НЕОКИСЛЯЮЩИЕ ЧАСТИЦЫ
NON-OXIDIZING PARTICLES

Настоящая заявка испрашивает приоритет предварительной патентной заявки США № 61/827060, поданной 24 мая 2013 г., и европейской патентной заявки № 13197512.0, поданной 16 декабря 2013 г., причем полное содержание каждой из этих заявок включается в настоящий документ посредством ссылки для всех целей.
Настоящее изобретение, в общем, предлагает частицы, которые классифицируются как неокисляющие согласно стандартному методу исследования окисление твердых веществ, определенному руководству ООН по испытаниям и критериям для транспортировки опасных грузов, пятое исправленное издание, подраздел 34.4.1.
2
Пероксид кальция (CaO) хорошо известен своими сильными окислительными свойствами и, таким образом, благодаря этому используется в качестве добавки для теста, восстановления или рекультивации почвы, обработки воды, дражирования семян, зубных паст или других косметических композиций.
2
2
2
2
Однако во многих из этих приложений может быть также использован пероксид магния (MgO), и его товарные композиции отличаются тем преимуществом, что они не классифицируются как опасные для транспортировки, в отличие от товарных композиций CaO, которые, как правило, классифицируются как сильные окислители (класс 5 - окисляющие вещества/раздел 5.1, PG I согласно REACH), как определяет вышеупомянутый метод исследования руководства ООН, и должны маркироваться и обрабатываться соответствующим образом. С другой стороны, товарные сорта CaO, как правило, дешевле, чем соответствующие эквивалентные продукты MgO (в отношении окислительной способности), в частности, вследствие меньшей стоимости исходных материалов, а также способов изготовления.
2
2
2
4
2
2
8
Международная патентная заявка WO 2008/080905 на имя заявителя настоящей заявки описывает способ решения проблемы, связанной с опасностью окислителя, который представляет собой иное, чем CaO,химическое соединение, а именно перкарбонат натрия (PCS), который является не сильным, а средним окислителем (классифицируется как PG II согласно вышеупомянутому методу исследования по руководству ООН) или слабым окислителем (классифицируется как PG III). Решение, описанное в этом документе, заключается в том, чтобы путем смешивания/обработки получать смесь или продукт совместного гранулирования частиц, содержащих заданные добавки, в том числе карбонат и бикарбонат натрия. Как будет показано далее, проблема не решается посредством простого распространения этого решения на случай CaO или какого-либо другого сильного окислителя, такого как, например, персульфат аммония. По существу, проблему не решает любое простое разбавление каким-либо компонентом CaO, персульфата аммония ((NH)SO) или аналогичных веществ вследствие их сильного окислительного потенциала по сравнению с PCS. Хотя использование бикарбоната натрия, по-видимому, решает эту проблему, дело в том, что введение добавки в смесь или продукт совместного гранулирования представляет собой дополнительную технологическую стадию, на которую расходуются время и средства.
2
4
2
2
8
2
Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить новые частицы, содержащие CaO, (NH)SO или любой другой сопоставимый по силе окислитель, на которые распространяются меньшие ограничения в отношении упаковки, обработки, хранения и/или транспортировки по сравнению с ограничениями, которые распространяются на соответствующие известные окисляющие вещества, т.е. чтобы эти частицы больше не классифицировались как окислители согласно разделу 5.1. Еще одна задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить новые частицы, содержащие CaO, обладающие дополнительным преимуществом изготовления простым и экономичным способом.
2
4
2
2
8
Следовательно, согласно первому аспекту, настоящее изобретение предлагает частицы, содержащие сильный окислитель (классифицируемый как PG I согласно стандартному методу исследования руководства ООН по испытаниям и критериям, пятое исправленное издание, подраздел 34.4.1, такой как, например, CaO или (NH)SO), и по меньшей мере один дополнительный ингредиент, причем количество и природа одного или нескольких ингредиентов, которые не представляют собой сильный окислитель, в частицах являются такими, что частицы классифицируются как неокисляющие согласно стандартному методу исследования руководства ООН по испытаниям и критериям, пятое исправленное издание, подраздел 34.4.1.
2
4
2
2
8
Более конкретно, согласно первому аспекту, настоящее изобретение предлагает частицы, содержащие CaO или (NH)SO (или аналогичный сильный окислитель) и по меньшей мере один дополнительный ингредиент, причем количество и природа одного или нескольких ингредиентов, которые не представляют собой сильный окислитель, в частицах являются такими, что при разложении сильного окислителя вышеупомянутый ингредиент высвобождает воду и/или газ в достаточном количестве, чтобы ограничивать скорость горения и/или, по меньшей мере, частично поглощать тепло, выделяющееся при разложении сильного окислителя, таким образом, что частицы классифицируются как неокисляющие согласно стандартному методу исследования руководства ООН по испытаниям и критериям, подраздел 34.4.1.
2
2
Другими словами, настоящее изобретение предлагает частицы, содержащие CaO или аналогичный сильный окислитель и по меньшей мере один дополнительный ингредиент, причем количество и природа этого ингредиента являются такими, что когда разложение сильного окислителя поддерживает какое-либо горение посредством соответствующего высвобождения кислорода, данный ингредиент предпочтительно высвобождает воду и/или газ, такой как CO (который своим действием ограничивает скорость горения, уменьшая доступ кислорода), и один или несколько таких дополнительных ингредиентов присутствуют в достаточном количестве, чтобы, по меньшей мере, частично ингибировать развитие горения, или, другими словами, они воздействуют на скорость горения таким образом, что частицы классифицируются как неокисляющие согласно стандартному методу исследования руководства ООН по испытаниям и критериям, подраздел 34.4.1.
2
4
2
2
8
Приведенный выше термин "высвобождение" означает, что один или несколько ингредиентов, которые не представляют собой сильный окислитель, по существу, высвобождают воду/газ заблаговременно или в то же самое время, когда разлагается сильный окислитель. Предпочтительно один или несколько из этих ингредиентов характеризует температура термического разложение (т.е. температура, при которой начинается их термическое разложение), которая составляет менее чем или равняется температуре термического разложения CaO, (NH)SO или другого сопоставимого вещества.
В рамках настоящего изобретения термин "частицы" используется, чтобы обозначать порошок, гранулы, многослойные таблетки и другие продукты, которые составляют свободные частицы, предпочтительно имеющие низкое влагосодержание, составляющее, как правило, менее 1%.
Хотя в рамках настоящего изобретения эти частицы классифицируются как неокисляющие с точки зрения опасности, тем не менее, они имеют окислительные свойства, а именно содержание доступного кислорода (AvOx), которое составляет предпочтительно по меньшей мере 1%, предпочтительнее по меньшей мере 4,0 мас.% и еще предпочтительнее по меньшей мере 6,0 мас.%, что является необходимым или желательным для их заданного применения.
2
Как правило, это содержание AvOx, однако, составляет менее чем 11,0 мас.%, даже менее чем 10,0 мас.% и предпочтительнее, менее чем 9,0 мас.%, или даже менее чем 8,0 мас.%. Это содержание AvOx можно регулировать, изменяя состав частиц, т.е. относительное содержание сильного окислитель и одного или нескольких дополнительных ингредиентов, но его максимальное значение зависит от природы веществ, как описано ниже. Содержание доступного кислорода измеряется методом титрования перманганатом калия после растворения в серной кислоте (см. стандарт ISO 1917-1982). Как правило, при использовании товарных сортов CaOполучается содержание AvOx, составляющее от 6,0 до 9,0 мас.%.
Согласно настоящему изобретению, один или несколько дополнительных ингредиентов частиц присутствуют в таком количестве и имеют такую природу, что они способы высвобождать воду и/или газ в таких количествах и при таких температурах, которые являются достаточными, чтобы воздействовать на скорость горения (и/или чтобы по меньшей мере частично поглощать теплоту, которая выделяется при разложении сильного окислителя, хотя это воздействие, как правило, оказывается менее эффективным). Согласно настоящему изобретению, это означает, что количество, в котором вода и/или газ высвобождаются в процессе исследования O.I. согласно вышеупомянутому руководству ООН, является достаточным, чтобы увеличить продолжительность горения в вышеупомянутом исследовании выше заданного стандартного уровня, который составляет 120 секунд. В данном отношении стандартные данные, используемые в настоящем документе для классификации твердых окислителей, связаны с результатами исследований опасности в соответствующей лаборатории компании SOLVAY и могут отличаться от результатов исследований O.I. согласно вышеупомянутому руководству ООН при абсолютном сравнении. Согласно результатам компании SOLVAY, для слабых окислителей (классифицируемых как 5.1 PG III), продолжительность горения составляет от 120 до 50 секунд, для средних окислителей (классифицируемых как 5.1 PG II) она составляет от 50 до 10 секунд, а для сильных окислителей (классифицируемых как 5.1 PG I) она составляет менее чем 10. С другой стороны, частицы, у которых продолжительность горения превышает 120 секунд, классифицируются как неокисляющие.
2
2
2
2
Согласно предпочтительному варианту осуществления, сильный окислитель представляет собой CaO. Термогравиметрический (ТГ) анализ CaO (а именно, товарного продукта, который выпускается под товарным наименованием IXPER75C компанией Solvay Chemicals и содержит в среднем 75 мас.% CaO) показал, в частности, что данный продукт высвобождает кислород (который поддерживает горение) при температуре от 200 до 350°C в нормальных атмосферных условиях в открытой системе. Число в вышеупомянутом товарном наименовании IXPER означает среднее содержание CaO в промышленно производимых сортах продуктов IXPER, например, IXPER 75C и IXPER 30C представляют собой сорта продуктов IXPER, которые содержат в среднем, соответственно, 75% и 30 мас.% пероксида кальция.
2
В настоящее время обнаружен температурный интервал, представляющий собой идеальный интервал, в пределах или ниже которого так называемые "наполнители" (один или несколько ингредиентов, которые не представляют собой CaO) должны высвобождать воду и/или газ. Более конкретно, обнаружено, что хорошие результаты обеспечивают вещества, которые высвобождают воду и/или газ при температуре выше комнатной температуры (например, выше 50°C или даже выше 60°C), но ниже 350°C.
Примеры таких веществ представляют собой молекулярные сита, предпочтительно цеолитного типа (гидратированные алюмосиликаты), гидроксиды алюминия или магния и гидраты основного карбоната магния. Из числа цеолитов можно использовать цеолиты типов A, X, Y, L, точнее типов 3A, 4A, 5A, 10X и 13X или любых сопоставимых типов, таких как морденит. В качестве примера, цеолиты типа 13X обеспечивают хорошие результаты при исследовании в рамках настоящего изобретения. Особенно эффективными являются гидроксид алюминия, а также моногидрат основного карбоната магния. Наиболее предпочтительным является гидроксид алюминия.
Другие примеры таких веществ представляют собой гидраты солей металлов, таких как Na, K, Ca, Mg и Al; а также бикарбонаты, такие как бикарбонат натрия.
2
2
Преимущество последнего вещества заключается в том, что оно является дешевым и одновременно высвобождает воду и CO при разложении ниже 200°C, и, таким образом, оно проявляет высокую эффективность в уменьшении скорости разложения CaO. Кроме того, оно представляет собой кислотно-основное буферное вещество и является благоприятным для окружающей среды.
По таким же причинам является предпочтительным использование бикарбоната натрия в качестве неокисляющей добавки к персульфату аммония.
Существуют несколько способов изготовления частиц согласно настоящему изобретению.
2
4
2
2
8
Согласно первому варианту осуществления, CaO или (NH)SO (или аналогичный сильный окислитель) имеющегося в продаже сорта смешивается по меньшей мере с одним дополнительным ингредиентом. В частности, можно использовать вышеупомянутый товарный сорт IXPER 75C, с которым смешивают, по отношению к суммарной массе частиц, например по меньшей мере 40 мас.% наполнителя, предпочтительно по меньшей мере 50 мас.% наполнителя или даже вплоть до 60 мас.% наполнителя, в зависимости от его природы.
Согласно данному варианту осуществления, предпочтительным является бикарбонат натрия. При смешивании с товарным сортом IXPER 75C в количестве 50 мас.% по отношению к суммарной массе частиц бикарбонат натрия обеспечивает прохождение исследования O.I. согласно вышеупомянутому руководству ООН с продолжительностью горения, превышающей 180 секунд. Аналогичные результаты можно получить, используя персульфат аммония.
Согласно данному варианту осуществления, хорошие результаты также обеспечивают гидраты солей металлов и, более конкретно, гептагидрат сульфата магния. Аналогично бикарбонату натрия, при смешивании с товарным сортом IXPER 75C в количестве 50 мас.% по отношению к суммарной массе частиц это вещество также обеспечивает прохождение исследования O.I. согласно вышеупомянутому руководству ООН с продолжительностью горения, превышающей 180 секунд. Еще один гидрат соли металла, который обеспечивает достижение такого же результата, представляет собой пентагидрат трехзамещенного цитрата натрия.
2
2
2
Поскольку товарный CaO редко является чистым и, напротив, содержит дополнительные ингредиенты (которые могут представлять собой наполнители, а также инертные вещества, которые не высвобождают воду, по меньшей мере, в требуемом температурном интервале, такие как, например, Ca(OH) или другие неорганические соединения кальция, концентрация частиц CaO при таких соотношениях разбавления обычно составляет менее чем 60, 50 и 40%, соответственно. Как правило, она составляет не более чем 45 мас.%, предпочтительно не более чем 40 мас.% и предпочтительнее не более чем 37,5 мас.% отношению к суммарной массе частиц. Иногда она может составлять даже менее чем 30 мас.%.
2
2
2
2
Этим концентрациям соответствуют теоретические значения AvOx для частиц CaO, составляющие, соответственно, 9,9%, 8,8%, 8,3% и 6,6%, которые вычислены согласно формуле 0,22 × концентрация (мас.%), где 0,22 представляет собой результат деления молекулярной массы O (16) на молекулярную массу CaO (72). По существу, максимальное содержание доступного кислорода (AvOx) в частицах CaO, которое обеспечивает уровень ниже классификации в качестве материала 5.1, в некоторой степени зависит от природы одной или нескольких добавок, как будет показано в приведенных ниже примерах.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Согласно второму варианту осуществления, сильный окислитель представляет собой CaO, и наполнитель можно вводить в частицы CaOв процессе их изготовления. Как правило, CaO изготавливают, добавляя пероксид водорода (HO) в гашеную известь (суспензию Ca(OH) в воде) и образуя кристаллы CaO, которые затем высушивают и, наконец, упаковывают. Таким образом, согласно данному варианту осуществления, один или несколько наполнителей можно вводить в гашеную известь перед реакцией с HO; после вышеупомянутой реакции и непосредственно перед высушиванием; или после высушивания перед упаковкой частиц. Предпочтительно наполнители вводят после вышеупомянутой реакции и непосредственно перед высушиванием. Данный вариант осуществления обеспечивает простой и экономичный способ изготовления, но для него требуется, чтобы наполнитель не высвобождал (по меньшей мере, в полной или чрезмерно высокой степени) содержащиеся в нем воду или газ в процессе вышеупомянутого высушивания.
2
Согласно данному варианту осуществления, хорошие результаты обеспечивают магнезит и гидроксид алюминия и предпочтительнее гидроксид алюминия. В частности, было обнаружено, что гидроксид алюминия не воздействует на поведение CaO в процессе кристаллизации, которая может происходить при добавлении дополнительных ингредиентов, например, если суспензия, которая подлежит высушиванию и хранится перед вышеупомянутым высушиванием, уже содержит наполнитель.
Настоящее изобретение также предлагает следующие приложения описанных выше частиц, содержащих пероксид кальция или персульфат аммония (или аналогичный сильный окислитель):
для защиты окружающей среды, а именно, в целях ускорения природного разложения примесей, которые загрязняют почву;
для обработки маслоуловителей, в частности, чтобы способствовать уменьшению вызываемых сульфидами запахов;
для насыщения кислородом придонной воды искусственных или природных водохранилищ, а также отработавшей и сточной воды;
для применения в нефтедобыче, в частности, для разрушения полимерного геля;
для рекультивации почвы в сельском хозяйстве, садоводстве и лесном хозяйстве;
в хлебопекарной промышленности, в частности, в качестве компонента улучшителей теста;
в средствах для личной гигиены и ухода за полостью рта;
в средствах для ухода за волосами, в частности, в качестве ингредиента композиций для обесцвечивания волос;
в качестве отверждающего реагента в некоторых герметизирующих композициях, в частности, таких как однокомпонентные безводные герметики на полисульфидной основе;
в металлургии, в частности, в качестве источника кислорода в алюминотермических процессах.
В применении для защиты окружающей среды настоящее изобретение предлагает, в частности, способы обработки или очистки загрязненных материалов, таких как почва и/или вода, включающие использование описанных выше частиц пероксида кальция. Загрязненный материал, который подлежит обработке или очистке, может находиться под землей или на ее поверхности. Описанные выше частицы пероксида кальция используются, как правило, чтобы ускорять природное разложение примесей, загрязняющих этот материал.
Как правило, материал загрязняют органические примеси, такие как углеводороды и/или галогенированные соединения, в частности, галогенированные углеводороды. Например, загрязняющие почву вещества, которые можно эффективно обрабатывать данным способом, включают продукты нефтехимического производства, хлорированные органические соединения, пестициды, воспламеняющиеся вещества, перхлораты и т.д.
Способ очистки или обработки загрязненного материала может включать химическое окисление и/или стимулированное биоразложение, по меньшей мере, одного загрязняющего вещества в загрязненном материале в присутствии описанных выше частиц пероксида кальция в целях, по меньшей мере, частичного удаления данного загрязняющего вещества из материала.
Термин "стимулированное биоразложение" используется, чтобы обозначать ускоренный рост аэробных микроорганизмов и снабжение их кислородом, в результате чего они получают возможность быстрее размножаться, и повышается скорость разложения ими одного или нескольких загрязняющих веществ.
Способ химического окисления и/или стимулированного биоразложения загрязненного материала, как правило, включает введение в контакт загрязненного материала, по меньшей мере, с описанными выше частицами пероксида кальция.
2
2
Введение в контакт можно осуществлять любым способом, например, вводя твердые частицы или суспензию (суспендированные в жидкости частицы) в объем или на поверхность загрязненного материала, который подлежит обработке, любым способом, известным в технике. Пероксидное соединение CaOпредпочтительно добавляют в форме суспензии. Предпочтительные концентрации частиц пероксида CaO составляют, например, от приблизительно 20 мас.% до приблизительно 35 мас.%. Суспензия может быть и более разбавленной при содержании менее чем 20 мас.% частиц, если твердый загрязненный материал, который подлежит обработке, имеет очень высокую пористость.
В качестве альтернативы, пероксидное соединение можно добавлять в форме твердых частиц. Их можно использовать в целях рекультивации почвы в форме твердого вещества, с которым смешивается почва.
2
2
Химическая реакция окисления происходит в результате медленного высвобождения HO из описанных выше частиц пероксида кальция. Пероксид кальция также может высвобождать кислород в процессе долгосрочного стимулированного биоразложения.
В процессе обработки количество пероксидного соединения, которое наносится на загрязненный материал, подлежащий обработке, не ограничивается и может составлять, например, от 0,0001 до 10000 фунтов описанных выше частиц пероксида кальция на кубический фут материала, подлежащего обработке (от 0,0016 до 160000 мг/л). Как правило, пригодное для использования соотношение находится в интервале от 0,01 до 1,5 мг/л, например, от 0,2 до 1 мг/л. Предпочтительный интервал данного соотношения составляет вплоть до 2000 мг/л.
2
2
Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, способ использования дополнительно включает использование, по меньшей мере, одного хелатного комплекса металла, в частности, хелатного комплекса переходного металла, такого как хелатного комплекс железа, в том числе в чистом виде или в форме соли металла, например, соли железа(II) или железа (III), и отдельного лиганда, которые впоследствии образуют "хелатный комплекс металла". Этот хелатный комплекс металла можно добавлять вместе с частицами или суспензией пероксида CaO, или можно осуществлять отдельное введение или добавление в материал, подлежащий обработке, и в таком случае частицы или суспензия пероксида CaO добавляются предварительно, одновременно или впоследствии относительно хелатного комплекса металла.
2
2
В качестве альтернативы, хелатообразующее вещество можно добавлять в подлежащий обработке материал, такой как, например, почва, чтобы образовать хелатные комплексы с металлами, такими как Fe, которые присутствуют в почве. Буферное вещество можно также добавлять частицы или суспензию пероксида или вместе с хелатным комплексом металла, чтобы устанавливать pH предпочтительно в интервале от 7 до 9. Предпочтительные переходные металлы, которые не представляют собой Fe, включают Mn и Cu, и, в частности, металлы, которые способны производить радикалы OH из HO.
2
Относительное содержание, в котором присутствуют описанные выше частицы пероксида кальция и хелатный комплекс металла, не ограничивается. Молярное соотношение хелатного комплекса металла и пероксида CaO составляет, как правило, от 0,01 до 10 (хелатный комплекс металла/Пероксид). Данное соотношение предпочтительно составляет менее чем 1 и/или более чем 0,05 или даже более чем 0,1, или даже более чем 0,2, или даже более чем 0,3 и т.д.
Необязательно, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, способ использования дополнительно включает добавление продуктов, которые представляют собой питательные вещества для микробов, в том числе отдельно или в сочетании с другими продуктами, в частицы или суспензию пероксида. Если это целесообразно, некоторые их этих необязательных продуктов можно вводить или смешивать в соответствующей сухой форме. Согласно настоящему изобретению, можно использовать хелатные комплексы металлов, описанные в патентах США № 5741427 и № 6319328. Железо представляет собой предпочтительный металл. Предпочтительные хелатообразующие вещества (лиганды) представляют собой этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA), лимонная кислота, нитрилотриуксусная, кислоты типа EDTA, диэтилентриаминпентауксусная кислота, гидроксиэтилендиаминтриуксусная кислота, метилглициндиуксусная кислота, фосфонаты и хелатообразующие вещества TRILON от компании, причем все вышеупомянутые документы включаются в настоящий документ посредством ссылки.
Далее настоящее изобретение проиллюстрируют приведенные ниже примеры и сравнительные примеры, задача которых заключается в том, чтобы подробно представить некоторые существенные аспекты настоящего изобретения, которыми не ограничивается его объем.
Приведенные ниже таблицы 1-4 ниже представляют результаты вышеупомянутых исследований горения UN O.I., проведенных для некоторых товарных сортов пероксидов IXPER, которые разбавляли, вводя дополнительный компонент (в том случае, если он указан) в соотношении 4:1 твердого вещества и целлюлозы, чтобы продемонстрировать природную окислительную способность.
Перед осуществлением исследования все наполнители, за исключением образца IXPER 70CG (G означает гранулы), измельчали до состояния тонких порошков, размер частиц которых составлял менее чем 500 мкм. Образец IXPER 70CG не содержал мелких частиц, размер которых составлял менее чем 500 мкм, и его исследовали в неизменном виде.
В процессе смешивания твердых окислителей с вышеупомянутыми добавками последние подвергались механическому измельчению до частиц, размеры которых соответствовали размерам частиц твердого окислителя, чтобы сократить до минимума риск разделения фаз в процессе обработки, хранения или транспортировки. Все ингредиенты затем тщательно перемешивали, используя смеситель RHÖNRAD.
Таблица 1
Исходный материал IXPER
t<sub>O.I.</sub> [c]
Классификация
IXPER75C (03.06.10) - w(CaO<sub>2</sub>)=75,9%
10
5.1,I
IXPER60C (03.07.10) - w(CaO<sub>2</sub>)=61,4%
48
5.1,II
IXPER70CG (16.07.2010) - w(CaO<sub>2</sub>)=72,0%
20
5.1,II
IXPER35M (16.07.2010) – w(MGo<sub>2</sub>)=38,7%
178
Не 5.1
3
Сравнительное время (KBrO)
t<sub>O.I.</sub> [c]
Результат
120
5.1,PGIII
50
5.1,PGII
10
5.1,PGI
Таблица 2
IXPER 60C + карбонат кальция
t<sub>O.I.</sub> [c]
Классификация
IXPER60C + CaCO<sub>3</sub> –w(CaO<sub>2</sub>)=20,2% - 13.07.2010
81
5.1,III
IXPER60C + CaCO<sub>3</sub> - w(CaO<sub>2</sub>)=30,1% - 13.07.2010
46
5.1,II
IXPER60C + CaCO<sub>3</sub> - w(CaO<sub>2</sub>)=40,5% - 13.07.2010
16
5.1,II
Таблица 3
IXPER75C + гидроксид кальция
t<sub>O.I.</sub> [c]
Классификация
75C + Ca(OH)<sub>2</sub> (08.06.2010) - w(CaO<sub>2</sub>) = 20,1%
96
5.1,III
75C + Ca(OH)<sub>2</sub> (08.06.2010) - w(CaO<sub>2</sub>) = 30,4%
57
5.1,III
75C + Ca(OH)<sub>2</sub> (08.06.2010) - w(CaO<sub>2</sub>) = 40,4%
22
5.1,II
75C + Ca(OH)<sub>2</sub> (08.06.2010) - w(CaO<sub>2</sub>) = 50,0%
14
5.1,II
Таблица 4
Вещество наполнителя
w(75C) [%]
w(CaO<sub>2</sub>)[%]
t<sub>O.I.</sub> [c]
Классификация TDG
w(75C) [%]
w(CaO<sub>2</sub>)[%]
t<sub>O.I.</sub> [c]
Классификация TDG
w(75C) [%]
w(CaO<sub>2</sub>)[%]
t<sub>O.I.</sub> [c]
Классификация TDG
Вещество
гидроксид кальция
24
18
129
не 5.1
подтверждение данных, описанных в 100923.JCS.0
Образец
технически чистый
Поставщик
неизвестен
Вещество
порошок цеолита 13X
40
30
>180
не 5.1
50
37,5
144
не 5.1
55
41,3
86
5.1 PGIII
Образец
11-00071
Поставщик
Süd-Chemie
Вещество
гидроксид магния
40
29,6
139
не 5.1
50
37,5
139
не 5.1
60
45
69
5.1 PGIII
Образец
партия STBB4230
Поставщик
SIGMA-ALDRICH
Вещество
моногидрат основного карбоната магния
50
37,5
>180
не 5.1
60
45
120
не 5.1
отсутствие дополнительных исследований по причине пограничной ситуации
Образец
партия 87197MJ
Поставщик
ALDRICH
Вещество
гидроксид алюминия
50
37,5
>180
не 5.1
60
45
163
не 5.1
70
52.5
64
5.1 PGIII
Образец
K40978091 020
Поставщик
MERCK
Как можно видеть из данных таблиц:
- IXPER35M не классифицируется как опасный продукт (класс 5 – окисляющие вещества/раздел 5.1), в отличие от продуктов IXPER 60C, 75C и 75CG (см. таблицу 1);
3
2
3
2
2
- CaCO и Ca(OH), которые использовались в достаточно больших количествах (по существу, первый пример таблицы 2 соответствует приблизительно 65 мас.% CaCO, и первый пример таблицы 3 соответствует приблизительно 75 мас.% Ca(OH)), не являются эффективными в качестве наполнителей согласно настоящему изобретению, в то время как Mg(OH) оказывается эффективным в количестве 74% (см. таблицы 2, 3 и 4);
2
- моногидрат основного карбоната магния (магнезит) и гидроксид алюминия являются эффективными наполнителями уже в количестве 40 мас.% (на 60 мас.% IXPER 75C, что соответствует 45мас.% CaO), в то время как порошок цеолита 13X и гидроксид магния должны присутствовать в количестве, составляющем, по меньшей мере, 50 мас.% (см. таблицу 4).
Для всех исследованных наполнителей, которые представлены в таблице 4, термогравиметрический анализ осуществляли в интервале от комнатной температуры до максимум 900°C, чтобы определить температуры, при которых они высвобождают газы (главным образом, водяной пар или диоксид углерода как продукты термического разложения). Результаты представлены ниже в таблице 5.
Данное термогравиметрическое исследование осуществляли в следующих условиях: алюминиевый тигель объемом 70 мкл с крышкой; образец массой около 30 мг; сухой воздух, скорость потока воздуха через печь 20 мл/мин; скорость нагревания от 3 до 5 K/мин; интервал температур от 25°C до максимум 900°C.
Таблица 5
Наполнитель
Уравнение реакции разложения
Интервал температур высвобождения воды/газа [°C]
Порошок цеолита 13X
Na<sub>2</sub>O × Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> × 2,5 SiO<sub>2</sub> × n H<sub>2</sub>O
20-400
Ca(OH)<sub>2</sub>
Ca(OH)<sub>2</sub> → CaO + H<sub>2</sub>O
350-500
Al(OH)<sub>3</sub>
2Al(OH)<sub>3 </sub>→ Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> + 3H<sub>2</sub>O
200-650
Mg(OH)<sub>2</sub>
Mg(OH)<sub>2 </sub>→ MgO + H<sub>2</sub>O
200-650
Магнезит (основной карбонат магния)
Mg(OH)<sub>2</sub> × Mg(CO<sub>3</sub>) × 2H<sub>2</sub>O → 2MgO + 3H<sub>2</sub>O +CO<sub>2</sub>
150-600
IXPER75C
CaO<sub>2 </sub>→ CaO + ½O<sub>2</sub>
250-350
Ca(OH)2 → CaO + H2O
350-450
CaCO3 → CaO + CO2
550-750
2
2
2
Данная таблица 5 показывает, что Ca(OH), который представляет собой неудовлетворительный наполнитель, имеет температуру начала разложения, составляющую более чем 350°C (в то время как CaO высвобождает кислород в интервале, составляющем приблизительно от 250 до 350°C), а в случае других наполнителей, которые приводятся в таблице 4 и представляют собой хорошие наполнители, наблюдается перекрывание температурных интервалов их разложения и высвобождения кислорода из CaO.
2
4
2
Дополнительные исследования CaOвключали смешивание (I) и введение в процессе изготовления и перед высушиванием (II) таких наполнителей, как бикарбонат натрия, магнезит, гидроксид алюминия и минерал эпсомит (гидрат сульфата магния, имеющий формулу MgSO⋅7HO).
2
Смешивание (I) осуществляли, как описано выше. Что касается введения в процессе изготовления CaO, его фактически осуществляли следующим образом.
2
2
2
2
2
Обычно, как описано выше, CaO изготавливают, добавляя пероксид водорода (HO) в гашеную известь (суспензию Ca(OH) в воде) и образуя суспендированные в воде кристаллы CaO, которые затем высушивают. В данном случае использовали суспензию IXPER 75C в воде, в которую добавляли вышеупомянутые наполнители, и, наконец, смеси высушивали в распылительной сушилке при температуре, составлявшей в среднем 110°C.
Результаты представлены ниже в таблице 6, из которой видно,
2
что магнезит и гидроксид алюминия образуют продукты, проявляющие сопоставимое поведение в случае добавления в процессе изготовления CaOи в случае смешивания с ним, и, таким образом, они являются подходящими для введения после реакции и перед высушиванием, в отличие от бикарбоната натрия и эпсомита.
Таблица 6
Соотношение 75C и наполнителя
40:60
50:50
60:40
70:30
Смешивание
30С
38С
45С
53С
BICAR
не 5.1
не 5.1
5.1,III
не определено
Магнезит
не 5.1
не 5.1
5.1,III
не определено
Al(OH)<sub>3</sub>
не 5.1
не 5.1
не 5.1
5.1,III
Эпсомит
не 5.1
не 5.1
5.1,III
не определено
Соотношение 75C и наполнителя
40:60
50:50
60:40
SPRAY-DRYER (FEX)
30С
37С
45С
Бикарбонат
Разложение (моментальное высвобождение газа из суспензии)
Магнезит
не 5.1
не 5.1
5.1,III
Al(OH)<sub>3</sub>
не 5.1
не 5.1
5.1,III
Эпсомит
5.1,III
не определено
не определено
2
Наконец, чтобы проверить устойчивость суспензии CaO с наполнителем, были выполнены дополнительные исследования, в которых использовались чистый IXPER и смеси IXPER и добавки в соотношении 1:1 следующим образом:
2
a) Сравнительная суспензия IXPER (IXPER75C), содержащая приблизительно 75 мас.% CaO
2
b) Суспензия, содержащая магнезит и IXPER, в которой CaO составляет приблизительно 40 мас.%
3
2
c) Суспензия, содержащая Al(OH) и IXPER, в которой CaO составляет приблизительно 39 мас.%
3
Результаты в таблице 7 показывают, что Al(OH), по-видимому, образует более устойчивую дисперсию, чем магнезит.
Таблица 7
Время выдерживания [час]
Содержание CaO<sub>2 </sub>[%] в сравнительной суспензии IXPER
Содержание CaO<sub>2 </sub>[%] в суспензии, содержащей IXPER и магнезит
Содержание CaO<sub>2 </sub>[%] в суспензии, содержащей IXPER и Al(OH)<sub>3 </sub>
0
75
40
39
4
75
21
38
6
73
20
37
2
Кроме того, в таких же условиях, которые описаны выше, изготавливали смеси, используя персульфат аммония (APS) вместо CaO. Полученные результаты представлены ниже в таблице 8 ниже.
Таблица 8
Образец/смесь
Соотношение в смеси
t<sub>O.I.</sub> [c]
Результат
Чистый APS
100:0
11
5.1,I
Чистый APS+ Al(OH)<sub>3</sub>
60:40
18
5.1,II
Чистый APS+ Al(OH)<sub>3</sub>
50:50
40
5.1,II
Чистый APS+ Al(OH)<sub>3</sub>
40:60
81
5.1,III
Чистый APS+ Al(OH)<sub>3</sub>
30:70
>180
не 5.1
Чистый APS + моногидрат основного карбоната магния
60:40
73
5.1,III
Чистый APS + моногидрат основного карбоната магния
50:50
>180
не 5.1
Чистый APS + гидроксид магния
70:30
41
5.1,II
Чистый APS + гидроксид магния
50:50
100
5.1,III
Чистый APS + гидроксид магния
40:60
>180
не 5.1
Чистый APS + гидроксид магния
30:70
>180
не 5.1
Чистый APS + бикарбонат натрия
40:60
>180
не 5.1
Чистый APS + бикарбонат натрия
50:50
>180
не 5.1
Как можно видеть из таблицы 8, бикарбонат натрия оказывается особенно эффективным в изготовлении неокислительной смеси персульфата аммония.
Если описание каких-либо патентов, патентных заявок и публикаций, которые включаются в настоящий документ посредством ссылки, противоречат описанию настоящей заявки в такой степени, что это может сделать термины неясными, настоящее описание будет иметь преобладающую силу.