CN1105286A

CN1105286A - 改善蒙脱石粘土的抗污染性的方法

Info

Publication number: CN1105286A
Application number: CN94116593A
Authority: CN
Inventors: L·梶田
Original assignee: Amcol International Corp
Current assignee: Amcol International Corp
Priority date: 1993-09-29
Filing date: 1994-09-29
Publication date: 1995-07-19
Also published as: CA2131335A1; EP0645181A2; AU7429594A; US5578219A; ZA947532B; JPH07171557A; JP2637050B2; KR950007915A; US5476142A; AU672528B2; EP0645181A3; US5556547A; US5407879A; TW332157B

Abstract

一种处理开采和干燥后的粘土的方法，以改善它与污水接触时的性能。在将粘土干燥至水含量≤ 12％后用含有至少0.5％(按粘土的干重计)水溶性聚合物的水溶液来浸渍粘土并使粘土的水含量＞12％，最好≥15％，再干燥至≤12％。这种将粘土重新湿润以使其水合和浸渍聚合物，再将其干燥的步骤出色地改善了该粘土与污水接触时的吸污水能力和粘度，和在用作钻井泥浆时的流变学性能及用作化妆品及制药工业中的悬浮剂的性能。

Description

本发明涉及一种改进蒙脱石粘土对污水的吸收能力的方法，所说的蒙脱石粘土较好是水可膨胀的蒙脱石粘土（如钠膨润土），并且还涉及一种改进非膨胀性蒙脱石粘土（如钙膨润土）的吸收能力和絮凝能力的方法。根据本发明，改进水可膨胀性蒙脱石粘土的较好方法包括以下几个步骤：干燥采矿得来的水可膨胀性粘土，将干燥的粘土与一种水溶性聚合物均匀混合，然后用水使粘土和聚合物再次润湿，以便使水溶性聚合物浸透粘土，最后再次干燥粘土。经过处理的、再次润湿的、被聚合物浸渍并被再次干燥的这种水可膨胀性粘土，用于下列用途具有令人意想不到的好处，例如，用作为污水吸收剂或是用作为形成池塘、污泥贮存池和有害的废弃物封锁区的阻挡层;用于油井的钻井泥浆，其中污水是在钻井过程中遇到的;用于漏失的循环液，其中污水是在钻井过程中遇到的;用作为污水吸收材料，以在底板中和柔韧的多层制品中形成污水阻挡层;用于吸收污水的制品，如尿布、止血垫等制品;以及用于利用水可膨胀性粘土的吸水性来吸收污水的其它任何目的和任何环境。为了改善蒙脱石粘土的吸收能力和与其它颗粒一起絮凝的能力，首先将粘土（例如钙膨润土）任选地酸活化，干燥至含水量约为12%（重量）或更低，再与一种水溶性聚合物混合，并再次润湿至含水量至少约为15%（重量），从而使聚合物溶解，并且使聚合物浸透粘土，接着再次干燥。

水可膨胀的蒙脱石粘土具有广泛的工业用途，这些用途取决于粘土能吸收数倍于其自身重量的水的能力。然而，这类水可膨胀性粘土（如钠膨润土）如果吸收的水被碱金属或碱土金属的水溶性金属盐污染，特别是被硫酸盐或含卤盐，如氯化钠、氯化镁、溴化钙、氯化钙、氯化钾、含盐的浓稠液体等物质的污染，则会失去它大部分的吸收力。一些膨润土，如授予Clem的美国专利US2，672，442中公开的兰膨润土，需要吸收钙房离子来提供可接受的水膨胀性和胶体性质，以便于通过工业验收。本发明的方法出人意料地提供了这样一些膨润土，特别是钙膨润土和高度水可膨胀的钠膨润土，它们能够持续地吸收污水和/或从污水中吸附污物。

根据本发明，用作为原材料的较好的蒙脱石粘土为非蓝色钠膨润土（绿色到黄绿色到黄色到奶油色），这类非蓝色钠膨润土具有工业上可接受的水可膨胀性和胶体特性，并且具有Fe⁺³/Fe⁺²比高于1，较好是至少为3，最好是在约5～约15的范围内。然而，本发明的工艺和工艺产物对改进任何蒙脱石粘土的一个或多个特性，特别是改善污水吸收性或吸附性，尤其是使高水可膨胀性的钠膨润土提高吸水能力，使钙膨润土提高吸污能力，并对蓝色膨润土的改善更为明显，这一点可从实施例的数据看出。本发明处理过的蒙脱石粘土的某些工业用途将在下面叙述，在所说的工业用途中，当干燥的粘土（例如钠膨润土）一旦与污水接触时，就会对其自身的吸收能力或吸污能力产生不利的影响。

授予Clem的美国专利US4，021，402公开了将膨润土与一种水溶性聚合物及一种分散剂结合在一起，从而提高对含盐污水的吸收能力。授予Alexander的美国专利US4，613，542和US4，624，982公开了将一种水可膨胀性粘土和一种水溶性阴离子聚合物在水中混成浆液，抑制了水可膨胀粘土的膨胀，其目的是使一种能被水浸透的制品更容易地被粘土泥浆所浸渍。然后，加热被渗透的制品，从而破坏了聚合物，由此使粘土恢复成水可膨胀的粘土。根据美国专利US4，613，542和US4，624，982，粘土浆液使粘土完全水合，使含水量至少为150%。（按粘土的干重计算），并且暂时抑制了粘土的水可膨胀性。按照本发明，粘土的这一完全再润湿至如此高的含水量是没有用的，因为后面的再干燥步骤将是非常昂贵的，并且若以聚合物溶液浸渍粘土，聚合物溶液将会太稀，以至于达不到本文所公开的优点。

1.钻探泥浆

在以旋转式方法钻井时，通常的步骤是在钻进作业时，使钻探泥浆或是钻探冲洗液连续地循环进出于钻孔。用泵将钻探泥浆从泥浆池中泵入钻杆，泥浆经过钻杆进入钻孔的底部。然后，钻探泥浆向上流过介于钻孔孔壁和钻杆之间的环形空间，最后通过一个泥浆槽，从钻孔流回到泥浆池，泥浆池里的泥浆在经过钻孔进行再循环之前受到机械处理或化学处理。

钻探泥浆可用来达到若干个目的，即：钻进速度、成本、效率等因素的影响和操作安全性。钻探泥浆使钻头润滑并冷却，用作为一种载体，将钻屑从钻孔中携带出来，并且提供与形成孔壁的静水压力相等的足够的压力，以防止钻孔壁在钻井过程中塌方。通过使用合适的泥浆配方，阻止了由于钻井时穿透的地层周围遇到的气体和流体进入钻孔，并且可防止由于这些地层流体不受控制地流入而引起的可能的倒塌或破裂。钻探泥浆也发挥出一种“造壁”的作用，它通常在钻孔壁上形成一层很薄的泥皮，由此密封钻孔并减少水流失到穿透的地层里。

一种可接受的泥浆必须是具有稠度而又是一种粘度较低而能够自由流动的流体，以便于容易地泵送。该泥浆还必须具有一个可接受的凝胶强度，如果循环被中断，以便于使固体物质悬浮，并且防止固体在钻头处的堆积，由此避免机械卡阻。可接受的钻探泥浆既可以是油基的，也可以是水基的，它们通常须经过处理以便提供流变性质，这些流变性质使它们特别合乎需要，并且对钻井特别有用。例如，钻探泥浆可用硫酸钡（重晶石）或硫化铝（方铅矿）处理，以此提高它们的密度。

钻井工艺的效率与泥浆从钻孔壁和钻杆之间的环状空间流上来的速度有关。这一速度依次与泥浆的粘度、密度和流动特性有关。另外，人们都知道，钻探泥浆的粘度依赖于泥浆的质量、浓度及其胶质固体的分散状态。当进行钻进作业时，泥浆的流变特性可能受到诸如钻进的地层的自然条件、泥浆中水的损失或增加、可引起泥浆絮凝的化学活性污物、泥浆的pH值、以及在较深的钻井深度处遇到的温度和压力的升高等各种因素的不利影响。为了保持可操作的粘度，泥浆必须进行配制以适应于在工作中遇到的各种环境和条件。既然效率上的改进是以提高泥浆的粘度和密度来实现，因此，对一个给定深度下的特定地层最好是选择最佳的钻探泥浆配方，以使其具有在作业上可行的最高粘度和密度。

通常由于经济的原因，只要有可能，在钻进操作的全过程中都使用水基的钻探泥浆。水基钻探泥浆中的悬浮固体一般是由高岭石、蒙脱石等的物组中选择出来的粘土。这些粘土将所需的触变性赋予了钻探泥浆，并且也用相对不透水的膜（通常称为“泥皮”）覆盖在井壁上，这种泥皮延缓了流体从油井中流失到由钻井而穿透的地层中。这些悬浮的，水可膨胀的粘土的性质实际上由于粘土与含盐污水接触而受到不利的影响，其结果是使粘土的膨胀性能降低和伴随而来的较低的粘度和更多的流体损失。

一种可用于水基钻探泥浆的典型蒙脱石粘土是钠膨润土。该膨润土作为胶质粒子分散在水基液体中，并且将不同程度的触变性赋予钻探泥浆。如果将一种水溶性聚合物加入到粘土里，然后用水将粘土再次润湿，并再次干燥，在如此处理之后，当钠膨润土以及其它的水可膨胀膨润土用于制备水基钻探泥浆时，尽管在钻进过程中与污水接触，也仍具有出色的流变性质。

2.循环液漏失

在旋转式钻进操作中经常会遇到的一个困难包括令人不能接受的大量钻探泥浆流失到由钻井而穿透的多孔或有裂缝的岩层中。钻探泥浆的流失称为“井漏”，这种岩层称为“钻液漏失区”或“漏失钻液的地区”。

当油井遇到具有通常的高渗透性地层或是具有天然生成的裂隙、沟渠、细孔沙石岩层、裂缝或多穴岩层、或其它类型的以缝隙、沟渠或类似开口类型为特征的岩层时，就会导致了钻探泥浆流失。于是发生了井漏。另外，特别是当换成相对较重的泥浆以便于控制较高的内部地层压力时，由钻探泥浆的静水压力造成岩层断裂，也可能发生井漏。

当发生井漏时，通过钻杆组泵入油井中的钻探泥浆进入裂缝岩层的裂缝中或进入多孔岩层的孔隙中，并从钻孔中流失，因此，使钻探泥浆不能返回到地面上。在最严重的情况下，钻液漏失区使钻探泥浆以它被泵入钻孔那样快的速度流失，并且，在不那么严重的情况下，钻探泥浆的循环量可能大大地减少，最终导致钻进作业停工。在改变计划之前，正常情况下允许的钻探泥浆漏失的最大量大约为每小时1桶。如果漏失了更大量的钻探泥浆，就需要采用整治措施。通常情况下，直到将漏失钻液的地层封闭并重新建立钻探泥浆循环后，才会恢复钻井。

正常循环的中断妨碍了从钻孔中运送出碎屑和其它物料并导致水静压力降低，可能随之而来的是高压地层液体注入钻孔，这可导致泥浆等物质在产油区泛滥，并且可能最终引起钻杆组卡在钻孔中。即使在循环液不完全漏失且一部分钻探泥浆能返回地面的情况下，也必须连续地补充流进钻液漏失区的钻探泥浆。如果钻探泥浆漏失非常多，那么继续钻井或进行油井作业的成本就太高了。因此，钻探泥浆的漏失是以必须防止或尽可能快地排除为条件的。

控制井漏的最好方法是实施一个不发生泥浆漏失的钻井方案。然而，目前的情况是，甚至最正确的钻井技术也避免不了井漏。因此，曾经使用许多方法去试图堵塞钻液漏失区的裂缝或孔隙，以防止钻探泥浆漏失。人们把各种不同的物料与钻探泥浆一起泵入油井中，以试图桥接或填充钻液漏失区的裂缝或孔隙。结果发现，某些物料在一定的钻井条件下是成功的，但同样的物料在其它的钻井条件下则是不成功的。

一个普通的方法是提高钻探泥浆的粘度，或是提高钻探泥浆流入地层的阻力。其它技术包括将粗粒物料添加到钻探泥浆中，例如棉籽壳、软木塞、木屑、珍珠岩、磨碎的胡桃壳、干草、刨花、粒状塑料、蛭石、岩石、云母片、皮革条、粒煤、豌豆、水稻、海绵、羽毛、粪肥、鱼鳞、玉米芯、玻璃纤维、沥青、磨碎的轮胎、麻袋、或其它纤维品。通过向钻探泥浆中添加这些纤维状、薄片状或粒状的固体，并将获得的混合物泵入钻孔，在导致钻探泥浆泄漏的裂缝或孔隙上形成桥状或栅网状物。

虽然常常用这些物料块去堵塞钻液漏失区，但不能保证成功地堵塞这些漏失区。即使将大量的含固体的钻探泥浆泵入钻孔，也可能根本不形成覆盖在漏失区的裂缝或孔隙上的桥状物或栅网状物。况且，引入含有百分比较高的块状固体的大量钻井泥浆，会造成压力波动，这将引起进一步破裂，并因此导致更多的裂缝而发生更多的钻探泥浆漏失。也已证明，粗粒物料在堵塞多孔地层方面是失败的，因为在较高的钻井压力下，它们具有被磨损的倾向，因而体积减小，并且变成泥浆状，以致于“蠕动”地进入地层开口而不形成有效的堵塞。

膨润土和一种水溶性聚合物互相混合，然后用足以溶解聚合物的水将混合物再润湿，由此使聚合物浸渍再润湿的粘土，接着，将粘土再次干燥，正如下文更详细的叙述一样，经过这样处理的粘土被赋予这样一个能力，即含水液体的粘度随时间的延长而持续增加，以致于在钻井过程中，当粘土进入漏失区的孔隙时，尽管与污水接触，粘土也能持续膨胀而有效地进行堵塞。

3.吸水性和水可膨胀性

按照本发明的原理，当粘土与水溶性聚合物充分接触时，水可膨胀的粘土得到再湿润，结果使溶解了的聚合物浸渍入粘土中，并且在此之后，将粘土再次干燥，这样，就使经过处理的粘土在与污水接触时具有新的出乎意料的吸水性和水可膨胀性，使该粘土对许多工业生产和工艺都非常有用。根据本发明的原理，用水溶性聚合物将水可膨胀的粘土再润湿而浸渍粘土，并再次干燥，这样，使得粘土在与污水接触时具有出乎意料的吸污水性和水膨胀性，由此使该粘土非常适用于潮湿的、不透水的、刚性的和柔性的水密封层或阻挡层，例如刚性或柔性的护墙板、柔性的水阻挡层，所说的水阻挡层是由于本发明处理过的水可膨胀粘土夹在两层带有或不带有针刺状纤维的纤维层之间而形成的;还可用于防止被含有金属盐的工业废物污染了的水渗过含有一种或几种处理过的水可膨胀的粘土的土壤;以低粘度可喷雾的形式或膏状或油灰状的形式用作防水组分，使用时可以采用喷雾的方法，也可利用填缝枪或泥刀等工具来涂抹;与一种或几种合成橡胶和/或增塑剂一起使用，以防止污水通过这些组分而渗漏;与其它的添加剂诸如黄原酸树胶和/或其它树胶一起使用，以便在污水中保持稳定性;与其它成分一起制成一种柔性灰浆组合物，用于封闭被污水污染的钻孔;以及在生产的层状防渗制品中用作水可膨胀材料，以防止污染水由该处渗漏。

4.废污泥的稳定化、固化和/或浓缩

蒙脱石粘土，特别是由蒙脱石粘土与季胺化合物反应而生成的蒙脱石有机粘土，对于物理截留废液和泄漏液，特别是有机废液，是很有用的。例如，为了用粘土吸附废物，可将蒙脱石粘土或亲有机的蒙脱石粘土与含水的或有机的废液混合。ASTM染色液体过滤试验＃9095对稳定且浓缩的污泥进行测试，来测定在24小时内是否有任何游离的液体通过一个支撑着的60目圆锥形筛子而落下。通常情况下，将约5%至100%（重量，按污泥的重量计）的蒙脱石与污泥混合而使其固化。通常地，需要一种亲有机的蒙脱石粘土来充分地浓缩含有有机物的污泥，以便通过染色液体过滤试验＃9095。通常，约1.0至约50磅的蒙脱石粘土就足够了。若要通过ASTM＃9095试验，按照本发明处理的粘土，其用量可比粘土/聚合物的干燥混合物的用量少。然后通过例如使含废物的粘土与硅酸盐水泥混合的手段，可以将含废物的粘土物理滞留在固体基质中。美国专利US4，650，590和美国专利US4，149，968中描述了使用一般的含蒙脱石粘土的组合物对含有无机或有机的废物的废污泥进行的稳定化处理，此处收入以供参考。

按照本发明处理的蒙脱石粘土，在吸收溶于水的污物和吸附在水中乳化的有机废液方面，以及用于污泥固化和污泥浓缩方面都是有用的。

5.从废水中絮凝杂质

蒙脱石粘土，特别是钠膨润土，具有一种长链结构，该结构在介于蒙脱石粘土层间提供了许多位置，这些位置通过阴离子粘土电荷可用来吸附无机污染物，或为了生成一种有机粘土的反应而吸附到大量的亲油位置上。通过将阳离子聚合物（例如聚丙烯酰胺）与蒙脱石或亲有机粘土组合，阴离子污染物被吸引到聚合物上，而聚合物又被吸引到粘土碎片上，由此使污染物与粘土一起絮凝，以便使絮状物很容易被除去。这样分离污染物的例子可在美国专利US3，487，928、US2，367，384和US4，517，094中见到，这里收入以供参考。

按照本发明处理的蒙脱石粘土，在污染物的絮凝方面也是很有用的，而且能使蒙脱石絮状物很容易从液体中分离出来。

6.泥浆挖掘

蒙脱石粘土，例如高度水可膨胀的钠膨润土在泥浆状态下（例如1重量份粘土对5至10重量份水，通常是10至30重量份的水）也是很有用的，在挖沟时它可用来防止沟的侧壁倒塌。挖掘时，将膨润土/水的泥浆泵入沟中，并且泥浆中的粘土沉积在沟的被挖掘的侧壁和底壁或者说是在沟的地板表面上，以便与被挖掘的沟壁一起共同支持沟壁上的泥土。本发明处理过的蒙脱石粘土提供了在泥浆挖掘方面更好的结果，当挖掘出污水时，提供了结构上更稳定的侧壁，并且，在挖好的沟壁或其它堤壁上提供了一种表面粘土皮，由此提供了不渗透或低渗透污水的壁面。

在下面的美国专利中公开了按照本发明的对再润湿的、聚合物浸渍的、以及再干燥的这种水可膨胀粘土的工艺和应用的例子，此处列出的所有例子仅供参考：Clem的美国专利US3，186，896;Clem的美国专利US4，048，373;Clem的美国专利US4，021，402;Clem的美国专利US4，084，382;Clem的美国专利US4，087，365;Clem的美国专利Clem US4，279，547;McGroarty的美国专利US4，316，833;Piepho的美国专利US4，332，693和US4，462，470;Blais的美国专利US4，344，722;Kimgsburg的美国专利US4，439，062;Harriett的美国专利US4，534，925;Harriett的美国专利US4，534，926;Alexander的美国专利US4，634，538;Harriett的美国专利US4，668，724;Harriett的美国专利US4，696，698;Haxviett的美国专利US4，696，699;Alexander的美国专利US4，886，550;Alexander的美国专利US4，836，940;Harriett的美国专利US4，733，989;Alexander的美国专利US4，832，793;Harriett的美国专利US4，810，573;Alexander的美国专利US4，847，226;Colangelo的美国专利US4，936，386和US4，919，989;Alexander等人的美国专利US4，919，818和US4，944，634，以及Alexander的美国专利US5，112，665。

当按照本发明处理水可膨胀的膨润土（例如钠膨润土）的原料粘土时，就达到了出色的胶结强度。本发明的处理方法是将原料粘土与一种水溶性聚合物组合在一起，将粘土再润湿以使聚合物溶解并使聚合物浸渍入粘土中，然后将粘土再干燥至含水量低于12%（重量）。以再润湿、聚合物浸渍和再干燥处理之后，该粘土就成为出色的悬浮剂，众所周知，被大量地应用于化妆品和制药工业中。

简单地说，本发明涉及一种处理蒙脱石粘土的方法，特别是处理膨润土，如钠膨润土（吸收）和钙膨润土（吸附）以及亲有机物质的蒙脱石粘土的方法，以此来提高它们对污水的吸收能力和对污物的吸附能力。按照本发明，将采矿得来的粘土干燥，然后将粘土与一种水溶性聚合物混合，聚合物较好是固体且为细微分散的形态，使粘土和聚合物的混合物与水接触，以使聚合物溶解并再润湿粘土，但不使粘土完全水合，而使溶解了的聚合物浸渍入粘土中，然后，将粘土重新干燥，从而使粘土性质得到意想不到的改善。

首先，进行粘土普遍的初步干燥，以使水含量减少至12%或更低，然后，将粘土与一种水溶性聚合物混合，接着用水再润湿，以使水含量高于12%（重量），较好是从约15%（重量）至约100%（重量，按粘土的干重计），从而使溶解了的聚合物浸渍粘土，然后，将浸渍过聚合物的粘土再次干燥，使水含量约为粘土干重的12%（重量）或更低。应以水和足够量溶解了的聚合物来再湿润粘土，以此来浸渍粘土，以使粘土中的聚合物含量约为粘土干重的0.5%（重量），较好为约1%至约10%（重量），更好为约2%至约10%（重量）然后将浸渍过聚合物的粘土再干燥，使其水分含量降至约12%（重量）或更低，这些步骤出乎意料地改进了污水吸收性和粘度特性，且出乎意料地提高了用于油井钻井泥浆的粘土的流变学性能，降低了在钻孔中遇到污水时的循环液漏失;并且提供了出乎意料地高的对污水的吸收作用以及由于形成了以水膨胀性粘土为基体的水隔离层而增强了对污水的滞留作用，因为该隔离层阻止了污水的流动。较少量聚合物（低至约为粘土干重的0.1%（重量））即可提供一些有利的效果，而高于粘土干重约10%的聚合物量也只能提供比前者略为增强的效果，但提高的效果不足以与由于额外增加了水溶性聚合物而导致提高了的价格相比。

因此，本发明的一个方面是提供一种用于改善蒙脱石粘土的化学性质和/或物理性质的新的和改进的方法，所说的蒙脱石粘土特别是指钙膨润土以及高度水膨胀性粘土，例如钠膨润土。本发明的工艺包括再润湿粘土并同时用聚合物浸渍粘土以及再干燥等几个步骤，由此改善了粘土在一个或多个工业领域中的应用，这些应用有：水可膨胀性粘土用于改善与污水接触时它们自身的凝胶强度;改善与污水接触时的悬浮性能;改善与污水接触时对污水的吸收能力;借助于吸附作用和/或絮凝作用改善从污水中除去污物的能力;改善使污水固化或增稠的能力;或改善使污染的含水液体提高粘度的能力。

本发明的另一个方面是提供一种用于处理蒙脱石粘土，特别是钙膨润土和高度水可膨胀性粘土（例如钠膨润土）的新的和改进的方法。该方法是使粘土在接触污水之前，首先将粘土干燥至含水量约为12%（重量）或更低;将干燥的粘土与一种水溶性聚合物均匀混合;用水将干燥了的粘土再湿润至含水量高于12%（重量），优选至少高于约15%（重量），最好是约15%（重量）至约35%（重量），或在使用双次水合方法时，使其含水量达到约100%（重量），与此同时，以溶解了的聚合物浸渍粘土;然后把浸渍过聚合物的粘土再干燥至含水量约为粘土干重的12%（重量）或更低。

本发明的第三方面是提供一种用于处理蒙脱石粘土，特别是钙膨润土和高度水可膨胀性粘土（例如钠膨润土）的新的和改进的方法，以此来保持它们作为一种阻挡层来阻挡各种液体（诸如有机液体，最可能的是污水）流动的有效性。该方法包括以下几个步骤：首先将粘土干燥至含水量约为12%（重量）或更低;将干燥的粘土与水溶性聚合物均匀混合;用水将粘土再湿润至含水量高于约12%（重量），较好是至少高于约15%（重量），以便使溶解了的聚合物浸渍粘土;然后再将浸渍过聚合物的粘土干燥至含水量约为12%（重量）或更低（皆按粘土干重计）。

本发明的第四方面是提供一种用于处理蒙脱石粘土，特别是钙膨润土和高度水可膨胀性粘土（例如钠膨胀土）的新的和改进的方法，该方法是将粘土干燥至含水量约为12%（重量）或更低，以保持它们与污水接触时的有效性，在将粘土初步干燥至含水量约12%（重量）或更低之后，将干燥的粘土与水溶性聚合物均匀地混合;用水将粘土再湿润至含水量高于约12%（重量），最好是至少高于约15%（重量），与此同时，以溶解了的聚合物浸渍粘土;然后再将粘土干燥至含水量约为12%（重量）或更低，以此来改善粘土与污水接触时的凝胶强度。

本发明的第五方面是提供一种用于处理蒙脱石粘土，特别是钙膨润土和高度水可膨胀性粘土（例如钠膨润土）的新的和改进的方法，该方法是将粘土干燥至含水量约为12%（重量）或更低;将干燥的粘土与水溶性聚合物均匀地混合;用水将粘土再湿润至含水量高于约12%（重量），最好是至少高于约15%（重量），以使溶解的聚合物浸透粘土;然后再将浸渍过聚合物的粘土干燥至含水量约为12%（重量）或更低，由此改善粘土在含有溶解污染物的水分散体中使固体或不混溶的液体悬浮和/或絮凝的能力。

本发明的第六方面是提供一种用于处理蒙脱石粘土，特别是钙膨润土和高度水可膨胀性粘土（例如钠膨润土）的新的和改进的方法，该方法是将粘土干燥至含水量约为12%（重量）或更低;通过使干燥的粘土与一种水溶性聚合物均匀混合来保持水可膨胀性粘土在污水中的有效性;用水将粘土再次润湿至含水量高于约12%（重量），较好为至少高于约15%（重量），以使溶解了的聚合物浸透粘土;然后再将浸渍过聚合物的粘土干燥至含水量约为12%（重量）或更低，以此来改善粘土的污水吸收能力。

本发明的第七方面是提供一种用于处理蒙脱石粘土，特别是钙膨润土和高度水可膨胀性粘土（例如钠膨润土）的新的和改进的方法，该方法是通过使干燥的粘土与水溶性聚合物均匀混合，用水将粘土再湿润至含水量高于约12%（重量），较好是至少高于约15%（重量），以使溶解了的聚合物浸透粘土;然后再将浸渍过聚合物的粘土干燥至含水量约为12%（重量）或更低，从而改善粘土使含有溶解污染物的水溶液提高粘度的能力。

本发明的第八方面是提供一种用于处理蒙脱石粘土，特别是钙膨润土和高度水可膨胀的粘土（例如钠膨润土）的新的和改进了的方法，该方法是将粘土干燥至含水量约12%（重量）或更低，通过将干燥的粘土与水溶性聚合物均匀混合，以使粘土在钻井钻至含有污水的地层过程中仍保持其有效性;用水将粘土再次湿润至含水量高于约12%（重量），较好至少高于约15%（重量），以使溶解了的聚合物浸透粘土;然后，将浸渍过聚合物的粘土再次干燥至含水量约为12%（重量）或更低，由此提高含水的、受污染的并含有处理过的粘土的水基钻井泥浆的凝胶强度。

本发明的第九方面是提供一种用于处理蒙脱石粘土，特别是钙膨润土和高度水可膨胀性粘土（例如钠膨润土）的新的和改进的方法，该方法是通过将粘土干燥至含水量约为12%（重量）或更低，通过将干燥的粘土与水溶性聚合物均匀混合，以使粘土在钻井钻进含有污水的地层的过程中仍保持其有效性;用水将粘土再次湿润至含水量高于约12%（重量），较好是至少高于约15%（重量），以此使溶解了的聚合物浸透粘土;然后再将浸渍过聚合物的粘土干燥至含水量约为12%（重量）或更低，以此提高粘土在污染的含水悬浮液中堵塞油井中的裂缝和空隙的能力，以使钻井泥浆的漏失减至最小。

当考察下文详细描述的实施例时，本发明的上述方面和其它方面以及本发明的优点将变得显而易见的。以下对实施例中提到的图示进行简要说明。

图示的简要说明

图1为一种顶部加料的流体漏失池（LSK方法），它被用于测量浸渍过聚合物的，将再次干燥了的膨润土对污水的吸收能力，以及用于经过处理的膨润土的对比试验。

图2是一个曲线图，它表示两种再水合的、聚合物浸渍过并再次干燥的膨润土（Bl a和Al a 10）与一次干燥且未处理的膨润土所引起的流体漏失;试验是采用1%CaCl₂的水溶液作为污水试验液。

图3-图5均为曲线图，它们分别表示另外三种再水合的、聚合物浸渍过的膨润土所引起的流体漏失，试验是采用1% CaCl₂水溶液作为污水试验液;以及

图6是一个曲线图，它表示两种再水合的，聚合物浸渍过并再次干燥的膨润土所引起的流体漏失，试验采用夏威夷海水作为污水试验液。

图7-11表示出再水合的粘土与非再水合的粘土在与DI水和污水接触时所引起的流体漏失的区别（δ值）。

对较佳实施方案的详细描述

本发明涉及一种处理蒙脱石粘土，特别是高度水可膨胀性粘土（例如钠膨润土）和钙膨润土的方法，当经处理的膨润土与污水接触时，可以保持它们的水吸收、水吸附（都称为“吸收”），悬浮、絮凝、粘度上升和/或水膨胀性质。首先将开采出来的粘土初步干燥至含水量约为12%（重量）或更低，然后将干燥的粘土与水溶性聚合物均匀混合，用水再次润湿粘土而使溶解的聚合物溶液浸透粘土，然后再将这种聚合物浸渍过的水可膨胀的胶质粘土干燥至含水量低于约12%（重量，按干燥的粘土计）。

本发明之方法非常简单，且出乎意料地保持了蒙脱石粘土在与污水接触时的水吸收作用和水可膨胀性或是其它所需的性能。为了达到本发明的全部优点，用足够的水将干燥的粘土（12%（重量）的水或更低）与聚合物的混合物再次润湿，以使溶解的聚合物均匀浸透最初干燥的粘土，便不能使粘土完全水合，例如至少为约15%至约100%的水（按粘土的干重计）。

蒙脱石粘土的原始材料，诸如钙膨润土或高度水可膨胀的钠膨润土，是由前文提到的工业通过开采粘土而获得的，仍处于潮湿的状态，通常它的含水量在约20%至约35%（重量按粘土的干重计算），然后将粘土干燥至适合的含水量，例如约5%至约10%（按粘土的干重计），以便使粘土适合于研磨至所需的粒度分布。

人们意外地发现，如果蒙脱石粘土被开采出来，并被干燥，然后将粘土与一种水溶性聚合物均匀混合，接着再次充分地将其润湿，以使溶解的聚合物浸透，但不使粘土完全水合，例如通过使粘土/聚合物的混合物与水接触，使其含水量高于12%（重量），较好为约15%至约100%（重量），最好是约18%至约35%（重量，按粘土的干重计），然后，将聚合物浸渍过的粘土再次干燥至含水量降低至约12%（重量）或更低，较好是约5%至约8%或至约10%的水（按粘土的干重计），这样处理过的粘土具有以下几个改进的性质：在含有污染物的水中保持粘度;对污水的吸收能力;从污水中吸附污染物;将固体和水不溶性物质分散于含有溶解了污染物的含水悬浮液中的能力;以及使悬浮的固体从含有污染物的水中絮凝出来的能力。

按照本发明，用作为原材料的较好的蒙脱石粘土是非蓝色的蒙脱石（非蓝色蒙脱石是绿色至黄绿色到黄色至奶油色的钠蒙脱石），这些非蓝色蒙脱石具有从工业上可以接受的水可膨胀性和胶体性质，比如这些蒙脱石具有Fe⁺³/Fe⁺²的比值高于1，较好至少高于3，最好是在约5至约15的范围内。实际上，这类非蓝色蒙脱石粘土，包括在水的存在下将进行水合（即，将含吸收水）的任何粘土在内，例如钙膨润土以及特别是在水存在下为高度水可膨胀的钠蒙脱石，当用本发明的方法处理后，就可实质上改善它们在与污水接触时的性能。然而，应当了解，本发明之处理也改善了具有Fe⁺³/Fe⁺²比为1或更低的蓝色蒙脱石的性质。

按照本发明的一个重要的实施方案，蒙脱石粘土为膨润土。较好的膨润土为钠膨润土，它基本上是一种可水合的蒙脱石粘土（在南达科他州和怀俄明州的黑山范围内发现的）。该粘土具有作为主要交换离子的钠。然而，本发明的实施方案所使用的膨润土也可以含有其它阳离子，如钙、镁和铁。

在蒙脱石中的钙离子占优势的情况下，可通过一种称为“胶溶”的公知处理方法，将蒙脱石转化成高膨胀的钠型蒙脱石。用于本发明的胶质粘土原料可以是一种或多种胶溶了的膨润土。胶质粘土原料也可以是从双八面体晶体结构或三八面体晶体结构的蒙脱石物组中选出的任何几个或是它们的混合物，例如贝得石、绿脱石、水辉石、海泡石和多水硅铝石（Samonite），为了达到本发明的全部优点，将胶质粘土（即膨润土）通常按公知方法细分散或研磨成4至350目，较好为20至50目，以便用于水阻挡层护板和类似制品，这一操作既可放在与聚合物混合并再润湿而使溶解的聚合物浸渍粘土之前进行，也可放在再润湿和干燥用聚合物浸渍过的粘土之后进行。

原始的开采出来的蒙脱石粘土可以用工艺上熟知的任何方式来干燥，以便使粘土达到可被研磨成所需的粒度分布。研磨可按照本发明的方法来进行，研磨操作可在粘土与一种水溶性聚合物混合并再次润湿粘土，以使溶解的聚合物浸渍粘土，并且再次干燥聚合物浸渍过的粘土的步骤之前或之后来进行，这两种安排皆能达到同样有益的结果。

根据本发明的较佳实施方案，将采出且干燥的粘土与一种水溶性聚合物的颗粒均匀混合，紧接着将粘土和聚合物与水混合，以使聚合物溶解，并以水和溶解的聚合物浸渍粘土。然而应当理解，可将水溶性聚合物先溶解于水中形成聚合物溶解，然后用该溶液来浸渍并再次润湿粘土。然而，虽然可以用水和水溶性聚合物的溶液来使粘土水合，但是这一方法存在一些缺点或不便之处。如果用于再润湿和聚合物浸渍步骤的水越多，那么再干燥步骤中必须分离出去的水就越多。最有利的是将较少量的水用于使粘土再水合和以溶解的聚合物来浸渍粘土。而恰好足以有效地再湿润粘土的水不足以使聚合物完全溶解就会形成一种带团粒的溶液。通过首先混合聚合物和粘土，同时混合任选的添加剂，诸如分散剂（例如SAPP），那么就可以很容易地将水喷入或洒进粘土混合物中。而且，干燥的粘土和化学添加剂比聚合物和水容易计量和混合。借助于这一方法，将不会再发生喷嘴或洒水器被浓稠的、粘的团块状聚合物堵塞的情况。这是因为干燥的粘土、聚合物和任选的化学添加剂已经预先称量好和预先混合好，加入过多或过少的水都不会使聚合物受到过分或不足的处理。向已经准备好的干燥粘土、聚合物和任选的化学添加剂的混合物中加入水的方法，对设备的使用来说是更有效的。

根据较佳实施方案，在研磨之前或研磨之后，用无污染的水将粘土再润湿并使聚合物溶解，使含水量至少约为粘土干重的15%，然后将聚合物浸渍过的粘土再次干燥，使含水量约为粘土干重量的12%或更低。粘土与污水接触的性质可根据本发明而得以改善，不管用什么方法来润湿、聚合物浸渍、干燥和研磨粘土，只要按下述步骤处理即可，也就是用溶解的聚合物来再润湿和浸渍干燥的水可膨胀粘土（该粘土含水量约为12%或更低），所用聚合物的量足以使至少约1%（重量）的聚合物（按粘土的干重计算）浸渍入粘土中，并且，用足够的水使粘土水合，以使水含量高于约12%（重量），较好是至少高于约15%（重量）（按粘土的干重计）。最好地，将粘土再润湿至含水量至少为约18%至约100%（重量）（按粘土的干重计算），随后，将其再干燥至含水量约为12%或更低（按粘土的干重计）。

对于按照本发明处理的粘土的大部分工业应用，较好是将分散剂与水溶性聚合物一起使用，这样，由于溶解作用，使聚合物更均匀地浸渍到待处理的全部蒙脱石粘土上。虽然分散剂对获得本发明的优点不是必不可少的，而且在污泥固化、污泥浓缩和污染物絮凝的工业应用中还是特别不利的，然而分散剂/稀释剂改善了在水吸收、污物吸附和固体分散的工业应用中的相容性，使所有粘土中溶解的聚合物更均匀地分布并促进溶解的聚合物/水溶液稀释，以便更好地浸渍粘土。较好的分散/稀释剂是酸式焦磷酸钠（SAPP）。其它合适的分散剂包括焦磷酸四钠，偏磷酸钠、四磷酸钠、丹宁酸、丹宁酸钠、苏打粉、苛性钠、木质磺酸钙，开采的木质素和改性的木质磺酸铬。

较好的再水合方法如下：

聚合物单次再水合处理方法

（1）从干燥的、原始且未处理过的膨润土基础粘土开始。

（2）将这一基础粘土，研磨成粉末，使其通过研磨机的0.5mm的筛网。

（3）称取一份这种粉末状基础粘土。

（4）向称取的粉末粘土中加入适量的聚合物和SAPP①。根据产物粘土的应用情况，可以取消SAPP而改用其它分散剂，或代之以其它化学添加剂（根据不同目的）。

（5）将粉末粘土混合物放入厨房用混合器的碗中（在工厂，使用捣泥机来混合）。

（6）将混合碗放入厨房用混合器中，并装上搅拌器混合配件。

（7）以最低的速度开始旋转混合。

（8）在旋转混合中（仍以最低速度进行）慢慢地加入足够的水来使混合物的湿度上升至约35%②（在这一步骤之前，已经测定了粘土的含水量，以便计算出需要加入的水量）。

（9）在计量的水加完后，继续混合（仍以最低速度搅拌）最少5分钟。如果混合物仍然不相容，则继续混合（在工厂，直到混合物完全变湿和均匀后才停止混合）。

（10）混合后，将湿的混合物转移到密闭容器或塑料袋中（在工厂，用防水油布或塑料布盖住混合物）。

（11）让混合物水合最少2天③。

（12）将粘土混合物干燥至含水量为7-10%。

（13）将混合物制粒。

注：

①、焦磷酸钠

②、为了达到最有效的再水合作用，水的用量需根据基础粘土的吸水性能来变化。吸水较少的粘土（例如碳酸钙）使用较多的水来湿润（例如40-60%H₂O），以达到最好的聚合物浸渍。

③、陈化不是必不可少的，特别是在商业性工厂中将混合物挤压和碾磨后更是如此。

聚合物两次再水合处理方法

（1）称取一份干燥的原始膨润土。

（2）向称好的粘土中加入适量的聚合物。

（3）向粘土-聚合物的混合物中加入约等于75%-100%粘土重量的水。（如果粘土重量为1000克，那么就加入1000克或1000毫升的水）。在加入水时，搅拌混合物以确保水均匀分布。

（4）覆盖湿润的混合物，或将其转移到密封的容器或塑料袋中。

（5）让湿润的粘土混合物水合至少2天。

（6）将粘土混合物干燥至含水量约为7%。

（7）将与第一次再水合等量的水加入干燥的粘土混合物中。这一步骤中不再加入任何聚合物。

（8）让粘土混合物水合至少2天。

（9）将粘土混合物干燥至含水量为7-10%。

（10）向粒化的样品中加入10磅/吨的SAPP，另外再加入5磅/吨的聚合物。根据产物粘土的应用情况，可取消SAPP或将其换成其它的分散剂，或代之以化学添加剂（根据不同目的）。

（11）将样品充分混合。

使用厨房用混合机是由于它模拟了工厂使用的碾泥机的混合功能。一次再水合技术中，未处理的基础粘土须是粉末状的，这是因为聚合物浸渍所需的最少量的水最好是被用于使粘土再水合，在再水合阶段中，对较小的粉末状的粘土颗粒来说，吸收溶解的聚合物是很容易的。

一次水合步骤是对钠膨润土基础粘土使用ALCOMER 228聚合物和SAPP来完成的。流体漏失试验是对该样品（W-16F）使用去离子（DI）水和1000ppm CaCl₂而进行的。其结果不仅显示出滤液很少。而且实际上也显示出在去离子水滤液和钙污染水滤液之间没有什么区别。该样品产生的滤液相对较低，也就是钙污染没有显示出对样品的流体损耗特性起实质性的影响。

关于细粉产品的粒径分布，每一种再水合样品在实验室中被制成具有相同的分布。过去，人们曾经发现细粉（通过60号美国标准筛的任何东西）的存在对流体漏失和密封层的性质都是有益的。实验室制备的样品的粒径分布模仿了商业产品的粒径分布，如下表所列，

采用上述描述的对钠膨润土和配以ALCOMER 228聚合物和SAPP的再水合方法，对两个粘土样品进行再水合，同时进行聚合物浸渍作用，并且进行再干燥。将一个样品研磨至如表1中包括的细粉，而将另一样品研磨成如表2所示的基本上不包含细粉（通过60目的低于5%）的样品。

对表1和表2所列的经过处理的粘土进行流体漏失试验，结果显示出在细粉样品和基本上不包含细粉的样品之间没有实质的不同。

这一意外的特性（即，在细粉样品和无细粉样品之间没有区别）的原因是，产物（不论是细粒的还是粗粒的）中的每一个颗粒皆受到较均匀的处理，但是粘土内部的片晶也可能趋向于更一致地排列。因此，样品将趋向于水合和分散得更均匀，而与粒径分布无关。

水可膨胀性粘土与污水接触时，在其吸收性和膨胀性方面有实质的且意想不到的提高，为了解释这一点。我们对按照本发明处理的粘土进行测试。按照本发明，将水可膨胀的粘土与水溶性聚合物混合，然后用水再润湿，以使溶解聚合物，从而使含有溶解了的聚合物的水溶液浸渍粘土，然后再干燥聚合物浸渍过的粘土，将原始的钠膨润土作为对比样进行流体漏失试验，所说的流体漏失试验是利用如图1所示的顶部加料池10来进行的，以此来考察本发明的再水合作用和聚合物浸渍作用的影响。流体漏失试验被用来取得与密封性质密切相关的结果。

该试验（下文称作LSK方法）是一个被加速了的过程，用来对样品进行试验，将样品与含有一种或多种污染物的试验溶液接触，以考察这些溶液对样品的密封特性的影响。该试验与API流体漏失试验的不同之处在于API方法是测试混合的泥浆。该方法是通过将粘土样品混合到泥浆中，使粘土和化学添加剂（如果有的话）更有效地进行分散和水合。在膨润土作为密封剂产品使用（如BENTOMAT

和VOLCIAY

护板）的一些现实的领域应用中，膨润土不宜在施工现场实际使用之前进行混合。因此，该产品不得不在它被放置和使用的地点，并以它的放置形状而进行水合。另外，API流体漏失试验的目的是测定泥浆化的样品将有多少现存的流体损失而不是测定有多少额外的外部流体将通过它。用于API Fann设备的池不适于在现有泥浆或泥浆饼的顶部添加试液。

采用顶部加料压滤机试验，允许样品在实际应用中与任何所希望的预水合液水合。水合作用之后，可以将各种试液（污水或纯的去离子水）倾倒在水合了的“滤饼”之上，来模拟样品暴露在外部液体之中的条件。这一试验与Rigid Wall和Triaxial渗漏仪试验的不同之处在于该试验中的试液（或渗透液）是在100psi的压缩空气下，受力而通过样品的。由于试液是受力渗过样品的，因此比在其它渗透池中渗过的更快，由试液造成的密封层的特性的任何改变都可比其它渗透试验更快地观察到。由于顶部加料压滤机试验是测定流体通过粘土的量，因此，最好是较少的滤液。如果样品与某一试液接触而导致降解，则滤液的数量将增加，并且持续增加（如果降解仍继续的话）。

虽然这一顶部加料压滤机试验测定有多少流体或试液将通过它，但该试验不能等同于渗透性试验。由于试验方法的关系，滤液量不能代入任何已知的渗透性或“水力学传导系数”公式。它主要是一个相对可比的试验，用来测定一个水合的样品防止某一溶液通过的能力。

设备和装置

-压滤机，Bench Mount制（油田工业样本＃140-20）

-池的顶盖，用小螺丝帽开口而改制

-压缩空气罐

-滤纸

-40-50克干燥的粒状样品

-预水合溶液

-试液

-发光染料

顶部加料压滤机试验（LSK方法）

（1）将约1汤匙的干燥粒状样品放入小杯或容器中，以供试验之用。向样品中加入足够的去离子水并搅拌，制成糊。使此糊状物熟化至少1～2小时。

（2）向压滤机贮池的圆筒部分的较低的内壁涂敷一层样品糊。

（3）让糊层干燥。

（4）装上顶部加料压滤机的带有滤纸的贮池。在组装时须小心，不使干燥的内部糊层出现裂纹或受损。

（5）称出12.0克的干燥粒状样品。

（6）将样品撒入池中，以使它均匀地覆盖底部。

（7）在样品的顶部放上另外一张滤纸。

（8）在滤纸上均匀地倒入50克沙子。

（9）在沙子顶部放上另外一张滤纸。

（10）将贮池放入支架并利用支架拧紧顶盖的罩。

（11）通过位于顶盖罩内的小螺丝帽开口，用漏斗小心地将60～70毫升的预水合溶液倒入池中。

（12）让样品水合至少16小时。

（13）制备试液。

（14）向试液中加入一种发光染料并搅拌。

（15）使用一个漏斗，通过小螺丝帽开口，将约200毫升的染色了的试液倒在水合的样品之上。

（16）通过将小螺丝帽盖到开口上并拧紧而将顶盖的罩密封。使用聚四氟乙烯带缠在螺丝帽周围，以确保气密封接。

（17）将压滤机贮池接通压缩空气罐。

（18）称出一定时间间隔（例如30分钟）内的滤液重量。如果使用严重污染的试液，希望采用较短的时间间隔。

（19）保持试验进行6～7小时而不停止。

（20）试验时间随试验的目的和应用而定，如果6～7小时之后，滤液中仍然没有出现染色的试液标记（以及如果滤液量始终很少并且稳定），将压力调低至约60psi并保持试验进行到第二天。

（21）在贮池的正下方放置一个足够大的容器来容纳200毫升的试液，以免样品在夜间完全失效。使用前，称出这一容器的皮重。

（22）用塑料布覆盖整个的压滤机，如果密封装置中出现裂缝，可帮助防止任何溅洒。

（23）早晨时，称出整夜累积的滤液，并观察滤液中的任何染色了的试液。

（24）将压力提高至100psi并继续称出一段时间间隔内的滤液，直至所需的试验结束。

在贮池的较低内部用糊涂敷的目的是帮助防止贮池中的侧壁渗漏。让糊干燥的原因是使粘附在糊层的干燥样品减至最少。（我们不希望将任何样品损失在侧壁上）。这种糊应由受试样品制成-一个样品制成的糊不应用于其它不同的样品。

向试液中加入染料的原因是为了看清什么时候试液完全渗入样品层和试液是否完全渗入样品层。最一开始的几组滤液很可能是预水合溶液，因此滤液是无色的。当染料出现时，就意味着试液已经渗过样品层。因此，应特别留意一下连续的几个滤液重量，以便观察试液通过样品的渗透作用。如果染料出现在最一开始的滤液中，那么，或者是样品在暴露于试液时就立即失效，或者是在样品饼密封层中存在有裂缝。在大多数的这种情况下，样品饼中的孔隙或裂缝是引起染色试液立即出现的原因。使用染色试液的另一个优点是，它可以用来指示出到底是样品饼的哪一处使试液完全渗透。发光染料优于其它染料是因为它既不会被粘土样品吸收，也不会与它起反应，而且也不会影响试液。

在水合样品的顶部加入一层沙子，其目的是为了在加入预水合溶液时，防止干燥样品受到干扰。在加入试液的过程中，该沙层也帮助水合样品饼保持完整。

如果试验目的是测试与某一试液接触的粘土样品（如大多数情况那样），并且，在一开始的6～7小时之后，仍没有染色试液的标志，那么应将试验保持过液进行。只有当滤液恒定的低且稳定，才可设法使试验过夜进行。如果滤液很多，这时试验就大概不能进行过夜，否则所有的试液将会完全溢出来。发生这样的情况时，样品饼会被吹干，而且所有压缩空气将从压缩气罐中被全部排放出来。既然没有一个人整夜地观察贮池，就应将压力降低，以此来防止密封层破裂。为何压力不完全从贮池中释放的原因是为了防止样品饼再膨胀起来，以及防止样品饼由于压力的改变而受到干扰。

该LSK试验并非是渗透性试验。它基本上是一种被加速的压滤过程，用来测试试液通过粘土样品的流量。试验结果可以模拟渗透性试验，该试验是测试样品阻止试液通过的能力。然而，建立和进行压滤试验的方式，使滤液量不能替代任何熟悉的渗透方程中的水力学传导系数值。该LSK试验不同于Triax和Rigid Wall渗透试验，这主要是由于采用100psi的压缩空气向将要通过样品滤饼的试液（或渗入液）施加力，并因此加速了结果的获得。

使用一系列污染物来测试干燥且再水合的样品，并且在部分情况下，对干燥粘土加入聚合物来将其再水合（聚合物浸渍并再次干燥）的样品进行比较。试验结果示于表4～表6。将下面表3中所列的钠膨润土基础粘土用于试验：

表3

样品名称描述

B1@10 1^#粒状干燥的基础粘土,10磅/吨Cypan

聚合物,以及10磅/吨SAPP。筛去细粉粒。

A1@10 4^#粒状干燥的基础粘土,10磅/吨Cypan

聚合物,以及10磅/吨SAPP。该样品含有细

粉粒。

C1@10 5^#粒状干燥的基础粘土,10磅/吨Cypan

和10磅/吨SAPP。

D1@10 3^#粒状干燥的基础粘土,10磅/吨Cypan

和10磅/吨SAPP。

U-1B 使用二次再水合的方法,把4^#干燥的基础粘

土与10磅/吨Cypan聚合物进行再水合。加

入10磅/吨SAPP和补充的5磅/吨Cypan。

W-1B 使用二次再水合的方法,把5^#干燥的基础粘

土与10磅/吨Cypan聚合物一起进行再水合。

加入10磅/吨SAPP和补充的5磅/吨Cypan。

X-1B 使用二次再水合的方法,把3^#干燥的基础粘

土与10磅/吨Cypan聚合物一起进行再水合。

加入10磅/吨SAPP和5磅/吨补充的Cypan。

表3(续1)

样品名称描述

A16-25@10 4^#粒状干燥的基础粘土,25磅/吨ALCOMER

228聚合物,和10磅/吨SAPP。

C16-25@10 5^#粒状干燥的基础粘土,25磅/吨ALCOMER

228聚合物,和10磅/吨SAPP。

D16-25@10 3^#粒状干燥的基础粘土,25磅/吨ALCOMER

228聚合物,和10磅/吨SAPP。

U-16B 使用二次再水合的方法,把4^#干燥的基础粘

土与25磅/吨ALCOMER 228一起进行再水合。

加入10磅/吨SAPP和5磅/吨补充的ALCOMER

228。

W-16B 使用二次再水合的方法,把5^#干燥的基础粘

土与25磅/吨ALCOMER 228聚合物一起进行

再水合。加入10磅/吨SAPP和补充的5磅/

吨ALCOMER 228。

X-16B 使用二次再水合的方法,把3^#干燥的基础粘

土与25磅/吨ALCOMER 228聚合物一起进行

再水合。加入10磅/吨SAPP和补充的5磅/

吨ALCOMER 228。

表3(续2)

样品名称描述

W-16F 使用一次再水合的方法,把5^#干燥的基础粘

土与25磅/吨ALCOMER 228聚合物的10磅/

吨SAPP一起进行再水合。这个样品含有细粉粒。

W-16F-S 使用一次再水合的方法,把5^#干燥的基础粘

土与25磅/吨ALCOMER 228聚合物和10磅/

吨SAPP一起进行再水合。该样品不含有细粒。

P16-EL 使用5^#干燥的粉末状基础粘土与25磅/吨

ALCOMER 228和10磅/吨SAPP的工厂生产样

品。采用捣泥机和模拟挤压机的一次再水合的

方法,再水合至高达25%-34%的含水量,

A10-10@10 4^#粒状干燥的基础粘土与10磅/吨OFXC

1146阳离子聚合物和10磅/吨SAPP一起混合。

A20-10@10 4^#粒状干燥的基础粘土与10磅/吨Jaguar

8920阳离子瓜耳胶和10磅/吨SAPP一起混合。

表3(续3)

样品名称描述

A21-10@10 4^#粒状干燥基础粘土与10磅/吨Jet Jel

非离子瓜耳胶,和10磅/吨SAPP一起混合。

A22-25@10 4^#粒状干燥的基础粘土与25磅/吨Sigma

CMC,和10磅/吨SAPP一起混合。

U-10F 使用一次再水合的方法,把4^#干燥的粉末状

基础粘土与10磅/吨OFXC 1146和10磅/

吨SAPP一起进行再水合。

U-20F 使用一次再水合的方法,把4^#干燥的粉末状

基础粘土与10磅/吨Jaguar 8920和10磅

/吨SAPP一起进行再水合。

U-21F 使用一次再水合的方法,把4^#干燥的粉末状

基础粘土与10磅/吨Jet Jel和10磅/

吨SAPP一起进行再水合。

U-22F 使用一次再水合的方法,把4^#干燥的粉末状

基础粘土与25磅/吨Sigma CMC和10磅/

吨SAPP一起进行再水合。

U-23L 把4^#干燥的粒状基础粘土与53.7磅/吨

Pluradyne CA 135和与所用粘土重量相等的水

一起进行再水合。

U-23M 把4^#干燥的粒状基础粘土用90.9磅/吨

Pluradyne CA 135和与所用粘土重量相等的水

进行再水合。

表3列出浸渍了各种受试的聚合物并再次干燥的钠膨润土样品和它们的配方。表4列出API流体漏失结果，试验时采用去离子水、被KCl、NaCl、或CaCl₂污染的无机盐水溶液、以及含有一种有机物NH₄NO₃污染物的水溶液作为渗透液。表8列出的试验结果是采用以海水盐和各种有机化学品，特别是苯酚、醋酸和丙酮污染的水溶液作为试液。这些表中还指出污染物的浓度。甚至用表8中列出的有机污染物作为试液，对再水合的样品，特别是用ALCOMER228聚合物浸渍的样品进行测试，其流体漏失量仍然是很低的。ALCOMER228聚合物的重均分子量约为1，383，000。

在上面的表4中，可以将相同粘土和相同种类聚合物的干燥混合的样品与相同粘土浸渍相同类型聚合物的样品相比较，后者是按照本发明制备的，它们的对应关系如下：

渗入这些粘土的渗入量（使用表4的流体漏失数据）示于图2-6。

下面的表5比较了不同的基础粘土-聚合物配方的δ值之间的区别，或者说是去离子水的API流体漏失值与1000ppm CaCl₂的API流体漏失值之间的区别。表5较好地解释了再水合处理工艺的低δ值。低δ值表示去离子水的流体漏失值与1000ppm CaCl₂的流体漏失值之间只有很小的区别。低δ值的意义是样品很少受到氯化钙污染的影响。高δ值表明样品较多地受到氯化钙污染的影响。δ值是按如下计算的：

δ（毫升）＝1000ppm CaCl₂的API流体漏失值

-去离子水的API流体漏失值

应当注意到，再水合样品U-1B、W-1B、X-1B、U-16B、W-16B和X-16B的制备都是试图以相同量的聚合物提供“干燥混合的”和“再水合的”两种样品。然而，在两次再水合制备步骤中，向干燥粘土/聚合物的混合物中加入水之后，并在第一次再干燥步骤之后，必须注意的是，某些溶解的聚合物刚一开始干燥时，就在干燥盘的边缘开始结晶。因此，曾将额外的聚合物加入到第二次再水合步骤，试图补偿那些没有浸渍入粘土中的、附着在干燥盘上并留下来的聚合物。然而，利用一次再水合方法，不加入更多的聚合物去补偿没有浸渍的（盘结晶）聚合物，其结果是有效的，特别是考察类似的结果。

表5中的数据以柱形图表示于图7。

表6

样品样品描述

P16-30 5^#粉末状的基础粘土与25磅/吨ALCOMER

228和10磅/吨SAPP相混合,水合至含水量

达30%,并且在捣泥机中研磨。然后使样品

干燥和造粒。

P16-E27 5^#粉末状的基础粘土与25磅/吨ALCOMER

228和10磅/吨SAPP相混合,水合至含水量

达27%,然后在捣泥机中研磨和挤压。然后

使样品干燥并造粒。

P16-E27 5^#粉末状的基础粘土与25磅/吨ALCOMER

(陈化) 228和10磅/吨SAPP相混合,水合至含水量

达27%,然后在捣泥机中研磨和挤压。陈化

几天然后使之干燥和造粒。

P16-E34 5^#粉末状的基础粘土与25磅/吨ALCOMER

228和10磅/吨SAPP相混合,水合至含水量

34%,并且在捣泥机中研磨和挤压。然后使

样品干燥和造粒。

样品样品描述

P16-E34 5^#粉末状的基础粘土与25磅/吨ALCOMER

(陈化) 228和10磅/吨SAPP相混合,水合至含水量

达34%,并且在捣泥机中研磨和挤压。陈化

几天然后使之干燥和造粒。

P16-E17 5^#粉末状的基础粘土与25磅/吨ALCOMER

228和10磅/吨SAPP相混合,水合至含水量

为17%,然后在捣泥机中研磨和挤压。然

后使样品干燥和造粒。

P16-E17 5^#粉末状的基础粘土与25磅/吨ALCOMER

(陈化) 228和10磅/吨SAPP相混合,水合至含水量

为17%,然后在捣泥机中研磨和挤压,然

后使之干燥和造粒。陈化几天然后再试验。

P16-EL P16-27(陈化)和P16-34(陈化)比例为1:

1的组合物样品

显然，前表的API流体漏失结果显示出与“干混”样品（B1

10和A1

10）和CYPAN再水合样品（U-1B、W-1B和X-1B）相比，P16-EL样品对各种污染溶液要稳定得多。与实验室的“proto-型”W-16F相比，工厂生产的P16-EL样品显示出对污染物具有更大的稳定性。这也许是由于与实验室的厨房用混合器相比，工厂的搅拌机和挤出机可以更有效地混合润湿的粘土。

流体漏失的对比试验表明，再水合过程可与蒙脱石一起被采用，所用的蒙脱石可以为，例如，膨润土，就是那些对增强效果的再水合作用没有明显影响的粘土。同样地，再水合过程看起来也不象会防碍化学添加剂的作用。当导入某一种盐水污染的溶液，与干混样品相比，再水合的样品产生的累积流体漏失量较低。该试验也表明，与“干混”样品相比，再水合且浸渍了聚合物的样品在与盐水污染的溶液预先水合时，仍然产生更理想的较低的累积流体漏失值。

在实际生产厂中尝试地进行抗污染物的钠膨润土的试生产，它是按照本发明的聚合物再水合工艺来处理的。将粉末状钠膨润土基础粘土＃5与25磅/吨的粘土、干燥的ALCOMER228和10 lb/吨的SAPP混合，然后用水再润湿，使预先干燥的样品水合，由此使其含水量从10%提高到至少约17%（按粘土的干重计）。这样，当将粘土混合物加入到捣泥机中时，加入水，以便使样品的总含水量从17%水合至34%。第一个实验顺序为，将润湿的粘土混合物送入捣泥机。在通过捣泥机之后，立即将润湿的粘土混合物干燥并制成粒状。第二个实验顺序为，在将润湿的粘土混合物送入捣泥机之后，将其挤出。在将润湿的粘土混合物送入捣泥机和挤出机之后，立即将混合物的一小部分干燥并制成粒状。让湿的被挤出的混合物的剩余物在其干燥和制成粒状之前陈化几天，以便观察陈化是否有益。我们发现，与只用捣泥机制成的样品相比，经过附加的挤出处理的样品产生较低的滤液值。所说的只经过捣泥机的样品没有经过陈化。如果将其陈化，则可能比未陈化的样品产生较低的流体漏失值。

我们也发现，当将蒙脱石粘土水合至25%～34%的含水量（以干粘土为基准）时，就不需要陈化被挤出的混合物。然而，我们发现，当将粘土仅仅水合至17%的含水量时，将润湿的混合物陈化几天对获得更低的滤液流速是有益的。当将粘土水合至超过35%～40%的含水量，润湿的聚合物浸渍的粘土具有堵塞捣泥机和挤出机的趋向。在实验室里，将陈化的样品干燥并制粒。而且，对陈化的样品用流体漏失仪来测试，而对未陈化的样品使用生产厂实验室的流体漏失仪来测试。将等量的样品P16-27（经陈化）和P16-E34（经陈化）合并，制成一个合成大样，称为P16-EL试样。表7中描述了这些样品（陈化的和未陈化的），也给出了使用去离子水和1000ppm CaCl₂的流体漏失数据。

从表7中可看出，用捣泥机和挤出机制成的样品比仅用捣泥机制成的样品产生较低的流体漏失值。然而，仅用搅拌机的样品没有经过陈化。显然，水合至27%～34%含水量的样品没有从任何附加的陈化处理中受益，而水合至只有17%含水量（P16-E17）的样品经过陈化后，确实产生了较低的流体漏失值。工厂的实验显示出，可以采用工厂的完全规模来进行聚合物再水合。它也说明，在工厂规模的基础上进行的聚合物再水合工艺中，既可以单独使用捣泥机，也可以联合使用捣泥机和挤出机。它也显示出，理想地是将粘土水合，并用聚合物浸渍，使其含水量从17%提高到34%（以干粘土为基准）。

下面表8的数据显示出利用本发明的工艺（即利用聚合物浸渍和再水合工艺）制成的产品对包括溶解的无机盐和有机液体的各种污染物都具有稳定性。

上表中的数据是顶部加料压滤机（LSK）试验的结果，该试验是使用图1所示的设备，该表列出渗过各种聚合物浸渍过的膨润土样品而被定时收集的滤液，并同时列出各种污水。

下面的表8A简要列出表9中顶部加料压滤机（LSK）方法所用的流速值。如所看到的，再水合样品的流速值比“干混”样品的流速值低得多。

与关于流速的表10中列出的“干混”样品（B1

10和A1

10）相比，顶部加料压滤机试验（LSK）表的结果显示出，所有的再水合样品（U-1B、W-1B、X-1B、U-16B、W-16B、X-16B、W-16F、W-16F-S和P16-EL）来说，都有理想的低滤液量值。与干混样品相比，再水合样品意外地对钙污染更稳定。然而，和ALCOMER228聚合物一起再水合的样品要比再水合的CYPAN样品产生更少的滤液量。这些结果趋向于与API流体漏失结果相平行。压滤试验的数据以图的形式用图2～图6表示出来。

海水样品是从夏威夷（R93-720）海中获得的。夏威夷海水的电导率为356，000微欧姆，其PH值为8.2。顶部加料压滤机试验（LSK方法）的对比试验是利用该海水作为试液而进行的。其结果示于表11和图6。

如表11和图6所示，与干混样品相比，P16-EL样品更可能经受住夏威夷海水样品的化学腐蚀。B1

10样品在样品失效且所有的试验溶液完全渗漏之前，仅持续24.5小时。抗污染的P16-EL样品可持续的时间比它的四倍还长，而且如果试验被延长的话，甚至可以持续更长时间。该试验表示出聚合物再水合过程可制成一种对NaCl污染的海水具有高度抵抗力的膨润土产品。

测试其它聚合物和流体漏失剂，以此来考察是否有任何特殊的离子电荷对水溶性被浸渍的聚合物来说是必不可少的。所说的聚合物是用来帮助蒙脱石（例如钠膨润土）粘土吸收污水的，所说的聚合物必须经过如下处理：按照本发明，将溶解的聚合物浸渍入粘土来再润湿粘土，然后将粘土干燥。如表12所示，其它受试的聚合物和流体漏失剂是：由美国氰胺公司制的MAGNIFLOC 903N（一种非离子型聚丙烯酰胺）、由Rhone-Ponlenc公司制的JAGUAR CDP（一种阴离子瓜尔胶）和由Montello公司制的MON PAC ULTRA LOW（一种羧甲基纤维素钠或CMC）。与这些前面提到的聚合物一起，利用“干”法（未处理的干燥粒状钠膨润土基础粘土、干燥聚合物和干燥SAPP）和本发明的再水合方法来制备样品。如表13和表14所示，与它们的“干”的对比样品相比，再水合样品显示出意外低的流体漏失值。这证实了本发明之方法改善了流体漏失特性，本发明利用了非离子型聚合物和阴离子型聚合物，如瓜尔胶、非离子型聚合物，如CMC-而不仅是阴离子聚合物，如聚丙烯酰胺。虽然以这些化学添加剂制备的样品的流体漏失值不如用优选的ALCOMER228聚合物制成的样品的流体漏失值那样低，但他们确实显示出本发明的方法不仅限于选择阴离子聚合物。

流体漏失数据显示出，以1000ppm的氯化钙污染溶液作试液，再水合的样品用起来比它们的“干”的对比样要出乎意料的好，正如图8中强调的那样。然而，应当注意（除MON PAC CMC之外），虽然再水合样品的流体漏失值要比“干的”样品好，但与去离子（DI）水的流体漏失值相比时，仍存在一些由钙污染物造成的降解物。在前面的试验中，很显然，较佳的ALCOMER228聚合物再水合的样品，在钙污染的流体漏失值和去离子水流体漏失值两者之间，显示出很小的区别，或者根本没有区别。这表明，虽然本发明的方法可以与其它聚合物物组和减低流体漏失的水溶性聚合物一起使用，但是，相对于钙污染来说，该方法提供了利用较佳ALCOMER228聚合物的最佳结果。

这一特性的例外是CMC样品，如表13和表14所示的那样。“干”的CMC样品和再水合CMC样品分散在1000ppm CaCl₂和去离子水中时，流体漏失值显示出很小的区别以至没有区别。虽然这些CMC样品在抗钙污染性上被看成是有前途的（如ALCOMER228聚合物），但使用CMC、瓜尔胶或任何其它天然的有机衍生物不一定可取，原因在于这些衍生物将随着时间的推移而发生降解，一个产品必须在很大的时间内保持适当的稳定性，因为陈化会引起CMC和瓜尔胶发酵。然而，可以通过加入农药（例如与聚合物一起加入）来抑制细菌的生长，从而防止添加剂的发酵。

表12

样品名称描述

A10-10@10 4^#干燥的粒状基础粘土与10磅/吨OFXC

1146阳离子型聚合物,和10磅/吨SAPP一起

混合

C19-10@10 5^#干燥的粒状基础粘土,10磅/吨

Magnifloc 903N非离子型聚合物,以及10磅

/吨SAPP。

A 3-10@10 4^#干燥的粒状基础粘土,10磅/吨

Jaguar CDP以及10磅/吨SAPP。

A20-10@10 4^#干燥的粒状基础粘土与10磅/吨

Jaguar 8920阳离子型瓜耳胶,以及10磅/

吨SAPP。

样品名称描述

A21-10@10 4^#干燥的粒状基础粘土与10磅/吨

Jet Jel非离子型瓜耳胶,以及10磅/吨

SAPP一起混合。

A22-25@10 4^#干燥的粒状基础粘土与25磅/吨

Sigma CMC,以及10磅/吨SAPP一起混合。

A 8-25@10 4^#干燥的粒状基础粘土,25磅/吨

Mon Pac CMC,以及10磅/吨SAPP。

表12(续1)

样品名称描述

U-10F 使用一次再水合的方法,把4^#粉末状的基础

粘土与10磅/吨OFXC 1146和10磅/吨SAPP

进行再水合。

W-19F 使用一次再水合的方法,把5^#粉末状的基础

粘土与10磅/吨Magnifloc 903N非离子型

聚合物,以及10磅/吨SAPP一起进行再水合。

U-3F 使用一次再水合的方法,把4^#粉末状的基础

粘土与10磅/吨Jaguar CDP和10磅/吨

SAPP一起进行再水合。

样品名称描述

U-20F 使用一次再水合的方法,把4^#粉末状的基础

粘土与10磅/吨Jaguar 8920阳离子型瓜

耳胶和10磅/吨SAPP一起进行再水合。

U-21F 使用一次再水合的方法,把4^#粉末状的基础

粘土与10磅/吨Jet Jel和10磅/吨SAPP

一起进行再水合。

U-22F 使用一次再水合的方法,把4^#粉末状的基础

粘土与25磅/吨Sigma CMC以及10磅/吨

SAPP一起进行再水合。

表12(续2)

样品名称描述

U-8F 使用一次再水合的方法,把4^#粉末状的基础

粘土与25磅/吨Mon Pac CMC和10磅/吨

SAPP一起进行再水合。

U-23L 4^#干燥的粒状基础粘土,用53.7磅/吨

Pluradyne CA 135和与所用的粘土重量相等的

水进行再水合。

U-23M 4^#干燥的粒状基础粘土,用90.9磅/吨

Pluradyne CA 135和与所用的粘土重量相等的

水进行再水合。

表14

去离子水API流体漏失与1000ppmCaCl₂API流体漏失之间的δ值对比
			基础粘土／聚合物／SAPP组合	δ（毫升）“干混”	δ（毫升）再水合的
基础粘土＃4，10磅／吨OFXC1146阳离子型聚合物10磅／吨SAPP	3.5	1.2
			基础粘土＃5，10磅／吨Magnifloc903非离子型聚合物10磅／吨SAPP	5.5	3.2
基础粘土＃4，10磅／吨Jaguar CDP阴离子型瓜耳胶10磅／吨SAPP	4.6	2.5
			基础粘土＃4，10磅／吨Jaguar 8920阳离子型瓜耳胶10磅／吨SAPP	4.1	1.6
基础粘土＃4，10磅／吨Jet Jel非离子型瓜尔胶10磅／吨SAPP	3.0	0.5
			基础粘土＃4，25磅／吨σCMC,10磅／吨SAPP	3.6	0.9
基础粘土＃4，25磅／吨Mon Pac CMC 10磅／吨SAPP	-0.2	-0.3
			基础粘土＃4，53.7磅／吨的PluradyneCA 135聚乙烯亚胺	----	4.8
基础粘土＃4，90.9磅／吨的PluradyneCA 135聚乙烯亚胺	---	3.4

表14的δ值绘于图9

其它适合的水溶性聚合物包括聚乙烯吡咯烷酮（PVP），它具有如下的单体结构：

PVP的水溶性取决于聚乙烯吡咯烷酮的水解度，以及PVP是否是以PVP的金属盐（如钠盐或钾盐）的形式存在。例如，部分或全部的PVP单体单元可被水解成如下结构：

并且，PVP允许以盐的形式来使用，例如，聚乙烯吡咯烷酮钠或聚乙烯吡咯烷酮钾。PVP聚合物（或本文公开的任何其它的水溶性聚合物）的分子量没有严格限制，只要聚合物为水溶性的即可。但该聚合物应具有足够的水溶性，以保证在100毫升的水中溶解的聚合物至少为1克的溶解度，以便足以浸透蒙脱石粘土。任何不溶解的聚合物对粘土浸渍步骤无害。那些具有重均分子量在约225至约1，000，000或更高，较好为约2，000至约100，000的PVP可获得十分好的效果。

其它水溶性的PVP衍生物包括以下物质：N-甲基吡咯烷酮（NMP）、N-乙基吡咯烷酮（NEP）和N-乙烯基吡咯烷酮，它们具有以下结构：

NMP：R＝CH₃

NEP：R＝CH₃CH₂

NVP：R＝CH₂：CH

根据本发明，有用的其它适合的水溶性吡咯烷酮还包括：N-异丙基-5-甲基吡咯烷酮;吡咯烷酮-N-乙酸、N-环己基-吡咯烷酮和六甲撑-双（2-吡咯烷酮）。

根据本发明，对浸渍蒙脱石粘土很有用的其它水溶性聚合物包括：具有单体单元：

O-（CH₂）-（CH₂）

的聚氧化乙烯，下文称为PEO;由Wyandote公司以PLURACOL E的商品名出售，或由Union Carbide公司以POLYOX WSR或CARBOWAX的商品名出售-即使在很高的分子量（例如1，000，000或更高）时仍有水溶性;具有单体单元为：

的聚（氧化丙烯），只有当其重均分子量从约100至约1000，较好为约100至约500时的齐聚物才有水溶性;具有单体单元为：

的聚（乙烯基甲基醚），以及它们的水解产物衍生物。聚（乙烯基甲基醚）为水溶性的，可以从GAF Corporation公司以商品名为GANTRE2M而获得，而且，象PEO一样，在室温下，在很高分子量例如从约120至约1，000，000的情况下，仍是水溶性的。其它适合的水溶性聚合物是具有单体单元为： O-CH₂

的聚氧化亚甲基（POM），它的非常短的齐聚物形式是水溶性的，该齐聚物即为聚甲醛，并且具有熔点约为180℃，重均分子量从约40至约400。氧化共聚物也是合适的，包括具有各种单体的聚氧乙烯的无规共聚物和嵌段共聚物，所说的聚氧乙烯包括氧丙烯和/或聚氧丙烯。一个特别有用的共聚物是以PLURONIC F68商品名出售的，它具有一个分子量约为1，800的聚氧丙烯的核，并且包括80%W/W氧乙烯单元，所给出的两个外层聚（氧乙烯）段的合并分子量为6，600-该共聚物的合并的重均分子量为8，400。

聚丙烯酸聚合物也是合适的，它具有如下单体单元：

并且，可以从B.F.Goodrich公司以商品名为CARBOPOL树脂获得，或从Rohn & Haas公司以商品名为PRIMAL树脂获得。水溶性聚丙烯酸和聚丙烯酸酯聚合物可以是不交联的或少量交联的。

根据本发明，其它适合的聚丙烯酸的水溶性衍生物也是很有用的，如聚甲基丙烯酸（PMMA），它具有单体结构为：

适用于本发明的类似的水溶性聚合物包括聚甲基丙烯酸酰胺（PMAAm），它具有的单体结构通式为：

聚（N，N-二甲基丙烯酰胺，它具有的单体结构通式为：

聚（N-异丙基丙烯酰胺）或PIPAAm，它具有单体结构为：

聚（N-乙酰氨基丙烯酰胺），它具有单体结构为：

以及聚（N-乙酰氨基甲基丙烯酰胺），它具有单体结构为：

按照本发明的原理，包含任何一种或多种上面描述的丙烯酸聚合物的水溶性共聚物也是适用的，它们包括聚丙烯酸与聚甲基丙烯酸的丙烯酸共聚物，聚甲基丙烯酰胺和/或聚丙烯酰胺与聚丙烯酸的丙烯酸共聚物，以及甲基丙烯酸与聚丙烯酸的丙烯酸共聚物。

适合的水溶性乙烯基聚合物包括聚乙烯醇：

聚醋酸乙烯酯：

和它们的共聚物，如聚（醋酸乙烯酯-共-乙烯醇）：

还有熟知的部分水解的聚（醋酸乙烯酯）或部分醋酸酯化的聚乙烯醇，它们可从DuPont公司以商品名为ELVANOL获得，或从Airco Chemical公司以商品名VINOL获得。

其它适合的水溶性聚合物包括聚乙烯基噁唑烷酮（PVO）和聚乙烯基甲基噁唑烷酮（PVMO），它们具有单体结构为：

PVO∶R＝H

PVMO∶R＝CH₃

对蓝色膨润土和钙膨润土在按照本发明处理之后也进行了试验。表16和表17显示出关于蓝色膨润土和钙膨润土的聚合物再水合处理的结果-具体的粘土种类和被浸渍的聚合物示于表15。其结果显示出，本发明的聚合物再水合工艺改善了蓝色膨润土和钙膨润土以及前述试验的钠膨润土的抗污染性。

表15

样品描述

116-25@10 7^#干燥的粒状蓝色基础粘土与25磅/吨

ALCOMER 228和10磅/吨SAPP一起混合。

R-16F 使用一次再水合的方法,把7^#干燥的粒状蓝

色基础粘土和25磅/吨ALCOMER 228及10

磅/吨SAPP进行再水合至含水量达35%。

K16-25@10 6^#干燥的粒状蓝色基础粘土与25磅/吨

ALCOMER 228及10磅/吨SAPP一起混合。

MB-1 使用一次再水合的方法,把6^#干燥的粒状蓝

色基础粘土与25磅/吨ALCOMER 228及10

磅/吨SAPP一起进行再水合至含水量达35%。

L16@25 8^#干燥的钙基础粘土与25磅/吨

ALCOMER 228聚合物一起混合。

Y-16Q 使用一次再水合的方法,把8^#钙基础粘土与

25磅/吨ALCOMER 228一起再水合至含水量

达50%。

表17

去离子水API流体漏失和1000ppmCaCl₂流体漏失之间的δ值对比
			基础粘土／聚合物／SAPP组合	δ（毫升）“干混”	δ（毫升）再水合的
蓝色基础粘土＃7，25磅／吨的ALCOMER228聚合物和10磅／吨SAPP	2.2	1.1
			蓝色基础粘土＃6，25磅／吨的ALCOMER228聚合物的10磅／吨SAPP	0.7	-0.5
钙基础粘土＃8，和25磅／吨的ALCOMER228聚合物	61.8	31.3

受让人和/或其所属机构生产了几种用于固化或浓缩污泥的产品，这些产品之一包括基础粘土＃2，其功能非常好。样品是通过对这一基础粘土进行聚合物再水合处理而制备的。将两种不同的聚合物分别浸渍到基础粘土的不同样品上。该试验的目的是考察聚合物再水合工艺是否改善粘土经受污泥污染的能力，以及因此更好地浓缩和/或固化污泥。表18列出了对样品的描述。

表18

样品描述

2^#基础粘土粉末状的2^#基础粘土

J1@10 2^#干燥的粉末状基础粘土与10磅/吨Cypan

聚合物混合。

J16@25 2^#干燥的粉末状基础粘土与25磅/吨

ALCOMER 228聚合物一起相混合。

S-1Q 使用一次再水合的方法,把2^#基础粘土与

10磅/吨Cypan聚合物再水合至含水量达

50%-55%,使之干燥并制成粉末状。

S-16QB 使用一次再水合的方法,把2^#基础粘土和

25磅/吨ALCOMER 228聚合物再水合至含水

量达50%-55%,使之干燥,并制成粉末

状。

用一种真正的废污泥来测试样品。某种浓缩或固化的污泥。只有当它们不含有游离液体时才可倒卸于垃圾掩埋坑中。而ASTM ＃9095染色过滤液体试验可用于测定是否有游离液体存在。在该测试中，将一定量的污泥或样品放入一个圆锥形的细筛（＃60-美国筛目）过滤器中，如果样品的任何部分通过筛子，并且从过滤筛中掉落下来，那么认为该样品含有游离液体。对于作为样品的废污泥，染色过滤试验的对比试验是在污泥中添加了不同量的膨润土样品而进行的。

由于油脂在污泥中的粘结性，使得油脂分析不够精确。然而，油脂含量大约为2～4%。

将染色过滤液体试验＃9095用于测试。将污泥426-2称重并放入一个容器内。将一定百分比的浓缩样品加到这一称重了的污泥中，并充分地混合进去。将这些污泥混合物的一部分在染色过滤器中，在受试之前，进行不同时间的陈化。请注意，干燥样品的量被描述为“外加的百分重量”（例如，20%（外加重量）是将20克干燥处理的粘土样品加入100克的污泥中）

表19

样品	样品外加百分重量	通过的泥浆混合物的量（克）1小时	通过的泥浆混合物的量（克）24小时
				基础粘土＃2	40	0.40	0.00
基础粘土＃2	25	7.63	12.77
				J16＠25	25	7.56	7.87
S-16QB	25	0.56	0.00

由表19可清楚地看出，以聚合物浸渍的粘土的配料比为25%（外加重量）的样品为例，聚合物水合样品S-16QB与和它“干混”的对比样J16

25和基础粘土＃2二者相比，S-16QB样品能够将废污泥浓缩得更好。事实上，以该配料比，S-16QB样品可以充分地浓缩污泥，以便使其在24小时之后通过染色过滤试验。虽然J16

25样品不如再水合的S-16QB样品完成得那样好（就配料比为25%外加重量而言），但它可以浓缩污泥，并且能比基础粘土＃2保持住更多的游离液体。在相同的配料比上，基础粘土＃2不能象另外两个样品那样好地浓缩废污泥。事实上，使配料比为基础粘土的40%（外加重量）来浓缩污泥，那么污泥将通过染色过滤试验（在24小时之后）。由于提供的污泥样品的量有限制，所以无法确定需要多少的J16

25样品才能浓缩污泥，以便通过染色过滤试验。

通过以上的试验，很显然，推荐的聚合物再水合处理工艺确实改善了蒙脱石粘土浓缩及固化废污泥的能力。

另外，我们还试验了聚合物再水合工艺在废水絮凝处理中的应用。这些含有蒙脱石膨润土的产品使某些溶解的杂质和/或悬浮的水不溶性污物从废水中絮凝出来。对这一应用采用聚合物再水合工艺的目的是，考察本发明的再水合聚合物浸渍工艺是否改善了经聚合物处理的粘土包覆溶解的和/或悬浮的杂质的能力。

一种现有的废水絮凝剂产品是按照专利4，415，467来配制的。这一组合物包括钠膨润土、一种阴离子聚合物、一种酸活化的粘土、一种钙膨润土以及一种阳离子聚合物。通过以不同的结合方式把配方中的不同组分再水合来制备不同的样品。然而，应当指出，虽然以不同的结合方式把不同的组分再水合，但是每一个样品的配方却是完全相同的。制备的样品列于表20。

表20

样品描述

N25@10 把干的钠膨润土、酸活化了的粘土、阴离子型

聚合物、钙膨润土、以及阳离子型聚合物进行

干式混合。样品为粉末状。

WW-1 使用单次再水合的方法,把钠膨润土和阴离子

型聚合物进行再水合至含水量达35%。之后,

加入钙膨润土、阳离子型聚合物以及酸活化了

的粘土。样品为粉末状。

WW-2 采用一次再水合的方法,把钙膨润土、酸活化

了的粘土,以及阳离子型聚合物进行再水合至

含水量达50%。之后,加入钠膨润土和阴离

子型聚合物。样品为粉末状。

WW-3 采用一次再水合的方法,把钠膨润土、酸活化

了的粘土,以及阴离子型聚合物进行再水合至

含水量达40%。之后,加入钙膨润土和阳离

子型聚合物。样品为粉末状。

WW-3G 采用一次再水合的方法,使钠膨润土、酸活化

了的粘土,以及阴离子型聚合物进行再水合至

含水量达40%。然后使之干燥,并且使之成

为-20,+60目的粒状。之后,加入钙膨

润土和阳离子型聚合物。

样品描述

WW-4 使用一次再水合的方法,把钠膨润土、酸活化

了的粘土,和阴离子型聚合物进行再水合至含

水量达40%,使之干燥并变成粉末状。使用

一次再水合的方法,钙膨润土和阳离子型聚合

物进行再水合至含水量达50%,使之干燥并

变成粉末状。然后把两种混合物合并,样品为

粉末状。

WW-4G 使用一次再水合的方法,把钠膨润土、酸活化

了的粘土,和阴离子型聚合物进行再水合至含

水量达40%。使之干燥并成为-20,+60

目的粒子。使用一次再水合的方法,把钙膨润

土和阳离子型聚合物进行再水合至含水量达

50%,使之干燥并变成-20,+60网目

的粒子。然后把两种粒状的混合物合并。

WW-5 使用一次再水合的方法,把钠膨润土、阴离子

型聚合物、酸活化了的粘土、和阳离子型聚合

物进行再水合至含水量达35%。之后,加入

钙膨润土。样品为粉末状。

WW-5G 使用一次再水合的方法,把钠膨润土、阴离子

型聚合物、酸活了的粘土和阳离子型聚合物进

行再水合至含水量达40%,使之干燥并变成

-20,+60目的粒子。之后,加入粒状的

钙膨润土。

样品描述

WW-6 使用一次再水合的方法,把钠膨润土、酸活化

了的粘土、钙膨润土、和阴离子型聚合物进行

再水合至含水量达40%。之后,加入阳离子

型聚合物。样品为粉末状。

WW-6G 使用一次再水合的方法,把钠膨润土、酸活化

了的粘土、钙膨润土、和阴离子聚合物进行再

水合至含水量达40%,使之干燥并变成-

20,+60目的粒子。之后,加入阳离子型

聚合物。

对所有的再水合的废水处理样品皆是相对于它们的“干混”对比样品N25

98而进行对比试验，试验采用由SKF USA，Inc提供的一种实际的废水样品。虽然能使处理的配比率很高，从而除去大量的油脂，但仍将处理的配比率维持很低，以使得在每一个样品处理上的区别更明显并更利于测量。

油脂分析测定出废水样品具有16，860ppm的油脂含量。

选定的两个配比分别为1.5克/250毫升和2.0克/250毫升，如表21所示。通过计量使每一个样品的废水量相等，用作为处理样品的量。在加入待处理样品之后，以相同的方法，在相同的时间内，搅拌样品。然后将处理好的废水过滤，并分析其中的油脂含量。虽然所有再水合处理的样品仅用废水样品测试，但是对产生最稳定的絮凝物的样品进行过滤和测试。

上述结果显示出这四个再水合样品产生出比N25

10样品低的油脂含量。它说明，与它们的“干混”对比样品N25

10相比，再水合样品可以除去更多的油脂。

应当理解，本申请只是公开了较佳的实施方案，而各部分的结构、组合和排列的细节可以在不背离本发明的精神和所附的权利要求所限定的范围的条件下作很多的改变。

Claims

1、一种用处理过的蒙脱石粘土来吸收或吸附被污染的液体的方法，把已经回收的和干燥到湿度约为12%或更低(按粘土的干重计)的蒙脱石粘土进行处理以改善它在与含有溶盐或有机污染物的液体接触时对污染液体的吸收或吸附能力，该方法包括：

用溶解的聚合物水溶液浸渍粘土，所说水溶液中聚合物的含量至少约为0.5%(重量，按粘土的干重计)，并且用水再润湿粘土至含水量达到12%以上(重量，按粘土的干重计)；

使再润湿的、聚合物浸渍过的粘土干燥到含水量约12%或更低(重量，按粘土的干重计)；以及

使处理过的粘土与被污染的液体接触。

2、权利要求1所述的方法，还包括，在用溶解了的聚合物浸渍粘土之前，研磨粘土。

3、权利要求1所述的方法，还包括，在使再润湿过的、聚合物浸渍过的粘土干燥之后，研磨该粘土。

4、权利要求1所述的方法，其中水可膨胀的粘土在再干燥之前，被再润湿到湿度约为18%至约25%（重量，按粘土的干重计）。

5、权利要求1所述的方法，其中，水可膨胀的粘土在再干燥之前，被再润湿到湿度至少约为20%（重量，按粘土的干重计）。

6、权利要求1所述的方法，其中，水可膨胀的粘土选自蒙脱石、贝得石、绿脱石、锂蒙脱石、海泡石和拉长石的物组。

7、权利要求1所述的方法，其中，水可膨胀的粘土是一种蒙脱石粘土。

8、权利要求7所述的方法，其中，水可膨胀的粘土是贝得石。

9、权利要求7所述的方法，其中，水可膨胀的粘土是一种以钠作为它主要可交换阳离子的膨润土。

10、权利要求2所述的方法，其中，粘土被研磨到100%的粘土都通过0.5mm的筛网。

11、权利要求3所述的方法，其中，粘土被研磨到100%的粘土都通过0.5mm的筛网。

12、权利要求1所述的方法，其中，被污染的液体存在于土层的钻孔中，该钻孔中所含的被无机盐或有机液体污染的水在钻井时将遇到。

13、一种用于把固体颗粒物料悬浮于含有溶解的无机盐或有机液体，并且包括水可膨胀的粘土悬浮剂的含水载体中的方法，在该方法中，

其改进之处是按权利要求1的方法来处理水可膨胀的粘土，以使得它在与所说的含水载体接触时具有提高的悬浮性能。

14、一种用于吸收水的制品，其中包含一种可通过水合作用来吸收水的水可膨胀的粘土，所说的制品用于与含有溶解的无机盐或有机液体污染物的污水接触。

其改进之处是按权利要求1的方法来处理水可膨胀的粘土，以使得该粘土对所说的污水具有提高的吸收能力。

15、一种用于与污水接触的柔性浆状组合物，其中含有水和含量约为10%至约80%（重量，按组合物计）的水可膨胀粘土，

其改进之处是按权利要求1的方法来处理水可膨胀粘土，以使得该粘土能给所说的组合物赋予一种在与所说废水接触时具有低渗透系数的能力。

16、一种用于堵塞含有污水的废钻孔的方法，该方法是用一种含有水和水可膨胀的粘土的浆状组合物来填塞在钻井套管的外表面与周围地层之间所形成的环形空隙，其改进之处是权利要求1的浸渍方法来处理用于浆状组合物中的水可膨胀的粘土。

17、一种用于絮凝悬浮在含有溶解的污染物的水溶液中的固体物的方法，该方法的步骤包括向所说的溶液中加入一种处理过的水可膨胀的粘土，以使悬浮的固体物絮凝到足以能引起该固体物从所说溶液中沉淀下来的体积，

其改进之处在于，在将所说的粘土回收并干燥到其含水量约为12%（重量）或更低后，按权利要求1的方法来处理该种水可膨胀的粘土。

18、一种用于阻止被污染的液体流入地层表面的方法，该方法包括把一层处理过的蒙脱石粘土填铺于所说地层表面的附近，其特征是按权利要求1的方法来处理所说的蒙脱石粘土。

19、权利要求18所述的方法，其中，水可膨胀的粘土在再干燥之前，被再润湿到含水量约为18%至约30%（重量，按粘土的干重计）。

20、权利要求18所述的方法，其中，水可膨胀的粘土在再干燥之前，被再润湿到含水量至少约为20%（重量，按粘土的干重计）。

21、权利要求18所述的方法，其中，水可膨胀的粘土是以钠作为其主要的可交换的阳离子。

22、一种固化污泥的方法，包括使蒙脱石粘土与所说的污泥混合，其用量为足以浓缩这些污泥致使在蒙脱石粘土与污泥混合24小时之后没有剩余的流动液体，其改进之处是包含蒙脱石粘土，

所说的蒙脱石粘土已按照权利要求1的方法进行过处理。