[發明專利]控制生物氧化硅的性質的方法

在審

• 申請號: 201980058043.6
• 申請日: 2019-08-26
• 公開（公告）號: CN112867694A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: F·E·里貝羅;L·W·施普雷;L·金格拉斯
• 申請（專利權）人: 克爾特有限責任公司
• 主分類號: C01B33/12
• 分類號: C01B33/12;B09B3/00;C08H7/00
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 王海寧

可從含有非硅質無機物質的硅質植物獲得多孔無定形氧化硅。將硅質植物物質浸泡在包括螯合劑的水溶液中。螯合劑的存在量有助于提取至少一些非硅質無機物質。然后將水溶液與硅質植物物質分離。通過控制硅質植物中的至少一種預選的非硅質無機物質的量，向硅質植物賦予有益性質。在該方法結束時，在氧氣的存在下在一定溫度下對硅質植物物質進行熱處理，以產生具有有益性質的所得無定形氧化硅。

相關申請的交叉引用

本專利申請要求享有2019年4月5日提交的美國臨時專利申請序列號62/830,054和2018年9月5日提交的美國臨時專利申請序列號62/727,183的優先權，并且本申請要求于2019年8月23日提交的美國專利申請序列號16/549,667的優先權，通過引用將它們的全部內容并入本文。

發明背景

發明領域

所公開和要求保護的發明涉及一種用于控制生物來源的氧化硅的性質的方法。更具體地，本文提出的發明涉及選擇性地提高從硅質植物(包括稻殼、莖和葉)的可再生資源中回收的無定形氧化硅的期望性能的方法。

相關技術的描述

目前出于多種目的制造、銷售和利用無定形氧化硅。美國專利US 6,406,678、US7,270,794以及Shipley的美國專利US8,057,771(通過引用將它們各自并入本文)展示了從生物來源例如稻殼回收無定形氧化硅的方法。無定形氧化硅以格子狀結構存在于硅質植物物質中，與各種有機化合物(如纖維素、木質素、半纖維素和各種無機物，包括磷酸鹽、鹽、凝膠、水合物和氧化物)緊密交織。稻殼組合物中的典型無機物質是磷、鉀、鈣、鎂、錳、鈉、鐵、鋅和鋁的元素或各種化合物。通過洗滌或螯合隨后熱處理來去除這些有機和無機物質，留下具有高孔隙率的基本純凈的無定形氧化硅(如同其存在于植物物質中)是有問題的。如果在低溫下對植物物質進行熱處理，碳和有機雜質的去除通常是不完全的。在任何溫度下的熱處理通常都不會去除所有碳。任何溫度下的熱處理對無機雜質影響很小。在較高溫度下的熱處理會引起氧化硅的格子狀結構的熔融(fluxing)，從而降低其孔隙率(每單位重量的有效表面積)、孔容積和孔徑，同時將雜質截留在所述結構內。在更高溫度下的熱處理引起不希望的氧化硅結晶。單獨進行熱處理幾乎不能去除無機雜質。如果氧化硅在熱處理期間被熔融，則無機雜質從氧化硅中的熱處理后去除是成問題的。

美國專利US 6,406,678；US 7,270,794和US 8,057,771公開了一種裝置，通過該裝置可以提取具有選定特性(包括碳、無機雜質和孔隙率的量)的無定形氧化硅；也可以通過環保的方式(不會使大氣碳化，減少了氮氧化物和硫的排放，并且不涉及有毒或污染性化學物質的使用)從硅質植物物質(例如稻殼、稻草和葉子)中提取木質素、半纖維素、纖維素衍生的糖和可利用的能量(開環可再生能量)。

根據期望的終產物的性質和品質，在熱處理之前，可以對硅質植物物質進行水中浸漬、分離浸漬水和處理固體以引起碳氫化合物的減少和/或無機化合物的去除。可從用于浸漬和/或浸泡硅質植物物質的水中回收木質素、半纖維素和纖維素衍生的糖。在氧氣的存在下對固體進行熱處理會產生硅質灰分。通過改變熱處理之前的步驟和熱處理的溫度，產生的硅質灰分可能沒有可檢測的晶體含量或選擇性地包含或多或少的無定形氧化硅或晶體氧化硅、或多或少的碳、或多或少的無機殘留物并且具有期望的孔隙率。