close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

PL169262B1

код для вставкиСкачать
(12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) 169262
RZECZPOSPOLITA
POLSKA
(13) B1
(21) Numer zgłoszenia:
Urząd Patentowy
Rzeczypospolitej Polskiej
(54)
( 30)
(22) Data zgłoszenia
296875
( 51 ) IntCl6
08.12.1992
A01B 79/00
B09B 3/00
Sposób obróbki gleby zanieczyszczonej węglowodorami
Pierwszeństwo:
09.12.1991, US,07/804310
10.04.1992, US,07/866472
(43)
Zgłoszenie ogłoszono:
27.12.1993 BUP 26/93
(45)
O udzieleniu patentu ogłoszono:
28.06.1996 WUP 06/96
(73)
Uprawniony z patentu:
Ritter Robert A., Vancouver, CA
( 72)
Twórca wynalazku:
Robert A. Ritter, Vancouver, CA
(74)
Pełnomocnik:
Wydrzyńska Danuta, PATPOL Spółka z o.o.
PL 169262 B1
1. Sposób obróbki gleby zanieczyszczonej węglowodorami na drodze chemicznej hydrolizy i/lub
(57)
utleniania węglowodorów, znam ienny tym, ze wprowadza się stały wsad gruntownie zmieszanego kondycjo-
nowania wapnia palonego składającego się z drobno-zmielonego wapna palonego o wymiarach od około mniej
niż 10 mesh do submikro oraz równomiernie powleczonego na powierzchni środkiem hydrofobizującym lub
kondycjonującym, zawierającym dokładnie zatomizowaną ciekłą w temperaturze pokojowej mieszankę składającą się z mieszaniny ciekłych kwasów tłuszczowych o 6-12 atomach węgla 1 mieszaniny glicerydów kwasów
tłuszczowych o 8-18 atomach węgla, przy czym ilość środka hydrofobizującego lub kondycjonującego musi
być wystarczająca do całkowitego pokrycia drobno zmielonego wapna palonego, w stosunku w granicach od
około 1 :6 do około 1:1 oraz glebę zanieczyszczoną węglowodorami, przy czym mieszanie zachodzi w warunkach
mocnego ścinania tak aby zapewnić stopień dyspersji przynajmniej bliski poziomowi mikroskopijnemu, do urządzenia zapewniającego wystarczające cięcie i mieszanie zatrzymując ciepło reakcji hydratacji w naczyniu, przez
co zostaje zapoczątkowana hydroliza środka hydrofobizującego lub kondycjonującego i/lub zanieczyszczeń
węglowodorowych gleby, zasadniczo jednocześnie wprowadzając do naczynia reakcyjnego wzbogacone tlenem
powietrze wraz z parą wodną i/lub wodą, w którym kierunek przepływu wprowadzanego powietrza jest
współbieżny z kierunkiem przepływu stałego wsadu przez urządzenie, uzyskując bezpłomieniowe średnio-temperaturowe utlenienie węglowodorów lub ich zhydrolizowanych produktów degradacji, wywołuje się oczyszczony produkt glebowy z urządzenia przepuszczając produkt glebowy w suchej, pyłowej, hydrofobowej postaci
poprzez strefę obróbki gdzie jest opylany środkiem powierzchniowo czynnym, po czym przepuszcza się tak
traktowaną środkiem powierzchniowo czynnym glebę przez strefę obróbki, gdzie miesza się ona z wystarczającą
ilością wody wynoszącą od około 5 % do około 25% w przeliczeniu na ilość obrabianej gleby uzyskując
zasadniczo produkt pozbawiony pyłu.
Sposób obróbki gleby zanieczyszczonej węglowodorami
Zastrzeżenia
patentowe
1. Sposób obróbki gleby zanieczyszczonej węglowodorami na drodze chemicznej hydrolizy i/lub utleniania węglowodorów, znamienny tym, że wprowadza się stały wsad gruntownie
zmieszanego kondycjonowania wapnia palonego składającego się z drobno-zmielonego wapna
palonego o wymiarach od około mniej niż 10 mesh do submikro oraz równomiernie powleczonego na powierzchni środkiem hydrofobizującym lub kondycjonującym, zawierającym dokładnie zatomizowaną ciekłą w temperaturze pokojowej mieszankę składającą się z mieszaniny
ciekłych kwasów tłuszczowych o 6-12 atomach węgla i mieszaniny glicerydów kwasów tłuszczowych o 8-18 atomach węgla, przy czym ilość środka hydrofobizującego lub kondycjonującego musi być wystarczająca do całkowitego pokrycia drobno zmielonego wapna palonego, w
stosunku w granicach od około 1:6 do około 1:1 oraz glebę zanieczyszczoną węglowodorami,
przy czym mieszanie zachodzi w warunkach mocnego ścinania tak aby zapewnić stopień
dyspersji przynajmniej bliski poziomowi mikroskopijnemu, do urządzenia zapewniającego
wystarczające cięcie i mieszanie zatrzymując ciepło reakcji hydratacji w naczyniu, przez co
zostaje zapoczątkowana hydroliza środka hydrofobizującego lub kondycjonującego i/lub zanieczyszczeń węglowodorowych gleby, zasadniczo jednocześnie wprowadzając do naczynia reakcyjnego wzbogacone tlenem powietrze wraz z parą wodną i/lub wodą, w którym kierunek
przepływu wprowadzanego powietrza jest współbieżny z kierunkiem przepływu stałego wsadu
przez urządzenie, uzyskując bezpłomieniowe średnio-temperaturowe utlenienie węglowodorów
lub ich zhydrolizowanych produktów degradacji, wywołuje się oczyszczony produkt glebowy
z urządzenia przepuszczając produkt glebowy w suchej, pyłowej, hydrofobowej postaci poprzez
strefę obróbki gdzie jest opylany środkiem powierzchniowo czynnym, po czym przepuszcza się
tak traktowaną środkiem powierzchniowo czynnym glebę przez strefę obróbki, gdzie miesza się
ona z wystarczającą ilością wody wynoszącą od około 5% do około 25% w przeliczeniu na ilość
obrabianej gleby uzyskując zasadniczo produkt pozbawiony pyłu.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się kondycjonowane wapno palone
uzyskane poprzez napylenie środkiem hydrofobizującym lub kondycjonującym poprzez dyszę
rozpylającą, której poprzeczny gradient ciśnienia wynosi od około 520 mm do około 1560 mm
Hg, cząstek wapna palonego o wymiarach około 3,5 mesh/liniowy cm z otworami sita od około
2.0 mm do rozmiarów submikronowych we wznoszącym się strumieniu powietrza, o szybkości
przepływu od około 910 m/min do około 1820 m/min.
3. Sposób według zastrz. 1, albo 2, znamienny tym, że obróbce poddaje się zanieczyszczoną węglowodorami glebę o maksymalnych rozmiarach ziarna mniejszych niż około 5 cm.
4. Sposób według zastrz. 1, albo 2, znamienny tym, że obróbce poddaje się zanieczyszczoną węglowodorami glebę uprzednio kondycjonowaną wilgocią.
5. Sposób według zastrz. 1, albo 2, znamienny tym, że urządzenie napełnia się zmieszanym wsadem wapna i gleby periodycznie.
6. Sposób według zastrz. 1, albo 2, znamienny tym, że wsad wapno/gleba przesuwa się
przez urządzenie w sposób ciągły i powolny.
7. Sposób według zastrz. 1, albo 2, znamienny tym, że powietrze i/lub tlen przepływa od
punktu wprowadzania do naczynia reakcyjnego do punktu wyładowania z naczynia reakcyjnego
powodując bezpłomieniowe średnio-temperaturowe utlenianie węglowodorów lub ich zhydrolizowanych produktów degradacji.
8. Sposób według zastrz. 1, albo 2, znamienny tym, ze oczyszczoną glebę, wyładowaną
z naczynia reakcyjnego przepuszcza się w suchej, pylistej, hydrofobowej postaci poprzez strefę
obróbki spryskując ją środkiem powierzchniowo czynnym.
9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że jako środek powierzchniowo czynny
stosuje się wodny roztwór wodorotlenku sodu, o stężeniu od około 5% do około 10% wagowych.
169 262
3
10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się kondycjonowane wapno
palone powleczone środkiem hydrofobizującym lub kondycjonującym stanowiącym ciekłą
mieszankę zawierającą mieszaninę ciekłych kwasów tłuszczowych obejmujących w przeważającej ilości kwas kaprylowy i kaprynowy oraz mieszaninę glicerydów kwasów tłuszczowych
zawartych w oleju kokosowym, oleju babassu lub oleju z ziarn palmowych.
11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się kondycjonowane wapno
palone powleczone środkiem hydrofobizującym lub kondycjonującym stanowiącym ciekłą
mieszankę zawierającą mieszaninę kwasów tłuszczowych obejmującą 1% kwasu kapronowego,
około 42% kwasu kaprylowego i około 2% kwasu laurynowego oraz olej kokosowy, w którym
ogólny skład kwasów tłuszczowych obejmuje około 8,0% kwasu kaprylowego, około 7,0%
kwasu kaprynowego, około 48,0% kwasu laurynowego, około 17,5% kwasu mirystynowego,
około 8,2% kwasu palmitynowego, około 2,0% kwasu stearynowego, około 6,0% kwasu
olejowego i około 2,5% kwasu linolowego.
12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się kondycjonowane wapno
palone powleczone środkiem hydrofobizującym lub kondycjonującym stanowiącym ciekłą
mieszankę zawierającą mieszaninę ciekłych kwasów tłuszczowych obejmującą około 8,0%
kwasu kaprylowego, około 7,0% kwasu kaprynowego, około 48,0% kwasu laurynowego, około
17,5% kwasu mirystynowego, około 8,2% kwasu palmitynowego około 2,0% kwasu stearynowego, około 6,0% kwasu olejowego i około 2,5% kwasu linolowego oraz olej kokosowy,
stanowiący kompozycję kwasów tłuszczowych obejmujących 47% kwasu laurynowego, około
19% kwasu mirystynowego, około 9% kwasu palmitynowego, około 7% kwasu olejowego,
około <3% kwasu stearynowego.
13. Sposób według zastrz. 1, albo 12, znamienny tym, że stosuje się kondycjonowane
wapno palone powleczone środkiem hydrofobizującym lub kondycjonującym stanowiącym
ciekłą mieszankę zawierającą mieszaninę ciekłych kwasów tłuszczowych oraz olej babassu,
stanowiący kompozycję takich kwasów, jak kwas kaprylowy, kaprynowy, laurynowy, mirystynowy, palmitynowy i olejowy.
14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się kondycjonowane wapno
palone powleczone środkiem hydrofobizującym lub kondycjonującym stanowiącym ciekłą
mieszankę zawierającą mieszaninę ciekłych kwasów tłuszczowych oraz olej z ziarn palmowych,
którego skład obejmuje kwas kaprylowy, kwas kaprynowy, kwas laurynowy, kwas mirystynowy, kwas palmitynowy, kwas stearynowy, kwas olejowy i linolowy.
15. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się kondycjonowane wapno
palone, w którym stosunek wagowy obu składników środka hydrofobizującego i kondycjonującego wynosi od około 90:10 do około 65:35, korzystnie 73:27.
16. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się kondycjonowane wapno
palone, w którym zawartość środka hydrofobizującego lub kondycjonującego wynosi od około
0,5 do około 2,5%, korzystnie 1,0% wagowych kompozycji.
*
*
*
Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki zanieczyszczonej węglowodorami gleby za
pomocą hydrolizy i/lub utleniania węglowodorów.
Od pewnego czasu występuje problem unieszkodliwiania odpadkowych substancji, na
który kładzie się szczególnie obecnie duży nacisk w związku z ochroną środowiska. W szczególności istnieje problem obróbki gleby zanieczyszczonej węglowodorami. Problem ten dotyczy
gleby zanieczyszczonej umyślnie lub przypadkowo rozlanymi olejami naftowymi, rozpuszczalnikami węglowodorowymi lub innymi średniolotnymi lub nielotnym i materiałami organicznymi. Takie zanieczyszczenia rozszerzać się mogą na duże połacie ziemi i mogą
bezpośrednio lub pośrednio, np. przez następne zanieczyszczenie warstw wodonośnych,
wytwarzać ekstremalne zagrożenie dla życia dzikich zwierząt, wegetacji lub zdrowia człowieka.
Stosowane metody konwencyjne np. uprawa roli, niestety nie sprawdzają się.
4
169 262
Jednym z przykładów unieszkodliwianych substancji odpadowych są uboczne produkty
roślinne, w których wytwarzają się substancje chemiczne albo które obrabiane na skalę przemysłową, włącznie ze szlamami wodnymi, zawierają materiały zarówno obojętne, jak i reaktywne,
w tak małych stężeniach, że odzyskiwanie ich z odpadów jest ekonomicznie nieopłacalne. Często
w szlamie zawarte są materiały reaktywne w stężeniach od 0,5 do 5,0 procent wagowych. są to
na przykład jony siarczanowe, jony wapniowe, jony glinowe i jony żelazowe oraz źródła ich
pochodzenia, a zawartość wody zwykle waha się od 10 do 90% wagowych.
Rozkład szlamów stanowił zawsze problem. Ze wzrostem świadomości o szkodliwości
wyrzucania materiałów odpadowych do otoczenia oraz istniejących ustawach rządowych dotyczących wyrzucania odpadów, coraz bardziej oczywista staje się potrzeba dogodnego, nieszkodliwego i ekonomicznego sposobu rozkładania takich szlamów lub przekształcania ich
w produkty użyteczne. Dużą zachętą jest uzyskiwanie kapitału inwestycyjnego oraz odzysk
ziemi potrzebnej dla rozkładania takich szlamów konwencjonalnymi sposobami, które często
stanowią wielkie stawy osadowe lub stosy nagromadzonych odpadków.
Inny problem związany z pozbywaniem się odpadów dotyczy zbiorników szybów naftowych. Zbiorniki szybów naftowych są sztucznymi dołami używanymi jako miejsce zwałki dla
wszystkich rodzajów cieczy oraz lepkich odpadów. Konsystencja fizyczna zawartości tych
zbiorników różni się zależnie od przypadkowo wyrzucanych materiałów, przy czym przy braku
warstwy wodnej jest to zwykle konsystencja pasty. Jako że zbiorniki te stanowią pułapkę dla
dzikich ptaków, istnieje coraz większa potrzeba ich eliminowania, a szczególnie tych zbiorników
które nie są wykorzystywane przemysłowo. Dodatkowo zbiorniki takie szpecą kraj obraz. Tradycyjna
obróbka to zrzucanie i mieszanie różnych substancji odpadowych w zbiorniku ściekowym do
momentu, aż wrzucone do dołu substancje odpadkowe daje się usunąć stosując konwencjonalne
urządzenia, a następnie rozrzucenie ich w celu wyschnięcia. Taka obróbka nie jest akceptowana
ponieważ następuje przenikanie oleju i chemikaliów do gleby. Przez miesiące i lata ta mieszanina
odpadów w zbiorniku ściekowym powoduje przesączanie oleju i staje się prawie tak niepożądana
jak pierwotny olej w zbiorniku ściekowym.
Coraz szersze stosowanie substancji hydrofobowych, np. olejów oraz substancji oleistych,
jak również szczególnie substancji makromolekularnych, stworzyło nowe problemy które pojawiały się głównie poza obróbką tych substancji. W szczególności, stosowanie starego oleju,
olejów grzewczych, olejów smarnych i olejów do silników Diesla prowadzi często albo rozmyślnie albo przez niedbalstwo, często z powodu nagłych sytuacji, do niebezpiecznego zanieczyszczenia środowiska.
Istnieje szereg sposobów unieszkodliwiania takich olejów lub substancji oleistych, które
jednak narażają otoczenie na niebezpieczeństwo. Na przykład, olej może reagować chemicznie,
gdy jest na przykład poddawany spalaniu lub degradacji biologicznej. Metoda spalania, często
stosowana do niszczenia szkód olejowych, wywołuje znaczne zanieczyszczenie powietrza jeśli
spalanie prowadzone jest na otwartej przestrzeni a nie w kosztownym aparacie do spalań.
Zastosowanie absorbentów rozwiązuje ten problem jedynie wtedy, gdy olej można związać
z absorbentem w taki sposób, że jest on chemicznie niezmieniony ale jest zakapsułkowany lub
izolowany w inny sposób lub jest poddany degradacji biologicznej i nie stanowi dłużej niebezpieczeństwa dla środowiska. Na przykład, olej odpadkowy może być związany na drodze
adsorpcji, niestety z trudnością ze znanymi środkami adsorpcyjnymi, na przykład węglem
aktywnym, ziemią okrzemkową lub bentonitem. Duże ilości oleju mogą oklejać środek absorbujący, szczególnie w przypadku olejów o wysokiej lepkości, tak że dalsze przerabianie jest już
bardzo trudne.
Proponowano różne sposoby obróbki porowatych substancji mineralnych substancjami
hydrofobowymi w celu polepszenia ich własności adsorpcyjnych. W ten sposób można korzystnie związać hydrofobowe substancje odpadkowe dzięki czemu woda nie będzie dalej absorbowana. Jednakże w takich środowiskach adsorpcyjnych jak hydrofobizowany perlit, pojemność
absorpcyjna jest bardzo zmniejszona, ponieważ wyjściowy materiał mineralny jest częściowo
uszczelniony w wyniku obróbki powierzchni substancjami hydrofobizującymi co powoduje iż
zamknięty jest dostęp do wnętrza.
169 262
5
Szczególnie ważne jest to, że substancje związane adsorpcyjnie znanymi sposobami, są
tak połączone ze sobą środkiem adsorpcyjnym, iż nie stanowi dłużej niebezpieczeństwa dla
środowiska.
Poza ogólnymi, zwykle niezadawalającymi metodami pozwalającymi rozwiązać problemy
związane z pozbywaniem się odpadów, literatura patentowa dostarcza dalszych sposobów
rozwiązania tych problemów. Znane opisy patentowe ujawniają rozwiązania tych problemów
metodami, w których stosowane są do tego celu specyficzne reagenty, na przykład tlenki metali
alkalicznych: na przykład patent Stanów Zjednoczonych AP, nr 3 720 609, udzielony 13 marca
1973 roku, autorzy C.L.Smith i inni; patent Stanów Zjednoczonych AP nr 4 018 679, udzielony
19 kwietnia 1977 roku, autorzy F.Boelsing; oraz patent Stanów Zjednoczonych AP nr 4 028 240,
udzielony 7 czerwca 1977 roku, autor F.Marchak, Jr.
W szczególności, w patencie Boelsing’a podanym wyżej, stosuje się kompozycję korzystnie wytwarzaną przez zmieszanie wapna palonego ze stałym kwasem tłuszczowym (w szczególności kwasem stearynowym, nazywanym potocznie stearyną), poprzez powolne dodanie
kwasu do gruboziarnistego wapna palonego poddanego procesowi subtelnego rozdrabniania.
Celem tego procesu jest otrzymanie hydrofobowego wapna palonego i uzyskanie w ten sposób
opóźnienia reakcji przy użyciu wody co z kolei pozwala na dokładne jego mechaniczne
wymieszanie z zanieczyszczoną glebą. Następujące po tym uwadnianie ma na celu uzyskanie
ekstremalnie drobnego i jednolicie zdyspergowanego zanieczyszczenia, uwodnionego wapna
palonego i gleby. W praktyce jednak cel tego wynalazku nie został osiągnięty w stopniu
optymalnym.
Jak wynika z powyższej analizy, znane metody są niezadawalające jeśli chodzi o rozwiązanie problemów rozkładu odpadków, a w szczególności, regeneracji gleby zanieczyszczonej
węglowodorami.
Dotychczasowa wiedza nie pozwoliła na opracowanie nowej metody obróbki gleb zanieczyszczonych węglowodorami w sposób, który zniszczyłby węglowodory i związał oraz ustabilizował wszystkie szkodliwe zanieczyszczenia.
Według wynalazku, sposób obróbki zanieczyszczonej węglowodorami gleby na drodze
chemicznej hydrolizy i/lub utleniania węglowodorów na lub w zanieczyszczonej węglowodorami glebie, polega na tym, że wprowadza się stały wsad gruntownie zmieszanego kondycjonowanego wapna palonego składającego się z drobno-zmielonego wapna palonego o wymiarach
od około mniej niż 10 mesh do submikro oraz równomiernie powleczonego na powierzchni
środkiem hydrofobizującym lub kondycjonującym, zawierającym dokładnie zatomizowaną
ciekłą w temperaturze pokojowej mieszankę składającą się z mieszaniny ciekłych kwasów
tłuszczowych o 6-12 atomach węgla i mieszaniny glicerydów kwasów tłuszczowych o 8-18
atomach węgla, przy czym ilość środka hydrofobizującego lub kondycjonującego musi być
wystarczająca do całkowitego pokrycia drobno zmielonego wapna palonego, w stosunku w
granicach od około 1:6 do około 1:1 oraz glebę zanieczyszczoną węglowodorami, przy czym
mieszanie zachodzi w warunkach mocnego ścinania tak aby zapewnić stopień dyspersji przynajmniej bliski poziomowi mikroskopijnemu, do urządzenia zapewniającego wystarczające
cięcie i mieszanie zatrzymując ciepło reakcji hydratacji w naczyniu, przez co zostaje zapoczątkowana hydroliza środka hydrofobizującego lub kondycjonującego i/lub zanieczyszczeń
węglowodorowych gleby, zasadniczo jednocześnie wprowadzając do naczynia reakcyjnego
wzbogacone tlenem powietrze wraz z parą wodną i/lub wodą, w którym kierunek przepływu
wprowadzanego powietrza jest współbieżny z kierunkiem przepływu stałego wsadu przez
urządzenie, uzyskując bezpłomieniowe średnio-temperaturowe utlenienie węglowodorów lub
ich zhydrolizowanych produktów degradacji, wyładowuje się oczyszczony produkt glebowy z
urządzenia przepuszczając produkt glebowy w suchej, pyłowej, hydrofobowej postaci poprzez
strefę obróbki gdzie jest opylany środkiem powierzchniowo czynnym, po czym przepuszcza się
tak traktowaną środkiem powierzchniowo czynnym glebę przez strefę obróbki, gdzie miesza się
ona z wystarczającą ilością wody wynoszącą od około 5% do około 25% w przeliczeniu na ilości
obrabianej gleby uzyskując zasadniczo produkt pozbawiony pyłu.
Wynalazek rozwiązuje omawiane wyżej problemy techniczne dając sposób obróbki gleby
zanieczyszczonej węglowodorem poprzez hydrolizę chemiczną i/lub utlenienie gleby zanieczy-
6
169 262
szczonej węglowodorami, na przykład gleby wilgotnej o maksymalnej wielkości ziarna poniżej
5 cm. Sposób obejmuje kondycjonowanie wapna palonego, korzystnie jak to opisano wyżej,
dokładne zmieszanie kondycjonowanego wapna w stosunku 1:6 do 1:1, korzystnie z fizyczniewstępnie kondycjonowaną wilgocią zanieczyszczoną węglowodorami glebą, w warunkach
silnego cięcia i mieszania tak aby uzyskać stopień dyspersji przynajmniej zbliżony do poziomu
mikroskopowego stosując, na przykład aparat, który zapewniłby dostateczne działanie tnące i
mieszające przetransportowanie wsadu stanowiącego zmieszane kondycjonowane wapno z
glebą do naczynia reakcyjnego i uwodnienie wapna palonego w tym wsadzie, np. poprzez
doprowadzenie wsadu w sposób ciągły, który to wsad porusza się powoli w sposób ciągły przez
naczynie reakcyjne, lub poprzez dostarczenie wsadu do naczynia reakcyjnego w sposób periodyczny, dzięki czemu wsad pozostaje w naczyniu reakcyjnym przez wcześniej ustalony okres
czasu, zatrzymanie ciepła reakcji uwodnienia w naczyniu przez co zostaje zainicjowana
hydroliza kwasów tłuszczowych środka kondycjonującego i/lub ewentualnie zanieczyszczeń węglowodorowych w glebie, zasadniczo równoczesne wprowadzanie powietrza lub
powietrza wzbogaconego w tlen do naczynia reakcyjnego razem z parą wodną lub wodą, na
przykład w, którym kierunek strumienia wprowadzanego powietrza jest współbieżny do kierunku przepływu wsadu stałej substancji przez naczynie reakcyjne, lub w którym wprowadzone
powietrze przepływa od miejsca wprowadzenia do naczynia reakcyjnego do miejsca wyjścia z
naczynia reakcyjnego, przez co uzyskuje się bezpłomieniowe, średniotemperaturowe utlenianie
węglowodorów lub ich zhydrolizowanych produktów degradacji, wyładowanie oczyszczonego
produktu glebowego z naczynia reakcyjnego przez przepuszczenie produktu glebowego w
suchej, pyłowej, hydrofobowej postaci przez strefę obróbki, gdzie jest on spryskany środkiem
powierzchniowo czynnym, to jest handlowymi lub przemysłowymi mydłami lub detergentami
w stężeniu wahającym się od 30% do 80% wagowych, na przykład wodnymi roztworami
wodorotlenku sodu, a zwłaszcza wodorotlenkiem sodu o stężeniu od 5% do 10% wagowych.
oraz przeniesienie obrabianej środkiem powierzchniowo czynnym stałej substancji do mieszarki,
na przykład mieszarki do gliny, w której miesza się ją z dostateczną ilością wody, na przykład
w ilości wahającej się od 5% do 25% w przeliczeniu na ilość obrabianej substancji stałej, przez
co uzyskuje się w zasadzie produkt pozbawiony pyłu.
Środek hydrofobizujący lub kondycjonujący stanowi ciekłą mieszaninę składającą się z:
a) mieszaniny ciekłych kwasów tłuszczowych o 6 do 12 atomach węgla np. zawierającą w
przeważającej ilości kwas kaprylowy i kaprynowy, korzystnie kwas kaprynowy, kapronowy,
kaprylowy i laurynowy, a zwłaszcza 1% kwasu kaprynowego, 55% kwasu kaprylowego, 42%
kwasu kaprynowego i 2% kwasu laurynowego; i b) mieszaniny glicerydów kwasów tłuszczowych o 8 do 18 atomach węgla, np. olej kokosowy, olej babassu lub olej z ziarn palmowych,
a zwłaszcza olej kokosowy, kompozycja którego zawiera gliceryd kwasu laurynowego, ze
znacznymi ilościami glicerydów kwasów kaprynowego, mirystynowego, palmitynowego i
olejowego, a zwłaszcza olej kokosowy, przy czym generalnie kompozycja kwasów tłuszczowych w oleju kokosowym zawiera kwas kaprylowy 8,0%, kaprynowy 7,0%, laurynowy 48,0%,
mirystynowy 17,5%, palmitynowy 8,2%, stearynowy 2,0%, olejowy 6,0% i kwas linolowy 2,5%
lub olej kokosowy, przy czym kompozycja kwasów tłuszczowych w oleju kokosowym zawiera
kwas laurynowy 47%, kwas mirystynowy 19%, kwas palmitynowy 9%, kwas olejowy 7%, kwas
stearynowy <3% i inne kwasy tłuszczowe o niższym ciężarze cząsteczkowym >15%, lub olej
babassu, przy czym kompozycja kwasów tłuszczowych zawiera kwas kaprylowy 6,5%, kwas
kaprynowy 2,7%, kwas laurynowy 45,8%, kwas mirystynowy 19,9% kwas palmitynowy 6,9%
i kwas olejowy 18,1%, lub olej z ziarn palmowych, w którym kompozycja kwasów tłuszczowych
zawiera kwas kaprylowy 3,0%, kwas kaprynowy, 3,0%, kwas laurynowy 52,0%, kwas mirystynowy 15,0%, kwas palmitynowy 7,5%, kwas stearynowy 2,5%, kwas olejowy 16,0% i
kwas linolowy 1,0%, zaś wagowy stosunek a) do b) wynosi korzystnie od 90:10 do 65:35,
a zwłaszcza 73:27.
Preferowana mieszanina ciekłych kwasów tłuszczowych znana jest pod nazwą handlową
INDUSTRENE 365TM - Hunko Products Division; National Dairy Products Corporation.
Preferowanym olejem kokosowym jest olej znany pod nazwą handlową VICTORY 76TM Bareco Division, Petrolite Corp.
169 262
7
Wynalazek przynosi również rozwiązanie omawianego wyżej problemu technicznego
poprzez zastosowanie kondycjonowanego wapna palonego uzyskanego poprzez powleczenie
bardzo drobno zmielonego wapna palonego na przykład o rozmiarach cząstek od około 3,5
mesh/cm liniowy z otworami sita od około dla 2,0 mm do rozmiarów sub-mikronowych
mieszaniną środka hydrofobizującego lub kondycjonującego opisanego wyżej. Korzystnie jest,
aby ilość środka wystarczyła do całkowitego pokrycia drobno zmielonego wapna tj. na przykład
od 0,5% do 2,5% wagowych kompozycji, a korzystnie 1,0%.
Przy opracowywaniu sposobu według wynalazku opracowano także sposób wytwarzania
kondycjonowanego wapna palonego, który polega na tym, że bardzo drobne cząstki wapna,
których wymiar wynosi, np 3,5 mesh/cm liniowy z otworami sita o wymiarze otworów 2,0 mm
do rozmiarów sub-mikronowych, korzystnie 40 mesh/cm liniowy z otworami sita 0,15 mm do
rozmiarów submikronowych we wznoszącym się strumieniu powietrza, którego szybkość przepływu wynosi np. w zakresie 910 m/min do 1820 m/min napyla się środkiem hydrofobizującym
lub kondycjonującym poprzez dyszę rozpylającą, w której poprzeczny gradient ciśnienia wynosi
od 520 mmHg do 1560mmHg.
Tak więc sposób według wynalazku zapewnia efektywną hydrolizę chemiczną i/lub
utlenianie zanieczyszczeń węglowodorowych. W pierwszym etapie tej procedury wapno palone
(CaO) jest kondycjonowane z odpowiednim kwasem tłuszczowym jako aktywatorem. Odpowiednia ilość kondycjonowanego wapna, wahająca się, licząc na masę gleby, od około 15% do
około 100% jak nakazuje ilość wilgoci w surowcu, natura gleby oraz typ i ilość węglowodorów
obecnych oraz oznaczonych w teście laboratoryjnym, zostaje subtelnie zmieszana z fizyczniewstępnie kondycjonowaną wilgotną glebą zanieczyszczoną węglowodorami, która może lub nie,
być dalej zanieczyszczona szkodliwymi metalami ciężkimi. Mimo, że istnieje handlowo dostępna szeroka gama różnych urządzeń pozwalających na wymagane pocięcie oraz wymieszanie
składników, to koniecznym jest żeby uzyskany stopień dyspersji był bliski poziomowi mikroskopowemu. To daje wsad zmieszanej gleby.
Mieszanka zostaje następnie przeniesiona w sposób ciągły lub periodyczny, do naczynia
reakcyjnego. Jeśli odbywa się to w sposób ciągły, to wsad wymieszanej gleby porusza się powoli
przez reaktor, jeśli zaś odbywa się to w sposób periodyczny, to wsad wymieszanej gleby
pozostaje w reaktorze przez wcześniej ustalony okres czasu, który może wahać się od 10 minut
do 45 minut i jest adekwatny dla całkowitego uwodnienia oraz reakcji hydrolizy i utleniania. W
każdej procedurze stosowany reaktor jest tak zaprojektowany, że ciepło generowane podczas
hydrolizy wapna palonego, zgodnie z reakcją:
CaO + H2O -------->Ca(OH)2
pozostaje we wsadzie zmieszanej gliny, co powoduje wzrost temperatury do takiego
poziomu, że rozpoczyna się hydroliza aktywatora i możliwych zanieczyszczeń węglowodorowych.
Powietrze oraz powietrze wzbogacone tlenem, połączone z wodą i/lub parą wodną, biorąc
pod uwagę że wymagają tego procesy chemiczne, jest także wprowadzone do reaktora co daje
bezpłomieniowe, średnio-temperaturowe utlenianie pierwotnych węglowodorów lub produktów
hydrolitycznej degradacji tych węglowodorów. Szybkość przepływu powietrza lub powietrza
wzbogaconego tlenem musi być dostatecznie duża aby dostarczyć 50% do 100% nadmiaru tlenu
stechiometrycznego koniecznego dla reakcji utleniania, ale jest jednocześnie ograniczona do
poziomu, który obniży do minimum ilość ciepła usuwanego z mieszaniny reakcyjnej. Te
przeciwstawne wymagania można dopasować przez dobranie ilości pary wodnej podawanej do
reaktora oraz stopnia wzbogacenia powietrza tlenem. Ogólnie reakcję utleniania można przedstawić równaniem:
CxHyO2 + O2 ------ -> CO2 + H 2O
Stosując ciągłą metodę procesu, kierunek przepływu powietrza i wsadu ciała stałego w
reaktorze jest współbieżny. To zapewnia, że ewentualne odparowane węglowodory lub niecałkowicie zhydrolizowane/utlenione produkty degradacji węglowodorów są niesione od obszaru
wysokiego stężenia uzyskiwanego blisko otworu wlotowego dla wymieszanego surowca do
obszaru niskiego stężenia i wyższej temperatury bliżej wylotu, przez co uzyskuje się lepsze
warunki dla dalszej reakcji.
8
169 262
Oczyszczony produkt glebowy, który normalnie jest bardzo suchy, pylisty i w najwyższym
stopniu hydrofobowy, opuszcza reaktor i przechodzi wraz z rozpylonym środkiem powierzchniowo czynnym do innej mieszarki (na przykład konwencjonalnej mieszarki do gliny), gdzie jest
mieszany z dostateczną ilością wody, aby uzyskać bezpyłowe przeniesienie go na końcowe sita
i/lub zbicie go w ścisły, trwały monolit, który po utwardzeniu daje zasadniczo trwałe zakapsułkowanie nieorganicznych lub żywych śladowych pozostałości organicznych.
Środek powierzchniowo czynny lub środek zwilżający może być dowolnym z handlowo
dostępnych środków zawierających molekuły organiczne o długim łańcuchu, na przykład mydła
lub detergenty przemysłowe lub użytku domowego. Korzystnie jest jednak aby tym środkiem
był roztwór wodorotlenku sodowego w wodzie, w przybliżeniu 5%, który rozpyla się na suchy
odciek z reaktora, w objętości dostatecznej aby uzyskać pożądaną ilość zwilżonego wodą i
zbitego produktu finalnego. Dokładna ilość zależy od natury gleby, ilości użytego wapna i np.
wynosi od 1% do 10% wagi produktu przerobionego.
P r z y k ł a d I. Wytwarzanie środka hydrofobizującego.
Oceniono różne mieszanki INDUSTRENE 365TM oraz oleju kokosowego, w którym olej
kokosowy stanowi od 66,7% do 88,9% INDUSTRENE365TM, a resztę do 100% stanowi
VICTORY 76TM, w zależności od ich zdolności opóźnionego działania hydrofobizująco/uwodorniającego. Na podstawie tych badań określono, że najbardziej skuteczna kompozycja finalnej
mieszanki powinna składać się z:
1 . 1,73% INDUSTRENE 365TM i 2.27% VICTORY 76TM. Pożądaną własnością środka
hydrofobizującego jest, aby właściwie hamował on uwadnianie wapna palonego aż do czasu,
kiedy wapno palone nie zostanie mechanicznie zmieszane z zanieczyszczoną glebą lub innym
zgranulowanym materiałem za pomocą energicznego mieszania a następnie pozostawienie go
w spokoju, w którym to czasie reakcja powinna przebiegać z dużą szybkością czego dowodem
jest szybkie i wysokie podniesienie temperatury. Optimum takiego zachowania jest gdy stężenie
środka hydrofobizującego w obrobionym wapnie palonym wynosi od 0,5% do 2,5%, przy czym
optymalne działanie stwierdzono przy wartości 1%. Możliwe jest że inne mieszanki oleju i
kwasów tłuszczowych mogą działać równie dobrze. Na przykład, mogą być także użyteczne
mieszanki, ciekłych kwasów tłuszczowych z olejem babassu lub z olejem z ziarn palmowych.
Poza tym, testowano szereg środków stałych oraz ciekłe kwasy tłuszczowe i stwierdzono,
że są one znacznie mniej skuteczne. Sprawdzono następujące ciecze znane powszechnie pod
nazwami handlowymi:
1. Shell ROTELLA 10WTM
2. Shell VITRE ATM
3. Esso HDXTM 10W
4. olej mineralny
5. INDUSTRENE 106TM
Sprawdzono następujące stałe dodatki:
1. Stearynian wapnia
2. Rubber Grade Stearic Acid (kwas stearynowy-gatunek do gumy),
3. Single Pressed Stearic Acid (kwas stearynowy jednokrotnie prasowany),
4. Neutral 60 (60% do 100% kwas stearynowy)
5. Łój
6. Olej bawełniany
7. Olej sojowy
8. INDUSTRENE 8TM
9. INDUSTRENE 143TM
Zasadniczo we wszystkich przypadkach sporządzona mieszanka produktów była nieprzezroczystą, trwałą, łatwo ulegającą rozpylaniu w temperaturze pokojowej cieczą. Kombinacja
INDUSTRENE 106TM plus olej kokosowy, chociaż jest to ciecz ulegająca całkowitemu
rozpyleniu, nie daje skutecznego środka.
P r z y k ł a d II. Wytwarzanie kondycjonowanego wapna palonego.
Środek hydrofobizujący otrzymany w przykładzie I wprowadzono do dyszy rozpylającej,
w której poprzeczny gradient ciśnienia wynosi od 520 mmHg do 1560 mmHg. Stosując taką
169 262
9
dyszę rozpylającą, środek hydrofobizujący rozpylono do przepływającego strumienia powietrza
o szybkości przepływu od 15,1 m/s do 30,3 m/s, przy czym strumień przepływającego powietrza
niósł subtelnie rozdrobnione cząstki wapna palonego o wielkości od 3,5 mesh/cm liniowy z 2,0
mm otworami sita do wielkości submikronowych, korzystnie 40 mesh/cm liniowy z otworami
sita 0,15 mm do rozmiarów submikronowych. Uzyskano produkt, który jest kondycjonowanym
wapnem palonym, w którym środek hydrofobizujący jednakowo pokrywa powierzchnie subtelnie rozdrobnionych cząstek wapna.
W sposobie według wynalazku wykorzystano nowy środek hydrofobizujący, który zawiera mieszankę ciekłych kwasów tłuszczowych oraz glicerydów kwasów tłuszczowych. Otrzymana mieszanka jest cieczą w temperaturze pokojowej, co umożliwia bardzo łatwe i jednolite
połączenie jej z subtelnie rozdrobnionym wapnem palonym. Zastosowano tu dyszę rozpylającą,
która doprowadza środek hydrofobizujący do przepływającego powietrza niosącego subtelne
cząstki wapna.
Środki hydrofobizujące lub kondycjonujące działają także w sposobie unieszkodliwiania
substancji odpadkowych jako aktywator/inicjator.
W nowym sposobie według wynalazku w pewnym momencie podczas reakcji uwadniania
wapna palonego środek kondycjonujący zaczyna reagować w wapnem. Wraz z rozpadem wapna
uwalniana jest dostateczna ilość ciepła, która podnosi temperaturę masy znacznie powyżej
100°C, powyżej punktu wrzenia wody. Można uzyskać nawet temperaturę ponad 150°C. W tej
temperaturze uwadnianie, które oczywiście wymaga wody jako reagenta musi wkrótce ustać a
przebiega hydroliza środka. W mieszankach wapna aktywowanego kwasem tłuszczowym oraz
gleby zanieczyszczonej węglowodorami, obserwowano temperatury ponad 400°C. To zachowanie się środka jako aktywatora/inicjatora przyczynia się do rozpadu chemicznego węglowodorowych zanieczyszczeń znajdujących się pierwotnie w odpadkowej glebie i jest to ważny
mechanizm działania w nowym, dotychczas nieznanym sposobie.
169 262
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.
Cena 2,00 zł
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
759 Кб
Теги
pl169262b1
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа