RU2564289C1 - Поверхностно-обработанный карбонат кальция и его применение для очистки воды и для осушения ила и осадков - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к водоочистке. Предложен способ очистки воды и/или осушения ила и/или осадков, который включает обеспечение очищаемого объекта, содержащего примеси; и обеспечение поверхностно-обработанного карбоната кальция, в котором, по меньшей мере, 1% доступной площади его поверхности содержит покрытие, содержащее, по меньшей мере, один катионный полимер. Далее осуществляют контакт подготовленных компонентов для получения композитного материала из поверхностно-обработанного карбоната кальция и примесей, в котором частицы карбоната кальция, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция имеют величину средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ от 0,01 мкм до 250 мкм, и/или частицы карбоната кальция, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция имеют удельную площадь поверхности от 1 до 250 м²/г. При этом катионный полимер имеет плотность положительного заряда в интервале от 1 мэкв/г до 15 мэкв/г, и/или в катионном полимере, по меньшей мере, 60% мономерных звеньев имеют катионный заряд. Изобретение обеспечивает получение эффективного материала для водоочистки, обеспечивающего повышение эффективности очистки от неорганических примесей при низком расходе флокулянтов. 4 н. и 28 з.п. ф-лы, 7 табл., 5 пр.

Description

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 металлоперерабатывающих заводов и угле сжигающих предприятий, а также электрической, аэрокосмической и военной промышленности; соединения кадмия, происходящие от процессов коррозии оцинкованных труб, выбросов металлоперерабатывающих заводов и сливов отходов аккумуляторов и красителей; соединения хрома, происходящие из выбросов сталелитейных и целлюлозо-бумажных заводов; соединения кобальта и никеля, происходящие из выбросов металлоперерабатывающих заводов и сливов отходов аккумуляторов; соединения меди и свинца, происходящие из процессов коррозии бытовых систем водоснабжения; соединения селена, происходящие от выбросов нефтеперабатывающих заводов и шахт, таких как шахты для добычи металлов или металлических руд или любых других шахт, производящих загрязненный ил; соединения таллия, происходящие от выщелачивания в местах переработки руд, а также от выбросов заводов по производству электроники, стекла и лекарств, или соединения цинка или ртути, происходящие от горной добычи, плавления металлов (таких как цинк, свинец и кадмий) и производства стали, а также сжигание угля и определенные отходы могут выделять цинк в окружающую среду.

Кроме того, обрабатываемая вода и/или ил и/или осадки могут также содержать органические примеси. В контексте настоящего изобретения термин ″органические примеси″ понимается в широком смысле и охватывает особые органические соединения, такие как поверхностно-активные вещества, полициклические соединения, холестерин или эндокринные разрушающие соединения, а также более сложные органические материалы (например, органический материал из микроорганизмов).

Примеси в понимании настоящего изобретения охватывают органические, неорганические, биологические, минеральные примеси или их комбинации, причем упомянутые примеси могут присутствовать в растворенной, диспергированной или эмульгированной формах, а также в коллоидной форме или адсорбированными на твердых веществах, а также в их комбинациях или еще других формах.

Предпочтительно, очищаемая вода и/или ил и/или осадки включают в себя, по меньшей мере, одну из следующих органических примесей, которые выбирают из группы, состоящей из поверхностно-активных веществ; холестерина; эндокринных разрушающих соединений; аминокислот; белков; углеводов; пеногасителей; замасливателей, выбранных из группы, состоящей из димера алкилкетена (АКД), алкенилянтарного ангидрида (АЯА) или их смесей; поливинилацетатов; полиакрилатов, в частности полиакрилатного латекса; стиролбутадиеновых сополимеров, в частности стиролбутадиенового латекса; микроорганизмов; минеральных масел; растительных масел и жиров; или любой их смеси.

В другом предпочтительном варианте осуществления способа настоящего изобретения органические примеси также содержат смолу. Термин ″смола″, применяемый в настоящем изобретении, относится к особому типу органического материала, получаемого в процессах изготовления бумаги или целлюлозы. Основным источником волокна в изготовлении бумаги является древесина, которая превращается в составляющие ее волокна во время варки целлюлозы путем комбинаций измельчающей, термической и химической обработки. Во время этого процесса природная смола, содержащаяся в древесине, выделяется в технологическую воду в форме микроскопических капель. Эти капли называют смолой. Химический состав смолы обычно разделяется на четыре класса липофильных компонентов: жиры и жирные кислоты; стериновые сложные эфиры и стерины; терпеноиды; и воски. Химический состав зависит от источника волокна, такого как различные деревья, и от сезонного роста, из которого получен образец.

Если органическое соединение представляет собой поверхностно-активное вещество, данное поверхностно-активное вещество может быть ионным или неионным. Если поверхностно-активное вещество является анионным, оно может иметь функциональную группу, выбранную из карбоксилата, сульфата или сульфоната. Если поверхностно-активное вещество является катионным, его функциональная группа может быть четвертичной аммониевой группой.

Если обрабатываемая вода и/или ил и/или осадки содержат эндокринные разрушающие соединения, их предпочтительно выбирают из группы, содержащей, например, эндогенные гормоны, такие как 17β-эстрадиол (Е2), эстрон (Е1), эстриол (Е3), тестостерон или дигидротестостерон; фито- и микогормоны, такие как β-ситостерол, генистеин, даидзеин или зералеон; лекарственные препараты, такие как 17β-этинилэстрадиол (ЕЕ2), местранол (ME), диэтилстилбестрол (DES), и промышленные химикаты, такие как 4-нонилфенол (NP), 4-трет-октилфенол (ОР), бисфенол А (ВРА), трибутилолово (ТВТ), метилртуть, фталаты, РАК или РСВ.

Если обрабатываемая вода и/или ил и/или осадки содержат пеногаситель, он может представлять собой гликолевый эфир этиленоксида, пеногаситель на основе силиконового масла, пеногаситель из сложного эфира жирной кислоты или любую их смесь. Пеногаситель предпочтительно может быть выбран из липучек. Липучками являются компоненты, потенциально образующие осадок, происходящие из вторичной бумаги. Обычными примерами являются клеи, тугоплавкие пластики, чернила для печати и латекс. Бумажная промышленность применяет различные количества вторичного волокна или бумаги в качестве источника поставки бумажного волокна в производстве готовых бумажных продуктов. Вторичная бумага часто загрязнена синтетическими полимерными материалами, указанными выше, и эти полимерные материалы называют липучками в области бумажного производства. Липучки отличаются от смолы, которая является естественным смолистым материалом из экстрактивной фракции древесины. Можно сослаться на E.L. Back and L.H. Alien, ″Pitch Control, Wood resin and Deresination″, Tappi Press, Atlanta, 2000, где липучки описаны более подробно.

Если обрабатываемая вода и/или ил и/или осадки содержат микроорганизмы, их предпочтительно выбирают из бактерий, грибов, археев и простейших.

Предпочтительными растительными маслами являются пищевые масла, такие как кокосовое масло, кукурузное масло, хлопковое масло, масло канолы, пальмовое масло, соевое масло, подсолнечное масло или льняное масло.

Точный состав очищаемой воды и/или ила и/или осадков и, особенно, количество неорганических и/или органических примесей меняется в зависимости от источника загрязненной воды и/или ила и/или осадков.

Стадия b): обеспечение, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция

Согласно стадии b) способа настоящего изобретения обеспечивается, по меньшей мере, один поверхностно-обработанный карбонат кальция.

Согласно предлагаемому способу, по меньшей мере, 1% доступной площади поверхности карбоната кальция покрывают покрытием, содержащим, по меньшей мере, один катионный полимер.

В одном предпочтительном варианте осуществления поверхностно-обработанный карбонат кальция содержит земной (или природный) карбонат кальция (ПКК) или осажденный (или синтетический) карбонат кальция (ОКК) или поверхностно-модифицированный карбонат кальция (МКК). В другом предпочтительном варианте осуществления поверхностно-обработанный карбонат кальция содержит смесь, по меньшей мере, двух карбонатов кальция, выбранных из ПКК, ОКК и МКК. Например, поверхностно-обработанный карбонат кальция содержит смесь ПКК и ОКК. Альтернативно, поверхностно-обработанный карбонат кальция содержит смесь ПКК и МКК. Альтернативно, поверхностно-обработанный карбонат кальция содержит смесь ОКК и МКК.

В одном особенно предпочтительном варианте осуществления поверхностно-обработанный карбонат кальция содержит поверхностно-модифицированный карбонат кальция (МКК).

Под земным (или природным) карбонатом кальция (ПКК) понимают встречающуюся в природе форму карбоната кальция, добываемую из осадочных пород, таких как известняк или мел, или из метаморфных мраморных пород. Известно, что карбонат кальция существует в виде трех полиморфных кристаллических типов: кальцит, арагонит и фатерит. Кальцит, самая обычная полиморфная модификация, считается наиболее стабильной кристаллической формой карбоната кальция. Менее обычен арагонит, который имеет дискретную или кластерную игольчатую орторомбическую кристаллическую структуру. Фатерит является самой редкой полиморфной модификацией карбоната кальция и обычно неустойчив. Природный карбонат кальция является почти исключительно кальцитной полиморфной модификацией, которую называют тригональной-ромбоэдрической и которая представляет наиболее стабильные полиморфные модификации карбоната кальция.

Предпочтительно, источник природного карбоната кальция выбирают из группы, содержащей мрамор, мел, кальцит, доломит, известняк или их смеси. В предпочтительном варианте осуществления источником природного карбоната кальция является кальцит.

Термин ″источник″ карбоната кальция в понимании настоящего изобретения относится к встречающемуся в природе, минеральному материалу, из которого получают карбонат кальция. Источник карбоната кальция может содержать также встречающиеся в природе компоненты, такие как карбонат магния, алюмосиликат и др.

Дополнительно или альтернативно, поверхностно-обработанный карбонат кальция содержит осажденный карбонат кальция (ОКК). Полиморфные модификации карбоната кальция типа ОКК часто включают, в дополнение к кальцитам, менее стабильные полиморфные модификации арагонитного типа, которые имеют орторомбическую игольчатую кристаллическую форму, и гексагонального фатеритного типа, который имеет еще меньшую стабильность, чем арагонит. Разные формы ОКК можно идентифицировать соответственно их характерным пикам рентгеновской дифракции (XRD). Синтез ОКК обычно происходит с помощью синтетической реакции осаждения, которая включает стадию контакта диоксида углерода с раствором гидроксида кальция, причем последний чаще всего обеспечивают образованием водной суспензии оксида кальция, также известного как негашеная известь, суспензия которого обычно известна как известковое молоко. В зависимости от условий реакции ОКК может возникать в различных формах, включая стабильные и нестабильные полиморфные модификации. В действительности, ОКК часто представляет термодинамически нестабильный карбонатно-кальциевый материал. При упоминании в контексте настоящего изобретения следует понимать, что ОКК означает синтетические карбонатно-кальциевые продукты, полученные, в особенности, путем карбонизации суспензии гидроксида кальция, обычно называемой в данной области техники суспензией извести или известковым молоком, которую получают из тонкоизмельченных частиц оксида кальция в воде.

Предпочтительный осажденный карбонат кальция выбирают из арагонитной, фатеритной или кальцитной минералогических кристаллических форм или их смесей.

Дополнительно или альтернативно, упомянутый ПКК или ОКК может подвергаться поверхностной реакции с образованием поверхностно-модифицированного карбоната кальция, который является материалом, содержащим ПКК и/или ОКК и нерастворимую, по меньшей мере, частично кристаллическую, некарбонатную соль кальция, распространяющуюся от поверхности, по меньшей мере, части карбоната кальция. Такие поверхностно-модифицированные продукты могут быть приготовлены, например, согласно WO 00/39222, WO 2004/083316, WO 2005/121257, WO 2009/074492, EP 2264108 A1, EP 2264109 A1.

Например, поверхностно-модифицированный карбонат кальция получают путем реакции природного карбоната кальция и/или осажденного карбоната кальция с кислотой и с диоксидом углерода до осаждения поверхностно-обработанного карбоната кальция, где диоксид углерода образуется in situ путем кислотной обработки и/или подается из внешнего источника. Кислотную обработку можно выполнять кислотой, имеющей рК_а при 25°C 6 или меньше. Если рК_а при 25°C составляет 0 или меньше, кислоту предпочтительно выбирают из серной кислоты, соляной кислоты или их смесей. Если рК_а при 25°C составляет от 0 до 2,5, кислоту предпочтительно выбирают из H₂SO₃, $$M^{+}HS{O}_4^{-}$$

(M⁺ означает ион щелочного металла, выбранный из группы, содержащей натрий и калий), H₃PO₄, щавелевой кислоты или их смесей. Если рК_а при 25°C составляет от 2,5 до 6, кислоту предпочтительно выбирают из уксусной кислоты, муравьиной кислоты, пропионовой кислоты и их смесей. Кроме того, предметы ЕР 2264108 А1 и ЕР 2264109 A1 относительно кислотной обработки и кислоты, применяемой для кислотной обработки, включены сюда посредством ссылки во всей их полноте.

В особенно предпочтительном варианте осуществления частицы карбоната кальция настоящего поверхностно-обработанного карбоната кальция имеют величину средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ от 0,01 мкм до 250 мкм до поверхностной обработки, 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, измеренную с помощью способа седиментации. Частицы карбоната кальция, имеющие d₉₈ меньше чем 100 микрон, предпочтительно меньше чем 85 микрон, также могут быть предпочтительными. Альтернативно, частицы карбоната кальция, имеющие d₉₈ меньше чем 50 микрон, предпочтительно меньше чем 25 микрон, могут быть предпочтительными.

Если настоящий поверхностно-обработанный карбонат кальция содержит природный карбонат кальция, частицы карбоната кальция поверхностно-обработанного карбоната кальция предпочтительно имеют величину средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ от 0,04 мкм до 250 мкм до поверхностной обработки, более предпочтительно от 0,06 мкм до 225 мкм, еще 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, измеренную с помощью способа седиментации.

Если настоящий поверхностно-обработанный карбонат кальция содержит осажденный карбонат кальция, частицы карбоната кальция поверхностно-обработанного карбоната кальция предпочтительно имеют величину средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ от 0,01 мкм до 10 мкм до поверхностной обработки, более предпочтительно от 0,02 мкм до 5 мкм, еще более предпочтительно от 0,02 мкм до 2,5 мкм и наиболее предпочтительно от 0,02 мкм до 1 мкм, измеренную с помощью способа седиментации.

Если настоящий поверхностно-обработанный карбонат кальция содержит поверхностно-модифицированный карбонат кальция, частицы карбоната кальция поверхностно-обработанного карбоната кальция предпочтительно имеют величину средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ от 0,5 мкм до 150 мкм до поверхностной обработки, предпочтительно от 0,5 мкм до 100 мкм, более предпочтительно от 0,5 мкм до 100 мкм и наиболее предпочтительно от 1 мкм до 50 мкм, измеренную с помощью способа седиментации.

Применяемая здесь и обычно определенная в данной области техники величина средневзвешенного диаметра частиц ″d₉₈″ определяется как размер, при котором 98% (средняя точка) объема или массы частиц являются частицами, имеющими диаметр равный указанной величине. Средневзвешенный диаметр частиц измеряют с помощью метода седиментации. Метод седиментации представляет собой анализ поведения седиментации в поле силы тяжести. Измерения выполняют с помощью Sedigraph™ 5100 от Micromeritics Instrument Corporation.

Частицы карбоната кальция настоящего поверхностно-обработанного карбоната кальция предпочтительно имеют удельную площадь поверхности от 1 м²/г до 250 м²/г до обработки поверхности, более предпочтительно от 10 м²/г до 200 м²/г, еще более предпочтительно от 20 до 150 м²/г и наиболее предпочтительно от 30 до 100 м²/г, измеренную с использованием азота и БЭТ метода. Например, частицы карбоната кальция поверхностно-обработанного карбоната кальция имеют удельную площадь поверхности от 40 м²/г до 50 м²/г до обработки поверхности, например, удельную площадь поверхности 45 м²/г. Альтернативно, частицы карбоната кальция настоящего поверхностно-обработанного карбоната кальция имеют удельную площадь поверхности от 50 м²/г до 60 м²/г, например, удельную площадь поверхности 56 м²/г.

Если настоящий поверхностно-обработанный карбонат кальция содержит природный карбонат кальция, частицы карбоната кальция поверхностно-обработанного карбоната кальция предпочтительно имеют удельную площадь поверхности от 1 м²/г до 100 м²/г до обработки поверхности, более предпочтительно от 1 м²/г до 75 м²/г, еще более предпочтительно от 1 м²/г до 50 м²/г и наиболее предпочтительно от 1 м²/г до 20 м²/г, измеренную с использованием азота и БЭТ метода.

Если настоящий поверхностно-обработанный карбонат кальция содержит осажденный карбонат кальция, частицы карбоната кальция поверхностно-обработанного карбоната кальция предпочтительно имеют удельную площадь поверхности от 1 м²/г до 150 м²/г до обработки поверхности, более предпочтительно от 1 м²/г до 100 м²/г, еще более предпочтительно от 1 м²/г до 70 м²/г и наиболее предпочтительно от 1 м²/г до 50 м²/г, измеренную с использованием азота и БЭТ метода.

Если настоящий поверхностно-обработанный карбонат кальция содержит поверхностно-модифицированный карбонат кальция, частицы карбоната кальция поверхностно-обработанного карбоната кальция предпочтительно имеют удельную площадь поверхности от 1 м²/г до 250 м²/г до обработки поверхности, более предпочтительно от 1 м²/г до 200 м²/г, еще более предпочтительно от 10 до 200 м²/г и наиболее предпочтительно от 15 м²/г до 170 м²/г, измеренную с использованием азота и БЭТ метода.

В одном предпочтительном варианте осуществления частицы карбоната кальция настоящего поверхностно-обработанного карбоната кальция имеют удельную площадь поверхности в интервале от 1 м²/г до 250 м²/г и величину средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ в интервале от 0,01 мкм до 250 мкм до поверхностной обработки. Предпочтительно, удельная площадь поверхности находится в интервале от 10 м²/г до 200 м²/г, а величина средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ находится в интервале от 0,06 мкм до 225 мкм до поверхностной обработки. Более предпочтительно, удельная площадь поверхности находится в интервале от 20 м²/г до 150 м²/г, а средневзвешенный диаметр частиц находится в интервале от 1 мкм до 200 мкм до поверхностной обработки. Еще более предпочтительно, удельная площадь поверхности находится в интервале от 30 м²/г до 100 м²/г, а величина средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ находится в интервале от 1 мкм до 150 мкм до поверхностной обработки. Наиболее предпочтительно, удельная площадь поверхности находится в интервале от 30 м²/г до 100 м²/г, а величина средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ находится в интервале от 1 мкм до 100 мкм до поверхностной обработки. Например, частицы карбоната кальция настоящего поверхностно-обработанного карбоната кальция имеют удельную площадь поверхности в интервале от 40 м²/г до 50 м²/г, а величину средневзвешенного диаметра частиц d.so в интервале от 1 мкм до 50 мкм. Альтернативно, частицы карбоната кальция настоящего поверхностно-обработанного карбоната кальция имеют удельную площадь поверхности в интервале от 50 м²/г до 60 м²/г а величину средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ в интервале от 1 мкм до 50 мкм.

Согласно предлагаемому способу, по меньшей мере, 1% доступной площади поверхности карбоната кальция покрывают покрытием, содержащим, по меньшей мере, один катионный полимер.

При этом, по меньшей мере, один катионный полимер, содержащийся в покрытии поверхностно-обработанного карбоната кальция, может быть выбран из любого катионного полимера, имеющего плотность положительного заряда в интервале от 1 мэкв/г до 15 мэкв/г. Предпочтительно, по меньшей мере, один катионный полимер выбирают так, что он имеет плотность положительного заряда 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.

Например, по меньшей мере, один катионный полимер имеет плотность положительного заряда в интервале от 6 мэкв/г до 8 мэкв/г и наиболее предпочтительно в интервале от 6 мэкв/г до 7 мэкв/г. Альтернативно, по меньшей мере, один катионный полимер имеет плотность положительного заряда в интервале от 7 мэкв/г до 8 мэкв/г.

Дополнительно или альтернативно, по меньшей мере, один катионный полимер, содержащийся в покрытии поверхностно-обработанного карбоната кальция, выбирают так, что, по меньшей мере, 60% мономерных звеньев несут катионный заряд. Предпочтительно, покрытие, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция содержит, по меньшей мере, один катионный полимер, в котором, по меньшей мере, 70% мономерных звеньев имеют катионный заряд, более предпочтительно, по меньшей мере, 80% и еще более предпочтительно, по меньшей мере, 90%. В одном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения покрытие, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция содержит, по меньшей мере, один катионный полимер, в котором приблизительно 100%, предпочтительно 100% мономерных звеньев имеют катионный заряд.

В одном предпочтительном варианте осуществления 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.

В способе настоящего изобретения поверхностно-обработанный карбонат кальция покрывают покрытием, содержащим гомополимер и/или сополимер, по меньшей мере, одного катионного полимера.

В одном предпочтительном варианте осуществления покрытие, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция содержит гомополимер, по меньшей мере, одного катионного полимера. То есть, данный катионный полимер состоит, по существу, т.е. на 99,5% масс. или меньше, из соответствующих мономерных звеньев.

В одном предпочтительном варианте осуществления в гомополимере могут быть обнаружены только мономерные звенья, выбранные из группы, состоящей из солей диаллилдиалкиламмония, третичных аминов, четвертичных аминов, четвертичных иминов, акриламида, метакриламида, N,N-диметилакриламида, акриловой кислоты, метакриловой кислоты, винилсульфоновой кислоты, винилпирролидона, гидроксилэтилацетата, стирола, метилметакрилата и винилацетата.

В одном предпочтительном варианте осуществления покрытие, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция содержит гомополимер на основе мономеров соли диаллилдиалкиламмония. В одном предпочтительном варианте осуществления мономеры соли диаллилдиалкиламмония представляют собой хлорид диаллилдиметиламмония.

В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения покрытие, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция содержит гомополимер на основе мономера акриловая кислота.

В случае, когда катионный полимер является сополимером, предпочтительно, когда сополимер содержит мономеры, сополимеризуемые с подходящими сомономерами. Предпочтительно, катионный полимер, представляющий собой сополимер согласно настоящему изобретению, содержит мономерные звенья, выбранные из солей диаллилдиалкиламмония и метакриловой кислоты, или предпочтительно состоит из них, и сомономерные звенья, выбранные из группы, состоящей из акриламида, метакриламида, N,N-диметилакриламида, акриловой кислоты, метакриловой кислоты, винилсульфоновой кислоты, винилпирролидонз, гидроксилэтилацетата, стирола, метилметакрилата и винилацетата и их смесей.

Например, покрытие поверхностно-обработанного карбоната кальция может содержать катионный полимер, описанный в виде гребенчатого полимера в US 2009/0270543 A1. Предмер US 2009/0270543 A1 в отношении данного полимера включен сюда посредством ссылки во всей своей полноте.

В одном предпочтительном варианте осуществления катионный полимер представляет собой сополимер, приготовленный из 92% масс. метоксиполиэтиленгликольметакрилата с молекулярной массой 2000 г/моль и 8% масс. акриловой кислоты, и, по меньшей мере, частично нейтрализованный содой. В другом предпочтительном варианте осуществления катионный полимер представляет собой сополимер, приготовленный из 92% масс. метоксиполиэтиленгликольметакрилата с молекулярной массой 2000 г/моль и 8% масс. акриловой кислоты, и полностью нейтрализованный содой.

Если мономерные и/или сомономерные звенья гомополимера или сополимеров представляют собой соли диаллилдиалкиламмония, их предпочтительно выбирают из группы, состоящей из бромида диаллилдиметиламмония, хлорида диаллилдиметиламмония, фосфата диаллилдиметиламмония, сульфата диаллилдиэтиламмония, бромида диаллилдиэтиламмония, хлорида диаллилдиэтиламмония, фосфата диаллилдиэтиламмония, сульфата диаллилдиэтиламмония, бромида диаллилдипропиламмония, хлорида диаллилдипропиламмония, фосфата диаллилдипропиламмония и сульфата диаллилдипропиламмония. В одном предпочтительном варианте осуществления мономеры соли диаллилдиалкиламмония представляют собой мономер хлорид диаллилдиметиламмония.

В особенно предпочтительном варианте осуществления катионный полимер представляет собой гомополимер на основе хлорида диаллилдиметиламмония (PolyDADMAC).

Если мономерные и/или сомономерные звенья гомополимера или сополимеров представляют собой четвертичные амины, они предпочтительно являются продуктами реакции эпихлоргидрина, например полиаминэпихлоргидрин.

Если мономерные и/или сомономерные звенья гомополимера или сополимеров представляют собой четвертичные амины, они предпочтительно представляют собой полиэтиленимин.

В одном предпочтительном варианте осуществления катионный полимер настоящего изобретения представляет собой сополимер, содержащий мономерные звенья, выбранные из солей диаллилдиалкиламмония и метакриловой кислоты, и акриламид и акриловую кислоту в качестве сомономерных звеньев.

Например, покрытие, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция содержит сополимер, по меньшей мере, одного катионного полимера, в котором мономерные и сомономерные звенья являются производными только солей диаллилдиалкиламмония и акриламида. В одном предпочтительном варианте осуществления катионный полимер, являющийся сополимером настоящего изобретения, содержит мономерные и сомономерные звенья, производные только от хлорида диаллилдиалкиламмония и акриламида. Альтернативно, покрытие, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция содержит сополимер, по меньшей мере, одного катионного полимера, в котором мономерные и сомономерные звенья являются производными только метакриловой кислоты и акриловой кислоты.

Дополнительно или альтернативно, покрытие, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция содержит сополимер, по меньшей мере, одного катионного полимера, в котором мономерные и сомономерные звенья являются производными только акриловой кислоты и акриламида.

Дополнительно, предпочтительно, когда данный сополимер предпочтительно имеет содержание сомономеров больше чем 2% масс., более предпочтительно больше чем 5% масс., еще более предпочтительно больше чем 7,5% масс. Например, сополимер предпочтительно имеет содержание сомономеров в интервале от 2% масс. до 80% масс., более предпочтительно в интервале от 5% масс. до 60% масс. и наиболее предпочтительно в интервале от 7,5% масс. до 40% масс. Массовый процент основан на полной массе сополимера.

В одном предпочтительном варианте осуществления покрытие, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция содержит сополимер, в котором мольное отношение мономерных звеньев и сомономерных звеньев составляет от 5:1 до 1:5, более предпочтительно от 4:1 до 1:4, еще более предпочтительно от 3:1 до 1:3 и наиболее предпочтительно от 3:1 до 1:1.

В одном предпочтительном варианте осуществления данный катионный полимер содержит смесь, по меньшей мере, двух катионных полимеров. Предпочтительно, если катионный полимер содержит смесь, по меньшей мере, двух катионных полимеров, где один катионный полимер представляет собой гомополимер на основе хлорида диаллидиметиламмония. Альтернативно, если катионный полимер содержит смесь, по меньшей мере, двух катионных полимеров, один катионный полимер представляет собой гомополимер на основе акриловой кислоты.

В другом предпочтительном варианте осуществления катионный полимер содержит смесь двух катионных полимеров, где один катионный полимер представляет собой гомополимер на основе хлорида диаллидиметиламмония, а другой катионный полимер выбирают из группы, состоящей из гомополимера на основе акриловой кислоты, сополимера на основе хлорида диаллидиметиламмония и акриламида, и сополимера на основе метакриловой кислоты и акриловой кислоты. Альтернативно, если катионный полимер содержит смесь двух катионных полимеров, где один катионный полимер представляет собой гомополимер на основе акриловой кислоты, другой катионный полимер выбирают из группы, состоящей из гомополимера на основе хлорида диаллидиметиламмония, сополимера на основе хлорида диаллидиметиламмония и акриламида, и сополимера на основе метакриловой кислоты и акриловой кислоты.

Если катионный полимер содержит смесь двух катионных полимеров, мольное отношение гомополимера на основе хлорида диаллидиметиламмония и второго катионного полимера составляет от 99:1 до 1:99, более предпочтительно от 50:1 до 1:50, еще более предпочтительно от 25:1 до 1:25 и наиболее предпочтительно от 10:1 до 1:10. В одном особенно предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения мольное отношение гомополимера на основе хлорида диаллидиметиламмония и второго катионного полимера составляет от 90:1 до 1:1, более предпочтительно от 90:1 до 10:1 и наиболее предпочтительно от 90:1 до 50:1.

В другом предпочтительном варианте осуществления мольное отношение гомополимера на основе акриловой кислоты и второго катионного полимера составляет от 99:1 до 1:99, более предпочтительно от 50:1 до 1:50, еще более предпочтительно от 25:1 до 1:25 и наиболее предпочтительно от 10:1 до 1:10. В одном особенно предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения мольное отношение гомополимера на основе акриловой кислоты и второго катионного полимера составляет от 90:1 до 1:1, более предпочтительно от 90:1 до 10:1 и наиболее предпочтительно от 90:1 до 50:1.

По меньшей мере, один катионный полимер предпочтительно присутствует в покрытии, покрывающем карбонат кальция, в таком количестве, что полная масса упомянутого, по меньшей мере, одного катионного полимера на поверхности поверхностно-обработанного карбонатно-кальциевого продукта составляет от 0,01% масс./масс. до 80% масс./масс. карбоната кальция.

В одном предпочтительном варианте осуществления, по меньшей мере, один катионный полимер присутствует в покрытии, покрывающем карбонат кальция, в таком количестве, что полная масса упомянутого, по меньшей мере, одного катионного полимера на поверхности поверхностно-обработанного карбонатно-кальциевого продукта составляет меньше чем 80% масс./масс., более предпочтительно меньше чем 60% масс./масс. и наиболее предпочтительно меньше чем 50% масс./масс. карбоната кальция.

В другом предпочтительном варианте осуществления, по меньшей мере, один катионный полимер присутствует в покрытии, покрывающем, по меньшей мере, 1% доступной площади поверхности карбоната кальция, в количестве приблизительно от 0,1% масс. до 30% масс., более предпочтительно приблизительно от 0,1% масс. до 20% масс., еще более предпочтительно приблизительно от 0,2% масс. до 15% масс. и наиболее предпочтительно приблизительно от 0,2% масс. до 10% масс. в расчете на сухую массу карбоната кальция.

Альтернативно, по меньшей мере, 10% доступной площади поверхности частиц карбоната кальция покрыто покрытием, содержащим, по меньшей мере, один катионный полимер. В предпочтительном варианте осуществления, по меньшей мере, 20% доступной площади поверхности частиц карбоната кальция покрыто покрытием, содержащим, по меньшей мере, один катионный полимер, предпочтительно, по меньшей мере, 30% доступной площади поверхности, более предпочтительно, по меньшей мере, 40% доступной площади поверхности и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 50% доступной площади поверхности. В другом предпочтительном варианте осуществления, по меньшей мере, 75% доступной площади поверхности частиц карбоната кальция покрыто покрытием, содержащим, по меньшей мере, один катионный полимер. Например, по меньшей мере, 90% доступной площади поверхности частиц карбоната кальция покрыто покрытием, содержащим, по меньшей мере, один катионный полимер.

В одном предпочтительном варианте осуществления, по меньшей мере, 75% доступной площади поверхности частиц карбоната кальция покрыто покрытием, содержащим гомополимер на основе хлорида диаллилдиметиламмония. В другом предпочтительном варианте осуществления, по меньшей мере, 75% доступной площади поверхности частиц карбоната кальция покрыто покрытием, содержащим гомополимер на основе акриловой кислоты.

В одном предпочтительном варианте осуществления, по меньшей мере, один катионный полимер имеет растворимость в воде выше 50 г/100 мл воды, предпочтительно выше 75 г/100 мл воды, еще более предпочтительно выше 100 г/100 мл воды и наиболее предпочтительно выше 150 г/100 мл воды. В одном особенно предпочтительном варианте осуществления, по меньшей мере, один катионный полимер легко растворим в воде.

Предпочтительно, поверхностно-обработанный карбонат кальция, используемый в настоящем способе, готовят смешением природного карбоната кальция и/или осажденного карбоната кальция и/или поверхностно-модифицированного карбоната кальция, предпочтительно в форме суспензии, и катионного полимера, предпочтительно в форме суспензии, до их приведения в контакт с обрабатываемой водой. Смешивание можно выполнять с помощью любого обычного средства, известного специалисту.

Поверхностно-обработанный карбонат кальция присутствует предпочтительно в форме мелкозернистого материала и может иметь распределение размера частиц, обычно применяемое для материалов, используемых при обработке загрязненной воды. Обычно величина средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ поверхностно-обработанного карбоната кальция находится в интервале 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, измеренная с помощью метода седиментации. Поверхностно-обработанный карбонат кальция, имеющий d₉₈ меньше чем 100 микрон, предпочтительно меньше чем 85 микрон, также может быть предпочтительным. Альтернативно, поверхностно-обработанный карбонат кальция, имеющий d₉₈ меньше чем 50 микрон, предпочтительно меньше чем 25 микрон, может быть предпочтительным.

Если поверхностно-обработанный карбонат кальция содержит природный карбонат кальция, данный поверхностно-обработанный карбонат кальция предпочтительно имеет величину средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ от 0,04 мкм до 250 мкм, более предпочтительно от 0,06 мкм до 225 мкм, еще 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, измеренную с помощью метода седиментации.

Если поверхностно-обработанный карбонат кальция содержит осажденный карбонат кальция, данный поверхностно-обработанный карбонат кальция предпочтительно имеет величину средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ от 0,01 мкм до 10 мкм, более предпочтительно от 0,02 мкм до 5 мкм, еще более предпочтительно от 0,02 мкм до 2,5 мкм и наиболее предпочтительно от 0,02 мкм до 1 мкм, измеренную с помощью метода седиментации.

Если поверхностно-обработанный карбонат кальция содержит поверхностно-модифицированный карбонат кальция, данный поверхностно-обработанный карбонат кальция предпочтительно имеет величину средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ от 0,5 мкм до 150 мкм, предпочтительно от 0,5 мкм до 100 мкм, более предпочтительно от 0,5 мкм до 100 мкм и наиболее предпочтительно от 1 мкм до 50 мкм, измеренную с помощью метода седиментации. В предпочтительном варианте осуществления поверхностно-обработанный карбонат кальция может быть в форме агломерированных частиц, имеющих величину средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ от 0,5 мкм до 250 мкм и предпочтительно от 0,5 мкм до 150 мкм, измеренную с помощью метода седиментации.

Поверхностно-обработанный карбонат кальция предпочтительно имеет удельную площадь поверхности от 1 м²/г до 250 м²/г, предпочтительно от 20 м²/г до 200 м²/г, более предпочтительно от 30 м²/г до 150 м²/г и наиболее предпочтительно от 30 м²/г до 100 м²/г, измеренную с использованием азота и метода БЭТ. Например, поверхностно-обработанный карбонат кальция имеет удельную площадь поверхности от 40 м²/г до 50 м²/г, например, удельную площадь поверхности 45 м²/г. Альтернативно, поверхностно-обработанный карбонат кальция имеет удельную площадь поверхности от 50 м²/г до 60 м²/г, например, удельную площадь поверхности 56 м²/г.

Если поверхностно-обработанный карбонат кальция содержит природный карбонат кальция, данный поверхностно-обработанный карбонат кальция предпочтительно имеет удельную площадь поверхности от 1 м²/г до 100 м²/г, более предпочтительно от 1 м²/г до 75 м²/г, еще более предпочтительно от 1 м²/г до 50 м²/г и наиболее предпочтительно от 1 м²/г до 20 м²/г, измеренную с использованием азота и метода БЭТ.

Если поверхностно-обработанный карбонат кальция содержит осажденный карбонат кальция, данный поверхностно-обработанный карбонат кальция предпочтительно имеет удельную площадь поверхности от 1 м²/г до 150 м²/г, более предпочтительно от 1 м²/г до 100 м²/г, еще более предпочтительно от 1 м²/г до 70 м²/г и наиболее предпочтительно от 1 м²/г до 50 м²/г, измеренную с использованием азота и метода БЭТ.

Если поверхностно-обработанный карбонат кальция содержит поверхностно-модифицированный карбонат кальция, данный поверхностно-обработанный карбонат кальция предпочтительно имеет удельную площадь поверхности от 1 м²/г до 250 м²/г до поверхностной обработки, более предпочтительно от 1 м²/г до 200 м²/г, еще более предпочтительно от 10 м²/г до 200 м²/г и наиболее предпочтительно от 15 м²/г до 170 м²/г, измеренную с использованием азота и метода БЭТ.

В одном предпочтительном варианте осуществления, по меньшей мере, один поверхностно-обработанный карбонат кальция имеет удельную площадь поверхности в интервале от 1 м²/г до 250 м²/г и величину средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ в интервале от 0,01 мкм до 250 мкм. Предпочтительно, удельная площадь поверхности находится в интервале от 20 м²/г до 200 м²/г, а величина средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ находится в интервале от 0,06 мкм до 225 мкм. Более предпочтительно, удельная площадь поверхности находится в интервале от 30 м²/г до 150 м²/г, а средневзвешенный диаметр частиц находится в интервале от 1 мкм до 200 мкм. Еще более предпочтительно, удельная площадь поверхности находится в интервале от 30 м²/г до 100 м²/г, а величина средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ находится в интервале от 1 мкм до 150 мкм. Наиболее предпочтительно, удельная площадь поверхности находится в интервале от 30 м²/г до 100 м²/г, а величина средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ находится в интервале от 1 мкм до 100 мкм. Например, по меньшей мере, один поверхностно-обработанный карбонат кальция имеет удельную площадь поверхности в интервале от 40 м²/г до 50 м²/г, а величину средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ в интервале от 1 мкм до 50 мкм. Альтернативно, по меньшей мере, один поверхностно-обработанный карбонат кальция имеет удельную площадь поверхности в интервале от 50 м²/г до 60 м²/г, а величину средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ в интервале от 1 мкм до 50 мкм.

Поверхностно-обработанный карбонат кальция, используемый в предлагаемом способе, может присутствовать в любой подходящей форме, например, в форме гранул и/или порошка, или в форме брикета. Предпочтительно, поверхностно-обработанный карбонат кальция, используемый в предлагаемом способе, присутствует в форме порошка и/или в форме гранул. В предпочтительном варианте осуществления поверхностно-обработанный карбонат кальция, используемый в предлагаемом способе, присутствует в форме порошка. Альтернативно, поверхностно-обработанный карбонат кальция, используемый в предлагаемом способе, может присутствовать в виде водной суспензии, например, в форме суспензии или пасты, которая может отмеряться переносящим червяком.

Упомянутая суспензия может содержать, по меньшей мере, один дополнительный катионный полимер, где упомянутый катионный полимер может быть таким же катионным полимером, используемым для покрытия, или другим катионным полимером, например, другим катионным полимером, описанным выше. После покрытия данная суспензия может использоваться непосредственно без дополнительной очистки или, по меньшей мере, один другой катионный полимер может добавляться к суспензии.

″Суспензия″ в понимании настоящего изобретения содержит нерастворенные твердые вещества, т.е. поверхностно-обработанный карбонат кальция, и воду и, необязательно, дополнительные добавки. Суспензии обычно содержат большие количества твердых веществ, и являются более вязкими и обычно имеют более высокую плотность, чем жидкость, из которой они образованы. В данной области техники принято, что общий термин ″дисперсия″, среди прочего, покрывает ″суспензии″ как особый тип дисперсии.

В одном предпочтительном варианте осуществления поверхностно-обработанный карбонат кальция, используемый в предлагаемом способе, суспензируют в воде, так что данная суспензия имеет содержание поверхностно-обработанного карбоната кальция в интервале от 1% масс. до 80% масс., более предпочтительно от 3% масс. до 60% масс. и еще более предпочтительно от 5% масс. до 50% масс. в расчете на массу суспензии.

Стадия c) контакта воды и/или ила и/или осадков с, по меньшей мере, одним поверхностно-обработанным карбонатом кальция

Согласно стадии c) способа настоящего изобретения очищаемая вода и/или осушаемый ил и/или осадки, обеспеченные на стадии a), вступают в контакт с, по меньшей мере, одним поверхностно-обработанным карбонатом кальция стадии b) с получением композитного материала из поверхностно-обработанного карбоната кальция и примесей из разных источников.

Обычно очищаемую воду и/или осушаемый ил и/или осадки и поверхностно-обработанный карбонат кальция приводят в контакт с помощью любого обычно средства, известного специалисту.

Например, стадия контактирования очищаемой воды и/или осушаемого ила и/или осадков с, по меньшей мере, одним поверхностно-обработанным карбонатом кальция, в котором, по меньшей мере, 1% доступной площади поверхности карбоната кальция покрыт покрытием, содержащим, по меньшей мере, один катионный полимер, предпочтительно заключается в том, что поверхность загрязненной воды и/или ила и/или осадков, по меньшей мере, частично покрывается, по меньшей мере, одним поверхностно-обработанным карбонатом кальция. Дополнительно или альтернативно, стадия контактирования очищаемой воды и/или осушаемого ила и/или осадков с, по меньшей мере, одним поверхностно-обработанным карбонатом кальция предпочтительно заключается в том, что загрязненная вода и/или ил и/или осадки стадии a) смешивается с поверхностно-обработанным карбонатом кальция стадии b). Специалист адаптирует условия смешения (такие как конфигурация скорости смешивания) соответственно своим потребностям и доступному оборудованию.

Предпочтительно, поверхностно-обработанный карбонат кальция суспензируют в обрабатываемой воде и/или иле и/или осадках, например, с помощью средства взбалтывания.

Время обработки для осуществления контакта очищаемой воды и/или осушаемого ила и/или осадков с, по меньшей мере, одним поверхностно-обработанным карбонатом кальция находится в интервале от нескольких секунд до нескольких минут, например 20 с или больше, предпочтительно 30 с или больше, более предпочтительно 60 с или больше и наиболее предпочтительно период 120 с или больше. Обычно длительность контакта обрабатываемой воды и/или ила и/или осадков с, по меньшей мере, одним поверхностно-обработанным карбонатом кальция определяется степенью загрязнения воды и/или ила и/или осадков и спецификой обрабатываемой воды и/или ила и/или осадков.

Следует понимать, что количество поверхностно-обработанного карбоната кальция согласно настоящему способу выбирают так, что оно является достаточным в обрабатываемой воде и/или иле и/или осадках, т.е. достаточно высоким для обеспечения эффективной связывающей активности для, по меньшей мере, одного типа неорганических примесей, присутствующих в загрязненной воде и/или иле и/или осадках, но в то же время является достаточно низким, чтобы никакое значительное количество несвязанного поверхностно-обработанного карбоната кальция не наблюдалось в обрабатываемой воде и/или иле и/или осадках.

Количество поверхностно-обработанного карбоната кальция зависит от типа обрабатываемой воды и/или ила и/или осадков, а также от типа и количества примесей. Предпочтительно, добавляют количество от 10 ч./млн до 1% масс., более предпочтительно от 100 ч./млн до 0,2% масс. поверхностно-обработанного карбоната кальция в расчете на полную массу обрабатываемой воды и/или ила и/или осадков.

Поверхностно-обработанный карбонат кальция может добавляться в виде водной суспензии, например, описанной выше суспензии. Альтернативно, он может добавляться в очищаемую воду и/или осушаемый ил и/или осадки в любой подходящей твердой форме, например, в форме гранул или порошка, или в форме бруска.

В контексте настоящего изобретения можно также обеспечивать неподвижную фазу, например, в форме бруска или слоя, содержащую поверхностно-обработанный карбонат кальция, причем обрабатываемая вода и/или ил и/или осадки проходят сквозь упомянутую неподвижную фазу.

В предпочтительном варианте осуществления очищаемая вода и/или ил и/или осадки проходят через проницаемый фильтр, содержащий поверхностно-обработанный карбонат кальция и способный удерживать, путем исключения размера, неорганические примеси на поверхности фильтра, тогда как жидкость проходит насквозь под действием силы тяжести и/или под действием вакуума и/или давления. Этот способ называют ″поверхностная фильтрация″.

В другой предпочтительной технологии, известной как глубинная фильтрация, средство фильтрации, содержащее ряд извилистых проходов различного диаметра и конфигурации, задерживает примеси посредством молекулярных и/или электрических сил, адсорбируя примеси на поверхностно-обработанном карбонате кальция, который присутствует внутри упомянутых проходов, и/или посредством исключения размера, задерживая частицы примесей, если они являются слишком большими, чтобы проходить сквозь всю толщину слоя фильтра.

Технологии глубинной фильтрации и поверхностной фильтрации могут дополнительно объединяться путем расположения слоя глубинной фильтрации на поверхностном фильтре; эта конфигурация дает преимущество в том, что те частицы, которые могли бы блокировать поры поверхностного фильтра, задерживаются в слое глубинной фильтрации.

В одном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения данный способ дополнительно содержит стадию d) контактирования очищаемой воды и/или осушаемого ила и/или осадков с, по меньшей мере, одним полимерным помощником флокуляции.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения полимерный помощник флокуляции и поверхностно-обработанный карбонат кальция одновременно добавляют к обрабатываемой воде и/или илу и/или осадкам. В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения полимерный помощник флокуляции и поверхностно-обработанный карбонат кальция раздельно добавляют к обрабатываемой воде и/или илу и/или осадкам. В этом случае обрабатываемая вода и/или ил и/или осадки сначала контактируют с поверхностно-обработанным карбонатом кальция и затем с полимерным помощником флокуляции.

Например, полимерный помощник флокуляции добавляют к обрабатываемой воде и/или илу и/или осадкам, когда адсорбция примесей на поверхностно-обработанном карбонате кальция достигла своего максимума, т.е. нет дополнительного снижения неорганических примесей в воде. Однако можно также добавлять полимерный помощник флокуляции на более ранней стадии, например, когда достигнуто, по меньшей мере, 50%, по меньшей мере, 70% или, по меньшей мере, 90% максимальной адсорбции примесей на поверхностно-обработанном карбонате кальция.

Стадия контактирования очищаемой воды и/или осушаемого ила и/или осадков с, по меньшей мере, одним поверхностно-обработанным карбонатом кальция и полимерным помощником флокуляции предпочтительно заключается в том, что поверхность воды и/или ила и/или осадков, по меньшей мере, частично покрывают, одновременно или раздельно, по меньшей мере, одним поверхностно-обработанным карбонатом кальция и полимерным помощником флокуляции. Дополнительно или альтернативно, стадия контактирования очищаемой воды и/или осушаемого ила и/или осадков с, по меньшей мере, одним поверхностно-обработанным карбонатом кальция и полимерным помощником флокуляции предпочтительно заключается в том, что воду и/или ил и/или осадки, одновременно или раздельно, смешивают с поверхностно-обработанным карбонатом кальция и полимерным помощником флокуляции. Специалист адаптирует условия смешения (такие как конфигурация скорости смешивания) соответственно своим потребностям и доступному оборудованию.

Время обработки для осуществления контакта очищаемой воды и/или осушаемого ила и/или осадков с, по меньшей мере, одним поверхностно-обработанным карбонатом кальция и полимерным помощником флокуляции находится в интервале от нескольких секунд до нескольких минут, например 30 с или больше, предпочтительно 60 с или больше, более предпочтительно 90 с или больше и наиболее предпочтительно период 180 с или больше. Обычно длительность контакта обрабатываемой воды и/или ила и/или осадков с, по меньшей мере, одним поверхностно-обработанным карбонатом кальция и полимерным помощником флокуляции определяется степенью загрязнения воды и спецификой обрабатываемой воды и/или ила и/или осадков.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения стадии c) и d) способа повторяют один или несколько раз. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения стадии c) или d) способа повторяют один или несколько раз. Если стадии c) и d) повторяют один или несколько раз, стадии c) и d) могут повторяться независимо, т.е. стадия c) может повторяться несколько раз, тогда как стадия d) повторяется большее или меньшее число раз, чем стадия c) и наоборот. Например, стадия c) может повторяться дважды, а стадия d) повторяется один раз или больше чем дважды.

Любой полимерный помощник флокуляции, известный в данной области техники, может быть использован в способе настоящего изобретения. Примеры предпочтительных полимерных помощников флокуляции включают полиакриламиды или полиэлектролиты на основе полиакрилатов, поли(диаллидиметиламмоний хлорида), полиэтилениминов, полиаминов или их смесей, и природные полимеры, такие как крахмал, или природные модифицированные полимеры, такие как модифицированные углеводы.

В предпочтительном варианте осуществления полимерный помощник флокуляции не является полиакриламидом.

Предпочтительно, полимерный помощник флокуляции имеет средневзвешенную молекулярную массу, по меньшей мере, 100000 г/моль. В предпочтительном варианте осуществления 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 300000 до 800000 г/моль.

Полимерный помощник флокуляции может быть ионным или неионным. Предпочтительно, полимерный помощник флокуляции является ионным, т.е. анионным полимерным помощником флокуляции или катионным полимерным помощником флокуляции.

В контексте настоящего изобретения термин ″катионный″ относится к любому полимеру, имеющему общий положительный заряд. Таким образом, присутствие некоторых анионных мономерных звеньев не исключается, пока есть еще достаточно катионных мономерных звеньев, обеспечивающих общий положительный заряд и позволяющих использовать его в качестве помощника флокуляции. Кроме того, термин ″катионный полимерный помощник флокуляции″ также содержит полимеры, имеющие мономерные звенья с функциональными группами, которые становятся катионными при добавлении к обрабатываемой воде, например, аминогруппы, становящиеся аммониевыми группами в кислотной воде.

Термин ″анионный″ относится к любому полимеру, имеющему общий отрицательный заряд. Таким образом, присутствие некоторых катионных мономерных звеньев не исключается, пока есть еще достаточно анионных мономерных звеньев, обеспечивающих общий отрицательный заряд и позволяющих использовать его в качестве помощника флокуляции. Кроме того, термин ″анионный полимерный помощник флокуляции″ также содержит полимеры, имеющие мономерные звенья с функциональными группами, которые становятся анионными при добавлении к обрабатываемой воде, например, кислотные группы, такие как группы сульфоновой кислоты.

Предпочтительным полимерным помощником флокуляции настоящего изобретения является полиакриламид. Путем надлежащих модификаций, которые известны специалистам, полиакриламид может быть использован в качестве катионного полимерного помощника флокуляции, а также в качестве анионного полимерного помощника флокуляции.

Предпочтительно, полиакриламид содержит, по меньшей мере, 50% мол, более предпочтительно, по меньшей мере, 60% мол, еще более предпочтительно, по меньшей мере, 75% мол мономерных звеньев, происходящих из акриламида.

Анионный полиакриламид. т.е. полиакриламид, имеющий общий отрицательный заряд, может быть получен путем введения соответствующих сомономерных звеньев, например, производных от (мет)акриловой кислоты.

Катионный полиакриламид. т.е. полиакриламид, имеющий общий положительный заряд, может быть получен путем введения соответствующих сомономерных звеньев, например, производных от аминоалкил(мет)акрилатов, таких как диметиламинометил(мет)акрилат, диметиламиноэтил(мет)акрилат, диметиламинопропил(мет)акрилат, диэтиламинометил(мет)акрилат, диэтиламиноэтил(мет)акрилат или диэтиламинопропил(мет)акрилат, которые могут быть сделаны четвертичными с помощью алкилгалогенидов.

В другом предпочтительном варианте осуществления полиакрилат используется в качестве предпочтительного полимерного помощника флокуляции в способе настоящего изобретения. Предпочтительно, полиакрилат используется в качестве катионного полимерного помощника флокуляции. Более конкретно, полиакрилат, используемый в качестве катионного полимерного помощника флокуляции, является свободным от акриламида.

Предпочтительно, полиакрилат содержит, по меньшей мере, 50% мол, более предпочтительно, по меньшей мере, 60% мол, еще более предпочтительно, по меньшей мере, 75% мол мономерных звеньев, производных от аминоалкил(мет)акрилатов, таких как диметиламинометил(мет)акрилат, диметиламиноэтил(мет)акрилат, диметиламинопропил(мет)акрилат, диэтиламинометил(мет)акрилат, диэтиламиноэтил(мет)акрилат или диэтиламинопропил(мет)акрилат, которые могут быть сделаны четвертичными с помощью алкилгалогенидов.

Альтернативно, полимерный помощник флокуляции может быть полимером, описанным в качестве комбинированного полимера в US 2009/0270543 A1. Предмет US 2009/0270543 A1, относящийся к данному полимеру, включен сюда посредством ссылки во всей своей полноте.

В одном предпочтительном варианте осуществления полимерный помощник флокуляции представляет собой сополимер, приготовленный из 92% масс. метоксиполиэтиленгликольметакрилата с молекулярной массой 2000 г/моль и 8% масс. акриловой кислоты, и, по меньшей мере, частично нейтрализованный содой. В другом предпочтительном варианте осуществления полимерный помощник флокуляции представляет собой сополимер, приготовленный из 92% масс. метоксиполиэтиленгликольметакрилата с молекулярной массой 2000 г/моль и 8% масс. акриловой кислоты, и полностью нейтрализованный содой.

Необязательно, дополнительные добавки могут быть добавлены к обрабатываемой воде и/или илу и/или осадкам. Они могут включать в себя агенты для регулировки pH и обычные флокулянты, такие как хлорид полиалюминия, хлорид железа или сульфат алюминия. Однако, в предпочтительном варианте осуществления, способ очистки воды и/или способ осушения ила и/или осадков настоящего изобретения не использует любые дополнительные обычные неорганические помощники флокуляции, такие как хлорид полиалюминия, хлорид железа или сульфат алюминия.

После завершения контактирования/флокуляции флокулированный композитный материал может быть удален из обработанной воды с помощью обычного средства отделения, известного специалисту, такого как фильтрация, седиментация и/или центрифугирование.

В альтернативном подходе очищаемая вода и/или осушаемый ил и/или осадки предпочтительно проходят сквозь проницаемый фильтр, содержащий поверхностно-обработанный карбонат кальция фильтр и способный удерживать, путем исключения размера, примеси на поверхности фильтра, тогда как фильтрат проходит насквозь под действием силы тяжести и/или под действием вакуума и/или давления. Этот способ называют ″поверхностная фильтрация″.

Согласно настоящему изобретению данный способ очистки воды и/или осушения ила и/или осадков подходит для эффективного снижения количества полимерного помощника флокуляции, содержащегося в образце очищенной воды и/или образце осушенного ила и/или осадков.

В предпочтительном варианте осуществления вода и/или ил и/или осадки, полученные с помощью способа настоящего изобретения, 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, 40% масс. ниже количества свободного помощника флокуляции, содержащегося в соответствующей воде и/или иле и/или осадках, обработанном таким же способом, но в отсутствие, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция. Например, вода и/или ил и/или осадки, полученные с помощью способа настоящего изобретения содержат количество полимерного помощника флокуляции на, по меньшей мере, 70% масс., предпочтительно, по меньшей мере, 80% масс. и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 90% масс. ниже количества свободного помощника флокуляции, содержащегося в соответствующей воде и/или иле и/или осадках, обработанном таким же способом, но в отсутствие, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция.

Применение предлагаемого способа для очистки воды и/или осушения ила и/или осадков обеспечивает ряд улучшенных свойств. Прежде всего, предлагаемый способ обеспечивает прекрасную связывающую активность для примесей, когда, по меньшей мере, один поверхностно-обработанный карбонат кальция, по меньшей мере, частично нанесен на поверхность обрабатываемой воды и/или ила и/или осадков, или смешивается с обрабатываемой водой и/или илом и/или осадком. Кроме того, применение предлагаемого способа дает композитный материал из поверхностно-обработанного карбоната кальция и примесей, который может легко удаляться из обрабатываемой среды. Кроме того, связывание примесей с помощью предлагаемого способа приводит к хорошему качеству очистки обрабатываемой воды и/или ила и/или осадков, а также полученного осадка на фильтре. Дополнительным преимуществом предлагаемого способа является тот факт, что используемый поверхностно-обработанный карбонат кальция снижает количество полимерного помощника флокуляции в обработанной воде и/или иле и/или осадках и, таким образом, уменьшает нарушение экологического равновесия. Другим преимуществом предлагаемого способа является то, что качество получаемого осадка на фильтре увеличивается, так что его последующее удаление является менее энергоемким.

В зависимости от конкретных требований и/или соответствующих физических и/или химических свойств обрабатываемой воды и/или ила и/или осадков поверхностно-обработанный карбонат кальция и необязательный полимерный помощник флокуляции, используемые согласно предлагаемому способу, могут применяться раздельно, или может использоваться готовая смесь. В форме раздельно отмеряемого добавления индивидуальных компонентов поверхностно-обработанного карбоната кальция и необязательного полимерного помощника флокуляции, отношение концентраций может регулироваться индивидуально в зависимости от присутствующей обрабатываемой воды и/или ила и/или осадков. Вода и/или ил и/или осадки могут обрабатываться поверхностно-обработанным карбонатом кальция, полученным, например, в виде обычного состава, такого как, например, суспензия, порошок или гранулы.

Возможны применения для очистки воды и осушения ила и/или осадков, происходящих от различной промышленности, таких как промышленная сточная вода, питьевая вода, городская сточная вода, ил, такой как портовый ил, речной ил, прибрежный ил или созревший ил, сточная вода или технологическая вода из пивоваренных заводов или производства других напитков, сточная вода или технологическая вода в бумажной промышленности, в производстве красок, красителей или покрытий, сельскохозяйственная сточная вода, сточная вода скотобоен, сточная вода кожевенной промышленности и промышленности дубления кожи.

В предпочтительном варианте осуществления поверхностно-обработанный карбонат кальция также может быть преимущественно использован для нейтрализации или буферизации обрабатываемой воды и/или ила и/или осадков, такой как промышленная сточная вода, питьевая вода, городская сточная вода, ил, такой как портовый ил, речной ил, прибрежный ил или созревший ил, сточная вода или технологическая вода из пивоваренных заводов или производства других напитков, сточная вода или технологическая вода в бумажной промышленности, в производстве красок, красителей или покрытий/ сельскохозяйственная сточная вода, сточная вода скотобоен, сточная вода кожевенной промышленности и промышленности дубления кожи.

Ввиду очень хороших результатов предлагаемого способа в очистке воды и/или осушении ила и/или осадков, как описано выше, дополнительным аспектом настоящего изобретения является применение поверхностно-обработанного карбоната кальция в очистке воды и/или осушении ила и/или осадков. Согласно другому аспекту настоящего изобретения обеспечивается применение поверхностно-обработанного карбоната кальция для снижения количества полимерных помощников флокуляции в воде и/или иле и/или осадках.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения обеспечивается композитный материал, содержащий поверхностно-обработанный карбонат кальция и примеси.

Предпочтительно, данный композитный материал дополнительно содержит полимерный помощник флокуляции, описанный выше. Когда поверхностно-обработанный карбонат кальция используют в комбинации с полимерным помощником флокуляции, как описано выше, неожиданно было обнаружено, что получается флокулированный композитный материал с улучшенной компактностью, тогда как концентрация полимерного помощника флокуляции в фильтрате существенно снижается.

Если флокулированный композитный материал отделяют от воды и/или ила и/или осадков путем фильтрации, седиментации и/или центрифугирования, данный композитный материал может присутствовать в форме осадка на фильтре.

В отношении определения поверхностно-обработанного карбоната кальция и предпочтительных вариантов его осуществления делается ссылка на утверждения, обеспеченные выше, когда обсуждали технические подробности способа настоящего изобретения.

Следующие примеры могут дополнительно иллюстрировать настоящее изобретение, но не предназначены ограничивать изобретение приведенными вариантами осуществления.

ПРИМЕРЫ

Методы измерения

Следующие методы измерения использовали, чтобы определять параметры, данные в примерах и формуле изобретения.

БЭТ удельная площадь поверхности материала

БЭТ удельную площадь поверхности измеряли с помощью метода БЭТ согласно ISO 9277, используя азот, после тренировки образца путем нагрева при 250°C в течение периода 30 минут. Перед этими измерениями образец отфильтровывали, промывали и сушили при 110°C в сушильном шкафу в течение, по меньшей мере, 12 часов.

Распределение размера частиц (массовый % частиц с диметром <X) и средневзвешенный диаметр (d₅₀) мелкозернистого материала

Средневзвешенный диаметр зерен и массовое распределение диаметра зерен мелкозернистого материала определяли с помощью метода седиментации, т.е. анализа поведения седиментации в гравитационном поле. Измерение выполняли с помощью Sedigraph™ 5100.

Средневзвешенный диаметр зерен поверхностно-обработанного карбоната кальция определяли, используя лазерную дифракционную систему Malvern Mastersizer 2000.

Данные методы и приборы известны специалисту и обычно применяются для определения размера зерен наполнителей и пигментов. Измерения выполняли в водном растворе 0,1% масс. Na₄P₂O₇. Образцы диспергировали, используя высокоскоростной смеситель и ультразвук.

Доступная площадь поверхности

Доступную площадь поверхности карбоната кальция можно определять с помощью способа, описанного в публикации Papier, Schultz and Turchi (Eur. Polym. J., Vol.20, №12, pp.1155-1158, 1984).

Мутность

Мутность образцов воды измеряли путем использования стандартного фотометра согласно стандартным процедурам.

Измерение pH

pH образцов воды измеряли, используя стандартный pH-метр при приблизительно 25°C.

Щелочность

Щелочность образцов воды измеряли, используя стандартные процедуры титрования.

Окисляемость

Окисляемость образцов воды измеряли, используя хорошо известный метод CSB с использованием бихромата калия.

Пример 1

Следующий показательный пример включает в себя использование поверхностно-обработанного карбоната кальция в комбинации с полимерным помощником флокуляции для очистки двух разных образцов ила. Упомянутый поверхностно-обработанный карбонат кальция содержит модифицированный карбонат кальция и имеет величину средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ 1,6 мкм (измеренную с помощью метода седиментации) и удельную площадь поверхности 45 м²/г (измеренную с помощью азота и метода БЭТ) до поверхностной обработки.

Поверхностно-обработанный карбонат кальция покрывали покрытием, содержащим полиакрилат, имеющий плотность катионного заряда 7 мэкв/г. Полиакрилат присутствовал в покрытии в количестве 0,95% масс. в расчете на сухую массу карбоната кальция. В качестве полимерного помощника флокуляции использовали FLOPAM™ FB 608 (коммерчески доступный от SNF Floerger, Франция).

Способ очистки выполняли на смешанном иле (смесь первичного и биологического ила), отобранном из STEP Collombey-Muraz, и созревшем иле, отобранном из STEP AIEE Penthaz. 200 мл образца соответствующего ила добавляли к суспензии поверхностно-обработанного карбоната кальция, имеющей содержание поверхностно-обработанного карбоната кальция 44,2% масс. в расчете на полную массу суспензии. После ручного взбалтывания флокуляцию завершали путем добавления полимерного помощника флокуляции. Полимерный помощник флокуляции применяли в форме суспензии, имеющей содержание помощника флокуляции 0,5% масс. в расчете на полную массу суспензии. Содержание помощника флокуляции в образце контролировали для соответствующих образцов ила. Таблицы 1 и 2 суммируют подробности использованных количеств поверхностно-обработанного карбоната кальция и измеренного снижения полимерного помощника флокуляции.

Во время способа очистки образцов смешанного ила, а также созревшего ила, обработанных комбинацией поверхностно-обработанного карбоната кальция и полимерного помощника флокуляции, получали снижение концентрации полимерного помощника флокуляции в интервале приблизительно от 42 до 47%. Таким образом, можно заключить, что во время данного способа очистки требуется пониженное количество полимерного помощника флокуляции.

Пример 2

Следующий показательный пример включает в себя использование поверхностно-обработанного карбоната кальция в комбинации с полимерным помощником флокуляции для очистки двух разных образцов ила. Упомянутый поверхностно-обработанный карбонат кальция содержит модифицированный карбонат кальция и имеет величину средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ 2,0 мкм (измеренную с помощью метода седиментации) и удельную площадь поверхности 56 м²/г (измеренную с помощью азота и метода БЭТ) до поверхностной обработки. Поверхностно-обработанный карбонат кальция покрывали покрытием, содержащим поли(диаллилдиметиламмоний хлорид), имеющий плотность катионного заряда 6,2 мэкв/г. Поли(диаллилдиметиламмоний хлорид) присутствовал в покрытии в количестве 1,5% масс. в расчете на сухую массу карбоната кальция. В качестве полимерного помощника флокуляции использовали FLOPAM™ FB 608 (коммерчески доступный от SNF Floerger, Франция).

Способ очистки выполняли на смешанном иле (смесь первичного и биологического ила), отобранном из STEP Coilombey-Muraz, и созревшем иле, отобранном из STEP AIEE Penthaz. 200 мл образца соответствующего ила добавляли к суспензии поверхностно-обработанного карбоната кальция, имеющей содержание поверхностно-обработанного карбоната кальция 31,0% масс. в расчете на полную массу суспензии. После ручного взбалтывания флокуляцию завершали путем добавления полимерного помощника флокуляции. Полимерный помощник флокуляции применяли в форме суспензии, имеющей содержание помощника флокуляции 0,5% масс. в расчете на полную массу суспензии. Содержание помощника флокуляции в образце контролировали для соответствующих образцов ила. Таблицы 3 и 4 суммируют подробности использованных количеств поверхностно-обработанного карбоната кальция и измеренного снижения полимерного помощника флокуляции.

Во время способа очистки образцов смешанного ила, а также созревшего ила, обработанных комбинацией поверхностно-обработанного карбоната кальция и полимерного помощника флокуляции, получали снижение концентрации полимерного помощника флокуляции в интервале приблизительно от 61 до 67%. Таким образом, можно заключить, что во время данного способа очистки требуется пониженное количество полимерного помощника флокуляции.

Пример 3

Следующий показательный пример включает в себя использование модифицированного карбоната кальция, т.е. карбонат кальция не покрывали покрытием, содержащим, по меньшей мере, один катионный полимер, в комбинации с полимерным помощником флокуляции для очистки двух разных образцов ила. Упомянутый модифицированный карбонат кальция имеет величину средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ 1/6 мкм (измеренную с помощью метода седиментации) и удельную площадь поверхности 45 м²/г (измеренную с помощью азота и метода БЭТ) до поверхностной обработки. В качестве полимерного помощника флокуляции использовали FLOPAM™ FB 608 (коммерчески доступный от SNF Fioerger, Франция).

Способ очистки выполняли на смешанном иле (смесь первичного и биологического ила), отобранном из STEP Collombey-Muraz, и созревшем иле, отобранном из STEP AIEE Penthaz. 200 мл образца соответствующего ила добавляли к суспензии модифицированного карбоната кальция, имеющей содержание поверхностно-обработанного карбоната кальция 31,8% масс в расчете на полную массу суспензии. После ручного взбалтывания флокуляцию завершали путем добавления полимерного помощника флокуляции. Полимерный помощник флокуляции применяли в форме суспензии, имеющей содержание помощника флокуляции 0,5% масс. в расчете на полную массу суспензии. Содержание помощника флокуляции в образце контролировали для соответствующих образцов ила. Таблицы 5 и 6 суммируют подробности использованных количеств поверхностно-обработанного карбоната кальция и измеренного снижения полимерного помощника флокуляции.

Во время способа очистки образцов смешанного ила, а также созревшего ила, обработанных комбинацией модифицированного карбоната кальция и полимерного помощника флокуляции, получали снижение концентрации полимерного помощника флокуляции в интервале от 13 до 21%.

В целом, можно заключить, что применение модифицированного карбоната кальция в комбинации с полимерным помощником флокуляции оказывает только слабое влияние на количества полимерного помощника флокуляции, требуемого для полной флокуляции, т.е. менее 21%. В противоположность этому, предлагаемый поверхностно-обработанный карбонат кальция достигает снижения полимерного помощника флокуляции до 79% по сравнению с начальной концентрацией.

Пример 4

Следующий показательный пример включает в себя использование разных количеств поверхностно-обработанного карбоната кальция в комбинации с полимерным помощником флокуляции для очистки речной воды. Упомянутый поверхностно-обработанный карбонат кальция содержит модифицированный карбонат кальция и имеет величину средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ 2,0 мкм (измеренную с помощью метода седиментации) и удельную площадь поверхности 56 м²/г (измеренную с помощью азота и метода БЭТ) до поверхностной обработки. Поверхностно-обработанный карбонат кальция покрывали покрытием, содержащим поли(диаллилдиметиламмоний хлорид), имеющий плотность катионного заряда 6,2 мэкв/г. Поли(диаллилдиметиламмоний хлорид) присутствовал в покрытии в количестве 1,5% масс в расчете на сухую массу карбоната кальция. В качестве полимерного помощника флокуляции использовали Nerolan AG 580 (коммерчески доступный от Nerolan Wassertechynik, Германия). Nerolan AG 580 представляет полиакрилат, который свободен от акриламида.

В качестве сравнительного примера использовали сульфат алюминия в комбинации с полиакриламидом в качестве полимерного помощника флокуляции. В качестве полимерного помощника флокуляции использовали коммерчески доступный помощник флокуляции Praestoi 650 TR (коммерчески доступный от Ashland Deuchland GmbH, Германия).

Способ очистки выполняли на речной воде из Невы в России, отобранной у водяной плотины. Разные количества поверхностно-обработанного карбоната кальция и 10 ч./млн сульфата алюминия соответственно добавляли к приблизительно 450 мл образца воды. После взбалтывания при 400 U/мин в течение 30 с флокуляцию завершали путем добавления соответствующего полимерного помощника флокуляции. Таблица 7 суммирует подробности использованных количеств поверхностно-обработанного карбоната кальция, использованных количеств полимерного помощника флокуляции и физических и химических результатов очистки.

В целом, можно заключить, что применение поверхностно-обработанного карбоната кальция в комбинации с полимерным помощником флокуляции оказывает положительное влияние на качество воды, получаемой с помощью данного способа очистки.

Пример 5

Следующий показательный пример включает в себя использование поверхностно-обработанного карбоната кальция в комбинации с полимерным помощником флокуляции для очистки речной воды, где упомянутый помощник флокуляции добавляли в две порции. Упомянутый поверхностно-обработанный карбонат кальция содержит модифицированный карбонат кальция и имеет величину средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ 2,0 мкм (измеренную с помощью метода седиментации) и удельную площадь поверхности 56 м²/г (измеренную с помощью азота и метода БЭТ) до поверхностной обработки. Поверхностно-обработанный карбонат кальция покрывали покрытием, содержащим поли(диаллилдиметиламмоний хлорид), имеющий плотность катионного заряда 6,2 мэкв/г. Поли(диаллилдиметиламмоний хлорид) присутствовал в покрытии в количестве 1,5% масс/ в расчете на сухую массу карбоната кальция. В качестве полимерного помощника флокуляции использовали коммерчески доступный помощник флокуляции Nerolan AG 580 (коммерчески доступный от Nerolan Wassertechynik, Германия). Nerolan AG 580 представляет полиакрилат, который свободен от акриламида.

Способ очистки выполняли на речном иле, отобранном из Эльбы возле Гамбурга, Германия. Содержание твердых веществ речного ила доводили до 17 г/л. 45 ч./млн поверхностно-обработанного карбоната кальция добавляли к илу в условиях перемешивания 350 об/мин в течение 5 секунд. Полимерный помощник флокуляции добавляли в количестве 2000 ч/млн. Добавление можно было делать в одну или несколько порций. Конечной смеси позволяли оседать в течение 60 секунд, и ее проверяли визуально.

Надосадочная жидкость была прозрачной без видимых частиц. Седиментация показала надлежащее разделение между твердым веществом и жидкостью. Стабильность флокулированного ила была очень хорошей и определялась, как описано ниже. Осевшую смесь переливали 10х из одного стеклянного стакана в другой, и в конце смесь фильтровали на сите 200 мкм. Фильтрат проверяли визуально. Если фильтрат оставался прозрачным, стабильность флокулированного ила считали очень хорошей. Если фильтрат выглядел мутным, то стабильность флокулированного ила является менее устойчивой в зависимости от степени мутности фильтрата.

Claims (32)

1. 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, в котором, по меньшей мере, 1% доступной площади поверхности карбоната кальция покрыт покрытием, содержащим, по меньшей мере, один катионный полимер, и
c) осуществления контакта воды и/или ила и/или осадков со стадии а) с, по меньшей мере, одним поверхностно-обработанным карбонатом кальция стадии b) для получения композитного материала из поверхностно-обработанного карбоната кальция и примесей,
в котором частицы карбоната кальция, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция имеют величину средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ от 0,01 мкм до 250 мкм, и/или частицы карбоната кальция, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция имеют удельную площадь поверхности от 1 до 250 м²/г, и
в котором катионный полимер имеет плотность положительного заряда в интервале от 1 мэкв/г до 15 мэкв/г, и/или в катионном полимере, по меньшей мере, 60% мономерных звеньев имеют катионный заряд.

2. Способ по п. 1, в котором воду и/или ил и/или осадки на стадии а) 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.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором, 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.

4. Способ по п. 1 или 2, в котором 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.

5. Способ по п. 1 или 2, в котором частицы карбоната кальция, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция имеют величину средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ 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 20 до 200 м²/г, еще более предпочтительно от 30 до 150 м²/г и наиболее предпочтительно от 30 до 100 м²/г.

6. Способ по п. 1 или 2, в котором покрытие, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция содержит, по меньшей мере, один катионный полимер, имеющий плотность положительного заряда 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, 70% мономерных звеньев имеют катионный заряд, предпочтительно, по меньшей мере, 80%, еще более предпочтительно, по меньшей мере, 90% и наиболее предпочтительно все 100%.

7. Способ по п. 1 или 2, в котором 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.

8. Способ по п. 1 или 2, в котором 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; гидроксилэтилакрилата; стирола; метилметакрилата и винилацетата, предпочтительно солей диаллилдиалкиламмония и акриловой кислоты.

9. Способ по п. 1 или 2, в котором 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; гидроксилэтилакрилата; 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.

10. Способ по п. 1 или 2, в котором, 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.

11. Способ по п. 1 или 2, в котором, по меньшей мере, один поверхностно-обработанный карбонат кальция находится в порошковой форме и/или в форме гранул или в форме суспензии.

12. Способ по п. 1 или 2, где данный способ дополнительно содержит стадию d), в котором осуществляют контактирование очищаемой воды и/или ила и/или осадков со стадии а) с, по меньшей мере, одним полимерным помощником флокуляции.

13. Способ по п. 12, в котором 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.

14. Способ по п. 1 или 2, в котором стадию с) и стадию d) выполняют одновременно или раздельно, предпочтительно, одновременно.

15. Способ по п. 1 или 2, в котором стадию с) и/или стадию d) выполняют путем, по меньшей мере, частичного покрытия поверхности обрабатываемой воды и/или ила и/или осадков со стадии а), по меньшей мере, одним поверхностно-обработанным карбонатом кальция со стадии b) и/или смешения обрабатываемой воды и/или ила и/или осадков со стадии а) с, по меньшей мере, одним поверхностно-обработанным карбонатом кальция со стадии b).

16. Способ по п. 1 или 2, в котором стадию с) и/или стадию d) повторяют один или несколько раз.

17. Способ по п. 1 или 2, в котором 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.

18. Способ по п. 1 или 2, в котором вода и/или ил и/или осадки, полученные с помощью данного способа, содержат количество полимерного помощника флокуляции на, по меньшей мере, 10 мас.%, предпочтительно, по меньшей мере, 20 мас.%, более предпочтительно, по меньшей мере, 30 мас.%, еще более предпочтительно, по меньшей мере, 40 мас.%, еще более предпочтительно, по меньшей мере, 50 мас.% и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 60 мас.%, меньше количества полимерного помощника флокуляции, содержащегося в соответствующей воде и/или иле и/или осадке, обработанном таким же образом, но в отсутствие, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция.

19. 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,
в котором частицы карбоната кальция поверхностно-обработанного карбоната кальция имеют величину средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ от 0,01 мкм до 250 мкм, и/или частицы карбоната кальция поверхностно-обработанного карбоната кальция имеют удельную площадь поверхности от 1 до 250 м²/г, и
в котором катионный полимер имеет плотность положительного заряда в интервале от 1 мэкв/г до 15 мэкв/г, и/или в катионном полимере, по меньшей мере, 60% мономерных звеньев имеют катионный заряд.

20. 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,
в котором частицы карбоната кальция поверхностно-обработанного карбоната кальция имеют величину средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ от 0,01 мкм до 250 мкм, и/или частицы карбоната кальция поверхностно-обработанного карбоната кальция имеют удельную площадь поверхности от 1 до 250 м²/г, и
в котором катионный полимер имеет плотность положительного заряда в интервале от 1 мэкв/г до 15 мэкв/г, и/или в катионном полимере, по меньшей мере, 60% мономерных звеньев имеют катионный заряд.

21. Применение по любому из пп. 19 или 20, где поверхностно-обработанный карбонат кальция содержит природный карбонат кальция и/или осажденный карбонат кальция и/или поверхностно-модифицированный карбонат кальция, предпочтительно поверхностно-модифицированный карбонат кальция.

22. Применение по любому из пп. 19 или 20, где 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 форм из арагонитной, фатеритной и кальцитной минералогических кристаллических форм.

23. Применение по любому из пп. 19 или 20, где частицы карбоната кальция, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция имеют величину средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ 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 20 до 200 м²/г, еще более предпочтительно от 30 до 150 м²/г и наиболее предпочтительно от 30 до 100 м²/г.

24. Применение по любому из пп. 19 или 20, где покрытие поверхностно-обработанного карбоната кальция содержит, по меньшей мере, один катионный полимер, имеющий плотность положительного заряда 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, 70% мономерных звеньев имеют катионный заряд, предпочтительно, по меньшей мере, 80%, еще более предпочтительно, по меньшей мере, 90% и наиболее предпочтительно все 100%.

25. Применение по любому из пп. 19 или 20, где 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.

26. Применение по любому из пп. 19 или 20, где 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; гидроксилэтилакрилата; стирола; метилметакрилата и винилацетата, предпочтительно солей диаллилдиалкиламмония и акриловой кислоты.

27. Применение по любому из п.п. 19 или 20, где 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; гидроксилэтилакрилата; 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.

28. Применение по любому из пп. 19 или 20, где, 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.

29. Применение по любому из пп. 19 или 20, где поверхностно-обработанный карбонат кальция находится в порошковой форме и/или в форме гранул или в форме суспензии.

30. Применение по любому из пп. 19 или 20, где поверхностно-обработанный карбонат кальция применяют в комбинации с, по меньшей мере, одним полимерным помощником флокуляции.

31. Применение по п. 30, где 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.

32. Композитный материал, содержащий поверхностно-обработанный карбонат кальция и примеси, получаемый с помощью способа по любому из пп. 1-18,
в котором частицы карбоната кальция поверхностно-обработанного карбоната кальция имеют величину средневзвешенного диаметра частиц d₅₀ от 0,01 мкм до 250 мкм, и/или частицы карбоната кальция поверхностно-обработанного карбоната кальция имеют удельную площадь поверхности от 1 до 250 м²/г, и
в котором 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, 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.