PL169262B1 - Sposób obróbki gleby zanieczyszczonej weglowodorami PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób obróbki gleby zanieczyszczonej weglowodorami na drodze chemicznej hydrolizy i/lub utleniania weglowodorów, znamienny tym, ze wprowadza sie staly wsad gruntownie zmieszanego kondycjo- nowania wapnia palonego skladajacego sie z drobno-zmielonego wapna palonego o wymiarach od okolo mniej niz 10 mesh do submikro oraz równomiernie powleczonego na powierzchni srodkiem hydrofobizujacym lub kondycjonujacym, zawierajacym dokladnie zatomizowana ciekla w temperaturze pokojowej mieszanke sklada- jaca sie z mieszaniny cieklych kwasów tluszczowych o 6-12 atomach wegla 1 mieszaniny glicerydów kwasów tluszczowych o 8-18 atomach wegla, przy czym ilosc srodka hydrofobizujacego lub kondycjonujacego musi byc wystarczajaca do calkowitego pokrycia drobno zmielonego wapna palonego, w stosunku w granicach od okolo 1 : 6 do okolo 1:1 oraz glebe zanieczyszczona weglowodorami, przy czym mieszanie zachodzi w warunkach mocnego scinania tak aby zapewnic stopien dyspersji przynajmniej bliski poziomowi mikroskopijnemu, do urza- dzenia zapewniajacego wystarczajace ciecie i mieszanie zatrzymujac cieplo reakcji hydratacji w naczyniu, przez co zostaje zapoczatkowana hydroliza srodka hydrofobizujacego lub kondycjonujacego i/lub zanieczyszczen weglowodorowych gleby, zasadniczo jednoczesnie wprowadzajac do naczynia reakcyjnego wzbogacone tlenem powietrze wraz z para wodna i/lub woda, w którym kierunek przeplywu wprowadzanego powietrza jest wspólbiezny z kierunkiem przeplywu stalego wsadu przez urzadzenie, uzyskujac bezplomieniowe srednio-tem- peraturowe utlenienie weglowodorów lub ich zhydrolizowanych produktów degradacji, wywoluje sie oczysz- czony produkt glebowy z urzadzenia przepuszczajac produkt glebowy w suchej, pylowej, hydrofobowej postaci poprzez strefe obróbki gdzie jest opylany srodkiem powierzchniowo czynnym, po czym przepuszcza sie tak traktowana srodkiem powierzchniowo czynnym glebe przez strefe obróbki, gdzie miesza sie ona z wystarczajaca iloscia wody wynoszaca od okolo 5 % do okolo 25% w przeliczeniu na ilosc obrabianej gleby uzyskujac zasadniczo produkt pozbawiony pylu. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki zanieczyszczonej węglowodorami gleby za pomocą hydrolizy i/lub utleniania węglowodorów.

Od pewnego czasu występuje problem unieszkodliwiania odpadkowych substancji, na który kładzie się szczególnie obecnie duży nacisk w związku z ochroną środowiska. W szczególności istnieje problem obróbki gleby zanieczyszczonej węglowodorami. Problem ten dotyczy gleby zanieczyszczonej umyślnie lub przypadkowo rozlanymi olejami naftowymi, rozpuszczalnikami węglowodorowymi lub innymi średniolotnymi lub nielotnymi materiałami organicznymi. Takie zanieczyszczenia rozszerzać się mogą na duże połacie ziemi i mogą bezpośrednio lub pośrednio, np. przez następne zanieczyszczenie warstw wodonośnych, wytwarzać ekstremalne zagrożenie dla życia dzikich zwierząt, wegetacji lub zdrowia człowieka. Stosowane metody konwencyjne np. uprawa roli, niestety nie sprawdzają się.

169 262

Jednym z przykładów unieszkodliwianych substancji odpadowych są uboczne produkty roślinne, w których wytwarzają się substancje chemiczne albo które obrabiane na skalę przemysłową, włącznie ze szlamami wodnymi, zawierają materiały zarówno obojętne, jak i reaktywne, w tak małych stężeniach, że odzyskiwanie ich z odpadów jest ekonomicznie nieopłacalne. Często w szlamie zawarte są materiały reaktywne w stężeniach od 0,5 do 5,0 procent wagowych. są to na przykład jony siarczanowe, jony wapniowe, jony glinowe i jony żelazowe oraz źródła ich pochodzenia, a zawartość wody zwykle waha się od 10 do 90% wagowych.

Rozkład szlamów stanowił zawsze problem. Ze wzrostem świadomości o szkodliwości wyrzucania materiałów odpadowych do otoczenia oraz istniejących ustawach rządowych dotyczących wyrzucania odpadów, coraz bardziej oczywista staje się potrzeba dogodnego, nieszkodliwego i ekonomicznego sposobu rozkładania takich szlamów lub przekształcania ich w produkty użyteczne. Dużą zachętą jest uzyskiwanie kapitału inwestycyjnego oraz odzysk ziemi potrzebnej dla rozkładania takich szlamów konwencjonalnymi sposobami, które często stanowią wielkie stawy osadowe lub stosy nagromadzonych odpadków.

Inny problem związany z pozbywaniem się odpadów dotyczy zbiorników szybów naftowych. Zbiorniki szybów naftowych są sztucznymi dołami używanymi jako miejsce zwałki dla wszystkich rodzajów cieczy oraz lepkich odpadów. Konsystencja fizyczna zawartości tych zbiorników różni się zależnie od przypadkowo wyrzucanych materiałów, przy czym przy braku warstwy wodnej jest to zwykle konsystencja pasty. Jako że zbiorniki te stanowią pułapkę dla dzikich ptaków, istnieje coraz większa potrzeba ich eliminowania, a szczególnie tych zbiorników które nie są wykorzystywane przemysłowo. Dodatkowo zbiorniki takie szpecą kraj obraz. T radycyj na obróbka to zrzucanie i mieszanie różnych substancji odpadowych w zbiorniku ściekowym do momentu, aż wrzucone do dołu substancje odpadkowe daje się usunąć stosując konwencjonalne urządzenia, a następnie rozrzucenie ich w celu wyschnięcia. Taka obróbka nie jest akceptowana ponieważ następuje przenikanie oleju i chemikaliów do gleby. Przez miesiące i lata ta mieszanina odpadów w zbiorniku ściekowym powoduje przesączanie oleju i staje się prawie tak niepożądana jak pierwotny olej w zbiorniku ściekowym.

Coraz szersze stosowanie substancji hydrofobowych, np. olejów oraz substancji oleistych, jak również szczególnie substancji makromolekularnych, stworzyło nowe problemy które pojawiały się głównie poza obróbką tych substancji. W szczególności, stosowanie starego oleju, olejów grzewczych, olejów smarnych i olejów do silników Diesla prowadzi często albo rozmyślnie albo przez niedbalstwo, często z powodu nagłych sytuacji, do niebezpiecznego zanieczyszczenia środowiska.

Istnieje szereg sposobów unieszkodliwiania takich olejów lub substancji oleistych, które jednak narażają otoczenie na niebezpieczeństwo. Na przykład, olej może reagować chemicznie, gdy jest na przykład poddawany spalaniu lub degradacji biologicznej. Metoda spalania, często stosowana do niszczenia szkód olejowych, wywołuje znaczne zanieczyszczenie powietrza jeśli spalanie prowadzone jest na otwartej przestrzeni a nie w kosztownym aparacie do spalań.

Zastosowanie absorbentów rozwiązuje ten problemjedynie wtedy, gdy olej można związać z absorbentem w taki sposób, że jest on chemicznie niezmieniony ale jest zakapsułkowany lub izolowany w inny sposób lub jest poddany degradacji biologicznej i nie stanowi dłużej niebezpieczeństwa dla środowiska. Na przykład, olej odpadkowy może być związany na drodze adsorpcji, niestety z trudnością ze znanymi środkami adsorpcyjnymi, na przykład węglem aktywnym, ziemią okrzemkową lub bentonitem. Duże ilości oleju mogą oklejać środek absorbujący, szczególnie w przypadku olejów o wysokiej lepkości, tak że dalsze przerabianie jest już bardzo trudne.

Proponowano różne sposoby obróbki porowatych substancji mineralnych substancjami hydrofobowymi w celu polepszenia ich własności adsorpcyjnych. W ten sposób można korzystnie związać hydrofobowe substancje odpadkowe dzięki czemu woda nie będzie dalej absorbowana. Jednakże w takich środowiskach adsorpcyjnych jak hydrofobizowany perlit, pojemność absorpcyjna jest bardzo zmniejszona, ponieważ wyjściowy materiał mineralny jest częściowo uszczelniony w wyniku obróbki powierzchni substancjami hydrofobizującymi co powoduje iż zamknięty jest dostęp do wnętrza.

169 262

Szczególnie ważne jest to, że substancje związane adsorpcyjnie znanymi sposobami, są tak połączone ze sobą środkiem adsorpcyjnym, iż nie stanowi dłużej niebezpieczeństwa dla środowiska.

Poza ogólnymi, zwykle niezadawalającymi metodami pozwalającymi rozwiązać problemy związane z pozbywaniem się odpadów, literatura patentowa dostarcza dalszych sposobów rozwiązania tych problemów. Znane opisy patentowe ujawniają rozwiązania tych problemów metodami, w których stosowane są do tego celu specyficzne reagenty, na przykład tlenki metali alkalicznych: na przykład patent Stanów Zjednoczonych AP, nr 3 720 609, udzielony 13 marca 1973 roku, autorzy C.L.Smith i inni; patent Stanów Zjednoczonych AP nr 4 018 679, udzielony 19 kwietnia 1977 roku, autorzy F.Boelsing; oraz patent Stanów Zjednoczonych AP nr 4 028 240, udzielony 7 czerwca 1977 roku, autor F.Marchak, Jr.

W szczególności, w patencie Boelsing'a podanym wyżej, stosuje się kompozycję korzystnie wytwarzaną przez zmieszanie wapna palonego ze stałym kwasem tłuszczowym (w szczególności kwasem stearynowym, nazywanym potocznie stearyną), poprzez powolne dodanie kwasu do gruboziarnistego wapna palonego poddanego procesowi subtelnego rozdrabniania. Celem tego procesu jest otrzymanie hydrofobowego wapna palonego i uzyskanie w ten sposób opóźnienia reakcji przy użyciu wody co z kolei pozwala na dokładne jego mechaniczne wymieszanie z zanieczyszczoną glebą. Następujące po tym uwadnianie ma na celu uzyskanie ekstremalnie drobnego i jednolicie zdyspergowanego zanieczyszczenia, uwodnionego wapna palonego i gleby. W praktyce jednak cel tego wynalazku nie został osiągnięty w stopniu optymalnym.

Jak wynika z powyższej analizy, znane metody są niezadawalające jeśli chodzi o rozwiązanie problemów rozkładu odpadków, a w szczególności, regeneracji gleby zanieczyszczonej węglowodorami.

Dotychczasowa wiedza nie pozwoliła na opracowanie nowej metody obróbki gleb zanieczyszczonych węglowodorami w sposób, który zniszczyłby węglowodory i związał oraz ustabilizował wszystkie szkodliwe zanieczyszczenia.

Według wynalazku, sposób obróbki zanieczyszczonej węglowodorami gleby na drodze chemicznej hydrolizy i/lub utleniania węglowodorów na lub w zanieczyszczonej węglowodorami glebie, polega na tym, że wprowadza się stały wsad gruntownie zmieszanego kondycjonowanego wapna palonego składającego się z drobno-zmielonego wapna palonego o wymiarach od około mniej niż 10 mesh do submikro oraz równomiernie powleczonego na powierzchni środkiem hydrofobizującym lub kondycjonującym, zawierającym dokładnie zatomizowaną ciekłą w temperaturze pokojowej mieszankę składającą się z mieszaniny ciekłych kwasów tłuszczowych o 6-12 atomach węgla i mieszaniny glicerydów kwasów tłuszczowych o 8-18 atomach węgla, przy czym ilość środka hydrofobizującego lub kondycjonującego musi być wystarczająca do całkowitego pokrycia drobno zmielonego wapna palonego, w stosunku w granicach od około 1:6 do około 1:1 oraz glebę zanieczyszczoną węglowodorami, przy czym mieszanie zachodzi w warunkach mocnego ścinania tak aby zapewnić stopień dyspersji przynajmniej bliski poziomowi mikroskopijnemu, do urządzenia zapewniającego wystarczające cięcie i mieszanie zatrzymując ciepło reakcji hydratacji w naczyniu, przez co zostaje zapoczątkowana hydroliza środka hydrofobizującego lub kondycjonującego i/lub zanieczyszczeń węglowodorowych gleby, zasadniczo jednocześnie wprowadzając do naczynia reakcyjnego wzbogacone tlenem powietrze wraz z parą wodną i/lub wodą, w którym kierunek przepływu wprowadzanego powietrza jest współbieżny z kierunkiem przepływu stałego wsadu przez urządzenie, uzyskując bezpłomieniowe średnio-temperaturowe utlenienie węglowodorów lub ich zhydrolizowanych produktów degradacji, wyładowuje się oczyszczony produkt glebowy z urządzenia przepuszczając produkt glebowy w suchej, pyłowej, hydrofobowej postaci poprzez strefę obróbki gdzie jest opylany środkiem powierzchniowo czynnym, po czym przepuszcza się tak traktowaną środkiem powierzchniowo czynnym glebę przez strefę obróbki, gdzie miesza się ona z wystarczającą ilością wody wynoszącą od około 5% do około 25% w przeliczeniu na ilości obrabianej gleby uzyskując zasadniczo produkt pozbawiony pyłu.

Wynalazek rozwiązuje omawiane wyżej problemy techniczne dając sposób obróbki gleby zanieczyszczonej węglowodorem poprzez hydrolizę chemiczną i/lub utlenienie gleby zanieczy6

169 262 szczonej węglowodorami, na przykład gleby wilgotnej o maksymalnej wielkości ziarna poniżej 5 cm. Sposób obejmuje kondycjonowanie wapna palonego, korzystnie jak to opisano wyżej, dokładne zmieszanie kondycjonowanego wapna w stosunku 1:6 do 1:1, korzystnie z fizyczniewstępnie kondycjonowaną wilgocią zanieczyszczoną węglowodorami glebą, w warunkach silnego cięcia i mieszania tak aby uzyskać stopień dyspersji przynajmniej zbliżony do poziomu mikroskopowego stosując, na przykład aparat, który zapewniłby dostateczne działanie tnące i mieszające przetransportowanie wsadu stanowiącego zmieszane kondycjonowane wapno z glebą do naczynia reakcyjnego i uwodnienie wapna palonego w tym wsadzie, np. poprzez doprowadzenie wsadu w sposób ciągły, który to wsad porusza się powoli w sposób ciągły przez naczynie reakcyjne, lub poprzez dostarczenie wsadu do naczynia reakcyjnego w sposób periodyczny, dzięki czemu wsad pozostaje w naczyniu reakcyjnym przez wcześniej ustalony okres czasu, zatrzymanie ciepła reakcji uwodnienia w naczyniu przez co zostaje zainicjowana hydroliza kwasów tłuszczowych środka kondycjonującego i/lub ewentualnie zanieczyszczeń węglowodorowych w glebie, zasadniczo równoczesne wprowadzanie powietrza lub powietrza wzbogaconego w tlen do naczynia reakcyjnego razem z parą wodną lub wodą, na przykład w, którym kierunek strumienia wprowadzanego powietrza jest współbieżny do kierunku przepływu wsadu stałej substancji przez naczynie reakcyjne, lub w którym wprowadzone powietrze przepływa od miejsca wprowadzenia do naczynia reakcyjnego do miejsca wyjścia z naczynia reakcyjnego, przez co uzyskuje się bezpłomieniowe, średniotemperaturowe utlenianie węglowodorów lub ich zhydrolizowanych produktów degradacji, wyładowanie oczyszczonego produktu glebowego z naczynia reakcyjnego przez przepuszczenie produktu glebowego w suchej, pyłowej, hydrofobowej postaci przez strefę obróbki, gdzie jest on spryskany środkiem powierzchniowo czynnym, to jest handlowymi lub przemysłowymi mydłami lub detergentami w stężeniu wahającym się od 30% do 80% wagowych, na przykład wodnymi roztworami wodorotlenku sodu, a zwłaszcza wodorotlenkiem sodu o stężeniu od 5% do 10% wagowych. oraz przeniesienie obrabianej środkiem powierzchniowo czynnym stałej substancji do mieszarki, na przykład mieszarki do gliny, w której miesza się ją z dostateczną ilością wody, na przykład w ilości wahającej się od 5% do 25% w przeliczeniu na ilość obrabianej substancji stałej, przez co uzyskuje się w zasadzie produkt pozbawiony pyłu.

Środek hydrofobizujący lub kondycjonujący stanowi ciekłą mieszaninę składającą się z: a) mieszaniny ciekłych kwasów tłuszczowych o 6 do 12 atomach węgla np. zawierającą w przeważającej ilości kwas kaprylowy i kaprynowy, korzystnie kwas kaprynowy, kapronowy, kaprylowy i laurynowy, a zwłaszcza 1% kwasu kaprynowego, 55% kwasu kaprylowego, 42% kwasu kaprynowego i 2% kwasu laurynowego; i b) mieszaniny glicerydów kwasów tłuszczowych o 8 do 18 atomach węgla, np. olej kokosowy, olej babassu lub olej z ziarn palmowych, a zwłaszcza olej kokosowy, kompozycja którego zawiera gliceryd kwasu laurynowego, ze znacznymi ilościami glicerydów kwasów kaprynowego, mirystynowego, palmitynowego i olejowego, a zwłaszcza olej kokosowy, przy czym generalnie kompozycja kwasów tłuszczowych w oleju kokosowym zawiera kwas kaprylowy 8,0%, kaprynowy 7,0%, laurynowy 48,0%, mirystynowy 17,5%, palmitynowy 8,2%, stearynowy 2,0%, olejowy 6,0% i kwas linolowy 2,5% lub olej kokosowy, przy czym kompozycja kwasów tłuszczowych w oleju kokosowym zawiera kwas laurynowy 47%, kwas mirystynowy 19%, kwas palmitynowy 9%, kwas olejowy 7%, kwas stearynowy <3% i inne kwasy tłuszczowe o niższym ciężarze cząsteczkowym >15%, lub olej babassu, przy czym kompozycja kwasów tłuszczowych zawiera kwas kaprylowy 6,5%, kwas kaprynowy 2,7%, kwas laurynowy 45,8%, kwas mirystynowy 19,9% kwas palmitynowy 6,9% i kwas olejowy 18,1%, lub olej z ziarn palmowych, w którym kompozycja kwasów tłuszczowych zawiera kwas kaprylowy 3,0%, kwas kaprynowy, 3,0%, kwas laurynowy 52,0%, kwas mirystynowy 15,0%, kwas palmitynowy 7,5%, kwas stearynowy 2,5%, kwas olejowy 16,0% i kwas linolowy 1,0%, zaś wagowy stosunek a) do b) wynosi korzystnie od 90:10 do 65:35, a zwłaszcza 73:27.

Preferowana mieszanina ciekłych kwasów tłuszczowych znana jest pod nazwą handlową INDUSTRENE 365TM - Hunko Products Division; National Dairy Products Corporation. Preferowanym olejem kokosowym jest olej znany pod nazwą handlową VICTORY 76TM Bareco Division, Petrolite Corp.

169 262

Wynalazek przynosi również rozwiązanie omawianego wyżej problemu technicznego poprzez zastosowanie kondycjonowanego wapna palonego uzyskanego poprzez powleczenie bardzo drobno zmielonego wapna palonego na przykład o rozmiarach cząstek od około 3,5 mesh/cm liniowy z otworami sita od około dla 2,0 mm do rozmiarów sub-mikronowych mieszaniną środka hydrofobizującego lub kondycjonującego opisanego wyżej. Korzystnie jest, aby ilość środka wystarczyła do całkowitego pokrycia drobno zmielonego wapna tj. na przykład od 0,5% do 2,5% wagowych kompozycji, a korzystnie 1,0%.

Przy opracowywaniu sposobu według wynalazku opracowano także sposób wytwarzania kondycjonowanego wapna palonego, który polega na tym, że bardzo drobne cząstki wapna, których wymiar wynosi, np 3,5 mesh/cm liniowy z otworami sita o wymiarze otworów 2,0 mm do rozmiarów sub-mikronowych, korzystnie 40 mesh/cm liniowy z otworami sita 0,15 mm do rozmiarów submikronowych we wznoszącym się strumieniu powietrza, którego szybkość przepływu wynosi np. w zakresie 910 m/min do 1820 m/min napyla się środkiem hydrofobizującym lub kondycjonującym poprzez dyszę rozpylającą, w której poprzeczny gradient ciśnienia wynosi od 520 mmHg do 1560mmHg.

Tak więc sposób według wynalazku zapewnia efektywną hydrolizę chemiczną i/lub utlenianie zanieczyszczeń węglowodorowych. W pierwszym etapie tej procedury wapno palone (CaO) jest kondycjonowane z odpowiednim kwasem tłuszczowym jako aktywatorem. Odpowiednia ilość kondycjonowanego wapna, wahająca się, licząc na masę gleby, od około 15% do około 100% jak nakazuje ilość wilgoci w surowcu, natura gleby oraz typ i ilość węglowodorów obecnych oraz oznaczonych w teście laboratoryjnym, zostaje subtelnie zmieszana z fizyczniewstępnie kondycjonowaną wilgotną glebą zanieczyszczoną węglowodorami, która może lub nie, być dalej zanieczyszczona szkodliwymi metalami ciężkimi. Mimo, że istnieje handlowo dostępna szeroka gama różnych urządzeń pozwalających na wymagane pocięcie oraz wymieszanie składników, to koniecznym jest żeby uzyskany stopień dyspersji był bliski poziomowi mikroskopowemu. To daje wsad zmieszanej gleby.

Mieszanka zostaje następnie przeniesiona w sposób ciągły lub periodyczny, do naczynia reakcyjnego. Jeśli odbywa się to w sposób ciągły, to wsad wymieszanej gleby porusza się powoli przez reaktor, jeśli zaś odbywa się to w sposób periodyczny, to wsad wymieszanej gleby pozostaje w reaktorze przez wcześniej ustalony okres czasu, który może wahać się od 10 minut do 45 minut i jest adekwatny dla całkowitego uwodnienia oraz reakcji hydrolizy i utleniania. W każdej procedurze stosowany reaktor jest tak zaprojektowany, że ciepło generowane podczas hydrolizy wapna palonego, zgodnie z reakcją:

CaO + H2O-------->Ca(OH)2 pozostaje we wsadzie zmieszanej gliny, co powoduje wzrost temperatury do takiego poziomu, że rozpoczyna się hydroliza aktywatora i możliwych zanieczyszczeń węglowodorowych.

Powietrze oraz powietrze wzbogacone tlenem, połączone z wodą i/lub parą wodną, biorąc pod uwagę że wymagają tego procesy chemiczne, jest także wprowadzone do reaktora co daje bezpłomieniowe, średnio-temperaturowe utlenianie pierwotnych węglowodorów lub produktów hydrolitycznej degradacji tych węglowodorów. Szybkość przepływu powietrza lub powietrza wzbogaconego tlenem musi być dostatecznie duża aby dostarczyć 50% do 100% nadmiaru tlenu stechiometrycznego koniecznego dla reakcji utleniania, ale jest jednocześnie ograniczona do poziomu, który obniży do minimum ilość ciepła usuwanego z mieszaniny reakcyjnej. Te przeciwstawne wymagania można dopasować przez dobranie ilości pary wodnej podawanej do reaktora oraz stopnia wzbogacenia powietrza tlenem. Ogólnie reakcję utleniania można przedstawić równaniem:

C_xHyO2 + O2-----— CO₂ + H2O

Stosując ciągłą metodę procesu, kierunek przepływu powietrza i wsadu ciała stałego w reaktorze jest współbieżny. To zapewnia, że ewentualne odparowane węglowodory lub niecałkowicie zhydrolizowane/utlenione produkty degradacji węglowodorów są niesione od obszaru wysokiego stężenia uzyskiwanego blisko otworu wlotowego dla wymieszanego surowca do obszaru niskiego stężenia i wyższej temperatury bliżej wylotu, przez co uzyskuje się lepsze warunki dla dalszej reakcji.

169 262

Oczyszczony produkt glebowy, który normalnie jest bardzo suchy, pylisty i w najwyższym stopniu hydrofobowy, opuszcza reaktor i przechodzi wraz z rozpylonym środkiem powierzchniowo czynnym do innej mieszarki (na przykład konwencjonalnej mieszarki do gliny), gdzie jest mieszany z dostateczną ilością wody, aby uzyskać bezpyłowe przeniesienie go na końcowe sita i/lub zbicie go w ścisły, trwały monolit, który po utwardzeniu daje zasadniczo trwałe zakapsułkowanie nieorganicznych lub żywych śladowych pozostałości organicznych.

Środek powierzchniowo czynny lub środek zwilżający może być dowolnym z handlowo dostępnych środków zawierających molekuły organiczne o długim łańcuchu, na przykład mydła lub detergenty przemysłowe lub użytku domowego. Korzystnie jest jednak aby tym środkiem był roztwór wodorotlenku sodowego w wodzie, w przybliżeniu 5%, który rozpyla się na suchy odciek z reaktora, w objętości dostatecznej aby uzyskać pożądaną ilość zwilżonego wodą i zbitego produktu finalnego. Dokładna ilość zależy od natury gleby, ilości użytego wapna i np. wynosi od 1% do 10% wagi produktu przerobionego.

Przykład I. Wytwarzanie środka hydrofobizującego.

Oceniono różne mieszanki INDUSTRENE 365TM oraz oleju kokosowego, w którym olej kokosowy stanowi od 66,7% do 88,9% INDUSTRENE365TM, a resztę do 100% stanowi VICTORY 76TM, w zależności od ich zdolności opóźnionego działania hydrofobizująco/uwodorniającego. Na podstawie tych badań określono, że najbardziej skuteczna kompozycja finalnej mieszanki powinna składać się z:

11,73% INDUSTRENE 365TM i 2.27% VICTORY 76TM. Pożądaną własnością środka hydrofobizującego jest, aby właściwie hamował on uwadnianie wapna palonego aż do czasu, kiedy wapno palone nie zostanie mechanicznie zmieszane z zanieczyszczoną glebą lub innym zgranulowanym materiałem za pomocą energicznego mieszania a następnie pozostawienie go w spokoju, w którym to czasie reakcja powinna przebiegać z dużą szybkością czego dowodem jest szybkie i wysokie podniesienie temperatury. Optimum takiego zachowania jest gdy stężenie środka hydrofobizującego w obrobionym wapnie palonym wynosi od 0,5% do 2,5%, przy czym optymalne działanie stwierdzono przy wartości 1%. Możliwe jest że inne mieszanki oleju i kwasów tłuszczowych mogą działać równie dobrze. Na przykład, mogą być także użyteczne mieszanki, ciekłych kwasów tłuszczowych z olejem babassu lub z olejem z ziarn palmowych.

Poza tym, testowano szereg środków stałych oraz ciekłe kwasy tłuszczowe i stwierdzono, że są one znacznie mniej skuteczne. Sprawdzono następujące ciecze znane powszechnie pod nazwami handlowymi:

1. Shell ROTELLA 10WTM

2. Shell VITRE ATM

3. Esso HDXTM 10W

4. olej mineralny

5. INDUSTRENE 106TM

Sprawdzono następujące stałe dodatki:

1. Stearynian wapnia

2. Rubber Grade Stearic Acid (kwas stearynowy-gatunek do gumy),

3. Single Pressed Stearic Acid (kwas stearynowy jednokrotnie prasowany),

4. Neutral 60 (60% do 100% kwas stearynowy)

5. Łój

6. Olej bawełniany

7. Olej sojowy

8. INDUSTRENE 8TM

9. INDUSTRENE 143TM

Zasadniczo we wszystkich przypadkach sporządzona mieszanka produktów była nieprzezroczystą, trwałą, łatwo ulegającą rozpylaniu w temperaturze pokojowej cieczą. Kombinacja INDUSTRENE 106TM plus olej kokosowy, chociaż jest to ciecz ulegająca całkowitemu rozpyleniu, nie daje skutecznego środka.

Przykład II. Wytwarzanie kondycjonowanego wapna palonego.

Środek hydrofobizujący otrzymany w przykładzie I wprowadzono do dyszy rozpylającej, w której poprzeczny gradient ciśnienia wynosi od 520 mmHg do 1560 mmHg. Stosując taką

169 262 dyszę rozpylającą, środek hydrofobizujący rozpylono do przepływającego strumienia powietrza o szybkości przepływu od 15,1 m/s do 30,3 m/s, przy czym strumień przepływającego powietrza niósł subtelnie rozdrobnione cząstki wapna palonego o wielkości od 3,5 mesh/cm liniowy z 2,0 mm otworami sita do wielkości submikronowych, korzystnie 40 mesh/cm liniowy z otworami sita 0,15 mm do rozmiarów submikronowych. Uzyskano produkt, który jest kondycjonowanym wapnem palonym, w którym środek hydrofobizujący jednakowo pokrywa powierzchnie subtelnie rozdrobnionych cząstek wapna.

W sposobie według wynalazku wykorzystano nowy środek hydrofobizujący, który zawiera mieszankę ciekłych kwasów tłuszczowych oraz glicerydów kwasów tłuszczowych. Otrzymana mieszanka jest cieczą w temperaturze pokojowej, co umożliwia bardzo łatwe i jednolite połączenie jej z subtelnie rozdrobnionym wapnem palonym. Zastosowano tu dyszę rozpylającą, która doprowadza środek hydrofobizujący do przepływającego powietrza niosącego subtelne cząstki wapna.

Środki hydrofobizujące lub kondycjonujące działają także w sposobie unieszkodliwiania substancji odpadkowych jako aktywator/inicjator.

W nowym sposobie według wynalazku w pewnym momencie podczas reakcji uwadniania wapna palonego środek kondycjonujący zaczyna reagować w wapnem. Wraz z rozpadem wapna uwalniana jest dostateczna ilość ciepła, która podnosi temperaturę masy znacznie powyżej 100°C, powyżej punktu wrzenia wody. Można uzyskać nawet temperaturę ponad 150°C. W tej temperaturze uwadnianie, które oczywiście wymaga wody jako reagenta musi wkrótce ustać a przebiega hydroliza środka. W mieszankach wapna aktywowanego kwasem tłuszczowym oraz gleby zanieczyszczonej węglowodorami, obserwowano temperatury ponad 400°C. To zachowanie się środka jako aktywatora/inicjatora przyczynia się do rozpadu chemicznego węglowodorowych zanieczyszczeń znajdujących się pierwotnie w odpadkowej glebie i jest to ważny mechanizm działania w nowym, dotychczas nieznanym sposobie.

169 262

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zł

Claims (16)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób obróbki gleby zanieczyszczonej węglowodorami na drodze chemicznej hydrolizy i/lub utleniania węglowodorów, znamienny tym, że wprowadza się stały wsad gruntownie zmieszanego kondycjonowania wapnia palonego składającego się z drobno-zmielonego wapna palonego o wymiarach od około mniej niż 10 mesh do submikro oraz równomiernie powleczonego na powierzchni środkiem hydrofobizującym lub kondycjonującym, zawierającym dokładnie zatomizowaną ciekłą w temperaturze pokojowej mieszankę składającą się z mieszaniny ciekłych kwasów tłuszczowych o 6-12 atomach węgla i mieszaniny glicerydów kwasów tłuszczowych o 8-18 atomach węgla, przy czym ilość środka hydrofobizującego lub kondycjonującego musi być wystarczająca do całkowitego pokrycia drobno zmielonego wapna palonego, w stosunku w granicach od około 1:6 do około 1:1 oraz glebę zanieczyszczoną węglowodorami, przy czym mieszanie zachodzi w warunkach mocnego ścinania tak aby zapewnić stopień dyspersji przynajmniej bliski poziomowi mikroskopijnemu, do urządzenia zapewniającego wystarczające cięcie i mieszanie zatrzymując ciepło reakcji hydratacji w naczyniu, przez co zostaje zapoczątkowana hydroliza środka hydrofobizującego lub kondycjonującego i/lub zanieczyszczeń węglowodorowych gleby, zasadniczo jednocześnie wprowadzając do naczynia reakcyjnego wzbogacone tlenem powietrze wraz z parą wodną i/lub wodą, w którym kierunek przepływu wprowadzanego powietrza jest współbieżny z kierunkiem przepływu stałego wsadu przez urządzenie, uzyskując bezpłomieniowe średnio-temperaturowe utlenienie węglowodorów lub ich zhydrolizowanych produktów degradacji, wywołuje się oczyszczony produkt glebowy z urządzenia przepuszczając produkt glebowy w suchej, pyłowej, hydrofobowej postaci poprzez strefę obróbki gdzie jest opylany środkiem powierzchniowo czynnym, po czym przepuszcza się tak traktowaną środkiem powierzchniowo czynnym glebę przez strefę obróbki, gdzie miesza się ona z wystarczającą ilością wody wynoszącą od około 5% do około 25% w przeliczeniu na ilość obrabianej gleby uzyskując zasadniczo produkt pozbawiony pyłu.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się kondycjonowane wapno palone uzyskane poprzez napylenie środkiem hydrofobizującym lub kondycjonującym poprzez dyszę rozpylającą, której poprzeczny gradient ciśnienia wynosi od około 520 mm do około 1560 mm Hg, cząstek wapna palonego o wymiarach około 3,5 mesh/liniowy cm z otworami sita od około 2.0 mm do rozmiarów submikronowych we wznoszącym się strumieniu powietrza, o szybkości przepływu od około 910 m/min do około 1820 m/min.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, albo 2, znamienny tym, że obróbce poddaje się zanieczyszczoną węglowodorami glebę o maksymalnych rozmiarach ziarna mniejszych niż około 5 cm.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, albo 2, znamienny tym, że obróbce poddaje się zanieczyszczoną węglowodorami glebę uprzednio kondycjonowaną wilgocią.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, albo 2, znamienny tym, że urządzenie napełnia się zmieszanym wsadem wapna i gleby periodycznie.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, albo 2, znamienny tym, że wsad wapno/gleba przesuwa się przez urządzenie w sposób ciągły i powolny.
7. 7. Sposób według zastrz. 1, albo 2, znamienny tym, że powietrze i/lub tlen przepływa od punktu wprowadzania do naczynia reakcyjnego do punktu wyładowania z naczynia reakcyjnego powodując bezpłomieniowe średnio-temperaturowe utlenianie węglowodorów lub ich zhydrolizowanych produktów degradacji.
8. 8. Sposób według zastrz. 1, albo 2, znamienny tym, ze oczyszczoną glebę, wyładowaną z naczynia reakcyjnego przepuszcza się w suchej, pylistej, hydrofobowej postaci poprzez strefę obróbki spryskując ją środkiem powierzchniowo czynnym.
9. 9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że jako środek powierzchniowo czynny stosuje się wodny roztwór wodorotlenku sodu, o stężeniu od około 5% do około 10% wagowych.

   169 262
10. 10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się kondycjonowane wapno palone powleczone środkiem hydrofobizującym lub kondycjonującym stanowiącym ciekłą mieszankę zawierającą mieszaninę ciekłych kwasów tłuszczowych obejmujących w przeważającej ilości kwas kaprylowy i kaprynowy oraz mieszaninę glicerydów kwasów tłuszczowych zawartych w oleju kokosowym, oleju babassu lub oleju z ziarn palmowych.
11. 11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się kondycjonowane wapno palone powleczone środkiem hydrofobizującym lub kondycjonującym stanowiącym ciekłą mieszankę zawierającą mieszaninę kwasów tłuszczowych obejmującą 1 % kwasu kapronowego, około 42% kwasu kaprylowego i około 2% kwasu laurynowego oraz olej kokosowy, w którym ogólny skład kwasów tłuszczowych obejmuje około 8,0% kwasu kaprylowego, około 7,0% kwasu kaprynowego, około 48,0% kwasu laurynowego, około 17,5% kwasu mirystynowego, około 8,2% kwasu palmitynowego, około 2,0% kwasu stearynowego, około 6,0% kwasu olejowego i około 2,5% kwasu linolowego.
12. 12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się kondycjonowane wapno palone powleczone środkiem hydrofobizującym lub kondycjonującym stanowiącym ciekłą mieszankę zawierającą mieszaninę ciekłych kwasów tłuszczowych obejmującą około 8,0% kwasu kaprylowego, około 7,0% kwasu kaprynowego, około 48,0% kwasu laurynowego, około 17,5% kwasu mirystynowego, około 8,2% kwasu palmitynowego około 2,0% kwasu stearynowego, około 6,0% kwasu olejowego i około 2,5% kwasu linolowego oraz olej kokosowy, stanowiący kompozycję kwasów tłuszczowych obejmujących 47% kwasu laurynowego, około 19% kwasu mirystynowego, około 9% kwasu palmitynowego, około 7% kwasu olejowego, około <3% kwasu stearynowego.
13. 13. Sposób według zastrz. 1, albo 12, znamienny tym, że stosuje się kondycjonowane wapno palone powleczone środkiem hydrofobizującym lub kondycjonującym stanowiącym ciekłą mieszankę zawierającą mieszaninę ciekłych kwasów tłuszczowych oraz olej babassu, stanowiący kompozycję takich kwasów, jak kwas kaprylowy, kaprynowy, laurynowy, mirystynowy, palmitynowy i olejowy.
14. 14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się kondycjonowane wapno palone powleczone środkiem hydrofobizującym lub kondycjonującym stanowiącym ciekłą mieszankę zawierającą mieszaninę ciekłych kwasów tłuszczowych oraz olej z ziarn palmowych, którego skład obejmuje kwas kaprylowy, kwas kaprynowy, kwas laurynowy, kwas mirystynowy, kwas palmitynowy, kwas stearynowy, kwas olejowy i linolowy.
15. 15. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się kondycjonowane wapno palone, w którym stosunek wagowy obu składników środka hydrofobizującego i kondycjonującego wynosi od około 90:10 do około 65:35, korzystnie 73:27.
16. 16. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się kondycjonowane wapno palone, w którym zawartość środka hydrofobizującego lub kondycjonującego wynosi od około 0,5 do około 2,5%, korzystnie 1,0% wagowych kompozycji.