HK1203921B - Water purification and sludge dewatering employing surface-treated calcium carbonate and phyllosilicate, use of the combination of surface-treated calcium carbonate and phyllosilicate and composite material - Google Patents

Claims (17)

1. Verfahren zur Reinigung von Wasser und/oder zum Entwässern von Schlämmen und/oder Sedimenten, umfassend die folgenden Schritte:

   a) Bereitstellen von zu reinigendem Wasser und/oder von zu entwässerndem Schlamm und/oder Sediment, umfassend Verunreinigungen;

   b) Bereitstellen von wenigstens einem oberflächenbehandelten Calciumcarbonat, wobei wenigstens 1 % der zugänglichen Oberfläche des Calciumcarbonats durch eine Beschichtung, die wenigstens ein kationisches Polymer umfasst, bedeckt ist, wobei das wenigstens eine kationische Polymer in der Beschichtung in einer Menge von 0,2 Gew.-% bis 10 Gew.-% vorhanden ist, bezogen auf das Trockengewicht des Calciumcarbonats;

   c) Bereitstellen von wenigstens einem Phyllosilikat, wobei das Phyllosilikat Bentonit mit einem Montmorillonit-Gehalt von wenigstens 50 Gew.-% ist, bezogen auf das Gesamtgewicht des Bentonits, und

   d) Inkontaktbringen des Wassers und/oder des Schlamms und/oder des Sediments aus Schritt a) mit dem wenigstens einen oberflächenbehandelten Calciumcarbonat aus Schritt b) und dem wenigstens einen Phyllosilikat aus Schritt c) zum Erhalten und Entfernen eines Kompositmaterials, welches das wenigstens eine oberflächenbehandelte Calciumcarbonat, das wenigstens eine Phyllosilikat und Verunreinigungen umfasst, wobei der Kontaktierungsschritt d) durchgeführt wird durch Zugeben des wenigstens einen Phyllosilikats aus Schritt c) zu dem Wasser und/oder Schlamm und/oder Sediment aus Schritt a) bevor das wenigstens eine oberflächenbehandelte Calciumcarbonat aus Schritt b) zu dem Wasser und/oder Schlamm und/oder Sediment aus Schritt a) zugegeben wird, und/oder durch Zugeben eines Gemischs, welches das wenigstens eine oberflächenbehandelte Calciumcarbonat aus Schritt b) und das wenigstens eine Phyllosilikat aus Schritt c) umfasst, zu dem Wasser und/oder Schlamm und/oder Sediment aus Schritt a).
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Wasser und/oder der Schlamm und/oder das Sediment aus Schritt a) ausgewählt ist aus Industrieabwasser, Trinkwasser, kommunalem Abwasser, Schlamm, wie Hafenschlamm, Flussschlamm, Küstenschlamm oder Faulschlamm, Abwasser oder Nutzwasser aus Brauereien oder anderen Getränkeindustrien, Abwasser oder Nutzwasser in der Papierindustrie, Farbstoff-, Farb- oder Beschichtungsindustrie, Landwirtschaftsabwasser, Schlachthausabwasser, Abwasser aus der Lederindustrie und der Ledergerbungsindustrie.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das wenigstens eine oberflächenbehandelte Calciumcarbonat aus Schritt b) vermahlenes Calciumcarbonat und/oder gefälltes Calciumcarbonat und/oder oberflächenmodifiziertes Calciumcarbonat umfasst, bevorzugt oberflächenmodifiziertes Calciumcarbonat oder vermahlenes Calciumcarbonat.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Quelle von vermahlenem Calciumcarbonat (GCC) ausgewählt ist aus Marmor, Kreide, Calcit, Dolomit, Kalkstein und Gemischen davon, und/oder das gefällte Calciumcarbonat (PCC) ist ausgewählt aus einem oder mehreren aus aragonitischen, vateritischen und calcitischen mineralogischen Kristallformen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Beschichtung des wenigstens einen oberflächenbehandelten Calciumcarbonats wenigstens ein kationisches Polymer umfasst

   a) mit einer positiven Ladungsdichte im Bereich von 1 mEq/g und 15 mEq/g, bevorzugter im Bereich von 2,5 mEq/g und 12,5 mEq/g, und am meisten bevorzugt im Bereich von 5 mEq/g und 10 mEq/g, und/oder

   b) in dem wenigstens 60 % der Monomer-Einheiten eine kationische Ladung aufweisen, bevorzugt wenigstens 70 %, bevorzugter wenigstens 80 %, noch bevorzugter wenigstens 90 %, und am meisten bevorzugt gleich 100 %, und/oder

   c) mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht M_w von unter 1 000 000 g/mol, bevorzugter von 50 000 bis 750 000 g/mol, noch bevorzugter von 50 000 bis 650 000 g/mol, und am meisten bevorzugt von 100 000 bis 300 000 g/mol, und/oder

   d) welches ein Homopolymer ist, basierend auf Monomer-Einheiten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Diallylammoniumsalzen; tertiären oder quaternären Aminen; quaternären Iminen; Acrylamid; Methacrylamid; N,N-Dimethylacrylamid; Acrylsäure; Methacrylsäure; Vinylsulfonsäure; Vinylpyrrolidon; Hydroxyethylacrylat; Styrol; Methylmethacrylat und Vinylacetat; bevorzugt Diallylammoniumsalzen und Acrylsäure, oder

   e) welches ein Copolymer ist, basierend auf Monomer-Einheiten ausgewählt aus Diallylammoniumsalzen und Methacrylsäure und Co-Monomer-Einheiten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylamid; Methacrylamid; N,N-Dimethylacrylamid; Acrylsäure; Methacrylsäure; Vinylsulfonsäure; Vinylpyrrolidon; Hydroxyethylacrylat; Styrol; Methylmethacrylat; Vinylacetat und Gemischen davon, bevorzugt sind die Monomer-Einheiten ausgewählt aus Diallylammoniumsalzen und Methacrylsäure und Co-Monomer-Einheiten ausgewählt aus Acrylamid und Acrylsäure.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem wenigstens 10 % der zugänglichen Oberfläche des Calciumcarbonats durch eine Beschichtung, die ein kationisches Polymer umfasst, bedeckt ist, bevorzugt wenigstens 20 % der zugänglichen Oberfläche, bevorzugter wenigstens 30 %, noch bevorzugter wenigstens 40 %, und am meisten bevorzugt wenigstens 50 % der zugänglichen Oberfläche.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Bentonit Begleitmineralien umfasst, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Quarz, Glimmer, Kaolinit, Feldspat. Pyrit, Calcit, Cristobalit und Gemische davon.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Kontaktierungsschritt d) durchgeführt wird durch Zugeben des wenigstens einen oberflächenbehandelten Calciumcarbonats aus Schritt b) und des wenigstens einen Phyllosilikats aus Schritt c) zu dem Wasser und/oder dem Schlamm und/oder dem Sediment aus Schritt a) in einem Gewichtsverhältnis von dem wenigstens einen oberflächenbehandelten Calciumcarbonat: dem wenigstens einen Phyllosilikat von 10:1 bis 1:10, bevorzugter von 5:1 bis 1:5, und noch bevorzugter von 2:1 bis 1:2.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der Kontaktierungsschritt d) durchgeführt wird durch wenigstens teilweises Bedecken der Oberfläche des zu behandelnden Wassers und/oder des Schlamms und/oder des Sediments aus Schritt a) mit dem wenigstens einen oberflächenbehandelten Calciumcarbonat aus Schritt b) und dem wenigstens einen Phyllosilikat aus Schritt c), und/oder durch Vermischen des zu behandelnden Wassers und/oder des Schlamms und/oder des Sediments aus Schritt a) mit dem wenigstens einen oberflächenbehandelten Calciumcarbonat aus Schritt b) und dem wenigstens einen Phyllosilikat aus Schritt c).
10. Verwendung einer Kombination eines Phyllosilikats und eines oberflächenbehandelten Calciumcarbonats zur Reinigung von Wasser und/oder zum Entwässern von Schlämmen und/oder Sedimenten, wobei wenigstens 1 % der zugänglichen Oberfläche des Calciumcarbonats durch eine Beschichtung, die wenigstens ein kationisches Polymer umfasst, bedeckt ist, wobei das wenigstens eine kationische Polymer in der Beschichtung in einer Menge von 0,2 Gew.-% bis 10 Gew.-% vorhanden ist, bezogen auf das Trockengewicht des Calciumcarbonats, wobei das Phyllosilikat Bentonit mit einem Montmorillonit-Gehalt von wenigstens 50 Gew.-% ist, bezogen auf das Gesamtgewicht des Bentonits.
11. Verwendung einer Kombination eines Phyllosilikats und eines oberflächenbehandelten Calciumcarbonats zur Verringerung der Menge an polymeren Flockungshilfsmitteln in Wasser und/oder Schlämmen und/oder Sedimenten, wobei wenigstens 1 % der zugänglichen Oberfläche des Calciumcarbonats durch eine Beschichtung, die wenigstens ein kationisches Polymer umfasst, bedeckt ist, wobei das wenigstens eine kationische Polymer in der Beschichtung in einer Menge von 0,2 Gew.-% bis 10 Gew.-% vorhanden ist, bezogen auf das Trockengewicht des Calciumcarbonats, wobei das Phyllosilikat Bentonit mit einem Montmorillonit-Gehalt von wenigstens 50 Gew.-% ist, bezogen auf das Gesamtgewicht des Bentonits.
12. Verwendung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, bei der das oberflächenbehandelte Calciumcarbonat vermahlenes Calciumcarbonat und/oder gefälltes Calciumcarbonat und/oder oberflächenmodifiziertes Calciumcarbonat umfasst, bevorzugt oberflächenmodifiziertes Calciumcarbonat oder vermahlenes Calciumcarbonat.
13. Verwendung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei der die Beschichtung des oberflächenbehandelten Calciumcarbonats wenigstens ein kationisches Polymer umfasst

    a) mit einer positiven Ladungsdichte im Bereich von 1 mEq/g und 15 mEq/g, bevorzugter im Bereich von 2,5 mEq/g und 12,5 mEq/g, und am meisten bevorzugt im Bereich von 5 mEq/g und 10 mEq/g, und/oder

    b) in dem wenigstens 60 % der Monomer-Einheiten eine kationische Ladung aufweisen, bevorzugt wenigstens 70 %, bevorzugter wenigstens 80 %, noch bevorzugter wenigstens 90 %, und am meisten bevorzugt gleich 100 %, und/oder

    c) mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht M_w von unter 1 000 000 g/mol, bevorzugter von 50 000 bis 750 000 g/mol, noch bevorzugter von 50 000 bis 650 000 g/mol, und am meisten bevorzugt von 100 000 bis 300 000 g/mol, und/oder

    d) welches ein Homopolymer ist, basierend auf Monomer-Einheiten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Diallylammoniumsalzen; tertiären oder quaternären Aminen; quaternären Iminen; Acrylamid; Methacrylamid; N,N-Dimethylacrylamid; Acrylsäure; Methacrylsäure; Vinylsulfonsäure; Vinylpyrrolidon; Hydroxyethylacrylat; Styrol; Methylmethacrylat und Vinylacetat; bevorzugt Diallylammoniumsalzen und Acrylsäure, oder

    e) welches ein Copolymer ist, basierend auf Monomer-Einheiten ausgewählt aus Diallylammoniumsalzen und Methacrylsäure und Co-Monomer-Einheiten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylamid; Methacrylamid; N,N-Dimethylacrylamid; Acrylsäure; Methacrylsäure; Vinylsulfonsäure; Vinylpyrrolidon; Hydroxyethylacrylat; Styrol; Methylmethacrylat; Vinylacetat und Gemischen davon, bevorzugt sind die Monomer-Einheiten ausgewählt aus Diallylammoniumsalzen und Methacrylsäure und Co-Monomer-Einheiten ausgewählt aus Acrylamid und Acrylsäure.
14. Verwendung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei der wenigstens 10 % der zugänglichen Oberfläche des Calciumcarbonats durch eine Beschichtung, die ein kationisches Polymer umfasst, bedeckt ist, bevorzugt wenigstens 20 % der zugänglichen Oberfläche, bevorzugter wenigstens 30 %, noch bevorzugter wenigstens 40 %, und am meisten bevorzugt wenigstens 50 % der zugänglichen Oberfläche.
15. Verwendung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, bei dem das Bentonit Begleitmineralien umfasst, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Quarz, Glimmer, Kaolinit, Feldspat. Pyrit, Calcit, Cristobalit und Gemische davon.
16. Verwendung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, bei der das Gewichtsverhältnis von dem oberflächenbehandelten Calciumcarbonat : dem Phyllosilikat von 10:1 bis 1:10 beträgt, bevorzugter von 5:1 bis 1:5, und noch bevorzugter von 2:1 bis 1:2.
17. Komposit-Material, umfassend wenigstens ein oberflächenbehandeltes Calciumcarbonat, wenigstens ein Phyllosilikat und Verunreinigungen, welches durch das Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 9 erhältlich ist.