[发明专利]油页岩的活化、精制和应用

说明书

南非专利申请2006/6169中所公开的内容在此通过引用被并入本申 请中，并且其构成本申请所公开内容的主要部分。

技术领域

本发明涉及吸附材料的生产和应用领域，更具体地说，它涉及油页 岩作为吸附剂的活化、精制、稳定化和应用。

背景技术

到目前为止，最广泛应用的吸附材料种类是“活性”碳产品(术语 “吸附剂”和“吸附作用”的使用在此各自包括了吸附剂或者吸附作用的 任何种类。)活性碳是从具有高碳含量的物质中制备-例如煤、木材和坚 果壳，通过处理它在碳原子之间产生很多微孔。由于这种多孔性，活性 碳在每个单位体积有一个非常大的表面面积(也就是，比表面积)，使得 它可被用于从气体或液体中吸附多种物质。例如，活性碳在气体纯化、 金属提取、水纯化、药品、污水处理、空气过滤器和许多其它的应用中 被使用。活化方法通常包括一些热和/或化学处理的类型。例如，以碳元 素为基础的材料在火炉中通过热解可以被转化为活性碳，热解使用一种 可控的气氛和高温。

可惜的是，尽管它的有效性，活性碳的吸附性对于一些材料还是不 够强。此外，得到需要用于产生活性碳的原材料可能是成本高的和/或费 时的。由于这些原因，最近注意力已相对地转向利用活化油页岩作为吸 附材料。

油页岩是用于含有相当数量的油母岩质(kerogen)(一种有机化合物 的固体混合物)的细粒度沉积岩的总称。当油页岩被加热到足够高的温 度时(也就是，热解)，蒸汽被赶出，它能够被蒸馏或干馏(retort)以产 生一种类石油的页岩油和一种可燃烧的碳氢页岩气。油页岩在无氧气条 件下通常在250℃到550℃之间发生热解。油页岩也可以用作一种发电的 劣质燃料而直接地燃烧。

油页岩在各种不同的状态下已经被提议作为吸附剂使用。例如， US1676151描述了从油页岩蒸馏物中得到的残留物可以被用于从蒸馏过 程中产生的废水中除掉杂质。这种残留物是在油页岩干馏之后的固体残 留物，通常被称为“废的”或干馏的页岩。废页岩仍然含有有机碳(残 留的碳)，且通常被燃烧以产生用于干馏粗油页岩的能量。通过燃烧油页 岩或废页岩而产生油页岩灰烬。

另外，“粗”(也就是，通常没有被处理的)油页岩作为吸附剂的应 用也已被提议。例如，US4308146公开了压碎的粗油页岩如何被用作浮 油吸附剂。浮在另外一种液体表面上的油与压碎的粗油页岩接触，以将 油吸附至页岩上。

更最近地，为了得到用于多种工业和环境应用的高吸附性材料，已 经有数种活化油页岩的提议，其与碳的活化方式类似。不像粗的或废油 页岩，为了能够碳化含碳物质和分解一部分矿物质，活化的油页岩已经 被处理，由此产生一种有活性表面积的多孔物体。。

例如，摩洛哥专利文献MA24030描述了用于使油页岩活化的方法和 活化油页岩作为吸附剂的应用。这种活化是通过热和/或化学(酸)的处 理方法进行的。用于油页岩的活化的更详细的方法在以下文章中得到了 进一步地说明：

-“来自于油页岩的新吸附剂：制备、表征和铀钍同位素吸附试验” (“New adsorbents from oil shales：Preparation，characterization and U，Th isotope adsorption tests”)，Khouya E；Fakhi S；Hannache H；Abbe J C； Andres Y；Naslain R；Pailler R；Nourredine A，Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry，Kluwer Academic Publishers，Do，VOL-260，NR- 1，PG-159-166(2004-04-01)