含碳浮石及其生产方法和应用技术

一种含碳量为以重量计５％至１５％的浮石，可以吸附烃类化合物，但具有疏水性。该浮石可以用于净化水层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及浮石、浮石的生产方法及应用。
技术介绍
浮石是一种浅色玻璃质火山岩。它整体表现出内部封闭和外部开口的特性。它极其多孔，所以密度低，外观如同海绵。浮石抗寒、耐火以及抗恶劣天气，且它不含水溶性盐。它是一种包含可以阻塞浮石细孔的玄武岩颗粒(灰)的硅铝化合物。法国专利FR2 105 752A公开了一种颗粒尺寸为0.5mm至4mm、密度为350kg/m3的浮石。德国专利DE 1941199A则提供浮石对油的吸附方法。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种新型浮石。该浮石含碳量以重量计在5％至15％之间，优选在10％至13％之间，其特征在于，它的颗粒尺寸在3mm至8mm之间，密度大于500kg/m3，小于或等于570kg/m3。该碳含量采用杜马斯法(Dumas method)的完全燃烧测定，该方法通过把碳转化为二氧化碳，然后根据二氧化碳的含量确定碳含量。该含碳浮石能吸附烃类化合物并具有疏水性。因此它特别可以用于净化被油污染的水层。由于在吸附烃类化合物后，它能脱离水并被点燃煅烧，以破坏吸附在其上的烃类化合物，生成的碳黑将被吸附在其小孔壁上，从而恢复疏水性并可以再次用于净化水层。对于上述的应用，优选颗粒尺寸小于6mm、SiO2含量以重量计在60％至70％之间、Al2O3含量以重量计约为17％，其余为杂质的浮石。本专利技术的含碳浮石的密度大于500kg/m3，小于或等于570kg/m3。颗粒尺寸在3mm至8mm之间，优选平均粒度为6mm的浮石，由于具有更好的吸附烃类化合物或净化水层的表面，所以吸附效果更好。其SiO2和Al2O3含量为前述含量的浮石，可以获得上述的密度，这意味着浮石漂浮在水面上。它的吃水线高。因此能更有效地吸附在水面上的烃类化合物，且在吸附完成后更容易回收。经验表明，最好是在水面上放置厚度在1cm至4cm之间，特别是3cm，的浮石，其3分钟能吸附30％体积的烃类化合物，半小时吸附80％体积的烃类化合物。本专利技术的浮石可以任何适当的方式散布在被污染的水上，例如用手、利用铲子或利用干法或湿法投射装置。吸附有烃类化合物的浮石可以用撇去浮物的器具、回收网或液压抽取器或其他方式回收。回收所得的浮石后，可以在现场烧毁或在港长办公室的指导下在岸上处理或者在加热设备或用于产生能量的蒸汽设备内处理。通过燃烧烃类化合物，浮石的再生率为100％。本专利技术的浮石可以通过很简单的方式制备使浮石吸附烃类化合物，然后点燃浮石以烧弃碳氢化合物，燃烧所得的碳黑内衬在小孔中，从而得到所需的碳含量。最好首先清除掉浮石小孔中的粉粒、玄武岩、磁铁矿和火山灰。这可以利用水喷射器将至少20％重量的水喷射置于滤网上的浮石来实现。水喷射器喷射浮石颗粒，水流渗入小孔，使杂质与之脱离，杂质则穿过用于分离净化的浮石的滤网，接着在干燥器中干燥浮石，例如在温度为200℃～250℃的水蒸汽加热的干燥器中干燥，直至浮石的含水量以重量计小于或等于10％。通常可以得到以重量计水分含量为2％的浮石。为了制备本专利技术的浮石或者用于净化，烃类化合物的吸附率至少为其总体积的20％，直至达到饱和。本专利技术目的在于提供一种制备方法将本专利技术的浮石散布在水中，使其在水中停留2分钟至8小时，优选3分钟至2小时，然后回收浮石，点燃之，以烧弃其含有的烃类化合物。以下试验对本专利技术作进一步说明。1)向底面积0.5m2的塑料盆中注满海水(50升)。2)将处理过的浮石样品(含有以重量计11.60％的碳)用火焰烧，以表明不发生燃烧。3)将一升红色民用燃油倒进盆内，随后将大约3升处理后的浮石散布在盆表面，实现颗粒与油完全接触。油在水面上形成细膜(类似浮油)。4)散布浮石两分钟后，利用撇去浮物的金属器具回收浮石并将其倒进水推车。5)回收完毕后，用火焰点燃吸附了油的浮石，并持续燃烧10分钟。6)再次将油倒进小盆，且将燃烧后的浮石再次散布在水面。再次用金属推车回收浮石，并点燃。7)吸附效果比第一次好(肉眼检验)，海水和沉淀物分离，其透明度增加。8)重复以上操作15次，被油污染的水每次均被净化。在二氯甲烷里每克浮石可萃取出的有机化合物量在180毫克至220毫克之间，这可通过加速溶解萃取法(ASE 200)确定，该法是高压(200巴)和高温(130℃)下的液相-固相萃取。二元酸在浮石表面下1mm厚的表层内的含量高于在浮石中心的含量，这可利用GC-MS法按下列方法分析极性硅烷来确定1.1.样品的制备处理浮石样品，以分离浮石表面和核心。用经二氯甲烷预先清洁的金属刀分出约1mm厚的表面层。用这种方法处理大约20至30个浮石。分离出的表面和剩余的核心储存在玻璃瓶内，以防止任何污染。1.2.高压萃取加速溶解萃取法(ASE200)使得有机萃取物与固体基质分离(不溶性有机物和无机物)。它基于液-固萃取法，利用溶剂或混合溶剂，在高压和高温下萃取有机物。高压(高达200巴)下溶剂保持液态。在高温下，相比低温下的溶剂，萃取物的分解和扩散加剧。使得溶解能力提高，进而引起所用溶剂量的减少，以及萃取时间缩短。萃取设备包括一个钢制萃取池，其与均由电控制的加热系统和泵连接，以保持恒温和恒压。在萃取前，在萃取池的底部安装硅土类过滤器，以防止样品颗粒漏出。随后放入玻璃珠子以更好地分散样品，从而获得最佳的萃取率。随后用与萃取时同样的溶剂(二氯甲烷)淌洗萃取池，以保证萃取池、过滤器、玻璃珠完全干净(清洗)。萃取过程所用的参数如表I所示。 表IASE 200的萃取池的清洗和萃取参数在装进萃取池之前先称重样品。按照表I中预先设定的参数萃取每个样品。该方法规定了萃取池加热的时间、烘箱的温度、萃取池保持的压力和清洗萃取池的所需溶剂量(％淌洗量)。萃取完后，采用Turbovap浓缩仪在35℃下浓缩有机萃取物，之后在室温和氩气环境下干燥，以防止化合物的氧化。1.3有机萃取物的分馏将有机萃取物称重，随后通过液相色谱法在氧化铝和硅土微柱上将有机萃取物分馏成三类化合物脂肪族烃(也称饱和烃)芳烃极性化合物称重采用天平Mettler AT201，其精度为0.01mg。1.3.1无机物相的活化各种用于分馏的无机物相(氧化铝和硅土)被活化。每个无机物相(大约100g)用环己胺和二氯甲烷漂洗。随后，三种物相放在烘箱内(120℃)过夜。1.3.2.氧化铝柱将经二氯甲烷稀释的萃取物注入含有活性氧化铝的微柱。滤液包括饱和烃、芳烃和一部分极性化合物，该滤液用烧瓶回收。用二氯甲烷/甲醇(体积比50/50)混合液漂洗截留在柱上层的极性化合物。氧化铝柱上的第一相可以隔离极性化合物(高分子)的复杂馏分，其中该极性化合物会干扰硅土柱的分离第二阶段。1.3.3.硅土柱干燥从氧化铝柱上分离产生的第一馏分，随后浸渍在正戊烷内以被注入到硅土微柱内。在烧瓶内回收含有饱和烃的洗出液。芳烃和极性化合物留在柱上层。利用正戊烷/二氯甲烷(65％/35％)的混合液萃取芳烃，并在烧瓶内回收。在甲醇/二氯甲烷(50％/50％)混合液中洗涤该极性化合物。完成分馏后，在室温和氩气环境下对每个烧瓶进行脱水，并再次称重。从而，每个样品可以确定组成化合物的各成分的比例(饱和烃，芳烃和极性化合物)。1.4.气相色谱-质谱联用(GC-MS)饱和烃、芳烃和极性化合物由Hewlett-Packard HP 58本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含碳量以重量计在５％至１５％之间，特别是在１０％至１３％之间，的浮石，其特征在于：其颗粒尺寸在３ｍｍ至８ｍｍ之间，密度大于５００ｋｇ／ｍ↑［３］，小于或等于５７０ｋｇ／ｍ↑［３］。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉恩皮埃尔坎普，瑟基本沙德，
申请(专利权)人：西姆斯通公司，吉恩皮埃尔坎普，瑟基本沙德，
类型：发明
国别省市：FR[法国]