DE2427993C2

DE2427993C2 - Earth sealing agent for the formation of an earth enclosure

Info

Publication number: DE2427993C2
Application number: DE2427993A
Authority: DE
Inventors: Arthur George Des Plaines Ill. Clem
Original assignee: Amcol International Corp
Current assignee: Amcol International Corp
Priority date: 1974-06-10
Filing date: 1974-06-10
Publication date: 1984-08-09
Also published as: DE2427993A1

Description

Beispielhaft für andere wasserlösliche Dispersionsmittel, die hier nützlich sind, sind die wasserlöslichen Salze des Leonardlts. Leonardlt ist ein natürlich vorkommendes Mineral (es wird z. B. in Nord-Dakota gefunden) und enthält Humussäure. Es wird manchmal als ein natürlich oxydierter Lignit angesehen. Ein wasserlösliches Salz des Leonardlts kann durch Reaktion von Leonardlt mit einer Alkaliverbindung, z. B. Natriumhydroxid hergestellt werden, wobei das korrespondierende Salz gebildet wird, z. B. das Natriumsalz, wenn to Natriumhydroxid verwendet wird. Andere nützliche wasserlösliche Salze des Leonardits sind die von Alkalimetallen wie Natrium, Kalium und Lithium, sowie Ammoniumsalze. Es sollte jedoch betont werden, daß die erwähnten Salze überhaupt beispielhaft genannt sind is und daß jedes wasserlösliche Salz des Leonardits nützlich Ist.Exemplary of other water-soluble dispersants useful herein are the water-soluble salts of Leonardlts. Leonardlt is a naturally occurring mineral (it is found e.g. in North Dakota) and contains humic acid. It is sometimes viewed as a naturally oxidized lignite. A water soluble one The salt of Leonardlt can be obtained by reacting Leonardlt with an alkali compound, e.g. B. sodium hydroxide be prepared, whereby the corresponding salt is formed, e.g. B. the sodium salt, if to Sodium hydroxide is used. Other useful water-soluble salts of leonardite are those of alkali metals such as sodium, potassium and lithium, as well as ammonium salts. It should be emphasized, however, that the salts mentioned are mentioned by way of example and that every water-soluble salt of leonardite is useful Is.

Das bevorzugte wasserlösliche Polymere gemäß der Erfindung Ist Polyacrylsäure. Bekanntlich können die Salze der Polyacrylsäure direkt von den Salzen der Acrylsäure polymerisiert werden. Gegenbenenfalls kann das Salz der Polyacrylsäure gesäuert werden, um Polyacrylsäure zu gewinnen. Gemäß dieser Erfindung kann Polyacrylsäure per se benutzt werden, oder vorzugsweise Ihre wasserlöslichen Salze.The preferred water soluble polymer according to the invention is polyacrylic acid. As is well known, they can Salts of polyacrylic acid can be polymerized directly from the salts of acrylic acid. If necessary, can the salt of polyacrylic acid can be acidified to obtain polyacrylic acid. According to this invention polyacrylic acid per se can be used, or preferably its water-soluble salts.

Andere wasserlösliche Polymere, die gemäß der Erfindung benutzt werden können, sind hydrolyslertes Polyacrylnitril, Polyvinylacetat und Polyvinylalkohol. Zusätzlich können Copolymere der genannten Verbindungen ebenso benutzt werden und vorzugsweise die Copolymere der Polyacrylsäure und des Polyacrylnitril, Polyvinylacetat, oder Polyvinylalkohol. Ein weiteres bevorzugtes Copolymer Ist das Cop-Jymer der Acrylsäure und Maleinanhydrid.Other water soluble polymers that can be used in accordance with the invention are hydrolyzed Polyacrylonitrile, polyvinyl acetate and polyvinyl alcohol. In addition, copolymers of the compounds mentioned are also used and preferably the copolymers of polyacrylic acid and polyacrylonitrile, Polyvinyl acetate, or polyvinyl alcohol. Another preferred copolymer is the copolymer of acrylic acid and maleic anhydride.

Vorzugswelse haben die obigen Po!, mere ein Molekulargewicht von mindestens 100 000 und vorzugsweise 150 000 oder mehr. Das bevorzugte Molekulargewicht Hegt zwischen 500 000 und 200 000 oder mehr.The above polymers preferably have a molecular weight of at least 100,000 and preferably 150,000 or more. The preferred molecular weight Holds between 500,000 and 200,000 or more.

Die Menge des wasserlöslichen Polymers, die In der erdabdichtenden Zusammensetzung gemäß der Erfindung verwendet wird, liegt in einem Bereich von 0,1 bis 3 Gew.-S6, mit einem bevorzugten Bereich von 0,5 bis 2 oder 3 Gew.-«. Das Gewichtsverhältnis des wasserlöslichen Dispersionsmittels zum wasserlöslichen Polymeren beträgt von 6 : 1 bis 1 : 6.The amount of the water-soluble polymer contained in the soil sealing composition according to the invention is used is in a range of 0.1 to 3 wt. S6, with a preferred range of 0.5 up to 2 or 3% by weight. The weight ratio of the water-soluble dispersant to the water-soluble Polymer is from 6: 1 to 1: 6.

Die erdabdichtende Zusammensetzung wird sehr leicht hergestellt durch Im wesentlichen trockenes Mischen von Bentonit, dem wasserlöslichen Polymeren und dem wasserlöslichen Dispersionsmittel, wobei eine trockene, granulierte oder pulverförmlge Mischung so erzielt wird. Diese trockene Zusammensetzung kann durch einfaches Vermischen sehr leicht in die Erde eingebracht werden.The soil sealing composition is very easily made by essentially dry Mixing bentonite, the water-soluble polymer and the water-soluble dispersant, wherein a dry, granulated or powdery mixture is achieved in this way. This dry composition can can be easily introduced into the soil by simply mixing them.

Um die unerwartete Wirkung der Zusammensetzung zu zeigen, wurde ein Quarzsand mit 30% Leervolumen verwendet. Zu dem In einer Schichtdicke von 5,08 cm (2 inch) vorliegenden Sand wurden 22,1 kg/m² (4,4 pounds per square foot) unbehandelten Bentonlts gegeben. Zu einer identischen Sandprobe wurde die gleiche Menge einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung hinzugefügt. Die erdabdichtende Zusammensetzung enthielt die folgenden Komponenten: 99 Gew.-* Natriumbentonit, 0,5 Gew.-% Natrlumpolyacrylat und 0,5 Gew.-* saures Natrlumpyrophosphat.To show the unexpected effect of the composition, a quartz sand with 30% void volume was used. To the 5.08 cm (2 inch) thick sand was added 22.1 kg / m ² (4.4 pounds per square foot) of untreated benton oil. The same amount of a composition according to the invention was added to an identical sample of sand. The soil sealing composition contained the following components: 99% by weight of sodium bentonite, 0.5% by weight of sodium polyacrylate and 0.5% by weight of sodium acid pyrophosphate.

Beide Sandproben wurden für 24 Stunden mit Leitungswasser in einer Höhe von 30,48 cm überschichtet. Anschließend wurde eine wäßrige 10%lge Natrlurrichlortdlösung hinzugefügt und Permeabilitätsmessungen durchgeführt. Die Ergebnisse waren folgende:Both sand samples were exposed to tap water for 24 hours layered at a height of 30.48 cm. An aqueous 10% sodium chloride solution was then added added and permeability measurements carried out. The results were as follows:

ZeitTime unbehandelteruntreated behandeltertreated BentonitBentonite BentonitBentonite 00 5.OxIO-⁶ 5.OxIO- ⁶ 5.OxIO-⁶ 5.OxIO- ⁶ 96 Std.96 hours 9.2x10-*9.2x10- * 4.8 χ ΙΟ"⁶ 4.8 χ ΙΟ " ⁶ 120 Std.120 hours 5.0xl0-^s 5.0xl0- ^s 4.IxIO-⁶ 4.IxIO- ⁶ 144 Std.144 hours 5.OxIO-⁵ 5.OxIO- ⁵ 4-lxlO"⁶ 4-lxlO " ⁶ 168 Std.168 hours 5.1 χ ΙΟ"⁵ 5.1 χ ΙΟ " ⁵ 4.OxIO-*4.OxIO- *

Die Durchlässigkeit wurde in Zentimetern pro Sekunde pro Fuß Druckhöhe gemessen. Nach 168 Stunden war die Durchlässigkeit des behandelten Materials nur 10"* cm/sec, wogegen das unbehandelte Material eine Durchlässigkeit von 10"⁵ cm/sec. zeigte, woraus zu ersehen ist, daß das behandelte Material um den Faktor 10 besser war.Permeability was measured in centimeters per second per foot of head. After 168 hours the permeability of the treated material was only 10 "* cm / sec, whereas the untreated material had a permeability of 10" ⁵ cm / sec. showed, from which it can be seen that the treated material was better by a factor of 10.

Anstelle des Natriumpolyacrylats, das im oberen Beispiel benutzt wurde, könnte ebenfalls eines der Polymere der Acrylsäure mit Vinylacetat, Vinylalkohol oder Maleinanhydrid verwendet werden. Zusätzlich kann auch hydrolisiertes Polyacrylnitril mit einem guten Ergebnis verwendet werden.Instead of the sodium polyacrylate used in the example above, one of the polymers could also be used the acrylic acid can be used with vinyl acetate, vinyl alcohol or maleic anhydride. Additionally can hydrolyzed polyacrylonitrile can also be used with a good result.

Die spezielle Menge der erdabdichtenden Zusammensetzung, die zu der Er(Js hinzugesetzt werden muß, ist ■ nicht kritisch. Es wurden bereits gute Ergebnisse erzielt mit einer Zugabe zwischen 16 kg/m' und 32 kg/m¹ Erde aufwärts bis zu 160 bis 320 kg/m¹ und sogar 720 oder 930 kg/m¹. Die Menge der Zugabe hängt von der Porosität der Erde ab.The particular amount of soil sealing composition to be added to the Er (Js is not critical. Good results have been obtained with an addition between 16 kg / m ² and 32 kg / m 1 soil up to 160 to 320 kg / m ¹ and even 720 or 930 kg / m ^1. The amount of addition depends on the porosity of the earth.

Claims

Patentanspruch:Claim:

Erdabdichtendes Mittel Tür die Bildung einer Erdeinfassung, die das Versickern eines mit wasserlöslichen Abfallsalzen beladenen Wassers verhindert, mit einem Gehalt an Bsntontt und einem wasserlöslichen Disperionsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich einen der wasserlöslichen Polymere Polyacrylsäure, Salze der Polyacryl- ίο säure, hydroliertes Polyacrylnitril, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Copolymere der genannten Verbindungen oder Acrylsäure-Malelnsäureanhydrid-Copolymere enthält, wobei die Menge des Dispersionsmittels und des Polymeren jeweils 0,1 bis is 3 Gew.-* und das Gewichtsverhältnis von Dispersionsmittel zu Polymer 6 : 1 bis 1 : 6 betragen.Soil sealing agent door the formation of an earth enclosure that prevents the seepage of water laden with water-soluble waste salts, with a content of BSntontt and a water-soluble dispersant, characterized in that it also contains one of the water-soluble polymers polyacrylic acid, salts of polyacrylic ίο acid, hydrolyzed polyacrylonitrile, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, copolymers of the compounds mentioned or acrylic acid-malelic anhydride copolymers, the amount of the dispersant and the polymer in each case from 0.1 to is 3 wt .- * and the weight ratio of dispersant to polymer 6: 1 to 1: 6.

2020th

Die Erfindung betrifft ein erdabdichtendes Mittel für die Bildung einer Erdeinfassung, die das Versickern eines mit wasserlöslichen Abfallsalzen beladenen Wassers verhindert, mit einem Gehait an Bentonit und einem wasserlöslichen Dispersionsmittel. Aus der DE-PS 9 05 597 ist eine Zusammensetzung zur Bildung einer wasserzurückhaltenden Eindämmung bekannt, die das Sickern von Wasser verhindert. Bei diesem Verfahfen zum Dichten und kurzfristigen plastischen Versteifen (Verfestigen) von Löß, Lehm, Sand, Kies, Gesteinsgrus und ähnlichem feinkörnigen bis grobkörnigen, kür.itlfchen und natürlichen Bodenarten werden diese Bodenarten mit in ungefähr bestimmbarer Zeit von selbst zur Bildung dichtender und hydratlsierender Niederschläge führenden Lösungen von Wasserglas und Natriumkarbonat vermischt. Es können auch nicht bindende und stark durchlässige Bodenarten hydratisierende Tonmineralien wie z. B. Bentonit zugesetzt werden. Nach der DE-PS 9 36 559 kann In bekannten erdabdichtenden Zusammensetzungen das Natriumcarbonat durch andere geeignete Alkalisalze wie z. B. Alkaliphosphate ersetzt werden. Mit den bekannten Zusammensetzungen ist es zwar möglich, wasserzurückhaltende Eindämmungen herzustellen, die das Versickern von Wasser verhindern, diese erdabdichtenden Zusammensetzungen sind aber allgemein nicht in der Lage, auch das Versickern von Industrlcabfallsalze enthaltenden wäßrigen Lösungen zuverlässig zu so verhindern. Das in diesen erdabdichtenden Zusammensetzungen enthaltene Bentonit wird in aller Regel durch die industrieabfallsalzhaltlgen wäßrigen Lösungen zersetzt, so daß der damit behandelte Boden für derartige Lösungen wieder durchlässig wird.The invention relates to a soil sealing means for the formation of an earth enclosure which prevents seepage a water loaded with water-soluble waste salts prevented, with a content of bentonite and a water soluble dispersant. From DE-PS 9 05 597 is a composition for education a water-retaining containment known that prevents the seepage of water. With this method for sealing and short-term plastic stiffening (solidification) of loess, loam, sand, gravel, gravel and similar fine-grained to coarse-grained, kür.itlfchen and natural soil types are these Soil types that form sealing and hydrating ones by themselves in an approximately determinable time Precipitation leading solutions of water glass and sodium carbonate mixed together. It can't either binding and highly permeable soil types hydrating clay minerals such as B. Bentonite added will. According to DE-PS 9 36 559, the sodium carbonate can be replaced by other suitable alkali salts such as, for. B. Alkali phosphates are replaced. With the known compositions it is possible to produce water-retentive containments that Prevent seepage of water, but these soil sealing compositions are generally not able to reliably prevent the seepage of aqueous solutions containing industrial waste salts impede. The bentonite contained in these soil sealing compositions is usually through the industrial waste salt containing aqueous solutions decomposed, so that the treated soil for such Solutions becomes permeable again.

Aufgabe der Erfindung war es, eine erdabdichtende Zusammensetzung zu finden, die den behandelten Erdboden undurchlässig für wäßrige Lösungen jeglicher Art machte, auch für solche, die Industrieabfallsalze In hoher Konzentration enthalten. Diese Aufgabe wurde erflndungsgemäQ dadurch gelöst, daß das erdabdichtende Mittel zusätzlich einen der wasserlöslichen Polymere Polyacrylsäure, Salze der Polyacrylsäure, hydrollslertes Polyacrylnitril, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Copolymere der genannten Verbindungen oder Acrylsäure-Maleinsäureanhydrld-Copoiymere enthält, wobei die Menge des Dispersionsmittels und des Polymeren jeweils 0,1 bis 3 Gew.-% und das GewichtsverThe object of the invention was to find a soil sealing composition which treated the Made soil impermeable to aqueous solutions of any kind, including those containing industrial waste salts high concentration. According to the invention, this object was achieved in that the soil sealing agent additionally contains one of the water-soluble polymers polyacrylic acid, salts of polyacrylic acid, hydrolysed polyacrylonitrile, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, copolymers of the compounds mentioned or Acrylic acid-maleic anhydride copolymers, the amount of the dispersant and the polymer in each case 0.1 to 3 wt .-% and the Gew hältnis von Dispersionsmittel zu Polymer 6:1 bis 1:6 betragen.The ratio of dispersant to polymer is 6: 1 to 1: 6.

Der Begriff »Erde« steht dabei sowohl für Sand, Ton, sandige Erde, Mutterboden etc. Es ist für die vorliegende Erfindung von keiner Bedeutung, welche Art von Erde verwendet wird, da die die Erde abdichtende Zusammensetzung aufquillt und die Hohlräume selbst der porösesten Erdarten ausfüllt, z. B. Quarzsand mit großem Korndurchmesser.The term "earth" stands for sand, clay, sandy earth, topsoil, etc. It is of no importance for the present invention which type of soil is used as the soil sealing composition swells and the voids themselves the most porous types of earth, z. B. Quartz sand with a large grain diameter.

Der benutzte Bentonit ist einer, der in Gegenwart von Wasser hydratislert, d. h. aufquillt. Ein bevorzugter Bentonit Ist Natriumbentonit, der im wesentlichen aus einem hydratlsierbaren Montmorlllonltton mit Natrium als vorherrschendem Austauschion besteht. Der benutzte Bentonit kann jedoch auch andere Kationen wie Magnesium und Eisen enthalten. Das spezielle im Bentonit enthaltene Kation Ist nicht wichtig, es muß lediglich ersetzbar oder austauschbar sein. *,Vie bereits erwähnt, quillt der Natriumbentonit in Wasser auf und stellt daher dlt Art von Bentonit dar, die am besten gebraucht werden kann.The bentonite used is one which hydrates in the presence of water; H. swells. A preferred one Bentonite Is sodium bentonite, which is essentially made up of a hydratable montmorlll clay with sodium as the prevailing exchange. The bentonite used can, however, also contain other cations such as magnesium and iron. The special cation contained in bentonite is not important, it has to be only be replaceable or interchangeable. *, Vie already mentioned, the sodium bentonite swells in water and is therefore the best type of bentonite can be used.

Damit der Bentonit ein Versickern von verschmutztem Wasser, das wasserlösliche Industriesalze wie Natriumchlorid oder Kalziumchlorid enthält, verhindern kann, ist es absolut notwendig, daß die die Erde abdichtende Zusammensetzung eine bestimmte Art von wasserlöslichem Dispersionsmittel und ein wasserlösliches Polymer enthält.So that the bentonite prevents polluted water that contains water-soluble industrial salts such as sodium chloride or calcium chloride from seeping away it is absolutely necessary that the soil sealing composition have a certain type of contains water-soluble dispersant and a water-soluble polymer.

Das wasserlösliche Dispersionsmittel kann ein wasserlösliches Salz der Phosphorsäure (ein Phosphat), wie Hypophosphat, Orthophosphat, Metaphosphat und Pyrophosphat sein. Das spezielle Kation, welches das Salz formt. Ist nicht wichtig, vorausgesetzt, daß das Salz wasserlöslich ist. Das Kation kann beispielsweise von nahezu jedem Metall gebildet werden, wie einem Alkalimetall oder einem Erdalkallmetall. Repräsentativ für die Alkalimetallsalze sind Natriumorthophosphate, Trfnatriumorthophosphate, Natriummetaphosphate und Natriumpyrophosphate. Andere Alkalimetalle, die zur Herstellung von Phosphatsalzen nützlich sind, können ebenfalls benutzt werden, wie z. B. Kallumorthophosphat, Kallumhydrophosphat, Kaltumpyrophosphat und Lithiumphosphat. Als Beispiel für ein Erdalkalimetall kann Kalziummonophosphat genannt werden.The water-soluble dispersant may be a water-soluble salt of phosphoric acid (a phosphate) such as Be hypophosphate, orthophosphate, metaphosphate and pyrophosphate. The special cation that the Salt shapes. Is not important, provided that the salt is water soluble. For example, the cation can be formed by almost any metal, such as an alkali metal or an alkaline earth metal. Representative of the alkali metal salts are sodium orthophosphates, sodium orthophosphates, sodium metaphosphates and Sodium pyrophosphates. Other alkali metals useful in making phosphate salts can be can also be used, such as B. Kalumorthophosphat, Kalumhydrophosphat, Kaltumpyrophosphat and Lithium phosphate. Calcium monophosphate can be mentioned as an example of an alkaline earth metal.

Wie oben bereits erwähnt, stellen die wasserlöslichen Salze der Phosphorsäure ausgezeichnete Dispersionsmittel dar, jedoch können auch andere wasserlösliche Dispersionsmittel verwandt werden.As mentioned above, the water-soluble ones make Phosphoric acid salts are excellent dispersants, but other water-soluble ones can also be used Dispersants are used.

So können z. B. wasserlösliche Sulfate verwendet werden, mit einer hydrophoben Gruppe, die an der Sulfatgruppe angehängt ist. Solche Verbindungen haben die Formel ROSO₃X, wobei R eine beliebige Kohlenwasserstoffgruppe darstellt, die zwischen 8 und 32 Kohlenstoffatome aufweist, aber vorzugsweise aus 8 bis 22 Kohlenstoffatomen besteht, und X ein Alkallmetall oder Ammonium darstellt. Vorzugswelse besteht R In der obigen Formel aus einer höheren aliphatischen Verbindung, z. B. einem höheren Alkyl. Eine bevorzugte Verbindung, In welcher R eine höhere allphatische Verbindung Ist, Ist Natrlumlaurylsulfat. Bekanntlich besteht Natrlumlaurylsulfat aus einer Mischung von Fettalkoholen, die aus Kokosnußöl gewonnen werden, wobei die Fettalkohole zwischen 8 und 18 Kohlenstoff atome aufweisen, und Laurylalkohol den größten Anteil stellt (ungefähr 49%). Andere allphatische Sulfate, sind Natrlumcetylsulfate, Natrlunioley!sulfate und Natrlumstearylsulfate. Sulfate, die von Fischölen abgeleitet werden, sind ebenfalls nützlich.So z. B. water-soluble sulfates can be used, with a hydrophobic group attached to the sulfate group. Such compounds have the formula ROSO ₃ X, where R is any hydrocarbon group having between 8 and 32 carbon atoms, but preferably consists of 8 to 22 carbon atoms, and X is an alkali metal or ammonium. Preferably, R in the above formula consists of a higher aliphatic compound, e.g. B. a higher alkyl. A preferred compound in which R is a higher aliphatic compound is sodium lauryl sulfate. As is known, sodium lauryl sulfate consists of a mixture of fatty alcohols obtained from coconut oil, the fatty alcohols having between 8 and 18 carbon atoms, and lauryl alcohol makes up the largest proportion (approximately 49%). Other allphatic sulphates are sodium cetyl sulphate, sodium stearyl sulphate and sodium stearyl sulphate. Sulphates derived from fish oils are also useful.