CN101679052A - 能够以可逆方式吸收和释放水的改性蒙脱石或含蒙脱石物质的制备方法 - Google Patents
能够以可逆方式吸收和释放水的改性蒙脱石或含蒙脱石物质的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101679052A CN101679052A CN200880017056A CN200880017056A CN101679052A CN 101679052 A CN101679052 A CN 101679052A CN 200880017056 A CN200880017056 A CN 200880017056A CN 200880017056 A CN200880017056 A CN 200880017056A CN 101679052 A CN101679052 A CN 101679052A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- montmorillonite
- water
- weight
- contain
- soluble
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical class O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract 51
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 title claims abstract 38
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract 9
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract 6
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 title claims abstract 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract 18
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 claims abstract 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract 16
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims abstract 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract 3
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims abstract 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 6
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims 3
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims 2
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910000288 alkali metal carbonate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 150000008041 alkali metal carbonates Chemical class 0.000 claims 1
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 claims 1
- -1 alkali-metal phosphoric acid salt Chemical class 0.000 claims 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 claims 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims 1
- 229910021647 smectite Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 claims 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims 1
- 230000009974 thixotropic effect Effects 0.000 abstract 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/20—Silicates
- C01B33/36—Silicates having base-exchange properties but not having molecular sieve properties
- C01B33/38—Layered base-exchange silicates, e.g. clays, micas or alkali metal silicates of kenyaite or magadiite type
- C01B33/44—Products obtained from layered base-exchange silicates by ion-exchange with organic compounds such as ammonium, phosphonium or sulfonium compounds or by intercalation of organic compounds, e.g. organoclay material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K17/00—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
- C09K17/40—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing mixtures of inorganic and organic compounds
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D31/00—Protective arrangements for foundations or foundation structures; Ground foundation measures for protecting the soil or the subsoil water, e.g. preventing or counteracting oil pollution
- E02D31/02—Protective arrangements for foundations or foundation structures; Ground foundation measures for protecting the soil or the subsoil water, e.g. preventing or counteracting oil pollution against ground humidity or ground water
- E02D31/04—Watertight packings for use under hydraulic pressure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Paleontology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
Abstract
本发明涉及能够形成凝胶的改性蒙脱石或含蒙脱石物质的制备方法，该凝胶不再是触变的，具有稳定的交联结构及黏合特征且能够以可逆方式吸收和释放水，该方法是用水溶性活化剂以及能够与所述蒙脱石反应的水溶性聚合物处理未活化的蒙脱石或含蒙脱石物质，其中将按蒙脱石的重量计算0－6重量％的水溶性活化剂和按蒙脱石的重量计算0.3－6重量％的水溶性聚合物与蒙脱石或含蒙脱石物质混合，其中：在加入水溶性聚合物之前和/或最迟与之同时，加入至少一部分水溶性活化剂，其中至少一部分水溶性聚合物是以干燥固体形式加入的，得到的混合物水含量基于混合物在20重量％水至50重量％水范围内。
Description
技术领域
本发明涉及能够以可逆方式吸收和释放水的改性蒙脱石(smectite)或含蒙脱石物质的改进的制备方法。
背景技术
众所周知，蒙脱石及含蒙脱石物质(例如岩石、矿山产品及人造混合物)在经受活化后能够显著提高其可膨胀性。在这方面，活化的意思是将起始的蒙脱石或含蒙脱石物质用单价阳离子盐和/或镁化合物处理。蒙脱石的例子为蒙脱土(montmorillonite)、贝得石(beydellite)、锂蒙脱石、绿脱石、伊利石、钠板石及坡缕石。含蒙脱石物质的一个特别重要的代表是膨润土。GB 458,240、GB 447,710及DE 940,936公开了单价阳离子盐如钠、钾、锂及铵盐作为活化剂的用途，而根据DE1,081,436、DE 1,204,995及DE 1,205,473，任选地与单价阳离子盐组合，将镁化合物如氧化镁或碳酸镁用作活化剂。活化导致形成高度可膨胀的产品，当该产品与水混合时形成触变凝胶。
欧洲专利申请EP 0 645 181涉及已回收(recover)且干燥至基于黏土干重为约12％或更少的水分含量的蒙脱石黏土的处理方法，以提高当与含有溶解盐或有机污染物的液体接触时其吸收或吸附被污染的液体的能力。该方法包括几个步骤，即
将黏土用至少约0.5重量％(基于黏土干重)的水溶液中溶解的聚合物浸渍或混合，并将黏土用水再润湿至大于约12重量％(基于黏土干重)的水分含量；
将再润湿了的聚合物浸渍的黏土干燥至约12重量％(基于黏土干重)或更少的水分含量；且
将经处理的黏土与被污染的液体接触。
同样，众所周知，活化形式的蒙脱石及含蒙脱石物质(如活化的膨润土)能够与水溶性聚合物反应形成凝胶，该凝胶不再是触变的，具有稳定的结构，且能够以可逆方式吸收和释放水(例如见EP-A 0,335,653、US5,120,344、US 5,640,168、US 6,340,385及本文引用的参考文献)。所得的凝胶是优异的密封剂且可以主要用于提供水密隔离。
制备这种凝胶的已知方法可分成四个主要的类别：
(1)首先在水的存在下将未活化的蒙脱石或含蒙脱石物质活化，然后在水的存在下与聚合物反应以形成交联反应产物，其中在聚合物与蒙脱石的基本层之间形成化学键(例如见HU186,325及HU 189,280)；或
(2)首先在水的存在下用聚合物处理未活化的蒙脱石或含蒙脱石物质，然后在水的存在下用活化剂处理生成的预反应物质以形成最终的交联结构(例如见EP-A 0,335,653)；或
(3)上述两种方法的组合；在水的存在下，未活化的蒙脱石或含蒙脱石物质在单个步骤中与活化剂及聚合物两者反应以形成最终交联结构(例如见US 5,120,344公开的方法之一)；或
(4)在水的存在下，将未活化的蒙脱石或含蒙脱石物质、聚合物及活化剂混合，然后将生成的干燥混合物涂敷到将要进行水密隔离的表面；当混合物与水接触时，自发地形成最终的交联结构(例如见US 5,604,168)。
前三种方法导致形成可以以良好的结果应用于隔离目的的高质量凝胶。然而，它们具有如下共同的缺点：在最终的交联结构的形成过程中，需要进行要求极其高机械能量的高强度的捏合。所得的湿润水凝胶很难储藏和运输。因此，公开了上述方法(1)至(3)的引文建议在使用场所直接执行整个过程或至少其最后一步。然而，不能始终满足该直接生产的特定的先决条件(例如特定的设备、能量来源、技术劳力等)。为了获得容易储藏、运输及在使用场所操作的干凝胶，首先要将湿润水凝胶干燥，该过程冗长且需要很多能量。这些缺点使得这些方法从经济角度来看缺乏吸引力。
通过使用方法(4)能够避免上述困难。然而，该方法牵涉到如下缺点：即在使用场所自发形成的凝胶的隔离能力及黏合力高度依赖于不能受影响的主要环境条件。从可靠的产品质量方面来看，完全受控的操作系列比包括自发步骤的方法更加合适。
发明内容
本发明旨在详细说明能够形成凝胶的改性蒙脱石或含蒙脱石物质的制备方法，该凝胶不再是触变的，具有稳定的交联结构及黏合特征且能够以可逆方式吸收和释放水，所述方法
- 与上述方法(1)至(3)相比，更容易实施且需要更少的能量，且
- 制得具有高质量及可靠的水分隔离及黏合特征的改性蒙脱石或含蒙脱石物质。
已经发现，当通过两步活化并在两步中均加入聚合物、然后进行挤出及最终的干燥步骤而制备改性蒙脱石或含蒙脱石物质时，这些目的可以完全实现。
交联凝胶结构使得材料能够对例如阻隔层(由于存在穿过侧面构造的连接)、覆盖层及下伏层(例如土壤、石头、膜及织物)的不同表面产生非常好的黏合。如果该材料与填料材料(如沙)混合也是非常有利的。凝胶黏贴在填料上且能够包裹颗粒并将它们黏结在一起。由于黏性特征，可以使用大范围的填料材料，同时仍然达到很好的隔离性能。除了可逆的膨胀能力，该材料还非常能够承受干燥循环。黏性的凝胶结构使得干燥效果变慢且限制干燥裂缝的体积。如果水进入，通过膨胀容易地使裂缝闭合，并且通过聚合物与蒙脱石的二次反应的可能性形成闭合的凝胶结构。
在本发明方法的第一步中，将按蒙脱石的重量计算0-3.0重量％的水溶性活化剂以及按蒙脱石的重量计算0.05-1.0重量％的能够与蒙脱石反应的水溶性聚合物，以水溶液形式部分或全部地与未活化的蒙脱石或含蒙脱石物质混合，调整生成的混合物的水含量至不超过50重量％的值，并且如果需要，将生成的混合物干燥至20重量％或更多的水含量。
当在第一步中混合时，至少部分聚合物及活化剂需要以水溶液形式加入或变成溶解状态。如果在黏土原料中有足够高的水含量，通过在第一步中更长时间的搅拌来原位制备充分溶解的聚合物和/或活化剂，可以部分或全部地补偿溶解的聚合物和/或活化剂的加入。
活化剂与聚合物可以同时或在一个或多个相继步骤中加入到蒙脱石或含蒙脱石物质中。优选首先加入活化剂的水溶液。
如果蒙脱石的晶格钠及锂离子(如果存在)组成可交换晶格阳离子总和的不超过50％，在本发明方法的第一步中水溶性活化剂的下限设置在0.1重量％。
由于活化剂和聚合物在第一步中主要以水溶液形式加入，因此发生很快的反应。然而，在第一步中的主导反应条件——特别是各反应物的比例——不能得到导致要求的最终交联稳定结构的完全反应。在该步骤中，仅仅发生部分活化同时在蒙脱石与聚合物之间形成一些化学键。这牵涉到搅拌不需要高机械能。考虑到在第二步中要求存在至少20重量％的水，不总是需要干燥生成的混合物。如果仍然包括干燥步骤，这通常涉及仅仅除去通过两个水溶液引入的水的一部分；因此该任选的干燥步骤的能量要求是很低的。
在第二步中，将按蒙脱石的重量计算0-5重量％的水溶性活化剂以及按蒙脱石的重量计算0.3-5重量％的能够与蒙脱石反应的水溶性聚合物在搅拌下加入到第一步得到的混合物中，该混合物含有至少20重量％的水，其中水溶性聚合物部分或全部地以干燥固体形式加入。尽管在这些条件下活化继续进行，聚合物的溶解相当的缓慢，因此溶解的聚合物的量不足于形成最终的交联结构。这也涉及在该步骤中搅拌不需要高机械能。
如果蒙脱石的晶格钠及锂离子(如果存在)组成可交换晶格阳离子总和的不超过50％，在本发明方法的第二步中水溶性活化剂的下限设置在0.5重量％。
在第二步中，活化剂和聚合物可以同时或在一个或多个相继步骤中加入到蒙脱石或含蒙脱石物质中。
优选地，在第一步中，水溶性活化剂及水溶性聚合物两者的至少一部分以水溶液形式混合，尤其优选在第二步中水溶性聚合物的至少一部分以干燥固体形式加入。
优选两步法，但是在本发明的另外一个实施方案中，也可以以一步法进行改性蒙脱石或含蒙脱石物质的制备方法。
在该实施方案中，必须非常好地控制影响反应的条件(例如混合物中组分的品质、水含量、聚合物和活化剂的溶解阶段、混合强度及持续时间)，且彼此调整，以一方面防止过早地形成最终交联结构，另一方面防止反应强度过低。因此，在大多数情况下，该方法的最终材料达到的交联结构的品质低于使用两步法的品质。一步法实施方案更加难以控制且对实践中的不精确因素更加敏感(水含量、混合组分的溶解阶段(dissolved stage)及剂量时间(dosage time)、混合时间等)。
本发明的一步法的特征在于，将基于蒙脱石的重量计算0-6重量％的水溶性活化剂以及基于蒙脱石的重量计算0.3-6重量％的水溶性聚合物与蒙脱石或含蒙脱石物质混合，其中：
在加入水溶性聚合物之前或最迟与之同时，加入至少一部分水溶性活化剂，其中
至少一部分水溶性聚合物是干燥固体，
得到的混合物的水含量基于混合物在20重量％水至50重量％水范围内。
作为起始物料的蒙脱石或含蒙脱石物质优选具有至少13重量％的水含量。在水含量低于所述范围的情况下，需要额外的水。
如果蒙脱石的晶格钠及锂离子(如果存在)组成可交换晶格阳离子总和的不超过50％，在本发明的一步法中水溶性活化剂的下限设置在0.1重量％。
本发明方法最后得到的均一混合物经受挤出以形成成形物体(例如小丸、棒、颗粒、小块等)。通过挤出机向混合物施加压力及剪切力且在挤出机中对混合物原位加热，蒙脱石的活化继续进行且进行蒙脱石与聚合物的后续反应，导致形成所要求的最终的交联结构。这意味着，该挤出步骤取代了在能够以可逆方式吸收和释放水的交联的蒙脱石/聚合物反应产物的已知获得方法中要求的长时间、麻烦且高耗能的机械捏合。
在该挤出步骤中，形成成形物体，随后它被干燥和/或粉碎。由于这些成形物体的比表面积比挤出之前的混合物的比表面积大得多，干燥可以容易且快速地进行，且具有可接受的低的能量要求。有时候，将成形物体保持在环境温度下，任选地在通风室里，就已足够。在挤出过程中，一部分水含量从起始混合物中排除，这进一步减少干燥步骤的能量要求。
如果不用挤出或除了挤出之外，应用更长时间且强烈的搅拌加上加压和/或加热，能过达到类似的效果。在压缩过程中，在开放场地(openfields)通过常规方法进行搅拌及研磨，也使一部分水含量从混合物中排除且形成脆性块(crumbly pieces)，在此之后材料可以容易地干燥和/或粉碎。
干燥应该在不破坏聚合物或聚合物/蒙脱石键的温度下进行。因此，待干燥的物质的表面温度不超过120℃是可取的。这也涉及在第一步后任选的干燥步骤。
当干燥后的成形物体足够小时，其本身可以用于水隔离目的，但是更优选在使用之前将其粉碎。这可以通过常规操作进行，例如研磨、破碎、粉末化等。
改性蒙脱石及含蒙脱石物质是根据本发明在完全受控的条件下制备的。这涉及它们可以制备成具有规定的及可靠的品质特征，且可以避免所有不期望的、可归因于凝胶的自发形成的品质上的起伏。
根据本发明制备的改性蒙脱石或含蒙脱石物质可能(且通常确实)含有一些未反应的活化剂和/或聚合物，且蒙脱石本身可能(且通常确实)含有能够与活化剂进行离子交换的位点。当在使用过程中改性蒙脱石或含蒙脱石物质与水接触时，这些剩余的反应物及可活化位点充当进一步反应的源泉。这些进一步的反应进一步加强了交联凝胶结构，这意味着在使用的同时提高了改性蒙脱石或含蒙脱石物质的隔离性能。
在文献中提及的适于隔离目的的所有蒙脱石及含蒙脱石物质(天然岩石、矿物产品、人造混合物等)均可以用作本发明方法中的起始物质。在含蒙脱石物质中的，优选具有至少30重量％蒙脱石含量的那些。两种或多种蒙脱石和/或含蒙脱石物质的混合物也是适用的。即使是具有高的单价阳离子含量的蒙脱石及含蒙脱石物质(例如来自怀俄明州的富含钠的膨润土等)也不排除。当起始的蒙脱石或含蒙脱石物质属于这种类型时，可以省略在第一步和/或第二步中加入的活化剂，但是活化剂的量最好保持接近下限，且优选将镁化合物单独或与单价阳离子盐相结合作为活化剂。
在本发明的具体实施方案中，当起始的蒙脱石或含蒙脱石物质富含单价阳离子时，优选在混合物中加入少量(按蒙脱石的重量计算，通常约0.1-2重量％)水溶性碱土金属化合物。这些加入的碱金属化合物帮助在蒙脱石与聚合物之间形成桥键。当起始的蒙脱石或含蒙脱石物质的单价阳离子含量低时，通常不要求使用镁化合物作为活化剂和/或在混合物中加入水溶性碱土金属盐。
作为一个具体的优点，未加工的含蒙脱石岩石或矿物产品也可以用于本发明方法中。术语“未加工的”在这里指的是含蒙脱石岩石或矿物产品以从矿山中得到的没经任何预处理的形式使用。
在引用的文献中列出的所有活化剂均可以单独地或以两种或多种活化剂组合的形式用于本发明的方法中。尽管优选具有与碱土金属形成不溶沉淀的阴离子的单价阳离子盐，但是活化剂的范围并不限于这些盐(这方面见DE 940,396)。碱金属的碳酸盐和磷酸盐，例如碳酸钠、磷酸钠和碳酸锂，是特别优选的活化剂。
能够与蒙脱石反应的水溶性聚合物可用于本发明方法中。也可以使用两种或多种聚合物的混合物。聚合物的分子量一般在900,000以上和15,000,000以下，优选的分子量范围为2,000,000-12,000,000。优选的聚合物如下：聚丙烯酰胺，聚甲基丙烯酰胺，聚丙烯酸，聚甲基丙烯酸，部分水解的聚丙烯酰胺，丙烯酰胺与丙烯酸的共聚物，丙烯酰胺与丙烯酸酯的共聚物，后面这些共聚物的部分水解变种，乙烯醇与丙烯酸的共聚物，聚乙烯醇，部分或完全水解的聚乙烯酯，聚氧化乙烯，多糖及接枝共聚物，其中丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺侧链接枝到纤维素骨架上。在一个特别的实施方案中，优选所述水溶性聚合物是水解度至多30％的线性链丙烯酰胺型(共)聚合物。
任何常规的挤出机均可以用于进行挤出。正如前文已经指出的，在挤出过程中就地(local)加热混合物，这非常有助于形成最终的交联结构。优选将就地加热混合物的温度保持在150℃以下。
本发明涉及能够形成凝胶并以可逆方式吸收和释放水的蒙脱石或含蒙脱石物质，其含有按蒙脱石的重量计算0-6重量％的水溶性活化剂和按蒙脱石的重量计算0.3-6重量％的水溶性聚合物，其中，
至少10重量％(按蒙脱石总的聚合物结合能力计算)的聚合物与产生黏土有机化合物的黏土结合在一起，并且
至少15重量％(按蒙脱石总的聚合物结合能力计算)的聚合物是游离形式，即不与黏土结合在一起，其中所述物质优选含有按蒙脱石的重量计算0.1-2重量％的水溶性碱土金属化合物。
根据本发明制备的改性蒙脱石或含蒙脱石物质可以应用于将要用隔离领域使用的任何技术进行处理的区域或对象上。该技术的实例在引用的文献中进行了详细讨论。
此外，本发明涉及改性蒙脱石或含蒙脱石物质与惰性材料相结合用作水密隔离体的用途，其中惰性材料选自沙子、破碎的岩石填料及水不溶性工业固体废料。另外，改性蒙脱石或含蒙脱石物质的含量(按照填料的干重计算)为至少4％，优选至少10％，并且其中多于75％(优选多于85％)的填料具有＞63微米的颗粒尺寸。
根据本发明制备的改性蒙脱石或含蒙脱石物质可以用于制备水密隔离体，而且也适用于可以使用各种硅酸盐/有机水凝胶的所有目的。特别优选的使用领域如下：
(水)池、水库、堤坝、废物区及其他暴露于水的破坏性作用的对象的水密隔离；
废料储存库的隔离；
在其表面进行再耕植之前的地下废料储存库的覆盖层；
墙壁上的洞及裂缝、矿井瓦斯(damps)和其他暴露于水的对象的填充剂；
形成阻隔层以改善土壤中水和营养成分的保留；
形成用于铁路、公路及其他暴露于震动破坏的对象的震动-平衡和隔离床(vibration-balancing and insulating bed)。
根据本发明制备的改性蒙脱石或含蒙脱石物质可以以其本身或与一种或多种常规添加剂的混合物形式用于上述目的。常规添加剂的典型实例公开于US 5,640,168和US 6,340,385中。
这些用途同样包含于本发明范围内。
具体实施方式
现在，基于以下非限定性实施例详细阐述本发明。
实施例1
将来自Mylos(希腊)的具有80重量％蒙脱石含量的未加工膨润土用作起始的含蒙脱石物质。将溶解在150毫升水中的5.0克碳酸钠在搅拌下加入到1.0千克起始物质中，得到含35重量％水的混合物。将该混合物再搅拌15分钟，此后在搅拌下在混合物中加入0.5重量％的丙烯酸/丙烯酰胺共聚物(分子量：4,000,000，水解度：15％)的水溶液120毫升。将该混合物再搅拌10分钟，然后在不超过80℃的温度下干燥至32重量％的水含量。此后，在强烈搅拌下在预干燥混合物中加入20.0克的粉末状碳酸钠及12.0克的精细颗粒尺寸的小珠形式的上述共聚物。使混合物均一化，然后通过充当挤出机的家用绞肉机。将生成的细棒在80℃下干燥，然后在实验室锤式粉碎机中粉末化。
生成的改性含蒙脱石物质经受如下测试：
(A)水吸收和释放的可逆性；
在搅拌下将20.0克的改性含蒙脱石物质与160毫升水混合。形成了快速膨胀的水凝胶。将水凝胶在80℃下干燥，然后将生成的干物质在实验室研钵中粉末化。在搅拌下将生成的粉末再次与160毫升水混合，于是得到稳定的水凝胶。将这种干燥/润湿循环重复五次，于是始终能够再产生稳定的水凝胶。这表明改性含蒙脱石物质能够形成稳定的凝胶结构且能够以可逆的方式吸收和释放水。
(B)水隔离能力
将颗粒尺寸1-3毫米的干燥且粗糙的沙子填充到直径10厘米、两端开口而底部较薄的玻璃管中。将4厘米厚的改性含蒙脱石物质层填充到沙子上面。在改性含蒙脱石物质上面填充1米高的水，且使该装置静置。即使2个月后，管底部分填充的沙子保持完全干燥，这说明改性含蒙脱石物质优异的水隔离能力。
(C)稳定的凝胶的形成
2个月后，从玻璃管中移走4厘米厚的改性含蒙脱石层。湿的饱和部分从该层的剩余部分分离出来，且可以用手形成薄的饼状且进一步就地伸展成薄膜凝胶，通过薄膜凝胶可以观察到来自另一侧的光，但是仍然显示连续的交联结构。
(D)黏合能力
将200克的改性含蒙脱石物质与50毫升水及1000克的河沙混合，所述河沙的颗粒尺寸在0-3毫米之间且95％＞63微米。将颗粒尺寸1-3毫米的干燥且粗糙的沙子填充到直径10厘米、两端开口而底部较薄的玻璃管中。在沙子层的上面填充7厘米厚的改性含蒙脱石物质与沙子的混合物层。在混合物层上面填充相同的干燥且粗糙的沙子的30厘米厚的顶层。在顶层上面填充0.7米高的水，且使该装置静置4个月。从玻璃管中移走改性含蒙脱石层且从该层的剩余部分分离出湿的饱和部分。可形成厚度为1厘米的平坦的薄饼状材料，且握住一侧而没有破裂，且沙子颗粒包裹在其中而没有掉出来。
实施例2
将从土耳其矿得到的含70重量％蒙脱石的未加工膨润土用作起始的含蒙脱石物质。将溶解于100升水中7.0千克碳酸钠在恒定搅拌下在25分钟内加入到1000千克起始物质中，形成含33重量％水的混合物。继续搅拌且在混合物中加入含8.0千克的部分水解聚丙烯酰胺(分子量：3,000,000)的水溶液50升。在不超过85℃的温度下将产生的混合物干燥至32重量％的水含量。此后，在强烈搅拌下在预干燥混合物中加入13.5千克的粉末状碳酸钠及10.5千克的精细颗粒形式的丙烯酸/丙烯酰胺共聚物(水解度：25％，分子量：3,500,000)。将混合物用压砖机挤出，将产生的板材在70℃干燥，并将经干燥的板材在球磨机中粉末化。
产生的改性含蒙脱石物质经受如实施例1描述的测试(A)和(B)，不同的是在测试(A)中将50克的改性含蒙脱石物质与200毫升的水混合。结果表明改性含蒙脱石物质能够形成稳定的凝胶结构且能够以可逆的方式吸收和释放水，且具有优异的水隔离能力。
实施例3
将来自怀俄明州(美国)的具有85重量％的蒙脱石含量的未加工钠膨润土用作起始的含蒙脱石物质。将溶解于80毫升水中1.0克碳酸钠在搅拌下加入到500克起始物质中，得到含36重量％水的混合物。将该混合物再搅拌25分钟，并且在这个过程中引入0.4重量％的丙烯酸/丙烯酰胺共聚物(水解度：20％，分子量：2,500,000)的水溶液60毫升。在不超过80℃的温度下将均一化的混合物干燥至32重量％的水含量。此后，在强烈搅拌下在经干燥的混合物中加入5.0克的粉末状碳酸钠、1.5克粉末状氢氧化钙和8.0克精细颗粒形式的上述聚合物。将均一化的混合物在实验室挤出机上挤出，得到直径10毫米的棒材，将该棒材切成小圆柱体，将圆柱体在不超过80℃的温度下干燥，并将经干燥的物质粉末化。
产生的改性含蒙脱石物质经受如实施例1描述的测试(A)及(B)。结果表明改性含蒙脱石物质能够以可逆方式吸收和释放水，且具有优异的水隔离能力。
实施例4
4.1.将根据实施例1制备的20克最终产品与200毫升自来水(硬度12度(G-degree))混合。搅拌1分钟后(200转/分钟)，将悬浮液填充到直径2厘米的玻璃管。放置时间30分钟后，测量淤泥体积及剩余水的浑浊度。淤泥体积是5.5cm。在沉淀物的上面存在澄清的水相(浑浊度在20ntu以下)。
4.2.使用与实施例1中所用并描述的相同的未加工膨润土、活化剂和共聚物制备产品。在干燥的条件下，将各组分按照与实施例1相同的量和比例混合在一起。在实验室锤式粉碎机中将该混合物粉碎。如实施例4.1所进行，用20克这种材料实施相同的测试。产生淤泥体积是3.2cm且在淤泥的上面存在浑浊的悬浮液。
Claims (20)
1.能够形成稳定交联结构的凝胶且能够以可逆方式吸收及释放水的改性蒙脱石或含蒙脱石物质的制备方法，该方法用水溶性活化剂及能够与所述蒙脱石反应的水溶性聚合物处理未活化的蒙脱石或含蒙脱石物质，其特征在于将按蒙脱石的重量计算0-6重量％的水溶性活化剂及按蒙脱石的重量计算0.3-6重量％的水溶性聚合物与蒙脱石或含蒙脱石物质混合，其中：
在加入水溶性聚合物之前和/或最迟与之同时，加入至少一部分水溶性活化剂，其中
至少一部分水溶性聚合物是以干燥固体形式加入的，
得到的混合物的水含量基于混合物在20重量％水至50重量％水范围内。
2.如权利要求1公开的方法，其特征在于作为起始物料的蒙脱石或含蒙脱石物质具有至少13重量％的水含量。
3.能够形成稳定交联结构的凝胶且能够以可逆方式吸收及释放水的改性蒙脱石或含蒙脱石物质的制备方法，该方法用水溶性活化剂及能够与所述蒙脱石反应的水溶性聚合物处理未活化的蒙脱石或含蒙脱石物质，其特征在于
在第一步中，将按蒙脱石的重量计算0-3.0重量％的水溶性活化剂及按蒙脱石的重量计算0.05-1.0重量％的水溶性聚合物与未活化的蒙脱石或含蒙脱石物质混合，此后
在第二步中，将按蒙脱石的重量计算0-5.0重量％的水溶性活化剂及按蒙脱石的重量计算0.3-5重量％的水溶性聚合物与第一步得到的混合物混合，其中至少部分所述水溶性聚合物以干燥固体形式加入，其中，基于混合物，第一步的水含量为至少20重量％且第二步的水含量为至多50重量％。
4.权利要求3的方法，其特征在于在第一步中水溶性活化剂及水溶性聚合物两者的至少一部分以水溶液形式混合。
5.权利要求3-4任意之一的方法，其特征在于在第二步中水溶性聚合物的至少一部分以干燥固体形式混合。
6.根据以上权利要求任意之一的方法，其特征在于使用富含碱金属离子的膨润土作为未活化的含蒙脱石物质，其中还将按蒙脱石的重量计算0.1-2重量％的水溶性碱土金属化合物加入到混合物中。
7.根据以上权利要求任意之一的方法，其特征在于得到的混合物通过挤出形成成形物体，且如果需要，将产生的成形物体干燥和/或粉碎。
8.根据以上权利要求任意之一的方法，其特征在于通过在开放场地搅拌并研磨混合物并与挤压和/或干燥和/或加热组合来将得到的混合物形成脆性块，且如果需要，将产生的成形物体干燥和/或粉碎。
9.根据以上权利要求任意之一的方法，其特征在于将具有至少30重量％蒙脱石含量的未加工膨润土用作未活化的含蒙脱石物质。
10.根据以上权利要求任意之一的方法，其特征在于使用具有超过900,000的分子量的水溶性聚合物。
11.根据以上权利要求任意之一的方法，其特征在于使用具有2,000,000至12,000,000的分子量的水溶性聚合物。
12.根据以上权利要求任意之一的方法，其特征在于所述水溶性聚合物是水解度至多30％的线性链丙烯酰胺类型的(共)聚合物。
13.根据权利要求12的方法，其特征在于使用(共)聚合物的混合物，其中以(共)聚合物的混合物的总重量计算，所述线性链丙烯酰胺类型的(共)聚合物的量为至少30重量％。
14.根据以上权利要求任意之一的方法，其特征在于使用碱金属的碳酸盐和/或碱金属的磷酸盐作为活化剂。
15.根据权利要求7的方法，其特征在于在挤出步骤中，挤出的混合物的原位温度维持在150摄氏度以下。
16.能够形成凝胶并以可逆方式吸收及释放水的蒙脱石或含蒙脱石物质，其含有按蒙脱石的重量计算0-6重量％的水溶性活化剂以及按蒙脱石的重量计算0.3-6重量％的水溶性聚合物，其中，
至少10重量％(按蒙脱石总的聚合物结合能力计算)的聚合物与产生黏土有机化合物的黏土结合在一起，并且
至少15重量％(按蒙脱石总的聚合物结合能力计算)的聚合物是游离形式，即不与黏土结合在一起。
17.根据权利要求16的蒙脱石或含蒙脱石物质，其特征在于所述物质含有按蒙脱石的重量计算0.1-2重量％的水溶性碱土金属化合物。
18.根据权利要求16或17的或权利要求1-15任意之一制备的改性蒙脱石或含蒙脱石物质本身或与一种或多种常规添加剂组合用于水密隔离的用途。
19.根据权利要求16或17的或权利要求1-15任意之一制备的改性蒙脱石或含蒙脱石物质与惰性材料组合用于水密隔离的用途，其中改性蒙脱石或含蒙脱石物质的含量为至少4％(按照填料的干重计算)，优选至少10％，且其中多于75％，优选多于85％的填料具有＞63微米的颗粒尺寸。
20.根据权利要求19的用途，其中惰性材料选自沙子、碎石填料及水不溶性工业固体废料。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP07008509.7 | 2007-04-26 | ||
| EP07008509A EP1985586A1 (en) | 2007-04-26 | 2007-04-26 | Method of producing a modified smectite or smectite-containing substance capable of taking up and releasing water in a reversible manner |
| PCT/NL2008/000110 WO2008133497A2 (en) | 2007-04-26 | 2008-04-22 | Method of producing a modified smectite or smectite-containing substance capable of taking up and releasing water in a reversible manner |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101679052A true CN101679052A (zh) | 2010-03-24 |
Family
ID=38591679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200880017056A Pending CN101679052A (zh) | 2007-04-26 | 2008-04-22 | 能够以可逆方式吸收和释放水的改性蒙脱石或含蒙脱石物质的制备方法 |
Country Status (15)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8846796B2 (zh) |
| EP (2) | EP1985586A1 (zh) |
| CN (1) | CN101679052A (zh) |
| AP (1) | AP2009005015A0 (zh) |
| AR (1) | AR066282A1 (zh) |
| AU (1) | AU2008244775B2 (zh) |
| BR (1) | BRPI0810589B1 (zh) |
| CA (1) | CA2684956C (zh) |
| CL (1) | CL2008001212A1 (zh) |
| EA (1) | EA026671B1 (zh) |
| ES (1) | ES2576634T3 (zh) |
| MX (1) | MX2009011526A (zh) |
| MY (1) | MY152174A (zh) |
| WO (1) | WO2008133497A2 (zh) |
| ZA (1) | ZA200907383B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110291055A (zh) * | 2016-12-16 | 2019-09-27 | 伊梅斯切公司 | 用于土工合成衬垫的组合物 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1036270C2 (nl) | 2008-12-03 | 2010-06-07 | Trisoplast Int Bv | Werkwijze voor het stimuleren van biologische afbraak en het ontgassen van vuilnisstortplaatsen. |
| LV14290B (lv) * | 2010-12-15 | 2011-04-20 | Latvijas Universitāte | Paņēmiens smektītu iegūšanai no smektītu mazsaturošiem māliem |
| PL2806968T3 (pl) * | 2012-01-27 | 2021-05-17 | Amcol International Corporation | Kompozycja bariery hydraulicznej oraz sposób jej wytwarzania |
| DE102023109314A1 (de) * | 2023-04-13 | 2024-10-17 | Stephan Schmidt Kg | Tonhaltige Zusammensetzung, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| HU189280B (en) * | 1983-05-15 | 1986-06-30 | Mta Termeszettu Domanyi Kutato | Method for producing masses and powders forming gel from clay minerals and organic polymers |
| HU186325B (en) * | 1984-08-06 | 1985-07-29 | Mta Termeszettudomanyai Kutato | Method for producing gels of reversible water-absorbing capacity and stabilized structure containing clay mineral |
| ES2059731T3 (es) * | 1988-03-28 | 1994-11-16 | Altalanos Iparfejlesztesi Rt | Procedimiento de preparacion de geles capaces de absorber y soltar agua de modo reversible, a partir de minerales de arcilla y polimeros. |
| DE4124338A1 (de) * | 1991-07-23 | 1993-01-28 | Weiss Anneliese | Durch wasser aufquellbare dichtungsmassen |
| DE4243389A1 (de) * | 1992-12-21 | 1994-06-23 | Sued Chemie Ag | Verfahren zur Herstellung von Sorptionsmitteln zur Aufnahme von Flüssigkeiten |
| UA34475C2 (uk) * | 1993-02-03 | 2001-03-15 | Трісопласт Інтернаціонал Б.В. | Глиновмісна суміш, спосіб формування гелю з використанням глиновмісної суміші, засіб гідроізоляції резервуарів, засіб ізоляції звалищ |
| US5407879A (en) * | 1993-09-29 | 1995-04-18 | American Colloid Company | Method of improving the contaminant resistance of a smectite clay by rewetting and impregnating the clay with a water-soluble polymer, and redrying the polymer-impregnated clay |
| AU723428C (en) * | 1995-12-22 | 2003-06-12 | Janice E. Losasso | Low molecular weight structured polymers |
| US6380295B1 (en) * | 1998-04-22 | 2002-04-30 | Rheox Inc. | Clay/organic chemical compositions useful as additives to polymer, plastic and resin matrices to produce nanocomposites and nanocomposites containing such compositions |
| US6521690B1 (en) * | 1999-05-25 | 2003-02-18 | Elementis Specialties, Inc. | Smectite clay/organic chemical/polymer compositions useful as nanocomposites |
| NL1014690C2 (nl) * | 2000-03-20 | 2001-09-21 | Trisoplast Int Bv | Kleibevattend mengsel of verdunningsmengsel dat een tegen vocht bestand zijnde gel kan vormen en toepassing van dat mengsel en verdunningsmengsel. |
| DE10056634A1 (de) * | 2000-11-15 | 2002-05-29 | Sued Chemie Ag | Verwendung Aktivierter Schichtsilicate zur Mykotoxinadsorption |
| EP1589077A4 (en) * | 2003-01-08 | 2010-02-17 | Shiseido Co Ltd | POWDER THEREOF WITH SOFT-SOILED SOAP, CONTAINED FROM DYES AND WATER-SOURCE SOUND, AND COMPOSITION CONTAINING THE SAME |
-
2007
- 2007-04-26 EP EP07008509A patent/EP1985586A1/en not_active Withdrawn
-
2008
- 2008-04-22 CA CA2684956A patent/CA2684956C/en not_active Expired - Fee Related
- 2008-04-22 EP EP08753739.5A patent/EP2150496B1/en active Active
- 2008-04-22 BR BRPI0810589-8A patent/BRPI0810589B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2008-04-22 AP AP2009005015A patent/AP2009005015A0/xx unknown
- 2008-04-22 US US12/597,179 patent/US8846796B2/en active Active
- 2008-04-22 EA EA200971004A patent/EA026671B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2008-04-22 MX MX2009011526A patent/MX2009011526A/es active IP Right Grant
- 2008-04-22 MY MYPI20094467 patent/MY152174A/en unknown
- 2008-04-22 AU AU2008244775A patent/AU2008244775B2/en not_active Ceased
- 2008-04-22 ES ES08753739.5T patent/ES2576634T3/es active Active
- 2008-04-22 CN CN200880017056A patent/CN101679052A/zh active Pending
- 2008-04-22 WO PCT/NL2008/000110 patent/WO2008133497A2/en active Search and Examination
- 2008-04-24 AR ARP080101730A patent/AR066282A1/es unknown
- 2008-04-25 CL CL2008001212A patent/CL2008001212A1/es unknown
-
2009
- 2009-10-21 ZA ZA200907383A patent/ZA200907383B/xx unknown
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110291055A (zh) * | 2016-12-16 | 2019-09-27 | 伊梅斯切公司 | 用于土工合成衬垫的组合物 |
| US11692325B2 (en) | 2016-12-16 | 2023-07-04 | Imertech Sas | Compositions for use in geosynthetic liners |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| MX2009011526A (es) | 2010-01-18 |
| ES2576634T3 (es) | 2016-07-08 |
| EA200971004A1 (ru) | 2010-04-30 |
| US8846796B2 (en) | 2014-09-30 |
| MY152174A (en) | 2014-08-15 |
| AP2009005015A0 (en) | 2009-10-31 |
| CA2684956C (en) | 2015-12-22 |
| EP2150496A2 (en) | 2010-02-10 |
| AR066282A1 (es) | 2009-08-12 |
| US20100087580A1 (en) | 2010-04-08 |
| AU2008244775A1 (en) | 2008-11-06 |
| BRPI0810589B1 (pt) | 2019-04-24 |
| CA2684956A1 (en) | 2008-11-06 |
| WO2008133497A3 (en) | 2009-06-04 |
| EP1985586A1 (en) | 2008-10-29 |
| EP2150496B1 (en) | 2016-03-30 |
| AU2008244775B2 (en) | 2013-10-24 |
| EA026671B1 (ru) | 2017-05-31 |
| WO2008133497A2 (en) | 2008-11-06 |
| BRPI0810589A2 (pt) | 2014-10-21 |
| CL2008001212A1 (es) | 2009-01-02 |
| ZA200907383B (en) | 2010-07-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0335653B1 (en) | Method for the preparation of gels capable of taking up and releasing water in a reversible manner from clay minerals and polymers | |
| AU672528B2 (en) | Method of improving the contaminant resistance of a smectite clay by rewetting and impregnating the clay with a water-soluble polymer, and redrying the polymer-impregnated clay | |
| CN101679052A (zh) | 能够以可逆方式吸收和释放水的改性蒙脱石或含蒙脱石物质的制备方法 | |
| CN103771787A (zh) | 一种活性粉末土壤固化剂及其制备方法与应用 | |
| WO2011009441A2 (de) | Flüssigkeiten speicherndes und expandierbares kompositmaterial sowie dessen herstellung und anwendung | |
| CN105950157A (zh) | 一种环保无机土壤固化外加剂 | |
| RU2238958C2 (ru) | Содержащая глину смесь или шихта, способная образовывать влагостойкий гель | |
| JPH08506139A (ja) | 防水性ゲルを形成しうる粘土含有混合物及びブレンド、ならびにその混合物及びブレンドの使用 | |
| CN107245338A (zh) | 一种修道改良土壤结构的复合制剂及其制备方法 | |
| CN108275960A (zh) | 一种土建材料固化剂及制备方法 | |
| CN108529851A (zh) | 油田污泥调理剂及其制备方法以及油田污泥调理剂在油田污泥中的应用 | |
| JP2503771B2 (ja) | 火山灰質粘性土用固化材 | |
| JP4380154B2 (ja) | 泥土の固化方法 | |
| JP2003064618A (ja) | 土質系舗装改良材及びその施工法 | |
| JPH09157647A (ja) | ポゾラン反応方法、ポゾラン反応生成物およびポゾラン反応を利用した土壌改良方法 | |
| JP3402374B2 (ja) | 軟弱土の改良方法 | |
| CN102211905A (zh) | 采用水稳定技术资源化处理建筑废弃物的方法 | |
| GB2375347A (en) | Stabilisation of clay materials; forming aggregate | |
| JPH10266109A (ja) | 舗装方法及び舗装土材乃至盛り土用改質剤 | |
| JPH02225590A (ja) | 土質安定剤 | |
| JP6414518B2 (ja) | 粘性土の改質処理方法および造粒固化方法 | |
| JPH0568598B2 (zh) | ||
| HU209792B (en) | Method for forming impermeable layer on the ground or in the ground | |
| CN117777367A (zh) | 一种建筑废弃物填筑路基用复合高分子固化材料及其制备方法 | |
| HU200304B (en) | Process for producing gels of reversible capacity of water absorption and desorption from clay minerals and polymeres |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20100324 |