[發明專利]減小有機液體體積的方法

有效

• 申請號: 201280019787.5
• 申請日: 2012-04-26
• 公開（公告）號: CN103492050A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 加文·格蘭特;大衛·馬若;杰森·格哈德;喬斯·托雷羅;格蘭特·斯科爾斯;保羅·皮羅尼;克里斯蒂娜·斯維澤
• 申請（專利權）人: 吉奧森泰克咨詢公司
• 主分類號: B01D61/00
• 分類號: B01D61/00
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 劉慧;楊青

與相關申請的交叉引用

本申請要求2011年9月7日提交的美國臨時專利申請系列號61/531,895和2011年4月29日提交的美國臨時專利申請系列號61/480,852的權益，二者的全部內容通過參考并入本文。

技術領域

本發明涉及通過陰燃來減小有機液體體積的方法，更具體來說，本發明涉及其中將有機液體聚集在蓄液池內的多孔基質中的方法。

背景技術

當有機液體變成廢棄物時，它們的管理是復雜的問題，幾乎沒有具成本效益的可選擇方案來降低它們對健康、環境和美觀的影響。當前的管理方法集中于將有機液體廢棄在填埋場中、在焚化爐中破壞和再循環。廢棄物綜合管理（IWM）的最新進展，已通過壽命周期分析和可持續廢棄物管理策略的實施，將這些材料的影響降至最低；然而，有機液體廢棄物管理問題仍有遺留，因為焚化和填埋是目前僅有的實用的可選擇方案。

污染物水文地質學領域的最新進展顯示，可以使用陰燃來處理被有機液體污染的地下土壤。這種方法作為用于主動修復的自維持處理（STAR）技術在商業上是可用的，并且是美國專利8,132,978的主題。

陰燃是無火焰的燃燒形式，從固體或液體燃料在氧化環境中加熱時在其表面上發生的反應獲得熱量。陰燃反應的實例是香煙的陰燃或燃燒聚氨酯泡沫塊。只有當燃料加熱速率低于氧化劑擴散進入燃料的速率時，才能發生陰燃；因此，陰燃要求氧化劑向燃料表面擴散的速率快于將材料氣化所需的熱量增加速率。由于擴散過程相對慢，因此，陰燃只有在燃料暴露于氧化劑的表面積非常大的條件下才能發生（氧化劑夾帶速率=氧化劑擴散通量X燃料表面積。這種條件最通常在其中材料的表面與體積比非常大的多孔材料內獲得。對于香煙和其他固體有機材料（例如垃圾、煤渣、聚氨酯泡沫等）的情況來說，煙草既是燃料也是多孔基質；然而，對于STAR過程來說，燃料是有機污染物，多孔基質是地下土壤。

陰燃與有焰燃燒不同。有焰燃燒是利用外部加熱源將濃縮的燃料（液體或固體）氣化產生燃料與氧化劑的氣相混合物，所述氣相混合物在存在進一步加熱的條件下可以產生火焰的燃燒過程。火焰具有小的表面積與體積比；因此，加熱速率遠遠超過氧化劑擴散速率。此外，火焰代表氣相中氣化的油與氧氣之間的反應。因此，有焰燃燒發生在氣相中氣態燃料與氣態氧化劑之間，其是均相燃燒反應。相反，陰燃在氣相氧化劑擴散到濃縮的液體或固體燃料中時發生在液體/固體燃料表面上；因此該過程是非均相反應。

陰燃需要持續時間短的能量輸入，并需要添加氧化劑（例如氧氣、空氣、高氯酸鹽）以引發和維持陰燃反應。陰燃是放熱反應（凈能量產生），將碳化合物和氧化劑轉變成二氧化碳、水和能量。因此，在通過持續時間短、輸入低的局部能量燃著后，陰燃反應能夠以自維持方式繼續；例如，在STAR中污染物燃燒所需的熱能主要來自于污染物自身內部的固有能量。

存在多種用于修復污染土壤的方法，包括使用熱過程，通過吸熱過程（凈能量消耗）例如熱解和揮發來去除或破壞污染物的一組技術。STAR與這些其他熱修復方法相比的優勢在于，STAR利用污染物中的固有能量來促進它們的破壞，而其他熱修復方法需要施加到污染土壤的大量熱量/能量的輸入，這往往使這些技術是無法承受地高成本的。

當前用于處理有機廢棄物的技術具有類似的問題——例如，焚化是用于有機液體的體積減小/破壞的能量密集型技術，需要連續的能量輸入。結果，焚化通常是高成本的處理技術。

陰燃傳統上見于固體燃料中，并且已知在煤堆或固體有機廢棄物堆中自發進行。以香煙為例，這些材料的陰燃需要存在燃料源和多孔基質，并且在大多數情況下，燃料源和多孔基質是同一物質（例如煙草）。因此，由于缺少多孔基質，液體燃料的陰燃長期以來被認為是不可能的而不予考慮。一些研究已調查了液體燃料在多孔基質中的燃燒，包括在浸泡在油和其他自燃性液體中的多孔隔熱材料內發生的滯后著火，以及在油層中引發燃燒前沿以向采油點驅油的強化采油。然而，使用陰燃作為處理大量有機液體或實現大量有機液體的體積減小的手段，從未進行過。

發明內容