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技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明通常涉及用于吸收液體的組合物，更具體地，用于吸收和固化工業(yè)液體、家用液體、動物廢物和土壤改良的組合物。
背景技術(shù)：
液體灑出是常見的，并且可以是小規(guī)?；虼笠?guī)模的。小的灑出，例如涉及個人活動(例如烹飪或參加機(jī)動車維護(hù)的那些)可以用布或紙清理。鋸屑、動物用衛(wèi)生砂或其他吸收材料可用于在移除之前固化小的灑出物。由涉及大量液體的運輸，從大型機(jī)器排出工作流體或用過的鉆井流體的事故導(dǎo)致的較大的灑出可能需要特殊的真空設(shè)備、用吸收材料處理、或在液體被移除并合法處理前將其固化的其他裝置。
為了清潔灑出的液體，將吸收性固體材料置于液體上，并且該材料吸收液體。吸收性固體材料也可以放置為預(yù)測與液體接觸的位置。以這種性能使用的固體通常包括布、紙、鋸屑和某些顆粒或粉末形式的礦物。有機(jī)材料例如玉米、小麥和核桃殼也已經(jīng)用于液體吸收，特別是用于動物用衛(wèi)生砂?？梢允褂锰烊淮嬖诘奈镔|(zhì)，例如砂、粉碎的陶瓷、粘土、膨脹珍珠巖和硅藻土(DE)，特別是對于大規(guī)模灑出物。吸收性固體材料在吸收了令人滿意量的液體之后被收集和處理。
吸收性材料的有效性通過其吸收液體的能力(稱為其吸收率)來測量。如本文所用，術(shù)語“吸收率”描述由吸收劑的單位質(zhì)量吸收的液體的量。較高的吸收率可導(dǎo)致在運輸和處置方面更好的功效和較低的聚集成本。低密度吸收劑是合乎需要的，因為在某些情況下，它們可能在單位體積更容易和更便宜地運輸，處理以供使用和在使用后處置。吸收性材料的另一個合乎需要的特性是在潤濕后自固化或聚集形成團(tuán)塊的能力。材料的聚集形成保持所吸收的液體的整體塊，并且具有足夠的強(qiáng)度以從灑出部位移除或與未污染的吸收劑分離。例如，一些動物用衛(wèi)生砂在吸收尿液后聚集或自結(jié)塊。然后可以容易地將所得的團(tuán)塊從衛(wèi)生砂盒中取出，從而留下未被污染的動物用衛(wèi)生砂。團(tuán)塊的完整性可以量化為團(tuán)塊強(qiáng)度。如本文所用，術(shù)語“團(tuán)塊強(qiáng)度”是團(tuán)塊的初始質(zhì)量的百分比值，其在團(tuán)塊被機(jī)械干擾、移動或攪動之后保留。
如前所述，理想的吸收性材料將具有高吸收率、低密度和良好的聚集性以形成強(qiáng)的團(tuán)塊。盡管在大多數(shù)應(yīng)用中低密度是期望的，但太低的密度可能是有問題的。例如，非常低密度的吸收劑，例如膨脹珍珠巖，可能是非常多塵的并且可以通過輕微的微風(fēng)或空氣流容易地分散。低密度吸收劑，例如珍珠巖或包含珍珠巖的組合物也可能不適合用作動物用衛(wèi)生砂，因為在使用期間動物可能無意中將衛(wèi)生砂分散或踢出衛(wèi)生砂盒。此外，多塵的動物用衛(wèi)生砂是不理想的，因為當(dāng)使用或保持衛(wèi)生砂盒時，動物和它們的所有者可能分別吸入空氣中的動物用衛(wèi)生砂粒。顆粒吸入是不期望的。例如，結(jié)晶二氧化硅(例如石英、方英石、鱗石英)是不希望被吸入的材料。優(yōu)選最小化暴露結(jié)晶二氧化硅。含有高水平砷(As)的組合物在人或動物攝取或溶解(例如通過潤濕如舔)吸收劑的情況下也是不期望的。
對于低質(zhì)量的吸收劑來說，松弛或粘結(jié)是一個眾所周知的問題。松弛是指吸收劑在與水接觸后崩解的傾向，從而降低吸收劑的效果。與目前可用的吸收劑相關(guān)的另一個問題是密度。由于具有高吸收率和吸收水的能力，鈉膨潤土是一種有效的吸收劑，但由于其高密度，它不太理想。鈉膨潤土主要由鈉蒙脫石(一種蒙脫石粘土)組成。硅藻土，也稱為diatomite和kieselghur，具有低密度，但吸收率比鈉膨潤土低。
因此，需要一種具有優(yōu)異的吸收率、低密度、低粉塵性和在高團(tuán)塊強(qiáng)度和耐松弛性方面改善的穩(wěn)定性的組合物。
通常使用的吸收劑是基于粘土的材料，包括可結(jié)塊和不可結(jié)塊粘土，例如鈉膨潤土(例如，Wyo-BenTM Big粘土)和鈣膨潤土(例如EP(“EPM”)藍(lán)帶粘土)。鋰輝石是另一種可結(jié)塊粘土?？山Y(jié)塊材料，例如鈉膨潤土和鋰蒙脫石，顆粒體積發(fā)生膨脹或變化，顆粒體積作為被吸收的液體(例如水)的量的函數(shù)，該現(xiàn)象與材料的晶體結(jié)構(gòu)，組成和表面性質(zhì)相關(guān)。鈉膨潤土具有比鈣膨潤土高得多的單位質(zhì)量吸收率(3～5×)。盡管鈉膨潤土具有高密度，但其仍可利用其高吸收性和良好的聚集性。盡管鈣膨潤土通常不能充分溶脹以有效地作為例如動物用衛(wèi)生砂等中的結(jié)塊劑，但是它們可以通過離子交換過程被改性以表現(xiàn)得像鈉膨潤土。這些鈉處理過的鈣膨潤土有時也稱為鈉活化膨潤土。為了本發(fā)明的目的，將鈉膨潤土定義為包括常規(guī)鈉膨潤土和鈉處理過的鈣膨潤土。其它目前可用的吸收劑不具有高吸收率，并且一些在潤濕后變得松弛。非粘土材料的實例包括DE和沸石。硅藻土是由硅藻骨骼殘留物組成的硅質(zhì)巖。沸石是天然存在的或合成的多孔鋁硅酸鹽材料。不可結(jié)塊材料不會自然形成具有高團(tuán)塊強(qiáng)度的團(tuán)塊。如本文所用，“可結(jié)塊”是指當(dāng)被潤濕時形成顯示出高團(tuán)塊強(qiáng)度或完整性的團(tuán)塊的材料。類似地，“不可結(jié)塊”是指不會自結(jié)塊的材料或自結(jié)塊但表現(xiàn)出較差團(tuán)塊強(qiáng)度的材料。差的團(tuán)塊強(qiáng)度定義為低于約75％。
理想的動物用衛(wèi)生砂的特征包括高吸收率、結(jié)塊能力、低密度、低粉塵、低跟蹤，低松弛和氣味控制。一些動物用衛(wèi)生砂包括香料、除臭劑、結(jié)塊劑和發(fā)泡劑。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
根據(jù)本發(fā)明的一方面，公開了一種組合物，該組合物可以包括細(xì)吸附劑顆粒和粗顆粒。該組合物可以具有多峰粒徑分布(particle size distribution,PSD)。組合物單位重量的吸收率可以超過細(xì)吸附劑顆粒和粗顆粒的加權(quán)平均吸收率10％以上。在一個改進(jìn)例中，組合物單位重量的吸收率可以超過所述細(xì)吸附劑顆粒和所述粗顆粒的加權(quán)平均吸收率100％以上。在一個實施例中，組合物的單位重量的吸收率可以超過細(xì)吸附劑顆粒和粗顆粒的加權(quán)平均吸收率約10％至約400％。在另一個實施例中，組合物的單位重量的吸收率可以超過細(xì)吸附劑顆粒和粗顆粒的加權(quán)平均吸收率約50％至約350％。在上述實施例中的任一個中，粗顆粒可以為硅藻土。在一個改進(jìn)例中，組合物可以是自結(jié)塊的。在另一個改進(jìn)例中，組合物可以具有約小于880kg/m3(55lb/ft3)的干密度。
在一個實施例中，干密度可以約小于800kg/m3(50lb/ft3)。在另一個實施例中，干密度可以約小于673kg/m3(42lb/ft3)。
在一個實施例中，組合物可以具有約大于170％的吸收。
在一個實施例中，細(xì)吸附劑顆?？梢詾殁c膨潤土(常規(guī)的)、鋰蒙脫石、鈉處理過的鈣膨潤土或其組合。
在一個實施例中，粗顆?？梢詾榉惺?。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，公開了一種組合物。該組合物可以包括硅藻土的離散顆粒。組合物可以具有約大于75％的團(tuán)塊強(qiáng)度，并可以具有約小于880kg/m3(55lb/ft3)的干密度。在一個改進(jìn)例中，干密度可以約小于800kg/m3(50lb/ft3)。在另一個改進(jìn)例中，干密度可以約小于673kg/m3(42lb/ft3)。
在一個實施例中，組合物可以具有約大于170％的吸收率。在另一個實施例中，組合物可以具有約為170％至約500％的吸收率。在另一個實施例中，組合物可以具有約為170％至約400％的吸收率。
在一個實施例中，組合物可以具有約小于20％的石英含量。
在一個實施例中，硅藻土的離散顆?？梢园s5％至約50％的水分含量。
在一個實施例中，組合物可以進(jìn)一步包括鈉膨潤土或鋰蒙脫石。在另一個實施例中，組合物可以進(jìn)一步包括鈉處理過的鈣膨潤土、綠坡縷石、或其組合。
在一個實施例中，組合物可以具有約小于17ppm的砷濃度。
在一個實施例中，組合物可以進(jìn)一步包括沸石。
在一個實施例中，組合物的單位重量的吸收率可以超過加權(quán)平均吸收率100％以上。在另一個實施例中，組合物的單位重量的吸收率可以超過加權(quán)平均吸收率約10％至約400％。在另一個實施例中，組合物的單位重量的吸收率超過加權(quán)平均吸收率約5％至約350％。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，公開了一種組合物。該組合物可以包括硅藻土的離散顆粒和鈉膨潤土的離散顆粒的混合物。該組合物可以是自結(jié)塊的，干密度約小于800kg/m3(50lb/ft3)，吸收率為約170％至約500％的范圍。在另一個實施例中，組合物的吸收率可以為約170％至約400％。在另一個實施例中，組合物的吸收率可以為約大于170％。在一個實施例中，組合物可以具有約小于15％的石英含量。
在一個實施例中，組合物可以具有約大于75％的團(tuán)塊強(qiáng)度。
在一個實施例中，組合物的單位重量的吸收率超過硅藻土的離散顆粒和納膨潤土的離散顆粒的加權(quán)平均吸收率約50％以上。
在一個實施例中，組合物可以進(jìn)一步包括沸石。
在另一個實施例中，組合物可以具有約大于2.5％并約小于50％的水分含量。
以上討論的特征、功能和優(yōu)點可以在各種實施例中獨立地實現(xiàn)或者可以與其他實施例組合實現(xiàn)，其進(jìn)一步的細(xì)節(jié)可以參考以下描述。
具體實施方式
所公開的組合物各自包含與不可結(jié)塊顆粒結(jié)合的可結(jié)塊顆粒，其中該不可結(jié)塊顆?？梢愿?xì)(較小尺寸)、較粗(較大尺寸)或與可結(jié)塊顆粒具有相似的尺寸。如本文所用，術(shù)語顆粒是指由離散顆粒組成的一定量的材料。這種離散顆粒是單個粒子，其不聚集或不是通過團(tuán)聚、擠出、涂覆等形成。
組合物是可結(jié)塊和不可結(jié)塊顆粒(組分)的離散顆粒的物理混合物或共混物，使得所得組合物由不通過團(tuán)聚、擠出、涂覆或其他形成復(fù)合粒子的方法形成的單個粒子制成。
在一個實施例中，組合物在潤濕時自結(jié)塊、自固化或團(tuán)聚。團(tuán)塊的強(qiáng)度使得團(tuán)塊在測試之后保持為單個團(tuán)塊。可以通過調(diào)節(jié)可結(jié)塊顆粒和不可結(jié)塊顆粒的比例來調(diào)節(jié)團(tuán)塊的強(qiáng)度。團(tuán)塊的強(qiáng)度還可以根據(jù)所吸收的液體的性質(zhì)以及顆粒潤濕和嘗試去除團(tuán)塊之間的時間間隔而變化。在一個實施例中，組合物具有至少約75％的團(tuán)塊強(qiáng)度。在另一個實施例中，組合物具有約大于80％的團(tuán)塊強(qiáng)度。在其他實施例中，團(tuán)塊強(qiáng)度可以為約75％至約95％。在一些實施例中，組合物可以是自結(jié)塊的，具有大于約75％的高團(tuán)塊強(qiáng)度，低于21％的石英含量，低于945kg/m3(59lb/ft3)的干密度，高于約170％的吸水能力。在一個實施例中，組合物的吸水能力可以為約170％至約500％。在另一個實施例中，組合物的吸水能力可以為約170％至約400％。
每種組合物是松散粒子填料的實例。在其中可結(jié)塊顆粒具有比不可結(jié)塊顆粒(組分)更小的粒徑范圍的情況下，可結(jié)塊顆粒至少部分地填充組合物中不可結(jié)塊粒子(不可結(jié)塊顆粒的)之間的空隙。通過調(diào)節(jié)較小尺寸的可結(jié)塊顆粒的量和PSD，可以控制不可結(jié)塊顆粒填料的空隙或間隙體積被這種可結(jié)塊顆粒的較小尺寸粒子填充的程度。較大尺寸的不可結(jié)塊顆粒的松散填料可以為這種(較小粒徑)可結(jié)塊顆粒(組分)的膨脹提供空隙，同時限制由覆蓋可結(jié)塊顆粒(組分)的組合物的重量施加的應(yīng)力的量。這可以使得空隙能夠存儲更多的液體，同時提供毛細(xì)管功能或者作為將液體輸送到空隙中的載體。
在其中不可結(jié)塊顆粒(組分)具有比可結(jié)塊顆粒(組分)更小的粒徑范圍的情況下，不可結(jié)塊顆粒至少部分地填充組合物中的較大尺寸的可結(jié)塊顆粒(組分)之間的空隙。與上述類似，通過調(diào)節(jié)較小尺寸的不可結(jié)塊顆粒的量和PSD，可以控制較大尺寸的可結(jié)塊顆粒填料之間的空隙或間隙體積被較小尺寸的不可結(jié)塊粒子填充的程度。
如上所述，可結(jié)塊顆粒可以與更細(xì)的、更粗的或類似尺寸的不可結(jié)塊顆粒結(jié)合。對于所有組合物，可結(jié)塊顆粒組分的粒子體積將向外膨脹并進(jìn)入組合物內(nèi)的空隙中。不可結(jié)塊顆粒組分的特征之一是抗壓強(qiáng)度。不可結(jié)塊顆粒提供了由單個粒子支撐的結(jié)構(gòu)或框架，其在潤濕后不會塌陷，并且當(dāng)暴露于液體時可提供足夠的空間用于可結(jié)塊顆粒組分膨脹。不可結(jié)塊顆粒組分用于維持孔通道，從而允許可結(jié)塊顆粒的粒子在體積膨脹時接近液體。隨著可結(jié)塊粒子膨脹并且膨脹粒子之間的自由空間減小，可以觀察到組合物占據(jù)的總幾何體積的總體增加。如本領(lǐng)域已知的，基于顆粒的PSD，可以將顆粒分類或分級為細(xì)或粗的。如本文所公開的，在一個示例性實施例中，粗(分級)可結(jié)塊顆?？梢耘c細(xì)或粗(分級)不可結(jié)塊顆粒結(jié)合。在另一個實施例中，細(xì)的或粗的可結(jié)塊顆粒組分可以與類似尺寸的不可結(jié)塊顆粒組分結(jié)合。在另一個實施例中，細(xì)的可結(jié)塊顆?？梢耘c細(xì)的或粗的(分級的)不可結(jié)塊顆粒結(jié)合。例如，在一個實施例中，細(xì)顆?？梢耘c粗顆粒組合。細(xì)顆粒的粒徑分布(PSD)為：在-10+60篩網(wǎng)內(nèi)40％～99％，在-10+20篩網(wǎng)內(nèi)30％～60％，在-20+60篩網(wǎng)內(nèi)0～30％。粗顆?？梢跃哂?lt;3％通過-20篩網(wǎng)，5％～30％在-4+6篩孔內(nèi)，20％～40％在-6+10篩網(wǎng)內(nèi)和20％-40％在-10+20篩網(wǎng)內(nèi)。如本文所使用的，所有篩尺寸以泰勒篩目值(W.S.Tyler Industrial Group，USA)給出。在上述示例性實施例中，細(xì)顆?？梢允沁x自鈉膨潤土、綠坡縷石、鋰蒙脫石、鈉處理過的鈣膨潤土及其組合的細(xì)吸附劑顆粒，并且可以其PSD為在-10+60篩網(wǎng)內(nèi)為40％～99％，-10+20篩網(wǎng)內(nèi)為30％～60％，-20+60篩網(wǎng)內(nèi)為0～30％。粗顆粒可以包括具有高抗壓強(qiáng)度的多孔或無孔顆粒材料，并且在該示例性實施例中可以選自硅藻土、沸石、膨潤土(例如鈣膨潤土)、蒙脫石(例如，鈣蒙脫石)、粉碎的石灰石及其組合。粗顆粒的PSD可以為<3％通過-20篩網(wǎng)，5％～30％在-4+6篩網(wǎng)內(nèi)，20％～40％在-6+10篩網(wǎng)內(nèi)和20％-40％在-10+20篩網(wǎng)內(nèi)。在一些實施例中，細(xì)(分級)吸附劑(可結(jié)塊)顆?；虼诸w粒的優(yōu)選PSD可以為約-4至約+60目。如上所述，可以使用其他組合。例如，在一些實施例中，DE顆?？梢耘c更細(xì)的顆?；旌弦孕纬山M合物。
所公開的組合物具有大于可結(jié)塊或不可結(jié)塊顆粒的單獨吸收率的約1.1至9.6倍的令人驚訝的吸收率。所公開的組合物還表現(xiàn)出超出根據(jù)混合計算法則所預(yù)測的值的意想不到的吸收率。為了量化令人驚訝的吸收率的增加，使用術(shù)語“吸收效益”。通過將測量的吸收除以混合理論值的規(guī)則，然后將該值乘以100來計算吸收效益，得到百分比值。吸收效益表示高于混合規(guī)則對給定混合物預(yù)測的吸收率增益百分比?；旌弦?guī)則通常用于預(yù)測系統(tǒng)的行為，并且可以用于基于該度量的每個分量的單個值來計算特定度量的加權(quán)平均?？梢曰诓煌膮?shù)(例如數(shù)量、質(zhì)量、體積或表面積)來考慮加權(quán)平均值。在一個實施例中，基于質(zhì)量使用混合規(guī)則；然而，也基于體積觀察到效果，并且還可以相對于其它基礎(chǔ)觀察到效果。例如，在一個實施例中，具有第一數(shù)量的可結(jié)塊顆粒(具有單位重量的第一吸收率)和第二數(shù)量的不可結(jié)塊顆粒(具有單位重量的第二吸收率)的組合物的單位重量的混合物吸收率規(guī)則為單位重量的第一和第二吸收率的加權(quán)平均值。如上所述，在一個這樣的實施例中，加權(quán)可以基于每種類型的顆粒的量相對于總組合物質(zhì)量的質(zhì)量。
與根據(jù)混合計算法則所預(yù)測的值相反，所公開的組合物還表現(xiàn)出令人驚訝的干密度降低。為了量化令人驚訝的干密度降低，使用術(shù)語“密度效益”。通過從干密度的混合規(guī)則理論值中減去測量的干密度，將該差除以混合規(guī)則值，然后將該值乘以100以產(chǎn)生百分比值，來計算密度效益。密度效益是指從干密度的混合計算規(guī)則所預(yù)測的干密度的密度降低百分比。
在一個實施例中，所得吸收劑組合物可包括作為可結(jié)塊吸附劑顆粒的鈉膨潤土和作為不可結(jié)塊顆粒的低密度DE。低密度DE用作吸收組分、結(jié)構(gòu)組分，并且其提供毛細(xì)管功能。不可結(jié)塊顆粒(在這種情況下為DE)和可結(jié)塊顆粒(在這種情況下為鈉膨潤土)的組合可產(chǎn)生結(jié)構(gòu)支撐框架，使得不可結(jié)塊顆粒組分可降低可結(jié)塊組分上的壓力，從而增加可結(jié)塊顆粒組分的功能吸收率。此外，多孔DE的毛細(xì)管功能可以將液體輸送到顆粒填料的填隙空隙中，直到它們被液體飽和或沒有更多的液體可用。
令人驚奇的是，所公開的組合物產(chǎn)生協(xié)同吸收，其中吸收率比基于混合規(guī)則的可結(jié)塊顆粒(在一個實施例中為鈉膨潤土)和不可結(jié)塊顆粒(在一個實施例中為DE)的預(yù)測吸收率高約1～2倍。吸收率和吸收效益將根據(jù)所選擇的顆粒組分的性質(zhì)變化，顆粒組分的性質(zhì)選自例如材料的結(jié)構(gòu)、純度、粒子尺寸、粒徑分布和顆粒組分的重量比。被吸收液體的吸收和保留的速率也可以影響測量的總吸收。
在以下實施例中，提供包含可結(jié)塊和不可結(jié)塊顆粒組分的組合物，以說明吸收效益，其表示超過由混合規(guī)則確定的預(yù)測吸收的測量的組合物共混物的增加的水吸收。
在以下實施例中使用的粘土、DE和沸石是從天然來源獲得的，因此容易發(fā)生物理性質(zhì)的變化。由于加工條件，合成沸石也可具有變化。顆粒材料的形式和結(jié)構(gòu)的變化可能導(dǎo)致觀察到的和測量的行為的差異。
在下列實施例中使用的顆粒的典型特性列于表1中。使用具有泰勒篩(W.S.Tyler Industrial Group,USA)和具有0.01g分辨率的質(zhì)量平衡的搖篩機(jī)來確定PSD。干密度，也稱為振實密度，是材料的密堆積密度。通過用已知質(zhì)量的材料填充已知體積，然后重復(fù)地敲打容器直到材料體積不再減少(例如，當(dāng)不能除去更多的間隙體積)時，測量干密度?？梢允褂肁utotapTM設(shè)備例如AT-6-110-60(Quantachrome Instruments，USA)來增加測量可重復(fù)性。使用水和浸漬法測定吸收率(吸收)。根據(jù)浸漬法，將預(yù)定質(zhì)量的共混混合物(此處為20g)浸入水中20分鐘，然后取出并排干20分鐘。將浸漬前后的共混組合物的質(zhì)量差除以初始質(zhì)量并乘以100，得到百分比值。
自結(jié)塊是對組合物在潤濕時形成團(tuán)塊的能力的定性評估，并且被定性為“是”或“否”。對于自結(jié)塊的“是”表示形成了單個團(tuán)塊，但該措施不推斷關(guān)于團(tuán)塊的完整性的任何指示，也被描述為其團(tuán)塊強(qiáng)度。對于自結(jié)塊的“否”表示在測試條件下沒有形成單個團(tuán)塊。使用由4ml氫氧化銨(28％w/w)，775ml 0.100M氯化鈣，100g尿素和一定體積的蒸餾水或去離子水組成的1升溶液合成尿測量自結(jié)塊和團(tuán)塊強(qiáng)度。逐滴加入濃鹽酸以達(dá)到pH約為6。為了確定組合物是否自結(jié)塊，如果是，則確定其相應(yīng)的團(tuán)塊強(qiáng)度，將10ml(0.34流體盎司)合成尿倒在約5cm(2英寸)厚的樣品床上。靜置1分鐘后，取出團(tuán)塊(如果形成的話)稱重，在搖篩機(jī)(W.S.Tyler Industrial Group，USA)中的篩子上搖動5秒鐘，然后重新稱重。使用6.35mm(1/4英寸)篩網(wǎng)。團(tuán)塊強(qiáng)度是相對于初始團(tuán)塊質(zhì)量，在搖動之后保持的初始團(tuán)塊的質(zhì)量的百分比。如果在測試期間團(tuán)塊破碎成兩個或更多個塊，盡管可能存在更大的塊，則將零值指定為團(tuán)塊強(qiáng)度。如果沒有形成初始團(tuán)塊，則團(tuán)塊強(qiáng)度以“N/A”給出或不適用。需要更高的團(tuán)塊強(qiáng)度值。
通過稱重已知質(zhì)量的金屬盤中的10g材料，然后將其放置在至少105℃(221°F)但小于400℃(752°F)的溫度的烘箱中至少8小時，測量顆粒的水分和這種顆粒的組合物的水分。然后，在測量之前，使盤和材料短時間冷卻至室溫。然后可以使用干燥前后的質(zhì)量差除以初始材料質(zhì)量(例如10g)再乘以100來計算由于水分而導(dǎo)致的質(zhì)量損失百分比(“水分％”)?？梢酝ㄟ^分析由衍射儀檢測的晶體衍射圖來測量石英濃度。此處，利用在D500衍射儀((now))上獲得的衍射圖的JADE 5軟件(來自Materials Data Incorporated TM，USA的X射線衍射軟件)進(jìn)行分析。
通過用材料填充已知體積并在材料體積的幾何表面上施加均勻的力來測量抗壓強(qiáng)度?？箟簭?qiáng)度被測量為將材料壓縮2.5cm(1英寸)所需的力，并且以千帕(kPa)(和磅每平方英寸(psi))為單位來測量。
表1.實施例中使用的材料的典型特性
鈉膨潤土、鋰蒙脫石、綠坡縷石、鈉處理過的鈣膨潤土及其組合，以及其它結(jié)塊粘土可用作組合物的結(jié)塊顆粒。在一個示例性實施例中，可結(jié)塊顆粒可以具有主要在約-4目至約+100目內(nèi)的PSD。在另一個實施例中，結(jié)塊顆?？梢跃哂兄饕诩s-4目至約+60目內(nèi)的PSD?？蓪⒉豢山Y(jié)塊顆粒研磨并分類至所需粒度級分以獲得最大團(tuán)塊強(qiáng)度。
組合物的不可結(jié)塊顆粒可以是具有低灰塵和低密度或其它有吸引力的性質(zhì)(例如氣味吸附)的材料，并且可以包括硅藻土、沸石、綠坡縷石、鈣膨潤土、蒙脫石、粉碎的石灰石或其他結(jié)晶或無定形礦物或合成材料。在一個實施例中，不可結(jié)塊顆粒可以具有主要在約-4至約+100目內(nèi)的PSD。在另一個實施例中，不可結(jié)塊顆?？梢跃哂兄饕诩s-4目至約+60目內(nèi)的PSD，盡管其他粒徑可能是有效的。
不可結(jié)塊顆粒可以提供在潤濕后不崩解的支持物，以使接近液體的可結(jié)塊顆粒組分和粒子可以持續(xù)地體積生長。不可結(jié)塊顆粒的抗壓強(qiáng)度可以是材料的天然性質(zhì)，或者可以由熱處理或煅燒(～37.8℃(100°F)至～760.0℃(1400°F))產(chǎn)生。在一些實施例中，不可結(jié)塊顆?？梢栽跊]有助熔劑的情況下煅燒(不經(jīng)助熔煅燒)。已經(jīng)在沒有助熔劑的情況下煅燒的不可結(jié)塊顆粒的實例(盡管在一些實施例中，它們可以被加熱到低于硅藻土的軟化和煅燒溫度的溫度)包括EPM’s Floor DryTM(DE)、Blue RibbonTM(DE)、(DE)、Ultra SorbTM(DE)和Red DiamondTM(鈣膨潤土)。更具體地，在一個實施例中，不可結(jié)塊顆?？梢允且呀?jīng)在約37.8℃(100°F)～760.0℃(1400°F)的溫度范圍下熱處理的天然硅藻土。這種不可結(jié)塊的DE顆粒組分還可以具有大于約50wt％的吸收率和約345kPa(50psi)至約1380kPa(200psi)的壓縮強(qiáng)度，并且可以具有小于5％的抗松弛性。
在一個實施例中，DE顆粒組分可以不含助熔劑(未用助熔劑處理)。此外，在一個實施例中，所公開的組合物也可以不含助熔劑(組合物或其任何組分均未用助熔劑或助熔劑煅燒煅處理)。在其他實施例中，不可結(jié)塊顆粒可以是未煅燒的。在另一個實施例中，可將沸石加入到組合物中作為兩種其它顆粒組分之一的部分替代物。例如，作為可結(jié)塊顆粒的鈉膨潤土和作為不可結(jié)塊顆粒的硅藻土可以與作為第三組分的天然沸石組合。天然沸石也可以與可結(jié)塊組分一起混合以提供氣味控制。
在另一個實施例中，組合物可包含作為可結(jié)塊顆粒的鈉膨潤土，其具有約90～185wt％的吸水能力；和作為不可結(jié)塊顆粒的硅藻土，其是淡水或海洋硅藻土，并具有約15～80m2/g的Brunauer-Emmett-Teller(BET)比表面積和約2.0～4.0ml/g的孔隙率(孔隙體積)。物理吸附是測量表面積和孔隙率的常用方法。物理吸附測量在特定溫度下在一系列壓力下吸附在吸附劑顆粒表面上的吸附物(通常為氮氣或二氧化碳)的量?；谠谖狡陂g測量的氣體體積，BET方程可以用于計算比表面積或單位質(zhì)量的表面積?？梢允褂猛耆畛湮絼┛椎臏y量的氣體體積和氣體的密度來計算孔體積?？梢栽贗I 3020分析儀(USA)上在液氮77開氏溫度的沸點下測量氮氣在硅藻土上的吸附。由開發(fā)的相關(guān)軟件可用于計算BET表面積和孔隙率。
在另一個實施例中，組合物可具有約15:85至約85:15的不可結(jié)塊顆粒與結(jié)塊顆粒的重量比。
在另一個實施例中，組合物可以含有濃度約小于17ppm的元素砷。
在另一個實施例中，組合物可以包含濃度約小于20％的石英。在一些實施例中，石英含量可以約小于15％。在其它實施例中，所公開的新型組合物的石英含量可以約小于8％。
在另一個實施例中，可以通過以至少約5wt％的初始顆粒物質(zhì)的額外水平向硅藻土中加入水來降低灰塵。此外，通過向不可結(jié)塊硅藻土顆粒組分中加入約10-15wt％或更多的水可以減少粉塵。加入超過20wt％的水有效地抑制灰塵?？梢酝ㄟ^將水的細(xì)霧噴灑到不可結(jié)塊顆粒上或通過通常用于將水施加到顆粒材料的其它方法來實現(xiàn)水添加。可以應(yīng)用混合機(jī)構(gòu)以將噴射水混合到不可結(jié)塊顆粒中。霧形式的水可以防止阻塞不可結(jié)塊顆粒的細(xì)粒子，從而防止那些細(xì)顆粒變成空氣傳播。不可結(jié)塊顆粒、可結(jié)塊顆粒和所得組合物不含任何干燥或粉末狀的除塵劑。更具體地，不將干燥或粉末狀的除塵劑加入到組合物中，或者可結(jié)塊或不可結(jié)塊顆粒中。此外，所公開的組合物不含(不包括)填料粒子，填料粒子中已添加有除臭劑的水性漿料，以便將干燥或粉末狀的除塵劑粘附到這種填料粒子上。
在一些實施例中，當(dāng)組合物的顆粒組分之一是鈉膨潤土?xí)r，組合物可以完全或基本上不含鈣膨潤土。在一些實施例中，當(dāng)組合物的顆粒組分之一是常規(guī)鈉膨潤土?xí)r，組合物可以完全不含或基本上不含鈉處理過的鈣膨潤土。在一些實施例中，當(dāng)組合物的顆粒組分之一是鈉膨潤土?xí)r，組合物可以完全或基本上不含沸石。在一些實施例中，組合物可以完全或基本上不含纖維素材料。在一些實施例中，組合物完全或基本上不含纖維素基填充材料。在其它實施例中，當(dāng)組合物的顆粒組分之一是鈉膨潤土?xí)r，組合物完全或基本上不含纖維素基填充材料。在一個實施例中，不可結(jié)塊顆粒不用(不含)聚四氟乙烯處理。在一個實施例中，所公開的組合物不含聚四氟乙烯。此外，在包括鈉膨潤土顆粒的一些實施例中，鈉膨潤土顆粒未用芳香劑漿料等處理。換句話說，尚未向鈉膨潤土顆粒中添加香料(鈉膨潤土不進(jìn)行香料處理)。
在一些實施例中，所公開的組合物可以不進(jìn)行香料處理。
在一些實施例中，其中組合物的顆粒組分之一是膨潤土顆粒，該組合物不含有機(jī)吸附劑，例如纖維素材料，包括稻草和纖維素纖維，和聚丙烯酸酯。在一個實施例中，其中組合物的顆粒組分之一是膨潤土顆粒，膨潤土未使用堿金屬進(jìn)行離子交換處理，因此所公開的組合物是非溶脹的。
在其中組合物的顆粒組分之一是DE的一些實施例中，DE(在所得組合物中)的量可以大于15％。
在一個實施例中，組合物可以完全或基本上不含半乳甘露聚糖膠(例如瓜爾膠、刺槐豆膠及其衍生物)。在一些實施例中，當(dāng)組合物的顆粒組分之一是DE時，組合物可以完全或基本上不含半乳甘露聚糖膠(例如瓜爾膠，刺槐豆膠及其衍生物)。在其它實施例中，組合物可以完全或基本上不含硼砂、黃原膠、角叉菜膠或藻酸鹽中的任何一種或多種。在其它實施例中，當(dāng)組合物的顆粒組分之一是DE時，組合物可以完全或基本上不含硼砂、黃原膠、角叉菜膠或藻酸鹽中的任何一種或多種。在一些實施例中，但不是全部，當(dāng)組合物的顆粒組分之一是綠坡縷石或蒙脫土?xí)r，組合物可以完全或基本上不含硼砂、黃原膠、角叉菜膠或藻酸鹽中的任何一種或多種。在一些實施例中，當(dāng)組合物的顆粒組分之一是綠坡縷石或蒙脫石時，組合物可以完全或基本上不含半乳甘露聚糖膠(例如瓜爾膠、刺槐豆膠及其衍生物)。
在一個實施例中，單位重量的組合物的吸收率可超過加權(quán)平均吸收率多于約10％(參見吸收效益)。在另一個實施例中，單位重量組合物的吸收率可超過加權(quán)平均吸收率約10％至約400％。在另一個實施例中，組合物的單位重量的吸收率可超過加權(quán)平均吸收率約50％至約350％。在另一個實施例中，單位重量的組合物的吸收率可超過加權(quán)平均吸收率約100％至約325％。
在一個實施例中，組合物可具有約大于170％的吸收率。在另一個實施例中，組合物可以具有約160％至約500％的吸收率。在另一個實施例中，組合物可具有約170％至約400％的吸收率。
以下示例性組合物通常描述了可結(jié)塊和不可結(jié)塊組分的可能不同的二元和三元組合；然而，組合的數(shù)量將隨著組分?jǐn)?shù)量的增加而增加。這些組合對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。
實施例
實施例1.將可結(jié)塊吸附劑顆粒、鈉膨潤土(Wyo-BenTM Big 8(BH-8))與不可結(jié)塊顆粒硅藻土(EPM Blue RibbonTM)以重量比0:100、30:70、50:50、70:30和100:0充分混合。如前所述評價吸水能力、吸收效益、干密度、密度效益、水分、自結(jié)塊和團(tuán)塊強(qiáng)度。結(jié)果列于表2。
表2.以不同重量比混合的鈉膨潤土(BH-8)和硅藻土(Blue RibbonTM)的典型性能
令人驚訝的是，每種混合物的吸收率是單個部分的吸收率的1.6～4.0倍，超過基于混合規(guī)則的預(yù)測吸收率的200％。還觀察到高達(dá)約22％的密度效益，并且在納膨潤土與硅藻土的比為30:70時最大。雖然所有的混合物在潤濕時結(jié)塊，但在較高的鈉膨潤土水平下觀察到較高的團(tuán)塊強(qiáng)度。在測試的比例中，在鈉膨潤土與硅藻土重量比為約50:50時達(dá)到最大的吸收效益，但是在70:30的重量比下達(dá)到非常高的吸收率。因此，當(dāng)使用硅藻土和鈉膨潤土同時保持相對低的密度時，可以獲得具有良好團(tuán)塊強(qiáng)度的較高吸收率。
實施例2.將可結(jié)塊顆粒鈉膨潤土(Wyo-BenTM BH-8)與不可結(jié)塊顆粒硅藻土(EPM Ultra SorbTM)以0:100、30:70、50:50、70:30和100:0的比例充分混合。如前所述評價吸水能力、吸收效益、干密度、密度效益、水分、自結(jié)塊和團(tuán)塊強(qiáng)度。結(jié)果示于表3中。
表3.以不同重量比混合的納膨潤土(BH-8)與硅藻土(EPM Ultra SorbTM)的典型性能
獲得超過混合規(guī)則的增加的吸水能力。具體地，每種混合物的吸收率為單個部分的1.7～3.7倍，并且超過基于混合規(guī)則預(yù)測的吸收率的200％，接近300％。在測試的比例中，在膨潤土與DE比為約50:50時達(dá)到最大的吸收率和吸收效益。還觀察到高達(dá)約20％的密度效益，并且在50:50的鈉膨潤土與硅藻土比例下最大。盡管所有的混合物在潤濕時結(jié)塊，但是在較高的鈉膨潤土水平下觀察到較高的團(tuán)塊強(qiáng)度。因此，當(dāng)使用硅藻土和鈉膨潤土同時保持相對低的密度時，可以獲得具有良好團(tuán)塊強(qiáng)度的較高吸收率。
實施例3.將可結(jié)塊顆粒鈉膨潤土(Wyo-BenTM BH-8)與不可結(jié)塊顆粒硅藻土(EPM Floor DryTM)以0:100、30:70、50:50、70:30和100:0的比例充分混合。如前所述評價吸水能力、吸收效益、干密度、密度效益、水分、自結(jié)塊和團(tuán)塊強(qiáng)度。結(jié)果示于表4中。
表4.以不同重量比混合的納膨潤土(BH-8)與硅藻土(EPM Floor DryTM)的典型性能
獲得超過混合規(guī)則的增加的吸水能力。具體地，每種混合物的吸收率為單個部分的1.6～3.4倍。測量到吸收效益超過基于混合規(guī)則預(yù)測的吸收率的200％，在一些實施例中超過300％。在測試的比例中，在膨潤土與DE比為約70:30時達(dá)到最大的吸收率和吸收效益。還觀察到所有混合物的密度效益約17％。因此，當(dāng)使用硅藻土和鈉膨潤土同時保持相對低的密度時，可以獲得具有良好團(tuán)塊強(qiáng)度的較高吸收率。
實施例4.不可結(jié)塊顆粒，例如之前所述的DE，主要具有-4至+20目的PSD，也可以與具有主要在-10至+60目之內(nèi)的較小PSD的可結(jié)塊顆粒共混。將可結(jié)塊的納膨潤土(Wyo-BenTMBig30(BH-30))與EPM Blue RibbonTM，Ultra SorbTM和Floor DryTM硅藻土(粗糙的不可結(jié)塊顆粒)以重量比0:100、30:70、50:50、70:30和100：0混合。如前所述評價吸水能力、吸收效益、干密度、密度效益、水分、自結(jié)塊和團(tuán)塊強(qiáng)度。BH-30與Blue RibbonTM、Ultra SorbTM和Floor DryTM混合的結(jié)果分別示于表5至表7中。
表5.以不同重量比混合的納膨潤土(Wyo-BenTM BH-30)與硅藻土(EPM Blue RibbonTM)的典型性能
表6.以不同重量比混合的納膨潤土(Wyo-BenTM BH-30)與硅藻土(EPM Ultra SorbTM)的典型性能
表7.以不同重量比混合的納膨潤土(Wyo-BenTM BH-30)與硅藻土(EPM Floor DryTM)的典型性能
觀察到對于與較粗的硅藻土混合的較細(xì)的鈉膨潤土，具有超過混合規(guī)則的增加的吸水能力。具體地，每種混合物的吸收率是各個部分的吸收率的1.9～3.8倍。在一個實施例中，觀察到超過300％的吸收效益。在測試的比例中，在膨潤土與硅藻土比例為約50:50時達(dá)到最大的吸收率和吸收效益。還觀察到高達(dá)約16％的密度效益，并且在50:50的鈉膨潤土與硅藻土的比例下最大。因此，當(dāng)使用硅藻土和鈉膨潤土同時保持相對低的密度時，可以獲得具有良好團(tuán)塊強(qiáng)度的較高吸收率。
實施例5.將EPM與鈉膨潤土(Wyo-BenTM BH-8and BH-30)分別以0：100、30：70、50：50、70：30和100：0的重量比充分混合。如前所述評價吸水能力、吸收效益、干密度、密度效益、水分、自結(jié)塊和團(tuán)塊強(qiáng)度。與上述混合物有關(guān)的數(shù)據(jù)列于表8和表9中。表8.以不同重量比混合的納膨潤土(Wyo-BenTM BH-8)與硅藻土(EPM)的典型性能
表9.以不同重量比混合的納膨潤土(Wyo-BenTM BH-30)與硅藻土(EPM)的典型性能
較粗和較細(xì)的鈉膨潤土都顯示與DE顆粒的協(xié)同吸收。在測試的比例中，在膨潤土對DE比為50:50和70:30觀察到的最大吸收率下測量到約150％至250％的吸收效益。還觀察到高達(dá)約19％的密度效益，并且在70:30的鈉膨潤土與硅藻土比例下最大。BH-8鈉膨潤土和DE混合物在潤濕時結(jié)塊；然而，沒有一種混合物顯示出高的團(tuán)塊強(qiáng)度。相比之下，BH-30鈉膨潤土和硅藻土混合物顯示出對于所有比例的自結(jié)塊，但是在鈉膨潤土水平為至少50％時具有高團(tuán)塊強(qiáng)度。因此，當(dāng)使用硅藻土和鈉膨潤土同時保持相對低的密度時，可以獲得具有良好團(tuán)塊強(qiáng)度的較高吸收率。
實施例6.篩分EPM Ultra SorbTM以產(chǎn)生包括-4+6、-6+10、-10+20、-20+30和-30+60的較窄PSD的材料。Ultra SorbTM的各個部分以0：100、30：70、50：50、70:30和100：0的重量比與鈉膨潤土充分混合。將各部分分別與Wyo-BenTM BH-8和BH-30混合，并如前所述評價它們的吸水能力、吸收效益、干密度、密度效益、水分、自結(jié)塊和團(tuán)塊強(qiáng)度。與BH-8和BH-30混合的Ultra SorbTM部分的數(shù)據(jù)分別列于表10和表11中。
表10.以50:50的重量比混合的鈉膨潤土(Wyo-BenTM BH-8)和不同尺寸的硅藻土(Ultra SorbTM)的典型性能
表11.以50:50的重量比混合的鈉膨潤土(Wyo-BenTM BH-30)和不同尺寸的硅藻土(Ultra SorbTM)的典型性能
令人驚奇的是，已經(jīng)經(jīng)歷等效加工的類似組合物的不可結(jié)塊組分具有不同的吸收效益，這取決于相對于可結(jié)塊組分的PSD的粒徑。對于不同尺寸的可結(jié)塊粘土，例如鈉膨潤土Wyo-BenTM BH-8和BH-30，當(dāng)與具有與可結(jié)塊組分的最大粒徑相同的尺寸的窄PSD的不可結(jié)塊組分混合時，吸收效益最大。隨著不可結(jié)塊組分的窄PSD降低，吸收效益降低。這種現(xiàn)象可能與不可結(jié)塊組分產(chǎn)生松散填料以將水吸入顆粒間自由空間，并支撐整體結(jié)構(gòu)的能力有關(guān)。因此，當(dāng)使用硅藻土和鈉膨潤土?xí)r，可以獲得具有良好團(tuán)塊強(qiáng)度的較高吸收率。
實施例7.不可結(jié)塊組分也可以是沸石。沸石可用于其氣味控制能力。由篩分至-8+14目的KMI ZeoliteTM(KMI)出售的不可結(jié)塊顆粒沸石與鈉膨潤土以0:100、30:70、50:50、70:30和100:0的重量比充分混合。將粗沸石顆粒與Wyo-BenTM BH-8和BH-30分別混合，并如前所述評價其吸水能力、吸收效益、干密度、密度效益、水分、自結(jié)塊和團(tuán)塊強(qiáng)度。結(jié)果列于表12和表13中。
表12.以不同重量比混合的鈉膨潤土(Wyo-BenTM BH-8)和沸石(KMI Zeolite-8+14)的典型性能
表13.以不同重量比混合的鈉膨潤土(Wyo-BenTM BH-30)和沸石(KMI Zeolite-8+14))的典型性能
當(dāng)沸石顆粒KMI-8+14與不同尺寸的鈉膨潤土Wyo-BenTM BH-8和BH-30共混時，觀察到協(xié)同吸收。在測試的比例中，測量超過200％的吸收效益，并且在膨潤土/DE比例為70:30時觀察到最大的吸收率。BH-8膨潤土和沸石在潤濕時結(jié)塊；然而，沒有一種混合物顯示出高的團(tuán)塊強(qiáng)度。相反，BH-30膨潤土和沸石混合物對于所有比例顯示出自結(jié)塊，但是在至少30％的膨潤土水平時具有高團(tuán)聚強(qiáng)度。因此，當(dāng)使用沸石和鈉膨潤土?xí)r，可以獲得具有良好團(tuán)塊強(qiáng)度的較高吸收率。
實施例8.將不可結(jié)塊的顆粒，KMI’s沸石篩分至-20+50，并與鈉膨潤土以0：100、30：70、50：50、70:30和100：0的重量比充分混合。將沸石顆粒分別與Wyo-BenTM BH-8和BH-30混合，并如前所述評價它們的吸水能力、吸收效益、干密度、密度效益、水分、自結(jié)塊和團(tuán)塊強(qiáng)度。結(jié)果列于表14和表15中。
表14.以不同重量比混合的鈉膨潤土(Wyo-BenTM BH-8)和沸石(KMI’s Zeolite-20+50))的典型性能
表15.以不同重量比混合的鈉膨潤土(Wyo-BenTM BH-30)和沸石(KMI’s Zeolite-20+50))的典型性能
當(dāng)沸石顆粒KMI-20+50與不同尺寸的鈉膨潤土Wyo-BenTM BH-8和BH-30共混時，觀察到協(xié)同吸收。在測試的比例中，測量超過200％的吸收效益，并且在膨潤土/DE比例為70:30時觀察到最大的吸收率。BH-8膨潤土和沸石在潤濕時結(jié)塊；然而，沒有一種混合物顯示出高的團(tuán)塊強(qiáng)度。相比之下，BH-30膨潤土和沸石混合物對于所有比例顯示出自結(jié)塊，但是在膨潤土水平為至少50％時具有高的團(tuán)塊強(qiáng)度。因此，當(dāng)使用沸石和鈉膨潤土?xí)r，可以獲得具有良好團(tuán)塊強(qiáng)度的較高吸收率。
上述結(jié)果證明所公開的組合物的每種組分具有比組合物更低的吸收率，從而證明所公開的組合物的協(xié)同吸收性能。在測試的比例中，根據(jù)顆粒組合物和PSD，可結(jié)塊吸附劑顆粒(鈉膨潤土)與不可結(jié)塊顆粒(硅藻土或沸石)的比例為約50:50或70:30時表現(xiàn)出最大的吸收率。實施例10.當(dāng)組合物由多種組分組成時，也可以觀察到協(xié)同吸收。在納膨潤土與硅藻土的重量比為50:50的組合物中，作為不可結(jié)塊顆粒的10wt％沸石(KMI，-8+14)代替10wt％的DE(EPM Blue RibbonTM)。可結(jié)塊組分可以具有不同的尺寸，例如Wyo-BenTM BH-8或BH-30。因此，在該實施例中，所得組合物為10wt％沸石、40wt％DE和50wt％鈉膨潤土。如前所述評價吸水能力、吸收效益、干密度、密度效益、水分、自結(jié)塊和團(tuán)塊強(qiáng)度。這些混合物和各組分的典型性能列于表16中。
表16.鈉膨潤土(Wyo-BenTM BH-30或BH-8)與DE(EPM Blue RibbonTM)和沸石(KMI’s Zeolite,-8+14)混合的典型性能
同樣，組合物顯示出顯著的協(xié)同吸收性能。研究的鈉膨潤土、硅藻土和沸石的混合物表現(xiàn)出超過200％的吸收效益。還觀察到高達(dá)約11％的密度效益。因此，當(dāng)使用沸石、硅藻土和鈉膨潤土，同時保持相對低的密度時，可以獲得具有良好團(tuán)塊強(qiáng)度的較高吸收率。
實施例11.可以通過水處理DE以減少材料處理期間的粉塵產(chǎn)生。將可結(jié)塊顆粒鈉膨潤土(Wyo-BenTM BH-8或BH-30)與用水處理的不可結(jié)塊顆粒DE(EPM)以0:100、30:70、50:50和100:0的比例充分混合。處理硅藻土使其水分含量為約11％。如前所述評價吸水能力、吸收效益、干密度、水分、自結(jié)塊和團(tuán)塊強(qiáng)度。對于分別含有Wyo-BenTM BH-8或BH-30的混合物，結(jié)果顯示在表17和表18中。在其它實施例中，可以用水等處理硅藻土，使得其水分含量在約5％至約50％的范圍內(nèi)。在其它實施例中，可以用水等處理硅藻土，使得其水分含量可以在約10％至約20％的范圍內(nèi)。在一些實施例中，DE(以離散顆粒的形式)和鈉膨潤土(以離散顆粒的形式)的新型組合物可具有大于2.5％至小于約50％的水分含量。
表17.鈉膨潤土(Wyo-BenTM BH-8)與含有11％水分的DE(EPM Solid-A-Sorb)混合的典型性能
表18.鈉膨潤土(Wyo-BenTM BH-30)與含有11％水分的DE(EPM)混合的典型性能
令人驚訝的是，即使添加水分，混合物的吸收率仍是單個部分的吸收率的約2.5倍，并且超過基于混合規(guī)則預(yù)測的吸收率的100％以上。雖然所有混合物在潤濕時結(jié)塊，但是對于BH-30顆粒，在較高鈉膨潤土水平下觀察到較高的團(tuán)塊強(qiáng)度。在膨潤土對DE的重量比為70:30時達(dá)到高的吸收效益和絕對吸收率。因此，當(dāng)使用硅藻土和鈉膨潤土?xí)r，可以獲得較高的吸收率和良好的團(tuán)塊強(qiáng)度。
實施例12.通過使用具有低砷濃度的顆粒，可以實現(xiàn)組合物中較低的砷濃度。這里，使用光譜儀(S4ExplorerTM,AXS GmbH,Germany)通過X射線熒光(XRF)測量砷濃度。砷濃度通常以百萬分之幾(ppm)來測量。來自美國內(nèi)華達(dá)州的EPM’s Sequoya礦床的硅藻土具有低砷濃度。當(dāng)與低砷鈉膨潤土(例如Wyo-BenTM BH-30)共混時，所得混合物保持較低的砷濃度(表19)。
表19.鈉膨潤土(Wyo-BenTM BH-30)與DE(EPM Sequoya礦床)混合中的典型砷濃度
實施例13.所公開的新型組合物中的較低的石英濃度可以通過使用具有低石英濃度的顆粒來實現(xiàn)。示例性新型組合物中使用的DE礦和DE產(chǎn)品(例如，EPM Blue RibbonTM,EPM Ultra SorbTM,EPM Floor DryTM,EPM)含有低含量的石英(通常<1％)。當(dāng)與Na-膨潤土如Wyo-BenTM BH-30或BH-8(具有約8％的石英水平)共混時，所得混合物具有低石英濃度(表20)。因此，所公開的新型組合物具有約小于20％的石英含量。在一些實施例中，石英含量可以約小于15％。在一些實施例中，所公開的新型組合物的石英含量可以約小于8％。
表20.鈉膨潤土(Wyo-BenTM BH-30)與DE(EPM)混合的典型石英濃度
本發(fā)明還公開了制備所述組合物的方法?？梢酝ㄟ^將可結(jié)塊顆粒與不可結(jié)塊顆?；旌蟻碇苽浣M合物。一種公開的用于制造具有協(xié)同吸收性能的低密度組合物的方法可以包括：(1)填充兩個粉末箱，每個具有可結(jié)塊顆粒和不可結(jié)塊顆粒，所述箱配備有重量帶進(jìn)料箱或失重式進(jìn)料器或任何用于測量顆粒流量的其他裝置；(2)同時以滿足最終產(chǎn)品的共混比例的速率計量兩個顆粒箱的內(nèi)容物；(3)將兩種材料排放到摻和器、混合器或攪拌器中，以在設(shè)備室的第一半處實現(xiàn)顆粒的流化；和(4)在混合設(shè)備室的第二半中以預(yù)定的劑量率將霧化水噴射到流化材料中，以使水分均勻分布到材料中。水劑量率基于當(dāng)產(chǎn)品從大于1米(3.28英尺)的高度傾倒時視覺上減輕灰塵的量。然后將經(jīng)水處理的共混物包裝在容器或袋中。
工業(yè)適用性
本文公開的組合物可特別有利于工業(yè)和家居吸收和固話，廢油和鉆井液的固化，動物用衛(wèi)生砂(例如，貓砂)，即土壤改良。所公開的組合物的實施例可以具有低密度(低于945kg/m3)(59lb/ft3)和高水吸收率(高于170％)。
盡管僅闡述了某些實施例，但是通過以上描述，替代實施例和各種修改對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。這些和其它替換被認(rèn)為是等同物，并且在本公開的精神和范圍內(nèi)。