[发明专利]有助于吸附石油产品的、脂质涂覆的植物基材料，制备其的工艺及其用途

说明书

相关申请

本申请要求2012年10月17日提交的美国临时专利申请第61/714,906号的优先权，其通过引用全文并入本文。

发明领域

本发明涉及完全可生物降解的、疏水的、亲油的植物基材料，其有助于吸附原油和其他石油产品，特别是吸附水中的溢出物。更具体地，本发明涉及植物颗粒(海枣树颗粒，例如)，其一般的亲水性表面已经被非石蜡脂质材料修饰，产生亲油的并且选择性吸附油但排斥水的疏水性颗粒。

背景技术

每一天，数千万桶油通过水域运输，而所述水域也是数百万人食物和饮用水的重要来源。众所周知，溢油对海洋生命、可饮用水具有巨大的负面影响，并对例如旅游业、受影响地区的卫生保健等产生“连锁反应”。由于世界对原油的需求持续增长，需要能够迅速并且同时有效地解决溢油的有效的补救措施。

植物基材料是熟知的吸油材料。然而，它们的效果在有待被吸附的油材料与水混合时受到阻碍。植物材料的化学组分都是亲水性的，并且比起石油产品更容易吸附水。此外，当这些植物材料吸附水时，它们变重并且下沉。

已经尝试采用植物材料去除溢油。例如，参见Banerjee等人Chemosphere,64:1026-1031(2006)；Sayed等人，Desalination,194:90-100(2006)；Annunciado等人，Marine Pollution Bulletin,50:1340-1346(2005)；Karakasi等人，Fuel,89:3966-3970(2010)；和Carmody等人，J.Colloid and interface Sci.,305:17-24(2007)。Annunciado和Banerjee是这些中最相关的，因为他们处理植物材料用于油吸附。Lander的美国专利第4,444,148号教导用石蜡涂覆植物材料，以使其能够漂浮并且疏水。然而，本文共开的本发明明显与现有技术中公开的不同。在Banerjee等人的实例中，以H₂SO₄为催化剂，将脂肪酸接枝到植物材料上，而本发明，如将在本文中看到的，包括物理涂覆而未使用接枝催化剂。此外，与为动物脂肪并且室温下为固态的本发明的优选材料相比，Banerjee等人的优选材料，是在室温下为液体的低分子量脂质。同时，Banerjee等人指出227μm的颗粒是油吸附的最佳尺寸。然而，实践证明这种小尺寸颗粒不能漂浮，因而不可用于从水域去除油。同时，Annunciado指出，较小颗粒油吸附油速度的比本发明的颗粒低得多。

已有各种另外的方法解决去除因各种行为溢泄的碳氢化合物的问题。Diamond的美国专利第5,492,881号描述了可用于吸附碳氢化合物诸如油的各种产品。可处理纤维素材料以使得产品疏水并且亲油。选择包括掺入微生物、阻燃剂、低灰分(1％)以及掺入石蜡。因为生物反应，使用细菌去除溢泄的石油产品本身是缓慢的过程。这并不是本发明的特征。Tomita等人的美国专利第4,072,794号用石蜡涂覆纤维，并且组合物中还包括乳胶。与本文描述本发明相反，乳胶是不可生物降解的。

国际申请WO 2012/136981采用除盐将植物材料转化为木炭。因此，不使用天然的、未经处理的植物材料。

Akiyama的美国专利第4,172,039号描述使用椰壳粉，即来自椰子果实的材料。椰壳粉具有与本发明的材料不同的孔隙率。与本文描述的本发明相反，在组成上的差异需要在使用基于椰壳的产品时使用围护(Containment)工具。

WO 1998/45018描述基于椰树的产品，其中未利用疏水涂层。

这些参考文献中没有一篇教导或表明本文描述的并且在下文公开内容中详细阐述的本发明。

发明内容

本发明涉及植物材料，所述植物材料直接被脂质材料涂覆以使得它们疏水并且用作油和石油产品的吸附剂，在水存在以及“干燥”两种情况下。

具体实施方式

本发明利用来自植物来源的廉价的材料，例如剪屑(trimming)或其他废弃材料。优选地，植物来源是海枣树。海枣树树干由大量的木质纤维素组成，其本身由木质素、纤维素和半纤维素组成。反过来，木质素的构成部分(block)是苯丙素单元，而己糖和戊糖组成纤维素和半纤维素。生物聚合物对水分子具有强亲和力。当水通过氢键连接于这些聚合物时，材料变为对于油和其他石油产品来说非常差的吸附剂。