吸油组合物.pdf

本发明涉及一种制备吸油组合物的方法。该方法包括将前体植物材料在适于制备包含木炭的吸油组合物的条件下加热，然后去矿化。本发明延伸至吸油组合物本身，例如木炭基组合物，和组合物在例如从水面或从沥青砂中有效且快速地吸收溢出油中的各种用途。

权利要求书
1.  一种制备吸油组合物的方法，所述方法包括将前体植物材料在适于制备包含木炭的吸油组合物的条件下加热，然后去矿化。

2.  根据权利要求1的方法，其中使吸油组合物与防水物质接触。

3.  根据权利要求2的方法，其中防水物质在室温下为固体。

4.  根据权利要求2或3的方法，其中防水物质选自：脂肪；动物脂肪；植物脂肪；脂肪酸；脂肪酸酯；脂肪醇；甘油酯(单-、二-或三-甘油酯)；烃，例如石蜡或焦油；和矿质焦油。

5.  根据权利要求2-4中任一项的方法，其中使防水物质与吸油组合物接触，使得它吸附到吸油组合物的微孔和/或中孔中。

6.  根据权利要求2-5中任一项的方法，其中防水物质在与吸油组合物接触时为气体形式。

7.  根据前述权利要求中任一项的方法，其中前体材料包含，或衍生自木本植物材料。

8.  根据权利要求7的方法，其中前体材料包含或衍生自阔叶种植物，例如泡桐(泡桐属(Paulowniaceae spp.))、白杨(Populus tremulis)和其它杨树种如三叶杨(加拿大白杨(Populus deltoides))、白塞木(Ochroma pyramidalis)、黄油木(悬铃木(Platanus occidentalis))、胡桃木(胡桃(Juglans regia))或柳树(柳属(Salex spp.))。

9.  根据权利要求7的方法，其中前体材料包含或衍生自针叶种树，例如针叶树(云杉属(Picea spp.))、松树(松属(Pinaceae spp.))或雪松(雪松属(Cedres spp.))。

10.  根据前述权利要求中任一项的方法，其中前体材料为纸或卡片纸板，其与合适的粘合剂接触使得它形成纸型制品。

11.  根据权利要求1-6中任一项的方法，其中前体材料包含或衍生自非木本植物种。

12.  根据权利要求11的方法，其中前体材料衍生自如下植物科：十字花科(Brassicaceae)、禾本科(Poaceae)、苋科(Amaranthaceae)和荨麻科 (Urticaceae)，优选衍生自如下属：芸苔属(Brassica)或大麦属(Hordeum)，例如欧洲油菜子油菜(Brassica napus)(油菜子油菜)、大麦(Hordeum vulgare)(大麦)、普通小麦(Triticum aestivum)(小麦)、黑麦(Secale cereale)(黑麦)、细叶芒(Myscanthus)(象草)或玉米(Zea mays)(玉米)。

13.  根据权利要求11或12的方法，其中形成吸油组合物的前体材料包含或衍生自非木本植物的茎。

14.  根据前述权利要求中任一项的方法，其中将前体材料加热至大于280℃、300℃、325℃、350℃、375℃、400℃、425℃、450℃、475℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃或更高的温度。

15.  根据前述权利要求中任一项的方法，其中将前体材料在约280至约1200℃，或约350至约800℃，或约400至约600℃的温度下加热。

16.  根据前述权利要求中任一项的方法，其中将前体材料在基本厌氧条件下加热。

17.  根据前述权利要求中任一项的方法，其中去矿化步骤通过使前体材料与酸接触合适的时间以容许从先前加热的前体材料中除去矿物离子而实现。

18.  根据权利要求17的方法，其中酸为硫酸、盐酸或硝酸。

19.  根据权利要求17或18的方法，其中溶液的pH为小于3.0、2.0或1.0。

20.  根据前述权利要求中任一项的方法，其中从吸油组合物中除去元素通过使组合物与具有中性或轻微酸性pH的缓冲溶液接触而实现。

21.  根据前述权利要求中任一项的方法，其中吸油组合物中碱和/或碱土金属的浓度为小于10%(w/w)、小于5%(w/w)或小于1%(w/w)的干材料。

22.  根据前述权利要求中任一项的方法，其中钾、镁、钙和/或钠的总浓度为小于10%(w/w)、小于5%(w/w)或小于2%(w/w)的干材料。

23.  根据权利要求17-22中任一项的方法，其中方法包括在去矿化以后，例如通过过滤或离心将所得吸油组合物与酸分离的步骤。

24.  根据权利要求23的方法，其中方法包括在与酸分离以后调整组合物的pH直至pH表明大多数酸基本被中和。

25.  通过根据权利要求1-24中任一项的方法得到或可得到的吸油木炭组合物。

26.  一种包含焦木炭的吸油组合物，所述焦木炭包含或衍生自植物材料，其中木炭具有小于0.2kg/L的密度和小于5%(w/w)干材料的矿物质含量。

27.  根据权利要求25或26的组合物，其中吸油组合物的密度为小于0.17kg/L、0.15kg/L或小于0.14kg/L。

28.  根据权利要求25-27中任一项的组合物，其中吸油组合物的平均粒度为0.01-50mm，或约0.01-25mm，或约0.1-10mm，或0.1-5mm，或0.1-1mm，且是有效的。

29.  根据权利要求25-28中任一项的组合物，其中组合物包含至多10%(w/w)的矿物油或植物油。

30.  根据权利要求25-29中任一项的组合物，其中吸油组合物包含防水物质，所述防水物质包含类脂。

31.  根据权利要求30的组合物，其中防水剂选自：脂肪；动物脂肪；植物脂肪；脂肪酸；脂肪酸酯；脂肪醇；甘油酯(单-、二-或三-甘油酯)；烃，例如石蜡或焦油；和矿质焦油。

32.  根据权利要求25-31中任一项的组合物，其中吸油组合物为磁性的，任选包含铁、铁氧化物或铁氢氧化物。

33.  根据权利要求25-32中任一项的组合物，其中吸油组合物包含释氧剂，例如过氧化钠或过氧化钙。

34.  根据权利要求25-33中任一项的组合物，其中将吸油组合物与缓释肥料混合，所述缓释肥料含有氮、磷或钾，和/或选择的微量养料，例如Fe、Cu、Co和Zn，以及维生素以增强烃降解微生物的生长。

35.  根据权利要求25-34中任一项的组合物，其中将吸油组合物用油降解细菌群接种，所述油降解细菌属于如下属，例如假单胞菌属(Pseudomonas)、芽孢杆菌(Bacillus)、葡萄球菌(Staphylococcus)、不动杆菌(Acinetobacter)、克氏菌(Kocuria)和/或微球菌(Micrococcus)。

36.  根据权利要求25-35中任一项的吸油组合物在吸收油中的用途。

37.  一种从油污染材料中吸收油的方法，所述方法包括使油污染材料与根据权利要求25-35中任一项的吸油组合物接触，并使油被组合物吸收。

38.  根据权利要求37的方法，其中油污染材料为流体如水。

39.  根据权利要求37的方法，其中油污染材料为油污染砂或沥青砂。

40.  根据权利要求39的方法，其中方法包括引入乳化剂和水，随后可将乳化油首先通过酸化从悬浮液中除去，随后通过与组合物接触而从水中除去。

41.  根据权利要求37-40中任一项的方法，其中方法包括将吸油组合物与油污染材料分离的步骤。

42.  根据权利要求41的方法，其中分离步骤包括使用筛、吸尘器、细孔网或磁体、由绳组成的拖把或用于从水面除去油的任何其它物理装置。

43.  根据权利要求37-42中任一项的方法，其中方法包括从吸油组合物中回收吸收的油的步骤。

说明书吸油组合物
本发明涉及吸油组合物，例如木炭基组合物，和制备这类吸油材料的方法。本发明延伸至组合物在例如从水面或从沥青砂中有效且快速地吸收溢油中的各种用途。
海洋、土壤、海滩、海床砂和河口软泥通常受溢油影响，导致显著的环境问题。溢油灾难响应一般由三个主要措施组成，包括使用水栅限制溢出，油稀释和分散，和/或油脱除和回收。估计油回收的常用方法，例如物理方法，包括在偶然的溢出以后使用撇乳器和泵回收油很少回收大于10-15%的溢油。因此，第二防线是使用分散剂或乳化剂以使油分解成小滴，其变得分散于水中。然而，分散剂和乳化剂在清洁溢油中的使用受到广泛批评，因为这类物质本身通常对水生生命是有毒的，在一些情况下，甚至是致癌的，进一步加重了油的毒性。
尽管提出皮革、羊毛和泥煤为吸油剂，它们的大规模使用是不切实的，或者在泥煤的情况下在环境上是不能成立的。因此，使用吸收剂“擦除”溢油是不常用的且市场上用于该目的的唯一市售产品为称为“Sea-sweep”的产品，并描述于US5,110,785中。“Sea-sweep”由松木(松属(Pinus spp.))产生，并声称能够吸收3.5倍其自身重量的油。该产品的效力声称是由于它的疏水性质和它的内部管结构。木衍生材料的管结构是木内的木质部通道的结果。疏水性借助将木在相对低温，即不超过380℃下加热而赋予。然而，该方法的显著问题是在这类低温下，衍生出这些产品的木部分降解成疏水分子，即由大于90%聚芳烃(PAH)组成的杂酚。因此，尽管这些分子是疏水的，它们也是有毒的。
另一方面，US4,605,640描述了使用用脂肪季铵盐如十六烷基-三甲基溴化铵浸渍的含纤维素物质以使材料疏水。然而，这些材料在其制备期间没有加热，且其吸油能力相对弱。
沥青砂，也称为油砂或焦油砂，为一类石油沉积物。砂含有天然存在 的砂、粘土、水和密实且极粘形式的石油，在技术上称为沥青(或由于类似的外观、气味和颜色，通称“焦油”)的混合物。油砂在全世界许多国家被大量发现，但在加拿大和委内瑞拉极大量发现。由于如果有的话，极重油和沥青在正常储存条件下非常缓慢地流向生产井，必须将砂通过露天采矿提取或者通过就地技术使油流入井中，这通过注射蒸汽、溶剂和/或热空气至砂中而降低粘度。最通常地，使用热水和容许沥青与砂和粘土分离的分散剂提取油。通常，使用约4桶水提取一桶沥青。因此，该方法产生极多被油污染的工艺水。该水必须储存在泻湖，称为“尾矿池”中。因此，需要清洁这些尾矿池中的水和提取残余油。
发明人关注他们关于多种植物衍生纤维素材料的研究，并设计制备吸油组合物的更有效方法，所述组合物显示出与目前市场上的产品相比优秀的吸油性能。
根据本发明第一方面，提供制备吸油组合物的方法，所述方法包括将前体植物材料在适于制备包含木炭的吸油组合物的条件下加热，然后去矿化。
令人惊讶的是，发明人观察到本发明方法产生显示出格外高吸油能力的木炭组合物。事实上，如实施例中所述并参考图3-6，发明人观察到当与油接触时，通过该方法产生的吸油组合物在大约仅数秒内吸收油且所得油/组合物形成漂浮在水面上的聚集体。这防止油在水面上形成薄油膜。这样反而可使用常规油回收方法如撇乳器和水栅将聚集体从水面上容易地除去。例如，当涂布在水上的溢油上时，本发明组合物显示出吸收约5-10倍其自身重量的油。吸收油至该程度的这一非凡能力通过使用衍生自植物材料的去矿化木炭实现，所述植物材料优选含有高浓度的纤维素，但很少或不含木质素。
尽管因此产生的本发明组合物在与溢油接触时吸收油方面格外有效，组合物如果在与油接触以前与水接触，则可吸收水，使得它较不适用作防止溢油进一步铺展的屏障材料。此外，分散的油也不能被有效地吸收，因为方法中吸收的水可能妨碍吸油。为克服该问题，发明人设计一种处理方法，所述处理方法涉及使吸油组合物(当形成时)与防水物质接触。
因此，该方法可包括使吸油组合物与防水物质接触。防水物质可包含类脂。例如防水剂可选自：脂肪；动物脂肪；植物脂肪；脂肪酸；脂肪酸酯；脂肪醇；甘油酯(单-、二-或三-甘油酯)；烃，例如石蜡或焦油；和矿质焦油。植物脂肪的一个实例为椰子脂。在其中组合物用于吸收(原)油且如果随后将它加热以解吸挥发性馏分的实施方案中，非挥发性馏分(即焦油)会保留在木炭中，使得材料高度疏水且适于进一步用作吸油产品。
优选，防水物质可以为石蜡，因为它的可用性、应用的容易性和无毒性。该蜡在室温下为固体，具有56℃的熔点，且在150℃以上为气体。可将吸油组合物(或木炭)用防水物质，例如石蜡浸渍。在该方法期间，组合物与吸着于其中的热链烷烃气体接触，从而容许在暴露的木炭表面上形成薄涂层。当冷却时，链烷烃固化且不从木炭中浸出。
因此，可使防水物质与吸油组合物接触使得它吸附于吸油组合物的微孔和/或中孔中。防水物质在与吸油组合物接触时可以为气体形式。
尽管取决于容许吸着多少防水物质，该方法轻微地降低材料的吸收能力，但它具有相当的优点：所得组合物显著是极疏水的，使得它不吸收水。这意指它可在与油接触以前与水接触而不会负面地影响吸油特性(参考表5和6中的结果)，从而使得它突出地适用于吸收分散的油(参见图7)。
通过以上方法形成的吸油组合物可称为生物木炭。当与油接触时，木炭产物形成含有很少或不含水的含油聚集体，因此，可容易使用筛、吸尘器或细孔网从水中回收。此外，由于组合物在应用于溢油上时不吸收显著量的水，它容许从水面上有效地回收油。另外，由于组合物为惰性的且由>90%碳(即木炭)组成，它不改变吸收的油的性能。因此，如实施例所述，本发明的另一优点是可容易地从吸油组合物中回收吸收的油，所述油随后可再使用。
发明人测试了多种前体植物材料并发现某些品种的植物(木衍生和非木衍生的)提供用于第一方面的方法中的合适前体材料，因此可用于生产高效木炭基吸油剂。优选，前体材料具有高纤维素含量。衍生出该组合物的优选原料通常不含木质素，且这些材料的碳部分通常完全由纤维素和半纤维素组成。
尽管优选主要包含纤维素的原料，但含有木质素的低密度木质材料在本发明方法中炭化时也能制备良好的吸油剂。因此，在一个实施方案中，前体材料可包含或衍生自任何木本植物材料。例如前体材料可包含或衍生自任何阔叶种植物，例如泡桐(泡桐属(Paulowniaceae spp.))、白杨(Populus tremulis)和其它杨树种如三叶杨(加拿大白杨(Populus deltoides))、白塞木(Ochroma pyramidalis)、黄油木(悬铃木(Platanus occidentalis))、胡桃木(胡桃(Juglans regia))或柳树(柳属(Salex spp.))。这些品种通常具有<500kg m-3的木密度。因此，优选用于制备木炭的木材具有低密度。
作为选择，前体材料可包含或衍生自针叶种，优选低密度针叶，例如针叶树(云杉属(Picea spp.))、松树(松属(Pinaceae spp.))或雪松(雪松属(Cedres spp.))。发明人惊讶地观察到由衍生自如果不是所有，则多数木质素被除去的木浆的纸和卡片纸板产生的木炭显示出优异的吸油特性。纸浆可衍生自任何木，且不取决于它的密度。因此，在一个实施方案中，前体材料可以为纸或卡片纸板，其可与合适的粘合剂接触使得它形成纸型制品。合适的粘合剂可以为羧甲基纤维素。应当理解纸型制品可容易地成型成颗粒，例如细粒、球、团粒、片等。当在本发明方法中随后将纸型制品加热时，炭化产品仍保持其形状，但变成格外好的吸油剂，产生能够吸收超过9倍其自身重量的油的材料(参见结果部分中的表2)。
然而，在另一实施方案中，前体材料可包含非木本植物材料，或衍生自任何非木本植物种。可用于本方法中的非木本植物材料的实例包括衍生自选自十字花科(Brassicaceae)、禾本科(Poaceae)、苋科(Amaranthaceae)和荨麻科(Urticaceae)的植物种的那些。非木本植物材料的实例包括衍生自芸苔属(Brassica)或大麦属(Hordeum)的那些。合适的非木本植物材料品种可包括欧洲油菜子油菜(Brassica napus)(油菜子油菜)、大麦(Hordeum vulgare)(大麦)、普通小麦(Triticum aestivum)(小麦)、黑麦(Secale cereale)(黑麦)、细叶芒(Myscanthus)(象草)或玉米(Zea mays)(玉米)。
取决于它衍生自阔叶、针叶还是非木本植物来源，用于本方法中的合适前体材料可衍生自植物的任何部分，例如主干(即内核材、边材或外树皮)、茎(即内或外切段，或杆)、枝(内或外切段)、根(即内或外切段)或叶。 优选形成吸油组合物的前体材料包含或衍生自非木本植物的茎。该材料优选主要含有纤维素和半纤维素。
在第一方面的方法中，可将前体材料加热至大于280℃、300℃、325℃、350℃、375℃、400℃、425℃、450℃、475℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃或甚至大于1000℃的温度。大于800℃的热解温度是可以的，但可能导致提高量的碳损失。尽管碳损失等于产物收率损失，但随后的去矿化步骤会恢复吸收能力的任何降低。可将前体材料加热足以完成热解的时间以制备吸油组合物。例如，当使用闪热解时，加热可以为非常短的时间，例如小于1分钟的加热时间。然而，长加热时间是可以的，例如至少10分钟、至少20分钟、至少30分钟、至少40分钟，或至少60分钟。可将材料加热至少70分钟、至少80分钟、至少100分钟、至少110分钟，或至少120分钟。在一些实施方案中，可将材料加热大于2小时，例如3、4、5或甚至6小时或更久。然而，应当理解延长的加热时间通常不是必须的，条件是所有暴露于热下的材料在方法中热解。前体材料需要加热的时间长度取决于材料如何存在(例如疏松或捆装的)和加热温度。质量越大且密度越大，则需要将材料加热越久以容许热透入并导致热解。另一方面，在高温下加热的细粒在数秒内炭化。
如实施例所述，发现在约450℃下炭化直至实现完全热解是特别有效的。因此，可将前体材料在约280至约1200℃，或约350至约800℃，或约400至约600℃的温度下加热。优选将前体材料在基本厌氧条件下加热。
发明人惊讶地发现在第一方面的方法中进行的去矿化步骤产生与不将前体材料去矿化时相比吸油量的显著提高(即对荨麻秆而言惊奇地提高50%)。去矿化步骤不仅产生木炭内可吸收油的开孔结构，它还产生比去矿化步骤以前疏松得多的吸油组合物，并认为该密度降低在处理溢油中特别有利，因为所得组合物更长时间地漂浮在处理水上，这是可通过将组合物用防水物质如类脂或用例如石蜡处理而进一步增强的特性。因此，比组合物沉入水中，远离漂浮在表面上的油的情况相比多得多的油被吸油组合物吸收。此外，有利地，由于去矿化步骤，吸油组合物容许在其制备期间回收有价值(即有用的)植物材料。
该方法中的去矿化步骤可通过优选在加热步骤以后使前体材料与酸接触合适的时间以容许从先前加热的前体材料除去矿物离子而实现。酸可以为任何酸或酸的组合，但硫酸、盐酸或硝酸都是合适的。溶液的pH应优选为小于4.0，更优选小于3.0或优选小于2.0，甚至更优选小于1.0。pH越低，去矿化进行得越快且矿物质与酸反应导致溶液pH显著上升的机会越少。优选强酸。例如硝酸特别有利，因为它容许从加热的材料中以硝酸钾、硝酸钙和/或硝酸镁的形式收获有价值的肥料。取决于酸强度和木炭的粒度，可使热处理的前体材料与酸接触几小时，优选至少12、24、36或48小时或更久，其中如果木炭颗粒较大，则需要更长的接触时间溶解矿物质。酸洗处理溶解并除去前体材料的孔结构内的矿物质，留下开孔结构，这降低它的密度。
从吸油组合物除去一些元素(例如钾)也可通过使组合物与具有中性或轻微酸性pH的缓冲溶液而实现。取决于衍生出吸油组合物的前体材料，这可导致从其中除去所有矿物质的>50%。在许多情况下，(轻微)酸性缓冲剂能够从吸油组合物中除去所有矿物质。
因此，与用作吸油剂，具有高矿物质含量的现有材料相比，通过本发明方法制备的吸油组合物由于去矿化步骤而具有低得多的矿物质含量。术语“低矿物质含量”可指吸油组合物内所含元素或金属离子的浓度。例如，组合物可包含低浓度的碱和/或碱土金属。吸油组合物中碱和/或碱土金属的浓度可以为小于3%(w/w)、小于2%(w/w)、小于1%(w/w)、小于0.5%或小于0.1%的干材料。干燥可例如通过在100℃下加热28小时而进行。碱金属和碱土金属的实例可包括钾、钙、钠和/或镁。
因此，吸油组合物可具有基于干材料小于2%(w/w)、小于1%(w/w)或小于0.5%(w/w)的钾或钾离子。
吸油组合物可具有基于干材料小于2%(w/w)、小于1%(w/w)或小于0.5%(w/w)的镁或镁离子。
吸油组合物可具有基于干材料小于2%(w/w)、小于1%(w/w)或小于0.5%(w/w)的钙或钙离子。
吸油组合物可具有基于干材料小于2%(w/w)、小于1%(w/w)或小于 0.5%(w/w)的钠或钠离子。
吸油组合物可包含任何上述元素(即矿物质)以任何上述浓度的任何组合。因此，钾、镁、钙和/或钠的总浓度可以为小于5%(w/w)、小于2.5%(w/w)或小于1%(w/w)的干材料。
在去矿化步骤以后，方法然后可包括例如通过过滤或离心将所得吸油组合物与酸分离的步骤。在与酸分离以后，方法可进一步包括调整组合物的pH直至pH表示大多数酸基本被中和。该pH调整可例如通过用水洗涤或加入碱而实现。在该阶段，轻微酸性可能是在酸洗期间在暴露于酸下期间在组合物表面上形成的羧基的结果。当洗涤时，方法然后可包括干燥步骤以提供然后即用的吸油组合物作为可直接应用于溢油上的产物。然而，也可进行其中使组合物与防水物质(例如链烷烃、蜡、焦油、脂肪等)接触的另一处理步骤。
根据本发明的第二方面，提供由根据第一方面的方法得到或可得到的吸油木炭组合物。
图1显示吸油剂材料的密度越低，它的吸油性能越大。因此，吸油组合物的密度可以为小于0.2kg/L、0.17kg/L、0.15kg/L或小于0.14kg/L。
在第三方面，提供包含含有或衍生自植物材料的焦木炭的吸油组合物，其中木炭具有小于0.2kg/L的密度和小于10%干材料的矿物质含量。
第三方面的组合物也可通过第一方面的方法得到。第三方面的吸油组合物的密度可以为小于0.17kg/L、0.15kg/L或小于0.14kg/L。第三方面的组合物的矿物质含量可以为小于10%碱金属和碱土金属，所述金属可包括钾、钙、钠和/或镁。
不同于现有技术吸油材料，本发明组合物不需要具有管和毛细管的内部网络。而是，吸油组合物包含含有可吸收油的空隙的无规则疏松排列结构是足够的。事实上，吸油组合物可以是基本大孔的。如果它们的孔径大小大于500nm，则衍生自木的吸着剂中的孔称为“大孔”。就实践而言，直径为500-40,000nm，更通常500-20,000nm，或500-15,000nm的孔可归类为大孔。
尽管不愿受理论束缚，发明人认为大孔是存在于衍生自木的吸油组合 物中的空隙的一个实例，但存在于炭化纸型制品中的非管状、连续且互连的空隙在吸收油中与大孔一样有效。事实上，发明人惊讶地发现通过将吸油组合物研磨成直径小于60μm的细粉而破坏孔和空隙对木炭吸收油的能力不具有显著影响(参考实施例，表1)。这显示，不同于现有技术所主张的，吸收不受如炭化木中所发现的完整且连续管状结构的毛细管作用支配。当本发明组合物与油接触时，油会粘在有效木炭表面上并形成围绕它们的膜。颗粒随后相互吸引，形成可容易回收的筏或聚集体。这意指可将更多的油从环境中除去。这是因为组合物中吸收的油比水更轻，导致产物和吸收的油漂浮在水面上，可容易地将它从那里除去。由于组合物不与吸收的油反应，吸收的油可容易地例如借助离心或通过将热施加于“废”产物上使吸收的油和油脂挥发而将油解吸(例如挥发)而回收。最后，废产物可直接用作燃料。
吸油组合物可采取细粉或小块的形式。一般而言，小颗粒比较大颗粒更快地吸收油，但大颗粒会漂浮更长的时间，因为它们内部捕集的空气容许它们保持能漂浮更久。尽管这看起来有利，但组合物吸收油的效率在一旦吸收水时而快速降低。在其中不将组合物用防水物质处理的实施方案中，重要的是在组合物接触油以前将组合物直接应用于溢油上以防止吸收水。
因此，吸油组合物的平均粒度可具有任何尺寸，但0.01-50mm，或约0.01-25mm，或约0.1-10mm，或0.1-5mm，或0.1-1mm的粒度是有效的。在一个实施方案中，平均粒度可以为小于2mm，或小于1mm，或小于0.5mm，或小于0.1mm，或小于0.01mm。在另一实施方案中，吸油组合物的平均粒度可以为大于2mm、3mm、4mm，或大于5mm。较大的颗粒比在到达溢油以前可能容易吹离的小颗粒更容易处理并可容易得多地滴在溢油上。此外，细粉木炭在储存在密闭环境中时可能代表爆炸危险。因此，优选颗粒大于至少1mm。
另一方面，为防止可能容易吹离的木炭粉尘的形成，优选可将本发明第二和第三方面的组合物用少量油处理，例如至多10%生物炭重量。因此，组合物可包含至多10%(w/w)油。用于该目的的油可以为矿物油或植物油。
在另一实施方案中，为防止组合物吸收水，可将组合物用防水物质处 理。这可涉及使木炭与热链烷烃气体、熔融脂肪接触，或者加热已容许吸收油的木炭以除去任何液体或挥发性部分。因此，吸油组合物可包含防水物质。防水物质可包含类脂。例如防水剂可选自：脂肪；动物脂肪；植物脂肪；脂肪酸；脂肪酸酯；脂肪醇；甘油酯(单-、二-或三-甘油酯)；烃，例如石蜡或焦油；和矿质焦油。
在另一实施方案中，吸油组合物可包含不同粒度颗粒的混合物。例如，发明人发现小于约0.5mm的吸油剂颗粒和大于约5mm的颗粒的混合物令人惊讶地导致颗粒一起粘结成大筏，使得容易使用网或水栅除去吸收的油。因此，组合物可包含平均粒度为约0.01-0.5mm(即小颗粒)和约5-100mm(即大颗粒)的吸收剂颗粒的混合物。较小与较大粒度之比可以为1:10-10:1，或1:5-5:1，或1:3-3:1，最适当地1:2-2:1。较小与较大粒度之比优选为约1:1。使用粒度的混合物的附加优点是较大的颗粒比较小的维持漂浮更久，而较小的颗粒(由于它们相对大的表面积)更容易吸收油。
在一个实施方案中，吸油组合物可以为磁性的，所以可包含无价铁、铁氧化物或铁氢氧化物。应当理解所得材料具有磁性性能，从而容许使用磁体将它从水/油混合物中有效地除去。技术人员应当理解存在可将铁氧化物/氢氧化物并入木炭吸油组合物中的几种方法。例如，可使木炭接触或浸泡在含有FeSO4.7H2O的溶液中。一旦浸入木炭，则可将木炭从溶液中取出并干燥。随后可使木炭与NaOH(例如1M)的溶液接触，这导致硫酸根离子被氢氧根离子取代。生物炭组合物中铁氢氧化物的量可通过将木炭浸泡在更浓FeSO4.7H2O溶液中而提高。显然，铁(氧化物/氢氧化物)并入组合物中会提高组合物的矿物质含量。优选，并入铁氧化物或铁氢氧化物至不导致吸油剂颗粒变得如此重以致它下沉的程度。该特征使得理想的是通过首先使组合物与污染水接触，从而它吸收油，然后使水通过吸引吸油组合物和吸收的油的强(例如电-)磁体而例如从油污染的水(如舱底水)中除去油。该特征防止用于除去油或颗粒的筛或过滤器堵塞。
有利地，吸油组合物通过容许氧气透入浮油中而增强浮油的降解，因为产物充当填充剂。因此，在另一实施方案中，吸油组合物可包含释氧剂，例如过氧化镁或过氧化钙。这可通过将组合物与会一起应用于溢油上的过 氧化物粉末简单地混合而实现。由于木炭将油结合成聚集体，过氧化物并入混合物中。由于过氧化物释放氧气，它有助于增强充气，以及因此油的自然衰减。
在另一实施方案中，可将吸油组合物与含有氮(例如硝酸铵)、磷酸盐或钾以及选择的微量养料如Fe、Cu、Co和Zn以及维生素的缓释肥料混合以增强烃降解微生物的生长。木炭组合物会增强这些肥料在由于将木炭加入溢油中而形成的油质聚集体中的并入。如果不从水面上回收油，则这些营养素帮助克服构成油的不同烃的降解所需矿物质的任何不足。
在又一实施方案中，可将吸油组合物用油降解细菌群接种。例如，可将细菌与预先被油污染的海洋环境分离。合适的油降解细菌可属于如下属，例如假单胞菌属(Pseudomonas)、杆菌(Bacillus)、葡萄球菌(Staphylococcus)、不动杆菌(Acinetobacter)、克氏菌(Kocuria)和/或微球菌(Micrococcus)。优选的微生物属可以为杆菌。该属内不仅存在极有效的烃降解者，而且该属产生对抗干燥和极端温度的内生孢子。因此，烃降解微生物作为内生孢子加入会容许在储存产品时制剂的长期生存，和应用产品时的快速建立。
如本文所述，本发明吸油组合物可以用于从水中吸收油的多种不同情况，例如浮油。
因此，在第四方面，提供根据第二或第三方面的吸油组合物在吸收油中的用途。
可将油与油污染材料，例如流体或砂混合。可将污染材料中的油乳化。
在第五方面，提供从油污染材料中吸收油的方法，所述方法包括使油污染材料与根据第二或第三方面的吸油组合物接触，和使油被组合物吸收。
油污染材料可以为流体，例如水。例如，可将组合物涂布或喷雾在水上的溢油上，这导致油/组合物聚集体形成。
油污染材料可以为油污染的砂、沥青砂或工艺水。可清洁被油污染的工艺水并可通过与本发明组合物接触而将分散的油从悬浮液中除去，在其中通过与防水物质接触而使组合物疏水的实施方案中尤其如此。
方法可包括将吸油组合物与油污染材料分离的步骤。例如，分离步骤 可包括使用筛、吸尘器、细孔网或磁体、由绳组成的拖把或用于从水面上除去油的任何其它物理装置。作为选择，组合物可用作油污染的水通过的过滤器材料。
方法可包括从吸油组合物中回收吸收的油的步骤。从组合物中回收油的一种方法是使用蒸馏加工(即精炼)吸附的油，就像它为纯原油。在炼油厂中，将组合物和它吸收的油加热并收集不同的馏分用于其它用途。非挥发性的木炭结束于焦油馏分中。作为选择，可加入乳化剂以将油从组合物中释放或者可使用离心分离回收油。
本文(包括任何所附权利要求书、摘要和附图)所述所有特征和/或所公开的任何方法或工艺的所有步骤可以以任何组合与任何上述方面结合，其中至少一些这类特征和/或步骤相互排斥的组合除外。
为了更好地理解本发明及其实施方案可如何执行，现在例如参考所附示意图，其中：
图1为显示木炭密度与吸油量之间的关系的图；
图2显示已在450℃下炭化的欧洲栗木炭的大孔结构的SEM显微照片；
图3显示使用炭化纤维素材料回收油的照片。A：油在水上，B：在处理以后，C：在通过500μm筛以后的处理水，D：500μm筛上的油/木炭残渣；
图4显示使用处理7相对于处理2回收油的照片。E：处理7涉及将乳化剂加入砂和油中，其后加入水，然后加入木炭。F：处理2涉及在乳化剂已将油从砂中乳化出以后加入木炭；
图5显示从砂中回收油的照片。G：处理7—对照；砂、油、水；H：将乳化剂加入G中；I：将欧洲栗木炭加入H中；J：将I保持2星期；
图6显示从砂中回收油的逐步方法的照片。K：将油加入砂中，然后加入水；L：将乳化剂加入K中(注意，油乳化到水中)；M：油完全从砂中乳化到水中；N：将欧洲栗木炭加入M中(注意，油质聚集体漂浮在表面上)；和
图7显示使用已用链烷烃处理的疏水性吸油组合物除去乳化油。
实施例
引言
木炭为轻微疏水的多孔材料。当衍生自木时，木炭的结构反映出衍生出它的木的大孔结构。热解导致木的约70%质量损失并产生>90%空隙的结构。然而，当将木炭碾碎时，木炭内的大孔丧失，留下主要由中孔和微孔组成的碳结构。在非活性碳中，中孔和微孔的体积通常相对小，使得热解木的固体部分主要由石墨状材料组成。
US5,110,785所述Sea-sweep为衍生自烧制松木的吸油产品，并主张主要依赖于材料的大孔性质吸收油。尽管不愿受理论束缚，发明人假设木的大孔对木炭吸收油的能力而言相对不重要，而是假设热解碳本身通过充当“粘合剂”而担负吸收油，其导致油质聚集体形成。然而，不同的木炭在形成这类聚集体方面怎样有效是未知的。
处理溢油的常用方法是应用分散剂或乳化剂，其在水内的悬浮液中形成大和微小尺寸的油滴。这类乳化剂在一些情况下显示出导致对水生生物的毒性。因此，发明人认为本发明含木炭组合物会从水中吸收乳化油。此外，发明人证明木炭/乳化油的脱除是有效的。还可使用标准生态毒性测试以证明俘获的乳化油与其非吸收配对物相比是更少环境损害性的。
土壤、海滩和海床砂和河口软泥通常受溢油影响，且在水内洗涤或浸没仅少量地释放吸收的油。然而，用合适乳化剂或分散剂洗涤的方法的应用可用于将土壤/砂吸收的油释放到水内的悬浮液中。因此，发明人测试本发明木炭组合物在这类材料洗涤中除去悬浮液中的油的能力。
最后，发明人还测试本发明含木炭组合物是否可与乳化剂一起用于从油砂中除去油。因此，发明人认为可预加工(即提升)木炭-油混合料至精炼标准。
材料和方法
大孔对吸油性的重要性
为评估大孔体积是油吸收中的重要因素，评估衍生自不同木种的木炭的密度。使用450℃的炭化温度。将材料加热约2小时以确保木的完全热解。首先称出一块木炭，然后将它浸泡在油中以使块疏水且不能吸收水。 通过在自来水下洗涤油浸泡的木炭块而除去过量的油。然后使木炭块附着于针状物上并使用水置换测量块的体积。为实现这一点，将量筒用水填充并将油浸泡的木炭块推入水面以下，并记录体积的增加。密度表示为木炭的重量/木炭的体积。随后将吸油性与木密度关联。预期由于多数“空隙空间”为大孔，木密度与吸油性之间存在强关联。
为测试木衍生的木炭的大孔结构对从水面上吸收油而言是重要的，将在450℃下炭化的泡桐木用研杵和研钵研磨并通过一套三个筛：500μm、150μm和60μm筛，以得到四个木炭粒度等级(<60μm、60-150μm、150-500μm和>500μm)。研磨会破坏木炭的大孔结构使得最大的颗粒具有几乎完整的大孔结构，而最小的粒度等级主要由具有少数完整孔的木炭组成。
为测试大孔在不同木炭颗粒的吸油性中的作用，将250ml Duran瓶用约100ml水填充。将具有水的瓶放在天平上并调整至0。随后将1g油滴在水面上。将木炭缓慢地加在油上，同时使水间歇式涡流以加速木炭与油接触的过程。继续该方法直至从水的表面吸收所有油。记录吸收所有油所需木炭的最小量。处理重复三次并使用ANOVA分析结果。使用用于处理对之间的显著差别的Tukey试验评估处理之间的显著差别。
原料对油的吸收率的影响
测试衍生自11种不同原料(纸型制品、裱背板、纤维素海绵、大麦秆、油菜子油菜秆、槐木、山毛榉木、泡桐木、欧洲栗木、云杉木、松木、柏木和橡木)的木炭的吸收。此外，将衍生自大麦秆和油菜子油菜秆的木炭在盐酸(pH<1)中酸洗以除去与这些木炭有关的矿物质。因此，使用上述方法测试总计15种材料吸收油的能力。
从水中回收油
使用上述方法从水中回收油的能力如下测试：使吸收的油+水经过预先称重的500μm筛，使用纸巾除去过量的水，然后在称重筛和木炭/油沉积物以前进一步风干1小时。就实验而言，将含有200ml水的500ml Duran瓶用3g油和0.5g产物补充。由于组合的油和木炭的理论重量是已知的(3.5g)，并呈现没有油保留在水中(其为清澈的)，可评估多少水被木炭吸收。 仅测试三次最好的材料(去矿化大麦秆、去矿化油菜子油菜秆和纸型制品)。
从水中回收乳化液
测试5g木炭产物从水中除去乳化油的能力。就实验而言，使用500ml烧杯，所述烧杯含有250ml水并用5g油补充，将所述油在水内用5g乳化剂(Decon90)乳化成悬浮液。进行视觉评估木炭对乳化油的吸收。三次测试大麦秆和欧洲栗木炭以对比不同材料的效果。
从砂中回收油
测试木炭吸收油的能力，所述油已使用乳化剂变成悬浮液以从砂中除去油。就实验而言，使用500ml烧杯，所述烧杯含有没入200ml水中的100g砂(实验室级)、两种油处理(5g和10g)，其中加入5g乳化剂(Decon90)(与对照，0g乳化剂相比)并用5g和10g木炭产物调整。测试大麦秆和欧洲栗木炭三次以对比不同材料的效果。吸油量的视觉评估基于以下处理进行：

测试另一处理(此处称为处理编号7)。发明人测试当与油压砂直接混合时，乳化剂在加入水时使油悬浮的能力。就实验而言，使用500ml烧杯，其含有没入200ml水中的100g砂(实验室级)、5g原油，其中加入5g乳化剂(Decon90)并用5g欧洲栗木炭调整。
木炭内俘获的油的生物降解
此处我们将油浸渍木炭(100g砂、10g油、5g乳化剂、200ml水、10g来自实验2.5的欧洲栗木炭处理)在有盖烧杯(以防止挥发物的蒸发损失)中保持14天并进行木炭吸收的油的视觉评估。
结果
大孔对吸油性的重要性
图1显示木炭密度与吸油量之间存在弱负关系(r2=0.790)。然而，存在“低密度”木炭在吸收油方面比“高密度”木炭更好的总趋势。高密度木 都不是特别的吸油剂。而这表明大孔结构在油吸收中起作用，发明人不认为它是唯一的因素。
表1：木炭粒度对油吸收的影响。使用粒度等级为>500μm、500-150μm、150-60μm和<60μm的泡桐木。N=3。

表1显示将木炭研磨成<60μm的颗粒对木炭吸收油的能力不具有显著影响，表明木炭本身的疏水性能是吸油性的主要责任因素且大体上不涉及大孔。
可能论证，因为木中的大孔通常直径为约10-15μm(参见图2)，直径<60μm的木炭片可能含有一些大孔。另一方面，这类孔非常短，从而使它们次于无毛细管作用。
原料对油吸收率的影响
测试多种不同原料的吸油性能力。
表2：衍生自不同原料的木炭的吸油性。N=3。


表2显示不同炭化材料吸收油的能力存在大的差别，其中炭化纸型制品能够吸收>10升油/kg材料，而炭化橡木仅能够吸收1.3升油/kg木炭。
衍生自油菜子油菜秆的木炭的去矿化导致每单位重量的吸油性提高32%(P<0.001)，衍生自大麦秆的木炭的吸油性提高16%(P<0.05)。这几乎正好与原料的矿物质含量成正比(大麦木炭的矿物质含量：15%，油菜子油菜木炭的矿物质含量：30.3%)。
衍生自具有高纤维素含量的材料(纸型制品、去矿化油菜子油菜、纤维素海绵和去矿化大麦秆)的木炭在吸收油方面比衍生自木的木炭平均更有效3倍。然而，炭化裱背板在其吸收油的效率方面类似于炭化木。有趣的是，炭化裱背板的密度为约0.42g/ml，其是木的几乎两倍致密，而例如炭化纤维素海绵具有0.13g/ml的密度。因此，就木炭吸收最大量的油而言，木炭需要以提供最大空隙空间量的疏松结构排列，且多数富含纤维素的材料似乎符合该特征。
从水中回收油
发明人测试各种吸油材料释放吸收的油的效力。参考图3，显示使用炭化纤维素材料回收油的照片。A：显示分散于水面上的油，并显示在用本发明组合物处理以后的水。C显示在通过500μm筛以后处理的水，D显示500μm筛上的油/木炭残渣。
表3：使用炭化(和去矿化)大麦秆和炭化纸型制品回收油。使用0.5g材料吸收3g油
原料总重量%回收SE去矿化大麦3.4599%0.02纸型制品3.4398%0.03重要性NSNS 
表3显示大百分数的油被使用炭化和去矿化大麦秆或炭化纸型制品回收。而木炭和油的一部分组合重量可能由水组成，这是未必的，因为不存在可见的油保留在水中，如图3所示。小的油和碳损失可归因于小比例的木炭颗粒和油通过500μm筛。呈现在筛上回收的木炭和油不含水，此处所 述方法非常有希望回收溢油。
从水中回收乳化油
该处理的视觉评估显示与大麦秆相比，较大的木炭(欧洲栗木炭)聚集体漂浮，而较大比例的木炭沉降。因此，欧洲栗木炭有助于更容易的回收。水在加入两种木炭以后变得明显更清澈。吸收的油的量在两种木炭中看起来相当，但大麦木炭的较高矿物质含量使得水更暗，因此使得视觉对比困难。
从砂中回收油
发明人研究砂吸收的油的回收。参考图4，显示使用处理7(即E)相对于处理2(即F)回收油的照片。图4E所示处理7涉及将乳化剂加入砂和油中，其后加入水，然后加入木炭。图4F所示处理2涉及在乳化剂将油从砂中乳化出以后加入木炭。根据所见处理2(5g欧洲栗木炭)是最成功的，其中大的油聚集体漂浮在表面上。水与对照相比是透明的。处理7(将乳化剂加入砂和油中)较不成功，木炭不回收一样多的油且更多的油保留在水中。
参考图5，显示从砂中回收油的其它照片。处理7，即砂、油和水显示于图5G中并充当对照。在图5H中，将乳化剂加入图5G所示混合料中。在图5I中，将欧洲栗木炭加入图5H所示混合料中。最后，图5J显示如果保持静止2星期，则图5I所示混合料所发生的。
参考图6，显示从砂中回收油的逐步方法的照片。图6K显示将油加入砂中，然后加入水。图6L显示将乳化剂加入图6K所示混合料中的效果。应当指出油乳化到水中。图6M显示完全从砂中乳化到水中的油，图6N显示将欧洲栗木炭加入图6M所示混合料中。应当指出可以看见油质聚集体漂浮在水面上。
碳化材料内俘获的油的降解
经过2星期时间，处理2中的水变得清澈得多，且木炭油质聚集体显现出彼此分离。当搅拌时，油不能反向释放到溶液中。现在油永久地结合的木炭上。随着时间过去，微生物作用使油进一步降解，且与实验开始时非常强的气味相比，原油气味基本消失。
不同原料的矿物质含量
材料和方法
使用以下程序测定七种不同阔叶种(槐木(欧洲白蜡树(Fraxinus excelsior))、桦木(桦属(Betula spp))、山毛榉(欧洲山毛榉(Fagus sylvatica))、欧洲栗(欧洲栗(Castanea sativa))、白杨(杨属(Populus spp.))和橡木(欧洲栎(Quercus robur))、5种针叶种(云杉(云杉属(Picea spp))、松树(欧洲赤松(Pinus silvestrus))、莎草(莎草属(Cyprus spp))和落叶松(欧洲落叶松(Larix decidua))，以及五种非木本植物(荨麻(异株荨麻(Urtica dioica))、甜叶菜(Beta spp)、小麦秆(普通小麦(Triticum aestivum))、大麦秆(大麦(Hordeum vulgare))和油菜子油菜秆(油菜(Brassica napus)))的矿物质含量。
木炭的去矿化通过称出10g碎木炭并将其悬浮于500ml硝酸中而进行。将悬浮液的pH调整至pH1并将该悬浮液随着间歇式搅拌保持24小时，以确保除去所有可溶性矿物。通过使用抽滤过滤悬浮液而除去酸。将滤纸上的木炭用蒸馏水洗涤三次以除去所有酸。
木炭制备
木炭在Carbolite LMF4炉中在450℃下6小时而制备。在炭化以前将原料包在几层铝箔中以排出空气。木炭由已风干的直径>15cm的树干木制备。将非木质材料在105℃下干燥整夜。
灰含量
木炭的灰含量使用英国标准方法(BSI2004)测定。简言之，将耐热坩埚加热至550℃1小时，然后使其在干燥器中完全冷却。将坩埚称重并加入约1g木炭(<500μm粒度)。将木炭在105℃下烘干24小时，在干燥器中冷却，称重，然后在550℃下灰化。将灰在干燥器中不用干燥剂而冷却并称重。%灰含量使用[(m3-m1)/(m2-m1)]×100测定，其中m1为坩埚的质量，m2为坩埚和干木炭的质量，且m3为灰和坩埚的重量。所有测量进行三次。
矿物质含量
为测定不同木炭的矿物质含量，制备王水消化液，其后使用ICP-OES元素分析。将试样精确地称重放入15cm3石英管中，并储存在耐热网架中。将试样在460℃下灰化18小时。在冷却以后将0.75cm3浓硝酸，其后 2.25cm3浓盐酸加入各试样中并保持12小时。
随后将管在50℃下并以每温度递增(70、90C)加热1小时，直至显现出黄色一氧化二氮，最后在110℃下加热另外2小时。在冷却以后加入0.40cm3H2O2并将试样在110℃下加热另外30分钟，重复该方法多于一次。最后将试样用水补充至15cm3并储存用于分析。
结果：
表4：19种不同原料的平均矿物质(K、Ca、Mg和Na)和灰含量(n=2)

去矿化试样含有<0.1%的K、Ca、Mg或Na且具有<2%的灰含量。
结论
基于他们的实验，发明人断定：
1)具有低密度的炭化纤维素材料能够吸收或吸收至多9倍于其自身重量的油；
2)炭化和去矿化秆(即非木质)的吸油能力比炭化木大3倍；
3)连续大孔在油的吸收中不起或仅起次要作用，但木炭密度是决定吸油性的重要因素；
4)油的吸收取决于炭化碳的轻微疏水性能；
5)木炭(优选衍生自含有低密度纤维的材料)将油结合在一起以形成漂浮的聚集体，所述聚集体容易使用细筛、网或一些其它合适的机械除去装置从水面上除去；
6)应用于溢油之上的木炭会优先吸收油，产生含有很少或不含水的油/木炭聚集体；
7)对油回收而言特别有用的炭化原料为具有低密度的那些，例如炭化纸或禾杆；
8)从炭化禾杆中除去矿物质增强木炭吸收油的能力，所吸收油的量相当于炭化生物质的矿物质含量；对大麦秆而言，该数字为15%，对油菜子油菜秆而言为30%，对荨麻秆而言为50%。
9)去矿化在油回收中的使用是有利的，因为油/木炭可作为常态原油加工；
10)用少量矿物或植物油预处理会防止组合物形成粉尘，因此提高应用的容易性以及防止与细粉化材料有关的爆炸危险；
11)过氧化物与组合物的加入在应用于溢油以后会导致充气油质聚集体形成。油的充气会通过刺激天然存在于环境中的那些或加入制备中的那些而增强油降解微生物的建立和生长；
12)木炭内铁氢氧化物的沉淀会导致木炭变得有“磁性”，因此容许使用磁体将组合物从环境中除去；
13)将缓释肥料和维生素加入组合物中会产生容许这些矿物质并入油质聚集体中的产物，因此通过刺激天然存在于环境中的那些或加入制备中的那些而增强油降解微生物的建立和生长；
14)油降解微生物，尤其是杆菌属的那些的加入容许油降解培养物的快速建立；
15)在水内乳化的油被木炭产物有效地吸收；
16)被油污染的砂可通过引入乳化剂和水而清洗，随后可通过用木炭产物调整而从悬浮液中除去水内的乳化油；
17)视觉评估显示被木炭吸收的大比例的乳化油在14天内不经进一步调整而有效地降解。存在通过用营养素(例如N、P、K、Mg、Ca)或氧化 剂(例如过氧化物)和/或环境改善(例如充气、水分控制)增强该降解的可能。
用链烷烃浸渍的木炭的吸油性
引言
木炭是轻微疏水性的，但在与水接触时，水通常快速渗入木炭中。这导致木炭内部的空隙被水占据，妨碍油的吸收。另外，由于碳(不具有空隙)的比重大于1，在放入水中时木炭在它有机会吸收油以前会下沉。由于油通常漂浮在水上，这防止水与木炭之间的进一步接触。在油以低浓度分散于水中的情况下，天然木炭主要吸收水，使得天然木炭对分散油的脱除而言相对无效。
因此，需要开发显著提高木炭的疏水性而不会负面影响木炭的吸收能力的方法。石蜡在室温下为固体且具有56℃的熔点。在150℃以上，它为气体。链烷烃气体容易透入空隙中，在那里它被吸附到木炭的微孔和中孔结构中。当冷却时，链烷烃固化，因此在木炭内表面上形成涂层。
建立以下实验以测试如果起初与水接触的话，链烷烃处理的木炭的油吸收效率。
材料和方法
用链烷烃浸渍木炭
为用链烷烃浸渍木炭，将10g石蜡放在1500ml不锈钢容器(30cm长；8cm直径)的底部，所述不锈钢容器可用紧密配合，但不是气密的钢盖封闭。这容许形成的气体释放而不容许气体从容器外部进入容器中。将容器用已在>800℃温度下炭化的去矿化大麦秆木炭填充。木炭的粒度为0.1-2mm。随后将充满木炭的密闭容器以15度的轻微角度放在马弗炉(Carbolite，英国)中并在200℃下加热1小时。然后保持木炭以冷却整夜。通过用水摇动因此处理的木炭样品，可评估木炭的疏水性。发现顶层不与底层同样疏水，因此，从容器下半部分取出的木炭用于以下试验。
油吸收率
为对比链烷烃处理和未处理木炭的最大吸油量，使用填充有约100ml水的250ml烧杯。将具有水的烧杯放在天平上并调整至0。随后将约1g油(科威特原油)滴在水面上并记录加入的油的确切重量。随后将木炭缓慢加 在油上，同时使水间歇式涡流以加速使木炭与油接触的过程。继续该过程直至所有油从水的表面上被吸收。记录吸收所有油所需木炭的最小量并通过将吸收的油的量除以加入的木炭的量计算木炭的吸收率。重复处理3次，并使用ANOVA分析结果。
为测试木炭的吸油性，当首先与水接触时，将含有约100ml水的250ml烧杯放在天平上并调整至0。将0.2-0.3g木炭加入水中，并记录加入的木炭的确切量。将木炭在水中保持约5分钟以容许进行与水的相互作用。随后将原油(科威特原油)加入烧杯中直至木炭不再吸收更多的油。对比链烷烃处理的和未处理的木炭，并重复各处理三次。对于每次重复，记录加入的油的最大量并计算木炭的最大吸收能力。使用ANOVA分析结果。
使用盐水(3.5%NaCl)重复试验，从而模拟从海水中吸收油。结果与用淡水得到的那些对比。
乳化油的吸收率
建立定性试验以评估链烷烃处理的大麦木炭能够除去乳化的科威特原油。使用‘Decon’(约2ml Decon乳化5g油)将油在水中乳化。随后将乳化油分在各自含有约150ml乳化油的两个500ml烧杯中。为使分散剂分解，使用浓盐酸将乳液的pH降至1。将约1g链烷烃处理的大麦木炭加入一个烧杯中并将烧杯随着偶尔的摇动而保持8小时。视觉评估乳化油的脱除。
结果
使用链烷烃和非链烷烃处理大麦木炭从水中吸收油
表5：链烷烃处理的去矿化大麦木炭(链烷烃处理的DBC)与未处理的去矿化大麦木炭(DBC)的最大吸油量的对比。对比应用于油上的木炭与将油应用于首先加入水中的木炭上的吸收。结果表示为1g木炭吸收的g油±SE。N=3。

将木炭用链烷烃浸渍使木炭的最大吸油能力降低约30%(P<0.001)。然而，当首先加入水中时，非链烷烃处理木炭的吸油性快速降至小于其初始 吸油能力的4%。链烷烃处理的木炭在从水中吸收油方面保持有效而不具有吸收性的明显下降。因此，当木炭首先与水接触时，链烷烃处理的木炭比非链烷烃处理木炭(P<0.001)从水中吸收多18倍的油。
表6：链烷烃处理的去矿化大麦木炭从盐水(3.5%NaCl)中的吸油量与从淡水中的吸油量的对比。结果表示为1g木炭吸收的g油±SE。N=3。

链烷烃处理的去矿化大麦木炭从盐或淡水中的吸油量不存在明显差别，而不管首先将油或是首先将木炭加入水中(表6)。
使用链烷烃处理的大麦木炭从水中吸收乳化油
参考图7，显示使用链烷烃处理的大麦木炭(在图中标记为C-Cure-Oil(C-固化-油))除去乳化的原油。使用‘Decon’(约2ml Decon乳化5g油)将油在水中乳化。
结论
链烷烃处理的木炭为非常疏水的且不吸收水。链烷烃处理的木炭在吸收油方面是有效的(>5x其重量的油)。链烷烃处理的木炭的吸油性不受与水的接触影响。链烷烃处理的木炭的吸油性在盐水中与在淡水中是同样有效的。链烷烃处理的木炭在除去乳化油中有效。