PT2773453E

PT2773453E - Utilização de um carbonato de cálcio tratado na superfície para a purificação de água e para a desidratação de lamas e sedimentos e material compósito resultante

Info

Publication number: PT2773453E
Application number: PT127787455T
Authority: PT
Inventors: Hartan Hans-Georg; Skovby Michael; A C Gane Patrick; E Gerard Daniel; Schoelkopf Joachim
Original assignee: Omya Int Ag
Priority date: 2011-11-04
Filing date: 2012-10-30
Publication date: 2016-06-03
Also published as: US20140284519A1; WO2013064492A1; ZA201508793B; RS54771B1; ZA201404029B; CA2852599C; KR101644251B1; SG11201401974RA; HRP20151207T1; JP2014533196A; MX2014005268A; ES2576960T3; IL232400A0; KR20140097240A; HUE029187T2; CL2014001101A1; MX337259B; RU2564289C1; HUE025587T2; CN103930200B

Description

DESCRIÇÃO

"UTILIZAÇÃO DE UM CARBONATO DE CÁLCIO TRATADO NA SUPERFÍCIE PARA A PURIFICAÇÃO DE ÁGUA E PARA A DESIDRATAÇÃO DE LAMAS E SEDIMENTOS E MATERIAL COMPÓSITO RESULTANTE" A invenção refere-se à utilização de um carbonato de cálcio tratado na superfície para a purificação de água e/ou desidratação de lamas e/ou sedimentos, bem como a um material compósito que compreende um carbonato de cálcio tratado na superfície e impurezas originadas de diferentes fontes obteníveis pela referida utilização. A poluição de água apresenta um problema sério em todo o mundo. Sob este aspeto, a poluição da água é sugerida como sendo a principal causa de morte e doenças em países em desenvolvimento mas também os países industrializados continuam a se esforçarem com estes problemas de poluição. Em geral, água, lamas e sedimentos são referidos como sendo poluídos quando prejudicados por contaminantes antropogénicos e não suportam um uso humano, tal como a servir como água potável e/ou tem impacto negativo na flora e/ou fauna com base em água e/ou terra.

Os contaminantes ou impurezas específicas que levam à poluição em água, lamas e sedimentos, incluem uma ampla variedade de substâncias químicas, patogénios e mudanças físicas ou sensoriais, tais como temperatura elevada e descoloração. Sob este aspeto, os contaminantes químicos podem incluir substâncias orgânicas bem como substâncias inorgânicas. Em particular, muitos dos componentes inorgânicos também podem ser de ocorrência natural (sais de cálcio, sais de sódio, sais de manganês etc.) de modo que a sua concentração é, frequentemente, a chave em determinar o que é uma água natural, lama ou componente de sedimento e o que é um contaminante. As fontes de tais poluições de água, lama ou sedimento tipicamente originam-se de águas residuais urbanas, isto é, águas residuais domésticas ou uma mistura de águas residuais domésticas com águas residuais industriais e/ou água de chuva circulante, bem como águas residuais industriais, isto é, quaisquer águas residuais que são descarregadas das instalações utilizadas para a realização de qualquer tipo de comércio ou indústria.

Na técnica, foram propostas várias abordagens para a purificação de água, lamas e sedimentos poluídos. Por exemplo, uma abordagem envolve a adição de floculantes para remover ou pelo menos reduzir a quantidade de contaminantes, tais como sólidos finos, microrganismos e materiais inorgânicos e orgânicos dissolvidos. Floculação refere-se a um processo em que compostos dissolvidos e/ou partículas coloidais são removidas da solução na forma de flocos ou "lascas". 0 termo também é utilizado para referir-se ao processo pelo qual as partículas finas se aglutinam em flocos. Os flocos podem então flutuar para o topo do líquido, depositar-se ao fundo do líquido ou podem ser facilmente filtrados do líquido.

Os floculantes ou agentes de floculação são produtos químicos que são utilizados para promover a floculação. Os floculantes são utilizados em processos de tratamento de água para melhorar a sedimentação ou capacidade de filtração de partículas pequenas. Muitos floculantes são catiões multivalentes, tais como alumínio, ferro, cálcio ou magnésio. Estes iões positivamente carregados interagem com partículas e moléculas negativamente carregadas para reduzir as barreiras para a agregação. Além disso, muitos destes produtos químicos, a um pH apropriado e outras condições, reagem com água para formar hidróxidos insolúveis que, mediante precipitação, ligam-se uns aos outros para formar cadeias longas ou redes, que prendem fisicamente partículas pequenas no floco maior.

Os floculantes ou coagulantes comuns utilizados são sulfatos de alumínio ou cloreto de polialumínio (PAC). 0 sulfato de alumínio reage com água para formar flocos de hidróxido de alumínio. A coagulação com compostos de alumínio pode deixar um resíduo de alumínio na água acabada, que pode ser tóxico a seres humanos em concentrações altas. Em soluções de cloreto de polialumínio (PAC), os iões de alumínio formaram-se em polímeros que consistem em grupos de iões ligados em ponte por átomos de oxigénio. 0 PAC é utilizado, por exemplo, para o tratamento de água potável castanha que compreende materiais orgânicos, tais como folhas e/ou materiais inorgânicos, tais como compostos de ferro e manganês que causam a descoloração castanha. No entanto, o PAC, em geral, não é suficiente para remover toda a descoloração castanha da água. 0 cloreto de ferro (III) é um outro coagulante comum. Coagulantes de ferro (III) funcionam num intervalo de pH maior do que o sulfato de alumínio mas não são eficazes com muitas água de fontes. A coagulação com compostos de ferro deixa tipicamente um resíduo de ferro na água acabada. Isto pode conferir um leve sabor à água e pode causar nódoas castanhas em peças de porcelana. Além disso, o cloreto de ferro (III) confere riscos de corrosão no sistema de tratamento de água.

Outros floculantes bem conhecidos para o tratamento de água com base numa área de superfície específica alta, tal como carbono ativado ou bentonita têm a desvantagem geral de que são muito difíceis de separar após a adsorção da substância a ser removida do meio devido a seu estado finamente dividido.

Os documentos EP0273335 e CA2734310 divulgam a utilização de um carbonato de cálcio que foi revestido com um polímero catiónico para a purificação da água. A pessoa habilitada também conhece o documento US 2006/0273039 Al, que se refere a um produto e a um aparelho para a limpeza da água ou efluentes industriais e de esgoto, inclui uma mistura de diatomita que é aquecida e agitada para conferir uma carga elétrica negativa intensificada à diatomita. O documento EP 2 0111 766 Al refere-se a um processo para reduzir a quantidade de componentes orgânicos na água, em que um carbonato de cálcio natural reagido na superfície e um absorvente hidrofóbico, selecionados do grupo que consiste em talco, carbonato de cálcio hidrofobizado, bentonita hidrofobizada, caulinita hidrofobizada, vidro hidrofobizado ou qualquer mistura destes, são colocados em contacto com a água a ser purificada, o carbonato de cálcio natural reagido na superfície sendo o produto de reação de um carbonato de cálcio natural com um ácido e dióxido de carbono, que é formado in situ pelo tratamento ácido e/ou fornecido externamente e o carbonato de cálcio natural reagido na superfície sendo preparado como uma suspensão aquosa com um pH superior a 6,0, medido a 20 °C. O documento EP 1 982 759 Al refere-se a um processo para a purificação de água, em que um carbonato de cálcio natural reagido na superfície é colocado em contacto com a água a ser purificada, o carbonato de cálcio natural reagido na superfície sendo o produto de reação de um carbonato de cálcio natural com um ácido e dióxido de carbono, que é formado in situ pelo tratamento ácido e/ou fornecido externamente. 0 documento EP 1 974 807 Al refere-se à remoção de compostos de separação endócrina de um meio aquoso pela adição de carbonato de cálcio natural reagido na superficie ou uma suspensão aquosa que compreende carbonato de cálcio reagido na superficie e com um pH superior a 6,0 medido a 20 °C, ao meio, em que o carbonato de cálcio reagido na superficie é um produto de reação de carbonato de cálcio natural com dióxido de carbono e um ou mais ácidos. O documento EP 1 974 806 Al refere-se a um processo para a purificação de água pela adição de carbonato de cálcio natural reagido na superficie ou uma suspensão aquosa que compreende carbonato de cálcio reagido na superficie e com um pH superior a 6,0 medido a 20 °C, ao meio, em que o carbonato de cálcio reagido na superficie é um produto de reação de carbonato de cálcio natural com dióxido de carbono e um ou mais ácidos. O documento EP 1 493 716 Al refere-se a um processo de tratamento de águas residuais, em que águas residuais que contêm ião fluoreto e/ou ião fosfato são adicionadas com um composto contendo cálcio e depois adicionadas com um agente formador de película e agente de complexação.

Um problema com a adição de tais floculantes, é que os mesmos tendem a meramente ligar e aglomerar os contaminantes orgânicos enquanto as impurezas orgânicas estão ainda finamente dispersas na amostra de água. Além disso, o material floculado necessita ser removido da fase aquosa por um processo de desidratação, tal como filtração ou centrifugação de modo que o bolo de filtração obtido ainda pode ser descartado, por exemplo, por queima. No entanto, devido ao processo de floculação incompleto total, o teor de água nesse bolo de filtração obtido é comparativamente elevado resultando num consumo de energia ou combustão dramaticamente aumentado.

Uma outra estratégia envolve a utilização de auxiliares de floculação poliméricos em conjunto com outros floculantes inorgânicos. No entanto, quando utilizado em combinação com um dos floculantes inorgânicos mencionados acima, tal como cloreto de ferro (III), o auxiliar de floculação polimérico precisa ser catiónico, isto é, precisa ter uma carga total positiva, para atuar eficazmente como auxiliar de floculação. As cadeias longas de polímeros positivamente carregados podem ajudar a fortalecer o floco, tornando-o maior, com sedimentação mais rápida e mais fácil de ser filtrado. Devido à restrição aos polímeros catiónicos, a flexibilidade do processo é reduzida.

Um auxiliar de floculação polimérico é a poliacrilamida. Pela utilização de comonómeros específicos, aniónicos bem como catiónicos, a poliacrilamida pode ser fornecida. Todavia, como já indicado acima, quando utilizada em combinação com floculantes inorgânicos, tal como cloreto de ferro (III), apenas a poliacrilamida catiónica é eficaz.

No entanto, um problema com esta abordagem é que estes auxiliares de floculação poliméricos são usualmente sobredosados em grande medida a fim de garantir a aglomeração de todas as partículas sólidas finas na água a ser tratada. Desta maneira, após a separação do material floculado da fase aquosa, o teor de poliacrilamida no filtrado é usualmente aumentado devido às grandes quantidades de auxiliares de floculação poliméricos utilizadas. No entanto, como existem graves considerações ambientais no que diz respeito a auxiliares de floculação poliméricos que contêm água e, especialmente, poliacrilamida, o filtrado não pode ser facilmente descartado na natureza e, desta maneira, etapas adicionais de purificação exigentes em termos de tempo e custo são necessárias para remover o auxiliar de floculação polimérico do filtrado.

Desse modo, existe uma necessidade continua de processos alternativos de tratamento de água, que fornecem um desempenho melhor do que os processos existentes e diminuem eficazmente a concentração de impurezas e, especialmente, impurezas inorgânicas e a concentração de auxiliares de floculação poliméricos em águas residuais a serem tratadas mas ainda permite um desempenho fácil a custo baixo.

Estes e outros objetivos são resolvidos pelo objeto da presente invenção. De acordo com um primeiro aspeto da presente invenção, um processo para a purificação de água e/ou desidratação de lamas e/ou sedimentos, compreende as seguintes etapas de: a) fornecer água a ser purificada e/ou lama e/ou sedimento para serem desidratados que compreendem impurezas ; b) fornecer pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície, em que pelo menos 1% da área de superfície acessível do carbonato de cálcio é coberto por um revestimento que compreende pelo menos um polímero catiónico, e c) pôr a água e/ou lama e/ou sedimento da etapa a) em contacto com o pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície da etapa b) para obter um material compósito de carbonato de cálcio tratado na superfície e impurezas.

Os inventores constataram, surpreendentemente, que o processo precedente leva a uma qualidade melhorada do bolo de filtração e água purificada obtidos fornecendo uma quantidade menor de auxiliares de floculação poliméricos do que água, lamas e/ou sedimentos tratados da mesma maneira mas sem contacto com o pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície (etapa c) . Mais precisamente, os inventores constataram que a qualidade de água e de um bolo de filtração que são obtidos por um processo de purificação pode ser melhorada por um carbonato de cálcio definido que é tratado na superfície com polímero catiónicos.

Deve ser entendido que para os fins da presente invenção, os seguintes termos têm o seguinte significado: 0 termo "purificação" no significado da presente invenção refere-se à remoção de compostos nocivos e/ou outros compostos não tolerados na água.

Além disso, o termo refere-se à redução na concentração de compostos de ocorrência natural na água. 0 termo "desidratação" no significado da presente invenção refere-se à remoção de líquido residual de lamas e/ou sedimentos. 0 termo "impurezas" no significado da presente invenção refere-se a compostos de ocorrência natural, em que a sua concentração na água e/ou lama e/ou sedimento está acima da concentração natural e/ou compostos que não são de ocorrência natural. 0 termo "carbonato de cálcio" no significado da presente invenção refere-se a carbonato de cálcio modificado na superfície (MCC). "Carbonato de cálcio triturado" (GCC) é um carbonato de cálcio obtido de fontes naturais, tais como calcário, mármore ou giz ou dolomita e processado através de um tratamento, tal como trituração, peneiramento e/ou fracionamento por um processo húmido e/ou seco, por exemplo, por meio de um ciclone ou classificador. "Carbonato de cálcio precipitado" (PCC) é um material sintetizado, geralmente obtido por precipitação a seguir à reação de dióxido de carbono e cal num ambiente aquoso ou pela precipitação de uma fonte de ião cálcio e carbonato em água. "Carbonato de cálcio modificado na superfície" (MCC) no significado da presente invenção refere-se a um carbonato de cálcio natural e/ou carbonato de cálcio precipitado obtido pela reação com um ácido ou ião e com dióxido de carbono antes da preparação do carbonato de cálcio tratado na superfície, em que o dióxido de carbono é formado in situ pelo tratamento ácido e/ou é fornecido de uma fonte externa. 0 termo carbonato de cálcio "tratado na superfície" no significado da presente invenção refere-se a um carbonato de cálcio triturado e/ou carbonato de cálcio precipitado e/ou carbonato de cálcio modificado na superfície que foi processado com polímeros catiónicos através de uma etapa de tratamento adicional a fim de tornar a superfície das partículas de carbonato de cálcio mais catiónicas. 0 termo "polímero catiónico" no significado da presente invenção refere-se a qualquer polímero que fornece uma carga total positiva quando ligado às partículas de carbonato de cálcio. Desta maneira, a presença de unidades monoméricas aniónicas não é excluida contanto que existam unidades monoméricas catiónicas diferentes que fornecem uma carga total positiva. 0 mesmo aplica-se a polímeros anfotéricos que fornecem uma carga total positiva quando ligados às partículas de carbonato de cálcio. 0 termo "área de superfície acessível" no significado da presente invenção refere-se à superfície da partícula de carbonato de cálcio que é acessível ou exposta ao polímero catiónico aplicado por técnicas de mistura e/ou revestimento conhecidas pela pessoa habilitada na técnica e, desse modo, formam uma monocamada de polímero catiónico na superfície da partícula de carbonato de cálcio. Neste aspeto, deve ser observado que a quantidade de polímero catiónico requerida para a saturação da área de superfície acessível é definida como uma concentração de monocamada. Concentrações mais altas podem, assim, ser escolhidas, desse modo, formando estruturas de bicamadas ou multicamadas na superfície da partícula de carbonato de cálcio. Tais concentrações de monocamada podem ser facilmente calculadas pela pessoa habilitada, com base na publicação de Papirer, Schultz e Turchi (Eur. Polym. J., Vol. 20, No. 12, pp. 1155-1158, 1984) .

Um aspeto da presente invenção é dirigido à utilização de um carbonato de cálcio tratado na superfície para a purificação de água e/ou desidratação de lamas e/ou sedimentos, em que pelo menos 1% da área de superfície acessível do carbonato de cálcio é coberto por um revestimento que compreende pelo menos um polímero catiónico. Um aspeto adicional da presente invenção é dirigido à utilização de um carbonato de cálcio tratado na superfície para reduzir a quantidade de auxiliares de floculação poliméricos em água e/ou de lamas e/ou sedimentos, em que pelo menos 1% da área de superfície acessível do carbonato de cálcio é coberto por um revestimento que compreende pelo menos um polímero catiónico. 0 carbonato de cálcio tratado na superfície compreende carbonato de cálcio modificado na superfície. É ainda preferido que as partículas de carbonato de cálcio do carbonato de cálcio tratado na superfície tenham um valor dso de diâmetro de partícula médio ponderado entre 0,04 ym e 250 ym, de preferência entre 0,06 ym e 225 ym, mais preferencialmente entre 1 ym e 200 ym, ainda mais preferencialmente entre 1 ym e 150 ym, e mais preferencialmente entre 1 ym e 100 ym e/ou as partículas de carbonato de cálcio do carbonato de cálcio tratado na superfície tenham uma área de superfície específica de 1 a 250 m2/g, mais preferencialmente de 20 a 200 m2/g, ainda mais preferencialmente de 30 a 150 m2/g e mais preferencialmente de 30 a 100 m2/g. É ainda preferido adicionalmente que o revestimento do carbonato de cálcio tratado na superfície compreenda pelo menos um polímero catiónico que tem uma densidade de carga positiva no intervalo de 1 mEq/g e 15 mEq/g, mais preferencialmente no intervalo de 2,5 mEq/g e 12,5 mEq/g e mais preferencialmente no intervalo de 5 mEq/g e 10 mEq/g e/ou o revestimento do carbonato de cálcio tratado na superfície compreenda pelo menos um polímero catiónico em que pelo menos 60% das unidades monoméricas têm uma carga catiónica, de preferência pelo menos 70%, mais preferencialmente pelo menos 80%, ainda mais preferencialmente pelo menos 90% e mais preferencialmente igual a 100%. É ainda preferido adicionalmente que o revestimento do carbonato de cálcio tratado na superfície compreenda pelo menos um polímero catiónico que tem um peso molecular Mw médio ponderado inferior a 1.000.000 g/mol, mais preferencialmente de 50.000 a 750.000 g/mol, ainda mais preferencialmente de 50.000 a 650.000 g/mol e mais preferencialmente de 100.000 a 300.000 g/mol. É também preferido que o revestimento do carbonato de cálcio tratado na superfície compreenda pelo menos um polímero catiónico que é um homopolímero com base em unidades monoméricas selecionadas do grupo que consiste em sais de dialildialquil amónio; aminas terciárias e quaternizadas; iminas quaternizadas; e mais preferencialmente cloreto de dialildimetil amónio. É também preferido que o revestimento do carbonato de cálcio tratado na superfície compreenda pelo menos um polímero catiónico que é um copolímero com base em unidades monoméricas selecionadas de sais de dialildialquil amónio e unidades de comonómero selecionadas do grupo que consiste em acrilamida; metacrilamida; N,N-dimetil acrilamida; ácido acrílico; ácido metacrílico; ácido vinil sulfónico; vinil pirrolidona; acrilato de hidroxil etilo; estireno; metacrilato de metilo; acetato de vinilo e misturas destes, de preferência as unidades monoméricas são selecionados de sais de dialildialquil amónio e as unidades de comonómero são selecionadas de acrilamida e ácido acrílico. É ainda preferido que pelo menos 10% da área de superfície acessível do carbonato de cálcio seja coberta por um revestimento que compreende um polímero catiónico, de preferência pelo menos 20% da área de superfície acessível, mais preferencialmente pelo menos 30%, ainda mais preferencialmente pelo menos 40% e mais preferencialmente pelo menos 50% da área de superfície acessível. É ainda adicionalmente preferido que o carbonato de cálcio tratado na superfície esteja na forma de pó e/ou na forma de grânulos ou na forma de pasta fluida. Numa outra forma de realização o carbonato de cálcio tratado na superfície é utilizado em combinação com pelo menos um auxiliar de floculação polimérico. 0 auxiliar de floculação polimérico tem um peso molecular M„ médio ponderado no intervalo de 100.000 a 10.000.000 g/mol, preferencialmente no intervalo de 300.000 a 5.000.000 g/mol, mais preferencialmente no intervalo de 300.000 a 1.000.000 g/mol e mais preferencialmente no intervalo de 300.000 a 800.000 g/mol e/ou o auxiliar de floculação polimérico é um polímero não iónico ou iónico, de preferência um polímero catiónico ou aniónico selecionado de poliacrilamidas, poliacrilatos, poli(cloreto de dialildimetilamónio), polietilenoiminas, poliaminas, amidos e misturas dos mesmos.

Um aspecto adicional da presente invenção é dirigido a um material compósito que compreende um carbonato de cálcio tratado na superfície e impurezas podem ser obtidas pelo processo.

Quando a seguir é feita referência a formas de realização preferidas ou detalhes técnicos do processo relevantes para a purificação de água e/ou desidratação de lamas e/ou sedimentos, deve ser entendido que estas formas de realização preferidas ou detalhes técnicos também se referem a utilização inventiva do carbonato de cálcio tratado na superfície para a purificação de água e/ou desidratação de lamas e/ou sedimentos, com a utilização inventiva do carbonato de cálcio tratado na superfície para reduzir a quantidade de auxiliares de floculação poliméricos em água e/ou lamas e/ou sedimentos, bem ao material compósito que compreende o carbonato de cálcio tratado na superfície e impurezas aqui definido, e vice-versa (tanto quanto for aplicável).

De acordo com uma forma de realização preferida do processo, a água e/ou lama e/ou sedimento da etapa a) é selecionado de águas residuais industriais, água potável, águas residuais urbanas, lama tal como lama de porto, lama de rio, lama costeira ou lama digerida, águas residuais ou águas de processo de cervejarias ou outras indústrias de bebidas, águas residuais ou águas de processo na indústria do papel, indústria de cor, tintas ou revestimentos, águas residuais agrícolas, águas residuais de matadouro, águas residuais da indústria do couro e indústria de curtimento de couro.

De acordo com uma forma de realização preferida do processo da invenção, as partículas de carbonato de cálcio do pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície têm um valor d5o de diâmetro de partícula médio ponderado entre 0,01 ym e 250 ym, de preferência entre 0,06 ym e 225 ym, mais preferencialmente entre 1 ym e 200 ym, ainda mais preferencialmente entre 1 ym e 150 ym e mais preferencialmente entre 1 ym e 100 ym e/ou as partículas de carbonato de cálcio do pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície têm uma área de superfície específica de 1 a 250 m2/g, mais preferencialmente de 10 a 200 m2/g, ainda mais preferencialmente de 20 a 150 m2/g e mais preferencialmente de 30 a 100 m2/g.

De acordo com uma outra forma de realização preferida do processo da invenção, o revestimento do pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície compreende pelo menos um polímero catiónico que tem uma densidade de carga positiva no intervalo de 1 mEq/g e 15 mEq/g, mais preferencialmente no intervalo de 2,5 mEq/g e 12,5 mEq/g e mais preferencialmente no intervalo de 5 mEq/g e 10 mEq/g e/ou o revestimento do pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície compreende pelo menos um polímero catiónico em que pelo menos 60% das unidades monoméricas têm uma carga catiónica, de preferência de pelo menos 70%, mais preferencialmente pelo menos 80%, ainda mais preferencialmente pelo menos 90% e mais preferencialmente igual a 100%.

De acordo com ainda outra forma de realização preferida do processo da invenção, o revestimento do pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície compreende pelo menos um polímero catiónico que tem um peso molecular Mw médio ponderado inferior a 1.000.000 g/mol, mais preferencialmente de 50.000 a 750.000 g/mol, ainda mais preferencialmente de 50.000 a 650.000 g/mol e mais preferencialmente de 100.000 a 300.000 g/mol.

De acordo com uma forma de realização preferida do processo da invenção, o revestimento do pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície compreende pelo menos um polímero catiónico que é um homopolímero com base em unidades monoméricas selecionadas do grupo que consiste em sais de dialildialquil amónio; aminas terciárias e quaternizadas; iminas quaternizadas; de preferência sais de dialildialquil amónio e mais preferencialmente cloreto de dialildimetil amónio.

De acordo com uma outra forma de realização preferida do processo da invenção, o revestimento do pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície compreende pelo menos um polímero catiónico que é um copolímero com base em unidades monoméricas selecionadas de sais de dialildialquil amónio e unidades de comonómero selecionadas do grupo que consiste em acrilamida; metacrilamida; N,N-dimetil acrilamida; ácido acrílico; ácido metacrílico; ácido vinil sulfónico; vinil pirrolidona; acrilato de hidroxil etilo; estireno; metacrilato de metilo; acetato de vinilo e misturas destes, de preferência as unidades monoméricas são selecionados de sais de dialildialquil amónio e as unidades de comonómero são selecionadas de acrilamida e ácido acrílico.

De acordo com ainda uma outra forma de realização preferida do processo, pelo menos 10% da área de superfície acessível do carbonato de cálcio são cobertos por um revestimento que compreende um polímero catiónico, de preferência pelo menos 20% da área de superfície acessível, mais preferencialmente pelo menos 30%, ainda mais preferencialmente pelo menos 40% e mais preferencialmente pelo menos 50% da área de superfície acessível.

De acordo com uma forma de realização preferida do processo, o pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície está na forma de pó e/ou na forma de grânulos ou na forma de pasta fluida.

De acordo com uma outra forma de realização preferida do processo, o processo compreende ainda a etapa d) de pôr a água e/ou lama e/ou sedimento a ser purificado da etapa a) em contacto com pelo menos um auxiliar de floculação polimérico. É preferido que o auxiliar de floculação polimérico tenha um peso molecular Mw médio ponderado no intervalo de 100.000 a 10.000.000 g/mol, preferencialmente no intervalo de 300.000 a 5.000.000 g/mol, mais preferencialmente no intervalo de 300.000 a 1.000.000 g/mol e mais preferencialmente no intervalo de 300.000 a 800.000 g/mol e/ou o auxiliar de floculação polimérico é um polímero não iónico ou iónico, de preferência um catiónico ou aniónico selecionado de poliacrilamidas, poliacrilatos, poli(cloreto de dialildimetilamónio) , polietilenoiminas, poliaminas, amidos e misturas dos mesmos.

De acordo com ainda uma outra forma de realização preferida do processo da invenção, a etapa c) e etapa d) são realizadas de maneira simultânea ou separada, de preferência de maneira separada.

De acordo com uma forma de realização preferida do processo da invenção, a etapa c) e/ou a etapa d) são realizadas cobrindo-se pelo menos parcialmente a superfície da água e/ou lama e/ou sedimento a ser tratado da etapa a) com o pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície da etapa b) e/ou misturar a água e/ou lama e/ou sedimento a ser tratado da etapa a) com o pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície da etapa b).

De acordo com uma outra forma de realização preferida do processo, a etapa c) e/ou a etapa d) são repetidas uma ou mais vezes.

De acordo com ainda uma outra forma de realização preferida do processo, o material compósito do pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície e impurezas é removido da fase de água e/ou lama e/ou sedimento por filtração, sedimentação e/ou centrifugação.

De acordo com uma forma de realização preferida do processo, a água e/ou lama e/ou sedimento obtido pelo processo contém uma quantidade de auxiliar de floculação polimérico de pelo menos 10% em peso, de preferência pelo menos 20% em peso, mais preferencialmente pelo menos 30% em peso, ainda mais preferencialmente pelo menos 40% em peso, ainda mais preferencialmente pelo menos 50% em peso e mais preferencialmente pelo menos 60% em peso abaixo da quantidade de auxiliar de floculação polimérico contida na água e/ou lama e/ou sedimento correspondentes que são tratados da mesma maneira mas na ausência do pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície.

Como apresentado acima, o processo para a purificação de água e/ou desidratação de lamas e/ou sedimentos compreende as etapas a) , b) e c) . A seguir, é referido a detalhes adicionais da presente invenção e, especialmente as etapas precedentes do processo para a purificação de água que proporcionam um bolo de filtração e qualidade de água melhorados em que a quantidade de auxiliares de floculação poliméricos é reduzida.

Etapa a): fornecimento de água e/ou lama e/ou sedimento a serem purificados

De acordo com a etapa a) do processo, a água a ser purificada e/ou lama e/ou sedimento a serem submetidos à desidratação são fornecidos, em que a água e/ou lama e/ou sedimento compreendem impurezas. A água e/ou lama e/ou sedimento tratados pelo processo são de preferência selecionados de águas residuais industriais, água potável, águas residuais urbanas, lama tal como lama de porto, lama de rio ou lama digerida, águas residuais ou águas de processo de cervejarias ou outras indústrias de bebidas, águas residuais ou águas de processo na indústria do papel, indústria de cor, tintas ou revestimentos, águas residuais agrícolas, águas residuais de matadouro, águas residuais da indústria do couro e indústria de curtimento de couro.

No contexto da presente invenção, o termo "água de processo" refere-se a qualquer água que é necessária para funcionar ou manter um processo industrial. 0 termo "águas residuais" refere-se a qualquer água drenada do seu local de uso, por exemplo, uma instalação industrial. 0 termo "lama" no significado da presente invenção refere-se a qualquer tipo de lama, por exemplo, lama primária, lama biológica, lama mista, lama digerida, lama físico-química e lama mineral. Sob este aspeto, a lama primária vem do processo de sedimentação e usualmente compreende partículas grandes e/ou densas. A lama biológica vem do tratamento biológico de águas residuais e é usualmente feita de uma mistura de microrganismos. Estes microrganismos, principalmente bactérias, unem-se em flocos bacterianos através da síntese de exo-polímeros. A lama mista é uma mistura de lamas primária e biológica e compreende usualmente de 35% em peso a 45% em peso de lama primária e de 65% em peso a 55% em peso de lama biológica. A lama digerida vem de uma etapa de estabilização biológica no processo denominado digestão e é usualmente realizada em lama biológica ou mista. Pode ser realizada sob temperaturas diferentes (mesofílica ou termofílica) e com ou sem a presença de oxigénio (aeróbica ou anaeróbica). A lama físico-química é o resultado de um tratamento físico-químico da água residual e é composta de flocos produzidos pelo tratamento químico. A lama mineral é dada à lama produzida durante os processos minerais, tais como pedreiras ou processos de beneficiamento de mineração e compreendem essencialmente partículas minerais de vários tamanhos).

No contexto da presente invenção, o termo "sedimento" refere-se a quaisquer água que contém partículas de material de ocorrência natural.

De preferência, a água e/ou lama e/ou sedimento a serem tratados compreendem impurezas orgânicas e/ou impurezas inorgânicas.

De acordo com o processo, a água e/ou lama e/ou sedimento a serem tratados compreendem impurezas inorgânicas. 0 termo "impurezas inorgânicas" no significado da presente invenção refere-se a compostos de ocorrência natural, em que sua concentração na água e/ou lama e/ou sedimento está acima de concentração natural tipicamente observada em água e/ou compostos que não são de ocorrência natural.

Em particular, muitas impurezas orgânicas estão tipicamente presentes como substâncias inorgânicas dissolvidas, isto é, substâncias inorgânicas em solução, tais como bicarbonatos de cálcio e/ou magnésio, que dão origem à dureza temporária, enquanto os sulfatos e cloretos causam dureza permanente. Outras impurezas inorgânicas presentes na água e/ou lama e/ou sedimento incluem dióxido de carbono, que se dissolvem em água para dar ácido carbónico fracamente ácido, sais de sódio, silicatos lixiviados de leitos de rios arenosos, cloretos de intrusão salina, alumínio da dosagem de produtos químicos e minerais, fosfatos de fertilizantes, compostos de fluoreto derivados de aditivos que promovem dentes fortes e como descarga de fábricas de fertilizantes e alumínio, compostos de nitrato e nitrito derivados como escoamento do uso de fertilizantes bem como vazamento de tanques sépticos, esgoto ou cloro derivado da cloração do sistema municipal para combater doenças que se originam na água e compostos de cianeto derivados como descarga de fábricas de aço e metal bem como fábricas de plástico e fertilizantes.

Se a água e/ou lama e/ou sedimentos a serem tratados compreendem impurezas de metal pesado, estes são normalmente compostos de ferro ferrosos e férricos derivados de minerais e de tubos de ferro enferrujados; compostos de antimónio derivados como descarga de refinarias de petróleo, retardadores de chama ou eletrónicos; compostos de arsénico derivados da erosão de depósitos naturais, escoamento de pomares, escoamento de residuos de produção de vidros e eletrónicos; compostos de bário como descarga de residuos de perfuração e de refinarias de metais; compostos de berilio derivados como descarga de refinarias de metal e fábricas de queima de carvão bem como indústrias elétricas, aeroespaciais e de defesa; compostos de cádmio derivados de processos de corrosão de tubos galvanizados, descarga de refinarias de metal e escoamento de residuos de baterias e tintas; compostos de crómio derivados da descarga de aço e fábricas de pasta de papel; compostos de cobalto e niquel derivados como descarga de refinarias de metal e escoamento de residuos de baterias; compostos de cobre e chumbo derivados de processos de corrosão de sistemas de canalização doméstica; compostos de selénio derivados como descarga de refinarias de petróleo e minas, tais como minas para a extração de metal ou minério de metal ou quaisquer outras minas que produzem lama poluida; compostos de tálio derivados como a lixiviação de locais de processamento de minério bem como descarga de eletrónicos, vidro e fábricas de medicamentos ou compostos de zinco ou mercúrio derivados de mineração, fusão de metais (como zinco, chumbo e cádmio) e produção de aço, bem como queima de carvão e certos residuos podem libertar zinco no ambiente.

Além disso, a água e/ou lama e/ou sedimento a serem tratados também podem compreender impurezas orgânicas. No contexto da presente invenção, o termo "impurezas orgânicas" deve ser interpretado amplamente e abrange compostos orgânicos específicos, tais como tensioativos, compostos policíclicos, colesterol ou compostos causadores de desregulação endócrina bem como materiais orgânicos mais complexos (por exemplo, material orgânico de microrganismos) . 0 termo impurezas no significado da presente invenção deve abranger impurezas orgânicas, inorgânicas, biológicas minerais ou combinações destas, em que as referidas impurezas podem estar presentes nas formas dissolvida, dispersada ou emulsificada bem como na forma coloidal ou adsorvidas em sólidos, bem como em combinação dos mesmos ou ainda outras formas.

De preferência, a água e/ou lama e/ou sedimento a serem purificados incluem pelo menos uma das seguintes impurezas orgânicas que são selecionadas do grupo que consiste em tensioativos; colesterol; compostos causadores de desregulação endócrina; aminoácidos; proteínas; hidratos de carbono; desespumantes; agentes de dimensionamento selecionados do grupo que consiste em dímero de alquil ceteno (AKD), anidrido alquenil succínico (ASA) ou misturas dos mesmos, acetatos de polivinilo; poliacrilatos, em particular látex de poliacrilato; copolímeros de estireno butadieno, em particular látex de estireno butadieno; microrganismos; óleos minerais; óleos vegetais e gorduras ou qualquer mistura dos mesmos.

Noutra forma de realização preferida do processo, as impurezas orgânicas também compreendem pitch. 0 termo "pitch" como utilizado na presente invenção refere-se a um tipo especifico de material orgânico gerado no processo de fabrico de papel ou formação de pasta de papel. A fonte de fibra primária no fabrico de papel é a madeira, que é reduzida às suas fibras constituintes durante a formação de pasta pelas combinações de trituração, tratamento térmico e químico. Durante este processo, a resina natural contida dentro da madeira é libertada na água do processo na forma de gotículas microscópicas. Estas gotículas são referidas como pitch. A composição química de pitch é, em geral, dividida em quatro classes de componentes lipofílicos: gorduras e ácidos gordos; ésteres esterílicos e esterois; terpenoides e ceras. A composição química depende da fonte de fibra, tal como da variedade da árvore e do desenvolvimento sazonal do qual a amostra é produzida.

Se o componente orgânico for um tensioativo, o tensioativo pode ser iónico ou não iónico. Se o tensioativo for aniónico, o mesmo pode ter um grupo funcional selecionado de carboxilato, sulfato ou sulfonato. Se o tensioativo for catiónico, seu grupo funcional pode ser um grupo de amónio quaternário.

Se a água e/ou lama e/ou sedimento a serem tratados compreenderem compostos causadores de desregulação endócrina, estes são, de preferência, selecionados do grupo que compreende, por exemplo, hormonas endógenas, tais como 17p-estradiol (E2), estrona (El), estriol (E3), testosterona ou di-hidro testosterona; fito e mico hormonas, tais como β-sitosterol, genisteína, daidzeína ou zeraleon; medicamentos, tais como 1 7β- etinilestradiol (EE2), mestranol (ME), dietilestilbestrol (DES), e produtos químicos industriais, tais como 4-nonil fenol (NP), 4-terc-octil fenol (OP), bisfenol A (BPA), tributilestanho (TBT), metilmercúrio, ftalatos, PAK ou PCB.

Se a água e/ou lama e/ou sedimento a serem tratados compreenderem um desespumante, este pode ser éter de etileno óxido glicol, um desespumante com base em óleo de silicone, um desespumante de éster de ácido gordo ou qualquer mistura dos mesmos. O desespumante pode ser, de preferência, selecionado de substâncias pegajosas. As substâncias pegajosas são componentes formadores de depósito que se originam de papéis reciclados. Em geral, os exemplos são colas, plásticos de fusão a quente, tintas de impressão e látex. A indústria de produção de papel utiliza várias quantidades de fibras ou papéis reciclados como fonte de fornecimento de fibra de papel na produção de produtos de papel acabado. Os papéis reciclados estão frequentemente contaminados com os materiais poliméricos sintéticos indicados acima e estes materiais poliméricos são referidos como substâncias pegajosas na técnica da produção de papel. As substâncias pegajosas são diferentes do pitch que é um material de ocorrência natural da fração extrativa da madeira. Referência é feita a E.L. Back e L.H. Allen, "Pitch Control, Wood Resin and Deresination", Tappi Press, Atlanta, 2000, em que as substâncias pegajosas são descritas em maiores detalhes.

Se a água e/ou lama e/ou sedimento a serem tratados compreenderem microrganismos, estes são de preferência selecionados de bactérias, fungos, arqueias ou protistas.

Os óleos vegetais preferidos são óleos comestíveis, tais como óleo de coco, óleo de milho, óleo de semente de algodão, óleo canola, óleo de palma, óleo de soja, óleo de girassol ou óleo de linhaça. A composição exata da água e/ou lama e/ou sedimento a serem purificados e especialmente a quantidade de impurezas inorgânicas e/ou orgânicas varia dependendo da origem da água e/ou lama e/ou sedimento poluídos.

Etapa b): fornecimento de pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície

De acordo com a etapa b) do processo, é fornecido pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície (MCC).

De acordo com o processo, pelo menos 1% da área de superfície acessível do carbonato de cálcio é coberto por um revestimento que compreende pelo menos um polímero catiónico.

Alternativamente, o carbonato de cálcio tratado na superfície compreende uma mistura de GCC (carbonato de cálcio moído ou natural) e MCC. Alternativamente, o carbonato de cálcio tratado na superfície compreende uma mistura de PCC (carbonato de cálcio precipitado ou sintético) e MCC.

Em todas as formas de realização, o carbonato de cálcio tratado na superfície compreende carbonato de cálcio modificado na superfície (MCC).

Carbonato de cálcio triturado (ou natural) (GCC) é entendido como sendo uma forma de cálcio de ocorrência natural de carbonato, minerado de rochas sedimentares, tais como calcário ou giz ou de rochas de mármore metamórfico. 0 carbonato de cálcio é conhecido por existir como três tipos de cristais polimorfos: calcita, aragonita e vaterita. A calcita, o polimorfo cristalino mais comum, é considerado com sendo a forma cristalina mais estável de carbonato de cálcio. Menos comum é a aragonita, que tem uma estrutura cristalina ortorrômbica de agulha agrupada ou discreta. A vaterita é o polimorfo de carbonato de cálcio mais raro e, em geral, é instável. 0 carbonato de cálcio triturado é quase exclusivamente do polimorfo calcifico, que é referido como sendo trigonal-romboédrico e representa o mais estável dos polimorfos de carbonato de cálcio.

De preferência, a fonte do carbonato de cálcio triturado é selecionada do grupo que compreende mármore, giz, calcita, dolomita, calcário e misturas dos mesmos. Numa forma de realização preferida, a fonte do carbonato de cálcio triturado é calcita. 0 termo "fonte" do carbonato de cálcio no significado da presente invenção refere-se ao material mineral de ocorrência natural do qual o carbonato de cálcio é obtido. A fonte do carbonato de cálcio ainda pode compreender componentes de ocorrência natural, tais como carbonato de magnésio ou silicato de aluminio, etc.

Adicionalmente ou alternativamente, o carbonato de cálcio tratado na superfície compreende um carbonato de cálcio precipitado (PCC). Os polimorfos de carbonato de cálcio do tipo PCC frequentemente incluem, para além das calcitas, polimorfos menos estáveis do tipo aragonítico, que têm uma forma de cristal acicular ortorrômbica e o tipo vaterítico hexagonal, que tem uma estabilidade ainda menor do que a aragonita. As diferentes formas de PCC podem ser identificadas de acordo com seus picos de difração de raio X de pó (XRD) . A síntese de PCC ocorre mais comummente por uma reação de precipitação sintética que inclui uma etapa de pôr o dióxido de carbono em contacto com uma solução de hidróxido de sódio, esta última sendo mais frequentemente fornecida na formação de uma suspensão aquosa de óxido de cálcio, também conhecida como cal viva e a suspensão que é mais comummente conhecida como leite de cal. Dependendo das condições de reação, este PCC pode aparecer em várias formas, incluindo polimorfos tanto estáveis quanto instáveis. De facto, o PCC frequentemente representa um material de carbonato de cálcio termodinamicamente instável. Quando referido no contexto da presente invenção, o PCC deve ser entendido para significar produtos de carbonato de cálcio sintéticos obtidos notavelmente pela carbonação de uma pasta de hidróxido de cálcio, comummente referida na técnica como uma pasta de cal ou leite de cal quando derivada de partículas de óxido de cálcio finamente divididas em água. 0 carbonato de cálcio precipitado preferido é selecionado de formas cristalinas mineralógicas, calcíticas, vateríticas ou aragoníticas ou misturas das mesmas.

Adicionalmente ou alternativamente, o referido GCC ou PCC pode ser reagido na superfície para formar um carbonato de cálcio modificado na superfície, que é um material que compreende GCC e/ou PCC e pelo menos um sal de cálcio de não carbonato parcialmente cristalino, insolúvel, que se estende da superfície de pelo menos parte do carbonato de cálcio. Tais produtos modificados na superfície podem, por exemplo, ser preparados de acordo com os documentos WO 00/39222, WO 2004/083316, WO 2005/121257, WO 2009/074492, EP 2 264 108

Al, EP 2 264 109 Al. O carbonato de cálcio modificado na superfície é obtido pela reação de um carbonato de cálcio natural e/ou carbonato de cálcio precipitado com um ácido e com dióxido de carbono antes da preparação do carbonato de cálcio tratado na superfície, em que o dióxido de carbono é formado in situ pelo tratamento ácido e/ou é fornecido de uma fonte externa. O tratamento ácido pode ser realizado com um ácido que tem um pKa a 25 °C de 6 ou menos. Se o pKa a 25 °C for 0 ou menos, o ácido é, de preferência, selecionado de ácido sulfúrico, ácido clorídrico, ou misturas destes. Se o pKa a 25 °C for de 0 a 2,5, o ácido é de preferência selecionado de H2SO3, M+HSCy (M+ é um ião metálico alcalino selecionado do grupo que compreende sódio e potássio) , H3PO4, ácido oxálico ou misturas destes. Se o pKa a 25 °C for de 2,5 a 6, o ácido é de preferência selecionado de ácido acético, ácido fórmico, ácido propanoico e misturas destes. Além disso, os objetos dos documentos EP 2 264 108 Al e EP2 264 109 Al que se referem ao tratamento ácido e ao ácido utilizado para o tratamento ácido são aqui incorporados por referência na sua totalidade.

Numa forma de realização especialmente preferida, as partículas de carbonato de cálcio do presente carbonato de cálcio tratado na superfície têm um valor dso de diâmetro de partícula médio ponderado de 0,01 ym a 250 ym antes do tratamento na superfície, de preferência de 0,06 ym a 225 ym, mais preferencialmente de 1 ym a 200 ym, ainda mais preferencialmente de 1 ym a 150 ym e mais preferencialmente de 1 ym a 100 ym, medido de acordo com o processo de sedimentação. As partículas de carbonato de cálcio que têm um dís inferior a 100 micrómetros, de preferência inferior a 85 micrómetros também podem ser vantajosas.

Se o presente carbonato de cálcio tratado na superfície compreender carbonato de cálcio triturado, as partículas de carbonato de cálcio do carbonato de cálcio tratadas na superfície de preferência têm um valor dso de diâmetro de partícula médio ponderado de 0,04 pm a 250 pm antes do tratamento da superfície, mais preferencialmente de 0,06 pm a 225 pm, ainda mais preferencialmente de 1 pm a 200 pm, ainda mais preferencialmente de 1 pm a 150 pm e mais preferencialmente de 1 pm a 100 pm, medido de acordo com o processo de sedimentação.

Se o presente carbonato de cálcio tratado na superfície compreender carbonato de cálcio precipitado, as partículas de carbonato de cálcio do carbonato de cálcio tratadas na superfície de preferência têm um valor dso de diâmetro de partícula médio ponderado de 0,01 pm a 10 pm antes do tratamento de superfície, mais preferencialmente de 0,02 pm a 5 pm, ainda mais preferencialmente de 0,02 pm a 2,5 pm e mais preferencialmente de 0,02 pm a 1 pm, medido de acordo com o processo de sedimentação.

Se o presente carbonato de cálcio tratado na superfície compreender carbonato de cálcio modificado na superfície, as partículas de carbonato de cálcio do carbonato de cálcio tratadas na superfície de preferência têm um valor dso de diâmetro de partícula médio ponderado de 0,5 pm a 150 pm antes do tratamento na superfície, de preferência, de 0,5 pm a 100 pm, mais preferencialmente de 0,5 pm a 100 pm e mais preferencialmente de 1 pm a 50 pm, medido de acordo com o processo de sedimentação.

Como usado neste documento e como geralmente definido na técnica, o valor "dss" do diâmetro de partícula médio ponderado é definido como o tamanho em que 98% (o ponto médio) do volume ou massa de partícula são representados pelas partículas que têm um diâmetro igual ao valor especificado. 0 diâmetro de partícula médio ponderado foi medido de acordo com o processo de sedimentação. 0 processo de sedimentação é uma análise de comportamento da sedimentação num campo gravimétrico. A medição é feita com um Sedigraph™ 5100 da Micromeritics Instrument Corporation.

As partículas de carbonato de cálcio do presente carbonato de cálcio tratado na superfície, de preferência, têm uma área de superfície específica de 1 m2/g a 250 m2/g antes do tratamento na superfície, mais preferencialmente 10 m2/g a 200 m2/g, ainda mais preferencialmente 20 m2/g a 150 m2/g e mais preferencialmente 30 m2/g a 100 m2/g, medidas utilizando azoto e o processo de BET. Por exemplo, as partículas de carbonato de cálcio do carbonato de cálcio tratado na superfície têm uma área de superfície específica de 40 m2/g a 50 m2/g antes do tratamento na superfície, por exemplo, uma área de superfície específica de 45 m2/g. Alternativamente, as partículas de carbonato de cálcio do presente carbonato de cálcio tratado na superfície têm uma área de superfície específica de 50 m2/g a 60 m2/g, por exemplo, uma área de superfície específica de 56 m2/g.

Se o presente carbonato de cálcio tratado na superfície compreender carbonato de cálcio triturado, as partículas de carbonato de cálcio do carbonato de cálcio tratado na superfície, de preferência, têm uma área de superfície específica de 1 m2/g a 100 m2/g antes do tratamento de superfície, mais preferencialmente 1 m2/g a 75 m2/g, ainda mais preferencialmente 1 m2/g a 50 m2/g e mais preferencialmente 1 m2/g a 20 m2/g, medidas utilizando azoto e o processo de BET.

Se o presente carbonato de cálcio tratado na superfície compreender carbonato de cálcio precipitado, as partículas de carbonato de cálcio do carbonato de cálcio tratado na superfície, de preferência, têm uma área de superfície específica de 1 m2/g a 150 m2/g antes do tratamento de superfície, mais preferencialmente 1 m2/g a 100 m2/g, ainda mais preferencialmente 1 m2/g a 70 m2/g e mais preferencialmente 1 m2/g a 50 m2/g, medidas utilizando azoto e o processo de BET.

Se o presente carbonato de cálcio tratado na superfície compreender carbonato de cálcio modificado na superfície, as partículas de carbonato de cálcio do carbonato de cálcio tratado na superfície de preferência têm uma área de superfície específica de 1 m2/g a 250 m2/g antes do tratamento de superfície, mais preferencialmente 1 m2/g a 200 m2/g, ainda mais preferencialmente 10 m2/g a 200 m2/g e mais preferencialmente 15 m2/g a 170 m2/g, medido usando azoto e o processo de BET.

Numa forma de realização preferida, as partículas de carbonato de cálcio do presente carbonato de cálcio tratado na superfície têm uma área de superfície específica no intervalo de 1 m2/g a 250 m2/g e um valor dso de diâmetro de partícula médio ponderado no intervalo de 0,01 ym a 250 ym antes do tratamento de superfície. De preferência, a área de superfície específica está no intervalo de 10 m2/g a 200 m2/g e o valor dso de diâmetro de partícula médio ponderado está no intervalo de 0,06 ym a 225 ym antes do tratamento de superfície. Mais preferencialmente, a área de superfície específica está no intervalo de 20 m2/g a 150 m2/g e o diâmetro de partícula médio ponderado está no intervalo de 1 ym a 200 ym antes do tratamento de superfície. Ainda mais preferencialmente, a área de superfície específica está no intervalo de 30 m2/g a 100 m2/g e o valor dso de diâmetro de partícula médio ponderado está no intervalo de 1 ym a 150 ym antes do tratamento de superfície. Mais preferencialmente, a área de superfície específica está no intervalo de 30 m2/g a 100 m2/g e o valor dso de diâmetro de partícula médio ponderado está no intervalo de 1 ym a 100 ym antes do tratamento de superfície. Por exemplo, as partículas de carbonato de cálcio do presente carbonato de cálcio tratado na superfície têm uma área de superfície específica no intervalo de 4 0 m2/g a 50 m2/g e um valor dso de diâmetro de partícula médio ponderado no intervalo de 1 ym a 50 ym. Alternativamente, as partículas de carbonato de cálcio do presente carbonato de cálcio tratado na superfície têm uma área de superfície específica no intervalo de 50 m2/g a 60 m2/g e um valor dso de diâmetro de partícula médio ponderado no intervalo de 1 ym a 50 ym.

De acordo com o processo da invenção, pelo menos 1% da área de superfície acessível do carbonato de cálcio é coberto por um revestimento que compreende pelo menos um polímero catiónico.

Neste sentido, o pelo menos um polímero catiónico que é compreendido no revestimento do carbonato de cálcio tratado na superfície pode ser selecionado de qualquer polímero catiónico que tem uma densidade de carga positiva no intervalo de 1 mEq/g e 15 mEq/g. De preferência, o pelo menos um polímero catiónico é selecionado de tal modo que tem uma densidade de carga positiva no intervalo de 2,5 mEq/g e 12,5 mEq/g e mais preferencialmente no intervalo de 5 mEq/g e 10 mEq/g.

Por exemplo, o pelo menos um polímero catiónico tem uma densidade de carga positiva no intervalo de 6 mEq/g e 8 mEq/g e mais preferencialmente no intervalo de 6 mEq/g e 7 mEq/g. Alternativamente, o pelo menos um polímero catiónico tem uma densidade de carga positiva no intervalo de 7 mEq/g e 8 mEq/g.

Adicionalmente ou alternativamente, o pelo menos um polímero catiónico que é compreendido no revestimento do carbonato de cálcio tratado na superfície é selecionado de tal modo que pelo menos 60% das unidades monoméricas têm uma carga catiónica. De preferência, o revestimento do pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície compreende pelo menos um polímero catiónico em que pelo menos 70% das unidades monoméricas têm uma carga catiónica, mais preferencialmente pelo menos 80% e ainda mais preferencialmente pelo menos 90%. Numa forma de realização preferida da presente invenção, o revestimento do pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície compreende pelo menos um polímero catiónico em que igual a 100%, de preferência 100%, das unidades monoméricas têm uma carga catiónica.

Numa forma de realização preferida, o revestimento do pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície compreende pelo menos um polímero catiónico que tem um peso molecular Mw médio ponderado inferior a 1.000,000 g/mol, mais preferencialmente de 50.000 a 750.000 g/mol, ainda mais preferencialmente de 50.000 a 650.000 g/mol e mais preferencialmente de 100.000 a 300.000 g/mol.

No processo da presente invenção, o carbonato de cálcio tratado na superfície é coberto por um revestimento que compreende um homopolimero e/ou um copolimero de pelo menos um polimero catiónico.

Numa forma de realização preferida, o revestimento do pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície compreende um homopolimero do pelo menos um polimero catiónico. Isto significa que o polimero catiónico consiste substancialmente, isto é, em igual ou inferior a 99,5% em peso, das respectivas unidades de monómero.

Numa forma de realização preferida, apenas as unidades de monómero selecionadas do grupo que consiste em sais de dialildialquil amónio, aminas terciárias, aminas quaternizadas, iminas quaternizadas são elegíveis no homopolimero.

Numa forma de realização preferida da presente invenção, o revestimento do pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície compreende um homopolimero com base nos monómeros de sal de dialildialquil amónio. Numa forma de realização preferida, os monómeros de sal dialildialquil amónio são cloreto de dialildimetil amónio.

No caso do polimero catiónico ser um copolimero, é entendido que o copolimero compreende monómeros copolimerizáveis com comonómeros adequados. De preferência, o polimero catiónico sendo um copolimero de acordo com esta invenção compreende, de preferência consiste em, unidades de monómero selecionadas de sais de dialildialquil amónio e unidades de comonómeros selecionadas do grupo que consiste em acrilamida, metacrilamida, Ν,Ν-dimetil acrilamida, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido vinil sulfónico, vinil pirrolidona, acrilato de hidroxil etilo, estireno, metacrilato de metilo, acetato de vinilo e misturas destes.

Por exemplo, o revestimento do carbonato de cálcio tratado na superfície pode compreender um polímero catiónico descrito como polímero combinado no documento US 2009/0270543 Al.

Numa forma de realização preferida, o polímero catiónico é um copolímero preparado de 92% em peso de metacrilato de metoxi polietileno glicol de peso molecular 2.000 g/mole e 8% empeso de ácido acrílico e pelo menos parcialmente por soda neutralizada. Numa outra forma de realização preferida, o polímero catiónico é um copolímero preparado de 92% em peso de metacrilato de metoxi polietileno glicol de peso molecular 2.000 g/mole e 8% em peso de ácido acrílico e totalmente neutralizado por soda.

Se o monómero e/ou unidades de comonómero do homopolímero ou copolímero forem sais de dialildialquil amónio, os mesmos são, de preferência, selecionados do grupo que consiste em brometo de dialildimetil amónio, cloreto de dialildimetil amónio, fosfato de dialildimetil amónio, sulfato de dialildietil amónio, brometo de dialildietil amónio, cloreto de dialildietil amónio, fosfato de dialildietil amónio, sulfato de dialildietil amónio, brometo de dialildipropil amónio, cloreto de dialildipropil amónio, fosfato de dialildipropil amónio e sulfato de dialildipropil amónio. Numa forma de realização preferida, os monómeros de sal de dialildialquil amónio são monómeros de cloreto de dialildimetil amónio.

Numa forma de realização especialmente preferida, o polímero catiónico é um homopolímero com base no cloreto de dialildimetil amónio (PolyDADMAC).

Se o monómero e/ou unidades de comonómero do homopolímero ou copolímero forem aminas quaternizadas, estas são, de preferência, produtos de reação de epicloridrina tal como poliamina epicloridrina.

Se o monómero e/ou unidades de comonómero do homopolímero ou copolímero forem iminas quaternizadas, estas são, de preferência, polietilenoimina.

Numa forma de realização preferida, o polímero catiónico desta invenção sendo um copolímero que compreende unidades de monómero selecionadas de sais de dialildialquil amónio e ácido metacrílico e acrilamida ou ácido acrílico as unidades de comonómero.

Por exemplo, o revestimento do pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície compreende um copolímero do pelo menos um polímero catiónico, em que o monómero e as unidades de comonómero são deriváveis apenas dos sais de dialildialquil amónio e acrilamida. Numa forma de realização preferida, o polímero catiónico sendo um copolímero desta invenção compreende monómero e unidades de comonómero derivados apenas de cloreto de dialildimetil amónio e acrilamida. Alternativamente, o revestimentos do pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície compreende um copolímero do pelo menos um polímero catiónico, em que o monómero e as unidades de comonómero são deriváveis apenas de ácido metacrílico e ácido acrílico.

Adicionalmente ou alternativamente, o revestimento do pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície compreende um copolímero do pelo menos um polímero catiónico, em que o monómero e as unidades de comonómero são deriváveis apenas de ácido acrílico e acrilamida.

Adicionalmente, entende-se que o copolímero tem, de preferência, um teor de comonómero de mais do que 2,0% em peso, mais preferencialmente mais do que 5% em peso, ainda mais preferencialmente mais do que 7,5% em peso. Por exemplo, o copolímero tem preferencialmente um teor de comonómero no intervalo entre 2% em peso e 80% em peso, mais preferencialmente no intervalo entre 5% em peso e 60% em peso e mais preferencialmente no intervalo entre 7,5% em peso e 40% em peso. A percentagem em peso é com base no peso total do copolímero.

Numa forma de realização preferida, o revestimento do pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície compreende um copolímero, em que a razão molar das unidades de monómero e unidades de comonómero é de 5:1 a 1:5, mais preferencialmente de 4:1 a 1:4, ainda mais preferencialmente de 3:1 a 1:3 e mais preferencialmente de 3:1 a 1:1.

Numa forma de realização preferida, o polímero catiónico compreende uma mistura de pelo menos dois polímeros catiónicos. De preferência, se o polímero catiónico compreender uma mistura de pelo menos dois polímeros catiónicos, um polímero catiónico é um homopolímero com base em cloreto de dialildimetil amónio.

Numa outra forma de realização preferida, o polímero catiónico compreende uma mistura de dois polímeros catiónicos, em que um polímero catiónico é um homopolímero com base em cloreto de dialildimetil amónio e o outro é selecionado do grupo que consiste num copolímero com base em cloreto de dialildimetil amónio e acrilamida.

Se o polímero catiónico compreender uma mistura de dois polímeros catiónicos, a razão molar do homopolímero com base no cloreto de dialildimetil amónio e o segundo polímero catiónico é de 99:1 a 1:99, mais preferencialmente de 50:1 a 1:50, ainda mais preferencialmente de 25:1 a 1:25 e mais preferencialmente de 10:1 a 1:10. Numa forma de realização especialmente preferida da presente invenção, a razão molar do homopolímero com base no cloreto de dialildimetil amónio e o segundo polímero catiónico é de 90:1 a 1:1, mais preferencialmente de 90:1 a 10:1 e mais preferencialmente de 90:1 a 50:1. O pelo menos um polímero catiónico está, de preferência, presente no revestimento que cobre o carbonato de cálcio numa quantidade tal que o peso total do referido pelo menos um polímero catiónico na superfície do produto de carbonato de cálcio tratado na superfície é entre 0,01% p/p e 80% p/p do carbonato de cálcio.

Numa forma de realização preferida, o pelo menos um polímero catiónico está presente no revestimento que cobre o carbonato de cálcio numa quantidade tal que o peso total do referido pelo menos um polímero catiónico na superfície do produto de carbonato de cálcio tratado na superfície é inferior a 80% p/p, mais preferencialmente inferior a 60% p/p e mais preferencialmente inferior a 50% p/p do carbonato de cálcio.

Numa outra forma de realização preferida, o pelo menos um polímero catiónico está presente no revestimento que cobre pelo menos 1% da área de superfície acessível do carbonato de cálcio numa quantidade de cerca de 0,1% em peso a 30% em peso, mais preferencialmente de cerca de 0,1% em peso a 20% em peso, ainda mais preferencialmente de cerca de 0,2% em peso a 15% em peso e mais preferencialmente de cerca de 0,2% em peso a 10% em peso, com base no peso seco do carbonato de cálcio.

Alternativamente, pelo menos 10% da área de superfície acessível das partículas de carbonato de cálcio são cobertos por um revestimento que compreende o pelo menos um polímero catiónico. Numa forma de realização preferida, pelo menos 20% da área de superfície acessível das partículas de carbonato de cálcio são cobertos por um revestimento que compreende o pelo menos um polímero catiónico, preferencialmente pelo menos 30% da área de superfície acessível, mais preferencialmente pelo menos 40% da área de superfície acessível e mais preferencialmente pelo menos 50% da área de superfície acessível. Noutra forma de realização preferida, pelo menos 75% da área de superfície acessível das partículas de carbonato de cálcio são cobertos por um revestimento que compreende o pelo menos um polímero catiónico. Por exemplo, pelo menos 90% da área de superfície acessível das partículas de carbonato de cálcio são cobertos por um revestimento que compreende o pelo menos um polímero catiónico.

Numa forma de realização preferida, pelo menos 75% da área de superfície acessível do ácido carboxílico alifático das partículas de carbonato de cálcio são cobertos por um revestimento que compreende um homopolímero com base em cloreto de dialildimetil amónio. Numa outra forma de realização preferida, a área de superfície acessível pelo menos 75% do ácido carboxílico alifático das partículas de carbonato de cálcio são cobertos por um revestimento que compreende um homopolímero com base em ácido acrílico.

Numa forma de realização preferida, o pelo menos um polímero catiónico tem uma solubilidade em água superior a 50 g/100 mL de água, de preferência superior a 75 g/100 mL de água, ainda mais preferencialmente superior a 100 g/100 mL de água e mais preferencialmente superior a 150 g/100 mL de água. Numa forma de realização especialmente preferida, o pelo menos um polímero catiónico é prontamente solúvel em água.

De preferência, o carbonato de cálcio tratado na superfície utilizado no presente processo é preparado pela mistura do carbonato de cálcio triturado e/ou carbonato de cálcio precipitado e/ou carbonato de cálcio modificado na superfície, de preferência na forma de pasta e o polímero catiónico, de preferência na forma da suspensão, antes de ser posto em contacto com a água a ser tratada. A mistura pode ser conseguida por quaisquer meios convencionais conhecidos da pessoa habilitada. O carbonato de cálcio tratado na superfície é, de preferência, na forma de um material em partículas e pode ter uma distribuição do tamanho de partícula como convencionalmente utilizado pelos materiais envolvidos no tratamento de água poluída. Em geral, o valor dso de diâmetro de partícula médio ponderado do carbonato de cálcio tratado na superfície é no intervalo entre 0,01 ym e 250 ym, de preferência entre 0,06 pm e 225 pm, mais preferencialmente entre 1 pm e 200 pm, ainda mais preferencialmente entre 1 pm e 150 pm, e mais preferencialmente entre 1 pm e 100 pm, medido de acordo com o processo de sedimentação. Um carbonato de cálcio tratado na superficie com um dss de menos do que 100 micrómetros, de preferência de menos do que 85 micrómetros também pode ser vantajoso. Alternativamente, o carbonato de cálcio tratado na superficie que tem um dss menor do que 50 micrómetros, de preferência de menos do que 25 micrómetros pode ser vantajoso.

Se o carbonato de cálcio tratado na superficie compreender carbonato de cálcio triturado, o carbonato de cálcio tratado na superficie de preferência tem um valor dso de diâmetro de particula médio ponderado de 0,04 pm a 250 pm, mais preferencialmente de 0,06 pm a 225 pm, ainda mais preferencialmente de 1 pm a 200 pm, ainda mais preferencialmente de 1 pm a 150 pm e mais preferencialmente de 1 pm a 100 pm, medido de acordo com o processo de sedimentação.

Se o carbonato de cálcio tratado na superficie compreender carbonato de cálcio precipitado, o carbonato de cálcio tratado na superficie de preferência tem um valor dso de diâmetro de partícula médio ponderado de 0,01 pm a 10 pm, mais preferencialmente de 0,02 pm a 5 pm, ainda mais preferencialmente de 0,02 pm a 2,5 pm e mais preferencialmente de 0,02 pm a 1 pm, medido de acordo com o processo de sedimentação.

Se o carbonato de cálcio tratado na superfície compreender carbonato de cálcio modificado na superfície, o carbonato de cálcio tratado na superfície de preferência tem um valor dso de diâmetro de partícula médio ponderado de 0,5 ym a 150 ym, de preferência de 0,5 ym a 100 ym, mais preferencialmente de 0,5 ym a 100 ym e mais preferencialmente de 1 ym a 50 ym, medido de acordo com o processo de sedimentação. Numa forma de realização preferida, o carbonato de cálcio tratado na superfície pode estar na forma de partículas aglomeradas, com um valor dso de diâmetro de partícula médio ponderado de 0,5 ym a 250 ym e de preferência de 0,5 ym a 150 ym medido de acordo com o processo de sedimentação. O carbonato de cálcio tratado na superfície de preferência tem uma área de superfície específica de 1 m2/g a 250 m2/g, de preferência 20 m2/g a 200 m2/g, mais preferencialmente 30 m2/g a 150 m2/g e mais preferencialmente 30 m2/g a 100 m2/g, medido usando azoto e o processo de BET. Por exemplo, o carbonato de cálcio tratado na superfície tem uma área de superfície específica de 40 m2/g a 50 m2/g, por exemplo, uma área de superfície específica de 45 m2/g. Alternativamente, o carbonato de cálcio tratado na superfície tem uma área de superfície específica de 50 m2/g a 60 m2/g, por exemplo, a área de superfície específica de 56 m2/g.

Se o carbonato de cálcio tratado na superfície compreender carbonato de cálcio triturado, o carbonato de cálcio tratado na superfície de preferência tem uma área de superfície específica de 1 m2/g a 100 m2/g, mais preferencialmente 1 m2/g a 75 m2/g, ainda mais preferencialmente 1 m2/g a 50 m2/g e mais preferencialmente 1 m2/g a 20 m2/g, medido utilizando azoto e o processo de BET.

Se o carbonato de cálcio tratado na superfície compreender carbonato de cálcio precipitado, o carbonato de cálcio tratado na superfície de preferência tem uma área de superfície específica de 1 m2/g a 150 m2/g, mais preferencialmente 1 m2/g a 100 m2/g, ainda mais preferencialmente 1 m2/g a 70 m2/g e mais preferencialmente 1 m2/g a 50 m2/g, medido utilizando azoto e o processo de BET.

Se o carbonato de cálcio tratado na superfície compreender carbonato de cálcio modificado na superfície, o carbonato de cálcio tratado na superfície de preferência tem uma área de superfície específica de 1 m2/g a 250 m2/g antes do tratamento de superfície, mais preferencialmente 1 m2/g a 200 m2/g, ainda mais preferencialmente 10 m2/g a 200 m2/g e mais preferencialmente 15 m2/g a 170 m2/g, medido utilizando azoto e o processo de BET.

Numa forma de realização preferida, o pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície tem uma área de superfície específica no intervalo de 1 m2/g a 250 m2/g e um valor dso de diâmetro de partícula médio ponderado no intervalo de 0,01 ym a 250 ym. De preferência, a área de superfície específica está no intervalo de 20 m2/g a 200 m2/g e o valor dso de diâmetro de partícula médio ponderado está no intervalo de 0,06 ym a 225 ym. Mais preferencialmente, a área de superfície específica está no intervalo de 30 m2/g a 150 m2/g e o diâmetro de partícula médio ponderado está no intervalo de 1 ym a 200 ym. Ainda mais preferencialmente, a área de superfície específica está no intervalo de 30 m2/g a 100 m2/g e o valor dso de diâmetro de partícula médio ponderado está no intervalo de 1 ym a 150 ym. Mais preferencialmente, a área de superfície específica está no intervalo de 30 m2/g a 100 m2/g e o valor dso de diâmetro de partícula médio ponderado está no intervalo de 1 ym a 100 ym. Por exemplo, o pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície tem uma área de superfície específica no intervalo de 40 m2/g a 50 m2/g e um valor dso de diâmetro de partícula médio ponderado no intervalo de 1 ym a 50 ym. Alternativamente, o pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície tem uma área de superfície específica no intervalo de 50 m2/g a 60 m2/g e um valor dso de diâmetro de partícula médio ponderado no intervalo de 1 ym a 50 ym. O carbonato de cálcio tratado na superfície a ser utilizado no processo pode estar presente em qualquer forma apropriada, por exemplo, na forma de grânulos e/ou um pó ou na forma de um bolo. De preferência, o carbonato de cálcio tratado na superfície a ser utilizado no processo da invenção está na forma em pó e/ou na forma de grânulos. Numa forma de realização preferida, o carbonato de cálcio tratado na superfície a ser utilizado no processo da invenção está na forma em pó. Alternativamente, o carbonato de cálcio tratado na superfície a ser utilizado no processo da invenção pode estar presente como uma suspensão aquosa, por exemplo, na forma de uma pasta fluida que pode ser medida com um parafuso transportador. A referida pasta fluida pode compreender pelo menos um polímero catiónico adicional, em que o referido polímero catiónico pode ser o mesmo polímero catiónico utilizado para revestimento ou um polímero catiónico diferente, por exemplo, um polímero catiónico adicional como descrito neste documento. Depois do revestimento a pasta fluida pode ser utilizada diretamente sem purificação adicional, ou pelo menos um polímero catiónico adicional pode ser adicionado à pasta fluida.

Uma "pasta fluida" ou "suspensão" no significado da presente invenção compreende sólidos não dissolvidos, isto é, carbonato de cálcio tratado na superfície e água e opcionalmente outros aditivos. As suspensões usualmente contêm grandes quantidades de sólidos e são mais viscosas e geralmente de densidade maior do que a forma liquida da qual são formadas. É aceite na técnica que o termo geral "dispersão" inter alia abrange "suspensões" ou "pastas fluidas" como um tipo especifico de dispersão.

Numa forma de realização preferida, o carbonato de cálcio tratado na superfície a ser utilizado no processo da invenção é suspenso em água de tal modo que a pasta fluida tem um teor de carbonato de cálcio tratado na superfície no intervalo de 1% em peso a 80% em peso, mais preferencialmente 3% em peso a 60% em peso e ainda mais preferencialmente 5% em peso a 50% em peso, com base no peso da pasta fluida.

Etapa c) pôr a água e/ou lama e/ou sedimento em contacto com o pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície

De acordo com a etapa c) do processo da presente invenção, a água a ser purificada e/ou lama e/ou sedimento a serem desidratados fornecidos na etapa a) são postos em contacto com o pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície da etapa b) para obter um material compósito de carbonato de cálcio tratado na superfície e impurezas de fontes diferentes. Em geral, a água a ser purificada e/ou lama e/ou sedimento a serem desidratados e o carbonato de cálcio tratado na superfície podem ser postos em contacto por quaisquer meios convencionais conhecidos da pessoa habilitada.

Por exemplo, a etapa de pôr a água a ser purificada e/ou lama e/ou sedimento a serem desidratados em contacto com o pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície, em que pelo menos 1% da área de superfície acessível do carbonato de cálcio é coberto por um revestimento que compreende pelo menos um polímero catiónico, de preferência acontece na medida em que a superfície da água poluída e/ou lama e/ou sedimento é pelo menos parcialmente coberta com o pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície. Adicionalmente ou alternativamente, a etapa de pôr a água a ser purificada e/ou lama e/ou sedimento a serem desidratados em contacto com o pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície de preferência acontece na medida em que a água poluída e/ou lama e/ou sedimento da etapa a) são misturados com o carbonato de cálcio tratado na superfície da etapa b) . A pessoa habilitada adaptará as condições de mistura (tal como a configuração da velocidade de mistura) de acordo com a sua necessidade e equipamento disponível.

De preferência, o carbonato de cálcio tratado na superfície é suspenso na água e/ou lama e/ou sedimento a serem tratados, por exemplo, por meios de agitação. 0 tempo de tratamento para a realização do contacto da água a ser purificada e/ou lama e/ou sedimento a serem desidratados com o pelo menos um carbonato de cálcio tratado pela superfície é realizado por um período no intervalo de vários segundos a vários minutos, por exemplo, 20 s ou mais, de preferência 30 s ou mais, mais preferencialmente 60 s ou mais e mais preferencialmente por um período de 120 s ou mais. Em geral, a duração de pôr a água e/ou lama e/ou sedimento a serem tratados em contacto com o pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície é determinada pelo grau da poluição da água e/ou lama e/ou sedimento e a água especifica e/ou lama e/ou sedimento a serem tratados.

Deve ser entendido que a quantidade de carbonato de cálcio tratado na superficie de acordo com o presente processo é selecionado de tal modo que seja suficiente na água e/ou lama e/ou sedimento a serem tratados, isto é, alta o suficiente para proporcionar a atividade de ligação eficiente para pelo menos um tipo de impureza inorgânica presente na água e/ou lama e/ou sedimento poluidos, mas ao mesmo tempo seja tão baixa que nenhuma quantidade significativa de carbonato de cálcio não ligada tratada na superficie fosse observada na água e/ou lama e/ou sedimento a serem tratados. A quantidade de carbonato de cálcio tratado na superficie depende do tipo de água e/ou lama e/ou sedimento a serem tratados bem como do tipo e quantidade de impurezas. De preferência, é adicionada uma quantidade de 10 ppm a 1% em peso, mais preferencialmente 100 ppm a 0,2% em peso de carbonato de cálcio tratado na superficie, com base no peso total da água e/ou lama e/ou sedimento a serem tratados. O carbonato de cálcio tratado na superficie pode ser adicionado como uma suspensão aquosa, por exemplo, a suspensão descrita acima. Alternativamente, pode ser adicionado à água a ser purificada e/ou lama e/ou sedimento a serem desidratados em qualquer forma sólida apropriada, por exemplo, na forma de grânulos ou um pó ou na forma de um bolo.

No contexto da presente invenção, também é possivel fornecer uma fase imóvel, por exemplo, na forma de um bolo ou camada, que compreende o carbonato de cálcio tratado na superficie, a água e/ou lama e/ou sedimento a serem tratados que correm através da referida fase imóvel.

Numa forma de realização preferida, a água e/ou lama e/ou sedimento a serem purificados são passado através de um filtro permeável que compreende o carbonato de cálcio tratado na superfície e que é capaz de reter, por meio de exclusão por tamanho, as impurezas inorgânicas na superfície do filtro à medida que o líquido atravessa por gravidade e/ou sob vácuo e/ou sob pressão. Este processo é denominado "filtração da superfície".

Numa outra técnica preferida conhecida como filtração em profundidade, um auxiliar de filtração que compreende inúmeras passagens tortuosas de diâmetro e configuração variados retém as impurezas por forças moleculares e/ou elétricas que adsorvem as impurezas no carbonato de cálcio tratado na superfície que está presente dentro das referidas passagens, e/ou por exclusão por tamanho, retendo as partículas de impureza se estas são muito grandes para passar pela espessura total da camada de filtro.

As técnicas de filtração em profundidade e filtração na superfície podem ser adicionalmente combinadas situando a camada de filtração em profundidade no filtro de superfície; esta configuração apresenta a vantagem que aquelas partículas que, de outra maneira, possam bloquear os poros do filtro de superfície são retidas na camada de filtração em profundidade.

Numa forma de realização preferida da presente invenção, o processo compreende ainda a etapa d) de pôr a água a ser purificada e/ou lama e/ou sedimento a serem desidratados em contacto com pelo menos um auxiliar de floculação polimérico.

Numa forma de realização preferida da presente invenção, o auxiliar de floculação polimérico e o carbonato de cálcio tratado na superficie são adicionados simultaneamente à água e/ou lama e/ou sedimento a serem tratados. Noutra forma de realização preferida da presente invenção, o auxiliar de floculação polimérico e o carbonato de cálcio tratado na superficie são adicionados separadamente à água e/ou lama e/ou sedimento a serem tratados. Neste caso, a água e/ou lama e/ou sedimento a serem tratados são primeiro postos em contacto com o carbonato de cálcio tratado na superficie e depois com o auxiliar de floculação polimérico.

Por exemplo, o auxiliar de floculação polimérico é adicionado à água e/ou lama e/ou sedimento a serem tratados quando a adsorção das impurezas no carbonato de cálcio tratado na superficie tiverem atingido seu máximo, isto é, não há diminuição adicional das impurezas inorgânicas dentro da água. No entanto, também é possível adicionar o auxiliar de floculação polimérico num estágio anterior, por exemplo, quando pelo menos 50%, pelo menos 70% ou pelo menos 90% de adsorção máxima das impurezas no carbonato de cálcio tratado na superfície tenham sido atingidos. A etapa de pôr água a ser purificada e/ou lama e/ou sedimento a serem desidratados em contacto com o pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície e o auxiliar de floculação polimérico acontece de preferência na medida em que a superfície da água e/ou lama e/ou sedimento é pelo menos parcialmente coberta, simultaneamente ou separadamente, com o pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície e o auxiliar de floculação polimérico. Adicionalmente ou alternativamente, a etapa de pôr a água a ser purificada e/ou lama e/ou sedimento a serem desidratados em contacto com o pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície e o auxiliar de floculação polimérico acontece de preferência na medida que a água e/ou lama e/ou sedimento são, simultaneamente ou separadamente, misturados com o carbonato de cálcio tratado na superfície e o auxiliar de floculação polimérico. A pessoa habilitada adaptará as condições de mistura (tal como a configuração da velocidade de mistura) de acordo com a sua necessidade e equipamento disponível. 0 tempo de tratamento para a realização do contacto da água a ser purificada e/ou lama e/ou sedimento a serem desidratados com o pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície e o auxiliar de floculação polimérico é realizado por um período no intervalo de vários segundos a vários minutos, por exemplo, 30 s ou mais, de preferência 60 s ou mais, mais preferencialmente 90 s ou mais e mais preferencialmente por um período de 180 s ou mais. Em geral, a duração de pôr a água e/ou lama e/ou sedimento a serem tratados com o pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície e o auxiliar de floculação polimérico é determinada pelo grau de poluição da água e a água e/ou lama e/ou sedimento específicos a serem tratados.

Numa forma de realização preferida da presente invenção, a etapa c) e a etapa d) do processo são repetidas uma ou mais vezes. Numa forma de realização preferida da presente invenção, a etapa c) ou etapa d) do processo são repetidas uma ou mais vezes. Se a etapa c) e a etapa d) forem repetidos uma ou mais vezes, a etapa c) e a etapa d) podem ser repetidas independentemente, isto é a etapa c) pode ser repetida diversas vezes, enquanto a etapa d) é repetida mais ou menos vezes do que a etapa c) e vice-versa. Por exemplo, a etapa c) pode ser repetida duas vezes, enquanto a etapa d) é repetida uma vez ou mais do que duas vezes.

Qualquer auxiliar de floculação polimérico conhecido na técnica pode ser utilizado no processo da presente invenção. Exemplos dos auxiliares de floculação poliméricos preferidos incluem poliacrilamidas ou polieletrólitos com base em poliacrilatos, poli(cloreto de dialildimetilamónio), polietilenoiminas, poliaminas ou misturas dos mesmos e polímeros naturais tal como amido ou polímeros modificados naturais como hidratos de carbono modificados.

Numa forma de realização preferida, o auxiliar de floculação polimérico não é poliacrilamida.

De preferência, o auxiliar de floculação polimérico tem um peso molecular médio ponderado de pelo menos 100.000 g/mol. Numa forma de realização preferida, o auxiliar de floculação polimérico tem um peso molecular Mw médio ponderado no intervalo de 100.000 a 10.000.000 g/mol, de preferência no intervalo de 300.000 a 5.000.000 g/mol, mais preferencialmente no intervalo de 300.000 a 1.000.000 g/mol e mais preferencialmente na faixa de 300.000 a 800.000 g/mol. O auxiliar de floculação polimérico pode ser iónico ou não iónico. De preferência, o auxiliar de floculação polimérico é iónico, isto é um auxiliar de floculação polimérico aniónico ou um auxiliar de floculação de polimero catiónico.

No contexto da presente invenção, o termo "catiónico" refere-se a qualquer polímero que tem uma carga total positiva. Desse modo, a presença de algumas unidades de monómero aniónicas não é excluída contanto que ainda existam unidades de monómero catiónico suficientes que forneçam uma carga total positiva e que permitem a sua utilização como auxiliar de floculação. Além disso, o termo "auxiliar de floculação polimérico catiónico" também compreende aqueles polímeros que têm unidades de monómero com grupos funcionais que se tornam- catiónicos depois da adição à água a ser tratada, por exemplo, grupos amina tornam-se grupos de amónio em água ácida. 0 termo "aniónico" refere-se a qualquer polímero que tem uma carga total negativa. Desse modo, a presença de algumas unidades de monómero catiónico não é excluída contanto que ainda existam unidades de monómero aniónico suficientes que forneçam uma carga total negativa e que permitem a sua utilização como auxiliar de floculação. Além disso, o termo "auxiliar de floculação polimérico aniónico" também compreende aqueles polímeros que têm as unidades de monómero com grupos funcionais que se tornam aniónicos após a adição à água a ser tratada, por exemplo, grupos ácidos tal como grupos do ácido sulfónico.

Um auxiliar de floculação polimérico preferido da presente invenção é a poliacrilamida. Por modificações apropriadas que são conhecidas da pessoa habilitada, a poliacrilamida pode ser utilizada como auxiliar de floculação de polímero catiónico bem como auxiliar de floculação polimérico aniónico.

De preferência, a poliacrilamida contém pelo menos 50% molar, mais preferencialmente pelo menos 60% molar, ainda mais preferencialmente pelo menos 75% molar das unidades de monómero derivadas de acrilamida.

Uma poliacrilamida aniónica, isto é, uma poliacrilamida que tem uma carga total negativa, pode ser obtida pela introdução de unidades de comonómero apropriadas, por exemplo, derivadas de ácido (met)acrílico.

Uma poliacrilamida catiónica, isto é, uma poliacrilamida que tem uma carga total positiva, pode ser obtida pela introdução de unidades de comonómero apropriadas, por exemplo, derivadas de aminoalquil(met)acrilatos tais como dimetilaminometil(met)acrilato, dimetilaminoetil(met)acrilato, dimetilaminopropil(met)acrilato, dietilaminometil(met)acrilato, dietilaminoetil(met)acrilato ou dietilaminopropil(met)acrilato que podem ser quartenizados por haletos de alquilo.

Noutra forma de realização preferida, o poliacrilato é utilizado como auxiliar de floculação polimérico preferido no processo. De preferência, o poliacrilato é utilizado como auxiliar de floculação de polímero catiónico. Mais especificamente, o poliacrilato utilizado como auxiliar de floculação de polímero catiónico é isento de acrilamida.

De preferência, o poliacrilato contém pelo menos 50% molar, mais preferencialmente pelo menos 60% molar, ainda mais preferencialmente pelo menos 75% molar de unidades de monómero derivadas de aminoalquil(met)acrilatos tais como dimetilaminometil(met)acrilato, dimetilaminoetil(met)acrilato, dimetilaminopropil(met)acrilato, dietilaminometil(met)acrilato, dietilaminoetil(met)acrilato ou dietilaminopropil(met)acrilato que podem ser quartenizados por haletos de alquilo. Alternativamente, ο auxiliar de floculação polimérico pode ser um polímero como descrito como polímero combinado no documento US 2009/0270543 Al.

Numa forma de realização preferida, o auxiliar de floculação polimérico é um copolímero preparado de 92% em peso de metoxi metacrilato de polietileno qlicol de peso molecular 2.000 g/mol e 8% em peso de ácido acrílico e pelo menos parcialmente neutralizado por soda. Numa outra forma de realização preferida, o auxiliar de floculação polimérico é um copolímero preparado de 92% em peso de metoxi metacrilato de polietileno glicol de peso molecular 2.000 g/mol e 8% em peso do ácido acrílico e totalmente neutralizado por soda.

Opcionalmente, outros aditivos podem ser adicionados à água e/ou lama e/ou sedimento a serem tratados. Estes podem incluir agentes para ajuste de pH e floculantes convencionais, tais como cloreto de polialumínio, cloreto de ferro ou sulfato de alumínio. No entanto, numa forma de realização preferida, o processo de purificação de água e/ou processo de desidratação da lama e/ou sedimento da presente invenção não utilizam quaisquer auxiliares de floculação inorgânicos convencionais adicionais tais como cloreto de polialumínio, cloreto de ferro ou sulfato de alumínio.

Após o contacto/floculação serem finalizados, o material compósito floculado pode ser removido da água tratada através dos meios de separação convencionais conhecidos da pessoa habilitada tal como filtração, sedimentação e/ou centrifugação.

Num método alternativo, a água a ser purificada e/ou lama e/ou sedimento a serem desidratados são de preferência passados através de um filtro permeável que compreende o carbonato de cálcio tratado na superficie e que é capaz de reter, por meio da exclusão por tamanho, as impurezas na superficie do filtro à medida que o filtrado atravessa por gravidade e/ou sob vácuo e/ou sob pressão. Este processo é denominado "filtração da superficie".

De acordo com a presente invenção, o processo para a purificação de água e/ou a desidratação da lama e/ou sedimento é adequado para efetivamente reduzir a quantidade de auxiliar de floculação polimérico contida numa amostra de água purificada e/ou amostra de lama e/ou sedimento desidratado.

Numa forma de realização preferida, a água e/ou lama e/ou sedimento obtidos pelo processo da presente invenção contêm uma quantidade de auxiliar de floculação polimérico de pelo menos 10% em peso, de preferência pelo menos 20% em peso, mais preferencialmente pelo menos 30% em peso, ainda mais preferencialmente pelo menos 40% em peso, ainda mais preferencialmente pelo menos 50% em peso e mais preferencialmente pelo menos 60% em peso abaixo da quantidade de auxiliar de floculação livre contido na água e/ou lama e/ou sedimento correspondentes a serem tratados da mesma maneira, mas na ausência de pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superficie. Por exemplo, a água e/ou lama e/ou sedimento obtidos pelo processo da presente invenção contêm uma quantidade de auxiliar de floculação polimérico de pelo menos 70% em peso, de preferência pelo menos 80% em peso e mais preferencialmente pelo menos 90% em peso abaixo da quantidade de auxiliar de floculação livre contido na água e/ou lama e/ou sedimento correspondentes a serem tratados da mesma maneira, mas na ausência de pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície. A utilização do processo para a purificação de água e/ou desidratação de lama e/ou sedimento proporciona inúmeras propriedades melhoradas. Em primeiro lugar, o processo da invenção proporciona uma excelente atividade de ligação para as impurezas quando pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície é pelo menos parcialmente aplicado na superfície da água e/ou lama e/ou sedimento a serem tratados ou misturado com a água e/ou lama e/ou sedimento a serem tratados. Além disso, a utilização do processo da invenção resulta num material compósito de carbonato de cálcio tratado na superfície e impurezas que podem ser facilmente removidas do meio a ser tratado. Além disso, a ligação das impurezas pelo processo da invenção resulta numa boa qualidade de limpeza da água e/ou lama e/ou sedimento a serem tratados bem como do bolo de filtração obtido. Uma vantagem adicional do processo da invenção consiste no facto de que o carbonato de cálcio utilizado tratado na superfície diminui a quantidade de auxiliar de floculação polimérico na água e/ou lama e/ou sedimento tratados e desse modo diminui a perturbação do equilíbrio ecológico. Outra vantagem do processo da invenção é que a qualidade do bolo de filtração obtido é aumentada de modo que o subsequente descarte consome menos energia.

Dependendo dos requerimentos específicos e/ou das respectivas propriedades físicas e/ou químicas da água e/ou lama e/ou sedimento a serem tratados, o carbonato de cálcio tratado na superfície e o auxiliar de floculação polimérico opcional a ser utilizado de acordo com o processo da invenção podem ser aplicados separadamente ou pode ser usada uma mistura acabada. Na forma de uma adição medida separadamente dos componentes individuais de carbonato de cálcio tratado na superficie e o auxiliar de floculação polimérico opcional, a razão da concentração pode ser individualmente ajustada dependendo da presente água e/ou lama e/ou sedimento a serem tratados. A água e/ou lama e/ou sedimento podem ser tratados com o carbonato de cálcio tratado na superficie sendo formulados, por exemplo, como uma formulação habitual, tal como, por exemplo, uma pasta, um pó ou grânulos. São possiveis aplicações para a purificação de água e desidratação de lamas e/ou sedimentos originados nas diferentes indústrias tais como águas residuais industriais, água potável, águas residuais urbanas, lama tal como lama de porto, lama de rio, lama costeira ou lama digerida, águas residuais ou águas de processos de cervejarias ou outras indústrias de bebidas, águas residuais ou águas de processos na indústria do papel, indústria de cor, tintas ou revestimentos, águas residuais agrícolas, água residuais de matadouro, águas residuais da indústria do couro e indústria de curtimento de couro.

Numa forma de realização preferida, o carbonato de cálcio tratado na superfície também pode ser vantajosamente utilizado pela neutralização ou tamponação da água e/ou lama e/ou sedimento a serem tratados, tais como águas residuais industriais, água potável, águas residuais urbanas, lama tal como lama de porto, lama de rio, lama costeira ou lama digerida, águas residuais ou águas de processos de cervejarias ou outras indústrias de bebidas, águas residuais ou águas de processos na indústria do papel, indústria de cor, tintas ou revestimentos, águas residuais agrícolas, água residuais de matadouro, águas residuais da indústria do couro e indústria de curtimento de couro.

Em vista dos resultados muito bons do processo da invenção na purificação de água e/ou desidratação de lama e/ou sedimento como definido acima, um aspeto adicional da presente invenção é a utilização do carbonato de cálcio tratado na superfície na purificação de água e/ou desidratação de lamas e/ou sedimentos. De acordo com outro aspeto da presente invenção, é proporcionada a utilização do carbonato de cálcio tratado na superfície para reduzir a quantidade de auxiliares de floculação poliméricos em água e/ou lamas e/ou sedimentos.

De acordo com um outro aspeto da presente invenção, é proporcionado um material compósito que compreende o carbonato de cálcio tratado na superfície e impurezas.

De preferência, o material compósito compreende ainda um auxiliar de floculação polimérico como definido acima. Quando o carbonato de cálcio tratado na superfície é utilizado em combinação com um auxiliar de floculação polimérico como definido acima, constatou-se surpreendentemente que é obtido um material compósito floculado da densidade melhorada enquanto a concentração do auxiliar de floculação polimérico no filtrado é consideravelmente reduzida.

Se o material compósito floculado for separado da água e/ou lama e/ou sedimento por filtração, sedimentação e/ou centrifugação, o material compósito pode estar presente na forma de um bolo de filtração.

Com relação à definição do carbonato de cálcio tratado na superficie e formas de realização preferidas dos mesmos, referência é feita às declarações dadas acima ao discutir os detalhes técnicos do processo da presente invenção.

Os seguintes exemplos podem adicionalmente ilustrar a invenção, mas não se destinam a restringir a invenção às formas de realização exemplificadas.

EXEMPLOS

Processos de medição

Os seguintes processos de medição foram usados para avaliar os parâmetros dados nos exemplos e reivindicações.

Área de superficie especifica de um material pelo método de BET A área de superficie especifica pelo método de BET foi medida por meio de um processo de BET de acordo com a norma ISO 9277 utilizando azoto, depois do condicionamento da amostra por aquecimento a 250 °C por um período de 30 minutos. Antes de tais medições, a amostra foi filtrada, enxaguada e seca a 110 °C num forno por pelo menos 12 horas.

Distribuição do tamanho de partícula (% em massa de partículas com vim diâmetro < X) e diâmetro médio ponderado (d5o) de um material em partículas O diâmetro de grão médio ponderado e a distribuição da massa de diâmetro de grão de um material em partículas foram determinados por meio de um processo de sedimentação, isto é, uma análise do comportamento de sedimentação num campo gravitacional. A medição foi feita com um Sedigraph™ 5100. O diâmetro de grão médio ponderado do carbonato de cálcio reagido na superfície foi determinado utilizando um sistema de difração à laser Malvern Mastersizer 2000.

Os processos e instrumentos são conhecidos da pessoa habilitada e são comummente utilizados para determinar o tamanho de grão de enchimentos e pigmentos. As medições foram realizadas numa solução aquosa de 0,1% em peso de Na4P207. As amostras foram dispersas utilizando um agitador de alta velocidade e ultrassom. Área de superfície acessível A área de superfície acessível do carbonato de cálcio pode ser determinada pelo processo descrito na publicação de Papirer, Schultz e Turchi (Eur. Polym. J., Vol. 20, N° 12, pp. 1155-1158, 1984).

Turvação A turvação das amostras de água é medida pela utilização de um fotómetro padrão de acordo com procedimentos padrão.

Medição do pH O pH das amostras de água é medido pela utilização de um medidor padrão de pH a aproximadamente 25 °C.

Alcalinidade A alcalinidade das amostras de água é medida pela utilização de procedimentos de titulação padrão.

Capacidade de oxidação A capacidade de oxidação das amostras de água é medida pela utilização do bem conhecido método CSB utilizando dicromato de potássio.

Exemplo 1 0 seguinte Exemplo ilustrativo envolve a utilização de um carbonato de cálcio tratado na superfície em combinação com um auxiliar de floculação polimérico para a purificação de duas amostras de lama diferentes. 0 referido carbonato de cálcio tratado na superfície compreende um carbonato de cálcio modificado e tem um valor dso de diâmetro de partícula médio ponderado de 1,6 ym (medido de acordo com o processo de sedimentação) e uma área de superfície específica de 45 m2/g (medida utilizando azoto e o processo de BET), antes do tratamento de superfície. 0 carbonato de cálcio natural tratado na superfície é coberto por um revestimento que compreende poliacrilato que tem uma densidade de carga catiónica de 7 mEq/g. 0 poliacrilato está presente no revestimento numa quantidade de 0,95% em peso, com base no peso seco do carbonato de cálcio. Como auxiliar de floculação polimérico, foi utilizado o auxiliar de floculação FLOPAM™ FB 608 comercialmente disponível (comercialmente disponível da SNF Floerger, França). O processo de purificação foi realizado numa amostra de lama mista (uma combinação de uma lama biológica e primária) colhida de STEP Collombey-Muraz e uma amostra de lama digerida colhida de STEP AIEE Penthaz. 200 mL da respectiva amostra de lama foram adicionados a uma pasta fluida de carbonato de cálcio tratado na superfície com um teor de carbonato de cálcio tratado na superfície de 44,2% em peso, com base no peso total da pasta fluida. Após agitação manual, a floculação foi finalizada pela adição do auxiliar de floculação polimérico. 0 auxiliar de floculação polimérico foi utilizado na forma de uma suspensão com um teor de auxiliar de floculação de 0,5% em peso, com base no peso total da suspensão. O teor de auxiliar de floculação numa amostra foi monitorizado para as respectivas amostras de lama. As Tabelas 1 e 2 resumem os detalhes das quantidades utilizadas do carbonato de cálcio tratado na superfície e a redução medida do auxiliar de floculação polimérico.

Tabela 1: resultados para a lama mista

Tabela 2: resultados para a lama digerida

Durante o processo de purificação da lama mista bem como para as amostras de lama digerida tratadas com uma combinação do carbonato de cálcio tratado na superficie e um auxiliar de floculação polimérico, foi obtida uma redução da concentração no intervalo de cerca de 42 a 47% pelo auxiliar de floculação polimérico. Pode-se, desse modo, concluir que durante um processo de purificação polimérico é necessária uma quantidade reduzida de auxiliar de floculação.

Exemplo 2 0 seguinte Exemplo ilustrativo envolve a utilização de um carbonato de cálcio tratado na superficie em combinação com um auxiliar de floculação polimérico para a purificação de duas amostras de lama diferentes. 0 referido carbonato de cálcio tratado na superficie compreende um carbonato de cálcio modificado e tem um valor dso de diâmetro de particula médio ponderado de 2,0 ym (medido de acordo com o processo de sedimentação) e a área de superficie especifica de 56 m2/g (medida utilizando azoto e o processo de BET), antes do tratamento de superficie. O carbonato de cálcio natural tratado pela superficie é coberto por um revestimento que compreende poli (cloreto de dialildimetilamónio) que tem uma densidade de carga catiónica de 6,2 mEq/g. O poli(cloreto de dialildimetilamónio) está presente no revestimento numa quantidade de 1,5% em peso, com base no peso seco do carbonato de cálcio. Como auxiliar de floculação polimérico, foi utilizado o auxiliar de floculação FLOPAM™ FB 608 comercialmente disponível (comercialmente disponível da SNF Floerger, França). O processo de purificação foi realizado numa amostra de lama mista (uma combinação de uma lama biológica e primária) colhida de STEP Collombey-Muraz e uma amostra de lama digerida colhida de STEP AIEE Penthaz. 200 mL da respectiva amostra de lama foram adicionados a uma pasta fluida de carbonato de cálcio tratado na superfície com um teor de carbonato de cálcio tratado na superfície de 31,0% em peso, com base no peso total da pasta fluida. Após agitação manual, a floculação foi finalizada pela adição do auxiliar de floculação polimérico. O auxiliar de floculação polimérico foi utilizado na forma de uma suspensão com um teor de auxiliar de floculação de 0,5% em peso, com base no peso total da suspensão. O teor de auxiliar de floculação polimérico numa amostra foi monitorizado para as respectivas amostras de lama. As Tabelas 3 e 4 resumem os detalhes das quantidades utilizadas do carbonato de cálcio tratado na superfície e a redução medida do auxiliar de floculação polimérico.

Tabela 3: resultados para a lama mista

Tabela 4: resultados para a lama digerida

Durante o processo de purificação da lama mista bem como para as amostras de lama digerida tratadas com uma combinação do carbonato de cálcio tratado na superfície e um auxiliar de floculação polimérico, foi observada uma redução da concentração no intervalo de cerca de 61 a 67% para o auxiliar de floculação polimérico. Pode-se desse modo concluir que durante um processo de purificação é necessária uma quantidade reduzida de auxiliar de floculação polimérica.

Exemplo 3 0 seguinte Exemplo ilustrativo envolve a utilização de um carbonato de cálcio modificado, isto é, o carbonato de cálcio não é coberto pelo revestimento que compreende pelo menos um polímero catiónico, em combinação com um auxiliar de floculação polimérico para a purificação de duas amostras de lama diferentes. 0 referido carbonato de cálcio modificado tem um valor dso de diâmetro de partícula médio ponderado de 1,6 μιη (medido de acordo com o processo de sedimentação) e uma área de superfície específica de 45 m2/g (medida utilizando azoto e o processo de BET), antes do tratamento de superfície.

Como auxiliar de floculação polimérico, foi utilizado o auxiliar de floculação FLOPAM™ FB 608 comercialmente disponível (comercialmente disponível da SNF Floerger, França). O processo de purificação foi realizado numa amostra de lama mista (uma combinação de uma lama biológica e primária) colhida de ETAPA Collombey-Muraz e uma amostra de lama digerida colhida de ETAPA AIEE Penthaz. 200 mL da amostra da respectiva lama foram adicionados a uma pasta fluida de carbonato de cálcio modificado com um teor de carbonato de cálcio tratado na superfície de 31,8% em peso, com base no peso total da pasta fluida. Após agitação manual, a floculação foi acabada pela adição do auxiliar de floculação polimérico. O auxiliar de floculação polimérico foi utilizado na forma de uma suspensão com um teor de auxiliar de floculação de 0,5% em peso, com base no peso total da suspensão. O teor de auxiliar de floculação polimérico na amostra foi monitorizado para as respectivas amostras de lama. As Tabelas 5 e 6 resumem os detalhes das guantidades utilizadas do carbonato de cálcio tratado na superfície e a redução medida do auxiliar de floculação polimérico.

Tabela 5: resultados para a lama mista

Tabela 6: resultados para a lama digerida

Durante o processo de purificação da lama mista bem como para as amostras de lama digerida tratadas com uma combinação do carbonato de cálcio modificado e um auxiliar de floculação polimérico, foi obtida uma redução da concentração no intervalo de 13 a 21% para o auxiliar de floculação polimérico.

Com um todo, pode ser concluido que a utilização do carbonato de cálcio modificado em combinação com um auxiliar de floculação polimérico tem apenas efeitos leves nas quantidades do auxiliar de floculação polimérico requerido para a floculação completa, isto é, abaixo de 21%. Em contraste, o carbonato de cálcio da invenção tratado na superficie atinge uma redução do auxiliar de floculação polimérico de até 7 9% em comparação com a concentração inicial.

Exemplo 4 0 seguinte Exemplo ilustrativo envolve a utilização de quantidades diferentes de um carbonato de cálcio tratado na superficie em combinação com um auxiliar de floculação polimérico para a purificação da água de rio. O referido carbonato de cálcio tratado na superfície compreende um carbonato de cálcio modificado e tem um valor dso de diâmetro de partícula médio ponderado de 2,0 ym (medido de acordo com o processo de sedimentação) e uma área de superfície especifica de 56 m2/g (medida utilizando azoto e o processo de BET), antes do tratamento de superfície. O carbonato de cálcio natural tratado na superfície é coberto por um revestimento que compreende poli(cloreto de dialildimetilamónio) com uma densidade de carga catiónica de 6,2 mEq/g. O poli(cloreto de dialildimetilamónio) está presente no revestimento numa quantidade de 1,5% em peso, com base no peso seco do carbonato de cálcio. Como auxiliar de floculação polimérico, foi utilizado o auxiliar de floculação Nerolan AG 580 comercialmente disponível (comercialmente disponível da Nerolan Wassertechnik GmbH, Alemanha). Nerolan AG 580 representa um poliacrilato que é isento de acrilamida.

Como Exemplo comparativo, foi utilizado sulfato de alumínio em combinação com uma poliacrilamida como auxiliar de floculação polimérico. Como auxiliar de floculação polimérico, foi utilizado o auxiliar de floculação Praestol 650 TR comercialmente disponível (comercialmente disponível da Ashland Deutschland GmbH, Alemanha). O processo de purificação foi realizado na água de rio Neva na Rússia amostra colhida de uma barragem de água. Quantidades diferentes do carbonato de cálcio tratado na superfície e 10 ppm de sulfato de alumínio, respectivamente, foram adicionadas a cerca de 450 mL de uma amostra de água. Após agitação a 400 U/min por cerca de 30 s, a floculação foi completada pela adição do auxiliar de floculação polimérico respectivo. A Tabela 7 resume os detalhes das quantidades utilizadas do carbonato de cálcio tratado na superfície, as quantidades utilizadas do auxiliar de floculação polimérico e os resultados físicos e químicos da purificação.

Tabela 7

Como um todo, pode-se concluir que a utilização do carbonato de cálcio tratado na superfície em combinação com um auxiliar de floculação polimérico tem um efeito positivo na qualidade da água obtida por um processo de purificação.

Exemplo 5 0 seguinte exemplo ilustrativo envolve a utilização de um carbonato de cálcio tratado na superfície em combinação com um auxiliar de floculação polimérico para a purificação de um rio em que o referido auxiliar de floculação está a ser adicionado em duas porções. 0 referido carbonato de cálcio tratado na superfície compreende um carbonato de cálcio modificado e tem um valor dso de diâmetro de partícula médio ponderado de 2,0 μΜ (medido de acordo com o processo de sedimentação) e uma área de superfície específica de 56 m2/g (medida utilizando azoto e o processo de BET), antes do tratamento de superfície. O carbonato de cálcio natural tratado na superfície é coberto por um revestimento que compreende poli(cloreto de dialildimetilamónio) que tem uma densidade de carga catiónica de 6,2 mEq/g. O poli(cloreto de dialildimetilamónio) está presente no revestimento numa quantidade de 1,5% em peso com base no peso seco do carbonato de cálcio. Como auxiliar de floculação polimérico, foi utilizado o auxiliar floculação disponível comercialmente Nerolan AG 580 (comercialmente disponível da Nerolan Wassertechnik GmbH, Alemanha). Nerolan AG 580 representa um poliacrilato que é livre de acrilamida. O processo de purificação foi realizado numa amostra de lama de rio retirada do rio Elba, perto de Hamburgo, Alemanha. O teor de sólidos da lama do rio foi adaptado para 17 g/L. 45 ppm do carbonato de cálcio tratado na superfície foram adicionadas à lama em condições de 350 rpm durante 5 segundos. O auxiliar de floculação polimérico foi adicionado em quantidades de 2.000 ppm. A adição pode ser feita numa ou mais porções. Deixou-se a mistura final assentar-se por 60 segundos, e a mesma foi verificada por inspeção visual. 0 sobrenadante era límpido sem partículas visíveis aparentes. A sedimentação mostrou uma separação adequada entre sólido e líquido. A estabilidade da lama floculada foi muito boa e determinada como descrito aqui adiante. A mistura assentada foi vertida 10x de uma proveta de vidro para outra e, finalmente, a mistura foi filtrada através de um peneiro de 200 pm. O filtrado foi verificado por inspeção visual. Se o filtrado permaneceu límpido, a estabilidade da lama floculada é considerada como muito boa. Se o filtrado revela ser turvo, então, a estabilidade da lama floculada é menos estável, dependendo do qrau de turbidez do filtrado.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Utilização de um carbonato de cálcio tratado na superfície para purificação de água e/ou desidratação de lamas e/ou sedimentos, em que pelo menos 1% da área de superfície acessível do carbonato de cálcio é coberto por um revestimento que compreende pelo menos um polímero catiónico, em que o carbonato de cálcio tratado na superfície compreende carbonato de cálcio modificado na superfície, que foi processado com polímeros catiónicos através de uma etapa de tratamento adicional, e em que o carbonato de cálcio modificado na superfície é obtido por reação de um carbonato de cálcio natural e/ou carbonato de cálcio precipitado com um ácido e com dióxido de carbono antes da preparação do carbonato de cálcio tratado na superfície, em que o dióxido de carbono é formado in situ pelo tratamento com ácido e/ou é fornecido de uma fonte externa.
2. Utilização de acordo com a reivindicação 1, em que as partículas de carbonato de cálcio do pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície tem um valor dso de diâmetro de partícula médio ponderado entre 0,01 ym e 250 ym, de preferência entre 0,06 ym e 225 ym, mais preferencialmente entre 1 ym e 200 ym, ainda mais preferencialmente entre 1 ym e 150 ym e mais preferencialmente entre 1 ym e 100 ym e/ou as partículas de carbonato de cálcio do carbonato de cálcio tratado na superfície têm uma área de superfície específica de 1 a 250 m2/g, mais preferencialmente de 2 a 200 m2/g, ainda mais preferencialmente de 30 a 150 m2/g e mais preferencialmente de 30 a 100 m2/g.
3. Utilização de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, em que o revestimento do carbonato de cálcio tratado na superfície compreende pelo menos um polímero catiónico com uma densidade de carga positiva no intervalo de 1 mEq/g e 15 mEq/g, mais preferencialmente no intervalo de 2,5 mEq/g e 12,5 mEq/g e mais preferencialmente no intervalo de 5 mEq/g e 10 mEq/g e/ou o revestimento do carbonato de cálcio tratado na superfície compreende pelo menos um polímero catiónico em que pelo menos 60% das unidades de monómero têm uma carga catiónica, de preferência pelo menos 70%, mais preferencialmente pelo menos 80%, ainda mais preferencialmente pelo menos 90% e ainda mais preferencialmente igual a 100%.
4. Utilização de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, em que o revestimento do carbonato de cálcio tratado na superfície compreende pelo menos um polímero catiónico que tem um peso molecular Mw médio ponderado inferior a 1.000.000 g/mol, mais preferencialmente de 50.000 a 750.000 g/mol, ainda mais preferencialmente de 50.000 a 650.000 g/mol e mais preferencialmente de 100.000 a 300.000 g/mol.
5. Utilização de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, em que o revestimento do carbonato de cálcio tratado na superfície compreende pelo menos um polímero catiónico que é um homopolímero com base em unidades monoméricas selecionadas do grupo que consiste em sais de dialildialquil amónio; aminas terciárias e quaternizadas; iminas quaternizadas; de preferência, cloreto de dialildimetil amónio.
6. Utilização de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, em que o revestimento do carbonato de cálcio tratado na superfície compreende pelo menos um polímero catiónico que é um copolímero com base em unidades monoméricas selecionadas de sais de dialildialquil amónio e unidades de comonómero selecionadas do grupo que consiste em acrilamida; metacrilamida; Ν,Ν-dimetil acrilamida; ácido acrílico; ácido metacrílico; ácido vinil sulfónico; vinil pirrolidona; acrilato de hidroxil etilo; estireno; metacrilato de metilo; acetato de vinilo e misturas destes.
7. Utilização de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, em que pelo menos 10% da área de superfície acessível do carbonato de cálcio são cobertos por um revestimento que compreende um polímero catiónico, de preferência pelo menos 20% da área de superfície acessível, mais preferencialmente pelo menos 30%, ainda mais preferencialmente pelo menos 40% e mais preferencialmente pelo menos 50% da área de superfície acessível.
8. Utilização de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, em que o carbonato de cálcio tratado na superfície é na forma de pó e/ou na forma de grânulos ou na forma de uma pasta fluida.
9. Utilização de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, em que o carbonato de cálcio tratado na superfície é utilizado em combinação com pelo menos um auxiliar de floculação polimérico.
10. Utilização de acordo com a reivindicação 9, em que o auxiliar de floculação polimérico tem um peso molecular Mw médio ponderado no intervalo de 100.000 a 10.000,00 g/mol, de preferência no intervalo de 300.000 a 5.000.000 g/mol, mais preferencialmente no intervalo de 300.000 a 1.000.000 g/mol e mais preferencialmente no intervalo de 300.000 a 800.000 g/mol e/ou o auxiliar de floculação polimérico é um polimero não iónico ou iónico, de preferência um polimero catiónico ou aniónico selecionado de poliacrilamidas, poliacrilatos, poli(cloreto de dialilmetilamónio), polietilenoiminas, poliaminas, amidos e misturas dos mesmos.
11. Material compósito que compreende um carbonato de cálcio tratado na superfície e impurezas que podem ser obtidas por um processo para a purificação de água e/ou desidratação de lamas e/ou sedimentos, o processo compreendendo as seguintes etapas de a) fornecer água a ser purificada e/ou lama e/ou sedimento para serem desidratados que compreendem impurezas; b) fornecer pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície, em que pelo menos 1% da área de superfície acessível do carbonato de cálcio é coberto por um revestimento que compreende pelo menos um polímero catiónico, e c) pôr a água e/ou lama e/ou sedimento da etapa a) em contacto com o pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície da etapa b) para obter um material compósito de carbonato de cálcio tratado na superfície e impurezas em que o carbonato de cálcio tratado na superfície é obtido por reação de um carbonato de cálcio natural e/ou carbonato de cálcio precipitado com um ácido e com dióxido de carbono antes da preparação do carbonato de cálcio tratado na superfície, em que o dióxido de carbono é formado in situ pelo tratamento ácido e/ou é fornecido de uma fonte externa.
12. Material compósito de acordo com a reivindicação 11, em que a água e/ou lama e/ou sedimento da etapa a) é selecionado de águas residuais industriais, água potável, águas residuais urbanas, lama tal como lama de porto, lama de rio, lama costeira ou lama digerida, águas residuais ou águas de processo de cervejarias ou outras indústrias de bebidas, águas residuais ou águas de processo na indústria do papel, indústria de cor, tintas ou revestimentos, águas residuais agrícolas, águas residuais de matadouro, águas residuais da indústria do couro e indústria de curtimento de couro.
13. Material compósito de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 ou 12, em que as partículas de carbonato de cálcio do pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície têm um valor dso de diâmetro de partícula mediano ponderado entre 0,01 ym e 250 ym, de preferência entre 0,06 ym e 225 ym, mais preferencialmente entre 1 ym e 200 ym, ainda mais preferencialmente entre 1 ym e 150 ym e mais preferencialmente entre 1 ym e 100 ym e/ou as partículas de carbonato de cálcio do pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície têm uma área de superfície específica de 1 a 250 m2/g, mais preferencialmente de 20 a 200 m2/g, ainda mais preferencialmente de 30 a 150 m2/g e mais preferencialmente de 30 a 100 m2/g.
14. Material compósito de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, em que o revestimento do pelo menos um carbonado de cálcio tratado na superfície compreende pelo menos um polímero catiónico que tem uma densidade carqa positiva no intervalo de 1 mEq/g e 15 mEq/g, mais preferencialmente no intervalo de 2,5 mEq/g e 12,5 mEq/g e mais preferencialmente no intervalo de 5 mEq/g e 10 mEq/g e/ou o revestimento do pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície compreende pelo menos um polímero catiónico em que pelo menos 60% das unidades monoméricas têm uma carga catiónica, de preferência pelo menos 70%, mais preferencialmente pelo menos 80%, ainda mais preferencialmente pelo menos 90% e mais preferencialmente igual a 100%.
15. Material compósito de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 14, em que o revestimento do pelo menos um carbonado de cálcio tratado na superfície compreende pelo menos polímero catiónico com um peso molecular Mw médio ponderado inferior a 1.000.000 g/mol, mais preferencialmente de 50.000 a 750.000 g/mol, ainda mais preferencialmente de 50.000 a 650.000 g/mol e mais preferencialmente de 100.000 a 300.000 g/mol.
16. Material compósito de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 15, em que o revestimento do pelo menos um carbonado de cálcio tratado na superfície compreende pelo menos polímero catiónico que é um homopolímero com base em unidades monoméricas selecionadas do grupo que consiste em sais de dialildialquil amónio; aminas terciárias e quaternizadas; iminas quaternizadas; de preferência sais de dialildialquil amónio.
17. Material compósito de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 15, em que o revestimento do pelo menos um carbonado de cálcio tratado na superfície compreende pelo menos polímero catiónico que é um copolímero com base em unidades monoméricas selecionadas de sais de dialildialquil amónio e unidades de comonómero selecionadas do grupo que consiste em acrilamida; metacrilamida; Ν,Ν-dimetil acrilamida; ácido acrílico; ácido metacrílico; ácido vinil sulfónico; vinil pirrolidona; acrilato de hidroxil etilo; estireno; metacrilato de metilo; acetato de vinilo e misturas dos mesmos.
18. Material compósito de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 17, em que pelo menos 10% da área de superfície acessível do carbonato de cálcio são cobertos por um revestimento que compreende um polímero catiónico, de preferência pelo menos 20% da área de superfície acessível, mais preferencialmente pelo menos 30%, ainda mais preferencialmente pelo menos 40% e mais preferencialmente pelo menos 50% da área de superfície acessível.
19. Material compósito de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 18, em que o pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície é na forma de pó e/ou na forma de grânulos e na forma de uma pasta fluida.
20. Material compósito de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 19, em que o processo compreende ainda a etapa d) de pôr a água a ser purificada e/ou lama e/ou sedimento a serem desidratados da etapa a) em contacto com pelo menos um auxiliar de floculação polimérico.
21. Material compósito de acordo com a reivindicação 20, em que o auxiliar de floculação polimérico tem um peso molecular Mw médio ponderado no intervalo de 100.000 a 10.000,00 g/mol, de preferência no intervalo de 300.000 a 5.000.000 g/mol, mais preferencialmente no intervalo de 300.000 a 1.000.000 g/mol e mais preferencialmente no intervalo de 300.000 a 800.000 g/mol e/ou o auxiliar de floculação polimérico é um polímero não iónico ou iónico, de preferência um catiónico ou aniónico selecionado de poliacrilamidas, poliacrilatos, poli(cloreto de dialilmetilamónio), polietilenoiminas, poliaminas, amidos e misturas dos mesmos.
22. Material compósito de acordo com qualquer uma das reivindicações 20 ou 21, em que a etapa c) e a etapa d) são realizadas simultaneamente ou separadamente, de preferência simultaneamente.
23. Material compósito de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 22, em que a etapa c) e a etapa d) são realizadas cobrindo-se pelo menos parcialmente a superfície da água e/ou lama e/ou sedimento a serem tratados da etapa a) com o pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície da etapa b) e/ou misturar a água e/ou lama e/ou sedimento a serem tratados da etapa a) com o pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície da etapa b).
24. Material compósito de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 23, em que a etapa c) e/ou a etapa d) são repetidas um ou mais vezes.
25. Material compósito de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 24, em que o material compósito do pelo menos um carbonato de cálcio tratado na superfície e impurezas é removido da fase de água e/ou lama e/ou sedimento por filtração, sedimentação e/ou centrifugação.