(57)【要約】【課題】原料として安価に大量に入手できる竹・笹を用いて天然資源の有効利用を図ると共に、水面に浮いた状態での油の吸着性能や保油性能に優れ、しかも油を吸着して回収した後は、燃料としても再利用することができ、処分も容易な油吸着材を提供するものである。【解決手段】青竹１を裁断して、これを苛性ソーダ溶液２で煮沸してから、ローラー３で圧延して竹の繊維４をほぐして分離する。この後、竹の繊維４を水洗・乾燥してから所定の長さに裁断して、ここにアルギン酸溶液５や竹炭粉６を混合する。この後、型枠７に入れてプレス８で加圧成型してブロック状やマット状に形成した油吸着材９である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
竹・笹の繊維を圧縮してマット状またはブロック状に成形したことを特徴とする油吸着材。
【請求項２】
竹・笹の繊維にアルギン酸類を０．０５〜０．３％添加して圧縮することを特徴とする請求項１記載の油吸着材。
【請求項３】
竹・笹の繊維に竹炭または笹炭を５〜１５％混合し、これを圧縮してマット状またはブロック状に成形したことを特徴とする請求項１または２記載の油吸着材。
【請求項４】
竹・笹の繊維を圧縮成形したマットまたはブロックの底面に布地を貼付したことを特徴とする請求項１または２若しくは３記載の油吸着材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油吸着材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、タンカーや船舶の座礁事故などによる重油の流出や、ガソリンスタンドなどの廃業に伴い地下の土壌汚染が環境上、大きな問題となっており、このため土壌汚染対策法が施行され、その処理が義務化されるようになってきた。
【０００３】
このため本発明者は、汚染された地下土壌を浄化する汚染土壌改良方法を先に開発した（特許文献１）。この方法は、水とエアーおよびスラリー状置換埋設物質をそれぞれ別個に供給する三重管を汚染土壌に達するまで地中に挿入した後、噴射管を回転させて引上げながら、噴射ノズルから水とエアーを噴射して汚染土壌を攪拌し、スラリー状になった汚染土壌を孔と噴射管との間から地上に排出すると共に、水とエアーの噴射ノズルより下方に設けた置換埋設物質噴射ノズルからスラリー状置換埋設物質を噴射して、排出した汚染土壌の空間部にスラリー状置換埋設物質を埋設するものである。
【０００４】
この方法では、トリクロロエチレンやテトラクロロエチレンなど揮発性の汚染ガスを含むスラリー状汚染土壌を、エアーバブリングすることにより、揮発性の汚染ガスを効率よく大気中に放出して浄化することができる。しかしながら、油分などを含む汚染土壌は、その捕集方法が確立していなかった。
【０００５】
また海上、河川等で流出した油の回収方法として、従来は浮きを付けたオイルフェンスを油の流出した水面に張り巡らして油の拡散を防いだ状態で、化学繊維でマット状に成形したオイルマットを投入して油を吸着回収している。また油吸着材としてコーヒー豆の絞り滓を焼成して炭化したものを用いることも提案されている（特許文献２）。更に界面活性剤などの化学薬品を投入して油を分散させる方法などもある。
【０００６】
しかしながらオイルマットはコストが高く、また油を吸着したオイルマットを回収して処分する場合には、廃棄処分するための処分場が必要で、その処分場も容量的に限界にきており処分コストも高くなっている。またコーヒー豆の絞り滓を焼成して炭化させたものは、粉体であるので、回収する場合には粉体を袋に充填しなければならず、水面に浮遊する油の回収には適していない。また化学薬品投入方法では、作業者が直接、手で触れることができず取扱いが面倒で、油の種類によつては吸着作用が劣る上、海上、海中などに油が分散してしまうので生態系に悪影響を及ぼす問題がある。
【０００７】
またガソリンスタンドや、工場、レストランなどから排出される油は油分離槽を通して排出されるが、このような分離槽では一般にゼオライトなど多孔質の鉱物粒子から形成されたオイルストーンなどを投入して油吸着を行なっている。このオイルストーンは鉱物質のため水中に沈下したりして回収が面倒であった。
【０００８】
また竹や笹は我が国において自生する植物で、成長サイクルは３〜４年で成竹になり、その繁殖力も大きい反面、用途は竹炭や竹酢などごく限られたものであり、大部分は放置されたままの状態で、その有効利用が検討されている。
【特許文献１】特願２００２ー２４１３６、特許第３４５２９６号
【特許文献２】特開平１０ー９９８５１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記問題を改善し、原料として安価に大量に入手できる竹・笹を用いて天然資源の有効利用を図ると共に、水面に浮いた状態での油の吸着性能や保油性能に優れ、しかも油を吸着して回収した後は、燃料としても再利用することができ、処分も容易な油吸着材を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１記載の油吸着材は竹・笹の繊維を圧縮してマット状またはブロック状に成形したことを特徴とするものである。また本発明の請求項２記載の油吸着材は、竹・笹の繊維にアルギン酸類を０．０５〜０．３％添加して圧縮することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の請求項３記載の油吸着材は、竹・笹の繊維に竹炭または笹炭を５〜１５％混合し、これを圧縮してマット状またはブロック状に成形したことを特徴とするものである。更に本発明の請求項４記載の油吸着材は、竹・笹の繊維を圧縮成形したマットまたはブロックの底面に布地を貼付したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る請求項１記載の油吸着材によれば、竹・笹の繊維を圧縮してマット状またはブロック状に成形したので、水と油が混ざった状態や目に見えない状態で水中浮遊する重質油から軽質油まで幅広い、粘性も様々な油を効率よく吸着することができ、しかも油を吸着して回収した後は、固形燃料としても再利用することができ、処分も容易である。また本発明の油吸着材は、繁殖力が強く、成長サイクルが短く、大部分は放置されたままの天然資源である竹や笹を原料としているので、安価に大量に入手でき、天然資源の有効利用を図ることができる。
【００１３】
また請求項２記載の油吸着材によれば、竹・笹の繊維にアルギン酸類を０．０５〜０．３％添加することにより、竹・笹の繊維同士の接着剤として作用し、これは耐水性があるので、水中に投入しても溶解せず粘結性を保持することができる。更にアルギン酸類は重金属との結合性が高く、この捕集作用も優れている。
【００１４】
また請求項３記載の油吸着材によれば、竹・笹の繊維に竹炭または笹炭を５〜１５％混合したので、油の吸着量が向上すると共に、油を浄化して油臭を除去し、脱色し、更に油膜をカットする作用がある。また重金属を封じ込めると共に、焼却時の助燃材としての作用をなし燃焼カロリーを増加させることができる。
【００１５】
また請求項４記載の油吸着材によれば、竹・笹の繊維を圧縮成形したマットまたはブロックの底面に布地を貼付することにより、布地が水分を吸収して膨潤すると繊維の間の隙間が狭くなり、水は通過するが油分は隙間を通過できずに布地の上部で保油され、保管や運搬時に油の流出を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下本発明の製造方法を図１を参照して詳細に説明する。図１は油吸着材の製造工程を示すもので、先ず図１（Ａ）に示すように青竹１や笹を伐採し、これを図１（Ｂ）に示すように裁断してから、図１（Ｃ）に示すように苛性ソーダ溶液２で煮沸する。次に図１（Ｄ）に示すようにローラー３で圧延するか、打撃処理して竹・笹の繊維４をほぐして分離する。この後、図１（Ｅ）に示すように竹・笹の繊維４を水洗してから、乾燥する。次に乾燥させた竹・笹の繊維４を所定の長さに裁断して調整した後。図１（Ｆ）に示すようにアルギン酸溶液５を混合する。また必要に応じて竹炭粉６を混合する。この後、、図１（Ｇ）に示すように型枠７に入れてプレス８で加圧成型して、ブロック状やマット状に形成し、これを乾燥させて油吸着材９を製造する。
【００１７】
更に各工程について詳細に説明すると、本発明の油吸着材の原料は、天然に多量に生育している竹・笹を用いる。竹としては、例えば孟宗竹や真竹を用いる。竹は地下茎で繁殖していくので繁殖力が旺盛で、育成のための農作業が不要で、４〜５年のサイクルで自生する。さらに寒冷地にも自生する笹も有効に利用することができる。
【００１８】
これら竹・笹を伐採したものを繊維化するために、例えば５〜２０％アルカリ溶液で３０〜６０分程度煮沸すると、肉質部分が溶けて繊維部分が残る。
【００１９】
この繊維部分を打撃処理かローラー圧延して、ほぐした竹・笹繊維にバインダーとして、アルギン酸類液を混合する。アルギン酸類としては、アルギン酸、カラギーナン（カラゲーニン）、フコイダン、寒天などがあり、これらはかなり粘性があり、竹・笹の繊維同士を結合する接着剤・粘結剤としての作用をなすものである。またアルギン酸類液は耐水性があるので、水中に投入しても溶解せず粘結性を保持することができる。更にアルギン酸類は重金属と結合性が高く、この捕集作用も有する。
【００２０】
またアルギン酸類は液状態で添加すると、ゲル状で繊維を固定し、乾燥すると水分を飛ばして大きな空隙を形成することができ、この空隙が油の吸着性能を更に高めることができる。アルギン酸類は海藻に含まれる天然物質であり環境上も安全で、焼却による有毒ガスの発生もない。
【００２１】
このアルギン酸類の添加量は０．０５〜０．３％が好ましい。０．０５％未満では、接着力が弱く、竹・笹繊維のバインダーとして作用が少ない。また０．３％を超えて添加するとゲル状部分が多くなり、プレス成形すると空隙が少なくなって吸着性能が低下し、コストが高くなるので、上記範囲が好ましい。なおアルギン酸類の精製剤はコストが高いので、簡易的に行う場合には昆布に弱アルカリ溶液を加えることによって粘液が得られるのでこの粘液を使用しても良い。
【００２２】
また必要に応じて、更に竹・笹繊維に竹炭や笹炭を添加する。竹炭を製造する場合には、生竹を土窯やロータリーキルン、製炭機で４００〜１０００℃で加熱して炭化する。また笹炭は４００〜８００℃で加熱して炭化させる。
【００２３】
竹炭や笹炭は粒径を調整して竹・笹の繊維に添加混合すると、油の吸着量が向上すると共に、油を浄化して油臭を除去し、脱色し、更に油膜をカットする作用がある。また重金属を封じ込める( 重金属溶出液を固定化する) と共に、焼却時の助燃材としての作用をなし燃焼カロリーを増加させることができる。
【００２４】
なお竹炭や笹炭の添加量は竹・笹の繊維に対して５〜１５％が好ましい。５％未満では、油の吸着や浄化作用が少なく、また１５％を超えて添加すると空隙が少なくなって逆に油の吸着量が少なくなるからである。
【００２５】
次に竹・笹の繊維を単独、またはアルギン酸類と竹炭や笹炭とを混合した繊維を成型する場合、型枠に入れてプレスで１５〜２０ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力を１〜２分間加えて余分溶液は排除し、脱型後、乾燥させて油吸着材を製造する。このように成型した油吸着材の空隙率は６０〜７０％で、比重を０．９程度にすることにより、水中に投入した時に水面に浮いて、水面に浮遊する油を捕集することができる。
【００２６】
また図２に示すように、竹・笹の繊維４で形成された油吸着材９のマットまたはブロックの底面に布地１０を貼付することにより、保油性能を向上させることができる。布地を貼付する方法としては型枠の底部に布地を敷いて、この上に竹・笹繊維またはこれに竹炭や笹炭を混合したものを入れてから加圧することにより一体に成型することができる。
【００２７】
この布地としては綿や麻、絹、羊毛などの天然繊維が好ましく、特に綿を用いて朱子織りしたサテンが最も好ましい。例えば図３に示すように綿の布地１０は水分を吸収して膨潤すると綿繊維１１の間の隙間が狭くなり、水１３は通過するが軽質油などの油分１４は、隙間を通過できずに保油され、保管や運搬時に油の流出を少なくすることができる。
【００２８】
この底面に布地を貼付した油吸着材の使用方法としては、油汚染された地下土壌を特許文献１に示した汚染土壌改良方法における油回収システムとして使用することができる。この方法では、水とエアーおよびスラリー状置換埋設物質をそれぞれ別個に供給する三重管を汚染土壌に達するまで地中に挿入した後、噴射管を回転させて引上げながら、噴射ノズルから水とエアーを噴射して汚染土壌を切削粉砕し、このスライムを地上スライムピットに上げ、バキューム車、サンドポンプなどで図４に示すように吸引タンク１６ヘ圧送する。
【００２９】
タンク１６内で水中ミキサー１７を用いて静かに攪拌しながら、シルト、土砂分１８と油分１４を分離させて、水面に浮いた軽い油分１４をポンプ１９でタンク１６の上部に設けた分離槽２０に汲み上げる。
【００３０】
分離槽２０には布地１０を貼付したブロック状の油吸着材９が装填され、この上方から油分１４を含む水１３を供給すると、布地１０の繊維は水分を吸収して膨潤して狭くなっているので、水１３は通過してタンク１６内に流下するが油分１４は、布地１０の上方の竹・笹の繊維４の間に保油される。油吸着材９が限界まで油分１４を吸収したら、新たな油吸着材９に交換する。底面に布地１０を貼付した油吸着材９は、保管や運搬時の保油性に優れ、乾燥させて固形燃料として有効に利用することができる。またタンク１６内に残るシルト、土砂分１８はサンドポンプ２１で吸い上げて、隣接するマッドスクリーンを通過させ、埋め戻しやリサイクル使用することができる。
【００３１】
また油汚染されている土壌が地表に近い場合には、バックフォで土壌を掘削して、この土壌をタンクに入れてここで水を高圧ジェット噴射して、表面の油分を洗浄分離させてから図４に示す吸引タンク１６に送って、同様の処理を行なって油分１４を吸着する方法でも良い。
【００３２】
また本発明の油吸着材はその主成分が竹・笹の繊維で、ここに油を吸着させたものを固形燃料として利用することができる。竹・笹の繊維は天然の植物で、燃焼させても公害上の問題が少なく、燃焼カロリーも高い。また竹炭や笹炭を混合したものは、更に燃焼カロリーを高くすることができる。またバインダーとして添加するアルギン酸類も天然の海藻から得られるもので、同様に燃焼による公害上の問題も少ない。
【実施例１】
【００３３】
以下、本発明の実施例について説明する。孟宗竹を一定の大きさに切断処理したものを容器に入れ、苛性ノーダ２０％溶液に浸漬し、３０分加熱処理を行う。この後、孟宗竹繊維２００ｇに海藻アルギン酸０．１％を水２００ｃｃで混合して型枠に入れて２０ｋｇｆ／ｃｍ2 で加圧成型し、残留水分を押し出した後、乾燥させて厚さ２ｃｍ、１０ｃｍ角のマット状油吸着材を製造した。また孟宗竹繊維に混合する竹炭は、生竹を土釜で８００℃に加熱して炭化し、これを粉砕して粉末状の原料とし、これを２０ｇ添加した。
【００３４】
実験方法は図５に示すように計量した水１３を入れたバット２４に油分１４を入れ、ブロック状に加工した油吸着材８を水面に浮かべた状態で油の吸着状況を観察した。油は灯油、てんぷら油、エンジンオイルの廃油を使用した。また比較のために竹炭単独を投入した場合と、セラミックボールおよびパ―ライトを投入した場合についても試験し、その結果を表１に示した。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
上表の結果から、本発明の竹繊維油吸着材と竹繊維＋竹炭油吸着材は、油の種類に応じて多少異なるが、油吸着材を水面に浮かべると同時に吸着を開始した。油の粘土が高いほど接触すると同時に油を吸着し始め、水面に拡散した低い粘度の灯油は、徐々に油が吸着された。また竹炭粉末単独のものは吸着後、沈下し、回収する上で問題が残つた。またセラミックボールやパーライトも水面上で凝集するが油を吸着して重くなると水中に沈下するため、回収に問題があった。
【実施例２】
【００３７】
実施例１に示す油吸着材について油を吸着した後、引上げて乾燥させ、固形燃料としての利用を検討した。燃焼状況は表２に示した。この結果、油吸着材は竹繊維で形成され、必要に応じて竹炭を添加し、これに吸着した油が含まれるため、高カロリーの固形燃料として活用が可能で、資源の再利用を行なうことができる。
【００３８】
【表２】
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【実施例３】
【００３９】
実施例１の竹繊維油吸着材と竹繊維＋竹炭油吸着材を用いて吸着・保油特性を調べた。この油吸着材マットをエンジン廃油の中に５分間浸漬した後の重量を測定し、その後、吸着マットを垂直に立てて５分間放置して油を流失させた後の重量から測定した。また比較のために、従来市販使用されているポリプロピレン繊維を使った同形状のオイルマットについても同様の測定を行い、結果を表３に示した。
【００４０】
【表３】
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【実施例４】
【００４１】
重油２００ｇと砂２００ｇを混合した試験砂２３を図６に示すように水を入れたバット２４に投入した。試験砂２３に混合した重油は底に沈み、中々浮遊してこないが、エアーノズル２５を使い、空気を水中に送り、エアーバブリングを５分行って、油分１４を分離させてから更に５分静置した。この後、バット２４の水面に分離して浮遊している油分１４を掬って、実施例１の竹繊維４の底面にサテン布地１０を貼付した油吸着材９の上から注ぎ、水分を分離させた。この後、油吸着材９の吸着重量を測定したところ１９２ｇであり、吸収率は９６％であった。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
なお上記説明では、海面に流出した重油の回収や、汚染土壌からの油の回収処理の場合について説明したが、工場や、ガソリンスタンド、レストランなどから発生する油も下水道へ流入する前の油分離槽で分離した油を、本発明の油吸着材で処理すれば、浄化処理の負担が軽減できると共に、環境上も有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の油吸着材の製造方法を工程に従って示す説明図である。
【図２】底面に布地を貼付した油吸着材の斜視図である。
【図３】底面に布地を貼付した油吸着材の、布地で油を保油している状態を示す説明図である。
【図４】汚染土壌から油を回収するシステムを示すタンクの断面図である。
【図５】水面に浮遊する油を油吸着材で吸着している説明図である。
【図６】重油を混合した砂を水中に沈めて、これにエアーバブリングして、油を分離させている試験装置を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１    青竹                                                  
２    苛性ソーダ溶液                                        
３    ローラー                                              
４    竹・笹の繊維                                          
５    アルギン酸類溶液                                      
６    竹炭粉                                                
７    型枠                                                  
８    プレス                                                
９    油吸着材                                              
１０  布地                                                  
１１  綿繊維                                                
１３  水                                                    
１４  油分                                                  
１６  タンク                                                
１７  水中ミキサー  
１８  シルト、土砂分    
２０  分離槽            
２１  サンドポンプ      
２３  試験砂        
２４  バット            
２５  エアーノズル    
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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