Реагирующий с поверхности карбонат кальция в комбинации с гидрофобным адсорбентом для обработки воды

Реагирующий с поверхности карбонат кальция в комбинации с гидрофобным адсорбентом для обработки воды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к способу уменьшения количества органических соединений в воде при использовании реагирующего с поверхности природного карбоната кальция в комбинации с гидрофобным адсорбентом.

Существует широкий диапазон технологических способов очистки воды, которые могут быть использованы для удаления мелких твердых частиц, микроорганизмов и растворенных неорганических или органических веществ. Выбор способа будет зависеть от качества воды, которая подвергается обработке, стоимости способа обработки и качества стандартов предполагаемой обработки воды.

Особенное значение при обработке воды имеют органические загрязнения. Поскольку многие органические загрязнители являются токсичными или по крайней мере представляют собой риск с точки зрения токсикологии, их следует удалять из сточных вод настолько полно, насколько это возможно. Высокая концентрация поверхностно-активных веществ увеличивает значительные проблемы при удалении и очистке сточных вод, поскольку поверхностно-активные вещества могут нанести вред микроорганизмам, используемым в установках по очистке сточных вод и в окружающей среде. Использование противовспенивающих добавок является дорогостоящим и может также наносить вред микроорганизмам и другой флоре и фауне. Дополнительно, даже промышленная обработка воды, которую используют в замкнутом контуре завода в присутствии высоких концентраций органических соединений, может оказывать вредное воздействие. Органические загрязнители могут также адсорбироваться на поверхности деталей механизма, таким образом отрицательно воздействуя на производительность механизма. В том случае, когда концентрация поверхностно-активных веществ становится слишком высокой, например, обработка воды будет иметь тенденцию к сильному вспениванию, также отрицательно влияя на производительность способа.

В настоящее время существуют различные стратегии уменьшения количества органических загрязнителей в сточной воде или технологической воде, такие как флокуляция, адсорбция на определенных адсорбентах, таких как активированный уголь, или окисление экспонированием на УФ-свете. Флокуляцию широко используют для очистки воды, такой как промышленные сточные воды или питьевая вода. Флокуляция относится к способу, в котором растворенные вещества и/или коллоидные частицы удаляют из раствора в форме хлопьевидного осадка или «хлопьев». Термин также используется для обозначения способа, посредством которого приводят к образованию кластеров тонких частиц с образованием флокулята. Флокулят может затем плавать на поверхности жидкости, оседать на дне жидкости или может быть без труда отфильтрован от жидкости.

Флокулянты или флокулирующие агенты представляют собой химические вещества, которые используют для содействия флокуляции. Флокулянты используют в способах обработки воды для улучшения седиментации или отфильтровываемости мелких частиц. Многие флокулянты представляют собой многовалентные катионы, такие как алюминий, железо, кальций или магний. Такие положительно заряженные атомы взаимодействуют с отрицательно зараженными частицами и молекулами с понижением агрегационного барьера. Дополнительно, многие из указанных химических веществ при подходящих значениях рН и других условиях реагируют с водой с образованием нерастворимых гидроксидов, которые, после осаждения, связываются вместе, образуя длинные цепи или сети, которые физически захватывают мелкие частицы в крупные фрагменты флокулированного осадка.

Обычный пригодный флокулянт или коагулянт представляет собой сульфат алюминия, который реагирует с водой с образованием гидроксида алюминия. Коагуляция с соединениями алюминия может поставлять остаток алюминия в очищенной воде. В высоких концентрациях алюминий может быть токсичным для человека.

Другой коагулянт на основе алюминия представляет собой полиалюминий хлорид (PAC). В растворах полиалюминий хлорида (PAC) ионы алюминия образуют полимеры, состоящие из кластеров ионов, связанных атомами кислорода. PAC используют, например, для обработки коричневой питьевой воды, включающей такое органическое вещество как листья и/или такие неорганические вещества как соединения магния и железа, которые могут приводить к исчезновению коричневой окраски. Однако PAC обычно не достаточно для эффективного удаления коричневой окраски воды.

Хлорид железа (III) представляет другой обычный коагулянт. Коагулянты железа (III) работают при больших значениях рН по сравнению с сульфатом алюминия, но являются неэффективными в отношении многих типов заборной воды. Это может заключаться в слабом привкусе воды и вызывать коричневатую окраску керамических конструкций. Дополнительно, использование хлорида железа (III) представляет риск для системы обработки воды.

Специалист в области обработки сточных вод знаком с GB 1518357, который относится к способу очистки промышленных и/или сельскохозяйственных сточных вод, сильно загрязненных органическими веществами, который включает смешивание сточных вод с достаточным количеством подщелачивающего агента, содержащего кальций для повышения рН выше 9, последующее насыщение воды диоксидом углерода, коагуляцию полученного осадка смешиванием воды с коагулирующим агентом и отделение коагулированного осадка от воды.

Специалисту в данной области также знаком EP 0410877, который относится к композиции материала для химической и биологической очистки загрязненных вод, указанная композиция предназначена для распределения в подвергаемой очистке воде и характеризуется тем, что включает по крайней мере два из следующих материалов в гранулированной форме: пористый карбонат кальция, обогащенный микроэлементами, гидрат силиката алюминия, содержащий щелочноземельные металлы. Эти два указанных материала содержат в адсорбированном состоянии определенные бактерии для биологического разрушения органических веществ, содержащих углеродную цепь.

Также в указанной области реферат JP 63229111 описывает порошок микрочастиц карбоната кальция или измельченного угля с размером частиц 0,05-0,001 мм, используемый в качестве флокулянта для очистки воды.

FR 2666080 описывает неорганическую композицию на основе соли алюминия для обработки для очистки воды, характеризующуюся тем, что она имеет форму порошка, состоящего из смеси соли алюминия и карбоната кальция.

Реферат JP 4131198 описывает способ очистки сточных вод, где сточные воды подвергают действию воздуха, диспергированного в виде частиц размером 0,5-10 микрометров. Воздух, диспергированный в виде таких частиц, в достаточной степени перемешивает сточные воды для способствования флокуляции. Жидкость, содержащую минералы, экстрагированные из выветрелого гранита и т.п., инъецируют в кислую среду для получения 100-3000 ч./млн первично очищенной воды. Нейтрализованную воду вторичной обработки приводят к флотации под давлением и перемешивают для удаления осадка и воду третичной обработки фильтруют при помощи устройства, включающего гранулированный материал минералов, таких как карбонат кальция и гранулированный активированный уголь.

Реферат JP 9038414 описывает флокулирующее осаждающее вещество, содержащее грубые частицы карбоната кальция, имеющие средний диаметр частиц 50-500 микрометров, грубые частицы карбоната кальция, имеющие средний диаметр частиц 1-30 микрометров.

WO 95/26932 описывает способ для обработки воды, зараженной водорослями, взвешенными твердыми частицами или токсичными соединениями тяжелых металлов, указанный способ, включающий стадии: (a) добавления к воде флокулирующего агента на основе растворимой соли металла в диапазоне от 5 до 100 миллиграммов на литр воды; (b) добавление к воде 50-2000 миллиграммов кокколитового карбоната кальция на литр воды и (с) образование осадка, включающего указанные водоросли, суспендированные твердые вещества или токсичные соединения тяжелых металлов в указанной воде при рН по крайней мере примерно 7,0.

GB 410739 раскрывает способ очистки и обесцвечивания воды, где воду последовательно или одновременно приводят в контакт с в значительной степени нерастворимым мягким нейтрализующим кислоту агентом, таким как, среди прочих, карбонат кальция, и определенным адсорбирующим агентом.

Специалист в данной области также в курсе документов, относящихся к специфическому удалению фторидов из сточной воды. В указанном контексте, специалист в данной области знает GB 786647, который относится к способу удаления фторидов, растворенных в воде, указанный способ включает подвергание воды обработке при температуре 50ºС или выше трикальций ортофосфатом и карбонатом кальция и/или карбонатом магния.

В указанном контексте, специалист в данной области знает US 5580458, который относится к способу обработки сточных вод, включающему стадии: (a) введения содержащих фтор сточных вод в первый резервуар, наполненный минеральным карбонатом кальция; (b) перемешивания указанных содержащих фтор сточных вод в первом резервуаре путем пневматической аэрации, что вызывает реакцию фторида, содержащегося в сточных водах, с минеральным карбонатом кальция с образованием флокулированного осадка фторида кальция, указанный минеральный карбонат кальция также аэрируют рассеянным воздухом; (с) введения сточных вод из первого резервуара во второй резервуар, наполненный минеральным карбонатом кальция; (d) перемешивания указанных содержащих фтор сточных вод в первом резервуаре пневматической аэрацией, что вызывает реакцию фторида, содержащегося в сточных водах, с минеральным карбонатом кальция с образованием флокулированного осадка фторида кальция, указанный минеральный карбонат кальция также аэрируют рассеянным воздухом, указанная аэрация представляется достаточной, чтобы вызвать аккумуляцию указанного фтора в указанных сточных водах аэробными микроорганизмами in vivo; и (e) отделения флокулированного осадка от сточных вод.

Наконец, специалист в данной области техники знает US 2002/100718, который относится к способу обработки сточных вод для обработки содержащих фтор сточных вод, содержащих органическое вещество, азот, фосфор и пероксид водорода, путем введения сточных вод в анаэробный резервуар, включающий минеральный карбонат кальция, помещенный в анаэробный резервуар; биологически обработанную воду или другую систему, введенную в аэробный резервуар; и минеральный карбонат кальция, помещенный в аэробный резервуар.

Сохраняется необходимость способа обработки воды, который эффективно удаляет органические загрязнители, но в то же время предусматривает легкость использования и низкую стоимость.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения объект растворяют, обеспечивая способ уменьшения количества органического вещества в воде, где реагирующий с поверхности природный карбонат кальция и гидрофобный абсорбент, выбранный из группы, состоящей из талька, гидрофобированного карбоната кальция, гидрофобированного бентонита, гидрофобированного каолинита, гидрофобированного стекла или любой их смеси, приводят в контакт с водой, подвергаемой очистке, реагирующий с поверхности природный карбонат кальция представляет собой продукт реакции природного карбоната кальция с кислотой и диоксидом углерода, который получают на месте обработкой кислотой и/или поставляют извне, и получают реагирующий с поверхности природный карбонат кальция в виде водной суспензии, имеющей рН более 6,0, измеренный при 20ºС, и где по крайней мере один органический компонент не включает смолу. Это означает, что обрабатываемая вода согласно первому аспекту настоящего изобретения не включает смолу, например, из способа бумажного производства или образования пульпы.

В контексте настоящего изобретения термин «органический компонент» следует широко интерпретировать, и он включает конкретные органические соединения, такие как поверхностно-активные вещества, полициклические соединения, холестерин или соединения, продукты разрушения эндокринных желез, а также более сложные органические вещества (например, органические вещества, полученные из микроорганизмов).

Предпочтительно, вода, подвергаемая очистке, включает по крайней мере один из следующих органических компонентов, которые выбирают из группы, состоящей из поверхностно-активных веществ; холестерина; соединений, продуктов разрушения эндокринных желез; аминокислот; белков; углеводов; противовспенивающих агентов; проклеивающих агентов, выбранных из группы, состоящей из димера алкилкетена (AKD), алкенилсукцинового ангидрида (ASA) или их смеси; поливинилацетатов; полиакрилатов, в особенности полиакрилатного латекса; сополимеров стиролбутадиена, в особенности стиренбутадиенового латекса; микроорганизмов; минеральных масел; растительных масел и жиров или любой их смеси.

Как определено выше, в способе согласно первому аспекту настоящего изобретения органические компоненты не включают смолу.

Термин «смола», как используют в настоящем изобретении, относится к определенному типу органического вещества, получаемого в ходе производства бумаги и получения пульпы. Первичный источник волокна при производстве бумаги представляет собой древесину, которую восстанавливают до составляющих ее волокон в ходе получения пульпы при помощи комбинации перемалывания, термической и химической обработок. В ходе указанного способа природная смола, содержащаяся в древесине, высвобождается в технологическую воду в форме микроскопических капель. Указанные капли называют смолой. Химическая композиция смолы обычно подразделяется на четыре класса липофильных компонентов: жиры и жирные кислоты; стирольные эфиры и стиролы; терпеноиды и воски. Химическая композиция зависит от источника волокна, например от породы дерева, и от сезона роста, в который образец был получен.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения задачу решают обеспечением способа для уменьшения количества органических компонентов в воде, где реагирующий с поверхности природный карбонат кальция и гидрофобный адсорбент выбирают из группы, состоящей из талька, гидрофобированного карбоната кальция, гидрофобированного бентонита, гидрофобированного каолинита, гидрофобированного стекла или любой их смеси, приводят в контакт с водой, подвергаемой очистке, реагирующий с поверхности природный карбонат кальция представляет собой продукт реакции природного карбоната кальция с кислотой и диоксидом углерода, который получают на месте обработкой кислотой и/или поставляют извне, и получают реагирующий с поверхности природный карбонат кальция в виде водной суспензии, имеющей рН более 6,0, измеренный при 20ºС, и где по крайней мере один органический компонент выбран из группы, состоящей из поверхностно-активных веществ; холестерина; соединений, продуктов разрушения эндокринных желез; аминокислот; белков; углеводов; противовспенивающих агентов; проклеивающих агентов, выбранных из группы, состоящей из димера алкилкетена (AKD), алкенилсукцинового ангидрида (ASA) или их смеси; поливинилацетатов; полиакрилатов, в особенности полиакрилатного латекса; сополимеров стиролбутадиена, в особенности стиренбутадиенового латекса; микроорганизмов; минеральных масел; растительных масел и жиров и любой их смеси.

В способе согласно второму аспекту настоящего изобретения подвергаемая обработке вода может содержать смолу дополнительно к органическим компонентам, упомянутым выше.

Последующие утверждения относятся к способу согласно первому аспекту, а также способу согласно второму аспекту настоящего изобретения.

Предпочтительно органические соединения, удаляемые способом по настоящему изобретению, представляют собой амфифильные, т.е. такие соединения, которые имеют по крайней мере одну гидрофильную часть и по крайней мере одну липофильную часть в одной и той же молекуле. Таким образом, предпочтительно, чтобы органические соединения, перечисленные выше, были выбраны при условии, чтобы они имели амфифильный характер.

Предпочтительно гидрофильная часть включает по крайней мере одну полярную и/или ионную функциональную группу, такую как гидроксил, карбоновая кислота, ангидрид карбоновой кислоты, амидную, нитрильную, карбоксилатную или аммониевую группу. Предпочтительно липофильная часть включает по крайней мере два атома углерода, более предпочтительно по крайней мере четыре или даже шесть атомов углерода, которые связаны друг с другом, например, в форме линейной или разветвленной алкильной или алкиленовой группы, но не связаны с полярной и/или ионной функциональной группой.

В предпочтительном варианте осуществления противовспенивающий агент; проклеивающий агент, выбранный из группы, состоящей из димера алкилкетена (AKD), алкенилсукцинового ангидрида (ASA) или их смеси; поливинилацетат; полиакрилат, такой как полиакрилатный латекс; сополимер стиролбутадиена, такой как стиренбутадиеновый латекс, выбирают из группы адгезивных веществ.

Адгезивные соединения представляют собой потенциально образующие осадок компоненты, происходящие из вторичной бумаги. Обычные примеры включают клей, термоплавкий пластик, типографские краски и латекс. Бумажная промышленность использует различные количества вторичного волокна или бумаги в качестве источника композиции бумаги по волокну при производстве продуктов сатинированной бумаги. Вторичная бумага часто загрязнена синтетическими полимерными материалами, упомянутыми выше, и указанные полимерные материалы относятся к адгезивным в области производства бумаги. Адгезивные материалы отличаются от смолы, которая естественным образом встречается в смолистом материале экстракционной фракции древесины. Приводится ссылка на E.L. Back и L.H. Allen, «Pitch Control, Wood Resin and Deresination», Tappi Press, Atlanta, 2000, где адгезивные вещества описаны более подробно. Как указано выше, выгодные результаты получают в способе по настоящему изобретению, если подвергаемая обработке вода включает противовспенивающие агенты; проклеивающие агенты, выбранные из группы, состоящей из димера алкилкетена (AKD), алкенилсукцинового ангидрида (ASA) или их смесей; поливинилацетаты; полиакрилаты, такие как полиакрилатный латекс; сополимеры стиролбутадиена, такие как стиренбутадиеновый латекс, которые выбирают из группы адгезивных веществ.

Предпочтительно органический компонент представляет собой поверхностно-активное вещество. Поверхностно-активное вещество может быть ионогенным или неионогенным. Если поверхностно-активное вещество представляет собой анионогенное, оно может иметь функциональную группу, выбранную из карбоксилата, сульфата или сульфоната. Если поверхностно-активное вещество представляет собой катионогенное, его функциональная группа может представлять собой четвертичную аммонийную группу.

Если подвергаемая обработке вода содержит продукты разрушения эндокринных желез, их предпочтительно выбирают из группы, включающей, например, эндогенные гормоны, такие как 17β-эстрадиол (E2), эстрон (E1), эстриол (E3), тестостерон или дигидротестостерон; фито- и микогормоны, такие как β-ситостерол, генистеин, даидзеин или зералеон; лекарственные препараты, такие как 17α-этинилэстрадиол (EE2), местранол (ME), диэтилстилбестрол (DES); и промышленные химические вещества, такие как 4-нонилфенол (NP), 4-третоктилфенол (ОР), бис-фенол А (ВРА), трибутилин (ТВТ), метилртуть, фталаты, РАК или РСВ.

Если вода, подвергаемая очистке, включает противовспенивающий агент, он может представлять собой гликолевый эфир этиленоксида или противовспенивающий агент на основе силиконового масла, противовспенивающий агент на основе сложного эфира жирной кислоты или любую их смесь. Как указано выше, противовспенивающий агент предпочтительно выбирают из адгезивных веществ.

Если вода, подвергаемая очистке, включает микроорганизмы, они представляют собой, предпочтительно, выбранные из бактерий, грибов, архей и простейших.

Предпочтительные растительные масла представляют собой пищевые масла, такие как кокосовое масло, кукурузное масло, хлопковое масло, каноловое масло, пальмовое масло, соевое масло или подсолнечное масло.

Вода, предпочтительно подвергаемая очистке согласно способу по настоящему изобретению, включает технологическую воду из процессов производства, промышленные сточные воды, питьевую воду, городские сточные воды, сточные воды или технологическую воду из пивоварен или других производств напитков или сточные воды или технологическую воду из бумажного производства.

В контексте настоящего изобретения, термин «технологическая вода» относится к любой воде, которая необходима для проведения или поддержания производственного способа. Термин «сточные воды» относится к любой воде, выпускаемой из места ее использования, например промышленного предприятия.

Реагирующий с поверхности природный карбонат кальция

Реагирующий с поверхности природный карбонат кальция для использования в способе по настоящему изобретению получают реакцией природного карбоната кальция с кислотой и с диоксидом углерода, где диоксид углерода получают на месте обработкой кислотой и/или поставляют из внешнего источника.

Предпочтительно природный карбонат кальция выбирают из мрамора, мела, кальцита, доломита, известняка или их смесей. В предпочтительном варианте осуществления природный карбонат кальция измельчают перед обработкой кислотой и диоксидом углерода. Стадию измельчения можно проводить в любом традиционном устройстве для измельчения, таком как дробилка, известном специалисту в данной области.

Реагирующий с поверхности природный карбонат кальция для использования в способе очистки воды по настоящему изобретению получают в виде водной суспензии, имеющей рН, измеренный при 20ºС, выше 6,0, предпочтительно выше 6,5, более предпочтительно выше 7,0, еще более предпочтительно выше 7,5. Как будет обсуждаться ниже, реагирующий с поверхности природный карбонат кальция можно вводить в контакт с водой, подвергаемой очистке, добавлением указанной водной суспензии в воду. Также возможно изменять рН водной суспензии перед добавлением в воду, подвергаемую очистке, например, путем добавления дополнительной воды. В качестве альтернативы, водную суспензию можно высушивать и приводить в контакт с водой реагирующий с поверхности природный карбонат кальция в форме порошка или в форме гранул. Другими словами, необходимо повышение рН до величины, большей 6,0, после обработки кислотой и диоксидом углерода для обеспечения реагирующего с поверхности природного карбоната кальция, обладающего полезными адсорбционными свойствами, описанными здесь.

В предпочтительном способе для получения водной суспензии реагирующий с поверхности природный карбонат кальция, тонко измельченный (как, например, перемалыванием) или нет, суспендируют в воде. Предпочтительно суспензия имеет содержание природного карбоната кальция в диапазоне от 1% масс. до 80% масс., более предпочтительно от 3% масс. до 60% масс. и еще более предпочтительно от 5% масс. до 40% масс. от массы суспензии.

В следующей стадии кислоту добавляют к водной суспензии, содержащей природный карбонат кальция. Предпочтительно кислота имеет pK_a при 25ºС 2,5 или менее. Если pK_a при 25ºС составляет 0 или менее, кислоту предпочтительно выбирают из серной кислоты, соляной кислоты или их смеси. Если pK_a при 25ºС составляет 2,5, кислоту предпочтительно выбирают из H₂SO₃, HSO₄ ^-, H₃PO₄, щавелевой кислоты или их смесей. Одну или несколько кислот можно добавлять к суспензии в виде концентрированного раствора или в виде более разбавленного раствора. Предпочтительно молярное отношение кислоты к природному карбонату кальция составляет от 0,05 до 4, более предпочтительно от 0,1 до 2.

В качестве альтернативы, также возможно добавлять кислоту к воде перед суспендированием природного карбоната кальция.

В следующей стадии природный карбонат кальция обрабатывают диоксидом углерода. Если для кислотной обработки природного карбоната кальция используют сильную кислоту, такую как серная кислота или соляная кислота, автоматически образуется диоксид углерода. В качестве альтернативы, оксид углерода можно подавать из внешнего источника.

Обработку кислотой и обработку диоксидом углерода можно проводить одновременно, как в случае использования сильной кислоты. Также можно сначала проводить обработку кислотой, например кислотой средней силы, имеющей pK_a в диапазоне от 0 до 2,5, с последующей обработкой диоксидом углерода, поставляемым из внешнего источника.

Предпочтительно концентрация газообразного диоксида углерода в суспензии составляет, выраженная по объему как соотношение (объем суспензии):(объем газообразного CO₂), от 1:0,05 до 1:20, еще более предпочтительно от 1:0,05 до 1:5.

В предпочтительном варианте осуществления стадию обработки кислотой и/или стадию обработки диоксидом углерода повторяют по крайней мере один раз, более предпочтительно несколько раз.

После обработки кислотой и обработки диоксидом углерода рН водной суспензии, измеренный при 20ºС, естественным образом достигает величины выше 6,0, предпочтительно выше 6,5, более предпочтительно выше 7,0, еще более предпочтительно выше 7,5, с получением, таким образом, реагирующего с поверхности природного карбоната кальция в виде водной суспензии, имеющей рН выше 6,0, предпочтительно выше 6,5, более предпочтительно выше 7,0, еще более предпочтительно выше 7,5. Если водную суспензию оставляют достигать равновесия, то рН составляет выше 7. Можно достичь рН выше 6,0 без добавления основания, если перемешивание водной суспензии продолжают в течение достаточного промежутка времени, предпочтительно от 1 часа до 10 часов, более предпочтительно от 1 часа до 5 часов.

В качестве альтернативы, до достижения равновесия, которое достигается при рН выше 7, рН водной суспензии можно повысить до величины более 6 путем добавления основания после обработки диоксидом углерода. Может быть использовано любое обычно применяемое основание, такое как гидроксид натрия или гидроксид кальция.

В описанных выше стадиях способа, т.е. обработка кислотой, обработка диоксидом углерода и установление рН, получают реагирующий с поверхности природный карбонат кальция, имеющий хорошие адсорбционные свойства.

Дополнительные подробности о получении реагирующего с поверхности природного карбоната кальция описаны в WO 00/39222 и US 2004/0020410 А1, посредством чего содержание указанных ссылок включено в настоящую заявку. Согласно указанным документам реагирующий с поверхности природный карбонат кальция используют в качестве наполнителя при бумажном производстве.

В предпочтительном варианте осуществления реагирующий с поверхности природный карбонат кальция, природный карбонат кальция реагирует с кислотой и/или диоксидом углерода в присутствии по крайней мере одного соединения, выбранного из группы, состоящей из силиката, оксида кремния, гидроксида алюминия, алюмината щелочноземельного металла, такого как алюминат натрия или калия, оксида магния или их смесей. Предпочтительно по крайней мере один силикат выбирают из силиката алюминия, силиката кальция или силиката щелочноземельного металла. Указанные компоненты можно добавлять в водную суспензию, включающую природный карбонат кальция, перед добавлением кислоты и/или диоксида углерода. В качестве альтернативы, компонент(ы) силикат и/или диоксид кремния, и/или гидроксид алюминия, и/или алюминат щелочноземельного металла, и/или оксид магния можно добавлять в водную суспензию природного карбоната кальция после начала реакции природного карбоната кальция с кислотой и/или диоксидом углерода. Дополнительные подробности получения реагирующего с поверхности природного карбоната кальция в присутствии по крайней мере одного из компонента(ов) силиката и/или диоксида кремния, и/или гидроксида алюминия, и/или алюмината щелочноземельного металла описаны в WO 2004/083316, посредством чего содержание указанной ссылки включено в настоящую заявку.

Реагирующий с поверхности природный карбонат кальция можно хранить в виде суспензии, необязательно дополнительно стабилизированной диспергирующим веществом. Могут быть использованы обычно используемые диспергирующие вещества, известные специалисту в данной области техники. Диспергирующее вещество может быть анионогенным или катионогенным. Предпочтительное диспергирующее вещество представляет собой полиактировая кислота.

В качестве альтернативы, описанная выше водная суспензия может быть высушена с получением, таким образом, реагирующего с поверхности природного карбоната кальция в форме гранул или порошка.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения реагирующий с поверхности природный карбонат кальция имеет удельную площадь поверхности от 5 м²/г до 200 м²/г, более предпочтительно от 20 м²/г до 80 м²/г и еще более предпочтительно от 30 м²/г до 60 м²/г, измеренную при использовании атмосферы азота и способа BET согласно ISO 9277.

Дополнительно, представляется предпочтительным, чтобы реагирующий с поверхности природный карбонат кальция имел средневзвешенный диаметр гранул d₅₀ в диапазоне от 0,1 до 50 мкм, более предпочтительно от 0,5 до 25 мкм, еще более предпочтительно от 0,7 до 7 мкм, измеренный согласно седиментационному способу. Измерения средневзвешенного диаметра гранул проводили при использовании устройства Sedigraph 5100^TM, как более подробно описано в экспериментальной части ниже.

В предпочтительном варианте осуществления реагирующий с поверхности природный карбонат кальция имеет удельную площадь поверхности в диапазоне от 15 до 200 м²/г и средневзвешенный диаметр гранул в диапазоне от 0,1 до 50 мкм. Более предпочтительно удельная площадь поверхности находится в диапазоне от 20 до 80 м²/г, и средневзвешенный диаметр гранул находится в диапазоне от 0,5 до 25 мкм. Еще более предпочтительно удельная площадь поверхности находится в диапазоне от 30 до 60 м²/г, и средневзвешенный диаметр гранул находится в диапазоне от 0,7 до 7 мкм.

Предпочтительно реагирующий с поверхности природный карбонат кальция имеет пористость внутри частиц в диапазоне от 20% об. до 40% об., измеренную ртутной порометрией. Подробности способа измерения приведены ниже в экспериментальной части.

Гидрофобный адсорбент

Дополнительно к реагирующему с поверхности природному карбонату кальция, описанному выше, подвергаемую очистке воду необходимо приводить в контакт с гидрофобным адсорбентом, выбранным из группы, состоящей из талька, гидрофобированного карбоната кальция, гидрофобированного бентонита, гидрофобированного каолинита, гидрофобированного стекла или их смеси.

(а) Тальк

Тальки, которые используют в настоящем изобретении, представляют собой любые коммерчески доступные тальки, такие как, например, тальки из Соткамо (Финляндия), Три Спрингс (Австралия), Хайченг (Китай), Альп (Германия), Флоренции (Италия), Тирола (Австрия), Шетландии (Шотландия), Трансвааля (Южная Африка), Аппалачских гор, Калифорнии, Вермонта и Техаса (США), Норвегии.

В зависимости от происхождения грубого талька в нем могут содержаться несколько примесей, таких как хлорит, доломит и магнезит, амфиболит, биотит, хризолит, пироксен, кварц и серпентин.

Предпочтительными для использования в настоящем изобретении являются тальки, имеющие содержание чистого талька >90% по массе, например >95% по массе или >97% по массе и вплоть до >100% по массе.

Композицию и чистоту тальков, используемых в настоящем изобретении, анализировали рентгеновской флуоресценцией (XRF) (ARL 9400 Sequential XRF) и рентгеновской дифракцией (XRD) (от 5 до 100º 2-тета Брагговская дифракция при использовании Bruker AXS D8 S=Advanced XRD системой СС излучением CuKα, щелей с автоматической дивергенцией и линейного позиционно-чувствительного детектора. Ток и вольтаж трубки составляли 50 мА или 35 кВ, соответственно, размер шага составлял 0,02º 2тета и время счета импульсов 0,5 с·шаг^-1).

Частицы талька, используемые в настоящем изобретении, могут иметь величину d₅₀, измеренную согласно седиментационному способу, как описано выше, в диапазоне от от 0,1 до 50 мкм, например от 0,2 до 40 мкм, предпочтительно от 0,3 до 30 мкм, более предпочтительно от 0,4 до 20 мкм, в частности от 0,5 до 10 мкм, например от 1,4 до 7 мкм.

Удельная площадь поверхности талька может быть в диапазоне от 3 м²/г до 100 м²/г, предпочтительно в диапазоне от 7 м²/г до 80 м²/г, более предпочтительно в диапазоне от 9 м²/г до 60 м²/г, например 51 м²/г, в особенности предпочтительно в диапазоне от 10 м²/г до 50 м²/г, например 30 м²/г, измеренная при использовании атмосферы азота и способа BET согласно ISO 9277.

Тальк можно использовать в форме порошка. В качестве альтернативы, его можно сохранять в суспензии, необязательно дополнительно стабилизированной диспергирующим веществом. Могут быть использованы обычно используемые диспергирующие вещества, известные специалисту в данной области техники. Диспергирующее вещество может быть анионогенным или катионогенным.

(b) Гидрофобированный карбонат кальция

Или в качестве альтернативы, или дополнительно к одному или нескольким другим гидрофобным адсорбентам, в качестве гидрофобного адсорбента может быть использован гидрофобированный карбонат кальция.

Гидрофобированный карбонат кальция можно получать путем любого традиционного способа гидрофобирования, известного специалисту в данной области. В настоящем контексте, делаются ссылки на описания EP-A-1362078, GB 1192063 и WO 2005/121257.

В предпочтительном варианте осуществления гидрофобизирующий агент, используемый для обработки карбоната кальция, формулы R-X, где R представляет собой углеродный остаток, имеющий от 8 до 24 атомов углерода, предпочтительно выбранный из алкила, алкиларила, арилалкила, арила, и Х представляет собой функциональную группу, предпочтительно выбранную из группы, состоящей из карбоксилата, амина, гидроксила или фосфоната. Более предпочтительно, гидрофобизирующий агент, формулы R-X, выбирают из жирных кислот, жирных аминов или жирных спиртов.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения гидрофобирование осуществляют обработкой карбоната кальция жирными кислотами, полисилоксанами, такими как полидиалкилсилоксаны, или их смесью, как описано в документах, цитированных выше.

Предпочтительно гидрофобированный карбонат кальция получают обработкой карбоната кальция жирной кислотой или смесью жирных кислот, имеющих от 10 до 24 атомов углерода. Предпочтительно жирная кислота представляет собой стеариновую кислоту, пальмитиновую кислоту, бегеновую кислоту или любую их смесь.

Карбонат кальция, подвергнутый гидрофобирующей обработке, может быть выбран из природного карбоната кальция, осажденного карбоната кальция или природного почвенного карбоната кальция.

Предпочтительно карбонат кальция, подвергнутый гидрофобирующей обработке, представляет собой природный реагирующий с поверхности карбонат кальция.

Степень гидрофобирования (Х) можно устанавливать за счет процента доступной площади поверхности, покрытой гидрофобирующим агентом, описанным выше, в частности, жирных кислот. Предпочтительно по крайней мере 20% удельной площади поверхности карбоната кальция покрыто гидрофобирующим агентом. В другом предпочтительном варианте осуществления по крайней мере 30%, по крайней мере 40% или по крайней мере 50% удельной площади поверхности покрыто гидрофобирующим агентом.

Предпочтительно степень гидрофобирования устанавливают при величине, все еще позволяющей формирование суспензии частиц гидрофобного адсорбента в воде, предназначенной для обработки, при приемлемой степени перемешивания. Следует избегать флотации гидрофобного адсорбента на поверхности даже при приемлемой степени перемешивания.

Если для гидрофобирования используют жирную кислоту, степень покрытия поверхности может быть рассчитана по следующей формуле:

X=δm_Exp/(M_FA*A_s*η_A),

где

X: степень гидрофобирования,

δm_Exp: экспериментальная потеря массы в TGA в диапазоне от 150ºС до 400ºС,

M_FA