz semen dreves vrste Populus je značilna visoka vsebnost acetilnih skupin (cca. 19-22 ut. %), kar kaže na stopnjo acetilacije saharidov, ki sestavljajo stene, v obsegu od 1,3 do 1,4 acetilne skupine na monosaharidno enoto. Nasipna teža vlaken znaša 0,0036 g/cm3 saj 89 vol. % vlaken predstavlja prazno zev, ki ob stiku vlaken s hidrofobnimi/oleofilnimi snovmi teži k njihovemu zapolnjenju. Hidrofobnost stenje povečana zaradi prevleke iz naravnih voskov.
Kapaciteta absorpcije vlaken pridobljenih iz semen dreves vrste Populus pri gostoti pakiranja 0,02 g/cm3 merjena v skladu s standardom ASTM F716 - 09 znaša od 55 g/g za motorno olje HD 40 in 44 g/g za dizelsko gorivo D2. Vlakna so 100 % prestala test degradacije v skladu s standardom ASTM F716 - 09. Vlakna iz semen dreves vrste Populus se lahko uporabi kot naravni super absorbent za čiščenje vodnih površin. Zaradi visokega razmerja med
-4dolžino in zunanjim premerom vlaken je izboljšana odpornost proti gelski blokadi, povečana pa je tudi mehanska odpornost proti sesedanju oziroma skepljenju ter posledično tudi mašenju filtrov.
Tabela 1. Primernost vlaken iz semen topola za izdelavo absorbentov v primerjavi s standardnimi materiali - izmerjeno po standardu ASTM 716-09, pri gostoti pakiranja 0,02 □ g/cm .
Absorpcijski material Stopnja degrad. Absorbcija HD40 fg/gl Absorpcija D2 [g/g] Nas. teža [kg/m3]
Vlakna semen Populus nigra italica 0% 55,07 44,30 3,68
Silanizirana celuloza 0% 34,20 22,58 27,23
Viskoza 100% 33,23 16,07 9,58
Celuloza - bombaž 100% 30,76 22,76 8,21
Ekspandiran polipropilen 0% 26,00 13,61 20,41
Sulfatna celuloza 100% 14,09 8,63 27,23
Papirniški mulj - CAP S* 100% 8,75 5,69 187,33
*- pakiran v blazinico degradacija po 11 minutah
HD40 - motorno mazalno olje SAE 15W-40
D2 - dizelsko gorivo
Nas. teža - nasipna teža merjena na način zapolnitve praznih prostorov brez obtežbe.
Tabela 2. Morfološke značilnosti, ki vplivajo na absorptivnost materialov .
Absorbcijski material Debelina vlaken [pm] Aktivna površina [m2/g] Morfološka struktura
Vlakna semen Populus nigra italica 8,74 ± 5,75 2,42 ±0,16 Cevna
Silanizirana celuloza 22,00 ± 14,08 1,20 ±0,04 Trakasta
Viskoza 9,12 ± 1,10 l,16±0,02 Valjasta
Celuloza - bombaž 23,92 ± 16,08 1,46 ±0,04 Trakasta
Ekspandiran polipropilen 9,11 ±3,76 0,99 ± 0,07 Valjasta
Sulfatna celuloza 22,00 ± 14,08 1,00 ±0,04 Trakasta
Papirniški mulj - CAPS 23,92 ± 14,59 2,66 ± 0,03 Valj ± delci
Izum opisuje postopek in postrojenje za pripravo hidrofobnih/oleofilnih super absorbentov in filtmih sredstev v katerem bodo za izdelavo le teh uporabljena vlakna
-5pridobljena iz semen dreves vrste Populus, katera se v urbanih okoljih smatrajo kot nezaželena in se jih uničuje kot odpadek. Postopek in postrojenje za izdelavo sta zasnovana na zbiranju vlaken ter njihovem čiščenju in pakiranju v končni produkt. Navedena bo tudi aplikativna uporaba končnega super absorbenta.
Izum bo opisan na podlagi izvedbenih primerov, slik in skic, ki prikazujejo:
Slika 1. Morfologijo vlakna pridobljenega iz semena drevesa vrste Populus nigra italica.
Slika 2. Tehnološko shemo zbiranja in čiščenja vlaken.
Slika 3. Shemo naprave za zajem in zbiranje vlaken s talnih površin.
Slika 4. Shemo naprave za zajem in zbiranje v zraku lebdečih vlaken.
Slika 5. Shemo naprave za izločanje vlaken iz zračnega toka.
Slika 6. Shemo naprave za čiščenje vlaken.
Slika 7. Shemo končnega produkta - filter.
Slika 8. Shemo naprave za pakiranje vlaken.
Slika 9. Shemo končnega produkta - blazina.
Slika 10. Shemo končnega produkta - baraža.
Po izumu se sproščena vlakna iz semen dreves vrste Populus zbere in očisti neželenih primesi, ki zmanjšujejo absorptivnost in onemogočajo izdelavo filtrov (ostanki ovojnic, ostanki listja, prah in drobir). Vlakna se pakira v propustne polietilenske ali polipropilenske mrežice z odprtinami od 1,00 mm do 2,81 mm premera (mesh 16 do 7 po Tylerju). Optimalna gostota pakiranja se giblje od 0,02 g/cm3 do 0,09 g/cm3, da se doseže želena učinkovitost absorpcije.
Po izumu se vlakna pridobljena iz semen dreves vrste Populus lahko uporabi kot taka ali se jih nadalje meša z drugimi absorpcijskimi materiali kot so kemijsko obdelana ali naravna celulozna vlakna, celulozna nano vlakna, organo-klejni nano kompoziti, obdelan papirniški mulj, šota ali ekspandiran polipropilen v razmerju od 1 ut. % do 99 ut. % z namenom nižanja proizvodnih stroškov in doseganja optimalnega razmerja med ceno absorbenta in njegovo učinkovitostjo.
Postopek izdelave absorbenta oziroma filtrnega materiala je značilen po tem, da se v zraku lebdeča ali na tleh odložena vlakna sproščena iz semen dreves vrste Populus zbere, očisti in uporabi kot absorbent za vpijanje hidofobnih/oleofilnih tekočin z vodnih ali trdnih površin
-6oziroma za izdelavo filtmega materiala za proizvodnjo filtrov za izločevanje hidrofobnih/oleofilnih snovi iz vodnih suspenzij in emulzij. Postopek in postrojenje za izdelavo absorbenta oziroma filtmega materiala iz vlaken pridobljenih iz semen dreves vrste Populus sta prikazana na sliki 2.
Na tleh odložena vlakna iz semen topola 1 se zbere z vakuumsko sesalno napravo 2, ki je detajlno prikazana na sliki 3. Vlakna se ulovijo v zračni tok 3, ki ga ustvarja vakuumska črpalka 17. Vlakna s tal dvigne ščetinasti valj 4, ki se vrti v smeri gibanja zračnega toka. Ščetinasti valj 4 preko zobniškega ali ojničnega mehanizma poganja pogon 5, opcijsko tudi ločen pogonski agregat. Hitrost zračnega toka, ki vsebuje zbrana vlakna se poveča v venturijevi komori 6. Na ta način se v komori 6 povečuje koncentracija vlaken v zračnem toku katere se preko ventila 7 posesa v odvodni sistem 8.
V zraku lebdeča vlakna 9 se zbira z mrežnim sistemom 10. Mrežni sistem 10 je sestavljen iz votlih cevk 11, ki imajo vgrajene sesalne odprtine kot je detajlno prikazano na sliki 4. Cevke premera od 6 mm do 10 mm imajo vgrajene sesalne reže z višino od 1 mm do 5 mm na način daje razmerje med višino sesalne reže in njeno širino največ 0,005. Cevčice so v sesalni sistem povezane preko sistema sesalnih cevi 12, ki so nadalje povezane v odvodni sistem 8.
Odvodni sistem 8 je speljan v napravo 13 za izločevanje vlaken iz zračnega toka. Naprava je detajlno prikazana na sliki 5. Deluje po principu ciklona, kjer surova mešanica vlaken in tujkov (ostanki ovojnic, ostanki listja, prah in drobir) zaradi kroženja zračnega toka zadeva ob steno naprave 14. Zaradi trenja vlaken in tujkov ob stiku s steno komore se zmanjša njihova hitrost in zato izpadejo iz zračnega toka ter se nabirajo na dnu komore, ki ima obliko konusa 15. Zračni tok se iz komore posrka skozi navpično venturijevo cev z ustjem premera, ki je manjše od 3 mm. V cevi se ustvari zračni tok 16, ki ga poganja vakuumska črpalka 17. Zbrana vlakna onesnažena s tujki z dna komore 15 odstrani nazobčan valj 21, ki ga poganja sila zračnega toka z nadtlakom 18 preko rotorja z lopaticami 19 in prenosne osi 20. Zaradi trenja in strižnih sil znotraj mešanice vlaken in tujkov, ki se ustvarijo zaradi vrtenja nazobčanega rotorja in statičnega ohišja, pride do mletja tujkov. Mešanica vlaken in zmletih tujkov se zbere v zbirni posodi 22. V balirki 24 se mešanica vlaken in zmletih tujkov 23 pod mehanskim pritiskom stisne v bale. Balirana vlakna 25 se transportirajo na mesto, kjer je postavljena naprava za čiščenje in konfekcioniranje končnega produkta.
-7Vlakna se zmletih tujkov očisti na napravi 26, ki sojo opisali Baker in sodelavci (1994) in je detajlno prikazana na sliki 6. Čiščenje temelji na odpiranju bal in razkosmičevanju vlaken, ki vsebujejo zmlete tujke, na zobatih valjih 28. Rotacijski kompresor 30 ustvari zračni tok, ki razkosmičena vlakna 29, katera vsebujejo zmlete tujke, prenese na sistem zobatih valjev 31, ki zmes vlaken in zmletih tujkov gnetejo ob sito 32. Sito ima velikost odprtin od 1,00 mm do 2,81 mm premera (mesh 16 do 7 po Tylerju). Vlakna očiščena primesi transportni valj 33 odstrani iz naprave 26. Pri tem se ustvari tok prečiščenih vlaken 34 katera se pakira v izdelek za nadaljnjo uporabo v razsutem stanju 35 ali pa se jih vodi v napravo za konfekcioniranje končnih izdelkov 38. Skozi sito 32 izpadejo zmleti tujki in vlakna krajša od 1 mm kar ustvari tok organske biomase 36. Organska biomasa se zbira na dnu naprave kjer se zgosti. Iz naprave 26 se jo odstrani s pomočjo rotirajočih valjev 37. Dobljeno organsko biomaso se lahko uporabi kot visoko kvalitetno gorivo.
Vlakna 35 se uporabi za absorpcijsko sredstvo v razsutem stanju ali za proizvodnjo filtrov za ločevanje hidrofobnih/oleofilnih tekočin iz vodnih disperzij ali vodnih emulzij kot je prikazano na sliki 7.
Vlakna očiščena primesi 34 se vodijo na napravo za konfekcioniranje končnega produkta 38. Naprava je shematsko prikazana na sliki 8. Na konfekcijski napravi se vlakna pakirajo v obliko blazin oziroma cevi z zatesnjenimi konci kot je prikazano na slikah 9 in 10. Gostota pakiranja ne sme biti manjša od 0,02 kg/1 in ne sme presegati 0,09 kg/1. Kot pakimi material se uporabi polietilenska ali polipropilenska mrežica s štirioglatimi ali heksagonalnimi odprtinami velikosti od 1,00 mm do 2,81 mm premera (mesh 16 do 7 po Tylerju). Velikost blazin je omejena z namenom uporabe, medtem ko je premer cevi, ki sestavljajo baražo omejena na 12 cm do 20 cm zaradi poenostavljenega rokovanja.
Sklop za ločevanje hidrofobnih/oleofilnih tekočin iz vodnih emulzij in suspenzij in filtrski vložek sta prikazana na sliki 7. Sistem je sestavljen iz dveh filtrov 42 in 47. Filtra sta sestavljena iz dveh koaksialno nameščenih mrežic 43 in 45 s krožnimi ali heksagonalnimi odprtinami velikosti največ 1,00 mm (mesh 16 po Tylerju). Vmesni prostor 44 je napolnjen z vlakni 35. Gostota pakiranja je od 0,02 g/cm3 do 1,5 g/cm3, odvisno od želene stopnje čiščenja. Suspenzija ali emulzija hidrofobne/oleofilne v vodi 40 vstopi v sistem za ločevanje hidrofobnih/oleofilnih tekočin iz vodnih emulzij in suspenzij ter se skozi cevni sistem vodi v filter 42. Suspenzija pronica skozi mrežico 43, filtmi material sestavljen iz vlaken 35 ter skozi
-8mrežico 45. Delno prečiščena voda se nabere v vmesnem prostoru 46 in počasi pronica skozi filter 47. Prečiščena voda se zbere v vmesnem prostoru 48 ter odvaja skozi iztok 49.
Izvedbeni primeri
Izvedbeni primer 1.
Ročno pobrana vlakna iz semen drevesa Populus nigra italica onesnažena s tujki (ovojnice, listje, delci vej in drobir) sva naložila v stekleno posodo premera 14 cm. Posoda je bila opremljena s sidrastim mešalom s priostrenimi robovi premera 13,9 cm. Vlakna sva mešala 60 sekund pri 5600 obratih/minuto. Vlakna s premletimi tujki sva prenesla na vibracijsko sito z velikostjo odprtin mesh 16. Sito je vibriralo s 300 obrati/minuto, amplituda nihanja je bila 1 cm. Stopnja čiščenja je bila višja od 95 %.
Izvedbeni primer 2.
g prečiščenih vlaken iz semen drevesa Populus nigra italica sva položila na mrežico v skladu s standardom ASTM F716 - 09. Nasipna teža vlaken je bila 0,0036 g/cm3. V 600 ml stekleno čašo sva nalila 400 ml motornega olja SAE 15W-40. Po 10 minutah se je celotna količina vlaken navzela olja. Stopnja absorpcije po 15 minutah je bila 110 g motornega olja na 1 g vlaken.
Izvedbeni primer 3.
g prečiščenih vlaken iz semen drevesa Populus nigra italica sva položila na mrežico v skladu s standardom ASTM F716 - 09. Nasipna teža vlaken je bila 0,0036 g/cm3. V 600 ml stekleno čašo sva nalila 400 ml dizelskega goriva D2. Po 1 minuti seje celotna količina vlaken navzela goriva. Stopnja absorpcije po 15 minutah je bila 82 g dizelskega goriva na 1 g vlaken.
Izvedbeni primer 4.
1,3 g prečiščenih vlaken sva zapakirala v mrežico kroglaste oblike premera 5 cm. Gostota <1 pakiranja je bila 0,02 g/cm . V 600 ml stekleno čašo sva nalila 400 ml motornega olja SAE 15W-40 in vanj potopila absorbent. Po 15 minutah je bila stopnja absorpcije 55 g olja na 1 g vlaken.
-9Izvedbeni primer 5.
1,3 g prečiščenih vlaken sva zapakirala v mrežico kroglaste oblike premera 5 cm. Gostota pakiranja je bila 0,02 g/cm3. V 600 ml stekleno čašo sva nalila 400 ml dizelskega goriva D2 in vanj potopila absorbent. Po 15 minutah je bila stopnja absorpcije 44 g dizelskega goriva na 1 g vlaken.
Izvedbeni primer 6.
V 5 1 stekleno posodo premera 18 cm sva nalila 2 1 vode. Na vodno površino sva natehtala 1 g prečiščenih vlaken z nasipno težo 0,0036 g/cm3. Čašo sva vpela v stresalnik in vsebino stresala 15 minut s frekvenco 150 obratov na minuto, amplituda nihanja je bila 3 cm. Po 15 minutah stresanja je 100 % vlaken lebdelo na vodni površini.
Izvedbeni primer 7.
V 5 1 stekleno posodo premera 18 cm sva nalila 2 1 vode. Na vodno površino sva nalila 10 ml motornega olja SAE 15W-40. V sredino oljnega madeža sva natehtala 1 g prečiščenih vlaken z nasipno težo 0,0036 g/cm3. Čašo sva vpela v stresalnik in vsebino stresala 15 minut s frekvenco 150 obratov na minuto, amplituda nihanja je bila 3 cm. Po 15 minutah stresanja je bila vodna površina čista in 100 % vlaken je lebdelo na vodni površini.
Izvedbeni primer 8.
V stekleno cev premera 2 cm in višine 10 cm na dnu opremljeno z mrežico sva natehtala 2,82 g prečiščenih vlaken. Gostota pakiranja je bila 0,09 g/cm3. Skozi sva spustila 100 ml 10 ut. % emulzije motornega olja SAE 15W-40 v vodi. Hitrost pretoka je bila 1 ml/min. Stopnja čiščenja je bila višja kot 97,5 %.

Claims (10)

  1. Patentni zahtevki
    1. Hidrofobni absorbent izdelan iz vlaken pridobljenih iz semen drevesa vrste Populus za čiščenje vodnih površin, označen s tem, da so vlakna hidrofobno-oleofilne mikro cevčice s 8,74 ± 5,75 pm zunanjega premera ter povprečne debeline stene 500 ± 30 nm, katera je sestavljena iz 33-37 % celuloze, 19-22 % hemiceluloz, 10-12% lignina in 1-2 % pepela.
  2. 2. Hidrofobni absorbent po zahtevku 1, označen s tem, da so monosaharidi kateri sestavljajo stene mikro cevčic, acetilirani v obsegu do 1,4 acetilne skupine na monosaharidno enoto.
  3. 3. Hidrofobni absorbent po zahtevku 1, označen s tem, daje njegova hidrofobnost povečana zaradi prevleke sten mikro cevčic z naravnimi voski.
  4. 4. Hidrofobni absorbent po zahtevku 1, označen s tem, da se uporabi za čiščenje trdnih površin.
  5. 5. Filtrni material izdelan iz vlaken pridobljenih iz semen drevesa vrste Populus za odstranjevanje hidrofobnih/oleofilnih snovi iz vodnih emulzij ali suspenzij, označen s tem, da so vlakna hidrofobno-oleofilne mikro cevčice s 8,74 ± 5,75 pm zunanjega premera ter povprečne debeline stene 500 ± 30 nm, katera je sestavljena iz 33-37 % celuloze, 19-22 % hemiceluloz, 10-12% lignina in 1-2 % pepela.
  6. 6. Postopek pridobivanja vlaken sproščenih iz semen dreves vrste Populus, označen s tem, da se sproščena vlakna iz semen drevesa vrste Populus zajame, posesa v ciklon, premelje, preseje in uporabi za izdelavo absorbenta ali za izdelavo filtmega materiala.
  7. 7. Postrojenje za zajem in predelavo vlaken iz semen dreves vrste Populus, označeno s tem, da je sestavljeno iz naprave za zajem vlaken s tal (2) in/ali naprave za zajem vlaken, ki v zraku lebdijo (10), naprave za koncentracijo vlaken in drobljenje tujkov (13), naprave za baliranje (24), naprave za ločevanje vlaken od zmletih tujkov (26), naprave za pakiranje (35) in/ali naprave za izdelavo končnega produkta (38).
  8. 8. Postrojenje po zahtevku 7, označeno s tem, da omogoča zajem vlaken z napravami (2) in (3) iz katerih se zbrana vlakna vodijo v napravo za koncentracijo vlaken in mletje tujkov (13), nadalje v napravo za pripravo na transport (24) in naprej v napravo za ločevanje vlaken od zdrobljenih tujkov (26), sistem za pakiranje (35) in/ali napravo za dodelavo v končni produkt (38).
    • ·
    -119. Naprava za zajem na tleh ležečih vlaken (2) sproščenih iz semen drevesa vrste Populus, označena s tem, da se ščetkasti valj (4) dotika tal in se vrti v smeri zračnega toka, ki nastaja skozi venturijevo cev (6) ter omogoča sesanje in koncentracijo vlaken v zračnem toku.
  9. 10. Napravo za zajem v zraku lebdečih vlaken (10) sproščenih iz semen drevesa vrste Populus, označeno s tem, da imajo cevke (11) premera od 6 mm do 10 mm vgrajene sesalne reže z višino od 1 mm do 5 mm na način, da je razmerje med višino sesalne reže in njeno dolžino največ 0,005 in katere so povezane v mrežni sistem na način, da se omogoči koncentracija vlaken v zračnem toku.
  10. 11. Napravo za izločevanje vlaken iz zračnega toka in mletje tujkov (13), označeno s tem, da koncentrirana vlakna krožijo po cilindrični posodi in se zaradi trenja izločajo v konusno dno (15) kjer se tujki zmeljejo na nazobčanem valju (21), ki ga preko mehanskega sistema poganja pretok zraka predhodno uporabljen za sesanje vlaken.
SI201000394A 2010-11-17 2010-11-17 Uporaba vlaken pridobljenih iz semen dreves vrstePopulus za absorbent in filtrni material ter postopek in postrojenje za njihovo pridobivanje SI23548A (sl)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SI201000394A SI23548A (sl) 2010-11-17 2010-11-17 Uporaba vlaken pridobljenih iz semen dreves vrstePopulus za absorbent in filtrni material ter postopek in postrojenje za njihovo pridobivanje
PCT/SI2011/000023 WO2012067588A1 (en) 2010-11-17 2011-05-13 Use of fibers obtained from seeds of populus trees as absorbent and filtering material and method for their production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SI201000394A SI23548A (sl) 2010-11-17 2010-11-17 Uporaba vlaken pridobljenih iz semen dreves vrstePopulus za absorbent in filtrni material ter postopek in postrojenje za njihovo pridobivanje

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SI23548A true SI23548A (sl) 2012-05-31

Family

ID=44509564

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SI201000394A SI23548A (sl) 2010-11-17 2010-11-17 Uporaba vlaken pridobljenih iz semen dreves vrstePopulus za absorbent in filtrni material ter postopek in postrojenje za njihovo pridobivanje

Country Status (2)

Country Link
SI (1) SI23548A (sl)
WO (1) WO2012067588A1 (sl)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104383890B (zh) * 2014-11-26 2016-06-01 云南省农业科学院质量标准与检测技术研究所 一种土壤重金属离子吸附剂及其制备方法
CN105332160B (zh) * 2015-10-25 2020-03-31 浙江永创机械有限公司 粉碎均棉铺敷设备及均布铺敷方法
CN110451601A (zh) * 2019-08-22 2019-11-15 广东工业大学 一种植物基吸油枕及其制备方法
US11772016B2 (en) 2021-05-27 2023-10-03 Saudi Arabian Oil Company Date seed powder for water filtration treatment
CN115282888B (zh) * 2021-12-22 2024-02-02 青岛大学 一种兼具超快油液吸附能力和高压缩恢复性能的超疏水气凝胶制备方法及应用

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3464920A (en) 1967-07-20 1969-09-02 Wacker Chemie Gmbh Method of removing oil from the surface of water using oleophilic,hydrophobic comminuted organic materials
SE306981B (sl) 1967-11-29 1968-12-16 Mo Och Domsjoe Ab
US3630891A (en) 1969-02-28 1971-12-28 Conwed Corp Method of removing oil from the surface of water
US3607741A (en) 1970-02-19 1971-09-21 Alfred Sohnius Oil slick removal system
BE793878A (fr) 1972-01-12 1973-05-02 Isomo P V B A Hydrofobe oleofiele absorptiemiddelen, werkwijze voor het maken ervan voor het absorberen van olie en gesuspendeerde stoffen uit water
US3819390A (en) 1972-01-24 1974-06-25 Anheuser Busch Lipophilic cellulose sponges
US3770575A (en) 1972-05-26 1973-11-06 Westavco Corp Method of making a hydrophobic fibrous product
JPS4964577A (sl) 1972-10-24 1974-06-22
DE2358808A1 (de) 1973-11-26 1975-06-05 Hoechst Ag Verfahren zum aufsaugen von oel
JPS51136354A (en) 1975-05-22 1976-11-25 Mitsui Toatsu Chem Inc Method of producing oil collector
JPS5276285A (en) 1975-12-23 1977-06-27 Agency Of Ind Science & Technol Preparation of oil adsorbent from pulp fiber
JPS5289244A (en) 1976-01-20 1977-07-26 Mitsubishi Rayon Co Ltd Process of producing material for water treatment
JPS5290486A (en) 1976-01-27 1977-07-29 Mitsubishi Rayon Co Ltd Production of sheet-state water-treating material
JPS52138081A (en) 1976-03-01 1977-11-17 Agency Of Ind Science & Technol Oil adsorbent
CA1089841A (en) * 1976-06-15 1980-11-18 Edwin H. Waldman Oil absorbent product
JPS534760A (en) 1976-07-05 1978-01-17 Kokusan Denki Co Method of fabricating bowl shaped flyywheel
US4070287A (en) * 1976-09-14 1978-01-24 Conweb Corporation Polymeric and cellulosic fiber material for removing oil from water
US4605640A (en) 1985-05-29 1986-08-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture Oil-absorbent cellulosic derivatives
US4925343A (en) 1989-07-24 1990-05-15 Raible Robert L Oil spill cleanup compositions
US5135578A (en) * 1990-05-12 1992-08-04 Billings Lanny D Method of cleaning oil slicks and chemical spills

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012067588A1 (en) 2012-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SI23548A (sl) Uporaba vlaken pridobljenih iz semen dreves vrstePopulus za absorbent in filtrni material ter postopek in postrojenje za njihovo pridobivanje
CN106637968B (zh) 一种改性天然植物纤维吸油剂、其制备方法与应用
CN1309354C (zh) 吸收性产品的分配带以及制备包括其的吸收性结构、吸收产品的方法
US9051195B2 (en) Methods to sequester hydrocarbons and to protect a medium from hydrocarbon contamination
CN1316024A (zh) 获取植物纤维材料的方法和装置及这种纤维材料的应用
JPS60237926A (ja) 凝集セルロース粒子及びその製造方法
CN112403682A (zh) 白茶静电除杂降尘装置
JP2016520425A (ja) 原材料から不純物を除去する方法
US20190111368A1 (en) Utilization of Cannabis, Industrial Hemp or Cannabinoids as Filtration Medium
CN105057197A (zh) 一种土壤改良前的干燥筛选装置
CN105127106A (zh) 一种土壤改良前的细土筛选分离装置
CA2756453A1 (en) Renewable oil absorbent and method thereof
CN207331112U (zh) 一种不孕籽清弹装置
CN206654973U (zh) 精开棉机除尘装置
CN109078851A (zh) 具有自动分离功能的种子筛选装置
CN1074390A (zh) 麦饭石烧结几何体及其制造方法
CN109984378B (zh) 一种具有强吸附性的香烟过滤嘴的生产工艺
CN107497234A (zh) 一种纺织车间的除尘设备及除尘方法
CN209631377U (zh) 一种生物质能原料粉碎装置
CN107429279A (zh) 将木质纤维素原料压缩成离散单元的方法及相关系统
CN106831014A (zh) 有机肥原材料处理系统
CN210356101U (zh) 一种超声波天然植物提取装置
CN103801513B (zh) 辣椒残膜分离装置
CN208213663U (zh) 一种农业机械用除杂设备
CN213474734U (zh) 一种塑料粒子输送罐

Legal Events

Date Code Title Description
OO00 Grant of patent

Effective date: 20120614

KO00 Lapse of patent

Effective date: 20180710