Поверхностно-обработанный карбонат кальция и его применение для очистки воды и для осушения ила и осадков

Поверхностно-обработанный карбонат кальция и его применение для очистки воды и для осушения ила и осадков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к способу очистки воды и/или осушения ила и/или осадков, применению поверхностно-обработанного карбоната кальция для очистки воды и/или осушения ила и/или осадков, а также применению поверхностно-обработанного карбоната кальция для снижения количества полимерных помощников флокуляции в воде и/или иле, и/или осадках, и композитному материалу, содержащему поверхностно-обработанный карбонат кальция и примеси, происходящие из различных источников, получаемого с помощью упомянутого способа.

Загрязнение воды является серьезной проблемой по всему миру. При этом предполагается, что загрязнение воды является основной причиной смерти и болезней в развивающихся странах, но индустриально-развитые страны также продолжают бороться с этими проблемами загрязнения. Обычно воду, илы и осадки называют загрязненными, когда они испорчены антропогенными примесями и либо не могут применяться людьми, например, в качестве питьевой воды, и/или оказывают отрицательное воздействие на водную и/или наземную флору и фауну.

Конкретные примеси или загрязнители, приводящие к загрязнению воды, илов и осадков, включают в себя широкое множество химических веществ, патогенов и физических или чувствительных изменений, таких как повышенная температура и изменение цвета. При этом химические примеси могут включать органические вещества, а также неорганические вещества. В частности, многие неорганические вещества могут также встречаться в природе (соли кальция, соли натрия, соли марганца и др.), так что их концентрация часто является ключом при определении, что является природным компонентом воды, ила или осадков, а что является примесью. Источники таких загрязнений воды, ила или осадков обычно происходят из городских сточных вод, т.е. бытовых сточных вод или смеси бытовых сточных вод с промышленными сточными водами и/или дождевыми сточными водами, а также промышленных сточных вод, т.е. любых сточных вод, которые выпускают из зданий, используемых для осуществления какого либо производства или промышленности.

В данной области техники предложено несколько подходов к очистке загрязненной воды, ила или осадков. Например, один подход включает в себя добавление флокулянтов для удаления или, по меньшей мере, снижения количества примесей, таких как тонкие твердые вещества, микроорганизмы и растворенные неорганические и органические материалы. Флокуляцией называется способ, где растворенные соединения и/или коллоидные частицы удаляются из раствора в форме хлопьев. Данный термин также применяется для обозначения способа, с помощью которого тонкие частицы заставляют собираться вместе в хлопья. Хлопья могут затем всплывать к верху жидкости, оседать на дно жидкости или могут легко отфильтровываться от жидкости.

Флокулянты или флокулирующие агенты представляют собой химические вещества, которые используют, чтобы способствовать флокуляции. Флокулянты применяют в способах обработки воды, чтобы улучшить осаждение или способность к фильтрации мелких частиц. Многие флокулянты представляют собой многовалентные катионы, такие как алюминий, железо, кальций или магний. Эти положительно заряженные ионы взаимодействуют с отрицательно заряженными частицами и молекулами, снижая барьеры для агрегации. Кроме того, многие из этих химических веществ, при надлежащем pH и других условиях, реагируют с водой, образуя нерастворимые гидроксиды, которые при осаждении соединяются вместе, образуя длинные цепочки или сети, физически захватывающие мелкие частицы в большие хлопья.

Обычно применяемыми флокулянтами или коагулянтами являются сульфат алюминия или хлорид полиалюминия (ПАХ). Сульфат алюминия реагирует с водой с образованием хлопьев гидроксида алюминия. Коагуляция с соединениями алюминия может оставлять остаток алюминия в конечной воде, который может быть токсичным для людей при высоких концентрациях. В растворах хлорида полиалюминия (ПАХ) ионы алюминия формируются в полимеры, состоящие из кластеров ионов, соединенных мостиками из атомов кислорода. ПАХ применяют, например, для обработки коричневой питьевой воды, содержащей органические материалы, такие как листья, и/или неорганические материалы, такие как соединения железа и марганца, которые вызывают коричневое окрашивание. Однако ПАХ обычно не достаточно для удаления всего коричневого окрашивания из воды.

Хлорид железа (III) является другим обычным коагулянтом. Коагулянты на основе железа (III) работают в большем диапазоне pH, чем сульфат алюминия, но не эффективны для многих источников воды. Коагуляция с соединениями железа обычно оставляет остаток железа в конечной воде. Это может придавать слабый вкус воде и может вызывать коричневатые пятна на фарфоровых предметах. Кроме того, хлорид железа (III) вызывает опасность коррозии в системах водоочистки.

Другие, хорошо известные флокулянты для обработки воды, основанные на высокой удельной площади поверхности, такие как активированный уголь или бентонит, имеют тот общий недостаток, что их очень трудно отделять после адсорбции удаляемого вещества из среды из-за их мелкодисперсного состояния.

Специалист также знает US 2006/0273039 А1, который касается продукта и устройства для очистки воды или промышленной и сточной воды, который включает в себя смесь диатомита, которую нагревают и перемешивают, придавая повышенный отрицательный электрический заряд диатомиту. ЕР 20111766 А1 касается способа снижения количества органических компонентов в воде, в котором поверхностно-обработанный природный карбонат кальция и гидрофобный адсорбент, выбранный из группы, состоящей из талька, гидрофобизованного карбоната кальция, гидрофобизованного бентонита, гидрофобизованного каолинита, гидрофобизованного стекла или их смеси, приводят в контакт с очищаемой водой, где поверхностно-обработанный природный карбонат кальция представляет собой продукт реакции природного карбоната кальция с кислотой и диоксидом углерода, который образуется in situ путем кислотной обработки и/или поставляется извне, и данный поверхностно-обработанный природный карбонат кальция готовят в виде водной суспензии, имеющей pH больше чем 6,0, измеренный при 20°C. ЕР 1982759 А1 касается способа очистки воды, в котором поверхностно-обработанный природный карбонат кальция приводят в контакт с очищаемой водой, где поверхностно-обработанный природный карбонат кальция представляет собой продукт реакции природного карбоната кальция с кислотой и диоксидом углерода, который образуется in situ путем кислотной обработки и/или поставляется извне. ЕР 1974807 А1 касается удаления эндокринных разрушающих соединений из водной среды путем добавления поверхностно-обработанного природного карбоната кальция или водной суспензии, содержащей поверхностно-обработанный карбонат кальция и имеющей pH больше чем 6,0, измеренный при 20°C, к данной среде, где поверхностно-обработанный карбонат кальция представляет собой продукт реакции природного карбоната кальция с диоксидом углерода и одной или несколькими кислотами. ЕР 1974806 А1 касается способа очистки воды путем добавления поверхностно-обработанного природного карбоната кальция или водной суспензии, содержащей поверхностно-обработанный карбонат кальция и имеющей pH больше чем 6,0, измеренный при 20°C, к среде, где поверхностно-обработанный карбонат кальция представляет собой продукт реакции природного карбоната кальция с диоксидом углерода и одной или несколькими кислотами. ЕР 1493716 А1 касается способа обработки воды, в котором к сточным водам, содержащим фторид ион и/или фосфат ион, добавляют кальций-содержащее соединение, и затем добавляют пленкообразующий агент и комплексующий агент.

Одна проблема с добавлением таких флокулянтов, однако, заключается в том, они связывают и агломерируют только органические примеси, тогда как неорганические примеси остаются тонкодиспергированными в образце воды. Кроме того, флокулированные материалы необходимо удалять из водной фазы путем процесса осушения, такого как фильтрация или центрифугирование, так что получаемый осадок на фильтре может устраняться, например, сжиганием. Однако из-за общего неполного процесса флокуляции содержание воды в таких полученных осадках на фильтре приводит к очень высокому расходу энергии при сжигании.

Другая стратегия включает в себя применение полимерных помощников флокуляции в соединении с другими неорганическими флокулянтами. Однако при использовании в комбинации с одним из вышеуказанных неорганических флокулянтов, таким как хлорид железа (III), полимерные помощники флокуляции должны быть катионными, т.е. должны иметь общий положительный заряд для эффективного действия в качестве помощников флокуляции. Длинные цепочки положительно заряженных полимеров могут помогать упрочнению хлопьев, делая их большими, более быстро оседающими и легкими для фильтрации. Из-за ограничения на катионные полимеры гибкость способа снижается.

Известным полимерным помощником флокуляции является полиакриламид. Путем использования особых сомономеров может быть обеспечен анионный, а также катионный полиакриламид. Однако, как уже указано выше, при использовании в комбинации с неорганическими флокулянтами, такими как хлорид железа (III), эффективным является только катионный полиакриламид.

Однако одна проблема при таком подходе заключается в том, что эти полимерные помощники флокуляции обычно передозируют в большой степени, чтобы гарантировать агломерацию всех тонких твердых частиц в обрабатываемой воде. Таким образом, после отделения флокулированного материала от водной фазы содержание полиакриламида в фильтрате обычно увеличивается из-за больших количеств применяемых полимерных помощников флокуляции. Однако, так как существуют строгие экологические требования в отношении воды, содержащей полимерные помощники флокуляции и особенно полиакриламид, данный фильтрат нельзя легко распределять в природе, и, таким образом, требуются стадии очистки, потребляющие дополнительное время и затраты, для удаления полимерного помощника флокуляции из фильтрата.

Следовательно, существует постоянная потребность в альтернативных способах обработки воды, которые обеспечивают лучшие характеристики, чем существующие способы, и эффективно снижают концентрацию примесей и особенно неорганических примесей, и концентрацию полимерных помощников флокуляции в обрабатываемой сточной воде, а также обеспечивающие легкое выполнение при низких расходах.

Эта и другие цели решаются с помощью объекта настоящего изобретения. Согласно первому аспекту настоящего изобретения обеспечивается способ очистки воды и/или осушения ила и/или осадков, включающий следующие стадии:

a) обеспечения очищаемой воды и/или осушаемого ила и/или осадков, содержащих примеси;

b) обеспечения, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция, где, по меньшей мере, 1% доступной площади поверхности карбоната кальция покрыт покрытием, содержащим, по меньшей мере, один катионный полимер, и

c) осуществления контакта данной воды и/или ила и/или осадков из стадии a) с, по меньшей мере, одним поверхностно-обработанным карбонатом кальция стадии b) для получения композитного материала из поверхностно-обработанного карбоната кальция и примесей.

Изобретатели неожиданно обнаружили, что вышеуказанный способ согласно настоящему изобретению приводит к улучшенному качеству полученного осадка на фильтре и очищенной воды, обеспечивая меньшие количества полимерных помощников флокуляции, чем вода, ил и/или осадки, обработанные таким же образом, но без контакта с, по меньшей мере, одним поверхностно-обработанным карбонатом кальция (стадия c)). Более конкретно, изобретатели обнаружили, что качество воды и осадка на фильтре, получаемых с помощью способа фильтрации, может быть улучшено с помощью определенного карбоната кальция, который поверхностно обработан катионными полимерами.

Следует понимать, что для целей настоящего изобретения следующие термины имеют следующее значение:

Термин ″очистка″ в понимании настоящего изобретения относится к удалению вредных соединений и/или других соединений, не допускаемых в воде. Кроме того, данный термин касается снижения концентрации естественно присутствующих соединений в воде.

Термин ″осушение″ в понимании настоящего изобретения относится к удалению остаточной жидкости из ила и/или осадков.

Термин ″примеси″ в понимании настоящего изобретения относится к существующим в природе соединениям, когда их концентрация в воде и/или иле и/или осадках выше природной концентрации, и/или соединениям, которые не встречаются в природе.

Термин ″карбонат кальция″ в понимании настоящего изобретения относится к земному или природному карбонату кальция (ПКК) и/или синтетическому или осажденному карбонату кальция (ОКК), и/или поверхностно-модифицированному карбонату кальция (МКК). ″Природный карбонат кальция″ в понимании настоящего изобретения представляет собой карбонат кальция, полученный из природных источников, таких как известняк, мрамор или мел, или доломит, и обработанный путем такой обработки, как измельчение, отсеивание и/или фракционирование с помощью мокрого и/или сухого способа, например, с помощью циклона или сортировщика. ″Осажденный карбонат кальция″ (ОКК) в понимании настоящего изобретения представляет собой синтезированный материал, обычно получаемый осаждением после реакции диоксида углерода и извести в водной среде или осаждением источника ионов кальция и карбоната в воде. ″Поверхностно-модифицированный карбонат кальция″ (МКК) в понимании настоящего изобретения относится к природному карбонату кальция и/или осажденному карбонату кальция, полученному путем его реакции с кислотой или ионом и с диоксидом углерода до приготовления поверхностно-обработанного карбоната кальция, где диоксид углерода образуется in situ за счет кислотной обработки и/или подается из внешнего источника.

Термин ″поверхностно-обработанный″ карбонат кальция в понимании настоящего изобретения относится к природному карбонату кальция и/или осажденному карбонату кальция, и/или поверхностно-модифицированному карбонату кальция, который обработали катионными полимерами в дополнительной стадии обработки, чтобы сделать поверхность частиц карбоната кальция более катионной.

Термин ″катионный полимер″ в понимании настоящего изобретения относится к любому полимеру, обеспечивающему общий положительный заряд при соединении с частицами карбоната кальция. Таким образом, присутствие анионных мономерных звеньев не исключается, пока есть все еще достаточное количество катионных мономерных звеньев, обеспечивающих общий положительный заряд. Это применимо к амфотерным полимерам, которые обеспечивают общий положительный заряд при соединении с частицами карбоната кальция.

Термин ″доступная площадь поверхности″ в понимании настоящего изобретения относится к поверхности частиц карбоната кальция, которая доступна или открыта катионному полимеру, наносимому путем технологий смешения и/или нанесения, известных специалисту и формирующих монослой катионного полимера на поверхности частиц карбоната кальция. В этой связи, следует заметить, что количество катионного полимера, требуемое для полного насыщения доступной площади поверхности, определяется как монослойная концентрация. Более высокие концентрации могут быть выбраны для формирования двухслойных или многослойных структур на поверхности частицы карбоната кальция. Такие монослойные концентрации легко могут быть вычислены специалистом на основании публикации Papirer, Schultz and Turchi (Eur. Polym. J., Vol.20, №12, pp.1155-1158, 1984).

Другой аспект настоящего изобретения направлен на применение поверхностно-обработанного карбоната кальция для очистки воды и/или осушения ила и/или осадков, в котором, по меньшей мере, 1% доступной площади поверхности карбоната кальция покрыт покрытием, содержащим, по меньшей мере, один катионный полимер. Другой аспект настоящего изобретения направлен на применение поверхностно-обработанного карбоната кальция для снижения количества полимерных помощников флокуляции в воде и/или иле и/или осадках, в котором, по меньшей мере, 1% доступной площади поверхности карбоната кальция покрыт покрытием, содержащим, по меньшей мере, один катионный полимер.

Предпочтительно, когда поверхностно-обработанный карбонат кальция содержит природный карбонат кальция и/или осажденный карбонат кальция и/или поверхностно-модифицированный карбонат кальция, предпочтительно поверхностно-модифицированный карбонат кальция. Также предпочтительно, когда источник природного карбоната кальция (ПКК) выбирают из мрамора, мела, кальцита, доломита, известняка и их смесей, и/или осажденный карбонат кальция выбирают из одной или нескольких кристаллических форм из арагонитной, фатеритной и кальцитной минералогических кристаллических форм. Также предпочтительно, когда частицы карбоната кальция поверхностно-обработанного карбоната кальция имеют величину средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ от 0,04 мкм до 250 мкм, предпочтительно от 0,06 мкм до 225 мкм, более предпочтительно от 1 мкм до 200 мкм, еще более предпочтительно от 1 мкм до 150 мкм и наиболее предпочтительно от 1 мкм до 100 мкм, и/или частицы карбоната кальция поверхностно-обработанного карбоната кальция имеют удельную площадь поверхности от 1 до 250 м²/г, более предпочтительно от 20 до 200 м²/г, еще более предпочтительно от 30 до 150 м²/г и наиболее предпочтительно от 30 до 100 м²/г. Также предпочтительно, когда покрытие поверхностно-обработанного карбоната кальция содержит, по меньшей мере, один катионный полимер, имеющий плотность положительного заряда в интервале от 1 мэкв/г до 15 мэкв/г, более предпочтительно в интервале от 2,5 мэкв/г до 12,5 мэкв/г и наиболее предпочтительно в интервале от 5 мэкв/г до 10 мэкв/г, и/или покрытие поверхностно-обработанного карбоната кальция содержит, по меньшей мере, один катионный полимер, в котором, по меньшей мере, 60% мономерных звеньев имеют катионный заряд, предпочтительно, по меньшей мере, 70%, более предпочтительно, по меньшей мере, 80%, еще более предпочтительно, по меньшей мере, 90% и наиболее предпочтительно все 100%. Также предпочтительно, когда покрытие поверхностно-обработанного карбоната кальция содержит, по меньшей мере, один катионный полимер, имеющий средневзвешенную молекулярную массу M_w ниже 1000000 г/моль, более предпочтительно от 50000 до 750000 г/моль, еще более предпочтительно от 50000 до 650000 г/моль и наиболее предпочтительно от 100000 до 300000 г/моль. Также предпочтительно, когда покрытие поверхностно-обработанного карбоната кальция содержит, по меньшей мере, один катионный полимер, представляющий собой гомополимер, основанный на мономерных звеньях, выбранных из группы, состоящей из солей диаллилдиалкиламмония; третичных и четвертичных аминов; четвертичных иминов; акриламида; метакриламида; N,N-диметилакриламида; акриловой кислоты; метакриловой кислоты; винилсульфоновой кислоты; винилпирролидона; гидроксилэтилацетата; стирола; метилметакрилата и винилацетата, предпочтительно солей диаллилдиалкиламмония и акриловой кислоты и наиболее предпочтительно хлорида диаллилдиалкиламмония и акриловой кислоты. Также предпочтительно, когда покрытие поверхностно-обработанного карбоната кальция содержит, по меньшей мере, один катионный полимер, представляющий собой сополимер, основанный на мономерных звеньях, выбранных из солей диаллилдиалкиламмония и метакриловой кислоты, и сомономерных звеньях, выбранных из группы, состоящей из акриламида; метакриламида; N,N-диметилакриламида; акриловой кислоты; метакриловой кислоты; винилсульфоновой кислоты; винилпирролидона; гидроксилэтилацетата; стирола; метилметакрилата; винилацетата и их смесей, предпочтительно мономерные звенья выбирают из солей диаллилдиалкиламмония и метакриловой кислоты, и сомономерные звенья выбирают из акриламида и акриловой кислоты. Также предпочтительно, когда, по меньшей мере, 10% доступной площади поверхности карбоната кальция покрыто покрытием, содержащим катионный полимер, предпочтительно, по меньшей мере, 20% доступной площади поверхности, более предпочтительно, по меньшей мере, 30%, еще более предпочтительно, по меньшей мере, 40% и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 50% доступной площади поверхности. Также предпочтительно, когда поверхностно-обработанный карбонат кальция находится в порошковой форме и/или в форме гранул или в форме суспензии. В дополнительном варианте осуществления поверхностно-обработанный карбонат кальция применяют в комбинации с, по меньшей мере, одним полимерным помощником флокуляции. Полимерный помощник флокуляции имеет средневзвешенную молекулярную массу M_w в интервале от 100000 до 10000000 г/моль, предпочтительно в интервале от 300000 до 5000000 г/моль, более предпочтительно в интервале от 300000 до 1000000 г/моль и наиболее предпочтительно в интервале от 30000 до 800000 г/моль, и/или полимерный помощник флокуляции является неионным или ионным, предпочтительно катионным или анионным полимером, выбранным из полиакриламидов, полиакрилатов, поли(диаллилдиметиламмоний хлорида), полиэтилениминов, полиаминов, крахмалов и их смесей.

Еще один аспект настоящего изобретения касается композитного материала, содержащего поверхностно-обработанный карбонат кальция и примеси, получаемого с помощью данного способа.

Когда ниже делается ссылка на предпочтительные варианты осуществления или технические детали предлагаемого способа очистки воды и/или осушения ила и/или осадков, следует понимать, что эти предпочтительные варианты осуществления или технические детали также относятся к предлагаемому применению поверхностно-обработанного карбоната кальция для очистки воды и/или осушения ила и/или осадков, к предлагаемому применению поверхностно-обработанного карбоната кальция для снижения количества полимерных помощников флокуляции в воде и/или иле и/или осадках, а также к композитному материалу, содержащему поверхностно-обработанный карбонат кальция и примеси, определенному здесь, и наоборот (пока это применимо). Если, например/ излагается, что поверхностно-обработанный карбонат кальция, обеспеченный в предлагаемом способе, предпочтительно содержит природный карбонат кальция и/или осажденный карбонат кальция и/или поверхностно-модифицированный карбонат кальция, также предполагается, что предлагаемый композитный материал предпочтительно содержит природный карбонат кальция и/или осажденный карбонат кальция и/или поверхностно-модифицированный карбонат кальция.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления предлагаемого способа воду и/или ил и/или осадки на стадии a) выбирают из промышленной сточной воды, питьевой воды, городской сточной воды, ила, такого как портовый ил, речной ил, прибрежный ил или созревший ил, сточной воды или технологической воды из пивоваренных заводов или производства других напитков, сточной воды или технологической воды в бумажной промышленности, в производстве красок, красителей или покрытий, сельскохозяйственной сточной воды, сточной воды скотобоен, сточной воды кожевенной промышленности и промышленности дубления кожи.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления предлагаемого способа, по меньшей мере, один поверхностно-обработанный карбонат кальция на стадии b) содержит природный карбонат кальция и/или осажденный карбонат кальция и/или поверхностно-модифицированный карбонат кальция, предпочтительно поверхностно-модифицированный карбонат кальция.

Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления предлагаемого способа источник природного карбоната кальция (ПКК) выбирают из мрамора, мела, кальцита, доломита, известняка и их смесей, и/или осажденный карбонат кальция (ОКК) выбирают из одной или нескольких кристаллических форм из арагонитной, фатеритной и кальцитной.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления предлагаемого способа частицы карбоната кальция, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция имеют величину средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ от 0,01 мкм до 250 мкм, предпочтительно от 0,06 мкм до 225 мкм, более предпочтительно от 1 мкм до 200 мкм, еще более предпочтительно от 1 мкм до 150 мкм и наиболее предпочтительно от 1 мкм до 100 мкм, и/или частицы карбоната кальция, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция имеют удельную площадь поверхности от 1 до 250 м²/г, более предпочтительно от 10 до 200 м²/г, еще более предпочтительно от 20 до 150 м²/г и наиболее предпочтительно от 30 до 100 м²/г.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления предлагаемого способа покрытие, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция содержит, по меньшей мере, один катионный полимер, имеющий плотность положительного заряда в интервале от 1 мэкв/г до 15 мэкв/г, более предпочтительно в интервале от 2,5 мэкв/г до 12,5 мэкв/г и наиболее предпочтительно в интервале от 5 мэкв/г до 10 мэкв/г, и/или покрытие, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция содержит, по меньшей мере, один катионный полимер, в котором, по меньшей мере, 60% мономерных звеньев имеют катионный заряд, предпочтительно, по меньшей мере, 70%, более предпочтительно, по меньшей мере, 80%, еще более предпочтительно, по меньшей мере, 90% и наиболее предпочтительно все 100%.

Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления предлагаемого способа покрытие, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция содержит, по меньшей мере, один катионный полимер, имеющий средневзвешенную молекулярную массу M_w ниже 1000000 г/моль, более предпочтительно от 50000 до 750000 г/моль, еще более предпочтительно от 50000 до 650000 г/моль и наиболее предпочтительно от 100000 до 300000 г/моль.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления предлагаемого способа покрытие, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция содержит, по меньшей мере, один катионный полимер, представляющий собой гомополимер, основанный на мономерных звеньях, выбранных из группы, состоящей из солей диаллилдиалкиламмония; третичных и четвертичных аминов; четвертичных иминов; акриламида; метакриламида; N,N-диметилакриламида; акриловой кислоты; метакриловой кислоты; винилсульфоновой кислоты; винилпирролидона; гидроксилэтилацетата; стирола; метилметакрилата и винилацетата, предпочтительно солей диаллилдиалкиламмония и акриловой кислоты и наиболее предпочтительно хлорида диаллилдиалкиламмония и акриловой кислоты.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления предлагаемого способа покрытие, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция содержит, по меньшей мере, один катионный полимер, представляющий собой сополимер, основанный на мономерных звеньях, выбранных из солей диаллилдиалкиламмония и метакриловой кислоты, и сомономерных звеньях, выбранных из группы, состоящей из акриламида; метакриламида; N,N-диметилакриламида; акриловой кислоты; метакриловой кислоты; винилсульфоновой кислоты; винилпирролидона; гидроксилэтилацетата; стирола; метилметакрилата; винилацетата и их смесей, предпочтительно мономерные звенья выбирают из солей диаллилдиалкиламмония и метакриловой кислоты, и сомономерные звенья выбирают из акриламида и акриловой кислоты.

Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления предлагаемого способа, по меньшей мере, 10% доступной площади поверхности карбоната кальция покрыто покрытием, содержащим катионный полимер, предпочтительно, по меньшей мере, 20% доступной площади поверхности, более предпочтительно, по меньшей мере, 30%, еще более предпочтительно, по меньшей мере, 40% и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 50% доступной площади поверхности.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления предлагаемого способа, по меньшей мере, один поверхностно-обработанный карбонат кальция находится в порошковой форме и/или в форме гранул или в форме суспензии.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления предлагаемого способа данный способ дополнительно содержит стадию d) взаимодействия очищаемой воды и/или ила и/или осадков со стадии a) с, по меньшей мере, одним полимерным помощником флокуляции. Предпочтительно, когда полимерный помощник флокуляции имеет средневзвешенную молекулярную массу M_w в интервале от 100000 до 10000000 г/моль, предпочтительно в интервале от 300000 до 5000000 г/моль, более предпочтительно в интервале от 300000 до 1000000 г/моль и наиболее предпочтительно в интервале от 30000 до 800000 г/моль, и/или полимерный помощник флокуляции является неионным или ионным, предпочтительно катионным или анионным полимером, выбранным из полиакриламидов, полиакрилатов, поли(диаллилдиметиламмоний хлорида), полиэтилениминов, полиаминов, крахмалов и их смесей.

Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления предлагаемого способа стадия c) и стадия d) выполняют одновременно стадию раздельно, предпочтительно раздельно.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления предлагаемого способа стадию c) и/или стадию d) выполняют путем, по меньшей мере, частичного покрытия поверхности обрабатываемой воды и/или ила и/или осадков со стадии a), по меньшей мере, одним поверхностно-обработанным карбонатом кальция со стадии b) и/или смешения обрабатываемой воды и/или ила и/или осадков со стадии a) с, по меньшей мере, одним поверхностно-обработанным карбонатом кальция со стадии b).

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления предлагаемого способа стадию c) и/или стадию d) повторяют один или несколько раз.

Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления предлагаемого способа композитный материал из, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция и примесей удаляют из фазы воды и/или ила и/или осадков путем фильтрации, осаждения и/или центрифугирования.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления предлагаемого способа вода и/или ил и/или осадки, полученные с помощью данного способа, содержат количество полимерного помощника флокуляции на, по меньшей мере, 10% масс., предпочтительно, по меньшей мере, 20% масс., более предпочтительно, по меньшей мере, 30% масс., еще более предпочтительно, по меньшей мере, 40% масс., еще более предпочтительно, по меньшей мере, 50% масс. и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 60% масс. меньше количества полимерного помощника флокуляции, содержащегося в соответствующей воде и/или иле и/или осадках, обрабатываемом таким же образом, но в отсутствие, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция.

Как излагается выше, предлагаемый способ очистки воды и/или осушения ила и/или осадков содержит стадии a), b) и c). Далее описываются дополнительные подробности настоящего изобретения и, в особенности, вышеуказанных стадий предлагаемого способа очистки воды, обеспечивающие улучшенный осадок на фильтре и качество воды в том отношении, что снижается количество полимерных помощников флокуляции.

Стадия a): обеспечение очищаемой воды и/или ила и/или осадков

Согласно стадии a) способа настоящего изобретения обеспечивается очищаемая вода и/или осушаемый ил и/или осадки, где данная вода и/или ил и/или осадки содержат примеси.

Воду и/или ил и/или осадки, обрабатываемые с помощью способа настоящего изобретения, предпочтительно выбирают из промышленной сточной воды, питьевой воды, городской сточной воды, ила, такого как портовый ил, речной ил или созревший ил, сточной воды или технологической воды из пивоваренных заводов или производства других напитков, сточной воды или технологической воды в бумажной промышленности, в производстве красок, красителей или покрытий, сельскохозяйственной сточной воды, сточной воды скотобоен, сточной воды кожевенной промышленности и промышленности дубления кожи.

В контексте настоящего изобретения термин ″технологическая вода″ относится к любой воде, которая необходима для выполнения или поддержания промышленного процесса. Термин ″сточная вода″ относится к любой воде, вытекающей из места ее применения, например, промышленного завода.

Термин ″ил″ в понимании настоящего изобретения относится к любому виду ила, например, первичному илу, биологическому илу, смешанному илу, созревшему илу, физико-химическому илу и минеральному илу. В этой связи, первичный ил происходит от процесса оседания и обычно содержит большие и/или плотные частицы. Биологический ил происходит от биологической обработки сточной воды и обычно состоит из смеси микроорганизмов. Эти микроорганизмы, главным образом бактерии, объединяются в бактериальных хлопьях путем синтеза экзополимеров. Смешанный ил представляет собой смесь первичного и биологического ила и обычно содержит от 35% масс. до 45% масс. первичного ила и от 65% масс. до 55% масс. биологического ила. Созревший ил происходит из стадии биологической стабилизации в способе, называемом сбраживанием, и обычно выполняется на биологическом или смешанном иле. Его можно осуществлять при разных температурах (мезофильный или термофильный) и в присутствие или отсутствие кислорода (аэробный или анаэробный). Физико-химический ил является результатом физико-химической обработки сточной воды и образован из хлопьев, полученных при химической обработке. Минеральным илом называется ил, полученный во время минеральных процессов, таких как способы обогащения в горном деле и в карьерах, и, по существу, содержит минеральные частицы различных размеров.

В контексте настоящего изобретения термин ″осадок″ относится к любым водосодержащим частицам встречающегося в природе материала.

Предпочтительно, обрабатываемая вода и/или ил и/или осадки содержат органические примеси и/или неорганические примеси.

Согласно способу настоящего изобретения обрабатываемая вода и/или ил и/или осадки содержат неорганические примеси. Термин ″неорганические примеси″ в понимании настоящего изобретения относится к встречающимся в природе соединениям, когда их концентрация в воде и/или иле и/или осадках превышает природную концентрацию, обычно наблюдаемую в воде, и/или соединениям, которые не встречаются в природе.

В частности, многие неорганические примеси обычно присутствуют в виде растворенных неорганических веществ, т.е. неорганических веществ в растворе, таких как бикарбонаты кальция и/или магния, которые увеличивают временную жесткость, тогда как сульфаты и хлориды вызывают постоянную жесткость. Другие неорганические примеси, присутствующие в воде и/или иле и/или осадках, включают диоксид углерода, который растворяется в воде с образованием слабокислой углеродной кислоты, соли натрия, силикаты, выщелоченные из песчаного речного дна, хлориды из соляных внедрений, алюминий из добавленных химикатов и минералов, фосфаты из удобрений, фторидные соединения, происходящие из добавок, способствующих прочности зубов, и в виде выбросов от удобрений и алюминиевых заводов, нитратные и нитритные соединения, получаемые в виде стока от применения удобрений, а также вытекающие из отстойников, сточные воды или хлор, происходящие от хлорирования муниципальных систем для борьбы с заболеваниями, передаваемыми через воду, и цианидные соединения, происходящие от выбросов из стальных и металлических заводов, а также фабрик по производству пластиков и удобрений.

Если обрабатываемая вода и/или ил и/или осадки содержат примеси тяжелых металлов, они обычно представляют собой соединения двухвалентного и трехвалентного железа, происходящие из минералов и ржавых железных труб; соединения сурьмы, происходящие из выбросов нефтеперерабатывающих предприятий, огнезащитных веществ или электроники; соединения мышьяка, происходящие от эрозии природных месторождений, сливов фруктовых садов, сливов из отходов производства стекла и электроники; соединения бария в виде выбросов отходов бурения и из металлоперерабатывающих заводов; соединения бериллия, происходящие из выбросов металлопе