(57)【要約】  本発明の軽石複合体は、炭素の含有率が５〜１５重量％であって、炭化水素を吸着することができるが疎水性である。本発明の軽石複合体は、水面の洗浄に応用できる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素の含有率が５〜１５重量％、好ましくは１０〜１３重量％であり、粒子のサイズが３〜８mmであり、密度が５００kg/m3より大きく５７０kg/m3以下であることを特徴とする軽石複合体。
【請求項２】
粒子の平均のサイズが６mmであることを特徴とする、請求項１に記載の軽石複合体。
【請求項３】
SiO2の含有率が６０〜７０重量％であり、Al2O3の含有率が約１７重量％であり、残りが不均質な成分であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の軽石複合体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の軽石複合体を製造するための方法であって、軽石に炭化水素を吸着させ、軽石に吸着した炭化水素を燃焼させるために軽石に点火することを含み、軽石に炭化水素を吸着させる前に、軽石の孔を塞ぐ粉鉱、玄武岩、磁鉄鉱及び火山灰を好ましくは水洗浄によって除去することを特徴とする方法。
【請求項５】
炭化水素によって汚染された水面を浄化するための、請求項１〜３のいずれかに記載の軽石複合体の使用。
【請求項６】
水面を浄化するための方法であって、請求項１〜３のいずれかに記載の軽石複合体を水面上に拡げ、２分間〜８時間、好ましくは３分間〜２時間放置し、その後で軽石複合体を集め、軽石複合体に含まれる炭化水素を燃焼させて除去するために軽石複合体に点火するという、一連の操作を繰り返すことを特徴とする方法。
【請求項７】
１〜４cmの厚さに軽石複合体を拡げることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽石複合体、その製造方法及びその応用に関する。
【背景技術】
【０００２】
軽石は、色の薄いガラス質の火山岩である。軽石は、内部に独立気泡、表面部分に連続気泡を有するという形態の点で、まったく例外的な特徴を示す。軽石は高度に多孔質であり、したがって密度が低い。軽石の外形は、スポンジに似ている。
【０００３】
軽石は、耐冷性、耐火性及び耐候性を有し、水溶性の塩を含んでいない。
【０００４】
軽石は、珪素シリコアルミン酸塩であり、軽石の孔を塞ぐ可能性のある玄武岩粒（灰）を含んでいる。
【０００５】
FR 2 105 752 A は、粒子のサイズが０.５〜４mmであり、密度が３５０kg/m3である軽石を開示している。
【０００６】
DE 1941199A は、軽石による油の吸着を開示している。
【０００７】
発明の概要 
本発明は、新規な軽石複合体を提供することを目的としている。
【０００８】
発明の詳細な説明 
本発明の新規な軽石複合体は、炭素の含有率が５〜１５重量％、好ましくは１０〜１３重量％であって、粒子のサイズが３〜８mmであり、密度が５００kg/m3より大きく５７０kg/m3以下であることを特徴とする。
【０００９】
炭素の含有率は、完全燃焼によって炭素をCO2に転換してCO2の定量を行うデュマ法によって求める。
【００１０】
本発明の軽石複合体は、炭素を吸着状態で含むのであって、炭化水素を吸着することができるが疎水性であるという注目すべき特徴を有する。したがって、軽石複合体は、油に汚染された水面を浄化するためには特に有用である。軽石複合体は、一度使用した後でさえ、有用である。なぜなら、軽石複合体は、炭化水素を吸着することに使用した後、水面から除去し、点火して燃焼させることができ、その結果、吸着した炭化水素は分解され、生成したカーボンブラックが軽石複合体の孔の壁に付着するようになり、これにより、軽石複合体は再び疎水性となり、水面を浄化するために再使用できるようになるからである。
【００１１】
上記の応用のためには、粒子のサイズが６mmより小さく、SiO2の含有率が６０〜７０重量％であり、Al2O3の含有率が約１７重量％であり、残りが不均質な成分から成る軽石複合体を用いることが好ましい。このような軽石複合体は、炭素含有率が本発明において規定された範囲にある場合には、密度が５７０kg/m3以下となる。本発明の軽石複合体は、密度が５００kg/m3より大きい。本発明の軽石複合体は、粒子のサイズが３〜８mm、好ましくは粒子の平均サイズが６mmであることによって、汚染された水面における炭化水素の吸着にとってより有利な比表面積を有することになり、炭化水素の吸着もより良好となる。SiO2とAl2O3の含有率を上記の数値とすることによって、上記の密度が得られ、軽石複合体は水の表面に浮かぶことになる。軽石複合体の水位は高い。したがって、軽石複合体は、水の表面に拡がった炭化水素を効率よく吸着し、吸着が起きた後でより容易に集められる。
【００１２】
実験によって、水面の軽石複合体の厚さを１〜４cm、特に３cmに設定すれば最良であることがわかっている。そうすれば、炭化水素の吸着量は、３分間で飽和吸着容量の３０％となり、３０分間で飽和吸着容量の８０％となる。本発明の軽石複合体を汚染された水面に拡げるのは、適切であればどんな方法であってもよい。例えば、手掴みで行ってもよいし、シャベルを使ってもよいし、乾式又は湿式の投入装置を使ってもよい。
【００１３】
炭化水素を吸着した軽石複合体は、スキマー、回収ネット又は液圧抽出機を用いて集めてもよいし、その他のどのような方法を用いて集めてもよい。
【００１４】
炭化水素を吸着した軽石複合体は、集めた後では、その場でただちに燃焼させてもよいし、港長事務所の指示に従って陸揚げして燃焼させてもよいし、暖房装置やエネルギー生産のための蒸気発生装置に入れて燃焼させてもよい。
【００１５】
燃焼による炭化水素の再生は、１００％まで起こる。
【００１６】
本発明の軽石複合体は、極めて単純な方法で製造出来る。即ち、軽石に炭化水素を吸着させ、その後で炭化水素を燃焼させるために、軽石に点火すればよい。これにより、カーボンブラックが軽石の孔に付着し、得られる軽石複合体に所望の炭素含有率を与える。あらかじめ、軽石の孔を塞ぐ粉鉱、玄武岩、磁鉄鉱及び火山灰を除去しておくことが好ましい。この除去は、篩いの上に軽石を置き、少なくとも２０重量％のジェット水流による洗浄によって行うことができる。ジェット水流は、軽石の粒子を動かし、軽石の孔の中に浸透し、孔から不純物を除去する。除去された不純物は垂れ下がり、篩いを通り抜け、こうして純粋な軽石を得ることが可能になる。その後この軽石は、例えば熱水流によって例えば２００〜２５０℃に加熱された乾燥機を用いて、軽石の水分含有率が１０重量％以下になるまで乾燥させてもよい。水分含有率が２重量％より小さい軽石が、一般的には得られる。
【００１７】
本発明の軽石複合体を製造するための、又は製造した軽石複合体を浄化に使用するための炭化水素の吸着量は、炭化水素の飽和吸着量の少なくとも２０容量％である。
【００１８】
最後に、本発明は、本発明の軽石複合体を水面に拡げ、軽石複合体を２分間〜８時間、好ましくは３分間〜２時間水面に放置し、その後で軽石複合体を集め、軽石複合体に含まれる炭化水素を燃焼させて除去するために軽石複合体に点火することを含む方法を提供することをも目的としている。
【００１９】
以下の試験は、本発明の具体的な適用例を示す。
【００２０】
１）面積が０．５m2であるプラスチック製のたらいに、海水（５０リットル）を満たした。
【００２１】
２）本発明の軽石複合体のサンプル（炭素含有率が１１．６０重量％）に点火して、燃焼が起きないことを確認した。
【００２２】
３）１リットルの赤熱した油をたらいに注ぎ、その後で本発明の軽石複合体約３リットルを、軽石複合体の粒子が油と十分に接触するように、たらいの表面に拡げた。
【００２３】
軽石複合体は水面で薄膜を形成した（この薄膜は油膜に酷似している）。
【００２４】
４）軽石複合体を拡げてから２分後、金属製スキマーを使って軽石複合体を除去し、金属製手押一輪車に注いだ。
【００２５】
５）軽石複合体の回収が終了した後、軽石複合体に火を点けると、吸着していた油の燃焼が始まり、この燃焼は約１０分間続いた。
【００２６】
６）油を再び小さなたらいに注ぎ、一度使用した軽石複合体を再び水面に拡げた。
【００２７】
軽石複合体の除去を再び行い、油を金属製手押一輪車の中で燃焼させた。
【００２８】
７）吸着は一回目よりも良好であった（目視による）。
【００２９】
海水は沈降によって分離した。海水の透明度は増した。
【００３０】
８）同様の操作を１５回繰り返した。毎回、油で汚染された水を浄化することができた。
【００３１】
ジクロロメタンを用いて抽出することができる有機化合物の量は、軽石複合体１g当たり１８０〜２２０mgであり、この量は、高圧（２００バール）及び高温（１３０℃）下での液固抽出によって実施される、高速溶媒抽出法（ＡＳＥ２００）によって測定する。二価の酸の含有率は、軽石複合体の中心部よりも、軽石複合体の厚さ１mmの表面層の方が高い。この含有率は、ＧＣ−ＭＳによるシリル化極性化合物の分析を以下のように行うことによって測定する。
【００３２】
１．１．サンプルの製造
軽石複合体の表面と中心部とを分離するための処理を行って、サンプルを得た。この処理のために、ジクロロメタンであらかじめ洗浄した金属製のやすりを使って軽石複合体の表面を研磨し、軽石複合体の厚さ約１mmの表面を分離させた。約２０〜３０個の軽石複合体をこの方法で処理した。上記の方法で分離した表面と残りの中心部とをガラス壜に保存し、あらゆる汚染から守った。
【００３３】
１．２．高圧抽出法
高速溶媒抽出法（ＡＳＥ２００）によって、有機物を固体マトリックス（不溶性有機物と無機相）から抽出分離することが可能になる。高速溶媒抽出法は、高圧及び高温下で抽出可能な有機物を抽出するための一種類又は複数種類の溶媒を用いる液固抽出に基づいている。高圧（２００バールまで）であることによって、溶媒を液状に保つことができる。高温下では、より低温下で溶媒を用いる場合と比べると、抽出物の溶解と動的な溶解プロセスを加速することができる。高圧高温下であることにより、溶媒和力が増大するために、用いる溶媒の量を減らすことができるようになり、抽出時間を減らすことができるようになる。
【００３４】
上記の抽出法に用いる装置は、ヒーターとポンプとを備えたシステムに接続したスチール製の抽出容器を含み、このシステムは上記の温度及び圧力条件を維持するために電子的に制御されている。
【００３５】
抽出前に、シリカフィルターを抽出容器の底部に挿入し、サンプルの粒子がシステムの中に入り込まないようにする。続いて、ガラスビーズを抽出容器に入れ、サンプルをよりよく分散させて最適の抽出量が得られるようにしておく。その後、「空の」容器を有機物の抽出に用いるのと同一の溶媒（ジクロロメタン）で抽出し、抽出容器、フィルター及びガラスビーズを確実に、完全に清浄であるようにしておく（濯ぎ）。表Ｉに抽出の処理条件を示す。
【００３６】
【表Ｉ】
2008500893.tif 000002
【００３７】
表Ｉ：ＡＳＥ２００の抽出容器についての濯ぎ及び抽出の処理条件を示す。「溶媒量」とは、抽出容器を濯ぐために用いる溶媒の量である（容器の容量に対する百分率で表示する））。
【００３８】
抽出容器に充填する前に、サンプルを計量する。各サンプルの抽出は、上記の表Ｉにまとめた処理条件に従って実施する。この処理方法では、抽出容器を加熱する時間、オーブンの温度、抽出容器内で維持する圧力、及び抽出容器を濯ぐのに必要な溶媒量（％）が規定されている。
【００３９】
抽出を行った後、３５℃でターボバップエバポレーターを用いて有機抽出物を再び濃縮し、その後でアルゴン流の下で周辺温度で有機抽出物を乾燥させ、化合物の酸化が起きないようにする。
【００４０】
１．３．有機抽出物の分別
上記の処理で得られた有機抽出物を計量し、その後でアルミナマイクロカラム及びシリカマイクロカラムを用いた液体クロマトグラフィーによって、以下の３種類の化合物に分別する。
脂肪族炭化水素（飽和炭化水素とも呼ばれる）、
芳香族炭化水素、及び
極性化合物。
【００４１】
計量には、０．０１mgの精度の表示ができる、メトラー分析天びん（Ｍｅｔｔｌｅｒ  ＡＴ２０１）を用いる。
【００４２】
１．３．１．無機相の活性化
分別に用いる様々な無機相（アルミナ及びシリカ）を活性化させる。各無機相（約１００g）を、シクロヘキサンとジクロロメタンを多量に用いて濯ぐ。その後で、これらの無機相をオーブン（１２０℃）の中に一晩放置する。
【００４３】
１．３．２．アルミナカラム
ジクロロメタンで希釈した抽出物を、活性化したアルミナを含むマイクロカラムに注入する。溶出液は、飽和炭化水素の混合物、芳香族炭化水素、及び極性化合物の一部分から成り、フラスコ中に回収される。極性化合物の残りはカラムの先端に残留したままであって、残留している極性化合物の残りをジクロロメタン／メタノール混合物（５０／５０  v/v）で溶出させる。アルミナカラムにおけるこの第１段階の分離によって、シリカカラムにおける第２段階の分離を阻害する可能性のある極性化合物（高分子）の複合的フラクションを分離することができる。
【００４４】
１．３．３．シリカカラム
アルミナカラムにおける分離によって得られた第１のフラクションを乾燥させ、その後でｎ−ペンタンで希釈し、シリカマイクロカラムに注入する。溶出液は飽和炭化水素から成り、フラスコ中に回収される。芳香族炭化水素と極性化合物は、カラムの先端に残留したままである。芳香族炭化水素は、ｎ−ペンタン／ジクロロメタン混合物（６５％／３５％）を用いて脱着させ、フラスコ中に回収する。極性化合物はメタノール／ジクロロメタン混合物（５０％／５０％）中に溶出させる。
【００４５】
分別が終了した後で、各溶出液を回収したフラスコを、ゆるやかなアルゴン流の下で周辺温度で蒸発させ、再び計量する。これにより、各サンプルにおける、様々な種類の化合物（飽和炭化水素、芳香族炭化水素又は極性化合物）の比率を決定することが可能になる。
【００４６】
１．４．ガスクロマトグラフィー−質量分析（ＧＣ−ＭＳ）
飽和炭化水素、芳香族炭化水素及び極性化合物は、ガスクロマトグラフ（Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ社製、ＨＰ５８９０  Ｓｅｒｉｅｓ  ＩＩ）、質量分析装置（同社製、ＨＰ５９７２）とを連結して分析する。使用するインジェクターは、スプリット／スプリットレス注入型のものであって、常に３００℃で熱せられている。クロマトグラフィーによる分離は、融解シリカキャピラリーカラム（Ｊ＆Ｗ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製、ＤＢ−５）（長さ６０ｍ、直径０．２５mm、膜厚０．１μｍ）と無極性相（５％のフェニルメチルシロキサン）とを用い、所定の温度プログラム（１５℃／minの速さで６０℃から１３０℃まで温度を上昇させ、静止状態を３００℃で１５分にする）に従って行う。キャリアーガスはヘリウムであって、分析している間、その流量は毎分１ml／minに維持する。クロマトグラフは、３２０℃に加熱した伝達線を介して質量分析装置と連結する。
【００４７】
様々な有機フラクションを、フルスキャンモードで分析する。この分析モードによって、ｍ／ｚ＝５０〜４５０に荷電したイオンに関する測定が可能になる。この方法は、存在する化合物を同定するために用いられる。クロマトグラムの各ピークは、分子イオンと電子の衝突の間に形成されたフラグメントとに関する情報を含む、化合物の構造に特徴的なマススペクトルを与える。極性化合物をＢＳＴＦＡを用いて溶解させることによって、極性化合物のシリル化を可能にし、このフラクション中に存在することが可能な極性分子（カルボン酸、アルコール）の分離度が向上する。
【手続補正書】
【提出日】平成18年11月29日(2006.11.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素の含有率が５〜１５重量％であり、粒子のサイズが３〜８mmであり、密度が５００kg/m3より大きく５７０kg/m3以下であることを特徴とする軽石複合体。
【請求項２】
粒子の平均のサイズが６mmであることを特徴とする、請求項１に記載の軽石複合体。
【請求項３】
SiO2の含有率が６０〜７０重量％であり、Al2O3の含有率が約１７重量％であり、残りが不均質な成分であることを特徴とする、請求項１に記載の軽石複合体。
【請求項４】
炭素の含有率が５〜１５重量％であり、粒子のサイズが３〜８mmであり、密度が５００kg/m3より大きく５７０kg/m3以下であることを特徴とする軽石複合体を製造するための方法であって、軽石に炭化水素を吸着させ、軽石に吸着した炭化水素を燃焼させるために軽石に点火することを含み、軽石に炭化水素を吸着させる前に、篩いの上に軽石を置き、軽石の孔を塞ぐ粉鉱、玄武岩、磁鉄鉱及び火山灰を、篩いを通したジェット水流によって除去することを特徴とする方法。
【請求項５】
炭化水素に汚染された水面を浄化するための方法であって、炭素の含有率が５〜１５重量％であり、粒子のサイズが３〜８mmであり、密度が５００kg/m3より大きく５７０kg/m3以下であることを特徴とする軽石複合体を水面上に拡げ、２分間〜８時間放置し、その後で軽石複合体を集め、軽石複合体に含まれる炭化水素を燃焼させて除去するために軽石複合体に点火するという、一連の操作を繰り返すことを特徴とする方法。
【請求項６】
軽石複合体を１〜４mmの厚さに拡げることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
炭素の含有率が１０〜１３重量％であることを特徴とする、請求項１に記載の軽石複合体。
【国際調査報告】
2008500893.tif 000003
2008500893.tif 000004
2008500893.tif 000005
2008500893.tif 000006
2008500893.tif 000007
2008500893.tif 000008