(57)【要約】本発明は、疎水性親油性製品の新しいクラスおよび親水性親油性製品の新しいクラスを調製するために、特には天然の有機物質である有機物質の親水性疎水性の特性を変更する酸化熱化学乾燥プロセスに関する。そのプロセスは、所定の時間、酸化媒体中で、ガス流通システムを装備した、熱化学対流装置あるいは窯中の原料を湿らせて熱することを含む。処理の効率は、たとえば水中での煮沸、酸性またはアルカリ性溶液に漬けることにより、機械的に膨張させることにより、揮発性試薬を加えることにより、および凍結によって、原料を前処理することによって改善される場合がある。原料の炭酸塩あるいは重炭酸塩によるユニークな１つの前処理は、親水性と親油性の両機能的な製品を与える。様々な酸化性熱化学乾燥プロセスの下での異なる天然の物質から作られた、疎水性親油性および親水性親油性製品のシリーズは、異なる特性を持ち、廉価で、効率的で、生物分解性で、環境上無害で、広く有用である。
2004534653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）湿った天然の有機物質を提供すること；
（ｂ）  ８０−７００℃の範囲の温度で、酸化媒体中で前記有機物質を、１分〜２４時間の間加熱し、同時に該酸化媒体を有機物質の上に流し、湿分および揮発物質が該有機物質から放出され、該酸化媒体流れにより除去されること、および
（ｃ）  処理された有機物質を周囲温度に冷却すること、
を含む、天然の有機物質の疎水性を増加させる方法。
【請求項２】
加熱工程が前記酸化媒体の流入のための入り口部分と、該酸化媒体、湿分、および揮発物質の流出のための出口部分を有する反応容器内で行われる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記温度は、１１０―３００℃の範囲にある、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記の時間が５分−１０時間である、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記酸化媒体が空気を含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記酸化媒体が酸素を含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記酸化媒体がオゾンを含み、前記温度が２５０℃未満である、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記酸化媒体が過酸化水素を含む、請求項１記載の方法。
【請求項９】
加熱工程が第１の期間は湿潤酸化媒体中で行われ、第２の期間は乾燥酸化媒体中で行われる、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記湿潤酸化媒体が蒸気とオゾンを含む、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
加熱工程が第１の期間は比較的高温で行われ、第２の期間は比較的低温で行われる、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記酸化媒体が、加熱工程の第１の期間においては比較的高い濃度のオキシダントを含み、加熱工程の第２の期間においては比較的低い濃度のオキシダントを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
加熱工程が、前記有機物質の酸化を触媒する触媒の存在下に行われる、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
前記触媒が金属イオンまたは金属酸化物である、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
加熱工程の前に、前記有機物質を処理して反応性とポロシティーを向上させ、その中の反応基を該酸化媒体に暴露する工程をさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項１６】
前記処理工程が、該有機物質を沸騰水に浸漬することを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記処理工程が、該物質を酸性溶液中にソーキングすることを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
前記処理工程が、該物質をアルカリ性溶液中にソーキングすることを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
前記処理工程が、該有機物質を機械的膨張により膨張させることを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項２０】
前記機械的膨張が、乾燥膨張または湿潤膨張により行われる、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記処理工程が、該物質に揮発性薬品を適用することを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項２２】
前記揮発性薬品が、アセトン、アルコール、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ‐ペンタンまたはイソペンタンを含む、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
前記処理工程が、該有機物質を冷凍することを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項２４】
前記有機物質が、多糖類、ヘテロ多糖類、リグニン、ポリフェノール、タンパク質、またはちフムス質およびそれの組み合わせを含む物質である、請求項１記載の方法。
【請求項２５】
前記有機物質が、木材、樹皮、葉、藁、茎、殻、シェル、根、花、種、豆、草、髄、小麦粉、海草、海綿動物、バガス、砂糖モロコシ、甜菜、米、小麦、トウモロコシ、ライ麦、大麦、オート麦、雑穀、篩部、リネン、苧麻、ピーナッツ、オイルやし、タバコ、茶、綿、布帛、紙、段ボール箱、パルプ、都市廃棄物、庭ゴミ、マッシュルーム培養土残留物、羽毛、羊毛、髪の毛、藻、菌類、バクテリア、ピートモス、亜炭、チャコール、カニの甲羅および小エビの殻、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１記載の方法。
【請求項２６】
前記天然の有機物質は加工されていない天然の形態である、請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
前記天然の有機物質が、２つ以上の異なる天然の有機物質の混合物である、請求項１記載の方法。
【請求項２８】
前記天然の有機物質が、廃有機性汚泥、バクテリアの培養組織あるいは他の汚染された物質を含む、請求項１記載の方法。
【請求項２９】
前記天然の有機物質が、有毒物質を含み、該方法が該有毒物質を無毒化する、請求項１記載の方法。
【請求項３０】
前記方法が、前記天然の有機物質へ化学的官能基を導入する、請求項１記載の方法。
【請求項３１】
請求項１から３０のいずれか１項記載の方法により製造される、増大した疎水性を有する処理された有機物質。
【請求項３２】
前記処理された有機物質が２つ以上の異なる前記の処理された有機物質の混合物である、請求項３１記載の有機物質。
【請求項３３】
前記処理された有機物質が重金属含有物質と結合できる、請求項３１記載の有機物質。
【請求項３４】
前記処理された有機物質が食品グレードの製品である、請求項３１記載の有機物質。
【請求項３５】
液体浸透性の容器内に含まれる請求項３１記載の処理された有機物質を含む、食物中の油または脂肪の含有量を減少するための吸着剤。
【請求項３６】
（ａ）液体浸透性の容器内に前記処理された有機物質を置くこと；
（ｂ）食品製品の水性溶液中に前記の液体浸透性の容器を置くこと；
（ｃ）前記溶液中の油あるいは脂肪を前記処理された有機物質へ吸着させること；および
（ｄ）前記溶液から前記液体浸透性の容器を取り除くこと、
を含む、食物中の油または脂肪の含有量を減少するための請求項３１記載の処理された有機物質の使用方法。
【請求項３７】
請求項３１記載の処理された有機物質を含む、ガスフィルター。
【請求項３８】
前記フィルターはたばこフィルターである、請求項３７記載のフィルター。
【請求項３９】
前記天然有機物質がタバコ葉を含む、請求項３８記載のフィルター。
【請求項４０】
前記フィルターは自動車排気フィルターである、請求項３７記載のフィルター。
【請求項４１】
前記フィルターは空気フィルターである、請求項３７記載のフィルター。
【請求項４２】
（ａ）汚染土壌または砂に前記処理された有機物質を適用すること；
（ｂ）前記汚染土壌または砂へ前記処理された有機製品を混合し、前記処理された有機物質に前記汚染物質を吸着させること；
（ｃ）処理された有機物質および汚染土壌または砂の前記混合物へ水を加え、前記水および前記混合物を撹拌し、前記汚染物質を吸着した処理された有機物質を水面に浮かばせることを許容すること；および
（ｄ）前記水面から前記汚染物質を吸着した処理された有機物質を取り除くこと、
を含む、汚染土壌または砂から油および他の有機汚染物質を取り除くための、請求項３１記載の処理された有機物質の使用方法。
【請求項４３】
工程（ｄ）の後に、工程（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）が、前記土または砂が十分に浄化されるまで繰り返される、請求項４２記載の方法。
【請求項４４】
（ａ）前記天然有機物質へカーボネートまたは重炭酸塩組成物の溶液を適用すること；
（ｂ）８０−７００℃の温度範囲で、１分から２４時間の時間、酸化媒体中で前記有機物質を加熱するとともに、同時に前記有機物質の上に前記酸化媒体を流し、湿分と揮発性物質を前記有機物質から発生させ、該流れる酸化媒体によって除去すること；および
（ｃ）処理された有機物質を周囲温度に冷却すること、
を含む、天然有機物質の親水性を増加させる方法。
【請求項４５】
請求項４４記載の方法により製造される、増大した親水性を有する処理された有機物質。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の技術分野
本発明は、天然の疎水性親油性材料および吸着剤、並びに天然の親水性親油性の新しいクラスを生産するための、酸化的熱化学的乾燥プロセスに関係する。プロセスに使用された原料は広範囲のバイオマテリアル、フムス質物質、鉱物およびそれらの誘導体である。プロセスの製品は水に対する親和性は高いか又は低く、水溶液中、ガス状態または地表面上の油、炭化水素、有毒金属イオン、放射性物質、汚染物質および毒素に対しては高い親和性を有する。
【０００２】
本発明の背景技術
吸着は、設計の単純性、操作の容易さ、アクションの速度および有害物質への非感受性の理由により、水質汚濁をきれいにするための他の技術より優れていることが知られていた。疎水性親油性吸着剤（ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ  ｏｌｅｏｐｈｉｌｉｃ  ｓｏｒｂｅｎｔ）の大きな需要がある。そのような吸着剤の重要な必要条件は、高い選択性、高容量、迅速な補足、優れた浮力および長い寿命である。それらは経済的コストのトン数量において利用可能でなければならない。それらは実用上ふさわしい粒度、形および機械的な強さを有するべきである。世界が環境問題の増大するリストを興味を示しているので、汚染制御用吸着剤の再生可能性、非毒性、生物分解性および生物学的適合性の特質は重要である。
【０００３】
従来の様々な材料、たとえば活性炭、合成有機吸着剤、鉱物に基づいた吸着剤、コーティングに基づいた吸着剤、ピートモスおよびその他のものが、油および炭化水素を吸着するのに役立つことが知られている。これらはすべて、原料費、加工費およびパッケージングコストの結果、比較的高価で、したがって、工業規模上の応用範囲は狭められている。公知の材料の他の共通の損失は簡潔に以下のように要約される：あるものは浮力が小さいか、あるいは水に沈む；あるものは吸油量キャパシティーが低い；あるものは吸着が遅い；あるものは、吸着された油を非常に容易に失う；あるものは水と接触した直後に吸油能力を失う；あるものは、吸着の後に吸着された油と同じ粘着性を示す；あるものは、低温のように、典型的に遭遇する多くの環境条件の下で有効に働かない；あるものは、それら自身環境上の汚染物質である変性用化学薬品を使用しなければならない；あるものは有毒である；あるものは軽すぎるので、実際のフィールド使用で有効に広げることができない；あるものは、原料の出所供給が制限されている；また、あるものは生物分解性ではない。
【０００４】
天然の植物および農産物および残留物は、油と炭化水素の吸着に長く使用された。これらの材料は、安く、容易に利用可能で、およびバルク、顆粒、マット、パッド、不織布のシートとして容易に供給されるという長所を持ち、連続的な作業において使用された。例えば、処理されていないおがくずが油を吸着するために使用され、および処理されていない藁および羽毛が水の上にこぼれた油をきれいにするために使用されていた。しかしながら、天然の植物および農産物が水を急速に吸着しすぎ、そのため沈むので、水面上の油および炭化水素のコントロールには使用できないと常に考えられていた。
【０００５】
疎水性製品および吸着剤用の原料としての天然材料およびバイオ廃棄物の経済的魅力および環境上の利点のために、天然の親水性の植物および農業材料を疎水性親油性にするために多くの試みがなされてきた。変性のための努力には主として３つのカテゴリーがある：コーティング、反応、および加熱である。
【０００６】
コーティングプロセスは、疎水性の表面を得るために疎水性の試薬あるいはポリマーを加えることにより、原料を変性する。例は、米国特許４，５１９，９１８、米国特許４，９２５，３４３、米国特許５，０２１，３９０、米国特許５，４９２，８８１および米国特許５，８９１，９３７の中で示される。添加物は、製品の製造原価を増し、環境汚染の源でありえる。
【０００７】
反応するプロセスは、化学反応によって原料を変性する。例は、米国特許２，３５８，８０８、米国特許３，７７０，５７５、米国特許３，８７４，８４９および米国特許４，６０５，６４０の中で示される。再び、反応試薬は、製品の製造原価を増し、環境汚染の源である場合がある。
【０００８】
加熱プロセスは熱化学的反応によって原料を変性する。疎水性の物質は加熱プロセスの間に、原料の成分自体から生まれる。製造工程は単純で、低コストで、有毒物質を含まない。リグノセルロース材料の熱処理の前に、主として異なる温度レベルにおける熱縮合、トレファクション（ｔｏｒｒｅｆａｃｔｉｏｎ）および炭化のプロセスを含む。熱縮合は、２００℃と２８０℃の間の温度でのリグノセルロース材料の熱化学分解反応である。そのようなプロセスの例は米国特許４，９５４，６２０号の中で示される。トレファクションは、不完全な炭化を引き起こすために、大気と接触させて、および直接の熱の影響下で、２７０℃と３００℃の間の温度にリグノセルロース材料を短い時間暴露することである。そのようなプロセスの例は、フランス国特許８３９７３２と８７２１６４、ドイツ国特許２８０２２１３およびＥＰ００７３７１４に示される。炭化は、リグノセルロース材料の破壊によって生成されるタールの最大の除去を提供するために高温で、好ましくは約４５０℃で行われる。
【０００９】
米国特許４，５５３，９７８（Ｙｖａｎ）は、３０分から５時間の間、２００〜２８０℃の温度で、好ましくは２４０〜２６０℃の間で、中性雰囲気中のトレファクションによって野菜に由来する木質物質を変換するプロセスを示す。
【００１０】
米国特許４，７５３，９１７（Ｇｒｅｎｔｈｅ）は、水を含む繊維状のセルロース製品、特には不良品の亜硫酸塩ファイバーを急激な加熱に供し、内部の水のガス化によってファイバーの膨張を引き起こすことにより調製される疎水性吸着剤を開示する。好ましい加熱は、数分間、約５００°Ｆから７００°Ｆまで高温空気の流れの中で操作される。ファイバーを膨張するための急激な加熱の後に、ワックス状物質の薄いコーティングが、その表面にさらに適用される。
【００１１】
米国特許４，９５４，６２０（Ｂｏｕｒｇｅｏｉｓ）は、処理される物質と酸素を含まない熱いガスのクロスフローを使用して、３０分の間、２２０℃と２８０℃の間の温度で均一熱化学処理することにより、２％未満のヘミセルロース含有量、および出発物質の発熱量よりも約２０％大きな発熱量を有する、熱縮合されたリグロセルロース物質を開示する。
【００１２】
米国特許５，１１０，７８５（Ｒｅｅｄ）は、乾燥した松おがくずのような少なくとも１つの木質粒子を、約２８０℃以上で約３８０℃以下、および好ましくは３００℃と３６０℃の間で、約１０分間、選択的に制御された加熱分解に供し、ヘミセルロースを油状の親油性および疎水性の物質に変換することにより調製される、新規な組成物を開示する。加熱は回転式のオーブンの中で行なわれる。加熱装置の空気循環あるいは雰囲気のタイプについては言及されていない。
【００１３】
米国特許５，５８５，３１９（Ｓａｉｔｏｈ）は、空気入口のない回転式のオーブンの中で５〜１００分間、２５０℃から４５０℃の温度でリグノセルロースを熱することにより、油収着剤を調製するプロセスを開示するが、出口から木酢液および焦木性のガスの回避が許される。
【００１４】
日本国特許６２，０５０，３９３Ａ２（Ｆｕｍｉａｋｉ）は、石炭の燃焼または爆発を防ぐために、少なくとも１０体積％の酸素含量の不活性ガス、少なくとも１０体積％の蒸気を含んでいる熱ガス、あるいは１００％の蒸気中で、１８０℃から３００℃の温度で加熱することによる石炭の熱処理を開示する。１８０℃以上に石炭を熱することによって、石炭の内部湿分は減少する。また、フェノール基およびカルボン酸基のような酸素を含んでいる親水基は熱化学に分解されてなくなり、石炭が疎水性になり、吸湿性は減少する。
【００１５】
日本国特許１１，００９，９９２Ａ２（Ｔｓｕｔｏｍｕ）は、コーヒー成分が熱湯によって抽出されたコーヒー豆の残留物から製造されたガス吸着剤を開示する。残留物は、３００−４５０℃の範囲中の温度で酸化雰囲気の下で熱処理される。
【００１６】
フランス国特許９５３，００４およびスイス国特許２２８，８７７は、それぞれ２５０℃から３５０℃および２５０℃から３００℃までで行われるトレファクション操作を開示するが、それは操作が行なわれる雰囲気に関して精密ではなく、雰囲気は重要ではなく、したがって実際には操作は通常の周囲雰囲気下で行われていたと結論づけられる。
【００１７】
一般に、高温は、先行技術の加熱プロセスにおいては、非酸化性ガス媒体、または湿潤蒸気雰囲気の下で短い間供される。空気媒体が使用される場合、それは、単に空気が酸化の目的ではなく、最も経済的な、容易に利用可能な雰囲気であるためである。
【００１８】
酸化あるいはオゾン処理は、たとえば製紙業でパルプの脱色をするため、およびグラフト重合においてファイバーを活性化するためのように産業応用において公知である。その処理は、水性環境中で、低温で高濃度のオキシダントの中で通常実行される。製品は通常親水性である。米国特許４，４５９，１７４（Ｐａｐａｇｅｏｒｇｅｓ）は、脱リグニンのプロセス、並びに化学およびセミ化学のセルロースのパルプの漂白であって、３５３〜４２３Ｋ（８０および１５０℃）の温度でパルプがアルカリ媒体中の酸素での処理に供され、引き続いて塩基性のｐＨで過酸化物で処理されるプロセスを開示する。米国特許４，１２０，７４７（Ｓａｒｇｅ、ＩＩＩ）は、柔軟な親水性の吸着剤の、かさばったペーパーウェブであって、繊維を離解するに先立って化学溶液中でソーキングされた木材チップからの、熱機械的に繊維を離解したパルプを、次いで繊維を離解した後に４０〜約５５℃の温度でオゾンで処理することにより形成されるものを開示する。米国特許６，０２０，２７８（Ｇａｔｅｎｈｏｌｍ）は、非常に親水性の吸収性のハイブリッドファイバーの生産のためのグラフト重合の方法であって、９０分以内の間、好ましくは蒸気中で、１５−６０℃の温度領域でオゾニングすることによる方法を開示する。米国特許５，５４９，７８９（Ａｔａｌｌａ）は、ポリオキソメタレート脱リグニンまたは木部繊維あるいは木材パルプの漂白の間に、溶解されたリグニンと多糖類のフラグメントを湿潤酸化分解し、有機化合物と水を蒸発させるための方法を開示する。米国特許５，３４６，５４９（Ｊｏｈｎｓｏｎ）は、建築資材として有用な環境的に安定した形成物を生産する方法であって、製紙工場スラッジ、灰および水をオキシダントで処理し、周囲温度で、および乾燥炉を使用せずに、電磁エネルギー（好ましくは紫外線）に暴露する方法を開示する。ＷＯ８８／０９６２２（Ｏｌｓｏｎ）は、約３０〜６０℃で、過酸化水素のような酸化化合物で、甜菜中のシュウ酸および／または亜硫酸塩の量を減らす方法を開示する。
【００１９】
親水性の製品を作ることに関して、低温での酸化によって親水性表面に疎水性の表面を変更するいくつかの努力がなされた。例えば、米国特許５，３６９，０１２は、親水性水酸基の均一な親水性の表層を形成するために、１００℃以下、好ましくは４０℃未満の温度で、原子酸素あるいはヒドロキシルラジカルに物品の疎水性の表面を暴露することにより親水性にされた、有機高分子膜を生産する方法を開示する。架橋剤とともに、あるいは架橋剤なしで加熱することによる、いくつかの努力もなされた。例えば、米国特許５，１３７，５３７（Ｈｅｒｒｏｎ）および米国特許５，８７３，９７９（Ｎａｉｅｎｉ）は、個々に区別された、ポリカルボン酸架橋されたセルロース系繊維を含む親水性吸着剤構造物であって、非架橋のセルロース系繊維とＣ２−Ｃ９ポリカルボン酸橋架剤を加熱して、繊維内のエステル架橋結合を形成するものを開示する。加熱は、すべての残存水分を除去し、かつ架橋を引き起こすために、１２０℃から２８０℃の空気温度で５秒から２時間の間実行される。好ましくは、架橋剤はクエン酸である。米国特許５，７０９，７７４（Ｎａｉｅｎｉ）は、吸着剤構造物に使用されるための、空気中において熱処理された高セルロース繊維の調製方法であって、少なくとも５秒間、１２０℃から２８０℃に及ぶ温度範囲で大気圧下空気中で、毛羽立てつつ加熱することにより、架橋剤から水分が除かれる方法を開示する。
【００２０】
発明の要約
我々は、低い吸油量と高い水親和性を備えた植物および農業物質を、適当な温度で有効な気流下で、乾燥熱処理により改質し、それらの疎水性と親油性を増加させることができることを発見した。熱処理の効率は、オゾンのような活性酸素種の導入によりさらに改善されることができる。製品は疎水性および親油性になる。
【００２１】
この発見に基づく本発明の目的は、サイト上の油および炭化水素の吸着のための一連の新規な、安価で、速く作用する組成物を提供することである。組成物は、油か炭化水素に汚染されたサイトに容易に適用され、その後容易に再度捕集され、処理される。組成物は良好な浮力を持っており、油と炭化水素の吸収の前に、およびその吸収の後に、水面の上に長い間浮かぶことができる。それらは、水の表面から油と炭化水素を取り除くために高い吸着のキャパシティーを持っている。また、油に汚染された組成物が除去されるまで、それらを保持する。
【００２２】
発明の目的は、水と接触し、部分的に水で飽和された後でさえ、油と炭化水素を吸着することができる効率的な新規な組成物を提供することである。
液相だけでなくたばこの煙および自動車排ガスのような気相中並びに油で汚染された土壌および海岸のような固体の基体中の油および炭化水素の吸収のための新規な組成物を供給することも本発明の目的である。
油と炭化水素のための高い吸収だけでなく毒性金属イオン、放射性物質および他の汚染物質を結合するための新規な吸着剤を供給することは本発明の別の目的である。
吸着剤だけでなく絶縁、建築物、充填物、パッケージ、家庭用製品、使い捨ての食器、サニタリー用品、織物、動物のベットおよび厩藁（ｌｉｔｔｅｒ）、土壌改良剤、生物親和性クロマトグラフィー、医薬品キャリヤーおよび食物のような、様々な他の用途のための新規な製品を供給することは本発明の別の目的である。
【００２３】
単純で低コストの、環境上無害で効率的に、疎水性親油性製品および収着剤、並びに親水性親油性製品を調製する新規なプロセスを提供することはさらに本発明の別の目的である。
化学薬品での原料の前処理によって最終生産物へいくつかの官能基を導入するためのプロセスを提供することは本発明のさらなる目的である。
大規模な工業規模で生産することができる、一連の新規な組成物を提供することは本発明のさらなる目的である。組成物は使い捨ての製品および吸着剤と見なすことができる。使用後に経済的で安全な方法でそれを回収するか、廃棄することができる。それらは環境上無害で、安全で、安定していて、生物分解性である。
【００２４】
容易に利用可能な農業・林産物、植物、動物、甲殻類のシェルの全体として、あるいは一部分、あるいはそれの誘導体、並びに廃棄物を、疎水性親油性製品、および親水性親油性の製品および吸着剤を作るための原料として使用することができるプロセスを提供することは本発明のさらなる目的である。
粉末、マット、パッド、ソックス、ブーム（ｂｏｏｍ）、枕、紙剤、布、不織布のシート、カラム充填剤のようなすべての可能な物理的な形式で利用可能であり、連続作動する装置において使用される新規な製品を提供することは本発明のさらなる目的である。  製品と吸着剤も、原料で作られている１次および２次製品から調製することができる。
製品の必要により、異なる程度の疎水性で、天然の親水性の物質を疎水性親油性製品へ変更するためのプロセスを提供することは本発明のさらなる目的である。
【００２５】
本発明は、親水性／疎水性の特性を変更するために天然資源を処理する一般的なプロセスを示す。そのプロセスは単純であり、容易で、効率的で、低価格で、そして環境上無害である。酸化熱化学乾燥プロセスは、セルロース、ヘミセルロース、リグニン、でんぷん、ペクチン、キチン、タンパク質、ポリフェノール、フムス質およびそれらの組み合わせのような天然資源中の成分を酸化させ、部分的に分解させ、異なる前処理方法に応じて、疎水性親油性か、または親水性親油性にする。
天然資源は、森のような、広範囲のバイオマテリアル、フミン質物質、鉱物およびそれらの誘導体を含み、たとえば、木材、樹皮、葉、藁、茎、殻（ｈｕｓｋｓ）、シェル（ｓｈｅｌｌ）、根、花、種、豆、草、髄、小麦粉、海草、海綿動物、バガス（ｂａｇａｓｓｅ）、砂糖モロコシ（ｓｕｇａｒ  ｓｏｒｇｈｕｍ）、甜菜、米、小麦、トウモロコシ、ライ麦、大麦、オート麦、雑穀（ｍｉｌｌｅｔ）、篩部（ｂａｓｔ）、リネン、苧麻（ｒａｍｉｅ）、ピーナッツ、オイルやし、タバコ、茶、綿、布帛、紙、段ボール箱、パルプ、都市廃棄物、庭ゴミ、マッシュルーム培養土残留物、羽毛、羊毛、髪の毛、藻、菌類、バクテリア、ピートモス、亜炭、チャコール、カニの甲羅および小エビの殻を包含する。
【００２６】
疎水性親油性製品および吸着剤または親水性親油性製品を調製するプロセスは、ガス流通系を装備した、熱化学対流装置あるいは窯中で、空気あるいは新鮮な空気およびオゾンの混合物のような酸化性媒体中で、湿らせられた原料を、８０℃から７００℃の温度で、好ましくは１１０℃から３００℃の温度で、あらかじめ決められた時間、加熱することを含む。疎水性親油性特性を生産する処理の効率は、水中で煮沸すること、酸性またはアルカリ性溶液中でソーキングすること、機械的に膨張させること、揮発性の試薬を加えること、および凍結させることのような、原料の上記の前処理の１つあるいはそれらの組み合わせにより改善されることができる。しかしながら、原料のカーボネートあるいは重炭酸塩によるユニークな１つの前処理は、親水性と親油性の２機能性の製品に帰着する。様々な酸化性熱化学乾燥条件の下で異なる天然資源から作られた、疎水性親油性製品および親水性親油性製品のシリーズは、異なる特性を持っている。また、低コスト、効率的、生物分解性、環境上無害で、広く適用可能である。油、炭化水素、毒性金属イオン、放射性物質、疎水性の汚染物質および毒性製品の即時および緊密な吸着能力を有するこれらの製品は、水溶液中、気体中の、あるいは地表面上の、吸着剤、キャリヤーおよびフェンシング材料として広く使用することができる。
【００２７】
耐水性、耐湿性、耐腐敗性、耐菌性、耐バクテリア性、衝撃吸収性、難燃性、寸法安定性、デリグニファイド（ｄｅｌｉｇｎｉｆｉｅｄ）、脂肪親和性の強い特徴を有するこれらの製品は、たとえば絶縁、建築、充填物、家庭用品、使い捨て食器、パッケージング、サニタリー用品、バイオ親和性クロマトグラフィー、動物用ベッドおよび厩藁、土壌改良剤、織物、医薬品キャリヤー、そして食品産業などにおいて広範に使用できる。エネルギー的に改善した製品は、エネルギー生産に使用することができる。副産物として酸化性熱化学乾燥プロセス（ｏｘｉｄａｔｉｖｅ  ｔｈｅｒｍｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ｄｒｙｉｎｇ  ｐｒｏｃｅｓｓ）からリリースされた製品は、化学薬品として使用することができる。親水性親油性製品は、さらにおむつおよび生理用品のような一般的な目的の製品および吸収性物質、並びに工業用途のために使用されることができる。
【００２８】
好ましい実施態様
疎水性親油性製品または親水性親油性製品を調製するプロセスは、ガス流通系を有する熱化学対流装置あるいは窯中で、湿った原料を、８０℃から７００℃の温度、好ましくは１１０℃から３００℃の温度で、空気あるいは新鮮な空気およびオゾンの混合物のような酸化性媒体の中で、１分から２４時間、好ましくは５分から１０時間、加熱することを含む。
【００２９】
原料あるいは出発物質は、天然由来の有機物質である。それらは、多糖類、ヘテロ多糖類、ポリフェノール、タンパク質、フムス質およびそれらの組み合わせの成分を包含する、広範囲のバイオマテリアル、フミン質、鉱物およびそれらの誘導体から成る。適当な原料としては、木材、樹皮、葉、藁、茎、殻、シェル、根、花、種、豆、草、髄、小麦粉、海草、海綿動物、バガス、砂糖モロコシ、甜菜、米、小麦、トウモロコシ、ライ麦、大麦、オート麦、雑穀、篩部、リネン、苧麻、ピーナッツ、 オイルやし、タバコ、茶、綿、布帛、紙、段ボール箱、パルプ、都市廃棄物、庭ゴミ、マッシュルーム培養土残留物、羽毛、羊毛、髪の毛、藻、菌類、バクテリア、ピートモス、亜炭、チャコール、カニの甲羅および小エビの殻、およびこれらの混合物を包含する。
【００３０】
原料の物理的な形態は、酸化性熱化学乾燥プロセスの効率に重要な影響がある。原料の構造および反応基が、できるだけ酸化性媒体および加熱温度に暴露される場合に、最良の効率が達成される。したがって、小さなサイズ、あるいは薄層が、原料の好ましい物理的な形態である。しかしながら、他の要因、たとえば加工費、コストと効率のバランスおよび最終生成物の所望の物理的な形態が考慮される場合、粒状へ処理する必要がない原料の容易に利用可能な天然の形態のいくつかの例が好まれる場合がある。
【００３１】
藁の束、ニット製品、布帛、紙、使い捨て食器、段ボール箱などのような原料で作られている製品は、出発物質として同様に使用することができる。廃棄物あるいはあらかじめ作られた製品を出発物質に使用するのは経済的で実際的である。  原料は乾燥していてもよいが、加熱に先立って好ましくは湿らせられる。乾燥した原料は湿らせられた原料よりも、酸化性熱化学乾燥プロセスにより抵抗性がある。乾燥した原料が、酸化性乾燥条件で加熱される場合、湿らせられた原料の場合よりもはるかに高い発煙および発火の危険がある。さらに、乾燥した原料がプロセスの中で使用される場合、疎水性はほとんど増加しない。原料を湿らせることは、処理中の材料の発煙および発火の危険を低下させて、材料を膨張させ、より多孔質な構造を生産し、よりよい酸化のための加熱時間の延長を許容する。
【００３２】
原料を湿らせることは、フリーラジカル反応を促進するとも考えられる。それは、酸化性熱化学乾燥プロセスの間に親水性疎水性の特性を変更する際に重要な役割を果たす場合がある。正確な量の湿気は重要ではない。しかしながら、原料があまりにも多くの湿気を含むと、余分なエネルギーが水の蒸発に必要とされる。原料が重量で６０−７０％の過剰湿気を含んでいる場合、スクィージング、遠心分離、および空気乾燥のような機械的な手段による過剰な湿気の除去を、酸化性熱化学乾燥反応を実行する前に行うことが好ましい。さらに、以下に議論されるように、材料が前処理される場合、原料中の過剰の湿気の除去は重要である。
【００３３】
この明細書中で、用語、酸化性熱化学プロセスに使用されるような「乾燥」は、湿らせられた出発物質と比較して、最終製品中の湿気が減少していることをいう。いくつかの実施態様において、プロセスの間に、補足の水が処理されている有機物質に加えられる場合があるが、すべての場合において最終生成物は出発物質より乾燥している。
酸化性熱化学乾燥プロセスの期間は、原料の性質、原料の物理的形態、加熱装置中の原料の量、酸化媒体、温度、酸化媒体の循環の速度、および触媒の使用の有無に依存する。
それが必要な処理温度を生成することができ、効率的な空気循環および酸化媒体が供給され、急速に要求された温度に原料を熱し、かつ材料からリリースされた湿気と揮発分を取り除くことができる限り、酸化の熱化学の乾燥反応に使用される、熱化学の対流装置あるいは窯の具体的形式は、重要ではない。
【００３４】
図面は、発明のプロセスを行なうための装置の好ましい実施態様を示す。対流オーブン２は発熱体４およびターボ送風機６を有する。オーブンは、すべてのガス状物質の自由な排出を許容するためにベントポート（示されない）を含んでいる。オーブンは、開いたサンプル反応コンテナー８を有し、これは反応酸化媒体の均一な通過を保証するためにサンプル１２を支持するスクリーン１０を有し、陽圧換気装置を接続するために、コンテナーの底部にガス入口１４を有する。換気装置は、加熱コイル１６を有し、その内部を流れる酸化性ガスがオーブンの熱の受動的熱伝導によってあらかじめ加熱される。コイルの１つの端はガス入口１４と連結され、また、もう一つの端は、ガス導管２６を介してオーブンの外部の換気装置の部分と連結する。ガス導管２６は、続いて：内部にインストールされた紫外線ランプ１８（５ワット有効、２５４ｎｍ）、気体流量計２０およびガスサプライヤー、たとえば、空気圧縮機２２あるいは他のガスサプライヤー２４と連結される。ガスの流量は、０．２５リットル／分から１０リットル／分まで調整可能である。
【００３５】
操作は好ましくは大気圧で行われるが、所望の場合、装置中のガス圧力を増加させることができる。バッチ、半連続的あるいは連続処理はすべて適当である。さらに、マイクロ波、高周波加熱および赤外線加熱のような他の方法は、熱化学装置にふさわしい。高い温度で高速度気流中の材料を熱し乾かすフラッシュドライングも、本発明の中で使用することができる。
【００３６】
酸化性媒体は、酸化性熱化学乾燥処理中に原料が暴露される環境である。それは、酸化条件の下で酸素あるいは非常に反応的なフリーラジカルをリリースすることができる空気、酸素、オゾン、過酸化水素あるいは任意の酸素を含んでいる材料のようなガスまたは水の状態でありえる。２５０℃より下の適用温度（オゾンはその温度では熱化学的にあまり急速に分解されない）で、酸化性媒体のための新鮮な空気およびオゾンの混合物のような活性な酸化剤を使用することが好ましい。オゾンは、約２７０℃（５１８°Ｆ）の温度で直ちに酸素に変換される。２５０℃以上の温度においては、酸化性媒体として空気、空気と酸素の混合物、液体のオキシダントあるいは他の熱化学に安定したオキシダントを使用することが好ましい。
【００３７】
乾燥した酸化性ガスの媒体は、酸化性熱化学乾燥プロセス全体に好ましく使用される。しかしながら、酸化性熱化学処理の前半に蒸気およびオゾンの混合物のような湿潤酸化性ガス媒体を使用し、ついで最終生産物を乾かすために乾燥した酸化のガスの媒体を処理の最後の半分に使用することは適当である。熱された時に、発煙または発火しやすいか、またはその構造が破壊されやすい材料の場合、または処理された生成物に高い機械的強度が必要とされる場合には、２段階の酸化、すなわち、最初に湿潤酸化性ガスの媒体により湿潤加熱し、ついで乾燥した酸化性ガス媒体で乾燥加熱し、湿潤加熱時間を長くすることが好ましい。
【００３８】
好ましくは、反応物の相互作用を最適化し、反応速度を増加させて、許容水準へ材料を酸化させるのに必要な時間を最小限にすることために、原料はできるだけ酸化媒体と接触されるべきである。酸化の効率は、酸化反応を加速し、かつ許容水準へ原料を酸化させるのに必要な時間を最小限にするために、金属鉄および金属酸化物のような触媒を導入することにより、さらに改善される場合がある。酸化性熱化学乾燥プロセス中の条件はある材料についてよりよい結果を得るために変更することができる。そのような変更としては以下を含む。
（１）プロセスの異なる段階で異なる酸化性媒体を適用すること；
（２）原料が湿らせられている場合、処理の初めに酸化物質のより高い濃度を適用し、後でより低い濃度に変えること、およびその逆；
（３）原料が湿らせられている場合、処理の初めに高温を適用し、後で低温に変えること、およびその逆。
【００３９】
酸化性熱化学乾燥処理が、原料中のいくつかの化学成分あるいはバイオ毒素を解毒するかその性質を奪うことができることは本発明の利点である。廃有機性汚泥あるいはバクテリア培養株が原料として使用される場合、あるいは、天然の原料が汚染されている場合、これは有用である。したがって、本発明の製品および吸着剤はオリジナルの原料よりはるかに安全にされる。
【００４０】
高温で純粋なオゾンあるいは濃縮酸素を使用することは燃焼および爆発の高い危険があることが理解される。衝撃波、電気的なスパーク、熱あるいは十分な強度の光フラッシュは、ガス状オゾンの爆発を開始することができる。不純物、温度または圧力の突然の変化、熱、電気的なスパークあるいは機械的な衝撃は、純粋な液体のオゾンおよび酸素中の濃溶液の爆発を開始することができる。しかしながら、本発明中のオゾンの使用濃度は燃焼と爆発の危険を最小限にするほど低く維持される。
【００４１】
酸化性熱化学乾燥プロセスの効率を増加させるために、原料は、好ましくは次の前処理の１つあるいは組み合わせに供される。原料の前処理は、主に膨張させ、表面積を増加させ、ポロシティーを生じさせ、水素結合を弱くするかまたは破壊し、無定形領域を生じさせ、反応性を増加させ、部分的にオリジナルの構造を破壊し、それにより酸化熱化学乾燥反応に反応基をできるだけ多く暴露することにより行われる。
【００４２】
水の中で煮沸することによる前処理：
原料は、１分から３０分の間、水道水中で煮沸される。次に、過剰の水は絞り出される。
いくつかの温水可溶成分はこのステップによって削除される。
【００４３】
酸性溶液と混合することによる前処理：
原料は、クエン酸、酢酸、ギ酸、シュウ酸、乳酸、リン酸およびフィチン酸のような、１つ又は複数の酸のミリモルからモル濃度までと混合され湿らせられる。さらに、それは酸性溶液ほど効率的ではないが、飽和石灰水および５％の水酸化ナトリウムのようなアルカリ性溶液中での原料の混合による前処理も許容可能である。よりよい疎水性はこのステップを加えた後に得られる。
【００４４】
機械的膨張による前処理：
原料は、乾式膨張および湿式膨張をはじめとする、一般に公知の膨張技術で膨張する。前処理はより多くの多孔質構造に帰着し、内部および相互の水素結合を破壊し、原料中のより多くの反応基を露出させる。
揮発性の試薬と混合することによる前処理：
原料は、アルコール、アセトン、ｎ−ヘプタン、ｎ‐ペンタンおよびイソペンタンのような揮発性の試薬で湿らせられる。この目的も膨張と露出である。
凍結による前処理：
原料は、冷凍装置に入れられるか、液体窒素と混合され、十分な時間０℃から−１９５℃の間の温度に保持され、ついで直接酸化性熱化学乾燥反応において使用される。凍結によって形成された結晶化構造は、酸化熱化学乾燥処理を受けやすい。凍結と熱化学処理の間の速い加熱速度および大きな温度差は、原料の構造を変えるのを支援する。
【００４５】
様々な化学薬品が原料の前処理に関してテストされた時、それらのうちの多数が最終生産物の疎水性／親水性特性に対してほとんど影響しないか、あるいは制限された影響しか持っていないことが知られた。したがって、高価な清浄化工程なしで、原料として、廃棄紙スラッジのような複雑な無機・有機の成分を含んでいる廃棄物あるいは汚染された製品を使用することは本発明の利点である。
【００４６】
酸化性熱化学乾燥処理と一緒の前処理は、ある用途の最終生産物へいくつかの官能基を導入するための一般的なプロセスを提供することができる。例えば、硫酸、硝酸、リン酸、フィチン酸、クエン酸、ＥＤＴＡおよびホルムアルデヒドのような官能基を備えた化学薬品による前処理は、イオン交換機能のような特殊目的のための最終生産物へ官能基を導入することができた。
酸化性熱化学乾燥処理が親水性の物質を疎水性親油性のものに変更する理由は、まだ明らかではない。オゾンに関連する酸化は２つのプロセス、すなわち直接のオゾン攻撃プロセス、および水酸基のアクションに対応するヒドロキシルラジカルに基づいたプロセスを含んでいる場合がある。直接の分子オゾン消費の速度定数はｐＨに依存する。
【００４７】
低いｐＨおよび高いカーボネートまたは重炭酸塩濃度は直接の分子攻撃を促進する。ヒドロキシルラジカルに基づいたプロセスによるオゾン消費は、ラジカルトラッぷの濃度、水性環境、ｐＨおよび直接消費されたオゾンの量に依存する。間接のヒドロキシルラジカル攻撃は、高いｐＨ、ラジカルスカベンジャーの低濃度、および水中のオゾンの分解を引き起こすための過酸化水素または紫外（ＵＶ）光のような物質を活性化するものの存在によって促進される。ヒドロキシルラジカルに基づいたプロセスが、オゾンに関連する酸化性熱化学乾燥プロセスに重要な役割を果たす場合があるといういくつかの徴候がある。湿潤環境を供給する湿らせられた原料は、ヒドロキシルラジカルに基づいたプロセスによって非常に促進されるように見える。酸化が、原料の無定形領域で容易に生じる。
【００４８】
したがって、より多量の無定形部分、およびより多量の露出した反応基を得るための、原料の前処理は非常に好ましい。製品の疎水性の特徴は、恐らく、抽出可能な成分および改質された成分の２つと関係がある。抽出可能な成分は、疎水性の層を形成するために製品の表面にほとんどが配置されている、抽出可能な有機試薬である、比較的より小さな分子である。改質された成分は酸化し、部分的に分解した分子であるが、依然として大きな分子であり、製品の疎水性バックボーンを形成する。酸化性熱化学条件の下での原料の非特異性の改良および部分的な分解は、高分子製品のより高い安定性に帰着する。主要な酸化分解反応は、製品の親水性の特性の同時的減少と一緒の、主成分からの水酸基の損失における、水と二酸化炭素の開裂による。原料中のほとんどの最初の抽出物は恐らく処理中に蒸発するが、主成分も様々な揮発性の生成物を含む抽出可能な成分および改質された成分に徐々に変換される。以下に記述された例１１におけるサンプル＃１６は、おがくずが２時間３５０°Ｆ（１７７℃）で処理され、茶色の疎水性親油性吸着剤が生成されたことを示す。酸化性熱化学乾燥プロセスの間の材料の色の変化あるいは明るさの減少は、共役炭素対炭素二重結合およびカルボニル基のような異なる発色団の部分を含んでいる分解生成物の形成の結果である。酸化および熱化学の両方の要因が疎水性親油性製品および吸着剤を生産するのに重要であると信じられている。
【００４９】
以下に記述された例１１におけるサンプル＃１７は、６．５時間２５０°Ｆ（１２１℃）の低い温度では、原料のそれに似ている色を備えた吸着剤を生産するようにおがくずを処理することができることを示す。疎水性の成分は、必ずしも大規模な減成あるいはトレファクションか、炭化を伴わなずに、低温で酸化性熱化学乾燥処理中に生産することができる。低温の加熱プロセス中に、酸化は支配的な要因であり、一方、減成あるいはトレファクション、または炭化はほとんどまたは全く生じなかった。原料が高温で熱される時、大量の分解を伴いつつ、酸化は著しく促進される。温度が高いほど酸化速度は速く、そして減成速度も速い。ほとんどの酸化が材料の表面で生じると信じることは合理的である。酸化は疎水性の特性への最も重要な寄与をすると信じられている。温度は、酸化の効率を促進するのを支援する。また、最初に湿潤され、ついで乾燥された環境は酸化の特性を指向する。
【００５０】
一般に、原料の様々な化学あるいは物理的方法による前処理はほぼすべて、酸化性熱化学乾燥プロセスの後に多かれ少なかれ疎水性親油性改良に帰着する。しかしながら、ミリモル濃度のカーボネートまたは重炭酸塩の前処理は、異なる結果、すなわち親水性の著しい増加と、幾分かの親油性に結びつく。その理論的な説明はまだ明らかではない。それは、オゾンが酸化性媒体として適用された時の、オゾン分解のフリーラジカル鎖の禁止に関係するかもしれない。カーボネートと重炭酸塩のイオンは、ＯＨラジカルを消費することができるフリーラジカル反応の公知のインヒビターおよびラジカルスカベンジャーである。カーボネートまたは重炭酸塩は、ラジカルスカベンジャーとして、オゾンを安定させる場合があり、２つの結果をもたらす：
（１）より多くのオゾンが直接およびより選択的な反応に利用可能になる；
（２）より少ないＯＨのラジカルにより誘起された酸化が生じる。
【００５１】
したがって、カーボネートまたは重炭酸塩の存在は、オゾン処理反応の性質に影響を及ぼす場合がある。重炭酸塩はよく知られているベーキングパウダーおよび脱臭材である。本発明は、カーボネートと重炭酸塩の新しい用途を見いだし、天然資源から親水性親油性製品を作るための一般的な低価格プロセスを提供する。製品は弱アルカリ性である。それは、インフェステーション（ｉｎｆｅｓｔａｔｉｏｎ）がなく、製品の長い貯蔵を許容するという点で利益である。製品もさらなる中和をし、あるいはその中和なしで、吸収性の紙、吸着剤、サニタリー用品、動物ベッドおよび厩藁に、および工業的用途の吸収性物質として使用することができる。
【００５２】
原料の特性、前処理、オゾン濃度、新鮮な空気とオゾンの比率、空気流速度、温度レベル、加熱速度および加熱期間のような酸化熱化学乾燥プロセスの多数の変数はすべて、異なる方向付け、プロセスの異なる効率、疎水性の異なる程度を提供し、プロセスが一連の疎水性親油性製品および吸着剤、または親水性親油性製品を供給することを可能とする。本発明によって生産された疎水性親油性吸着剤は、高い吸収速度、大きな吸着キャパシティー、水溶液中に油と炭化水素をよく保持する力を持っている。製品は、秒から分までの時間範囲の速度で吸着する。吸着剤は、水面で１キログラムの吸着剤あたり２―３５リットルの油を吸着するキャパシティーを持っており、浮かび続ける。
【００５３】
本発明によって生産された疎水性親油性吸着剤は軽い密度、高い疎水性および許容可能な機械的強さを持っている。吸着剤は、水の中に吸着された材料を保持し、かつ長期間水の表面に浮かぶ能力を有し、したがって、それらは後に容易に集め、回収し、処分することができる。
【００５４】
本発明の疎水性親油性吸着剤の重要な特徴は、水と接触して部分的に飽和した後にさえ、それらが依然として油と炭化水素を吸着することができるということである。油が、水で部分的に飽和されている吸着剤に適用される場合、油は吸着された水の少なくとも１部と置き換えられることができる。水と振り混ぜられた後に時間が経過するにつれて、吸着剤の油吸着キャパシティーは徐々に減少する。
【００５５】
本発明の疎水性親油性吸着剤の別の重要な特徴は、粒状になった時、吸着剤が水面上で粘ちゅうな重質油（例えば原油）に適用されるということである、得られる集塊吸着剤／油／水複合体、比較的非粘着質になる。したがって、複合体はサイトから比較的、容易に取り除くことができる。
さらに、本発明の疎水性親油性吸着剤は、高い吸着キャパシティーで乳化された油を吸着することができる。しかしながら、それらは、洗剤で処理された油を吸着することができない。
現在の疎水性親油性吸着剤の油吸着キャパシティーおよび疎水性は、１−１０のｐＨ、０−３０％のＮａＣｌ濃度および０―１００℃の温度でよく保持される。したがって、本発明の吸着剤は、海での石油流出クリーニング処理のようなサイトでの油クリーニングに使用することができる。
【００５６】
本発明の吸着剤製品は疎水性親油性であり、ガソリン、ディーゼル燃料、モーターオイル、パラフィン、原油、重質油、キャノーラ油、トウモロコシ油などの油類、並びにアセトンおよびアセトニトリル、アニリン、ベンゼン、ブタノール、二硫化炭素、四塩化炭素、クロロホルム、シクロヘキサン、ジクロロメタン、ジエタノールアミン、ダイオキシン、エタノール、エチルエーテル、エチレングリコール、ホルムアルデヒド、ヘプタン、ヘキサン、ヘキセン、イソブタノール、イソプロパノール、灯油、メタノール、ペンタン、石油エーテル、フェノール、プロパノール、プロピレングリコール、テトラヒドロフラン、トルエンおよびキシレンのような他の炭化水素へ優れた吸着親和性を示す。さらに、吸着剤は、合成油、燃料、冷却液、溶剤、ペイント、芳香物化合物、スルフィド、医薬、ポリマー、殺虫剤、殺真菌剤、除草剤および放射性物質のような広範囲の化学薬品を結び付くことができる。アニリン、安息香酸メチル、ベンジルアルコール、四塩化炭素、ジエタノールアミン、フタル酸ジメチルおよびアセト酢酸エチルのような水より大きな密度を有する炭化水素の場合には、炭化水素は水と混合した後により低い相に沈む。吸着剤が水相の表面に適用され振られる場合、それらは低い相まで急速に沈み、化学薬品を吸着する。
【００５７】
本発明の疎水性親油性製品は、たとえば、たばこ煙の濾過、自動車排ガスの濾過および屋内の空気の清浄化などの、ガス相中の油あるいは炭化水素の吸着において効率的であり、ホルムアルデヒド、硫化水素、チオールおよびアンモニアのようなのような、悪臭および匂いを除去する。疎水性親油性吸着剤は、ダイオキシンのような非常に脂肪親和性の強い毒素に対して強いバインディングを持っているべきである。
【００５８】
疎水性親油性製品は、さらに土、砂、コンクリート、石、草地、コンテナー、手、デッキ、砂浜および海岸、並びにそれが付着するところならどこからでも、油と炭化水素を取り除くことができる。例えば、油に汚染された海岸を清潔にすることは、油で汚染された区域の土の上に吸着剤を適用し、暫くの間油を吸い上げさせることにより遂行される場合がある。その後、吸着剤−油複合体は水によって持ち上げられる場合がある。機械的な手段により、浮かんでいる吸着剤／油／水複合体を集めることができる。
【００５９】
本発明の疎水性親油性吸着剤は、毒性金属イオンおよび他の毒素の小さな結合キャパシティーを持っている。鉛および水銀のような無機の重金属イオンに対する結合キャパシティーは、１グラムの吸着剤について約１ｍｇのＰｂ２＋および１グラムの吸着剤について約１ｍｇのＨｇ２＋である。
本発明の疎水性親油性、または親水性親油性吸着剤が、低コスト、効率的で、広く適用可能であるので、あるいは少なくともいくつかの分野の中で広く用いられているが高価な活性炭および活性炭素繊維と部分的に置き換え、またはそれらと一緒に使用することができる。
更に、本発明の製品は異なる濃度の様々な汚染物質の最大洗浄効率を得るために、他の商用吸着剤と一緒に、および／または他の非吸着プロセスと一緒に使用することができる。
【００６０】
本発明の製品は、微粒子、グラニュール、ペレット剤、フィラメント、ボード、ブロック、それらの天然の状態の全体、バルク、マット、パッド、ソックス、ロール、ブーム、枕、毛布、ストリング、ロープ、紙、布、不織布のシート、薄膜、膜、カラム充填材などのような任意の所望の物理的形態に作ることができる。
本発明中の様々な原料からの吸着剤は吸着と吸収に異なる態様を持っている。
例えば、切り藁で作られていた吸着剤の場合では、酸化性熱化学乾燥処理の後に微粉砕された形態のものは、砕かれていないものより約５０−１００％吸着が増加する。
対照的に、葉とシェルで作られていた吸着剤のサイズは、吸着の効率に重要ではない。
本発明の酸化性熱化学乾燥処理は、吸着剤の吸着および吸収の両方を改善する。
いくつかのタイプの原料は、生産工程において、吸収より吸着におけるよりよい改良を得る。その一方で他のタイプは、吸着より吸収においてよりよい改良を得ている。
したがって、吸着剤のコンビネーションは非常に有用であり、それは、本発明によって調製された異なるソースからの１つ以上の吸着剤を含む場合があり、他のタイプの収着剤および／またはいくつかの官能基を有する他の物質と一緒に含むことができる。
【００６１】
それは、異なるソースからの原料を、酸化性熱化学乾燥処理のために同時に混合することができることは本発明の別の利点である。
異なる天然資源は処理中に異なる初期抽出可能な成分を有し、処理の間に異なる生成物を提供する。
処理された材料中を移動可能な抽出可能な成分によって寄与された疎水性の特性を最大限にするために、混合原料を一緒に処理することは有益であり、特に、これらの原料が非常に疎水性で高いパーセントの抽出可能な成分を持っている場合に有益である。
吸着剤が油または炭化水素で飽和された後、ある量の吸着された材料は、集めた吸着剤／化学薬品混合を圧縮するか、真空に供するか、遠心分離することにより回収される場合がある。
【００６２】
本発明の製品は一度だけ使用で使い捨ての吸着剤として使用することができ、灰化、埋立処分あるいは生物分解により、吸着の後に経済的で安全なやり方で処分することができる。さらに、使用された吸着剤の回収手段も利用可能であり、これは酸化性熱化学乾燥処理に類似し、吸着剤が再使用されることを可能にする。
耐水性で、湿りにくく、耐腐敗性、菌耐性、耐バクテリア性、難燃性、衝撃吸収性で、寸法安定性のある本発明の製品は、たとえば、絶縁体、建築物、充填物、パッケージ、家庭用品、使い捨て食器、紙、サニタリー用品、動物ベッドおよび厩藁、土壌改良剤および織物のような用途において使用することができる。
製品は食品産業の中で使用することができる。リグノセルロースを含んでいる繊維材で作られた製品は、特に高温で酸化性熱化学乾燥処理中に脱リグニン化される。このプロセスは、人間および非人間の哺乳動物の両方において消費される食物と食物繊維を供給する。製品はさらに食物的に安全な方法を提供することができる。過剰の脂肪、油およびグリースを吸収するために、それは通常のクッキングプロセスおよびクッキングエリアに組み入れることができる。
【００６３】
製品は医薬品キャリヤー、除草剤キャリヤー、殺虫剤キャリヤーおよび肥料キャリヤーのような、一定期間にわたる遅延解放性用の吸着された疎水性の脂肪親和性の物質を確保または保持するためにキャリヤー材料として使用することができる。
乗り物の中へ図面に記載されたタイプの装置を設置することが可能であり、たとえば、輸送手段の不備などの理由により商業的製品が利用できない場所のような、必要とされる場所に製品を供給する、便利なオンサイトサービスを提供できる。
本発明の製品は安全で、安定していて、急速に生物分解可能である。それらは、生産、使用および処分において、環境上無害であり環境上にやさしいものである。酸化した製品あるいはオゾンで処理された製品は、原料と比較して生分解性が増加されている。
【００６４】
実施例
以下に記述された実施例において、次のテストは、酸化熱化学乾燥プロセスの製品について行なわれた。
（ａ）  水吸吸収テストおよび沈降パーセンテージ：
製品と水の完全な接触をするために、固定量の製品が、１０−３０秒間、蓋をされたボトル中で真水と激しく振り混ぜられる。振り混ぜられた製品は層が再度形成されるまで、しばらくの間、静置された。異なる時間において、底に沈んだ製品のパーセンテージが記録される。ボトルは、各測定の前に激しく振り混ぜられる。テストの結果は疎水性／親水性特性を示す。水の速い吸収、および短時間における沈降する製品の高率は、強い親水性の特徴を示す。その一方で水の遅い吸収、および長い時間にわたる沈降した製品の小さなパーセンテージは、強い疎水性の特徴を示している。
【００６５】
（ｂ）  油吸着テスト：
廃モーターオイルの一定量が水の表面上に注がれる。次に、本発明の製品の一定量が油に適用され自然にしばらくの間油を捕らえることを許容し、ついで温和な撹拌を行う。使用される油の量は完全に製品を飽和するのに十分である。油で飽和されている製品は、ストレーナーで除去され、過剰の油を取り除くために５分間流れ出ることを許される。捕捉されなかった油のボリュームを測定するか、あるいは、油製品混合物の重量が量られる。油吸着キャパシティーは１グラムの乾燥した製品当たりのミリリッターでの油、または１グラムの乾燥した製品当たりのグラムでの油として計算される。テストの結果は、製品の親油性特徴を示す。
【００６６】
（ｃ）  短い水接触の後の油吸着テスト：
製品が湿潤されるまで、製品と水の完全な接触をするために、固定量の製品が１０−３０秒間真水とかき混ぜられる。容器は０．５分間静置され、次に、廃モーターオイルをこれ以上の油を吸着することができなくなるまで撹拌しながら加えられる。加えられた油の全容積が記録される。油で飽和している製品を、ストレーナーで回収し、過剰の油を取り除くために５分間流れ出させる。捕捉されない油のボリュームが測定される。油吸着キャパシティーは乾燥した製品１グラム当たりのミリリッターとしての油として計算される。テストの結果は、製品の疎水性親油性特徴を示す。
【００６７】
実施例１
基礎的な酸化性熱化学的乾燥条件の下で調製された様々な疎水性親油性吸着剤
木製おがくず、竹おがくず、草、ピーナッツ殻、竹葉、トウモロコシ葉、トウモロコシの茎、トウモロコシの毛、タバコ、藁、トウモロコシの茎、バガス、砂糖モロコシ、マコモ茎（ｗｉｌｄ  ｒｉｃｅ  ｓｔｅｍ）、葦、吸着性コットン、松葉、段ボール箱、布帛、米殻、豆殻、ココナッツ殻、ピートモス、髪の毛、紙およびセルローススポンジを含む、農場および市場から集められ、さらなる処理をしていない様々な原料を、２５０°Ｆ（１２１℃であらかじめ熱せられたオーブンの中で、対流および換気をせずに、およびオゾンを使用せずに、４−７時間、処理した。
【００６８】
加工製品はすべて、加工されていない原料のそれと比較して、著しく改善された水浮遊性を示した。しかしながら、水中での浮遊性パーセンテージは、長い時間十分な満足な浮遊性を与えるほどは高くなかった。更に、それらはすべて、短い水接触の後に油吸着をほとんど示さなかった。例えば、湿潤するまで、おがくず製品のサンプルは真水と激しくかき混ぜられた。また、浮遊物質の油吸着性は１ｍｌ／ｇ未満であり、加工されていない原料での対照試験では油吸着は見られなかった。
【００６９】
実施例２
酸または塩基による前処理
原料は３０分間室温で酸または塩基液の中でソーキングされた。その後、原料は集められ、過剰溶液を除去するために手動プレスの中で押され、実施例１と同じ条件で処理された。５−１０％の水酸化ナトリウムにより処理された材料は、処理の前に付加的な洗浄ステップを行った。
原料は次のものをテストした：
木材おがくず、木材チップ、段ボール箱、タオル紙、藁、米殻、ピートモス、ピーナッツ殻、ココナッツ殻、葉、樹皮、バガス、砂糖モロコシ、豆殻、トウモロコシの茎、綿、草など。
酸は次のものをテストした：
５０−２５０ｍＭ濃度のクエン酸、酢酸、乳酸、シュウ酸、リンゴ酸、ギ酸、硝酸、リン酸およびフィチン酸。
塩基は次のものをテストした：
飽和石灰水、５−１０％の水酸化ナトリウム。
【００７０】
テストされた製品はすべて、実施例１における製品と比較して、水上の油吸着における改良を有すると分かった。酸処理された製品のｐＨは約５−６で、および塩基処理された製品のｐＨは約７−８であった。広範囲の酸および塩基が、処理過程の効率の改良に使用することができる。
【００７１】
実施例３
対流と高温
実施例１における処理が繰り返された。しかし原料は０．２Ｍ酢酸で前処理され、４−５時間３５０°Ｆ（１７７℃）で対流と高温を適用した。
原料は次のものをテストした：
木材おがくず、竹おがくず、草、ピーナッツ殻、トウモロコシ葉、トウモロコシの茎、トウモロコシの毛、タバコ葉、茶の葉、藁、にんにく皮、バガス、砂糖モロコシ、マコモ茎、松葉、篩部、リネン、苧麻、段ボール箱、布帛、つぶした綿種子、米殻、豆殻、ココナッツ殻、髪の毛および紙。
実施例１における製品と比較して、テストされたすべての製品について、ある程度の油吸着特性の改良と、浮遊特性および短い水接触の後の油吸着特性の著しい改良がされていることが知られた。おがくず、トウモロコシの毛、ココナッツ殻、タバコ葉、草、バガスおよび砂糖モロコシからの製品は、最良の改良を示した。例えば、湿潤されるまで、おがくず製品のサンプルは真水で激しくかき混ぜられ、浮遊物質が約３．５ｍｌ／ｇの油吸着を有することが知られた。
【００７２】
以下が結論づけられる。
（１）対流と高温で処理した後に、ある程度の油吸着特性の改良と、浮遊特性および短い水接触の後の油吸着特性の著しい改良が得られる。
（２）ターボ対流の適用は、熱を迅速かつ均一に分配し、ホットスポットを少なくし、したがって、材料の発煙および発火の危険を増加させないで、より多くの酸素および高温を適用することができる。
（３）  高温での処理は湿らされた原料を膨張させる効果がある。
【００７３】
実施例４
熱湯での前処理
原料は１０−３０分間水中で沸騰させられた。その後、湯は注ぎ出された。過剰の水を除去するために手動プレスの中で押した後に、原料は、３０分間０．２Ｍ酢酸中でさらにソーキングされ、過剰の溶液を除去するために手動プレスの中で押された。煮沸され、０．２Ｍ酢酸で処理された原料は、実施例３と同じ条件で処理された。
原料は次のものをテストした：
木材おがくず、木材チップ、タバコ葉、バガス、砂糖モロコシおよび草。
【００７４】
テストされた製品はすべて、実施例３におけるものと比較して、水浮遊特性における著しい改良を持つと分かった。例えば、木おがくず製品のサンプルは真水と激しくかき混ぜられ湿潤され、室温で１５０分間静置された。その後、浮遊および沈降する材料は、ボリューム測定のために別々に集められた。体積比は約５０：２であり、材料の９６％は浮遊していた。
テストは以下を示す：
（１）  水沸騰は特に製品の疎水性を増加させるための、処理を改善する実際的で強力な前処理である。
（２）  天然の材料中のいくつかの未知の物質であって、それらは湯によって洗い出されることができるものは、疎水性物質の構成を防ぐ場合がある。
【００７５】
実施例５
発泡剤での前処理
原料は、１−２時間、シールされた容器中で、２０−５０％（ｗ／ｗ）の発泡剤溶液あるいは混合溶液によって湿らせられ、次に、酢酸処理をせずに、実施例３と同様な条件で処理された。
原料は次のものをテストした：
木材おがくず、バガスおよび砂糖モロコシ。
発泡剤は次のものをテストした：
エタノール、アセトン、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ‐ペンタンおよびイソ−ペンタン。
テストされた製品はすべて、実施例３におけるものと比較して、浮遊特性だけでなく短い水接触の後での油吸着における著しい改良を持つと分かった。例えば、４００ｍｌのおがくずは、１０ｍｌの９５％のエタノール、２５ｍｌのｎ−ヘキサンおよび２０ｍｌの水の混合物で湿らせられ、１時間室温で密閉され、次に、３５０°Ｆ（１７７℃）の循環オーブン中で３時間処理された。水で激しく撹拌した後に、製品は１００％浮遊していた。３０分後に、油吸着能力は、乾燥した製品１グラム当たり、５ｍｌの油であると分かった。
【００７６】
実施例６
凍結での前処理
湿らせられた木材おがくずは、液体窒素を加えることにより、または１−２時間、−２０℃あるいは−７２℃の冷凍装置内に置くことにより凍結された。その後、冷凍された物質は、直接３５０°Ｆ（１７７℃）の循環オーブン中で４．５時間処理された。テストされた製品はすべて、実施例３におけるものと比較して、浮遊特性だけでなく短い水接触の後での油吸着における著しい改良を持つと分かった。例えば、液体窒素で処理された製品のサンプルは、真水で激しくかき混ぜられ、９０分間室温に置かれた；９８％が浮遊物質であり、乾燥した製品１グラム当たり３ｍｌの油の油吸着と分かった、。
【００７７】
実施例７
空気暴露と疎水性の関係
乾燥したおがくずはアルミニウムフォイルで包まれ、あるいは砂に埋められ、その後、ターボ対流、陽圧気流およびオゾン供給と共に３２５°Ｆ（１６３℃）で４時間処理された。暴露された乾燥した原料は、コントロールとして含まれていた。暴露された製品が、短い水との接触の後によりよい油吸着（３．５ｍｌ／ｇ）を有し、その一方で包まれ埋められた製品は、２．６ｍｌ／ｇの値しか有していないことが知られた。
【００７８】
実施例８
過酸化水素での前処理
乾燥したおがくずは、３％のｗ／ｖ過酸化水素で湿らせられ、次に、実施例３と同じ条件で４時間処理された。水で湿らせられた原料は、コントロールとして含まれていた。過酸化水素で処理された製品は、短い水との接触の後によりよい油吸着（４．５ｍｌ／ｇ）を有していた。その一方で水で処理された製品は、３．５ｍｌ／ｇの値であった。
【００７９】
実施例９
異なる酸化性熱化学的乾燥条件でのおがくずに基づいた疎水性親油性材料の調製
乾燥または湿らせられた、または煮沸された原料から、異なる時間での３００°Ｆおよび３５０°Ｆ（１４９℃および１７７℃）の温度で、おがくず（６３ｇ、大気乾燥）で作られた一連の疎水性親油性吸着剤（サンプル＃２−１１）が調製された。他の要因を一定に維持しつつ、酸化熱化学乾燥プロセスでの対流、陽圧にされた気流およびオゾンの供給の要因が変えられた。サンプル＃１はコントロール試料としての、加工されていない乾燥したおがくずだった。サンプル＃２−６は、乾燥した原料から直接処理されたものであり、もし長い時間３５０°Ｆで処理された場合には発煙又は発火に対してより脆弱であった。サンプル＃７−９の、湿らせられ、水で煮沸された原料は、処理の前に過剰水の一部を除去するために手動プレスの中で押された。サンプル＃９は他のサンプルより明るい色を持っていた。サンプル＃１−１１は、親油性、疎水性、疎水性親油性特性の比較のためにテストされた。結果は表１および表２の中で示される。
【００８０】
表１：サンプル＃１−１１の油吸着および短い水との接触の後の油吸着
【表１】
2004534653.tif 000003
【００８１】
これらのテストは以下を示す：
（１）  原料の含水量はプロセスでの重要な要素である。
乾燥した原料は高温で処理されるべきでない。
（２）  乾燥したおがくずでは、処理をしてもしなくても、油吸着に違いはない。
（３）  乾燥したものと比較して、湿らせられた原料については油吸着にいくらかの改良がみられる。
（４）  コントロール試料と比較すると、乾燥していようと湿っていようと、熱化学乾燥プロセスの後に、おがくずについては著しい疎水性親油性の改良がみられる。
（５）  オゾンがない状態でのそれと比較して、オゾンがある状態で処理された湿ったものおよび水で煮沸されたおがくずは、著しい疎水性親油性の改良がみられた。
（６）  乾燥したものと比較して、湿らせられた原料を使用することにより、いくらかの疎水性親油性の改良がみられた。
（７）  乾燥しているか湿らせられたものと比較して、熱湯で前処理された原料を使用することにより、いくらかの疎水性親油性改良がみられる。
【００８２】
表２：ある時間の間、水と最初に振り混ぜた後のサンプル＃１−１１中の、沈降材料のパーセンテージ
【表２】
2004534653.tif 000004
【００８３】
これらの結果は以下を示す：
（１）  水吸収および沈降／浮遊比率のテストは、疎水性または親水性特性のよい指標である。
（２）  コントロール試料と比較して、乾燥しているか湿らせられたかにかかわらず、熱化学乾燥プロセスの後に、おがくずについて著しい疎水性の改良がみられた。
（３）  オゾンがない状態でのものと比較して、オゾンがある状態で処理されたおがくずのについて疎水性の改良はない。
（４）  湿らせられ、煮沸されたものより、乾燥した原料が処理される場合、特に高温範囲で、発煙と発火の危険ははるかに高い。
しかしながら、乾燥した原料を低温で長時間処理すると、危険を低下させるだけでなく、高い疎水性を与える。
（５）  乾燥したものと比較して、湿らせられた原料を使用することにより、著しい疎水性の改良がみられる。
（６）  乾燥しているか湿らせられたものと比較して、熱湯で前処理された原料を使用することにより、著しい疎水性の改良がみられる。
【００８４】
実施例１０
異なる条件の下の炭酸塩および重炭酸塩での親水性親油性材料の調製
サンプル＃１２：原料は、３０ｍｌの０．１５Ｍ炭酸ナトリウムを２５ｇの風乾したおがくずと混合することにより調製された。その後、原料は、ターボ対流、陽圧が加えられた気流およびオゾン供給下で、９０分間３２５°Ｆ（１６３℃）で処理された。製品は薄茶色で、ｐＨ７−８であった。
サンプル＃１３−１５：原料は、２５ｇの風乾したおがくずあるいは段ボール箱、またはバガスと、４５ｍｌの０．３０Ｍ重炭酸ナトリウムを混合して調製された。その後、原料はターボ対流で、１．５−２時間３２５°Ｆ（１６３℃）で処理された。製品は薄茶色で、ｐＨ  １０−１１であった。サンプル＃１２−１５はすべて、加工されていない対照の材料よりも、水の中ではるかに速い濡れ特性を示した。さらに、それらはよい油吸収を示した。
【００８５】
実施例１１
加熱温度依存加工
サンプル＃１６：２％の酢酸で処理されたおがくず原料は、対流、陽圧が加えられた気流およびオゾン供給と共に２時間３５０°Ｆ（１７７℃）で処理された。製品は褐色であった。濡れるまで、製品のサンプルは真水と激しくかき混ぜられた。また、浮遊物質が５．５ｍｌ／ｇの油吸収を持っていたことが知られた。
サンプル＃１７：２％の酢酸で処理されたおがくず原料は、対流、陽圧が加えられた気流およびオゾン供給と共に６．５時間２５０°Ｆ（１２１℃）で処理された。製品は加工されていない原料と同様の色を持っていた。濡れるまで、製品のサンプルは真水と激しくかき混ぜられた。また、浮遊物質が２．７ｍｌ／ｇの油吸収を持っていたことが知られた。
このテストは以下を示す：
（１）  広範囲の温度がプロセスにおいて適用可能である。
短時間の高温の適用は、長い時間の低温の適用より効率的である。
（２）  低温で処理された、明るい色を有する製品の疎水性親油性特性は、かなりよい。それは、熱分解の反応が疎水性親油性物質を生成するために必要ではないことを示唆する。
【００８６】
実施例１２
加熱時間依存処理
湿らせられた木葉の２つのサンプルが、３５０°Ｆ（１７７℃）で、２時間および５時間の対流でそれぞれ処理された。それが濡れるまで、製品のサンプルは真水と激しく振り混ぜられた。その後、サンプルは１２時間室温で保持された。その後、サンプルは再び激しく振り混ぜられ、浮遊特性が比較された。５時間のサンプルは依然として４０％の浮遊物を示し、その一方で２時間のサンプルは１０％だけの浮遊物であることが知られた。
【００８７】
実施例１３
油による吸収された水の置換
実施例１１において２時間３５０°Ｆ（１７７℃）で処理された５グラムのおがくず製品は、真水でぬれるまでかき混ぜられ、水を注ぎ出し、過剰の水を除去するために手動プレス中で材料を押した。その後、水を吸収した材料（１６．９ｇ）は、３０ｍｌの廃モーターオイルとよく混合された。油が吸着され、いくらかの水がリリースされたことが知られた。５分後に、３．５ｇの水が捕集された。
結果の分析：
材料は、２．３８ｇの水／１ｇの吸着剤の水分で始められ、油を加えた後に１．６８ｇの水／１ｇの吸着剤で終わった。吸収された水の約３０パーセントは油と置換された。疎水性親油性吸着剤中の吸収された水を油で部分的に置き換えることができる場合があり、疎水性親油性吸着剤は、水によりも油への強い親和力を持っていることが結論づけられる。
【００８８】
実施例１４
疎水性親油性製品中の抽出可能な揮発性材料
テスト１：
原料と一緒に反応オーブンに置かれたアルミニウムフォイルは、高温で処理した後にいくらかの褐色の物質でコーティングされた。物質は次の溶液で溶解度に関してテストされた：水、イソプロピルアルコール、ガソリン、過酸化水素、Ｅｓｓｏモーターオイル、ＶｉｍクレンザーおよびＳｕｎｌｉｇｈｔ食器洗い用液体洗剤。イソプロピルアルコールがコーティングされた物質を溶かすことができる唯一の溶剤であることが知られた。物質は、水に部分的に溶解し、ガソリンおよびＥｓｓｏモーターオイルに全く溶解しなかった。結果は、コーティングされた物質が疎水性と親水性の両者を有することを示唆する。
テスト２：
次のサンプルが６日間室温で振とうされた：
（１）  実施例９における２０ｇのサンプル＃１０と３００ｍｌの７０％のイソプロピルアルコール；
（２）  実施例９における２０ｇのサンプル＃１０と３００ｍｌの水；
（３）  ２０ｇのおがくず原料と３００ｍｌの水。
その後、２０ｇのおがくず原料は、３０分間、（１）から集められた使用されたイソプロピルアルコールと振り混ぜられた。
【００８９】
これらの４つのサンプルは集められ、過剰溶液を除去するために手動プレスの中で押され、次に、２時間、対流下、２００°Ｆ（９３℃）で乾かされた。低い温度条件は、疎水性親油性物質を生成するためにではなく乾燥のみのためにデザインされた。イソプロピルアルコール処理されたサンプル＃１０の、短い水との接触の後の油吸収は３．０ｍｌ／ｇだった。一方、水処理されたサンプル＃１０は３．７ｍｌ／ｇだった。使用されたイソプロピルアルコールで処理されたおがくずは０．５ｍｌ／ｇであり、水にソーキングされたおがくずは０ｍｌ／ｇだった。
コメント：
（１）  イソプロピルアルコールは、酸化熱化学乾燥プロセスの間に生産されたいくつかの揮発性物質を抽出することができる。
（２）  低温乾燥プロセスの後に、水で飽和された疎水性親油性吸着剤の油吸収用の失われた能力を回復することができる場合がある。
（３）  抽出可能な揮発性物質は疎水性と親油性に重要な役割を果たす。
しかしながら、疎水性親油性製品中の抽出可能な揮発性物質は、疎水性親油性特質のための唯一の原因ではなく、また主要な原因でもないであろう。
【００９０】
実施例１５
粒径に関連する吸収
おがくずに基づいた疎水性親油性製品の微粉は、より大きな粒子状物質より容易に水の底に沈むことが見いだされた。それは、微粉が貧弱な疎水性を有しているか、又は疎水性を容易に失う場合があることを示唆する。
テスト１：
それぞれ１４、２８のおよび６０メッシュの３つのスクリーンを使用して、実施例１６から粉砕された樹皮に基づいた製品のサンプルを分離した。異なるサイズの４つのサンプルが集められテストされた。サイズが６０メッシュよりも大きな粒径については、粒径が小さくなるにつれて、油吸収および短い水との接触の後の油吸収が徐々に、それぞれ１．２から３．０ｍｌ／ｇおよび０．８から２．０ｍｌ／ｇへと増加することが知られた。粒径が６０メッシュ未満だった時、それらの油吸収および浮遊物は２８〜６０のメッシュのサイズの粒子ほどよくはなかった。
テスト２：
草、ピーナッツ殻、トウモロコシ葉、トウモロコシの茎、タバコ葉、茶の葉、藁、にんにく皮、バガス、砂糖モロコシ、マコモ茎、松葉、米殻、豆殻およびココナッツ殻を含む実施例３からのいくつかのサンプル製品が微粉砕された。各砕製物の油吸収がテストされ、対応する微粉砕されていないものの結果と比較された。微粉砕された藁タイプおよび茎タイプ製品は油吸収が２０−１００％増加するのに対し、他のタイプの製品では変化がないか、または油吸収の減少さえすることが知られた。
コメント：
製品のサイズは吸収キャパシティーに重要な影響がある。より小さなサイズ、あるいは薄層は、一般に、よりよい結果を与える。
【００９１】
実施例１６
異なる原料からの疎水性親油性製品
異なる２７の原料が、対流、陽圧気流およびオゾン供給の下で、異なる時間３００−４００°Ｆで処理された。
油吸収（ＯＳ）および短い水との接触の後の油吸収（ＯＳＷ）がテストされた。
（１）  吸収性綿、水でぬらした、４．５時間３５０°Ｆ。
ＯＳ：３０−３２ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：１２−１４ｍｌ／ｇ。
（２）  バガス、皮をむかれ、食べ、水中で煮沸した、２．５時間３７５°Ｆ。
ＯＳ：１０ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：７．５ｍｌ／ｇ。
（３）  粉砕された樹皮、水で湿らされた。２時間３７５°Ｆ。
ＯＳ：２．０ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：１．２ｍｌ／ｇ。
（４）  ココナッツ殻、分離し、水で湿らされた。２時間３７５°Ｆ。
ＯＳ：８ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：７ｍｌ／ｇ。
（５）  草、水中で煮沸。２時間３５０°Ｆ。
ＯＳ：７−８ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：４−５ｍｌ／ｇ。
（６）  カポック・ファイバー、水で湿らされた。５時間３５０°Ｆ。
ＯＳ：３０−３２ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：２０ｍｌ／ｇ。
（７）  苔、水中で煮沸、２時間３５０°Ｆ。
ＯＳ：６−７ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：４−５ｍｌ／ｇ。
（８）ピーナッツ殻、水で湿らされた。３時間３５０°Ｆ。
ＯＳ：２．５ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：０．５ｍｌ／ｇ。
（９）松葉、水で湿らされた。２時間３５０°Ｆ。
ＯＳ：３．３ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：１．２ｍｌ／ｇ。
（１０）  葦、切断し、水で湿らされた。３時間３７５°Ｆ。
ＯＳ：９．０ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：８．５ｍｌ／ｇ。
（１１）海草、水で湿らされた。１時間３５０°Ｆ。
製品は加工されていない海草より良好な疎水性を示した。
（１２）砂糖モロコシ、皮をむかれ、食べ、水中で煮沸した、２．５時間３７５°Ｆ。
ＯＳ：１８ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：１４ｍｌ／ｇ。
（１３）タバコ葉、水で湿らされた。２時間３７５°Ｆ。
ＯＳ：８ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：６ｍｌ／ｇ。
（１４）木葉、水中で煮沸した、２時間３５０°Ｆ。
ＯＳ：５．０−１３．０ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：２．０−８．０ｍｌ／ｇ。
（１５）  未知の野生の潅木、切断し、水で湿らされた。２．５時間３５０°Ｆ。
ＯＳ：６−７ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：５ｍｌ／ｇ。
（１６）  新鮮なマコモ茎、切断し、４時間３７５°Ｆ。
ＯＳ：１０ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：８ｍｌ／ｇ。
（１７）  木材チップ、水中で煮沸した、４．５時間３５０°Ｆ。
ＯＳ：６．０ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：５．０ｍｌ／ｇ。
（１８）寒天パウダー、水で湿らされた。１時間３５０°Ｆ。
製品は加工されていない寒天パウダーより良好な疎水性を示した。
（１９）  コーヒーパウダー、ネスレ、乾燥品、１時間３５０°Ｆ。
製品は加工されていないコーヒーより良好な疎水性を示した。
（２０）  小麦粉、乾燥品、３７５°Ｆで２５分、および３５０°Ｆで４０分。
製品は加工されていない小麦粉より良好な疎水性を示した。
（２１）  ピートモス、Ｓｕｎｓｈｉｎｅ（登録商標）、水で濡らした、９０分３５０°Ｆ。
ＯＳ：８．０ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：４．３ｍｌ／ｇ。
（２２）  段ボール箱、切断し、水で沸騰、２時間３５０°Ｆ。
ＯＳ：３．５ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：０．８ｍｌ／ｇ。
（２３）大豆、水の中で完全に膨潤し、粉砕、２．５時間３５０°Ｆ。
ＯＳ：３．０ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：２．０ｍｌ／ｇ。
（２４）  卵アルブミン、４時間３５０°Ｆ。
製品は加工されていない卵アルブミンより良好な疎水性を示した。
（２５）  小エビ殻、粉砕、水で湿らせた、２．５時間３７５°Ｆ。
製品は加工されていない小エビ殻より良好な疎水性を示した。
（２６）木炭、粉砕、水で湿らせた、６０分３５０°Ｆおよび１５分４００°Ｆ。
製品は加工されていない木炭より良好な疎水性を示した。
（２７）布帛（５０％の綿、５０％のポリエステル）、水で湿らせた、２時間３７５°Ｆ。
製品は加工されていない布帛より良好な疎水性を示した。
【００９２】
実施例１７
有機物質の吸収
様々な油および有機物質について、実施例３からの２．５ｇのおがくず吸着剤の吸収能力が、２００ｍｌの水中の被試験天然有機物質１５ｍｌでテストされた。
被試験油剤および有機試薬のいくつかの例は次のとおりである：
ガソリン、モーターオイル、パラフィン、原油、キャノーラ油、トウモロコシ油、冷却液、ペイント、アセトン、アニリン、ベンゼン、四塩化炭素、クロロホルム、シクロヘキサン、ジクロロメタン、ジエタノールアミン、エタノール、エチルエーテル、ホルムアルデヒド、ヘプタン、ヘキサン、イソブタノール、イソプロパノール、メタノール、ペンタン、石油エーテル、フェノール、プロパノール、プロピレングリコール、テトラヒドロフラン、トルエンおよびキシレン。吸着剤はすべての被試験有機物質に対してよい吸収を示した。アニリン、安息香酸メチル、ベンジルアルコール、四塩化炭素、ジエタノールアミン、フタル酸ジメチルおよびアセト酢酸エチルのような水より大きな密度を有する炭化水素の場合には、水と混合した後に炭化水素がより低い相に沈降する。吸着剤が水相の表面に適用され振り混ぜられる場合、それらは低い相まで急速に沈降し、化学薬品を吸着する。
コメント：
本発明の吸着剤は広範囲の有機物質と結び付くことができ、それらが水より軽いかより重いかにかかわらず、産業廃棄物洗浄に役立つようにする。
【００９３】
実施例１８。
毒性金属イオンの吸収
改質されたジチゾン法（ｄｉｔｈｉｚｏｎｅ  ｍｅｔｈｏｄ）は、重金属イオンの濃度の測定のために使用された。
テスト１：
実施例３からの１ｇの砂糖モロコシ製品は４時間、５０ｍｌの２０μｇ  Ｐｂ２＋／ｍｌ溶液と振り混ぜられた。Ｐｂ２＋濃度は８．８−９．０μｇ／ｍｌに減少した。鉛イオン用のクリアランス効率はこの場合５５％だった。
テスト２：
実施例３からの１ｇの砂糖モロコシ製品は３０分間５０ｍｌの２０μｇ  Ｈｇ２＋／ｍｌ溶液で振り混ぜられた。
Ｈｇ２＋濃度は４．８μｇ／ｍｌになった。
水銀イオン用のクリアランス効率はこの場合７６％だった。
テスト３：
実施例３からの１ｇの砂糖モロコシ製品は、３０分間、５０ｍｌの２０μｇ  Ｈｇ２＋／ｍｌ溶液および５ｍｌの廃モーターオイルと振り混ぜられた。
Ｈｇ２＋濃度は１０μｇ／ｍｌに減少した。
油がすべて吸着された。
油がある状態での水銀イオンのクリアランス効率は、この場合５０％だった。
コメント：
本発明中の吸着剤は、汚染水から、および油汚染水からさえ、毒性金属イオンと結び付くことができる。
【００９４】
実施例１９
異なる環境条件下での吸着剤の適用
テスト１
乳化された油吸収：廃モーターオイルは、部分的に乳化された油を作るために２分間真水と激しく上下に振り混ぜられた。実施例９からのサンプル＃７のサンプルは乳化された油に関してテストされた。また、乳化された油の吸収が３．５ｍｌ／ｇだったことが知られた。
テスト２
洗剤がある状態での油吸収：サンプル＃７のサンプルは、石鹸液および皿洗浄溶液中での油吸収に関してテストされ、油吸収が全くなかったことが知られた。
テスト３
異なるｐＨでの油吸収：０．５％の酢酸、５％の酢酸、１０％の重炭酸ナトリウムおよび０．１Ｍ水酸化ナトリウム中のサンプル＃７の油吸収がテストされ、それぞれ、４．０、３．３、４．０および１．５ｍｌ／ｇであった。
テスト４
高い塩化ナトリウム濃度での油吸収：サンプル＃７について５％および３０％の塩化ナトリウム中の乳化された油の吸収がテストされ、それぞれ３．５および３．２ｍｌ／ｇであった。
テスト５
異なる温度での油吸収：サンプル＃７について熱湯および氷水中での油吸収がテストされ、それぞれ３．０および４．０ｍｌ／ｇであった。
コメント：
（１）  本発明の疎水性親油性吸着剤は、乳化された油についてよい吸収を有する。
（２）  吸着剤は洗剤がある状態で使用可能ではない。
（３）  吸着剤は広く適用可能な環境条件において使用可能である。
【００９５】
実施例２０
速いカラムの適用
テスト１：
実施例１６からの１５ｇの草製品が、３．７ｃｍの直径、２８ｃｍの長さのカラムに、綿ガーゼの層で支持して詰められた。２分間、２５ｍｌの廃モーターオイルおよび１００ｍｌの水を激しく振り混ぜることにより、部分的に乳化された油を調製した。
部分的に乳化された油は、カラムへつがれた。液体は数秒でカラムを通過した。高度に薄められた多少乳白した溶液が集められた。
テスト２：
実施例１６からの１５０ｍｌの草製品が単純な５００ｍｌのカラムに詰められた。その後、実施例３からの１００ｍｌおがくず製品と実施例１６からの１５０ｍｌのバガス製品の混合物が、カラムにさらに詰められた。２００ｍｌの水と５０ｍｌの廃油がカラムへつがれた。水は、カラムを非常に速く通り抜けた。油は溶出液の中で観察されなかった。以後２日間、油のリークはみられなかった。
テスト３：
実施例１６からの１５グラムの草製品が、３．７ｃｍの直径、２８ｃｍの長さのカラムに、綿ガーゼの層で支持して詰められた。熱したミートスープの２００ｍｌが、その中に５０ｍｌのクッキングオイルを含んで調製された。スープはカラムへつがれた。水がカラムを非常に速く通ることが観察された。油は溶出液中に観察されなかった。
コメント：
（１）  本発明中の製品のカラム適用は汚染水から油または乳化された油を取り除くのに速く効率的である。
（２）  本発明中の製品のカラム適用は食品産業とレストランから生産された脂を含む温水を扱うためにさらに使用することができる。
【００９６】
実施例２１
水表面の油の洗浄
テスト１：
実施例１１において３５０°Ｆで処理されたおがくず製品のサンプルが、綿ガーゼで作られてたブームタイプバッグへ充填された。また、実施例１６からの草、木葉およびバガス製品のサンプルは、プラスチックネットのフラットバッグへ充填された。上記の収着剤が、２ｍｍの油で覆われた水面の上に投入した時、それらは覆われたエリアついて油を速く効率的に清浄した。収着剤および周囲の水面が撹拌されると、その後、有効に周囲の油を除去することができる。
テスト２：
実施例１６からの１０グラムの粉砕された大豆製品は、綿ガーゼで作られたフラットバッグへ充填された。２０ｍｌのクッキングオイルを含む、沸騰されたミートスープ内に、この収着剤を投入したときに、迅速な油除去効果が観察された。
コメント：
（１）  流出物洗浄のための発明の製品の使用は、実際的で効率的である。
（２）  油またはグリース吸着バッグは、脂肪、油、食物中のグリースを除去するか部分的に除去して健康によい食物を得るために使用することができる。
【００９７】
実施例２２
吸収紙
テスト１：
おがくずと藁の混合物はいくらかの吸収性綿と微粉砕された。２０％のアルコールがパルプを作るために加えられた。パルプは１枚のタオル紙に広げられ、次に、５時間、循環下、３５０°Ｆ（１７７℃）で熱された。クルードの紙製品は耐水性で、よい油吸収性を有していた。
テスト２：
紙は水で湿らせられ、陽圧気流およびオゾン供給下、対流させられて、３時間３７５°Ｆ（１９１℃）で処理された。紙製品はよい疎水性および親油性を持っていた。
【００９８】
実施例２３
疎水性親油性吸着剤のたばこフィルターへの使用
たばこ煙の中のタバコタールは多くの疎水性親油性発癌物質を含んでいる。ニコチンは、水だけでなく任意の比率の有機溶媒にも溶かすことができ、これはそれが親水性であるだけではなく、また親油性でもあることを意味する。たばこのフィルターは主としてタールおよびニコチン減少のために設計されている。酢酸セルロースは現在最もポピュラーな商用たばこフィルター材である。しかしながら、酢酸セルロースは高度に親水性である：それは数秒以内に水に沈む。
本発明の疎水性親油性、低価格、無毒な天然の吸着剤は、たばこ煙の中の疎水性の有毒のガス状物質を除去するために酢酸セルロースより有効である。
【００９９】
薬草混合および熱風乾燥したタイプのいくつかのポピュラーなタバコのブランドで、１０ｍｇから１５ｍｇのタールを有するものが、テストに選ばれた。ほとんどのたばこは２ｃｍの酢酸セルロースフィルターを有していた。たばこの１つは、１ｃｍの酢酸セルロース、および１ｃｍの活性炭および酢酸セルロースの結合物でフィルターを構成していた。酢酸セルロースフィルターチップは、包装する紙をむいた後に、０．１０−０．１２ｇの重量を有していた。透明プラスティックで作られていた商用健康パイプ（中国特許、ＺＬ９５２０７３５ＬＸ、ＺＬ９６２１３１４８．２）は、タバコタールおよび、たばこ煙からのタバコタールの量の可視表示として他の有色の物質を捕らえて蓄積することができる。これを単純なタール検出器および充填された疎水性親油性吸着剤のホルダーとして使用した。
２つの対照試験、１つはフィルターを取り外したたばこ、および他方はたばこに酢酸セルロースのフィルターを備えたものが、各テストについて常に含まれていた。
フィルターサンプルテストは以下の通りである：
（１）  実施例９におけるおがくずに基づいたサンプル＃９の０．０５−０．２ｇ；
（２）  実施例１６におけるタバコ葉に基づいた吸着剤の０．０５−０．２ｇ；
（３）  実施例１６におけるバガスに基づいた吸着剤の０．０２−０．１ｇ；
（４）  実施例１６における砂糖モロコシに基づいた吸着剤の０．０２−０．１ｇ；
（５）  実施例１６における吸収性綿に基づいた吸着剤の０．０２−０．１ｇ；
（６）  実施例３におけるトウモロコシの毛に基づいた吸着剤の０．０５−０．２ｇ。
サンプルはすべて、タールおよび検出器上の他の有色の物質の蓄積の顕著な減少を示した。
【０１００】
コメント：
（１）  テストされた６つの吸収材料はすべて、たばこフィルターとして成功裡に試みられた。それらは、同じ重量比較に基づいた酢酸セルロースフィルターよりも、タールおよび他の疎水性物質のよりよいバインディングを示した。砂糖モロコシ、バガスおよび減少した綿に基づいた吸収材料は結合力と効率の点から最上である。タバコ葉材料をたばこフィルターに使用する可能性は非常に魅力的である。疎水性親油性吸着剤は、たばこ煙のためのフィルター材として非常に見込みのあるものである。それらは別々に使用するか、あるいは濾過のために組み合わせることができる。疎水性親油性吸着剤が、既存の商用親水性のフィルター材料と一緒に使用される場合、より効率的なフィルター機能が期待される。
（２）吸着剤の量、粒径および充填密度およびフィルターの形状のようないくつかの要因は、タールおよび他の疎水性の物質を除去するためのたばこフィルターとしての疎水性親油性吸着剤の効率と使用に顕著な影響を及ぼす。多量、微粉、緩くしかし均等に充填され、そしてより長く薄い形状のフィルターが、より高い効率に帰着する。
（３）  タールおよび他のガス状疎水性の物質への疎水性親油性吸着剤のバインディング効率は、驚くほど高く、たばこ煙でのような速い流速中で操作される場合でも高い。
【０１０１】
実施例２４
ガス状ホルムアルデヒドの吸収用のバガスベース吸着剤のテスト
５ｍｌのホルムアルデヒド溶液（３６−４０％）は、１０ｍｌのビーカーへピペットで移され、それは３００ｍｌのボトルに入れられた。次に、実施例３からの砂糖モロコシ吸着剤の２ｇがビーカーのそばのボトルに入れられた。ボトルは密閉され、６０℃で１晩置かれた。吸着剤が加えられなかったこと以外は上記のようにして、コントロール試料が調製された。ボトルは開かれ、コントロールと吸着剤用のビーカー中のホルムアルデヒドの体積が測定され、それぞれ４．５ｍｌおよび４．２ｍｌだった。砂糖モロコシ吸着剤は、ホルムアルデヒドの非常に強い匂いを持っていた。それは、吸着剤がガス状のホルムアルデヒドと良好なバインディングを持っていることを示した。吸着剤は、室温で空気に解放され露出された、１５ｃｍのペトリ皿上に均等に広げられた。２時間の後、吸着剤からの匂いはまだ非常に強かった。６時間の後、匂いは全く強かった。１７時間の後、匂いは強かった。２８時間の後、匂いは非常に弱くなった。
結果は、疎水性親油性吸着剤がガスの有機材料を結び付けるだけでなく長い時間材料を保持する能力を持っていることを示す。それは、キャリヤーおよび遅いリリーサーとしての吸着剤の使用を示唆する。
【０１０２】
実施例２５
油に汚染された砂および油汚染土壌を清浄にするための疎水性親油性吸着剤の使用
テスト１：
油に汚染された砂の清浄化：
２５ｍｌの廃モーターオイルが１７×９．５ｃｍのコンテナー中の１ｃｍの湿った砂の上に注がれ、混合された。１５ｇの吸着剤（実施例９からのサンプル＃９）が油で濡れた砂に適用され、連続的に混合され、５分間油を捕集させた。水が加えられよく撹拌された。油を吸着した吸着剤および吸着していないものは、水面に浮かんだ。浮遊物質ができるだけ集められた。その後、砂から水の表面へより多くの吸着剤を出すため砂は撹拌され、集められた。これ以上の吸着剤が浮かばなくなるまで、撹拌と捕集は繰り返された。水が砂から注ぎ出された。砂は手によってチェックされ、ほんの少し油の感触があるこがわかった。別途５ｇの吸着剤が砂に適用され、上記の方法が繰り返された。砂は、手によって再びチェックされた。砂は油の感触が全くなく、非常に清浄であることが知られた。
【０１０３】
テスト２：
油汚染土壌の清浄化：
手によって微粉砕された１００ｇの風乾した土が調製され、５０ｍｌの廃モーターオイル（４５ｇ）が土の上に注がれ、よく混合された。３０ｇの吸着剤（実施例９からのサンプル＃９）が連続的に混合され、油で濡れた砂に適用され、連続的に混合され、１０分間油を捕集させた。水が加えられ激しく撹拌された。吸着剤が水の表面へ自由に浮かぶことを可能にするために、水の体積は土の体積の少なくとも１０倍だった。油を吸着した吸着剤および吸着していないものは、水面に浮かんだ。浮遊物質はできるだけ集められた。その後、泥水は激しく撹拌され、水の表面へ土からより多くの収着剤が出てくるようにし、吸着剤が集められた。これ以上の吸着剤が浮かばなくなるまで、撹拌と捕集は繰り返された。水がきれいになった時、水はできるだけ土から注ぎ出された。土は手によってチェックされ、ほんの少し油の感触があるとわかった。油の少なくとも９０パーセントが上記の方法によって油で濡れた土から除去されたと推測された。過剰の水の部分を除去するために、集めた吸着剤ミックスは、手動プレス中で押され、１２８グラムと秤量された。油の９０パーセントが吸着され集められた場合、３０ｇの吸着剤は４０．５ｇの油および５７．５ｇの水を吸着したと推測された。１０ｇの吸着剤が上記の処理された土に加えられ、第２のサイクルが行われ、ほとんど油の感触のない土で、満足な結果が得られた。
【０１０４】
先の開示に照らして当業者に明白なように、それの範囲を逸脱せずに、本発明の実行において多くの変更および改良が可能である。従って、発明の範囲は、請求項によって定義された事項に従って解釈される。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】図１は、発明の方法を実行するための装置についての概要を示す図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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2004534653.tif 000068
【手続補正書】
【提出日】平成15年9月15日(2003.9.15)
【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】
（ａ）湿った天然の有機物質を提供すること；
（ｂ）  ８０−７００℃の範囲の温度で、酸化媒体中で前記有機物質を、１６分〜２４時間の間加熱し、同時に該酸化媒体を有機物質の上に流し、該有機物質が該様酸化媒体によって酸化され、湿分および揮発物質が該有機物質から放出され、該酸化媒体流れにより除去されること、および
（ｃ）  処理された有機物質を周囲温度に冷却すること、
を含む、天然の有機物質の疎水性を増加させる方法。
【請求項２】
加熱工程が前記酸化媒体の流入のための入り口部分と、該酸化媒体、湿分、および揮発物質の流出のための出口部分を有する反応容器内で行われる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記温度は、１１０―３００℃の範囲にある、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記の時間が１時間−１０時間である、請求項１から３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記酸化媒体が空気を含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記酸化媒体が酸素を含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記酸化媒体がオゾンを含み、前記温度が２５０℃未満である、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記酸化媒体が過酸化水素を含む、請求項１記載の方法。
【請求項９】
加熱工程が第１の期間は湿潤酸化媒体中で行われ、第２の期間は乾燥酸化媒体中で行われる、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記湿潤酸化媒体が蒸気とオゾンを含む、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
加熱工程が第１の期間は比較的高温で行われ、第２の期間は比較的低温で行われる、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記酸化媒体が、加熱工程の第１の期間においては比較的高い濃度のオキシダントを含み、加熱工程の第２の期間においては比較的低い濃度のオキシダントを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
加熱工程が、前記有機物質の酸化を触媒する触媒の存在下に行われる、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
前記触媒が金属イオンまたは金属酸化物である、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
加熱工程の前に、前記有機物質を処理して酸化反応性とポロシティーを向上させ、その中の反応基を該酸化媒体に暴露する工程をさらに含む、請求項１から１４のいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
前記処理工程が、該有機物質を沸騰水に浸漬することを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記処理工程が、該物質を酸性溶液中にソーキングすることを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
前記処理工程が、該物質をアルカリ性溶液中にソーキングすることを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
前記処理工程が、該有機物質を機械的膨張により膨張させることを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項２０】
前記機械的膨張が、乾燥膨張または湿潤膨張により行われる、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記処理工程が、該物質に揮発性薬品を適用することを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項２２】
前記揮発性薬品が、アセトン、アルコール、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ‐ペンタンまたはイソペンタンを含む、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
前記処理工程が、該有機物質を冷凍することを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項２４】
前記有機物質が、多糖類、ヘテロ多糖類、リグニン、ポリフェノール、タンパク質、またはちフムス質およびそれの組み合わせを含む物質である、請求項１記載の方法。
【請求項２５】
前記有機物質が、木材、樹皮、葉、藁、茎、殻、シェル、根、花、種、豆、草、髄、小麦粉、海草、海綿動物、バガス、砂糖モロコシ、甜菜、米、小麦、トウモロコシ、ライ麦、大麦、オート麦、雑穀、篩部、リネン、苧麻、ピーナッツ、オイルやし、タバコ、茶、綿、布帛、紙、段ボール箱、パルプ、都市廃棄物、庭ゴミ、マッシュルーム培養土残留物、羽毛、羊毛、髪の毛、藻、菌類、バクテリア、ピートモス、亜炭、チャコール、カニの甲羅および小エビの殻、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１記載の方法。
【請求項２６】
前記天然の有機物質は加工されていない天然の形態である、請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
前記天然の有機物質が、２つ以上の異なる天然の有機物質の混合物である、請求項１記載の方法。
【請求項２８】
前記天然の有機物質が、廃有機性汚泥、バクテリアの培養組織あるいは他の汚染された物質を含む、請求項１記載の方法。
【請求項２９】
前記天然の有機物質が、有毒物質を含み、該方法が該有毒物質を無毒化する、請求項１記載の方法。
【請求項３０】
前記方法が、前記天然の有機物質へ化学的官能基を導入する、請求項１記載の方法。
【請求項３１】
請求項１から３０のいずれか１項記載の方法により製造される、増大した疎水性を有する処理された有機物質。
【請求項３２】
前記処理された有機物質が２つ以上の異なる前記の処理された有機物質の混合物である、請求項３１記載の有機物質。
【請求項３３】
前記処理された有機物質が重金属含有物質と結合できる、請求項３１記載の有機物質。
【請求項３４】
前記処理された有機物質が食品グレードの製品である、請求項３１記載の有機物質。
【請求項３５】
液体浸透性の容器内に含まれる請求項３１記載の処理された有機物質を含む、食物中の油または脂肪の含有量を減少するための吸着剤。
【請求項３６】
（ａ）液体浸透性の容器内に前記処理された有機物質を置くこと；
（ｂ）食品製品の水性溶液中に前記の液体浸透性の容器を置くこと；
（ｃ）前記溶液中の油あるいは脂肪を前記処理された有機物質へ吸着させること；および
（ｄ）前記溶液から前記液体浸透性の容器を取り除くこと、
を含む、食物中の油または脂肪の含有量を減少するための請求項３１記載の処理された有機物質の使用方法。
【請求項３７】
請求項３１記載の処理された有機物質を含む、ガスフィルター。
【請求項３８】
前記フィルターはたばこフィルターである、請求項３７記載のフィルター。
【請求項３９】
前記天然有機物質がタバコ葉を含む、請求項３８記載のフィルター。
【請求項４０】
前記フィルターは自動車排気フィルターである、請求項３７記載のフィルター。
【請求項４１】
前記フィルターは空気フィルターである、請求項３７記載のフィルター。
【請求項４２】
（ａ）汚染土壌または砂に前記処理された有機物質を適用すること；
（ｂ）前記汚染土壌または砂へ前記処理された有機製品を混合し、前記処理された有機物質に前記汚染物質を吸着させること；
（ｃ）処理された有機物質および汚染土壌または砂の前記混合物へ水を加え、前記水および前記混合物を撹拌し、前記汚染物質を吸着した処理された有機物質を水面に浮かばせることを許容すること；および
（ｄ）前記水面から前記汚染物質を吸着した処理された有機物質を取り除くこと、
を含む、汚染土壌または砂から油および他の有機汚染物質を取り除くための、請求項３１記載の処理された有機物質の使用方法。
【請求項４３】
工程（ｄ）の後に、工程（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）が、前記土または砂が十分に浄化されるまで繰り返される、請求項４２記載の方法。
【請求項４４】
（ａ）前記天然有機物質へカーボネートまたは重炭酸塩組成物の溶液を適用すること；
（ｂ）８０−７００℃の温度範囲で、１分から２４時間の時間、酸化媒体中で前記有機物質を加熱するとともに、同時に前記有機物質の上に前記酸化媒体を流し、湿分と揮発性物質を前記有機物質から発生させ、該流れる酸化媒体によって除去すること；および
（ｃ）処理された有機物質を周囲温度に冷却すること、
を含む、天然有機物質の親水性を増加させる方法。
【請求項４５】
請求項４４記載の方法により製造される、増大した親水性を有する処理された有機物質。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の技術分野
本発明は、天然の疎水性親油性材料および吸着剤、並びに天然の親水性親油性の新しいクラスを生産するための、酸化的熱化学的乾燥プロセスに関係する。プロセスに使用された原料は広範囲のバイオマテリアル、フムス質物質、鉱物およびそれらの誘導体である。プロセスの製品は水に対する親和性は高いか又は低く、水溶液中、ガス状態または地表面上の油、炭化水素、有毒金属イオン、放射性物質、汚染物質および毒素に対しては高い親和性を有する。
【０００２】
本発明の背景技術
吸着は、設計の単純性、操作の容易さ、アクションの速度および有害物質への非感受性の理由により、水質汚濁をきれいにするための他の技術より優れていることが知られていた。疎水性親油性吸着剤（ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ  ｏｌｅｏｐｈｉｌｉｃ  ｓｏｒｂｅｎｔ）の大きな需要がある。そのような吸着剤の重要な必要条件は、高い選択性、高容量、迅速な補足、優れた浮力および長い寿命である。それらは経済的コストのトン数量において利用可能でなければならない。それらは実用上ふさわしい粒度、形および機械的な強さを有するべきである。世界が環境問題の増大するリストを興味を示しているので、汚染制御用吸着剤の再生可能性、非毒性、生物分解性および生物学的適合性の特質は重要である。
【０００３】
従来の様々な材料、たとえば活性炭、合成有機吸着剤、鉱物に基づいた吸着剤、コーティングに基づいた吸着剤、ピートモスおよびその他のものが、油および炭化水素を吸着するのに役立つことが知られている。これらはすべて、原料費、加工費およびパッケージングコストの結果、比較的高価で、したがって、工業規模上の応用範囲は狭められている。公知の材料の他の共通の損失は簡潔に以下のように要約される：あるものは浮力が小さいか、あるいは水に沈む；あるものは吸油量キャパシティーが低い；あるものは吸着が遅い；あるものは、吸着された油を非常に容易に失う；あるものは水と接触した直後に吸油能力を失う；あるものは、吸着の後に吸着された油と同じ粘着性を示す；あるものは、低温のように、典型的に遭遇する多くの環境条件の下で有効に働かない；あるものは、それら自身環境上の汚染物質である変性用化学薬品を使用しなければならない；あるものは有毒である；あるものは軽すぎるので、実際のフィールド使用で有効に広げることができない；あるものは、原料の出所供給が制限されている；また、あるものは生物分解性ではない。
【０００４】
天然の植物および農産物および残留物は、油と炭化水素の吸着に長く使用された。これらの材料は、安く、容易に利用可能で、およびバルク、顆粒、マット、パッド、不織布のシートとして容易に供給されるという長所を持ち、連続的な作業において使用された。例えば、処理されていないおがくずが油を吸着するために使用され、および処理されていない藁および羽毛が水の上にこぼれた油をきれいにするために使用されていた。しかしながら、天然の植物および農産物が水を急速に吸着しすぎ、そのため沈むので、水面上の油および炭化水素のコントロールには使用できないと常に考えられていた。
【０００５】
疎水性製品および吸着剤用の原料としての天然材料およびバイオ廃棄物の経済的魅力および環境上の利点のために、天然の親水性の植物および農業材料を疎水性親油性にするために多くの試みがなされてきた。変性のための努力には主として３つのカテゴリーがある：コーティング、反応、および加熱である。
【０００６】
コーティングプロセスは、疎水性の表面を得るために疎水性の試薬あるいはポリマーを加えることにより、原料を変性する。例は、米国特許４，５１９，９１８、米国特許４，９２５，３４３、米国特許５，０２１，３９０、米国特許５，４９２，８８１および米国特許５，８９１，９３７の中で示される。添加物は、製品の製造原価を増し、環境汚染の源でありえる。
【０００７】
反応するプロセスは、化学反応によって原料を変性する。例は、米国特許２，３５８，８０８、米国特許３，７７０，５７５、米国特許３，８７４，８４９および米国特許４，６０５，６４０の中で示される。再び、反応試薬は、製品の製造原価を増し、環境汚染の源である場合がある。
【０００８】
加熱プロセスは熱化学的反応によって原料を変性する。疎水性の物質は加熱プロセスの間に、原料の成分自体から生まれる。製造工程は単純で、低コストで、有毒物質を含まない。リグノセルロース材料の熱処理の前に、主として異なる温度レベルにおける熱縮合、トレファクション（ｔｏｒｒｅｆａｃｔｉｏｎ）および炭化のプロセスを含む。熱縮合は、２００℃と２８０℃の間の温度でのリグノセルロース材料の熱化学分解反応である。そのようなプロセスの例は米国特許４，９５４，６２０号の中で示される。トレファクションは、不完全な炭化を引き起こすために、大気と接触させて、および直接の熱の影響下で、２７０℃と３００℃の間の温度にリグノセルロース材料を短い時間暴露することである。そのようなプロセスの例は、フランス国特許８３９７３２と８７２１６４、ドイツ国特許２８０２２１３およびＥＰ００７３７１４に示される。炭化は、リグノセルロース材料の破壊によって生成されるタールの最大の除去を提供するために高温で、好ましくは約４５０℃で行われる。
【０００９】
米国特許４，５５３，９７８（Ｙｖａｎ）は、３０分から５時間の間、２００〜２８０℃の温度で、好ましくは２４０〜２６０℃の間で、中性雰囲気中のトレファクションによって野菜に由来する木質物質を変換するプロセスを示す。
【００１０】
米国特許４，７５３，９１７（Ｇｒｅｎｔｈｅ）は、水を含む繊維状のセルロース製品、特には不良品の亜硫酸塩ファイバーを急激な加熱に供し、内部の水のガス化によってファイバーの膨張を引き起こすことにより調製される疎水性吸着剤を開示する。好ましい加熱は、数分間、約５００°Ｆから７００°Ｆまで高温空気の流れの中で操作される。ファイバーを膨張するための急激な加熱の後に、ワックス状物質の薄いコーティングが、その表面にさらに適用される。
【００１１】
米国特許４，９５４，６２０（Ｂｏｕｒｇｅｏｉｓ）は、処理される物質と酸素を含まない熱いガスのクロスフローを使用して、３０分の間、２２０℃と２８０℃の間の温度で均一熱化学処理することにより、２％未満のヘミセルロース含有量、および出発物質の発熱量よりも約２０％大きな発熱量を有する、熱縮合されたリグロセルロース物質を開示する。
【００１２】
米国特許５，１１０，７８５（Ｒｅｅｄ）は、乾燥した松おがくずのような少なくとも１つの木質粒子を、約２８０℃以上で約３８０℃以下、および好ましくは３００℃と３６０℃の間で、約１０分間、選択的に制御された加熱分解に供し、ヘミセルロースを油状の親油性および疎水性の物質に変換することにより調製される、新規な組成物を開示する。加熱は回転式のオーブンの中で行なわれる。加熱装置の空気循環あるいは雰囲気のタイプについては言及されていない。
【００１３】
米国特許５，５８５，３１９（Ｓａｉｔｏｈ）は、空気入口のない回転式のオーブンの中で５〜１００分間、２５０℃から４５０℃の温度でリグノセルロースを熱することにより、油収着剤を調製するプロセスを開示するが、出口から木酢液および焦木性のガスの回避が許される。
【００１４】
日本国特許６２，０５０，３９３Ａ２（Ｆｕｍｉａｋｉ）は、石炭の燃焼または爆発を防ぐために、少なくとも１０体積％の酸素含量の不活性ガス、少なくとも１０体積％の蒸気を含んでいる熱ガス、あるいは１００％の蒸気中で、１８０℃から３００℃の温度で加熱することによる石炭の熱処理を開示する。１８０℃以上に石炭を熱することによって、石炭の内部湿分は減少する。また、フェノール基およびカルボン酸基のような酸素を含んでいる親水基は熱化学に分解されてなくなり、石炭が疎水性になり、吸湿性は減少する。
【００１５】
日本国特許１１，００９，９９２Ａ２（Ｔｓｕｔｏｍｕ）は、コーヒー成分が熱湯によって抽出されたコーヒー豆の残留物から製造されたガス吸着剤を開示する。残留物は、３００−４５０℃の範囲中の温度で酸化雰囲気の下で熱処理される。
【００１６】
フランス国特許９５３，００４およびスイス国特許２２８，８７７は、それぞれ２５０℃から３５０℃および２５０℃から３００℃までで行われるトレファクション操作を開示するが、それは操作が行なわれる雰囲気に関して精密ではなく、雰囲気は重要ではなく、したがって実際には操作は通常の周囲雰囲気下で行われていたと結論づけられる。
【００１７】
一般に、高温は、先行技術の加熱プロセスにおいては、非酸化性ガス媒体、または湿潤蒸気雰囲気の下で短い間供される。空気媒体が使用される場合、それは、単に空気が酸化の目的ではなく、最も経済的な、容易に利用可能な雰囲気であるためである。
【００１８】
酸化あるいはオゾン処理は、たとえば製紙業でパルプの脱色をするため、およびグラフト重合においてファイバーを活性化するためのように産業応用において公知である。その処理は、水性環境中で、低温で高濃度のオキシダントの中で通常実行される。製品は通常親水性である。米国特許４，４５９，１７４（Ｐａｐａｇｅｏｒｇｅｓ）は、脱リグニンのプロセス、並びに化学およびセミ化学のセルロースのパルプの漂白であって、３５３〜４２３Ｋ（８０および１５０℃）の温度でパルプがアルカリ媒体中の酸素での処理に供され、引き続いて塩基性のｐＨで過酸化物で処理されるプロセスを開示する。米国特許４，１２０，７４７（Ｓａｒｇｅ、ＩＩＩ）は、柔軟な親水性の吸着剤の、かさばったペーパーウェブであって、繊維を離解するに先立って化学溶液中でソーキングされた木材チップからの、熱機械的に繊維を離解したパルプを、次いで繊維を離解した後に４０〜約５５℃の温度でオゾンで処理することにより形成されるものを開示する。米国特許６，０２０，２７８（Ｇａｔｅｎｈｏｌｍ）は、非常に親水性の吸収性のハイブリッドファイバーの生産のためのグラフト重合の方法であって、９０分以内の間、好ましくは蒸気中で、１５−６０℃の温度領域でオゾニングすることによる方法を開示する。米国特許５，５４９，７８９（Ａｔａｌｌａ）は、ポリオキソメタレート脱リグニンまたは木部繊維あるいは木材パルプの漂白の間に、溶解されたリグニンと多糖類のフラグメントを湿潤酸化分解し、有機化合物と水を蒸発させるための方法を開示する。米国特許５，３４６，５４９（Ｊｏｈｎｓｏｎ）は、建築資材として有用な環境的に安定した形成物を生産する方法であって、製紙工場スラッジ、灰および水をオキシダントで処理し、周囲温度で、および乾燥炉を使用せずに、電磁エネルギー（好ましくは紫外線）に暴露する方法を開示する。ＷＯ８８／０９６２２（Ｏｌｓｏｎ）は、約３０〜６０℃で、過酸化水素のような酸化化合物で、甜菜中のシュウ酸および／または亜硫酸塩の量を減らす方法を開示する。
【００１９】
親水性の製品を作ることに関して、低温での酸化によって親水性表面に疎水性の表面を変更するいくつかの努力がなされた。例えば、米国特許５，３６９，０１２は、親水性水酸基の均一な親水性の表層を形成するために、１００℃以下、好ましくは４０℃未満の温度で、原子酸素あるいはヒドロキシルラジカルに物品の疎水性の表面を暴露することにより親水性にされた、有機高分子膜を生産する方法を開示する。架橋剤とともに、あるいは架橋剤なしで加熱することによる、いくつかの努力もなされた。例えば、米国特許５，１３７，５３７（Ｈｅｒｒｏｎ）および米国特許５，８７３，９７９（Ｎａｉｅｎｉ）は、個々に区別された、ポリカルボン酸架橋されたセルロース系繊維を含む親水性吸着剤構造物であって、非架橋のセルロース系繊維とＣ２−Ｃ９ポリカルボン酸橋架剤を加熱して、繊維内のエステル架橋結合を形成するものを開示する。加熱は、すべての残存水分を除去し、かつ架橋を引き起こすために、１２０℃から２８０℃の空気温度で５秒から２時間の間実行される。好ましくは、架橋剤はクエン酸である。米国特許５，７０９，７７４（Ｎａｉｅｎｉ）は、吸着剤構造物に使用されるための、空気中において熱処理された高セルロース繊維の調製方法であって、少なくとも５秒間、１２０℃から２８０℃に及ぶ温度範囲で大気圧下空気中で、毛羽立てつつ加熱することにより、架橋剤から水分が除かれる方法を開示する。
【００２０】
発明の要約
我々は、低い吸油量と高い水親和性を備えた植物および農業物質を、適当な温度で有効な気流下で、乾燥熱処理により改質し、それらの疎水性と親油性を増加させることができることを発見した。熱処理の効率は、オゾンのような活性酸素種の導入によりさらに改善されることができる。製品は疎水性および親油性になる。
【００２１】
この発見に基づく本発明の目的は、サイト上の油および炭化水素の吸着のための一連の新規な、安価で、速く作用する組成物を提供することである。組成物は、油か炭化水素に汚染されたサイトに容易に適用され、その後容易に再度捕集され、処理される。組成物は良好な浮力を持っており、油と炭化水素の吸収の前に、およびその吸収の後に、水面の上に長い間浮かぶことができる。それらは、水の表面から油と炭化水素を取り除くために高い吸着のキャパシティーを持っている。また、油に汚染された組成物が除去されるまで、それらを保持する。
【００２２】
発明の目的は、水と接触し、部分的に水で飽和された後でさえ、油と炭化水素を吸着することができる効率的な新規な組成物を提供することである。
液相だけでなくたばこの煙および自動車排ガスのような気相中並びに油で汚染された土壌および海岸のような固体の基体中の油および炭化水素の吸収のための新規な組成物を供給することも本発明の目的である。
油と炭化水素のための高い吸収だけでなく毒性金属イオン、放射性物質および他の汚染物質を結合するための新規な吸着剤を供給することは本発明の別の目的である。
吸着剤だけでなく絶縁、建築物、充填物、パッケージ、家庭用製品、使い捨ての食器、サニタリー用品、織物、動物のベットおよび厩藁（ｌｉｔｔｅｒ）、土壌改良剤、生物親和性クロマトグラフィー、医薬品キャリヤーおよび食物のような、様々な他の用途のための新規な製品を供給することは本発明の別の目的である。
【００２３】
単純で低コストの、環境上無害で効率的に、疎水性親油性製品および収着剤、並びに親水性親油性製品を調製する新規なプロセスを提供することはさらに本発明の別の目的である。
化学薬品での原料の前処理によって最終生産物へいくつかの官能基を導入するためのプロセスを提供することは本発明のさらなる目的である。
大規模な工業規模で生産することができる、一連の新規な組成物を提供することは本発明のさらなる目的である。組成物は使い捨ての製品および吸着剤と見なすことができる。使用後に経済的で安全な方法でそれを回収するか、廃棄することができる。それらは環境上無害で、安全で、安定していて、生物分解性である。
【００２４】
容易に利用可能な農業・林産物、植物、動物、甲殻類のシェルの全体として、あるいは一部分、あるいはそれの誘導体、並びに廃棄物を、疎水性親油性製品、および親水性親油性の製品および吸着剤を作るための原料として使用することができるプロセスを提供することは本発明のさらなる目的である。
粉末、マット、パッド、ソックス、ブーム（ｂｏｏｍ）、枕、紙剤、布、不織布のシート、カラム充填剤のようなすべての可能な物理的な形式で利用可能であり、連続作動する装置において使用される新規な製品を提供することは本発明のさらなる目的である。  製品と吸着剤も、原料で作られている１次および２次製品から調製することができる。
製品の必要により、異なる程度の疎水性で、天然の親水性の物質を疎水性親油性製品へ変更するためのプロセスを提供することは本発明のさらなる目的である。
【００２５】
本発明は、親水性／疎水性の特性を変更するために天然資源を処理する一般的なプロセスを示す。そのプロセスは単純であり、容易で、効率的で、低価格で、そして環境上無害である。酸化熱化学乾燥プロセスは、セルロース、ヘミセルロース、リグニン、でんぷん、ペクチン、キチン、タンパク質、ポリフェノール、フムス質およびそれらの組み合わせのような天然資源中の成分を酸化させ、部分的に分解させ、異なる前処理方法に応じて、疎水性親油性か、または親水性親油性にする。天然資源は、森のような、広範囲のバイオマテリアル、フミン質物質、鉱物およびそれらの誘導体を含み、たとえば、木材、樹皮、葉、藁、茎、殻（ｈｕｓｋｓ）、シェル（ｓｈｅｌｌ）、根、花、種、豆、草、髄、小麦粉、海草、海綿動物、バガス（ｂａｇａｓｓｅ）、砂糖モロコシ（ｓｕｇａｒ  ｓｏｒｇｈｕｍ）、甜菜、米、小麦、トウモロコシ、ライ麦、大麦、オート麦、雑穀（ｍｉｌｌｅｔ）、篩部（ｂａｓｔ）、リネン、苧麻（ｒａｍｉｅ）、ピーナッツ、オイルやし、タバコ、茶、綿、布帛、紙、段ボール箱、パルプ、都市廃棄物、庭ゴミ、マッシュルーム培養土残留物、羽毛、羊毛、髪の毛、藻、菌類、バクテリア、ピートモス、亜炭、チャコール、カニの甲羅および小エビの殻を包含する。
【００２６】
疎水性親油性製品および吸着剤または親水性親油性製品を調製するプロセスは、ガス流通系を装備した、熱化学対流装置あるいは窯中で、空気あるいは新鮮な空気およびオゾンの混合物のような酸化性媒体中で、湿らせられた原料を、８０℃から７００℃の温度で、好ましくは１１０℃から３００℃の温度で、あらかじめ決められた時間、加熱することを含む。疎水性親油性特性を生産する処理の効率は、水中で煮沸すること、酸性またはアルカリ性溶液中でソーキングすること、機械的に膨張させること、揮発性の試薬を加えること、および凍結させることのような、原料の上記の前処理の１つあるいはそれらの組み合わせにより改善されることができる。しかしながら、原料のカーボネートあるいは重炭酸塩によるユニークな１つの前処理は、親水性と親油性の２機能性の製品に帰着する。様々な酸化性熱化学乾燥条件の下で異なる天然資源から作られた、疎水性親油性製品および親水性親油性製品のシリーズは、異なる特性を持っている。また、低コスト、効率的、生物分解性、環境上無害で、広く適用可能である。油、炭化水素、毒性金属イオン、放射性物質、疎水性の汚染物質および毒性製品の即時および緊密な吸着能力を有するこれらの製品は、水溶液中、気体中の、あるいは地表面上の、吸着剤、キャリヤーおよびフェンシング材料として広く使用することができる。
【００２７】
耐水性、耐湿性、耐腐敗性、耐菌性、耐バクテリア性、衝撃吸収性、難燃性、寸法安定性、デリグニファイド（ｄｅｌｉｇｎｉｆｉｅｄ）、脂肪親和性の強い特徴を有するこれらの製品は、たとえば絶縁、建築、充填物、家庭用品、使い捨て食器、パッケージング、サニタリー用品、バイオ親和性クロマトグラフィー、動物用ベッドおよび厩藁、土壌改良剤、織物、医薬品キャリヤー、そして食品産業などにおいて広範に使用できる。エネルギー的に改善した製品は、エネルギー生産に使用することができる。副産物として酸化性熱化学乾燥プロセス（ｏｘｉｄａｔｉｖｅ  ｔｈｅｒｍｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ｄｒｙｉｎｇ  ｐｒｏｃｅｓｓ）からリリースされた製品は、化学薬品として使用することができる。親水性親油性製品は、さらにおむつおよび生理用品のような一般的な目的の製品および吸収性物質、並びに工業用途のために使用されることができる。
【００２８】
好ましい実施態様
疎水性親油性製品を調製するプロセスは、ガス流通系を有する熱化学対流装置あるいは窯中で、湿った原料を、８０℃から７００℃の温度、好ましくは１１０℃から３００℃の温度で、空気あるいは新鮮な空気およびオゾンの混合物のような酸化性媒体の中で、１６分から２４時間、好ましくは１時間から１０時間、加熱することを含む。本発明の親水性親油性製品の生産のために、加熱および酸化する時間は、１分から２４時間、好ましくは５分から１０時間であり、および原料はカーボネートまたは重炭酸塩で前処理される。
【００２９】
原料あるいは出発物質は、天然由来の有機物質である。それらは、多糖類、ヘテロ多糖類、ポリフェノール、タンパク質、フムス質およびそれらの組み合わせの成分を包含する、広範囲のバイオマテリアル、フミン質、鉱物およびそれらの誘導体から成る。適当な原料としては、木材、樹皮、葉、藁、茎、殻、シェル、根、花、種、豆、草、髄、小麦粉、海草、海綿動物、バガス、砂糖モロコシ、甜菜、米、小麦、トウモロコシ、ライ麦、大麦、オート麦、雑穀、篩部、リネン、苧麻、ピーナッツ、 オイルやし、タバコ、茶、綿、布帛、紙、段ボール箱、パルプ、都市廃棄物、庭ゴミ、マッシュルーム培養土残留物、羽毛、羊毛、髪の毛、藻、菌類、バクテリア、ピートモス、亜炭、チャコール、カニの甲羅および小エビの殻、およびこれらの混合物を包含する。
【００３０】
原料の物理的な形態は、酸化性熱化学乾燥プロセスの効率に重要な影響がある。原料の構造および反応基が、できるだけ酸化性媒体および加熱温度に暴露される場合に、最良の効率が達成される。したがって、小さなサイズ、あるいは薄層が、原料の好ましい物理的な形態である。しかしながら、他の要因、たとえば加工費、コストと効率のバランスおよび最終生成物の所望の物理的な形態が考慮される場合、粒状へ処理する必要がない原料の容易に利用可能な天然の形態のいくつかの例が好まれる場合がある。
【００３１】
藁の束、ニット製品、布帛、紙、使い捨て食器、段ボール箱などのような原料で作られている製品は、出発物質として同様に使用することができる。廃棄物あるいはあらかじめ作られた製品を出発物質に使用するのは経済的で実際的である。  原料は乾燥していてもよいが、加熱に先立って好ましくは湿らせられる。乾燥した原料は湿らせられた原料よりも、酸化性熱化学乾燥プロセスにより抵抗性がある。乾燥した原料が、酸化性乾燥条件で加熱される場合、湿らせられた原料の場合よりもはるかに高い発煙および発火の危険がある。さらに、乾燥した原料がプロセスの中で使用される場合、疎水性はほとんど増加しない。原料を湿らせることは、処理中の材料の発煙および発火の危険を低下させて、材料を膨張させ、より多孔質な構造を生産し、よりよい酸化のための加熱時間の延長を許容する。
【００３２】
原料を湿らせることは、フリーラジカル反応を促進するとも考えられる。それは、酸化性熱化学乾燥プロセスの間に親水性疎水性の特性を変更する際に重要な役割を果たす場合がある。正確な量の湿気は重要ではない。しかしながら、原料があまりにも多くの湿気を含むと、余分なエネルギーが水の蒸発に必要とされる。原料が重量で６０−７０％の過剰湿気を含んでいる場合、スクィージング、遠心分離、および空気乾燥のような機械的な手段による過剰な湿気の除去を、酸化性熱化学乾燥反応を実行する前に行うことが好ましい。さらに、以下に議論されるように、材料が前処理される場合、原料中の過剰の湿気の除去は重要である。
【００３３】
この明細書中で、用語、酸化性熱化学プロセスに使用されるような「乾燥」は、湿らせられた出発物質と比較して、最終製品中の湿気が減少していることをいう。いくつかの実施態様において、プロセスの間に、補足の水が処理されている有機物質に加えられる場合があるが、すべての場合において最終生成物は出発物質より乾燥している。
酸化性熱化学乾燥プロセスの期間は、原料の性質、原料の物理的形態、加熱装置中の原料の量、酸化媒体、温度、酸化媒体の循環の速度、および触媒の使用の有無に依存する。
それが必要な処理温度を生成することができ、効率的な空気循環および酸化媒体が供給され、急速に要求された温度に原料を熱し、かつ材料からリリースされた湿気と揮発分を取り除くことができる限り、酸化の熱化学の乾燥反応に使用される、熱化学の対流装置あるいは窯の具体的形式は、重要ではない。
【００３４】
図面は、発明のプロセスを行なうための装置の好ましい実施態様を示す。対流オーブン２は発熱体４およびターボ送風機６を有する。オーブンは、すべてのガス状物質の自由な排出を許容するためにベントポート（示されない）を含んでいる。オーブンは、開いたサンプル反応コンテナー８を有し、これは反応酸化媒体の均一な通過を保証するためにサンプル１２を支持するスクリーン１０を有し、陽圧換気装置を接続するために、コンテナーの底部にガス入口１４を有する。換気装置は、加熱コイル１６を有し、その内部を流れる酸化性ガスがオーブンの熱の受動的熱伝導によってあらかじめ加熱される。コイルの１つの端はガス入口１４と連結され、また、もう一つの端は、ガス導管２６を介してオーブンの外部の換気装置の部分と連結する。ガス導管２６は、続いて：内部にインストールされた紫外線ランプ１８（５ワット有効、２５４ｎｍ）、気体流量計２０およびガスサプライヤー、たとえば、空気圧縮機２２あるいは他のガスサプライヤー２４と連結される。ガスの流量は、０．２５リットル／分から１０リットル／分まで調整可能である。
【００３５】
操作は好ましくは大気圧で行われるが、所望の場合、装置中のガス圧力を増加させることができる。バッチ、半連続的あるいは連続処理はすべて適当である。さらに、マイクロ波、高周波加熱および赤外線加熱のような他の方法は、熱化学装置にふさわしい。高い温度で高速度気流中の材料を熱し乾かすフラッシュドライングも、本発明の中で使用することができる。
【００３６】
酸化性媒体は、酸化性熱化学乾燥処理中に原料が暴露される環境である。それは、酸化条件の下で酸素あるいは非常に反応的なフリーラジカルをリリースすることができる空気、酸素、オゾン、過酸化水素あるいは任意の酸素を含んでいる材料のようなガスまたは水の状態でありえる。２５０℃より下の適用温度（オゾンはその温度では熱化学的にあまり急速に分解されない）で、酸化性媒体のための新鮮な空気およびオゾンの混合物のような活性な酸化剤を使用することが好ましい。オゾンは、約２７０℃（５１８°Ｆ）の温度で直ちに酸素に変換される。２５０℃以上の温度においては、酸化性媒体として空気、空気と酸素の混合物、液体のオキシダントあるいは他の熱化学に安定したオキシダントを使用することが好ましい。
【００３７】
乾燥した酸化性ガスの媒体は、酸化性熱化学乾燥プロセス全体に好ましく使用される。しかしながら、酸化性熱化学処理の前半に蒸気およびオゾンの混合物のような湿潤酸化性ガス媒体を使用し、ついで最終生産物を乾かすために乾燥した酸化のガスの媒体を処理の最後の半分に使用することは適当である。熱された時に、発煙または発火しやすいか、またはその構造が破壊されやすい材料の場合、または処理された生成物に高い機械的強度が必要とされる場合には、２段階の酸化、すなわち、最初に湿潤酸化性ガスの媒体により湿潤加熱し、ついで乾燥した酸化性ガス媒体で乾燥加熱し、湿潤加熱時間を長くすることが好ましい。
【００３８】
好ましくは、反応物の相互作用を最適化し、反応速度を増加させて、許容水準へ材料を酸化させるのに必要な時間を最小限にすることために、原料はできるだけ酸化媒体と接触されるべきである。酸化の効率は、酸化反応を加速し、かつ許容水準へ原料を酸化させるのに必要な時間を最小限にするために、金属鉄および金属酸化物のような触媒を導入することにより、さらに改善される場合がある。酸化性熱化学乾燥プロセス中の条件はある材料についてよりよい結果を得るために変更することができる。そのような変更としては以下を含む。
（１）プロセスの異なる段階で異なる酸化性媒体を適用すること；
（２）原料が湿らせられている場合、処理の初めに酸化物質のより高い濃度を適用し、後でより低い濃度に変えること、およびその逆；
（３）原料が湿らせられている場合、処理の初めに高温を適用し、後で低温に変えること、およびその逆。
【００３９】
酸化性熱化学乾燥処理が、原料中のいくつかの化学成分あるいはバイオ毒素を解毒するかその性質を奪うことができることは本発明の利点である。廃有機性汚泥あるいはバクテリア培養株が原料として使用される場合、あるいは、天然の原料が汚染されている場合、これは有用である。したがって、本発明の製品および吸着剤はオリジナルの原料よりはるかに安全にされる。
【００４０】
高温で純粋なオゾンあるいは濃縮酸素を使用することは燃焼および爆発の高い危険があることが理解される。衝撃波、電気的なスパーク、熱あるいは十分な強度の光フラッシュは、ガス状オゾンの爆発を開始することができる。不純物、温度または圧力の突然の変化、熱、電気的なスパークあるいは機械的な衝撃は、純粋な液体のオゾンおよび酸素中の濃溶液の爆発を開始することができる。しかしながら、本発明中のオゾンの使用濃度は燃焼と爆発の危険を最小限にするほど低く維持される。
【００４１】
酸化性熱化学乾燥プロセスの効率を増加させるために、原料は、好ましくは次の前処理の１つあるいは組み合わせに供される。原料の前処理は、主に膨張させ、表面積を増加させ、ポロシティーを生じさせ、水素結合を弱くするかまたは破壊し、無定形領域を生じさせ、反応性を増加させ、部分的にオリジナルの構造を破壊し、それにより酸化熱化学乾燥反応に反応基をできるだけ多く暴露することにより行われる。
【００４２】
水の中で煮沸することによる前処理：
原料は、１分から３０分の間、水道水中で煮沸される。次に、過剰の水は絞り出される。
いくつかの温水可溶成分はこのステップによって削除される。
【００４３】
酸性溶液と混合することによる前処理：
原料は、クエン酸、酢酸、ギ酸、シュウ酸、乳酸、リン酸およびフィチン酸のような、１つ又は複数の酸のミリモルからモル濃度までと混合され湿らせられる。さらに、それは酸性溶液ほど効率的ではないが、飽和石灰水および５％の水酸化ナトリウムのようなアルカリ性溶液中での原料の混合による前処理も許容可能である。よりよい疎水性はこのステップを加えた後に得られる。
【００４４】
機械的膨張による前処理：
原料は、乾式膨張および湿式膨張をはじめとする、一般に公知の膨張技術で膨張する。
前処理はより多くの多孔質構造に帰着し、内部および相互の水素結合を破壊し、原料中のより多くの反応基を露出させる。
揮発性の試薬と混合することによる前処理：
原料は、アルコール、アセトン、ｎ−ヘプタン、ｎ‐ペンタンおよびイソペンタンのような揮発性の試薬で湿らせられる。この目的も膨張と露出である。
凍結による前処理：
原料は、冷凍装置に入れられるか、液体窒素と混合され、十分な時間０℃から−１９５℃の間の温度に保持され、ついで直接酸化性熱化学乾燥反応において使用される。凍結によって形成された結晶化構造は、酸化熱化学乾燥処理を受けやすい。凍結と熱化学処理の間の速い加熱速度および大きな温度差は、原料の構造を変えるのを支援する。
【００４５】
様々な化学薬品が原料の前処理に関してテストされた時、それらのうちの多数が最終生産物の疎水性／親水性特性に対してほとんど影響しないか、あるいは制限された影響しか持っていないことが知られた。したがって、高価な清浄化工程なしで、原料として、廃棄紙スラッジのような複雑な無機・有機の成分を含んでいる廃棄物あるいは汚染された製品を使用することは本発明の利点である。
【００４６】
酸化性熱化学乾燥処理と一緒の前処理は、ある用途の最終生産物へいくつかの官能基を導入するための一般的なプロセスを提供することができる。例えば、硫酸、硝酸、リン酸、フィチン酸、クエン酸、ＥＤＴＡおよびホルムアルデヒドのような官能基を備えた化学薬品による前処理は、イオン交換機能のような特殊目的のための最終生産物へ官能基を導入することができた。
酸化性熱化学乾燥処理が親水性の物質を疎水性親油性のものに変更する理由は、まだ明らかではない。オゾンに関連する酸化は２つのプロセス、すなわち直接のオゾン攻撃プロセス、および水酸基のアクションに対応するヒドロキシルラジカルに基づいたプロセスを含んでいる場合がある。直接の分子オゾン消費の速度定数はｐＨに依存する。
【００４７】
低いｐＨおよび高いカーボネートまたは重炭酸塩濃度は直接の分子攻撃を促進する。ヒドロキシルラジカルに基づいたプロセスによるオゾン消費は、ラジカルトラッぷの濃度、水性環境、ｐＨおよび直接消費されたオゾンの量に依存する。間接のヒドロキシルラジカル攻撃は、高いｐＨ、ラジカルスカベンジャーの低濃度、および水中のオゾンの分解を引き起こすための過酸化水素または紫外（ＵＶ）光のような物質を活性化するものの存在によって促進される。ヒドロキシルラジカルに基づいたプロセスが、オゾンに関連する酸化性熱化学乾燥プロセスに重要な役割を果たす場合があるといういくつかの徴候がある。湿潤環境を供給する湿らせられた原料は、ヒドロキシルラジカルに基づいたプロセスによって非常に促進されるように見える。酸化が、原料の無定形領域で容易に生じる。
【００４８】
したがって、より多量の無定形部分、およびより多量の露出した反応基を得るための、原料の前処理は非常に好ましい。製品の疎水性の特徴は、恐らく、抽出可能な成分および改質された成分の２つと関係がある。抽出可能な成分は、疎水性の層を形成するために製品の表面にほとんどが配置されている、抽出可能な有機試薬である、比較的より小さな分子である。改質された成分は酸化し、部分的に分解した分子であるが、依然として大きな分子であり、製品の疎水性バックボーンを形成する。酸化性熱化学条件の下での原料の非特異性の改良および部分的な分解は、高分子製品のより高い安定性に帰着する。主要な酸化分解反応は、製品の親水性の特性の同時的減少と一緒の、主成分からの水酸基の損失における、水と二酸化炭素の開裂による。原料中のほとんどの最初の抽出物は恐らく処理中に蒸発するが、主成分も様々な揮発性の生成物を含む抽出可能な成分および改質された成分に徐々に変換される。以下に記述された例１１におけるサンプル＃１６は、おがくずが２時間３５０°Ｆ（１７７℃）で処理され、茶色の疎水性親油性吸着剤が生成されたことを示す。酸化性熱化学乾燥プロセスの間の材料の色の変化あるいは明るさの減少は、共役炭素対炭素二重結合およびカルボニル基のような異なる発色団の部分を含んでいる分解生成物の形成の結果である。酸化および熱化学の両方の要因が疎水性親油性製品および吸着剤を生産するのに重要であると信じられている。
【００４９】
以下に記述された例１１におけるサンプル＃１７は、６．５時間２５０°Ｆ（１２１℃）の低い温度では、原料のそれに似ている色を備えた吸着剤を生産するようにおがくずを処理することができることを示す。疎水性の成分は、必ずしも大規模な減成あるいはトレファクションか、炭化を伴わなずに、低温で酸化性熱化学乾燥処理中に生産することができる。低温の加熱プロセス中に、酸化は支配的な要因であり、一方、減成あるいはトレファクション、または炭化はほとんどまたは全く生じなかった。原料が高温で熱される時、大量の分解を伴いつつ、酸化は著しく促進される。温度が高いほど酸化速度は速く、そして減成速度も速い。ほとんどの酸化が材料の表面で生じると信じることは合理的である。酸化は疎水性の特性への最も重要な寄与をすると信じられている。温度は、酸化の効率を促進するのを支援する。また、最初に湿潤され、ついで乾燥された環境は酸化の特性を指向する。
【００５０】
一般に、原料の様々な化学あるいは物理的方法による前処理はほぼすべて、酸化性熱化学乾燥プロセスの後に多かれ少なかれ疎水性親油性改良に帰着する。しかしながら、ミリモル濃度のカーボネートまたは重炭酸塩の前処理は、異なる結果、すなわち親水性の著しい増加と、幾分かの親油性に結びつく。その理論的な説明はまだ明らかではない。それは、オゾンが酸化性媒体として適用された時の、オゾン分解のフリーラジカル鎖の禁止に関係するかもしれない。カーボネートと重炭酸塩のイオンは、ＯＨラジカルを消費することができるフリーラジカル反応の公知のインヒビターおよびラジカルスカベンジャーである。カーボネートまたは重炭酸塩は、ラジカルスカベンジャーとして、オゾンを安定させる場合があり、２つの結果をもたらす：
（１）より多くのオゾンが直接およびより選択的な反応に利用可能になる；
（２）より少ないＯＨのラジカルにより誘起された酸化が生じる。
【００５１】
したがって、カーボネートまたは重炭酸塩の存在は、オゾン処理反応の性質に影響を及ぼす場合がある。重炭酸塩はよく知られているベーキングパウダーおよび脱臭材である。本発明は、カーボネートと重炭酸塩の新しい用途を見いだし、天然資源から親水性親油性製品を作るための一般的な低価格プロセスを提供する。製品は弱アルカリ性である。それは、インフェステーション（ｉｎｆｅｓｔａｔｉｏｎ）がなく、製品の長い貯蔵を許容するという点で利益である。製品もさらなる中和をし、あるいはその中和なしで、吸収性の紙、吸着剤、サニタリー用品、動物ベッドおよび厩藁に、および工業的用途の吸収性物質として使用することができる。
【００５２】
原料の特性、前処理、オゾン濃度、新鮮な空気とオゾンの比率、空気流速度、温度レベル、加熱速度および加熱期間のような酸化熱化学乾燥プロセスの多数の変数はすべて、異なる方向付け、プロセスの異なる効率、疎水性の異なる程度を提供し、プロセスが一連の疎水性親油性製品および吸着剤、または親水性親油性製品を供給することを可能とする。本発明によって生産された疎水性親油性吸着剤は、高い吸収速度、大きな吸着キャパシティー、水溶液中に油と炭化水素をよく保持する力を持っている。製品は、秒から分までの時間範囲の速度で吸着する。吸着剤は、水面で１キログラムの吸着剤あたり２―３５リットルの油を吸着するキャパシティーを持っており、浮かび続ける。
【００５３】
本発明によって生産された疎水性親油性吸着剤は軽い密度、高い疎水性および許容可能な機械的強さを持っている。吸着剤は、水の中に吸着された材料を保持し、かつ長期間水の表面に浮かぶ能力を有し、したがって、それらは後に容易に集め、回収し、処分することができる。
【００５４】
本発明の疎水性親油性吸着剤の重要な特徴は、水と接触して部分的に飽和した後にさえ、それらが依然として油と炭化水素を吸着することができるということである。油が、水で部分的に飽和されている吸着剤に適用される場合、油は吸着された水の少なくとも１部と置き換えられることができる。水と振り混ぜられた後に時間が経過するにつれて、吸着剤の油吸着キャパシティーは徐々に減少する。
【００５５】
本発明の疎水性親油性吸着剤の別の重要な特徴は、粒状になった時、吸着剤が水面上で粘ちゅうな重質油（例えば原油）に適用されるということである、得られる集塊吸着剤／油／水複合体、比較的非粘着質になる。したがって、複合体はサイトから比較的、容易に取り除くことができる。
さらに、本発明の疎水性親油性吸着剤は、高い吸着キャパシティーで乳化された油を吸着することができる。しかしながら、それらは、洗剤で処理された油を吸着することができない。
現在の疎水性親油性吸着剤の油吸着キャパシティーおよび疎水性は、１−１０のｐＨ、０−３０％のＮａＣｌ濃度および０―１００℃の温度でよく保持される。したがって、本発明の吸着剤は、海での石油流出クリーニング処理のようなサイトでの油クリーニングに使用することができる。
【００５６】
本発明の吸着剤製品は疎水性親油性であり、ガソリン、ディーゼル燃料、モーターオイル、パラフィン、原油、重質油、キャノーラ油、トウモロコシ油などの油類、並びにアセトンおよびアセトニトリル、アニリン、ベンゼン、ブタノール、二硫化炭素、四塩化炭素、クロロホルム、シクロヘキサン、ジクロロメタン、ジエタノールアミン、ダイオキシン、エタノール、エチルエーテル、エチレングリコール、ホルムアルデヒド、ヘプタン、ヘキサン、ヘキセン、イソブタノール、イソプロパノール、灯油、メタノール、ペンタン、石油エーテル、フェノール、プロパノール、プロピレングリコール、テトラヒドロフラン、トルエンおよびキシレンのような他の炭化水素へ優れた吸着親和性を示す。さらに、吸着剤は、合成油、燃料、冷却液、溶剤、ペイント、芳香物化合物、スルフィド、医薬、ポリマー、殺虫剤、殺真菌剤、除草剤および放射性物質のような広範囲の化学薬品を結び付くことができる。アニリン、安息香酸メチル、ベンジルアルコール、四塩化炭素、ジエタノールアミン、フタル酸ジメチルおよびアセト酢酸エチルのような水より大きな密度を有する炭化水素の場合には、炭化水素は水と混合した後により低い相に沈む。吸着剤が水相の表面に適用され振られる場合、それらは低い相まで急速に沈み、化学薬品を吸着する。
【００５７】
本発明の疎水性親油性製品は、たとえば、たばこ煙の濾過、自動車排ガスの濾過および屋内の空気の清浄化などの、ガス相中の油あるいは炭化水素の吸着において効率的であり、ホルムアルデヒド、硫化水素、チオールおよびアンモニアのようなのような、悪臭および匂いを除去する。疎水性親油性吸着剤は、ダイオキシンのような非常に脂肪親和性の強い毒素に対して強いバインディングを持っているべきである。
【００５８】
疎水性親油性製品は、さらに土、砂、コンクリート、石、草地、コンテナー、手、デッキ、砂浜および海岸、並びにそれが付着するところならどこからでも、油と炭化水素を取り除くことができる。例えば、油に汚染された海岸を清潔にすることは、油で汚染された区域の土の上に吸着剤を適用し、暫くの間油を吸い上げさせることにより遂行される場合がある。その後、吸着剤−油複合体は水によって持ち上げられる場合がある。機械的な手段により、浮かんでいる吸着剤／油／水複合体を集めることができる。
【００５９】
本発明の疎水性親油性吸着剤は、毒性金属イオンおよび他の毒素の小さな結合キャパシティーを持っている。鉛および水銀のような無機の重金属イオンに対する結合キャパシティーは、１グラムの吸着剤について約１ｍｇのＰｂ２＋および１グラムの吸着剤について約１ｍｇのＨｇ２＋である。
本発明の疎水性親油性、または親水性親油性吸着剤が、低コスト、効率的で、広く適用可能であるので、あるいは少なくともいくつかの分野の中で広く用いられているが高価な活性炭および活性炭素繊維と部分的に置き換え、またはそれらと一緒に使用することができる。
更に、本発明の製品は異なる濃度の様々な汚染物質の最大洗浄効率を得るために、他の商用吸着剤と一緒に、および／または他の非吸着プロセスと一緒に使用することができる。
【００６０】
本発明の製品は、微粒子、グラニュール、ペレット剤、フィラメント、ボード、ブロック、それらの天然の状態の全体、バルク、マット、パッド、ソックス、ロール、ブーム、枕、毛布、ストリング、ロープ、紙、布、不織布のシート、薄膜、膜、カラム充填材などのような任意の所望の物理的形態に作ることができる。
本発明中の様々な原料からの吸着剤は吸着と吸収に異なる態様を持っている。
例えば、切り藁で作られていた吸着剤の場合では、酸化性熱化学乾燥処理の後に微粉砕された形態のものは、砕かれていないものより約５０−１００％吸着が増加する。
対照的に、葉とシェルで作られていた吸着剤のサイズは、吸着の効率に重要ではない。
本発明の酸化性熱化学乾燥処理は、吸着剤の吸着および吸収の両方を改善する。
いくつかのタイプの原料は、生産工程において、吸収より吸着におけるよりよい改良を得る。その一方で他のタイプは、吸着より吸収においてよりよい改良を得ている。
したがって、吸着剤のコンビネーションは非常に有用であり、それは、本発明によって調製された異なるソースからの１つ以上の吸着剤を含む場合があり、他のタイプの収着剤および／またはいくつかの官能基を有する他の物質と一緒に含むことができる。
【００６１】
それは、異なるソースからの原料を、酸化性熱化学乾燥処理のために同時に混合することができることは本発明の別の利点である。
異なる天然資源は処理中に異なる初期抽出可能な成分を有し、処理の間に異なる生成物を提供する。
処理された材料中を移動可能な抽出可能な成分によって寄与された疎水性の特性を最大限にするために、混合原料を一緒に処理することは有益であり、特に、これらの原料が非常に疎水性で高いパーセントの抽出可能な成分を持っている場合に有益である。
吸着剤が油または炭化水素で飽和された後、ある量の吸着された材料は、集めた吸着剤／化学薬品混合を圧縮するか、真空に供するか、遠心分離することにより回収される場合がある。
【００６２】
本発明の製品は一度だけ使用で使い捨ての吸着剤として使用することができ、灰化、埋立処分あるいは生物分解により、吸着の後に経済的で安全なやり方で処分することができる。さらに、使用された吸着剤の回収手段も利用可能であり、これは酸化性熱化学乾燥処理に類似し、吸着剤が再使用されることを可能にする。
耐水性で、湿りにくく、耐腐敗性、菌耐性、耐バクテリア性、難燃性、衝撃吸収性で、寸法安定性のある本発明の製品は、たとえば、絶縁体、建築物、充填物、パッケージ、家庭用品、使い捨て食器、紙、サニタリー用品、動物ベッドおよび厩藁、土壌改良剤および織物のような用途において使用することができる。
製品は食品産業の中で使用することができる。リグノセルロースを含んでいる繊維材で作られた製品は、特に高温で酸化性熱化学乾燥処理中に脱リグニン化される。このプロセスは、人間および非人間の哺乳動物の両方において消費される食物と食物繊維を供給する。製品はさらに食物的に安全な方法を提供することができる。過剰の脂肪、油およびグリースを吸収するために、それは通常のクッキングプロセスおよびクッキングエリアに組み入れることができる。
【００６３】
製品は医薬品キャリヤー、除草剤キャリヤー、殺虫剤キャリヤーおよび肥料キャリヤーのような、一定期間にわたる遅延解放性用の吸着された疎水性の脂肪親和性の物質を確保または保持するためにキャリヤー材料として使用することができる。
乗り物の中へ図面に記載されたタイプの装置を設置することが可能であり、たとえば、輸送手段の不備などの理由により商業的製品が利用できない場所のような、必要とされる場所に製品を供給する、便利なオンサイトサービスを提供できる。
本発明の製品は安全で、安定していて、急速に生物分解可能である。それらは、生産、使用および処分において、環境上無害であり環境上にやさしいものである。酸化した製品あるいはオゾンで処理された製品は、原料と比較して生分解性が増加されている。
【００６４】
実施例
以下に記述された実施例において、次のテストは、酸化熱化学乾燥プロセスの製品について行なわれた。
（ａ）  水吸吸収テストおよび沈降パーセンテージ：
製品と水の完全な接触をするために、固定量の製品が、１０−３０秒間、蓋をされたボトル中で真水と激しく振り混ぜられる。振り混ぜられた製品は層が再度形成されるまで、しばらくの間、静置された。異なる時間において、底に沈んだ製品のパーセンテージが記録される。ボトルは、各測定の前に激しく振り混ぜられる。テストの結果は疎水性／親水性特性を示す。水の速い吸収、および短時間における沈降する製品の高率は、強い親水性の特徴を示す。その一方で水の遅い吸収、および長い時間にわたる沈降した製品の小さなパーセンテージは、強い疎水性の特徴を示している。
【００６５】
（ｂ）  油吸着テスト：
廃モーターオイルの一定量が水の表面上に注がれる。次に、本発明の製品の一定量が油に適用され自然にしばらくの間油を捕らえることを許容し、ついで温和な撹拌を行う。使用される油の量は完全に製品を飽和するのに十分である。油で飽和されている製品は、ストレーナーで除去され、過剰の油を取り除くために５分間流れ出ることを許される。捕捉されなかった油のボリュームを測定するか、あるいは、油製品混合物の重量が量られる。油吸着キャパシティーは１グラムの乾燥した製品当たりのミリリッターでの油、または１グラムの乾燥した製品当たりのグラムでの油として計算される。テストの結果は、製品の親油性特徴を示す。
【００６６】
（ｃ）  短い水接触の後の油吸着テスト：
製品が湿潤されるまで、製品と水の完全な接触をするために、固定量の製品が１０−３０秒間真水とかき混ぜられる。容器は０．５分間静置され、次に、廃モーターオイルをこれ以上の油を吸着することができなくなるまで撹拌しながら加えられる。加えられた油の全容積が記録される。油で飽和している製品を、ストレーナーで回収し、過剰の油を取り除くために５分間流れ出させる。捕捉されない油のボリュームが測定される。油吸着キャパシティーは乾燥した製品１グラム当たりのミリリッターとしての油として計算される。テストの結果は、製品の疎水性親油性特徴を示す。
【００６７】
実施例１
基礎的な酸化性熱化学的乾燥条件の下で調製された様々な疎水性親油性吸着剤
木製おがくず、竹おがくず、草、ピーナッツ殻、竹葉、トウモロコシ葉、トウモロコシの茎、トウモロコシの毛、タバコ、藁、トウモロコシの茎、バガス、砂糖モロコシ、マコモ茎（ｗｉｌｄ  ｒｉｃｅ  ｓｔｅｍ）、葦、吸着性コットン、松葉、段ボール箱、布帛、米殻、豆殻、ココナッツ殻、ピートモス、髪の毛、紙およびセルローススポンジを含む、農場および市場から集められ、さらなる処理をしていない様々な原料を、２５０°Ｆ（１２１℃であらかじめ熱せられたオーブンの中で、対流および換気をせずに、およびオゾンを使用せずに、４−７時間、処理した。
【００６８】
加工製品はすべて、加工されていない原料のそれと比較して、著しく改善された水浮遊性を示した。しかしながら、水中での浮遊性パーセンテージは、長い時間十分な満足な浮遊性を与えるほどは高くなかった。更に、それらはすべて、短い水接触の後に油吸着をほとんど示さなかった。例えば、湿潤するまで、おがくず製品のサンプルは真水と激しくかき混ぜられた。また、浮遊物質の油吸着性は１ｍｌ／ｇ未満であり、加工されていない原料での対照試験では油吸着は見られなかった。
【００６９】
実施例２
酸または塩基による前処理
原料は３０分間室温で酸または塩基液の中でソーキングされた。その後、原料は集められ、過剰溶液を除去するために手動プレスの中で押され、実施例１と同じ条件で処理された。５−１０％の水酸化ナトリウムにより処理された材料は、処理の前に付加的な洗浄ステップを行った。
原料は次のものをテストした：
木材おがくず、木材チップ、段ボール箱、タオル紙、藁、米殻、ピートモス、ピーナッツ殻、ココナッツ殻、葉、樹皮、バガス、砂糖モロコシ、豆殻、トウモロコシの茎、綿、草など。
酸は次のものをテストした：
５０−２５０ｍＭ濃度のクエン酸、酢酸、乳酸、シュウ酸、リンゴ酸、ギ酸、硝酸、リン酸およびフィチン酸。
塩基は次のものをテストした：
飽和石灰水、５−１０％の水酸化ナトリウム。
【００７０】
テストされた製品はすべて、実施例１における製品と比較して、水上の油吸着における改良を有すると分かった。酸処理された製品のｐＨは約５−６で、および塩基処理された製品のｐＨは約７−８であった。広範囲の酸および塩基が、処理過程の効率の改良に使用することができる。
【００７１】
実施例３
対流と高温
実施例１における処理が繰り返された。しかし原料は０．２Ｍ酢酸で前処理され、４−５時間３５０°Ｆ（１７７℃）で対流と高温を適用した。
原料は次のものをテストした：
木材おがくず、竹おがくず、草、ピーナッツ殻、トウモロコシ葉、トウモロコシの茎、トウモロコシの毛、タバコ葉、茶の葉、藁、にんにく皮、バガス、砂糖モロコシ、マコモ茎、松葉、篩部、リネン、苧麻、段ボール箱、布帛、つぶした綿種子、米殻、豆殻、ココナッツ殻、髪の毛および紙。
実施例１における製品と比較して、テストされたすべての製品について、ある程度の油吸着特性の改良と、浮遊特性および短い水接触の後の油吸着特性の著しい改良がされていることが知られた。おがくず、トウモロコシの毛、ココナッツ殻、タバコ葉、草、バガスおよび砂糖モロコシからの製品は、最良の改良を示した。例えば、湿潤されるまで、おがくず製品のサンプルは真水で激しくかき混ぜられ、浮遊物質が約３．５ｍｌ／ｇの油吸着を有することが知られた。
【００７２】
以下が結論づけられる。
（１）対流と高温で処理した後に、ある程度の油吸着特性の改良と、浮遊特性および短い水接触の後の油吸着特性の著しい改良が得られる。
（２）ターボ対流の適用は、熱を迅速かつ均一に分配し、ホットスポットを少なくし、したがって、材料の発煙および発火の危険を増加させないで、より多くの酸素および高温を適用することができる。
（３）  高温での処理は湿らされた原料を膨張させる効果がある。
【００７３】
実施例４
熱湯での前処理
原料は１０−３０分間水中で沸騰させられた。その後、湯は注ぎ出された。過剰の水を除去するために手動プレスの中で押した後に、原料は、３０分間０．２Ｍ酢酸中でさらにソーキングされ、過剰の溶液を除去するために手動プレスの中で押された。煮沸され、０．２Ｍ酢酸で処理された原料は、実施例３と同じ条件で処理された。
原料は次のものをテストした：
木材おがくず、木材チップ、タバコ葉、バガス、砂糖モロコシおよび草。
【００７４】
テストされた製品はすべて、実施例３におけるものと比較して、水浮遊特性における著しい改良を持つと分かった。例えば、木おがくず製品のサンプルは真水と激しくかき混ぜられ湿潤され、室温で１５０分間静置された。その後、浮遊および沈降する材料は、ボリューム測定のために別々に集められた。体積比は約５０：２であり、材料の９６％は浮遊していた。
テストは以下を示す：
（１）  水沸騰は特に製品の疎水性を増加させるための、処理を改善する実際的で強力な前処理である。
（２）  天然の材料中のいくつかの未知の物質であって、それらは湯によって洗い出されることができるものは、疎水性物質の構成を防ぐ場合がある。
【００７５】
実施例５
発泡剤での前処理
原料は、１−２時間、シールされた容器中で、２０−５０％（ｗ／ｗ）の発泡剤溶液あるいは混合溶液によって湿らせられ、次に、酢酸処理をせずに、実施例３と同様な条件で処理された。
原料は次のものをテストした：
木材おがくず、バガスおよび砂糖モロコシ。
発泡剤は次のものをテストした：
エタノール、アセトン、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ‐ペンタンおよびイソ−ペンタン。
テストされた製品はすべて、実施例３におけるものと比較して、浮遊特性だけでなく短い水接触の後での油吸着における著しい改良を持つと分かった。例えば、４００ｍｌのおがくずは、１０ｍｌの９５％のエタノール、２５ｍｌのｎ−ヘキサンおよび２０ｍｌの水の混合物で湿らせられ、１時間室温で密閉され、次に、３５０°Ｆ（１７７℃）の循環オーブン中で３時間処理された。水で激しく撹拌した後に、製品は１００％浮遊していた。３０分後に、油吸着能力は、乾燥した製品１グラム当たり、５ｍｌの油であると分かった。
【００７６】
実施例６
凍結での前処理
湿らせられた木材おがくずは、液体窒素を加えることにより、または１−２時間、−２０℃あるいは−７２℃の冷凍装置内に置くことにより凍結された。その後、冷凍された物質は、直接３５０°Ｆ（１７７℃）の循環オーブン中で４．５時間処理された。テストされた製品はすべて、実施例３におけるものと比較して、浮遊特性だけでなく短い水接触の後での油吸着における著しい改良を持つと分かった。例えば、液体窒素で処理された製品のサンプルは、真水で激しくかき混ぜられ、９０分間室温に置かれた；９８％が浮遊物質であり、乾燥した製品１グラム当たり３ｍｌの油の油吸着と分かった、。
【００７７】
実施例７
空気暴露と疎水性の関係
乾燥したおがくずはアルミニウムフォイルで包まれ、あるいは砂に埋められ、その後、ターボ対流、陽圧気流およびオゾン供給と共に３２５°Ｆ（１６３℃）で４時間処理された。暴露された乾燥した原料は、コントロールとして含まれていた。暴露された製品が、短い水との接触の後によりよい油吸着（３．５ｍｌ／ｇ）を有し、その一方で包まれ埋められた製品は、２．６ｍｌ／ｇの値しか有していないことが知られた。
【００７８】
実施例８
過酸化水素での前処理
乾燥したおがくずは、３％のｗ／ｖ過酸化水素で湿らせられ、次に、実施例３と同じ条件で４時間処理された。水で湿らせられた原料は、コントロールとして含まれていた。過酸化水素で処理された製品は、短い水との接触の後によりよい油吸着（４．５ｍｌ／ｇ）を有していた。その一方で水で処理された製品は、３．５ｍｌ／ｇの値であった。
【００７９】
実施例９
異なる酸化性熱化学的乾燥条件でのおがくずに基づいた疎水性親油性材料の調製
乾燥または湿らせられた、または煮沸された原料から、異なる時間での３００°Ｆおよび３５０°Ｆ（１４９℃および１７７℃）の温度で、おがくず（６３ｇ、大気乾燥）で作られた一連の疎水性親油性吸着剤（サンプル＃２−１１）が調製された。他の要因を一定に維持しつつ、酸化熱化学乾燥プロセスでの対流、陽圧にされた気流およびオゾンの供給の要因が変えられた。サンプル＃１はコントロール試料としての、加工されていない乾燥したおがくずだった。サンプル＃２−６は、乾燥した原料から直接処理されたものであり、もし長い時間３５０°Ｆで処理された場合には発煙又は発火に対してより脆弱であった。サンプル＃７−９の、湿らせられ、水で煮沸された原料は、処理の前に過剰水の一部を除去するために手動プレスの中で押された。サンプル＃９は他のサンプルより明るい色を持っていた。サンプル＃１−１１は、親油性、疎水性、疎水性親油性特性の比較のためにテストされた。結果は表１および表２の中で示される。
【００８０】
表１：サンプル＃１−１１の油吸着および短い水との接触の後の油吸着
【表１】
2004534653.tif 000069
【００８１】
これらのテストは以下を示す：
（１）  原料の含水量はプロセスでの重要な要素である。
乾燥した原料は高温で処理されるべきでない。
（２）  乾燥したおがくずでは、処理をしてもしなくても、油吸着に違いはない。
（３）  乾燥したものと比較して、湿らせられた原料については油吸着にいくらかの改良がみられる。
（４）  コントロール試料と比較すると、乾燥していようと湿っていようと、熱化学乾燥プロセスの後に、おがくずについては著しい疎水性親油性の改良がみられる。
（５）  オゾンがない状態でのそれと比較して、オゾンがある状態で処理された湿ったものおよび水で煮沸されたおがくずは、著しい疎水性親油性の改良がみられた。
（６）  乾燥したものと比較して、湿らせられた原料を使用することにより、いくらかの疎水性親油性の改良がみられた。
（７）  乾燥しているか湿らせられたものと比較して、熱湯で前処理された原料を使用することにより、いくらかの疎水性親油性改良がみられる。
【００８２】
表２：ある時間の間、水と最初に振り混ぜた後のサンプル＃１−１１中の、沈降材料のパーセンテージ
【表２】
2004534653.tif 000070
【００８３】
これらの結果は以下を示す：
（１）  水吸収および沈降／浮遊比率のテストは、疎水性または親水性特性のよい指標である。
（２）  コントロール試料と比較して、乾燥しているか湿らせられたかにかかわらず、熱化学乾燥プロセスの後に、おがくずについて著しい疎水性の改良がみられた。
（３）  オゾンがない状態でのものと比較して、オゾンがある状態で処理されたおがくずのについて疎水性の改良はない。
（４）  湿らせられ、煮沸されたものより、乾燥した原料が処理される場合、特に高温範囲で、発煙と発火の危険ははるかに高い。
しかしながら、乾燥した原料を低温で長時間処理すると、危険を低下させるだけでなく、高い疎水性を与える。
（５）  乾燥したものと比較して、湿らせられた原料を使用することにより、著しい疎水性の改良がみられる。
（６）  乾燥しているか湿らせられたものと比較して、熱湯で前処理された原料を使用することにより、著しい疎水性の改良がみられる。
【００８４】
実施例１０
異なる条件の下の炭酸塩および重炭酸塩での親水性親油性材料の調製
サンプル＃１２：原料は、３０ｍｌの０．１５Ｍ炭酸ナトリウムを２５ｇの風乾したおがくずと混合することにより調製された。その後、原料は、ターボ対流、陽圧が加えられた気流およびオゾン供給下で、９０分間３２５°Ｆ（１６３℃）で処理された。製品は薄茶色で、ｐＨ７−８であった。
サンプル＃１３−１５：原料は、２５ｇの風乾したおがくずあるいは段ボール箱、またはバガスと、４５ｍｌの０．３０Ｍ重炭酸ナトリウムを混合して調製された。その後、原料はターボ対流で、１．５−２時間３２５°Ｆ（１６３℃）で処理された。製品は薄茶色で、ｐＨ  １０−１１であった。サンプル＃１２−１５はすべて、加工されていない対照の材料よりも、水の中ではるかに速い濡れ特性を示した。さらに、それらはよい油吸収を示した。
【００８５】
実施例１１
加熱温度依存加工
サンプル＃１６：２％の酢酸で処理されたおがくず原料は、対流、陽圧が加えられた気流およびオゾン供給と共に２時間３５０°Ｆ（１７７℃）で処理された。製品は褐色であった。濡れるまで、製品のサンプルは真水と激しくかき混ぜられた。また、浮遊物質が５．５ｍｌ／ｇの油吸収を持っていたことが知られた。
サンプル＃１７：２％の酢酸で処理されたおがくず原料は、対流、陽圧が加えられた気流およびオゾン供給と共に６．５時間２５０°Ｆ（１２１℃）で処理された。製品は加工されていない原料と同様の色を持っていた。濡れるまで、製品のサンプルは真水と激しくかき混ぜられた。また、浮遊物質が２．７ｍｌ／ｇの油吸収を持っていたことが知られた。
このテストは以下を示す：
（１）  広範囲の温度がプロセスにおいて適用可能である。
短時間の高温の適用は、長い時間の低温の適用より効率的である。
（２）  低温で処理された、明るい色を有する製品の疎水性親油性特性は、かなりよい。それは、熱分解の反応が疎水性親油性物質を生成するために必要ではないことを示唆する。
【００８６】
実施例１２
加熱時間依存処理
湿らせられた木葉の２つのサンプルが、３５０°Ｆ（１７７℃）で、２時間および５時間の対流でそれぞれ処理された。それが濡れるまで、製品のサンプルは真水と激しく振り混ぜられた。その後、サンプルは１２時間室温で保持された。その後、サンプルは再び激しく振り混ぜられ、浮遊特性が比較された。５時間のサンプルは依然として４０％の浮遊物を示し、その一方で２時間のサンプルは１０％だけの浮遊物であることが知られた。
【００８７】
実施例１３
油による吸収された水の置換
実施例１１において２時間３５０°Ｆ（１７７℃）で処理された５グラムのおがくず製品は、真水でぬれるまでかき混ぜられ、水を注ぎ出し、過剰の水を除去するために手動プレス中で材料を押した。その後、水を吸収した材料（１６．９ｇ）は、３０ｍｌの廃モーターオイルとよく混合された。油が吸着され、いくらかの水がリリースされたことが知られた。５分後に、３．５ｇの水が捕集された。
結果の分析：
材料は、２．３８ｇの水／１ｇの吸着剤の水分で始められ、油を加えた後に１．６８ｇの水／１ｇの吸着剤で終わった。吸収された水の約３０パーセントは油と置換された。疎水性親油性吸着剤中の吸収された水を油で部分的に置き換えることができる場合があり、疎水性親油性吸着剤は、水によりも油への強い親和力を持っていることが結論づけられる。
【００８８】
実施例１４
疎水性親油性製品中の抽出可能な揮発性材料
テスト１：
原料と一緒に反応オーブンに置かれたアルミニウムフォイルは、高温で処理した後にいくらかの褐色の物質でコーティングされた。物質は次の溶液で溶解度に関してテストされた：水、イソプロピルアルコール、ガソリン、過酸化水素、Ｅｓｓｏモーターオイル、ＶｉｍクレンザーおよびＳｕｎｌｉｇｈｔ食器洗い用液体洗剤。イソプロピルアルコールがコーティングされた物質を溶かすことができる唯一の溶剤であることが知られた。物質は、水に部分的に溶解し、ガソリンおよびＥｓｓｏモーターオイルに全く溶解しなかった。結果は、コーティングされた物質が疎水性と親水性の両者を有することを示唆する。
テスト２：
次のサンプルが６日間室温で振とうされた：
（１）  実施例９における２０ｇのサンプル＃１０と３００ｍｌの７０％のイソプロピルアルコール；
（２）  実施例９における２０ｇのサンプル＃１０と３００ｍｌの水；
（３）  ２０ｇのおがくず原料と３００ｍｌの水。
その後、２０ｇのおがくず原料は、３０分間、（１）から集められた使用されたイソプロピルアルコールと振り混ぜられた。
【００８９】
これらの４つのサンプルは集められ、過剰溶液を除去するために手動プレスの中で押され、次に、２時間、対流下、２００°Ｆ（９３℃）で乾かされた。低い温度条件は、疎水性親油性物質を生成するためにではなく乾燥のみのためにデザインされた。イソプロピルアルコール処理されたサンプル＃１０の、短い水との接触の後の油吸収は３．０ｍｌ／ｇだった。一方、水処理されたサンプル＃１０は３．７ｍｌ／ｇだった。使用されたイソプロピルアルコールで処理されたおがくずは０．５ｍｌ／ｇであり、水にソーキングされたおがくずは０ｍｌ／ｇだった。
コメント：
（１）  イソプロピルアルコールは、酸化熱化学乾燥プロセスの間に生産されたいくつかの揮発性物質を抽出することができる。
（２）  低温乾燥プロセスの後に、水で飽和された疎水性親油性吸着剤の油吸収用の失われた能力を回復することができる場合がある。
（３）  抽出可能な揮発性物質は疎水性と親油性に重要な役割を果たす。
しかしながら、疎水性親油性製品中の抽出可能な揮発性物質は、疎水性親油性特質のための唯一の原因ではなく、また主要な原因でもないであろう。
【００９０】
実施例１５
粒径に関連する吸収
おがくずに基づいた疎水性親油性製品の微粉は、より大きな粒子状物質より容易に水の底に沈むことが見いだされた。それは、微粉が貧弱な疎水性を有しているか、又は疎水性を容易に失う場合があることを示唆する。
テスト１：
それぞれ１４、２８のおよび６０メッシュの３つのスクリーンを使用して、実施例１６から粉砕された樹皮に基づいた製品のサンプルを分離した。異なるサイズの４つのサンプルが集められテストされた。サイズが６０メッシュよりも大きな粒径については、粒径が小さくなるにつれて、油吸収および短い水との接触の後の油吸収が徐々に、それぞれ１．２から３．０ｍｌ／ｇおよび０．８から２．０ｍｌ／ｇへと増加することが知られた。粒径が６０メッシュ未満だった時、それらの油吸収および浮遊物は２８〜６０のメッシュのサイズの粒子ほどよくはなかった。
テスト２：
草、ピーナッツ殻、トウモロコシ葉、トウモロコシの茎、タバコ葉、茶の葉、藁、にんにく皮、バガス、砂糖モロコシ、マコモ茎、松葉、米殻、豆殻およびココナッツ殻を含む実施例３からのいくつかのサンプル製品が微粉砕された。各砕製物の油吸収がテストされ、対応する微粉砕されていないものの結果と比較された。微粉砕された藁タイプおよび茎タイプ製品は油吸収が２０−１００％増加するのに対し、他のタイプの製品では変化がないか、または油吸収の減少さえすることが知られた。
コメント：
製品のサイズは吸収キャパシティーに重要な影響がある。より小さなサイズ、あるいは薄層は、一般に、よりよい結果を与える。
【００９１】
実施例１６
異なる原料からの疎水性親油性製品
異なる２７の原料が、対流、陽圧気流およびオゾン供給の下で、異なる時間３００−４００°Ｆで処理された。
油吸収（ＯＳ）および短い水との接触の後の油吸収（ＯＳＷ）がテストされた。
（１）  吸収性綿、水でぬらした、４．５時間３５０°Ｆ。
ＯＳ：３０−３２ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：１２−１４ｍｌ／ｇ。
（２）  バガス、皮をむかれ、食べ、水中で煮沸した、２．５時間３７５°Ｆ。
ＯＳ：１０ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：７．５ｍｌ／ｇ。
（３）  粉砕された樹皮、水で湿らされた。２時間３７５°Ｆ。
ＯＳ：２．０ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：１．２ｍｌ／ｇ。
（４）  ココナッツ殻、分離し、水で湿らされた。２時間３７５°Ｆ。
ＯＳ：８ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：７ｍｌ／ｇ。
（５）  草、水中で煮沸。２時間３５０°Ｆ。
ＯＳ：７−８ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：４−５ｍｌ／ｇ。
（６）  カポック・ファイバー、水で湿らされた。５時間３５０°Ｆ。
ＯＳ：３０−３２ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：２０ｍｌ／ｇ。
（７）  苔、水中で煮沸、２時間３５０°Ｆ。
ＯＳ：６−７ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：４−５ｍｌ／ｇ。
（８）ピーナッツ殻、水で湿らされた。３時間３５０°Ｆ。
ＯＳ：２．５ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：０．５ｍｌ／ｇ。
（９）松葉、水で湿らされた。２時間３５０°Ｆ。
ＯＳ：３．３ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：１．２ｍｌ／ｇ。
（１０）  葦、切断し、水で湿らされた。３時間３７５°Ｆ。
ＯＳ：９．０ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：８．５ｍｌ／ｇ。
（１１）海草、水で湿らされた。１時間３５０°Ｆ。
製品は加工されていない海草より良好な疎水性を示した。
（１２）砂糖モロコシ、皮をむかれ、食べ、水中で煮沸した、２．５時間３７５°Ｆ。
ＯＳ：１８ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：１４ｍｌ／ｇ。
（１３）タバコ葉、水で湿らされた。２時間３７５°Ｆ。
ＯＳ：８ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：６ｍｌ／ｇ。
（１４）木葉、水中で煮沸した、２時間３５０°Ｆ。
ＯＳ：５．０−１３．０ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：２．０−８．０ｍｌ／ｇ。
（１５）  未知の野生の潅木、切断し、水で湿らされた。２．５時間３５０°Ｆ。
ＯＳ：６−７ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：５ｍｌ／ｇ。
（１６）  新鮮なマコモ茎、切断し、４時間３７５°Ｆ。
ＯＳ：１０ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：８ｍｌ／ｇ。
（１７）  木材チップ、水中で煮沸した、４．５時間３５０°Ｆ。
ＯＳ：６．０ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：５．０ｍｌ／ｇ。
（１８）寒天パウダー、水で湿らされた。１時間３５０°Ｆ。
製品は加工されていない寒天パウダーより良好な疎水性を示した。
（１９）  コーヒーパウダー、ネスレ、乾燥品、１時間３５０°Ｆ。
製品は加工されていないコーヒーより良好な疎水性を示した。
（２０）  小麦粉、乾燥品、３７５°Ｆで２５分、および３５０°Ｆで４０分。
製品は加工されていない小麦粉より良好な疎水性を示した。
（２１）  ピートモス、Ｓｕｎｓｈｉｎｅ（登録商標）、水で濡らした、９０分３５０°Ｆ。
ＯＳ：８．０ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：４．３ｍｌ／ｇ。
（２２）  段ボール箱、切断し、水で沸騰、２時間３５０°Ｆ。
ＯＳ：３．５ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：０．８ｍｌ／ｇ。
（２３）大豆、水の中で完全に膨潤し、粉砕、２．５時間３５０°Ｆ。
ＯＳ：３．０ｍｌ／ｇ。ＯＳＷ：２．０ｍｌ／ｇ。
（２４）  卵アルブミン、４時間３５０°Ｆ。
製品は加工されていない卵アルブミンより良好な疎水性を示した。
（２５）  小エビ殻、粉砕、水で湿らせた、２．５時間３７５°Ｆ。
製品は加工されていない小エビ殻より良好な疎水性を示した。
（２６）木炭、粉砕、水で湿らせた、６０分３５０°Ｆおよび１５分４００°Ｆ。
製品は加工されていない木炭より良好な疎水性を示した。
（２７）布帛（５０％の綿、５０％のポリエステル）、水で湿らせた、２時間３７５°Ｆ。
製品は加工されていない布帛より良好な疎水性を示した。
【００９２】
実施例１７
有機物質の吸収
様々な油および有機物質について、実施例３からの２．５ｇのおがくず吸着剤の吸収能力が、２００ｍｌの水中の被試験天然有機物質１５ｍｌでテストされた。
被試験油剤および有機試薬のいくつかの例は次のとおりである：
ガソリン、モーターオイル、パラフィン、原油、キャノーラ油、トウモロコシ油、冷却液、ペイント、アセトン、アニリン、ベンゼン、四塩化炭素、クロロホルム、シクロヘキサン、ジクロロメタン、ジエタノールアミン、エタノール、エチルエーテル、ホルムアルデヒド、ヘプタン、ヘキサン、イソブタノール、イソプロパノール、メタノール、ペンタン、石油エーテル、フェノール、プロパノール、プロピレングリコール、テトラヒドロフラン、トルエンおよびキシレン。吸着剤はすべての被試験有機物質に対してよい吸収を示した。アニリン、安息香酸メチル、ベンジルアルコール、四塩化炭素、ジエタノールアミン、フタル酸ジメチルおよびアセト酢酸エチルのような水より大きな密度を有する炭化水素の場合には、水と混合した後に炭化水素がより低い相に沈降する。吸着剤が水相の表面に適用され振り混ぜられる場合、それらは低い相まで急速に沈降し、化学薬品を吸着する。
コメント：
本発明の吸着剤は広範囲の有機物質と結び付くことができ、それらが水より軽いかより重いかにかかわらず、産業廃棄物洗浄に役立つようにする。
【００９３】
実施例１８。
毒性金属イオンの吸収
改質されたジチゾン法（ｄｉｔｈｉｚｏｎｅ  ｍｅｔｈｏｄ）は、重金属イオンの濃度の測定のために使用された。
テスト１：
実施例３からの１ｇの砂糖モロコシ製品は４時間、５０ｍｌの２０μｇ  Ｐｂ２＋／ｍｌ溶液と振り混ぜられた。Ｐｂ２＋濃度は８．８−９．０μｇ／ｍｌに減少した。鉛イオン用のクリアランス効率はこの場合５５％だった。
テスト２：
実施例３からの１ｇの砂糖モロコシ製品は３０分間５０ｍｌの２０μｇ  Ｈｇ２＋／ｍｌ溶液で振り混ぜられた。
Ｈｇ２＋濃度は４．８μｇ／ｍｌになった。
水銀イオン用のクリアランス効率はこの場合７６％だった。
テスト３：
実施例３からの１ｇの砂糖モロコシ製品は、３０分間、５０ｍｌの２０μｇ  Ｈｇ２＋／ｍｌ溶液および５ｍｌの廃モーターオイルと振り混ぜられた。
Ｈｇ２＋濃度は１０μｇ／ｍｌに減少した。
油がすべて吸着された。
油がある状態での水銀イオンのクリアランス効率は、この場合５０％だった。
コメント：
本発明中の吸着剤は、汚染水から、および油汚染水からさえ、毒性金属イオンと結び付くことができる。
【００９４】
実施例１９
異なる環境条件下での吸着剤の適用
テスト１
乳化された油吸収：廃モーターオイルは、部分的に乳化された油を作るために２分間真水と激しく上下に振り混ぜられた。実施例９からのサンプル＃７のサンプルは乳化された油に関してテストされた。また、乳化された油の吸収が３．５ｍｌ／ｇだったことが知られた。
テスト２
洗剤がある状態での油吸収：サンプル＃７のサンプルは、石鹸液および皿洗浄溶液中での油吸収に関してテストされ、油吸収が全くなかったことが知られた。
テスト３
異なるｐＨでの油吸収：０．５％の酢酸、５％の酢酸、１０％の重炭酸ナトリウムおよび０．１Ｍ水酸化ナトリウム中のサンプル＃７の油吸収がテストされ、それぞれ、４．０、３．３、４．０および１．５ｍｌ／ｇであった。
テスト４
高い塩化ナトリウム濃度での油吸収：サンプル＃７について５％および３０％の塩化ナトリウム中の乳化された油の吸収がテストされ、それぞれ３．５および３．２ｍｌ／ｇであった。
テスト５
異なる温度での油吸収：サンプル＃７について熱湯および氷水中での油吸収がテストされ、それぞれ３．０および４．０ｍｌ／ｇであった。
コメント：
（１）  本発明の疎水性親油性吸着剤は、乳化された油についてよい吸収を有する。
（２）  吸着剤は洗剤がある状態で使用可能ではない。
（３）  吸着剤は広く適用可能な環境条件において使用可能である。
【００９５】
実施例２０
速いカラムの適用
テスト１：
実施例１６からの１５ｇの草製品が、３．７ｃｍの直径、２８ｃｍの長さのカラムに、綿ガーゼの層で支持して詰められた。２分間、２５ｍｌの廃モーターオイルおよび１００ｍｌの水を激しく振り混ぜることにより、部分的に乳化された油を調製した。
部分的に乳化された油は、カラムへつがれた。液体は数秒でカラムを通過した。高度に薄められた多少乳白した溶液が集められた。
テスト２：
実施例１６からの１５０ｍｌの草製品が単純な５００ｍｌのカラムに詰められた。その後、実施例３からの１００ｍｌおがくず製品と実施例１６からの１５０ｍｌのバガス製品の混合物が、カラムにさらに詰められた。２００ｍｌの水と５０ｍｌの廃油がカラムへつがれた。水は、カラムを非常に速く通り抜けた。油は溶出液の中で観察されなかった。以後２日間、油のリークはみられなかった。
テスト３：
実施例１６からの１５グラムの草製品が、３．７ｃｍの直径、２８ｃｍの長さのカラムに、綿ガーゼの層で支持して詰められた。熱したミートスープの２００ｍｌが、その中に５０ｍｌのクッキングオイルを含んで調製された。スープはカラムへつがれた。水がカラムを非常に速く通ることが観察された。油は溶出液中に観察されなかった。
コメント：
（１）  本発明中の製品のカラム適用は汚染水から油または乳化された油を取り除くのに速く効率的である。
（２）  本発明中の製品のカラム適用は食品産業とレストランから生産された脂を含む温水を扱うためにさらに使用することができる。
【００９６】
実施例２１
水表面の油の洗浄
テスト１：
実施例１１において３５０°Ｆで処理されたおがくず製品のサンプルが、綿ガーゼで作られてたブームタイプバッグへ充填された。また、実施例１６からの草、木葉およびバガス製品のサンプルは、プラスチックネットのフラットバッグへ充填された。上記の収着剤が、２ｍｍの油で覆われた水面の上に投入した時、それらは覆われたエリアついて油を速く効率的に清浄した。収着剤および周囲の水面が撹拌されると、その後、有効に周囲の油を除去することができる。
テスト２：
実施例１６からの１０グラムの粉砕された大豆製品は、綿ガーゼで作られたフラットバッグへ充填された。２０ｍｌのクッキングオイルを含む、沸騰されたミートスープ内に、この収着剤を投入したときに、迅速な油除去効果が観察された。
コメント：
（１）  流出物洗浄のための発明の製品の使用は、実際的で効率的である。
（２）  油またはグリース吸着バッグは、脂肪、油、食物中のグリースを除去するか部分的に除去して健康によい食物を得るために使用することができる。
【００９７】
実施例２２
吸収紙
テスト１：
おがくずと藁の混合物はいくらかの吸収性綿と微粉砕された。２０％のアルコールがパルプを作るために加えられた。パルプは１枚のタオル紙に広げられ、次に、５時間、循環下、３５０°Ｆ（１７７℃）で熱された。クルードの紙製品は耐水性で、よい油吸収性を有していた。
テスト２：
紙は水で湿らせられ、陽圧気流およびオゾン供給下、対流させられて、３時間３７５°Ｆ（１９１℃）で処理された。紙製品はよい疎水性および親油性を持っていた。
【００９８】
実施例２３
疎水性親油性吸着剤のたばこフィルターへの使用
たばこ煙の中のタバコタールは多くの疎水性親油性発癌物質を含んでいる。ニコチンは、水だけでなく任意の比率の有機溶媒にも溶かすことができ、これはそれが親水性であるだけではなく、また親油性でもあることを意味する。たばこのフィルターは主としてタールおよびニコチン減少のために設計されている。酢酸セルロースは現在最もポピュラーな商用たばこフィルター材である。しかしながら、酢酸セルロースは高度に親水性である：それは数秒以内に水に沈む。
本発明の疎水性親油性、低価格、無毒な天然の吸着剤は、たばこ煙の中の疎水性の有毒のガス状物質を除去するために酢酸セルロースより有効である。
【００９９】
薬草混合および熱風乾燥したタイプのいくつかのポピュラーなタバコのブランドで、１０ｍｇから１５ｍｇのタールを有するものが、テストに選ばれた。ほとんどのたばこは２ｃｍの酢酸セルロースフィルターを有していた。たばこの１つは、１ｃｍの酢酸セルロース、および１ｃｍの活性炭および酢酸セルロースの結合物でフィルターを構成していた。酢酸セルロースフィルターチップは、包装する紙をむいた後に、０．１０−０．１２ｇの重量を有していた。透明プラスティックで作られていた商用健康パイプ（中国特許、ＺＬ９５２０７３５ＬＸ、ＺＬ９６２１３１４８．２）は、タバコタールおよび、たばこ煙からのタバコタールの量の可視表示として他の有色の物質を捕らえて蓄積することができる。これを単純なタール検出器および充填された疎水性親油性吸着剤のホルダーとして使用した。
２つの対照試験、１つはフィルターを取り外したたばこ、および他方はたばこに酢酸セルロースのフィルターを備えたものが、各テストについて常に含まれていた。
フィルターサンプルテストは以下の通りである：
（１）  実施例９におけるおがくずに基づいたサンプル＃９の０．０５−０．２ｇ；
（２）  実施例１６におけるタバコ葉に基づいた吸着剤の０．０５−０．２ｇ；
（３）  実施例１６におけるバガスに基づいた吸着剤の０．０２−０．１ｇ；
（４）  実施例１６における砂糖モロコシに基づいた吸着剤の０．０２−０．１ｇ；
（５）  実施例１６における吸収性綿に基づいた吸着剤の０．０２−０．１ｇ；
（６）  実施例３におけるトウモロコシの毛に基づいた吸着剤の０．０５−０．２ｇ。
サンプルはすべて、タールおよび検出器上の他の有色の物質の蓄積の顕著な減少を示した。
【０１００】
コメント：
（１）  テストされた６つの吸収材料はすべて、たばこフィルターとして成功裡に試みられた。それらは、同じ重量比較に基づいた酢酸セルロースフィルターよりも、タールおよび他の疎水性物質のよりよいバインディングを示した。砂糖モロコシ、バガスおよび減少した綿に基づいた吸収材料は結合力と効率の点から最上である。タバコ葉材料をたばこフィルターに使用する可能性は非常に魅力的である。疎水性親油性吸着剤は、たばこ煙のためのフィルター材として非常に見込みのあるものである。それらは別々に使用するか、あるいは濾過のために組み合わせることができる。疎水性親油性吸着剤が、既存の商用親水性のフィルター材料と一緒に使用される場合、より効率的なフィルター機能が期待される。
（２）吸着剤の量、粒径および充填密度およびフィルターの形状のようないくつかの要因は、タールおよび他の疎水性の物質を除去するためのたばこフィルターとしての疎水性親油性吸着剤の効率と使用に顕著な影響を及ぼす。多量、微粉、緩くしかし均等に充填され、そしてより長く薄い形状のフィルターが、より高い効率に帰着する。
（３）  タールおよび他のガス状疎水性の物質への疎水性親油性吸着剤のバインディング効率は、驚くほど高く、たばこ煙でのような速い流速中で操作される場合でも高い。
【０１０１】
実施例２４
ガス状ホルムアルデヒドの吸収用のバガスベース吸着剤のテスト
５ｍｌのホルムアルデヒド溶液（３６−４０％）は、１０ｍｌのビーカーへピペットで移され、それは３００ｍｌのボトルに入れられた。次に、実施例３からの砂糖モロコシ吸着剤の２ｇがビーカーのそばのボトルに入れられた。ボトルは密閉され、６０℃で１晩置かれた。吸着剤が加えられなかったこと以外は上記のようにして、コントロール試料が調製された。ボトルは開かれ、コントロールと吸着剤用のビーカー中のホルムアルデヒドの体積が測定され、それぞれ４．５ｍｌおよび４．２ｍｌだった。砂糖モロコシ吸着剤は、ホルムアルデヒドの非常に強い匂いを持っていた。それは、吸着剤がガス状のホルムアルデヒドと良好なバインディングを持っていることを示した。吸着剤は、室温で空気に解放され露出された、１５ｃｍのペトリ皿上に均等に広げられた。２時間の後、吸着剤からの匂いはまだ非常に強かった。６時間の後、匂いは全く強かった。１７時間の後、匂いは強かった。２８時間の後、匂いは非常に弱くなった。
結果は、疎水性親油性吸着剤がガスの有機材料を結び付けるだけでなく長い時間材料を保持する能力を持っていることを示す。それは、キャリヤーおよび遅いリリーサーとしての吸着剤の使用を示唆する。
【０１０２】
実施例２５
油に汚染された砂および油汚染土壌を清浄にするための疎水性親油性吸着剤の使用
テスト１：
油に汚染された砂の清浄化：
２５ｍｌの廃モーターオイルが１７×９．５ｃｍのコンテナー中の１ｃｍの湿った砂の上に注がれ、混合された。１５ｇの吸着剤（実施例９からのサンプル＃９）が油で濡れた砂に適用され、連続的に混合され、５分間油を捕集させた。水が加えられよく撹拌された。油を吸着した吸着剤および吸着していないものは、水面に浮かんだ。浮遊物質ができるだけ集められた。その後、砂から水の表面へより多くの吸着剤を出すため砂は撹拌され、集められた。これ以上の吸着剤が浮かばなくなるまで、撹拌と捕集は繰り返された。水が砂から注ぎ出された。砂は手によってチェックされ、ほんの少し油の感触があるこがわかった。別途５ｇの吸着剤が砂に適用され、上記の方法が繰り返された。砂は、手によって再びチェックされた。砂は油の感触が全くなく、非常に清浄であることが知られた。
【０１０３】
テスト２：
油汚染土壌の清浄化：
手によって微粉砕された１００ｇの風乾した土が調製され、５０ｍｌの廃モーターオイル（４５ｇ）が土の上に注がれ、よく混合された。３０ｇの吸着剤（実施例９からのサンプル＃９）が連続的に混合され、油で濡れた砂に適用され、連続的に混合され、１０分間油を捕集させた。水が加えられ激しく撹拌された。吸着剤が水の表面へ自由に浮かぶことを可能にするために、水の体積は土の体積の少なくとも１０倍だった。油を吸着した吸着剤および吸着していないものは、水面に浮かんだ。浮遊物質はできるだけ集められた。その後、泥水は激しく撹拌され、水の表面へ土からより多くの収着剤が出てくるようにし、吸着剤が集められた。これ以上の吸着剤が浮かばなくなるまで、撹拌と捕集は繰り返された。水がきれいになった時、水はできるだけ土から注ぎ出された。土は手によってチェックされ、ほんの少し油の感触があるとわかった。油の少なくとも９０パーセントが上記の方法によって油で濡れた土から除去されたと推測された。過剰の水の部分を除去するために、集めた吸着剤ミックスは、手動プレス中で押され、１２８グラムと秤量された。油の９０パーセントが吸着され集められた場合、３０ｇの吸着剤は４０．５ｇの油および５７．５ｇの水を吸着したと推測された。１０ｇの吸着剤が上記の処理された土に加えられ、第２のサイクルが行われ、ほとんど油の感触のない土で、満足な結果が得られた。
【０１０４】
先の開示に照らして当業者に明白なように、それの範囲を逸脱せずに、本発明の実行において多くの変更および改良が可能である。従って、発明の範囲は、請求項によって定義された事項に従って解釈される。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】図１は、発明の方法を実行するための装置についての概要を示す図である。




【国際調査報告】
2004534653.tif 000071
2004534653.tif 000072
2004534653.tif 000073
2004534653.tif 000074
2004534653.tif 000075