BR112016000375B1

BR112016000375B1 - Composição, artigo de fabricação, método para prover uma barreira impermeável ao líquido essencialmente iônico, e, métodos e sistemas de contenção de um lixiviado

Info

Publication number: BR112016000375B1
Application number: BR112016000375-6A
Authority: BR
Inventors: Nigel Webb; Dolly Batra; Michael Donovan
Original assignee: Amcol International Corporation
Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2014-07-11
Publication date: 2021-08-24
Also published as: AU2014287008A1; US20150018594A1; CA2918212A1; US9403974B2; JP2016524032A; WO2015006746A1; EP3778523A1; PL3019271T3; EP3019271A1; AU2014287008B2; CN105658322A; ES2855034T3; CN105658322B; JP6698522B2; EP3019271B1; HK1223061A1; BR112016000375A2

Abstract

composição, artigo de fabricação, método para prover uma barreira impermeável ao líquido essencialmente iônico, e, métodos e sistemas de contendo de um lixiviado. uma composição capaz de maior impermeabilidade contra a passagem de líquidos iônicos através da mesma pode incluir uma argila misturada com um polímero aniônico e catiônico. tais composições podem ser providas em revestimentos internos geossintéticos para prover uma barreira hidráulica em ambientes de lixiviado agressivo.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA DO PEDIDO DE PATENTE RELACIONADO

[001] Este pedido de patente reivindica o benefício do pedido de rcvgpvg" rtqxku„tkq" W0U0" Pq0" 831:6709;3." kpvkvwncfq" “Dngpfgf" Rqn{ogt" U{uVgo” swg hqk fgrqukVcfq go 34 fg jwnjq fg 4235, ewjc fguetk>«q guVá cswk incorporada pela referência.

CAMPO DA DESCRIÇÃO

[002] A presente descrição se refere a uma mistura de argila com uma combinação de polímeros catiônicos e aniônicos, e/ou um ou mais monômeros com sítios de carga tanto catiônico quanto aniônico, e a um método de melhorar o desempenho hidráulico (impermeabilidade ou propriedade de barreira) da argila quando a argila é usada como uma barreira hidráulica contra fluxo de líquidos agressivos com altas resistências iônicas (altamente ácido e/ou altamente alcalino), tais como lixiviados de extração que resultam do processamento de minérios, por exemplo, minérios de bauxita. A mistura de argila/polímero preferivelmente é usada como uma camada de barreira em um revestimento de argila geossintético (GCL) disposto entre dois panos geossintéticos. Na modalidade acima de tudo preferida, a mistura de argila/polímero é disposta entre dois panos geossintéticos, pelo menos um dos quais é não tecido e os panos são perfurados por agulha para bloquear a mistura de argila/polímero entre os panos.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[003] Existe uma necessidade na indústria de melhor contenção de líquido residual em muitas indústrias que tratam quimicamente materiais e, como um subproduto do processo de tratamento, produzem líquidos agressivos que precisam ser contidos em reservatórios. Estes líquidos agressivos (altamente ácidos ou altamente alcalinos) ou materiais de resíduo líquido/sólido não podem ser descartados por soterramento em virtude de eles poderem permear no solo e contaminar abastecimentos de água do solo e, desta forma, devem ser contidos colocando uma barreira líquida abaixo do resíduo para evitar que o resíduo permeie na barreira. Particularmente problemáticos são materiais de resíduo que são líquidos fortemente alcalinos, tais como os que resultam do processamento de minérios, particularmente minérios de bauxita.

[004] Observou-se que revestimentos de argila geossintéticos, na sua maioria, fornecem barreira menos adequada (desempenho hidráulico) em resíduos líquidos de alto pH (alcalino) contendo altas concentrações de sais iônicos, particularmente nas indústrias de processamento de minério.

[005] Tentativas anteriores de prover argila com melhor desempenho hidráulico contra permeação de resíduos líquidos altamente iônicos incluíram a adição de um componente de sílica contendo sílica livre ou um material silicoso para proteger a argila da dissolução (WO 2009/023915); adição de uma solução de polímero aniônica à argila, seguido por secagem (WO 2012/025564 e US 7.026.385; US 2012/0219566 A1 e 2012/0219367 A1); e polimerização de polímeros, in-situ, usando uma união de argila e monômeros, nos limites de um GCL (US 6.737.472 B2).

SUMÁRIO

[006] Foi descoberto, de acordo com uma modalidade preferida das composições, artigos de fabricação e métodos descritos e reivindicados, que argila misturada com uma combinação de polímeros catiônicos e aniônicos e um ou mais monômeros com sítios de carga tanto catiônico quanto aniônico, resulta em uma composição que tem desempenho hidráulico surpreendente (impermeabilidade) contra a condutividade hidráulica dos resíduos líquidos altamente iônicos, tais como lixiviado de minério de bauxita e outros lixiviados de processamento de minério. Na modalidade preferida, a mistura de argila/polímero catiônico/polímero aniônico está contida em um revestimento de argila geossintético (GCL). Surpreendentemente, quando a mistura de argila/polímero é disposta entre dois panos, pelo menos um dos quais é não tecido, e os panos são perfurados por agulha juntos, a combinação de polímero, por meio de interações entre os dois polímeros, ou entre polímero(s) e argila, bloqueará o líquido de permear o pano e ainda bloqueará a permeação de líquido através dos furos da perfuração da agulha nos panos. Isto é um particularmente surpreendente, uma vez que a porção da argila, em si, não inchará materialmente quando colocada em contato com o resíduo líquido altamente iônico, agressivo. Os polímeros e/ou monômero(s) podem ser homogeneamente misturados com a argila de qualquer maneira, preferivelmente por união, trituração e/ou extrusão a seco.

[007] Sem ficar preso a nenhuma teoria particularmente, teoriza-se que a exposição da mistura de argila/polímero a resíduos líquidos altamente iônicos, agressivos, por exemplo, lixiviados de processamento de minério, permite que os polímeros catiônicos e aniônicos solvatem nos espaços intersticiais entre grânulos de argila adjacentes e as fibras dos panos tecidos. Adicionalmente acredita-se que os polímeros podem se complexar para formar floco devido a uma forte atração entre as cadeias de polímero catiônico e aniônico. Estes flocos poderiam drenar nos espaços intersticiais entre partículas de argila e entre as partículas de argila e as fibras do pano para causar bloqueio físico de qualquer trajeto de fluxo de resíduo líquido através do geotêxtil, uma vez que pressão de inchaço muito pequena pode ser atribuída à porção da argila da mistura quando colocada em contato por um resíduo líquido altamente iônico, agressivo. Adicionalmente, bloqueio físico dos trajetos de fluxo de líquido através do GCL, devido à atração de policátions na carga negativa da argila de montmorilonita, formando uma associação policátion/argila, pode ajudar na retenção do polímero e pode influenciar nas propriedades mecânicas, por exemplo, sítio físico dos flocos de polímero catiônico/polímero aniônico que bloqueiam trajetos de fluxo de líquidos potenciais através do GCL. Adicionalmente, acredita-se que altas concentrações de sal no resíduo líquido agressivo possam promover interações entre um ou ambos os polímeros e as plaquetas de argila através da ligação de hidrogênio.

[008] É surpreendente que estas associações possam ocorrer a despeito da presença de altas concentrações de sal, que são conhecidas por romper complexos interpolímero. Também é surpreendente que estas uniões polímero catiônico/ aniônico tendem a apresentar melhor desempenho a longo prazo que GCLs contendo somente um componente polímero aniônico. Também é surpreendente que as uniões polímero catiônico/aniônico sejam tão eficientes no bloqueio do fluxo, em carga de polímero relativamente baixa, nos feixes da fibra das perfurações com agulha. Acredita-se que os polímeros são mais bem retidos no GCL, por meio de interações inesperadas entre s argila e polímeros para permitir melhor estabilidade a longo prazo, comparado aos sistemas de polímero simples.

[009] Em uma outra modalidade das composições, artigos de fabricação e métodos aqui descritos e reivindicados, a argila é misturada com uma molécula pequena (uma molécula que não é um polímero) cargas espaçadas tanto aniônicas quanto catiônicas em uma molécula pequena simples, por exemplo, zwitérion (sais internos) que se dissociam tanto nas moléculas aniônicas, por exemplo, sulfo, carbóxi, ou ânions de fósforo quanto moléculas catiônicas, por exemplo, amônio quaternário, ou cátions de fosfina, quando em contato com líquidos altamente iônicos. Teoriza-se que moléculas pequenas, tanto com cargas espaçadas aniônicas quanto catiônicas, quando misturadas com argila, agem para prover excelente impermeabilidade hidráulica, da mesma maneira e com base nas mesmas teorias, que os polímeros aniônicos e catiônicos descritos anteriormente.

[0010] Ainda em uma outra modalidade das composições, artigos de fabricação e métodos aqui descritos e reivindicados, argila é misturada com um ou mais polímeros que têm cargas espaçadas tanto aniônicas quanto catiônicas na mesma molécula de polímero, por exemplo, polibetaínas e/ou óxidos de polifosfina. Novamente, teoriza-se que as moléculas de polímero simples que contêm cargas espaçadas tanto aniônicas quanto catiônicas de alguma maneira irão interagir com outras moléculas de polímero com sítios de carga tanto aniônicos quanto catiônicos, e/ou interagir com a argila, para bloquear trajetos de fluxo de líquido potenciais para líquidos altamente iônicos.

[0011] Ainda em uma outra modalidade das composições, artigos de fabricação e métodos aqui descritos e reivindicados, argila é misturada com um ou mais polianfólitos com um equilíbrio de carga negativa para positiva na faixa de 5 a 1 a cerca de 1 a 5, preferivelmente cerca de 3 a 1 a cerca de 1 a 3 e acima de tudo preferivelmente com um perfeito equilíbrio de carga de 1 a 1. Preferivelmente, os polímeros de polianfólito são copolímeros de um polímero aniônico de carboxilato, sulfonato ou fosfato e um polímero catiônico, cada um em quantidades suficientes para prover o equilíbrio de carga apropriado.

[0012] Um aspecto das composições, artigos e métodos aqui descritos é prover uma composição argila/polímero que é capaz de prover uma barreira para a passagem de líquidos altamente iônicos, tais como lixiviados de minérios, agindo assim como uma barreira essencialmente impermeável para evitar que o líquido altamente iônico penetre na composição e atinja o abastecimento de água do solo.

[0013] Um outro aspecto das composições, artigos e métodos aqui descritos é prover uma união de argila/ monômero de carga dupla, com um equilíbrio de carga positiva para negativa de 7 a 1 a 1 a 0,15, preferivelmente cerca de 1 a 1, que é capaz de prover uma barreira para a passagem de líquidos altamente iônicos, tais como lixiviados de minérios, agindo assim como uma barreira essencialmente impermeável para evitar que o líquido altamente iônico penetre na composição e atinja o abastecimento de água do solo. Os monômeros são incluídos com a argila em uma quantidade de cerca de 0,2% em peso a cerca de 20% em peso, preferivelmente cerca de 5% em peso a cerca de 15% em peso, com base no peso total da composição.

[0014] Os aspectos e vantagens anteriores e outros de argila/polímero ou uniões argila/monômero para formar uma barreira líquida para a passagem de líquidos iônicos e de alto pH através deles ficarão mais evidentes a partir da seguinte descrição detalhada. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS Figura 1 é uma vista em perspectiva parcialmente afastada da barreira líquida iônica de múltiplas camadas da modalidade preferida da presente descrição; Figura 2 é um diagrama de fluxo esquemático do processo de fabricação para a barreira líquida iônica da presente descrição; Figura 3 é uma vista lateral de uma barreira líquida iônica, incluindo uma camada superior de um outro material de barreira, sendo instalado em uma superfície do solo; Figura 4 é uma vista em perspectiva parcialmente afastada de uma barreira líquida iônica formada de múltiplas camadas da mesma, ou diferentes camadas contendo argila/polímeros ou material reativo; Figura 5 é um gráfico que mostra inchaço argila/polímero em água salgada, em uma carga de 20kPa, como uma função do tempo; Figura 6 é um desenho esquemático de aditivos de argila de cargas equilibradas compreendendo A uniões - poliânion/policátion; B - polianfólitos; C - polibetaínas; D - monômeros de betaína de acordo com modalidades da descrição; Figura 7 é um gráfico que mostra a condutividade hidráulica de sistemas argila/polímero de acordo com modalidades da descrição como uma função do tempo para vários lixiviados do produto de combustão de carvão; Figura 8 é um gráfico que mostra a condutividade hidráulica de sistemas argila/polímero de acordo com modalidades da descrição como uma função do tempo para vários lixiviados de dessulfurização de gás de combustão; Figura 9 é um gráfico que mostra a condutividade hidráulica de sistemas argila/polímero de acordo com modalidades da descrição como uma função do tempo para várias cinza volante e lixiviados de trona; Figura 10 é um gráfico que mostra a condutividade hidráulica de sistemas argila/polímero de acordo com modalidades da descrição como uma função do tempo para vários lixiviados de extração; e Figura 11 é um gráfico que mostra a condutividade hidráulica de um sistema argila/polímero contendo betaína de acordo com modalidades da descrição como uma função do tempo para um lixiviado do produto de combustão de carvão sintético.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0015] A mistura de argila/polímero catiônico/polímero aniônico, de acordo com a modalidade preferida, usada para evitar resíduos líquidos altamente iônicos, agressivos permeiem um GCL também são usados na prevenção dos resíduos líquidos de permear sólidos quando usados como revestimentos de argila compactada (sem geotêxtis) para contenção de resíduos líquidos altamente iônicos, por exemplo, lixiviados de minérios. Similarmente, as misturas argila/polímero simples de multi-carreado e molécula pequena aqui descritas também são usadas na prevenção da permeação de resíduo líquido através de um GCL e na construção de estruturas de revestimento feitas de argila compactada; trincheiras de fenda e paredes de tirante formadas de lamas da mistura de argila/polímeros. A mistura de argila/polímero catiônico/polímero aniônico, bem como as misturas argila/polímero simples de multi-carreado e molécula pequena aqui descrita também são usadas como o componente de argila em qualquer dispositivo e/ou método de barreira líquida. A forma preferida de uso é misturas argila/ polímero aniônico/catiônico contida entre dois panos perfurados por agulha.

[0016] Fc hqtoc cswk wucfc “codkgpVe citguukxq” qw ‘líswkfqu citguukxqu” ug tefete c wo ukuVgoc go swg cduqt>«q. tgVgp>«q qw eqpVgp>«q fg água é desejado, com um pH alto ou baixo, uma alta força iônica e uma alta concentração de íons divalente e/ou multivalente. Por exemplo, ambientes agressivos podem incluir sistemas de água com pH alto, por exemplo, um pH de 10 ou mais, ou têm pH baixo, por exemplo, um pH de 3 ou menos. Ambiente agressivos alternativa ou adicionalmente podem ter uma alta força iônica, por exemplo, uma força iônica maior que 10 mol dm-3. A força iônica (I), expressa como mol dm-3, é uma função da concentração de todos os íons presentes na solução e é calculada pela fórmula 1, a seguir: Fórmula 1:

, em que Ci é uma concentração molar de 1° íon presente na solução e Zi é sua carga.

[0017] Ambientes agressivos alternativa ou adicionalmente podem ter altas concentrações de íons divalente e/ou multivalente, por exemplo, conforme definido por um valor RMD. O valor RMD é a razão de monovalente para divalente (ou íons multivalentes). O RMD da solução, expresso como a raiz quadrada da molaridade, pode ser calculado pela equação a seguir, onde MM e MD são a molaridade total dos cátions monovalente e divalente na solução respectivamente. O RMD da solução, expresso como raiz quadrada da molaridade, pode ser calculado pela fórmula 2, a seguir: Fórmula 2:

, em que MM e MD são a molaridade total de cátions monovalente e divalente na solução, respectivamente. Ambientes agressivos têm baixos valores RMD, por exemplo, menor que 0,7, especialmente menor que 0,5 e particularmente menor que 0,1. Íons divalentes e outros multivalentes ligam as plaquetas de uma argila, prevenindo que a argila inche e formando uma barreira hidráulica. Assim, em ambientes com baixos valores RMD, barreiras somente de argila não podem funcionar adequadamente sem pré-hidratação para inchar a argila. Eventualmente a argila seca durante o uso, a barreira poderia ficar significativamente mais permeável e a argila poderia não se ré-inchar devido aos efeitos da água com uma alta concentração de íons divalentes ou multivalentes.

[0018] Em algumas modalidades, o ambiente agressivo inclui altas concentrações de cloreto de cálcio, por exemplo, concentrações de cloreto de cálcio de 50 mmol ou mais. O ambiente agressivo pode ter uma concentração de cloreto de cálcio, por exemplo, de 50 mmol ou mais, 100 mmol ou mais, 150 mmol ou mais, 200 mmol ou mais, 250 mmol ou mais, 300 mmol ou mais, 350 mmol ou mais, 400 mmol ou mais, 450 mmol ou mais e 500 mmol ou mais. Por exemplo, resíduo sólido municipal (MSW) apresenta um ambiente agressivo a barreiras a base de argila em que ela geralmente tem uma força iônica de cerca de 100 mM. Resíduo de baixo nível radioativo (LLRW) também apresenta um ambiente agressivo a barreiras a base de argila, uma vez que ela tem um valor RMD menor que 0,5. Produtos de combustão de carvão (CCP) são ainda um outro ambiente agressivo para barreiras a base de argila, com alta força iônica e baixos valores de RMD. Cinza CCP geralmente inclui cinza de combustão de carvão mista e seria esperado que gerassem um diferente lixiviado antecipado no processo de armazenamento a longo prazo, dependendo do sítio do qual ele foi produzido. Dessulfurização de gás de combustão (FGD) é ainda um outro tipo de lixiviado agressivo que inclui cinza gerada da injeção de hidróxido de cálcio na corrente do gás de combustão. Conforme demonstrado a seguir, características de lixiviado de FGD, incluindo força iônica, podem variar significativamente dependendo do sítio do qual ele foi produzido. Cinza de trona é um outro tipo de lixiviado agressivo, que resulta da injeção de trona em uma corrente do gás de combustão. Água de hidrofratura é um exemplo de um ambiente agressivo com alta força iônica. Cinza volante ainda é um outro lixiviado agressivo, que inclui cinza isolada dos coletores particulados. Por exemplo, as barreiras hidráulicas da descrição podem ser usadas como barreira para lixiviados de extração, que podem incluir, por exemplo, cloreto de cálcio, ácido clorídrico, ácido sulfúrico, sais de cianeto e podem ser cáusticas, por exemplo, hidróxido de sódio. Em uma modalidade, as barreiras hidráulicas da descrição podem ser usadas como uma barreira para um lixiviado iônico com uma concentração de íons sulfato maior que 1.000 mg/L.

[0019] Foi descoberto, de acordo com uma modalidade preferida das composições, artigos de fabricação e métodos aqui descritos e reivindicados, que argila misturada com uma combinação de polímeros catiônicos e aniônicos, e/ou misturada com um ou polímeros contendo um ou mais monômeros com sítios de carga tanto catiônico quanto aniônico, resulta em uma composição que tem desempenho hidráulico surpreendente (impermeabilidade) contra a condutividade hidráulica de resíduos líquidos altamente iônicos, tais como lixiviado de minério de bauxita e outros lixiviados de processamento de minério. Na modalidade preferida, a mistura de argila/polímero catiônico/polímero aniônico está contida em um revestimento de argila geossintético (GCL). Surpreendentemente, quando a mistura de argila/polímero é disposta entre dois panos, pelo menos um dos quais é não tecido, e os panos são perfurados por agulha juntos, a combinação de polímero, por meio de interações entre os dois polímeros, ou entre polímero(s) e argila, bloqueará o líquido de permear no pano e ainda bloqueará a permeação de líquido através dos furos da perfuração da agulha nos panos. Isto é particularmente surpreendente, uma vez que a porção da argila, por si só, não se inchará materialmente quando em contato com o resíduo líquido agressivo altamente iônico. Os polímeros e/ou monômero(s) podem ser homogeneamente misturados com a argila de qualquer maneira, preferivelmente por união, trituração e/ou extrusão a seco.

[0020] Sem ficar preso a nenhuma teoria em particular, teoriza-se que a exposição da mistura de argila/polímero a resíduos líquidos altamente iônicos agressivos, por exemplo, lixiviados de processamento de minério, permite que os sítios de carga catiônica e aniônica nos polímeros solvatem nos espaços intersticiais entre grânulos de argila adjacentes e as fibras dos panos tecidos. Uma outra teoria é que os polímeros podem complexar para formar flocos devido a uma forte atração entre as cadeias de polímero catiônicas e aniônicas. Estes flocos poderiam drenar nos espaços intersticiais entre partículas de argila e entre as partículas de argila e as fibras do pano, para causar bloqueio físico de qualquer trajeto de fluxo de resíduo líquido através do geotêxtil, uma vez que muita pouca pressão de inchaço pode ser atribuída à porção da argila da mistura quando em contato com um resíduo líquido altamente iônico, agressivo. Um outro mecanismo potencial para os surpreendentes resultados aqui descritos é um bloqueio físico dos trajetos do fluxo de líquido através do GCL, devido à atração dos policátions pela carga negativa da argila de montmorilonita, formando uma associação policátion/argila que ajuda na retenção de polímero e pode influenciar nas propriedades mecânicas, por exemplo, sítio físico dos flocos do polímero catiônico/polímero aniônico que bloqueiam trajetos de fluxo de líquido potenciais através do GCL. Como uma teoria final, altas concentrações de sal no resíduo líquido agressivo podem promover interações entre um ou ambos os polímeros e as plaquetas de argila através da ligação de hidrogênio.

[0021] É surpreendente que estas associações possam ocorrer, a despeito da presença de altas concentrações de sal, que são conhecidas por romper complexos interpolímero. Também é surpreendente que estas uniões polímero catiônico/aniônico tendem a apresentar melhor desempenho a longo prazo que GCLs contendo somente um componente polímero aniônico. Também é surpreendente que as uniões polímero catiônico/aniônico sejam tão eficientes no bloqueio do fluxo, em carga de polímero relativamente baixa, nos feixes de fibra das perfurações com agulha. Teoriza-se que os polímeros são mais bem retidos no GCL, embora interações inesperadas entre a argila e polímeros permitam melhor estabilidade a longo prazo, comparado com sistemas de polímero simples.

[0022] Também vantajosamente foi descoberto que as composições argila/polímero de acordo com modalidades da descrição hidratam a um dado teor de umidade, quando expostas a um dado lixiviado agressivo. Vantajosamente foi descoberto que bom desempenho da barreira hidráulica pode ser alcançado quando as composições argila/polímero hidratam a um teor de umidade de cerca de 60 partes a cerca de 120 partes por 100 partes composição ou cerca de 60 partes a cerca de 90 partes por 100 partes composição, ou cerca de 70 partes a cerca de 90 partes por 100 partes da composição. Outros teores de umidade adequados incluem cerca de 60, 70, 80, 90, 100, 110 e 120 partes por 100 partes da composição. Como tais níveis de hidratação, acredita-se que a composição argila/polímero forma um gel que efetivamente provê uma barreira para passagem do lixiviado. Adicionalmente acredita-se que em teores de umidade abaixo de cerca de 60 partes por 100 partes da composição, há uma quantidade ineficiente de formação de gel e em teores de umidade acima de 120 partes por 100 partes da composição, a composição não está mais na forma de gel. Tal hidratação nas 60 partes a 120 partes por 100 partes da faixa de teor de umidade da composição pode ser alcançada com as composições de acordo com a descrição em lixiviados agressivos, tais como os aqui descritos. Incorporação das composições argila/polímero em um revestimento interno geossintético perfurado por agulha pode limitar a hidratação da composição argila/polímero para ser na faixa de cerca de 60 partes a cerca de 90 partes por 100 partes da composição, devido à pressão do resíduo presente no revestimento, bem como a pressão hidrostática do lixiviado. Os sistemas argila/polímero, de acordo com a descrição, podem efetivar gel em teores de umidade de cerca de 60 partes a cerca de 90 partes por 100 partes da composição.

Argilas

[0023] A argila preferida é um esmectita ou montmorilonita, por exemplo, argila de bentonita que incha quando em contato com água. Embora haja pouco inchaço destas argilas quando em contato com resíduos líquidos altamente iônicos, foi observado que o pouco inchaço que ocorre produz melhores resultados de impermeabilidade que outras argilas. Entretanto, uma vez que o inchaço da argila não é um contribuinte principal para a impermeabilidade, outras argilas podem ser usadas em vez ou além de esmectitas ou montmorilonitas. Outras argilas adequadas incluem vermiculitas e argilas não esmectitas, tais como caolim, ilita, atapulgita e sepiolita (incluindo análogos sintéticos de cada). Argila de bentonita de sódio que ocorre naturalmente com sódio como cátion permutável predominante é preferida.

[0024] Preferivelmente, as partículas de argila deveriam ter um tamanho que provê uma faixa de tamanhos de partícula, possibilitando que partículas menores se ajustem entre partículas maiores para estreitar qualquer passagem de fluido através da mistura de polímero de argila mediante contato com um resíduo líquido altamente iônico. A argila pode ser em uma forma granular ou em pó. Na modalidade acima de tudo preferida, as partículas de argila deveriam ter um tamanho de partícula menor que cerca de 2 mm, com cerca de 40% a cerca de 70% das partículas com um tamanho maior que cerca de 1,4 mm a menor que cerca de 2,0 mm; cerca de 10% a cerca de 30% das partículas com um tamanho maior que 1,0 mm e menor que 1,4 mm; cerca de 10% a cerca de 30% das partículas com um tamanho maior que 0,5 mm e menor que 1,0 mm; e menor que 5% das partículas com um tamanho menor que 0,5 mm. Alternativamente, a argila pode ser na forma de pó, em que todas as partículas têm um tamanho menor que cerca de 25 mm.

Polímeros

[0025] Os seguintes polímeros catiônicos e aniônicos podem ser retos ou ramificados, ou reticulados e podem ter vários pesos moleculares exploring fguetkVq c uggpp; Fc fotoc cswk wucfc. q Vgtoq “dckzo rgso oqngewnct” igrcnogpVg ug tglgtg c wo rguo oongcwnct fg cgrcc fg 3 z 324 Da a 3 x 106 Fco Fc fotoc cswk wucfc, o Vgtoo “rguo oongcwncr ofifko” igrcnogpVg se refere a um peso molecular maior que 3 x 106 Da a 6 x 106 Da. Da forma cswk wucfc, o vgtoo “rguo oolecular médio-cnvo” igtcnogpvg ug tglgtg c wo peso molecular maior que 6 x 106 Da a cerca de 10 x 106 Da. Da forma aqui wucfc, o vgtoo “rguo oongcwnct cnvo” igtcnogpvg ug tglgtg c wo rguo molecular maior que 10 x 106 Da a cerca de 15 x 106 Da. Da forma aqui wucfc, o vgtoo “rguo oongcwnct owkvo cnvo” igtcnogpvg ug tglgtg c wo rguo molecular maior que 15 x 106 Da (por exemplo, até cerca de 100 milhões de Dalton).

[0026] A carga dos polímeros, expressa como miliequivalentes por grama (meq/g), pode variar de cerca de 0,5 meq/g a cerca de 20 meq/g, preferivelmente de cerca de 1,0 meq/g a cerca de 15 meq/g, mais preferivelmente cerca de 1,0 a cerca de 10 meq/g.

[0027] Fc lotoc cswk wucfc, o vgtoo “dckzc rotcgpvcigo fg cctic” ug refere a uma porcentagem de carga menor que cerca de 10%. Da forma aqui wucfc, o vgtoo “rotcgpvcigo fg cctic ofifkc” ug tglgtg c uma porcentagem de carga de cerca de 15% a cerca de 30%. Da forma aqui usada, o termo “rotcgpvcigo fg cctic ofifkc-cnvc” ug tglgtg c uma porcentagem de carga maior que cerca de 52' c cgtcc fg 82'0 Fc lotoc cswk wucfc, o vgtoo “cnvc rqtegpVcigo fg ectic” ug tgfetg c woc rqtegpVcigo fg ectic ockqt swg egtec fg 82% c egtec fg 90%. Fc fotoc cswk wucfc, q Vgtoq “rqtegpVcigo fg ectic owkvq cnvc” ug tghgtg c woc rqtegpvcigo fg ectic ockor que cerca de 90%.

[0028] A razão da carga dos polímeros (aniônico para catiônico) pode variar de cerca de 0,15:1 a 7:1, cerca de 0,3:1 a cerca de 6:1, cerca de 1:1 a cerca de 5:1, cerca de 1:2 a cerca de 4:1, cerca de 1:3 a cerca de 3:1, cerca de 1:2 a cerca de 2:1 (aniônico:catiônico). Outras razões adequadas incluem, por exemplo, cerca de 0,15:1, 0,2:1, 0,3:1, 0,4:1, 0,5:1, 0,6:1, 0,7:1, 0,8:1, 0,9:1, 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1, 6:1 e 7:1.

[0029] De acordo com várias modalidades da descrição, os sistemas argila/polímeros podem incluir o componente de polímero (por exemplo, a combinação de polímero catiônico e aniônico) em uma quantidade de cerca de 0,4% a cerca de 20% em peso com base no peso total da composição. Outras quantidades adequadas com base no peso total da composição, incluem cerca de 0,5% em peso a cerca de 20% em peso, cerca de 1% em peso a cerca de 20% em peso, cerca de 5% em peso a cerca de 10% em peso, cerca de 10% em peso a cerca de 20% em peso, cerca de 1% em peso a cerca de 5% em peso, cerca de 2% em peso a cerca de 4% em peso, cerca de 3% em peso a cerca de 6% em peso e cerca de 1% em peso a cerca de 4% em peso. Por exemplo, o polímero pode ser incluído em uma porcentagem em peso de cerca de 1, 1,5, 2, 2,5, 3, 3,5, 4, 4,5, 5, 5,5 e 6% em peso com base no peso total da composição.

[0030] Os seguintes são exemplos de polímero catiônicos que podem ser usados nos sistemas argila/polímero para complexes interpolímero. Os sistemas podem incluir um ou mais polímeros catiônicos. O(s) polímero(s) catiônico(s) pode(m) ser incluído(s) em uma quantidade de cerca de 0,2% em peso a cerca de 20% em peso com base no peso total da composição. Outras quantidades adequadas, com base no peso total da composição, incluem cerca de 0,5% em peso a cerca de 15% em peso, cerca de 1% em peso a cerca de 10% em peso e cerca de 2% em peso a cerca de 6% em peso. Outras quantidades adequadas incluem, mas sem se limitar a, 0,2, 0,4, 0,6, 0,8, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 e 20% em peso com base no peso total da composição. • cloreto de polimetacrilamidopropiltrimômo • Polietilenimina: • Polimetacrilamidopropil trimetilamônio cátion • copolímero dimetilamina epicloroidrina • Poli(2-acriloiloxietil)trimetilamônio cátion • Copolímero quaternizado de vinil pirrolidona, metacrilamida, vinil imidazol e vinil imidazol quaternizado (Poliquatérnio 68) • 1-Dodecanamínio, N,N-dimetil-N-[3-[(2-metil-1-oxo-2- propenil)amino]propil]-, cloreto, polímero com N-[3-(dimetilamino)propil]-2- metil-2-propenamida e 1-etenil-2-pirrolidinona (Poliquatérnio 51) • 3,5,8-trioxa-4-fosfaundec-10-en-1-aminum,4-hidróxi- N,N,N,10-tetrametil-9-oxo-, sal interno, 4-óxido, polímero com butil 2-metil- 2-propenoato (Poliquatérnio 51) • 1H-Imidazólio, 1-etenil-3-metil sulfato, polímero com 1- etenilexaidro-2H-azepin-2-ona e 1-etenil-2-pirrolidinona (Poliquatérnio 46) • sal de amônio quaternário do copolímero de vinil pirrolidona e imidazolina quaternizada (Poliquatérnio 44) • 2-Propen-1-amínio, N,N-dimetil-N-2-propenil-, cloreto, polímero com 2-propenamida e ácido 2-propenoico (Poliquatérnio 39) • Homopolímero de metacriloiltrimetilcloreto (Poliquatérnio 37) • Poliquatérnio 35 CAS # 189767-69-9 • ácido 2-propenoico, 2-metil-,2-(dimetilamino)etil éster, polímero com metil 2-metil-2-propenoato, comp. com sulfato de dimetila (Poliquatérnio 35) • 1,3-propanodiamina, N,N-dietil—pó.pó-dimetil-, polímero com 1,3-dibromopropano (Poliquatérnio 34) • cloreto de N,N,N-Trimetil-2-[(1-oxo-2- propenil)óxi]etanamínio polímero: (POLIQUATÉRNIO 33) • Poli(cloreto de acrilamida 2-metacriloxietiltrimetil amônio) (POLIQUATÉRNIO 32) • Copolímeros de dimetilaminopropilacrilato (DMAPA), ácido acrílico e acrilonitrogênios e sulfato de dietila (Poliquatérnio 31) • Poliacrilamida etil trimetilamônio cátion -cloreto: (POLIQUATÉRNIO 30) • Quitosana quaternizada com epicloroidrina (Poliquatérnio 29) • Polimetacrilato amidopropil/ cloreto de trimetilamônio: (Poliquatérnio 28) • Copolímero em bloco da reação de poliquatérnio-2 com poliquatérnio-17 (Poliquatérnio 27) • Hidroxietil celulose reagida com um lauril dimetil amônio substituído por epóxido: (Poliquatérnio 24) • Copolímero quaternizado de vinilpirrolidona e dimetilaminoetil metacrilato (Poliquatérnio 23) • cloreto de dimetil dialil amônio (Poliquatérnio 22) • copolímero polisiloxano/ acetato de polidimetildialquilamônio (Poliquatérnio 21) • Polivinil octadecil éter com 2,3-epoxipropilamina (Poliquatérnio 20) • Polivinil álcool com 2,3-epoxipropilamina: (Poliquatérnio 19) • Poli[oxi-1,2-etanodi-il(dimetiliminio)-1,3-propanodi- ilimino(1,6-dioxo-1,6 -hexanodi-il)imino-1,3-propanodi-il(dimetiliminio)- 1,2-etanodi-il dicloreto]; (Poliquatérnio 18) • Reação de ácido adípico e dimetilaminopropilamina, reagido com dicloroetiléter (Poliquatérnio 17) • polímeros de vinil imidazol quaternizado (Poliquatérnio 15, 16) • Etanamínio, N,N,N-Trimetil-2-[(2-Metil-1-Oxo-2- Propenil)Óxi]-, MetilSulfato, polímeros (Poliquatérnio 14) • polímeros deietilaminoetil metacrilato (Poliquatérnio 13) • poli(vinilpirrolidona/dimetilaminoetil arilato) quaternizado; (Poliquatérnio 12) • poli(vinilpirrolidona/dimetilaminoetil arilato) quaternizado (Poliquatérnio 11) • sal de amônio quaternário de hidroxietil celulose reagida com um trimetil amônio substituído por epóxido) (Poliquatérnio-10) • polímeros dimetilaminoetil metacrilato quaternizados (Poliquatérnio 9) • ácido 2-propenoico, 2-metil-, 2-(dimetilamino)etil éster, polímero com metil 2-metil-2-propenoato e octadecil 2-metil-2-propenoato, comp. com sulfato de dimetila (Poliquatérnio 8) • polímeros de cloreto de N,N-dimetil-N-2-propen- 1 - amônio (Poliquatérnio 6, 7) • polímeros de beta-metacrililoxietil trimetil amônio metossulfato com 2-propenamida (Poliquatérnio 5) • Hidroxietilcelulose e cloreto de dialildimetil amônio (Poliquatérnio 4) • Copolímero de acrilamida e trimetilamônioetil metacrilato metossulfato (Poliquatérnio 3) • Ureia, N,N'-bis[3-(dimetilamino)propil]-, polímero com 1,1'oxibis(2-cloroetano) (Poliquatérnio-2) • Etanol, 2,2',2 ' '-nitrilotris-, polímero com 1,4-dicloro-2- buteno e N,N,N',N'-tetrametil-2-buteno-1,4-diamina (Poliquatérnio-1)

[0031] Os sistemas podem incluir um ou mais polímeros aniônicos. O polímero aniônico(s) pode ser incluído em uma quantidade de cerca de 0,2% em peso a cerca de 20% em peso com base no peso total da composição. Outras quantidades adequadas, com base no peso total da composição, incluem cerca de 0,5% em peso a cerca de 15% em peso, cerca de 1% em peso a cerca de 10% em peso e cerca de 2% em peso a cerca de 6% em peso. Outras quantidades adequadas incluem, mas sem se limitar a, 0,2, 0,4, 0,6, 0,8, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 e 20% em peso com base no peso total da composição.

[0032] Polímeros aniônicos para complexos interpolímero podem incluir qualquer um dos seguintes monômeros, individualmente polimerizados, ou copolimerizados com qualquer outro monômero listado:

[0033] Monômeros Aniônicos a base de Acrilato para Polimerização ou Copolimerização: a. Carboxilato: i. (co)polímeros a base de acrilato de sódio ii. (co)polímeros a base de metacrilato de sódio iii. Ácido malônico, sal de sódio iv. copolímeros a base de anidrido maleico v. ácido 2-propenoico, sal de sódio do carboximetil éster vi. ácido 2-propenoico, 2-metil-, carboximetil éster, sal de sódio b. Sulfonato: i. Poli (ácido 2-propenoico), sulfometil éster, sal de sódio ii. Poli (ácido 2-propenoico), 2-metil-, sulfometil éster, sal de sódio iii. Poli (ácido 2-propenoico), 1-sulfopropil éster, sal de sódio iv. Poli (ácido 2-propenoico), 2-metil-, 1-sulfoetil éster, sal de sódio v. ácido 2-propenoico, 1-metil-1-sulfoetil éster, sal de sódio vi. ácido 2-propenoico, 2-metil-, 1-metil-1-sulfoetil éster, sal de sódio

[0034] Monômeros Aniônicos a base de Acrilamida para Polimerização ou Copolimerização: a. (co)polímeros a base de Poli(ácido 2-acrilamido-2-metil-1- propanossulfônico, sal de sódio (PoliAMPS) b. (co)polímero a base de poli (3-acrilamido-3- metilbutanoato de sódio), sal de sódio (PoliAMBA)

[0035] Monômeros Aniônicos a base de Poliestireno para Polimerização ou Copolimerização: a. (co)polímeros de poliestireno sulfonato b. Ácido benzoico, 4-etenil-, sal de sódio

[0036] Comonômeros para os polímeros anteriores com monômeros neutros, tais como: a. Acrilamida b. Metacrilamida c. Álcool vinílico d. Vinilpirrolidona e. monômeros de acrilato modificados com álcool

[0037] Os seguintes são exemplos de moléculas pequenas (monômeros) com sítios de carga espaçada aniônicos e catiônicos que podem ser polimerizados ou copolimerizados com um outro monômero para funcionar como uma combinação polímero catiônico e aniônico nos sistemas argila/polímero da descrição. Alternativamente, estas moléculas pequenas podem ser usadas em combinação com um polímero aniônico e/ou catiônico. As moléculas pequenas podem estar presentes em uma quantidade de cerca de 0,2% em peso a cerca de 20% em peso com base no peso total da composição. Outras quantidades adequadas, com base no peso total da composição, incluem cerca de 0,5% em peso a cerca de 15% em peso, cerca de 1% em peso a cerca de 10% em peso, cerca de 10% em peso a cerca de 15% em peso, cerca de 5% em peso a cerca de 15% em peso e cerca de 2% em peso a cerca de 6% em peso. Outras quantidades adequadas incluem, mas sem se limitar a, 0,2, 0,4, 0,6, 0,8, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 e 20% em peso com base no peso total da composição. Preferivelmente, o monômero tem uma razão de carga aniônica para catiônica de 1:2 a 2:1, mais preferivelmente 1:1, de maneira tal que as moléculas pequenas sejam essencialmente em equilíbrio de cargas. a. zwitérion (sais internos): i. Betaínas (cátion de amônio quaternário) 1. Sulfobetaína 2. Carboxibetaína 3. Fosfobetaína ii. Óxidos de fosfina (cátion fosfina) 1. Sulfofosfina 2. Carbóxifosfina 3. Fosfofosfina

[0038] Os monômeros empregados em uma modalidade desta descrição (usados individualmente ou juntos com outros polímeros aniônico/ catiônico e/ou com outros monômeros aniônico e/ou catiônico) são compostos que contêm um átomo carregado tanto negativa quanto positivamente em cada molécula. Os Zwitérions preferidos também são algumas vezes referidos como sais internos. Estes Zwitérions podem ser representados genericamente como compostos com a fórmula C®—B®—A® , em que C® representas um resíduo catiônico orgânico e B®—A® representa a parte aniônica covalentemente ligada da molécula em que A pode ser um resíduo ácido aniônico, tais como, por exemplo, carboxilato —CO2®), sulfonato (—SO3®), sulfato (—OSO3® ) e similares. Os zwitérions podem ser usados na forma de adutos com ácidos protônicos.

[0039] Compostos zwiteriônicos típicos que são usados nesta descrição incluem betaínas e polibetaínas, tais como: hidróxido de (10-carbóxidocil) dimetildodecilamônio, sal interno, hidróxido de (2-carbóxi-i-butil) dimetildodecilamônio, sal interno, hidróxido de (2-carboxietil) dimetildodecilamônio, sal interno, hidróxido de (2-carboximetil) dimetildodecilamônio, sal interno, hidróxido de (3-sulfopropil) dimetildodecilamônio, sal interno, hidróxido de (4-sulfobutil) dimetildodecilamônio, sal interno, hidróxido de (3-sulfobutil) dimetildodecilamônio, sal interno, hidróxido de (3-sulfopropil) dietildodecilamônio, sal interno, hidróxido de (4-sulfobutil) dietildodecilamônio, sal interno, hidróxido de (2-carboxietil) dimetiloctadecilamônio, sal interno, hidróxido de (carboximetil) dimetiloctadecilamônio, sal interno, hidróxido de (3-sulfopropil)dimetiloctadecilamônio, sal interno, piridínio betaínas, tais como: hidróxido de 1-(1-carboxitridecil) piridínio, sal interno, hidróxido de 1-(1-carboxiundecil) piridínio, sal interno, hidróxido de 1-(10-carbóxidocil) piridínio, sal interno, hidróxido de 1-(10-sulfatodecil) piridínio, sal interno, hidróxido de 3-carbetóxi-1-(10-carbóxidocil) piridínio, sal interno, hidróxido de l-(17-carbóxi-6-oxo-7-aza-heptadecil) piridínio, sal interno, hidróxido de 3-carbóxi-l-dodecilpiridínio, sal interno, 3-(1-Piridínio)-1-propanosulfonato, tetinas, tais como: hidróxido de (1-carboxietil) metildodecilsulfônio, sal interno, hidróxido de (2-carboxietil) metildodecilsulfônio, sal interno, hidróxido de (3-sulfopropil) metildodecilsulfônio, sal interno, hidróxido de (2-carboxietil) metil-hexadecilsulfônio, sal interno, hidróxido de (1-carboxietil) metil-hexadecilsulfônio, sal interno, hidróxido de (2-carbóxi-i-butil)metildodecilsulfônio, sal interno, hidróxido de (10-carbóxidocil) tetra-hidrotiofênio, sal interno, e similares.

[0040] Uma classe preferida de compostos zwiteriônicos usada na prática desta descrição são as sulfobetaínas. Sulfobetaínas são compostos zwiteriônicos que têm um átomo de nitrogênio positivamente carregado e têm um grupo sulfonato (—SO3®) na parte aniônica covalentemente ligada da molécula. Sulfobetaínas podem ser geralmente representadas pela seguinte fórmula:

em que R1, R2 e R3 podem ser grupos alquila ou arila não substituídos ou substituídos, tais como metila, etila, propila, 2-metilpropila, decila, hexadecila, hidroxietila, benzila e similares e fenila, naftila, tolila e similares; e dois ou mais dos grupos R1, R2 ou R3 podem ser tomados juntos para formar um anel heterocíclico com um ou mais heteroátomos; R4 é uma cadeia de alquila não substituída ou substituída contendo um ou mais átomos de carbono, tais como uma cadeia de metila, etila, pentila, 2-metilpropila e decila e similares.

[0041] Sulfobetaínas típicas usadas nesta descrição incluem: hidróxido de (3-sulfopropil) dimetildodecilamônio, sal interno, hidróxido de (4-sulfobutil) dimetildodecilamônio, sal interno, hidróxido de (3-sulfobutil) dimetildodecilamônio, sal interno, hidróxido de (3-sulfopropil) dietildodecilamônio, sal interno, hidróxido de (4-sulfobutil) dietildodecilamônio, sal interno, hidróxido de (3-sulfopropil) dimetiloctadecilamônio, sal interno, e similares.

[0042] Sulfobetaínas são geralmente preparadas reagindo uma amina terciária com uma sulfona ou quaternizando um aminoalquileno sulfonato terciário. Por exemplo,

[0043] Zwitérions comercialmente disponíveis são frequentemente misturas de vários compostos zwiteriônicos. Zwitérions comercialmente típicos incluem betaína de ácido acil (coco graxo) amido amônio sulfônico, betaína de ácido alquil (coco graxo) amônio sulfônico, betaína de ácido cetil amônio sulfônico e betaínas de alquil amido.

[0044] O composto tipo betaína usado nesta descrição tem a estrutura:

em que R1, R2 e R3 são os mesmos definidos anteriormente e em que x é um número inteiro com um valor de 1 a 4. Estes compostos não caem na definição rígida de betaínas. Entretanto, em virtude do fato de que eles contêm um átomo de nitrogênio de amônio quaternário que é substituído com um radical contendo carboxila e que eles formam um sal interno, estes compostos sendo referidos como compostos tipo betaína. Estes compostos, sendo sais internos de compostos de amônio quaternário, reagem com argilas tipo esmectita da mesma maneira que os compostos de amônio quaternário (A).

[0045] Os compostos tipo betaína são preparados reagindo uma amina terciária com um sal alfa-halo-ácido descrito na patente U.S. No. 2.958.682 ou reagindo uma amina terciária com ácido acrílico ou metacrílico pelo procedimento descrito na patente U.S. No. 4.012.437.

[0046] Compostos tipo betaína podem incluir R1 e R2 como grupos alquila contendo 12 a 22 átomos de carbono e R3 podem ser metila e x pode ser a. Em uma modalidade, um composto tipo betaína pode ser o a em que R1 e R2 são derivados de cebo hidrogenado, R3 é metila e x é a.

[0047] Os seguintes são exemplos de polizwitérions (polímeros simples) com sítios de carga espaçada aniônicos e catiônicos que podem ser usados nos sistemas argila/polímero da descrição. a. Polibetaínas i. Polissulfobetaínas ii. Policarboxibetaínas iii. Polifosfobetaínas iv. Óxidos de poliamina b. óxido de polifosfina: i. sulfofosfina ii. Carbóxifosfina iii. Fosfofosfina

[0048] Os seguintes são exemplos de polianfólitos com um equilíbrio de carga em uma faixa de 5:1 a 1:5 carga aniônica para catiônica que pode ser usada nos sistemas argila/polímero da descrição. a. Polímeros aniônicos i. Copolímeros carboxilato/cátion ii. Copolímeros sulfonatos/cátion iii. copolímero Fosfonatos/Cátion

[0049] Os seguintes são exemplos de complexos aniônico/catiônico com um equilíbrio de carga que varia de 5:1 a 1:5 que pode ser usado nos sistemas argila/polímero da descrição. i. complexos policarboxilato/policátion ii. copolímeros polissulfonato/policátion iii. copolímero polifosfonatos/cátion iv. Poliânions reticulados, policátions reticulados da lista anterior v. Polímeros telequélicos catiônicos mistos com polímeros telequélicos aniônicos

[0050] Em uma modalidade, o polímero catiônico pode compreender um monômero com a fórmula I:

em que A é um contra-íon; e, R1, R2, R3 e R4 são, cada um independentemente, selecionados do grupo que consiste em hidrogênio e alquila C1-C10. n = 5-10.000.000

[0051] Por exemplo, o polímero catiônico compreendendo o monômero da fórmula I pode incluir poli(cloreto de dimetildialilamônio).

[0052] De acordo com uma outra modalidade, o polímero catiônico pode compreender um monômero com uma fórmula II:

em que: A é um contra-íon; X1 é selecionado do grupo que consiste em O, S, NRa; R5 é selecionado do grupo que consiste em hidrogênio, halo, acetamido, ciano, alquila C1-C50, alquenila C2-C50, alquinila C2-C50, cicloalquila C3-C8, cicloalquenila C4-C8, arila, heteroarila e heterocicloalquila; R6 é selecionado do grupo que consiste em alquileno C1-C50, alquenileno C2-C50, alquinileno C2-C50, cicloalquileno C3-C8, cicloalquenileno C4-C8, poliéter, arileno, heteroarileno e heterocicloalquileno; e Ra, Rb, Rc e Rd são, cada um, selecionados do grupo que consiste em hidrogênio, alquila C1-C50, alquenila C2-C50, alquinila C2-C50, cicloalquila C3-C8, cicloalquenila C4-C8, arila, heteroarila e heterocicloalquila.

[0053] Em algumas modalidades, monômeros adequados da fórmula II para uso na presente descrição incluem monômeros de acrilamida e monômeros de alquilacrilamida. Em algumas destas modalidades, X1 é NH, R5 é hidrogênio ou metila, R6 é alquileno C1-C50 e Rb, Rc e Rd são cada um independentemente alquila C1-C50.

[0054] Monômeros adequados da fórmula II para uso na presente descrição de acordo com estas modalidades incluem, por exemplo, cloreto de (3-acrilamidoetil)trimetilamônio e cloreto de (3- acrilamidopropil)trimetilamônio.

[0055] Em algumas modalidades, monômeros catiônicos adequados da fórmula II para uso na presente descrição incluem monômeros de acrilato e monômeros de alquilacrilato, tais como, por exemplo, metil acrilatos e etil acrilatos e propil acrilatos. Em algumas destas modalidades, X1 é O, R5 é hidrogênio, metila, etila, ou propila, R6 é alquileno C1-C50 e Rb, Rc e Rd são cada um independentemente alquila C1-C50.

[0056] Monômeros adequados da fórmula II para uso na presente descrição de acordo com estas modalidades incluem, por exemplo, cloreto de [2-(acriloilóxi)etil]trimetilamônio, [3-(metacriloilamino)propil]trimetilamina, cloreto de [3-(metacriloilamino)propil]trimetilamônio, cloreto de [2- (metacriloilóxi)etil]trimetilamônio e sulfato de [2- (metacriloilóxi)etil]trimetilamônio metila.

[0057] Em algumas modalidades, o polímero catiônico pode incluir estireno funcionalizado com um grupo amônio, tais como, por exemplo, cloreto de (vinilbenzil)trimetilamônio.

[0058] Em algumas modalidades, o polímero catiônico da presente descrição pode compreender um copolímero de dimetilamina e epicloroidrina.

[0059] Compostos da seguinte fórmula geral III podem ser usados como monômeros catiônicos para a fabricação de polímeros de acrilamida catiônicos:

em que R1 representa hidrogênio ou metila, Z1 representa O, NH ou NR4, em que R4 representa alquila com 1 a 4 átomos de carbono e Y representa um dos grupos

em que Y0 e Y1 representam alquileno com 2 a 6 átomos de carbono, opcionalmente substituídos com grupos hidróxi, Y2, Y3, Y4, Y5 e Y6, independentemente um do outro, representam alquila com 1 a 6 átomos de carbono, e Z- representa halogênio, acetato ou metil sulfato.

[0060] Dialquilaminoalquil(met)acrilatos protonados ou quaternizados ou dialquilaminoalquil(met)acril-amidas com grupos alquila C1 a C3 ou alquileno C1 a C3 são preferivelmente usados como monômeros catiônicos para a fabricação dos polímeros de acrilamida catiônicos de acordo com a descrição. O cloreto de metila -quaternizado, cloreto de etila - quaternizado, cloreto de propila -quaternizado, ou sais de amônio isopropila- quaternizados de N,N-dimetilaminometil(met)acrilato, N,N- dimetilaminoetil(met)acrilato, N,N-dimetilaminopropil(met)acrilato, N,N- dietil-aminometil(met)acrilato, N,N-dietilaminoetil(met)acrilato, N,N- dietilaminopropil-(met)acrilato, N,N-dimetilaminometil(met)acrilamida, N,N- dimetilaminoetil-(met)acrilamida e/ou N,N- dimetilaminopropil(met)acrilamida são mais preferivelmente usados. Em vez dos cloretos de alquila (isto é, cloreto de metila, cloreto de etila, cloreto de propila e cloreto de isopropila), os brometos, iodetos, sulfatos, etc. correspondentes também podem ser usados para a quaternização do dito N,N- dialquilaminoalquil(met)acrilato e derivados de N,N-dialquilamino- alquil(met)acrilamida.

[0061] Em uma modalidade preferida da descrição, o polímero de acrilamida catiônico compreende copolímeros catiônicos contendo unidades de acrilamida e unidades de monômero catiônico selecionados de ADAME- Quat (N,N-dimetilaminoetil acrilato quaternizado) e DIMAPA-Quat (N,N- dimetilaminopropil acrilamida quaternizado).

[0062] Em uma modalidade preferida, os polímeros de acrilamida catiônicos contêm pelo menos 10% em peso, pelo menos 15% em peso ou pelo menos 20% em peso; mais preferivelmente pelo menos 25% em peso, pelo menos 30% em peso, pelo menos 35% em peso, pelo menos 40% em peso ou pelo menos 45% em peso; ainda mais preferivelmente pelo menos 50% em peso, pelo menos 55% em peso, pelo menos 60% em peso, pelo menos 65% em peso ou pelo menos 70% em peso; acima de tudo preferivelmente pelo menos 75% em peso, pelo menos 80% em peso ou pelo menos 85% em peso; e em particular pelo menos 88% em peso, pelo menos 90% em peso ou pelo menos 92% em peso de unidades de monômero catiônico com base no peso total do polímero de acrilamida catiônico.

[0063] Em uma outra modalidade preferida, os polímeros de acrilamida catiônicos contêm 10-99% em peso, mais preferivelmente 20 a 98% em peso, ainda mais preferivelmente 30 a 96% em peso, acima de tudo preferivelmente 50-94% em peso e em particular 75 a 92% em peso das unidades de monômero catiônico, preferivelmente ADAME-Quat, com base no peso total do polímero de acrilamida catiônico.

[0064] Em uma outra modalidade preferida, o polímero de acrilamida catiônicos contêm 1,0 a 50% em peso, mais preferivelmente 2,0 a 40% em peso, ainda mais preferivelmente 4,0 a 35%, ainda mais preferivelmente 6,0 a 30% em peso, acima de tudo preferivelmente 8,0 a 25% em peso e em particular 10 a 20% em peso acrilamida com base no peso total do polímero de acrilamida catiônico.

[0065] Em algumas modalidades, o polímero catiônico da presente descrição pode incluir um ou mais do seguinte:

[0066] O polímero aniônico da presente descrição pode compreender um monômero com uma fórmula IV:

em que: X1 é selecionado do grupo que consiste em O, S, NRa; Y1 é selecionado do grupo que consiste em COO

B é alquileno C1-C10 ou alquenileno C2-C10; R5 é selecionado do grupo que consiste em hidrogênio, halo, acetamido, ciano, alquila C1-C50, alquenila C2-C50, alquinila C2-C50, cicloalquila C3-C8, cicloalquenila C4-C8, arila, heteroarila e heterocicloalquila; R6 é selecionado do grupo que consiste em alquileno C1-C50, alquenileno C2-C50, alquinileno C2-C50, cicloalquileno C3-C8, cicloalquenileno C4-C8, poliéter, arileno, heteroarileno e heterocicloalquileno; e

[0067] Ra é selecionado do grupo que consiste em hidrogênio, alquila C1-C50, alquenila C2-C50, alquinila C2-C50, cicloalquila C3-C8, cicloalquenila C4-C8, arila, heteroarila e heterocicloalquila.

[0068] Em algumas modalidades, monômeros aniônicos adequados da fórmula IV para uso na presente descrição incluem monômeros de acrilamida e monômeros de alquilacrilamida. Em algumas destas modalidades, X2 é NH, R5 é hidrogênio ou metila e R6 é alquileno C1-C50.

[0069] Monômeros adequados da fórmula IV para uso na presente descrição de acordo com estas modalidades incluem, por exemplo, sais de ácido 2-acrilamido-2-metil-1-propanossulfônico e sais de ácido 2-acrilamido- 2-metil-1-propanofosfônico.

[0070] Em algumas modalidades, monômeros aniônicos adequados da fórmula IV para uso na presente descrição incluem monômeros de acrilato e monômeros de alquilacrilato, tais como, por exemplo, metil acrilatos e etil acrilatos e propil acrilatos. Em algumas destas modalidades, X2 é O, R5 é hidrogênio, metila, etila, ou propila, R6 é C1-C50 e Y1 é COO- ou

[0071] Monômeros adequados da fórmula IV para uso na presente descrição de acordo com estas modalidades incluem, por exemplo, 2- carboxietil acrilato, mono-2-(metacriloilóxi)etil maleato e mono-2- (metacriloilóxi)etil succinato.

[0072] Adicional ou alternativamente, o polímero aniônico da presente descrição também pode compreender um monômero com uma fórmula V:

em que:

[0073] R5 é selecionado do grupo que consiste em hidrogênio, halo, acetamido, ciano, alquila C1-C50, alquenila C2-C50, alquinila C2-C50, cicloalquila C3-C8, cicloalquenila C4-C8, arila, heteroarila e heterocicloalquila.

[0074] Em algumas modalidades, monômeros aniônicos adequados da fórmula V para uso na presente descrição incluem sais de ácido acrílico (por exemplo, acrilato de sódio), sais de ácido metacrílico, (por exemplo, metacrilato de sódio), sais de ácido 2-etilacrílico, sais de ácido 2- propilacrílico, sais de ácido 2-bromoacrílico, sais de ácido 2-(bromometil) acrílico e sais de ácido 2-(trifluorometil) acrílico.

[0075] Adicional ou alternativamente, o polímero aniônico da presente descrição pode compreender um ácido alil sulfônico, tais como, por exemplo, sais de ácido 3-alilóxi-2-hidróxi-1-propanossulfônico.

[0076] Para q rtqr„ukVq fc gurgekfiec>«q. q Vgtoq “rqlioetq fg cetkncokfc cpk»pkeq” ug tehete c wo ocVgtkcl ecttgicfq pgicVkxcogpVg composto de macromoléculas contendo >10 unidades de monômero, em que o polímero de acrilamida aniônico contém acrilamida, opcionalmente pelo menos um monômero não iônico estruturalmente diferente adicional, opcionalmente pelo menos um monômero anfifílico não iônico e pelo menos um monômero aniônico.

[0077] Os polímeros de acrilamida aniônicos podem ser copolímeros, isto é, bipolímeros, terpolímeros, quaterpolímeros, etc., que compreendem acrilamida e, por exemplo, pelo menos um monômero não iônico estruturalmente diferente adicional e pelo menos um monômero aniônico.

[0078] Os seguintes monômeros aniônicos podem ser usados para a fabricação de polímeros de acrilamida aniônicos: a. ácidos carboxílicos olefinicamente insaturados e anidridos de ácido carboxílico, em particular, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacônico, ácido crotônico, ácido glutacônico, ácido maleio, anidrido maleico, ácido fumárico e os sais de metal alcalino solúveis em água dos mesmos, sais de metal alcalino dos mesmos e sais de amônio dos mesmos; b. ácidos sulfônicos olefinicamente insaturados, em particular, ácidos vinilsulfônicos alifáticos e/ou aromáticos, por exemplo, ácido vinilsulfônico, ácido alilsulfônico, ácido estirenossulfônico, ácidos acrílico e metacrílico sulfônico, em particular, sulfoetil acrilato, sulfoetil metacrilato, sulfopropil acrilato, sulfopropil metacrilato, ácido 2-hidróxi-3- metacriloxipropilsulfônico e ácido 2-acrilamido-2-metilpropanossulfônico e os sais de metal alcalino solúveis em água dos mesmos, sais de metal alcalino dos mesmos e sais de amônio dos mesmos; c. ácidos fosfônicos olefinicamente insaturados, em particular, por exemplo, ácido vinil- e alil-fosfônico e os sais de metal alcalino solúveis em água dos mesmos, sais de metal alcalino dos mesmos e sais de amônio dos mesmos; e/ou d. acrilamidas sulfometiladas e/ou fosfonometiladas e os sais de metal alcalino solúveis em água dos mesmos, sais de metal alcalino dos mesmos e sais de amônio dos mesmos.

[0079] Os comonômeros aniônicos são preferivelmente selecionados do grupo que consiste em ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacônico, ácido crotônico, ácido glutacônico, ácido maleio, anidrido maleico e ácido fumárico para copolimerização com acrilamida. Mais preferivelmente, os monômeros aniônicos são selecionados do grupo que consiste em ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacônico e ácido crotônico. Os sais de ácido acrílico de metal alcalino solúveis em água e, em particular, acrilato de sódio e potássio são acima de tudo preferidos de acordo com a descrição.

[0080] Em uma modalidade preferida, os polímeros de acrilamida aniônicos contêm pelo menos 5,0% em peso, mais preferivelmente pelo menos 25% em peso, ainda mais preferivelmente pelo menos 50% em peso, acima de tudo preferivelmente pelo menos 75% em peso e em particular 99% em peso de unidades de monômero aniônico com base no peso total do polímero de acrilamida aniônico.

[0081] Em uma outra modalidade preferida, o polímero de acrilamida aniônicos contêm 1,0 a 99% em peso, mais preferivelmente 6,0 a 80% em peso, ainda mais preferivelmente 8,0 a 60% em peso, acima de tudo preferivelmente 10 a 50% em peso e, em particular, 12 a 35% em peso de unidades de monômero aniônico.

[0082] Em uma outra modalidade preferida, o polímero de acrilamida aniônicos contêm 1,0 a 99% em peso, mais preferivelmente 10 a 97% em peso, ainda mais preferivelmente 20 a 95% em peso, ainda mais preferivelmente 40 a 93%, acima de tudo preferivelmente 60 a 91% em peso e em particular 70 a 89% em peso acrilamida com base no peso total do polímero de acrilamida aniônico.

[0083] Em uma modalidade particularmente preferida, os polímeros de acrilamida aniônicos contêm acrilamida e ácido acrílico como os únicos componentes do monômero, em que a razão em peso relativa de acrilamida para ácido acrílico é preferivelmente na faixa de 1,5:1 a 15:1, mais preferivelmente de 1,75:1 a 12,5:1, ainda mais preferivelmente de 2:1 a 10:1 e, em particular, 2,2:1 a 8:1.

[0084] Em uma outra modalidade particularmente preferida, os polímeros de acrilamida aniônicos contêm acrilamida e ácido acrílico como os únicos componentes do monômero, em que a razão em peso relativa de acrilamida para ácido acrílico é preferivelmente (4,5±4):1 e, em particular, (4,5±3):1.

[0085] Em algumas modalidades, o polímero aniônico pode incluir estireno funcionalizado com ácido sulfônico, ácido fosfônico ou ácido carboxílico. Monômeros adequados para uso na presente descrição de acordo com estas modalidades incluem sais, por exemplo, de ácido 2-vinilbenzoico, ácido 3-vinilbenzoico, ácido 4-vinilbenzoico, ácido 2-vinilbenzenossulfônico, ácido 3-vinilbenzenossulfônico, ácido 4-vinilbenzenossulfônico, ácido 2- vinilbenzenofosfônico, ácido 3-vinilbenzenofosfônico e ácido 4- vinilbenzenofosfônico. Composições de acordo com modalidades da descrição podem incluir um ou mais dos seguintes polímeros aniônicos:

Artigos de Barreira Contendo os Sistemas Argila/Polímero

[0086] Um artigo de barreira, tal como um revestimento interno geossintético, pode ser carregado com um teor da composição argila/polímero em uma quantidade de cerca de 0,1 lbs/ft2 a cerca de 5 lbs/ft2, cerca de 0,5 lbs/ft2 a cerca de 4 lbs/ft2, cerca de 1 lbs/ft2 a cerca de 3 lbs/ft2, cerca de 0,88 lbs/ft2 a cerca de 1,5 lbs/ft2, cerca de 0,9 lbs/ft2 a cerca de 1,5 lbs/ft2 e cerca de 0,7 lbs/ft2 a cerca de 2 lbs/ft2. Outras cargas adequadas incluem cerca de 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7. 1,8, 1,9, 2, 2,1, 2,2, 2,3, 2,4, 2,5, 2,6, 2,7, 2,8, 2,9, 3, 3,1, 3,2, 3,3, 3,4, 3,5, 3,6, 3,7, 3,8, 3,9, 4, 4,1, 4,2, 4,3, 4,4, 4,5, 4,6, 4,7, 4,8, 4,9 e 5 lbs/ft2.

[0087] Em várias modalidades, os sistemas argila/polímero podem incluir uma combinação de polímeros aniônico e catiônico. Exemplarmente, mas sem limitações, exemplos de combinações de polímeros catiônicos e aniônicos incluem a combinação de Poliquatérnio 35 (CAS # 189767-69-9) e um copolímero de acrilato de sódio e Poli (ácido 2-propenoico), sulfometil éster, sal de sódio, a combinação de um copolímero de cloreto de acriloxietiltrimetilamônio-acrilamida e copolímeros de 2-Propenamida e ácido 2 Propenoico, homopolímero sal de sódio e 2-Propenamida, a combinação de copolímeros Polietilenimina e Anidrido maleico, a combinação de copolímero Dimetilamina epicloroidrina e Poliestireno sulfonato, a combinação de cloreto de polimetacrilamidopropiltrimônio e sulfonato de poliestireno, a combinação de Poliquatérnio 68 e Vinilpirrolidona, a combinação de copolímero quaternizado de vinil pirrolidona, metacrilamida, vinil imidazol e vinil imidazol quaternizado (Poliquatérnio 68) e copolímero de acrilato de sódio e acrilamida, a combinação de copolímero quaternizado de vinil pirrolidona, metacrilamida, vinil imidazol e vinil imidazol quaternizado (Poliquatérnio 68) e copolímero de acrilato de sódio e acrilamida, a combinação de 1- Dodecanamínio, N,N-dimetil-N-[3-[(2-metil-1-oxo-2-propenil)amino]propil], cloreto, polímero com N-[3-(dimetilamino)propil]-2-metil-2-propenamida e 1-etenil-2-pirrolidinona (Poliquatérnio 51) e copolímero de ácido malônico, sal de sódio e ácido benzoico, 4-etenil-, sal de sódio, a combinação de 1H- Imidazólio, 1-etenil-3-metil sulfato, polímero com 1-etenilexaidro-2H-azepin- 2-ona e 1-etenil-2-pirrolidinona (Poliquatérnio 46) e copolímero de acrilato de sódio e metacrilamida, a combinação de sal de amônio quaternário do copolímero de vinil pirrolidona e imidazolina quaternizada (Poliquatérnio 44) e copolímero de anidrido maleico e álcool vinílico, a combinação de 2- Propen-1-amínio, N,N-dimetil-N-2-propenil-, cloreto, polímero com 2- propenamida e ácido 2-propenoico (Poliquatérnio 39) e copolímero de ácido 2-propenoico, 1-metil-1-sulfoetil éster, sal de sódio e vinilpirrolidona e a combinação de homopolímero de cloreto de metacriloiltrimetila (Poliquatérnio 37) e copolímero de ácido 2-propenoico, 2-metil-, 1-metil-1- sulfoetil éster, sal de sódio e acrilamida. Na lista anterior, polímeros catiônicos são listados primeiro na combinação e polímeros aniônicos são listados em segundo.

[0088] Artigos, como um revestimento interno geossintético, que incluem as composições argila/polímero da descrição podem ser aplicados a uma proteção contra vazamento na água do solo de lixiviados agressivos. Por exemplo, uma célula de contenção de resíduo pode ser revestida com os artigos, que podem então ser preenchidos com o produto do resíduo que, por sua vez, gera o lixiviado a ser contido. Alternativamente, as composições podem ser usadas para aplicação direta, por exemplo, aplicação direta a um solo e/ou areia, sem a necessidade de camadas geotêxtis. Composição diretamente aplicada pode ser coberta por uma camada, tal como uma camada do solo ou um material de membrana.

[0089] Voltando agora aos desenhos e, inicialmente, à FIGURA 1, é ilustrado um artigo de fabricação de múltiplas camadas, geralmente designado pelo numeral de referência 10 usado como um material de barreira líquida iônica incluindo um par de camadas de material de lâmina flexível tecido e não tecido, geralmente designado 12 e 14, com uma camada de mistura de argila/polímero 16 prensada entre eles. O par de camadas de material de lâmina 12 e 14 são estruturalmente interconectadas uma à outra cm fibras, filamentos ou tiras de material flexível 18 de uma camada de pano 12 ou 14 interconectadas à outra camada de material de lâmina 12 ou 14 em locais espeçados sobre essencialmente todas as superfícies principais internas 22 e 24 das camadas de material de lâmina 12 e 14. Alternativamente, os panos são segurados juntos costurando ou acolchoando, em que pelo menos uma porção do material argila/polímero, pelo menos em uma das superfícies da camada que é penetrada com a costura ou agulha de perfuração com agulha, foi umidificada com água ou outro lubrificante, preferivelmente aquoso, para lubrificar a penetração da agulha e, assim diminuindo a vibração do artigo durante a fabricação.

[0090] Vantajosamente foi observado que o uso de polímeros catiônicos e aniônicos, como na composição da descrição, beneficamente resulta em reticulação iônica do polímero. Isto, por sua vez, reduz a quantidade de polímero que é liberado do artigo. Indiferente, uso de membranas adicionais para ajudar adicionalmente na redução da liberação do polímero ou melhora das propriedades da superfície interfacial do artigo também é aqui contemplado. Por exemplo, o artigo de fabricação de múltiplas camadas opcionalmente pode incluir uma ou mais camadas adicionais, por exemplo, para melhorar as propriedades interfaciais do artigo. Por exemplos, o artigo pode incluir uma membrana, por exemplo, uma membrana plástica disposta adjacente a uma das camadas flexíveis de material de lâmina. Por exemplo, a membrana plástica pode ser disposta adjacente à camada de material de lâmina flexível configurada para ser disposta contra a superfície de um sistema de contenção de lixiviado ou célula de contenção de resíduo. Uma membrana como esta pode ajudar na prevenção da liberação do polímero do artigo. Liberação do polímero pode desvantajosamente reduzir a energia de superfície interfacial do artigo que, por sua vez, pode resultar em um deslizamento e falha do artigo que resulta dele.

[0091] Em várias modalidades, as camadas de material de lâmina flexíveis 12 e 14 podem ser perfuradas com agulha, costuradas ou de outra forma seguradas juntas circundando uma camada de argila e polímero, material em pó ou granular, muito mais efetivamente, eficientemente e mantendo uma espessura uniforme de material, experimentando ao mesmo tempo substancialmente menos desgaste da agulha e ruptura por umectação do material abrasivo antes da penetração da agulha. De acordo com uma modalidade preferida, os panos são segurados juntos estruturalmente com fios, fibras, filamentos ou tiras de material flexível de uma camada de pano não tecido interconectadas às fibras da outra camada de pano em intervalos espaçados (por exemplo, 2 a 500 mil de espaçamento) aplicando água ou outro líquido de lubrificação à superfície do material da camada de argila/polímero, ou às superfícies da argila/ partículas de polímero durante a formação da camada do material de argila/polímero e evitando assim o desgaste substancial da agulha e ruptura durante a fabricação de um produto mais apertado, mais denso com os panos opostos 12 e 14 mantidos mais apertados juntos e circundando uma espessura mais uniforme do material argila/polímero como resultado de menos vibração experimentada pelo produto durante a fabricação. Alternativamente, o artigo acabado pode ser colocado em contato com água, por exemplo, por pulverização ou imersão para hidratar a composição argila/polímero. Hidratação da composição argila/polímero é completada para teor de umidade menor que 30% com base no peso total da composição. Altos teores de umidade podem resultar em produto que não é econômico para transportar devido ao maior peso e/ou problemático em virtude da pré-gelificação da composição argila/polímero, conforme discutido anteriormente. Ainda uma outra alternativa, a composição não é hidratada com água durante nenhum ponto do processo de fabricação.

[0092] De acordo com uma outra característica da presente descrição, o artigo de fabricação de múltiplas camadas, fabricado de acordo com a presente descrição, pode ser feito sem nenhum adesivo em contato com as superfícies internas principais 22 e 24 das camadas de material de lâmina flexíveis 12 e 14, de maneira tal que a camada argila/polímero 16 prensada entre as camadas de material de lâmina flexíveis 12 e 14 mantenham eficácia completa, sendo ao mesmo tempo um artigo de fabricação que é suficientemente estruturalmente estável que ele pode ser enrolado depois da fabricação, conforme mostrado na FIGURA 4, sem perda substancial da camada argila/polímero intermediária 16.

[0093] Também foi inesperada e beneficamente observado que quando as camadas de material de lâmina flexíveis 12 e 14 são estruturalmente interconectadas com os fios, fibras, filamentos ou fitas de material flexível 18 de uma camada de pano não tecido interconectada ao material fibroso da outra camada de pano e lubrificando úmido ou a seco o material abrasivo, tais como por pré-umectação da camada abrasiva ou partículas individuais antes da perfuração com agulha, como por como por pulverização da superfície da camada abrasiva por meio de bicos de pulverização 28 ou 29 dispostos transversalmente à largura da camada de material abrasivo, ou dispostos para pulverizar abaixo da superfície do pano não tecido 22, conforme mostrado na FIGURA 2. Desta maneira, as camadas de material de lâmina flexíveis 12 e 14 e a argila/polímero prensada, ou intermediária ou outra camada de material abrasivo em pó ou granular 16, podem ser providas em uma espessura nova e inesperadamente consistente em todos os artigos, alcançando ao mesmo tempo integridade estrutural de um artigo que tem uma espessura reduzida com a mesma quantidade de material abrasivo.

[0094] Voltando agora à FIGURA 2, é mostrado um diagrama esquemático do método de fabricação do artigo de múltiplas camadas de fabricação da presente descrição, geralmente designado pelo numeral de referência 10. Uma argila, tal como bentonita 16, é misturada com polímeros catiônicos e aniônicos e então carregada em um funil que recebe argila 32. Uma broca 34, disposta em uma extremidade inferior do funil de recepção 32 e em comunicação fluídica entre eles, força a mistura de argila/polímero seca através do conduto 36 para uma entrada 38 de um elevador argila/polímero 40. A mistura de argila/polímero é descarregada do elevador 40 na abertura da saída do elevador argila/polímero 41 através do conduto 44 em um funil de recepção argila/polímero 46. Um par de brocas 48 e 50 em comunicação fluídica com a extremidade inferior do funil 46 força a mistura de argila/polímero em um, dois ou três mecanismos de alimentação de argila/polímero, geralmente designados pelos numerais de referência 52, 54 e 56, para alimentar a mistura de argila/polímero de uma maneira controlada a uma, duas ou três correias de transporte de alimentação contínua 58, 60 e 62, sucessivamente alinhadas acima de uma correia de transporte do produto alongado 64. A mistura de argila/polímero geralmente é aplicada sobre uma camada de pano inferior 66 em uma quantidade de cerca de 10 libras por pé quadrado de área de superfície do pano, preferivelmente cerca de 0,75 a cerca de 5 libras por pé quadrado.

[0095] Um abastecimento de um material de lâmina flexível na forma de rolo 66 é disposto acima da correia de transporte de produto contínuo 64 para prover um abastecimento contínuo de material de lâmina flexível em uma superfície superior do produto correia de transporte 64 para receber uma camada de mistura de argila/polímero de uma, duas ou três das correias de transporte de alimentação de argila 58, 60 e 62. Qualquer uma, duas ou todas as três das correias de transporte de alimentação de argila/polímero 58, 60 e 62 pode ser usada para prover uma ou mais camadas de mistura de argila/polímero em uma superfície superior 24 do material de lâmina flexível mantido no topo da correia de transporte do produto 64, dependendo da espessura da mistura de argila/polímero desejada no produto. Dispositivos de sucção de coleta de pó 68, 70 e 72 são dispostos próximos a cada correia de transporte de alimentação contínua 58, 60 e 62 para limpar o ar das partículas de argila/polímero finas que emanam dos mecanismos de alimentação 52, 54 e 56. Um segundo rolo de material de lâmina flexível 74 é disposto em um lado à jusante dos mecanismos de alimentação 52, 54 e 56 e acima da correia de transporte do produto 64. O segundo rolo do material de lâmina flexível 74 é alimentado por rolo acionado por energia 76, rolos motorizados 78 e 80 e rolos à vento 82 e 84 para dispor camada de material de lâmina flexível 12 no topo da camada argila/polímero 16 para prensar a camada argila/polímero 16 entre camada de material de lâmina flexível inferior 14 e camada de material de lâmina flexível superior 12.

[0096] De acordo com uma modalidade, um dispositivo de perfuração com agulha 86, conforme conhecido na técnica mostrada no pedido de patente publicado U. K. G. B. 2,202,85A e patente alemã DE 3.004.503, pode ser disposto acima e abaixo do artigo de múltiplas camadas 10, em um ponto no processo de fabricação onde as camadas de material de lâmina flexíveis inferior e superior 12 e 14 prensaram a camada argila/polímero 16 entre elas, para interconectar as camadas de material de lâmina superior e inferior 12 e 14 com fios, fibras, filamentos ou tiras flexíveis de material flexível de uma camada de pano à outra camada do pano, conforme mostrado pelas agulhas 88 na porção superior do dispositivo de perfuração com agulha 86 e agulhas 90 na porção inferior do dispositivo de perfuração com agulha 92. Agulhas 88 desalojam fibras da camada de material de lâmina flexível superior 12 e forçam as fibras desalojadas da camada de material de lâmina 12 na camada de material de lâmina inferior 14 para interconectar estas fibras desalojadas da camada de material de lâmina superior 12 para a camada de material de lâmina inferior 14. Opcionalmente, agulhas 90 na porção inferior do dispositivo de perfuração com agulha 86 desalojam fibras da camada de material de lâmina inferior 14 e forçam as fibras desalojadas para cima através da camada de argila 16 para interconectar as fibras desalojadas da camada de material de lâmina inferior 14 para a camada de material de lâmina superior 12, interconectando assim as camadas de material de lâmina superior e inferior 12 e 14. Se agulhas 90 forem usadas, a camada de pano inferior 14 também deveria ser uma camada de pano tecido ou não tecido.

[0097] Conforme mostrado na FIGURA 3, o artigo de fabricação de múltiplas camadas pode ser segurado nas suas superfícies externas a uma camada inferior 11 e/ou uma camada superior 13 de um outro material de barreira, tal como uma poliolefina, por exemplo material de lâmina de polietileno ou polipropileno, ou as composições de polibuteno ou polipropeno descritas na patente U.S. do requerente Nos. 4.534.925; 4.534.926 e 4.668.724, aqui incorporada pela referência. O artigo compósito da FIGURA 3 é particularmente adequado para segurar em superfícies planas, tal como uma superfície do solo.

[0098] A mistura de argila/polímero pode ser utilizada como a camada prensada 16 entre camadas de material de lâmina flexíveis 12 e 14 do artigo de múltiplas camadas da presente descrição, conforme mostrado na FIGURA 4. Uma argila preferida para misturar com polímeros é bentonita de sódio, que é basicamente uma argila de montmorilonita hidratável do tipo geralmente encontrado na região de Black Hills de South Dakota e Wyoming. Esta argila tem sódio como um íon de troca predominante.

[0099] De acordo com uma modalidade, os artigos podem ser fabricados para incluir, além da mistura de argila/polímero, um material capaz de remover ou interagir com um ou mais contaminantes solúveis em água de penetrar água na camada do pano externa. Estes materiais, por exemplo, podem ser incluídos nas camadas 12 e/ou 14 da FIGURA 4.

[00100] De acordo com uma outra modalidade da presente descrição, a camada de interação com contaminante, compreendendo qualquer adsorvente, absorvente, reagente de contaminante, ou material que neutraliza contaminante pode ser fornecida como uma camada separada abaixo ou acima da camada de argila/polímero, por exemplo, ver FIGURA 4.

[00101] De acordo com uma outra característica da presente descrição, o material de remoção do contaminante fornecido como uma camada separada pode ser qualquer material capaz de adsorver, absorver, reagir para insolubilização ou para neutralização, mantendo ao mesmo tempo o contaminante solúvel em água de maneira a substancialmente reduzir ou remover as características do contaminante dos contaminantes originalmente presentes na água em contato com o artigo da fabricação. Exemplos de materiais capazes de remover ou neutralizar contaminantes que estão presentes em água incluem fibras absorventes, tais como celulose microcristalina; argila de atapulgita; rincinoleato de zinco absorvido em uma fibra absorvente ou outro material absorvente; sílica amorfa em pó; silicato de cálcio sintético; polpa de poliolesina; alumino-silicato de sódio (zeólito de sódio tipo A); maltodextrana; sílica aluminatos de sódio (note que todos os anteriores são absorventes). Outros materiais, tais como adsorventes incluem composições a base de hidrogel de sílica; atapulgitas; silicatos de sódio e magnésio sintéticos; silicatos de cálcio sintéticos; dióxido de silício; argilas ativadas com ácido; zeólitos de sódio tipo A; e similares providos como uma camada separada ou misturada com uma espessura reduzida (um produto mais denso), uma vez que os absorventes e/ou adsorventes. Outros materiais podem ser incluídos, tais como um algicida, material antimicrobiano, bactericida, desinfetante e/ou fungicidas, tal como fenol; undecilenato de zinco N.F.; cloreto de acetil tiridínio N.F.X.III e similares.

[00102] Mais preferidos como o adsorvente, absorvente e/ou reagente e/ou material neutralizante são zeólitos naturais ou sintéticos e/ou uma argila organofílica que é basicamente uma argila de montmorilonita que reagiu com um material orgânico quaternário para torná-lo hidrofílico e absorvente para os contaminantes orgânicos.

[00103] Os materiais de lâmina flexíveis 12 e 14 são, por exemplo, panos geotêxtis, pelo menos um dos quais é um pano não tecido quando os panos são perfurados por agulha juntos. Quaisquer panos adequados podem ser usados para este propósito, particularmente uma vez que os panos não têm propósito de impermeabilidade do líquido a não ser para alcançar instalação apropriada da camada argila/polímero 16. Panos adequados incluem panos tecidos e não tecidos permeáveis e não permeáveis feitos de polipropileno, poli-ésteres, náilon, copolímeros propileno-etileno, copolímeros polipropileno-poliamida e similares. Os panos geotêxtis são preferidos por sua resistência bacteriológica e química, mas os panos podem ser biodegradáveis, uma vez que, posicionados, os panos têm pouca importância, exceto como um meio para instalar uma camada de argila na posição apropriada. Em algumas instalações, a espessura do pano não é importante e tais panos geralmente são disponíveis em espessura de cerca de 3 a cerca de 30 mils, ou cerca de um a cerca de 50 onças do material por jarda quadrada.

[00104] Aspectos e detalhes adicionais da descrição ficarão evidentes a partir dos seguintes exemplos, que devem ser ilustrativos em vez de limitantes.

EXEMPLOS Amostras perfuradas com agulha

[00105] Nos seguintes exemplos em que as amostras foram perfuradas com agulha, a perfuração com agulha foi alcançada como se segue. As amostras foram preparadas aplicando a mistura argila/aditivo entre dois polipropilenos geotêxtis e perfurando-os com agulha usando um tear. A densidade de perfuração com agulha foi aproximadamente 10.000 a 12.000 batidas/ft2. As misturas argila/aditivo foram preparadas pesando seus respectivos componentes em uma cubeta pequena e misturando-os juntos manualmente. As misturas argila/aditivo foram aplicadas ao pano de base equivalente na massa desejada por unidade de área. Uma vez que as uniões argila/aditivo foram uniformemente distribuídas sobre o pano de base, elas foram hidratadas com água fresca (usando uma pulverização fina) a uma razão de 28 partes água por 100 partes de união. As uniões hidratadas foram cobertas com um pano de capa de polipropileno não tecido de 6 oz e enviadas através do tear.

Amostras perfuradas sem agulha

[00106] Nos seguintes exemplos em que as amostras foram perfuradas sem agulha, as amostras foram preparadas aplicando uma mistura argila/aditivo a um pedaço de papel de filtro disposto na base de uma célula de perda de filtrado a uma massa desejada por unidade de área e então revestindo a composição com um pedaço de papel de filtro adicional.

Método de teste de permeâmetro de parede rígida

[00107] A condutividade hidráulica da união de argila/polímeros de acordo com a descrição foi testada em vários exemplos usando um método de permeâmetro de parede rígida (RWPM). O método incluiu aplicar a mistura de argila/polímero ou amostra perfurada com agulha na base de uma célula de perda de filtrado a uma carga desejada. As amostras foram então hidratadas por 24 horas em uma carga de 21kPa usando um dado permeante. Uma vez hidratada, a carga foi removida e a célula foi preenchida com o permeante. A pressão foi então aumentada na célula para alcançar diferentes gradientes hidráulicos. Por exemplo, uma pressão de 0,5 bar foi aplicada para testar uma amostra a um equivalente de cerca de 5 m de pressão de cabeça hidrostática. O volume de perda de água da célula foi registrado como uma função do tempo. A taxa de vazamento foi então determinada. A taxa de vazamento e área conhecida da célula de perda de filtrado foram usadas para acionar o fluxo. O fluxo foi convertido a uma condutividade hidráulica (k) expressa em eoluge wucpfq ngk fg FóCte{o Woc ecocfc ctiüa/rqnímgtq eqo woc espessura de 1 cm foi usada para calcular a condutividade hidráulica.

Exemplos 1 a 19

[00108] A condutividade hidráulica da união de argila/polímeros foi inicialmente estimada usando um método de permeâmetro de parede rígida (RWPM). Exemplos 1 a 15 foram preparados como amostras perfuradas com agulha e Exemplos 16 a 20 foram preparados como amostras perfuradas sem agulha. Exemplo Comp. 1 é um exemplo comparativo que ilustra o desempenho de um sistema somente de argila. Bentonita tipo 16 foi usada como o componente de argila em cada um dos exemplos. Tipo 16 é uma bentonita de sódio de Wyoming natural. A Bentonita tipo 16 foi misturada eqm a tgurgeVkxc “eqmdkpc>«q fg rqnímgtq” Cu eqmdkpc>õgu fg rqnímgtqu cpk»pkeq/ecVk»pkeq u«q fguetkVcu eqmq “AC” pcu VcdgncUo Eqm tgnc>«q § taz«q de união de polímero aniônico/ catiônico, por exemplo, um exemplo com 3 partes de polímero aniônico para 1 parte de polímero catiônico poderia ser descrito como A/C (3:1). Em todas as amostras RWPM, a razão de polímero aniônico para catiônico foi 3:1. Exemplos 2 a 7 e 10 a 20 tem uma razão carga aniônica para catiônica de 8,7/3,6 (excesso de carga aniônica). Nos exemplos 8 e 9 (marcados com um * e **, respectivamente) o equilíbrio de carga variou usando diferentes graus de polímeros que tiveram diferentes densidades de carga inerente. Exemplo 8 tiveram uma razão de carga aniônica para catiônica de 3,9/1,0 (excesso de carga aniônica) e Exemplo 9 teve uma razão de carga aniônica para catiônica de 3,0/4,1 (excesso de carga catiônica).

[00109] Nos exemplos 16 a 20, que foram amostras perfuradas sem agulha, a mistura de argila/polímero seca foi aplicada à base de uma célula de perda de filtrado equivalente a 0,99 lbs/ft2 (4,88kg/m2). Exemplos 1 a 15 foram GCLs perfuradas com agulha preparados em mistura de argila/polímero seca de 0,99 lbs/ft2 (4,88 kg/m2). Uma vez que argila tem um teor de umidade natural de cerca de 10%, a carga de argila + polímero seca é cerca de 0,88 lbs/ft2 tanto nas amostras perfuradas com agulha quanto sem agulha. Tabela 1 fornece os resultados de condutividade hidráulica para o teste RWPM em um permeante NaCl, um permeante de água do mar e um permeante contendo NaSO4, KCl, CaSO4 e MgSO4. Conforme ilustrado na tabela 1, as amostras argila/polímero fornecem uma barreira efetiva para os lixiviados testados, demonstrando condutividades hidráulicas significativamente melhoradas, comparado a um sistema convencional somente de argila.

[00110] Figura 5 mostra o menor inchaço de um corpo de prova tipo GCL mediante carga usando um Oedômetor para A/C 3:1 GCL quando exposto a água salgada em uma carga de 20 KPa. Isto demonstra que na presença de água salgada, os sistemas de acordo com a descrição não incharam (isto é, não apresentaram uma pressão de inchaço). Convencionalmente, para um GCL a base de esmectita, seria de se esperar que inchaço foi necessário para prover uma barreira hidráulica efetiva. Surpreendentemente, entretanto, a despeito da falta de pressão de inchaço, os sistemas argila polímero de acordo com a descrição forneceram uma barreira efetiva, conforme medido por condutividade hidráulica, aos lixiviados testados. Tabela 1: Dados de condutividade hidráulica de parede rígida de várias combinações de polímero aniônico (A)/polímero catiônico (C) em função de vários lixiviado agressivos.

Exemplos 21 a 24

[00111] Amostras perfuradas com agulha (Exemplos 21 a 24) foram preparadas e testadas usando o método de permeâmetro de parede rígida. Exemplo Comp. 21 é um exemplo comparativo que mostra o desempenho de um sistema somente de argila. Sua capacidade de vedar em torno de uma penetração foi examinada. Nestes casos, um prego foi inserido através da amostra, que calibrou a espessura da camada de argila na célula de teste. Conforme mostrado na tabela 2 a seguir, os sistemas argila/polímero de acordo com a descrição beneficamente demonstraram a capacidade de vedação em torno da penetração e retêm baixa condutividade hidráulica, que é indicativa que o sistema é uma barreira efetiva para o permeante água salgada. Condutividades hidráulicas significativamente inferiores foram alcançadas, comparado ao sistema somente de argila do Comp. 21. Tabela 2: Dados de condutividade hidráulica de parede rígida com defeito das várias combinações de polímero aniônico (A)/Polímero catiônico (C) em função de vários lixiviados agressivos.

Exemplos 25 a 45

[00112] Corpos de prova de GCL perfurados por agulha foram testados usando um método de estimativa de permeâmetro de parede flexível (FWPM). O método de teste seguiu o protocolo de teste do padrão ASTM D 6766 para a avaliação das propriedades hidráulicas dos revestimentos de argila geossintéticos permeados com líquidos potencialmente incompatíveis. Testes foram realizados em baixo estresse efetivo (5 psi) (34,47 kPa) e com as amostras em contato direto com os respectivos lixiviados (isto é, nenhum benefício de pré-hidratação da água fresca na célula), simulando as condições de campo mais conservativas. O teste foi feito usando corpo de prova de GCL fg 6” fg fkâogVtq eqo woc faixa de gradiente hidráulico de 200 a 280. A pressão da célula, que forneceu a pressão de confinamento no corpo de prova, foi 80 PSI e as pressões de influxo e saída foram 77 e 75 PSI, respectivamente.

[00113] Tabela 3 e 4 a seguir descreve os vários lixiviados usados para testar a condutividade hidráulica das amostras de GCL. Os lixiviados foram tanto amostras reais retiradas de sítios de mineração (Tabela 3) quanto sítios de combustão de carvão (Tabela 4) ou preparados como análogos sintéticos de lixiviados esperados de vários processos industriais. Os produtos de combustão de carvão (CCP) foram categorizados em vários tipos. A química dos lixiviados foi avaliada por plasma indutivamente acoplado (ICP) usando uma unidade IRIS Intrepid por Thermo Elemental. Alguns ânions principais foram determinados usando um espectrofotômetro DR/4000 Hach pelos vários métodos de teste de colorímetro. O pH dos lixiviados foi determinado usando um instrumento Oakton Ion 700. A condutividade elétrica dos lixiviados foi determinada usando um medidor Mettler-Toledo SevenGo Pro. As concentrações molares dos vários íons detectados foram usadas para estimar a força iônica (I), expressa como mol/L e a razão de cátions monovalente para divalente (RMD), expressa como (mol/L)0,5. Tabela 3. Análise do lixiviado de mineração.

Tabela 4. Análise do lixiviado do produto de combustão de carvão.

Tabela 4 cont.

[00114] As amostras de GCL foram preparadas aplicando a mistura argila/aditivo entre dois polipropilenos geotêxtis e perfurando-as com agulha usando um tear, conforme descrito anteriormente. As amostras incluíram uma argila granular conhecida como CG-50, que é uma bentonita de sódio de Wyoming natural. A densidade de perfuração com agulha foi aproximadamente 12.000 batidas/ft2. As misturas argila/aditivo foram preparadas pesando seus respectivos componentes em uma cubeta pequena e misturando-os juntos manualmente. Em um exemplo, uma molécula pequena betaína foi usada. As misturas argila/aditivo foram aplicadas ao pano de base equivalente a ~0,9 a 1,5 lbs/ft2 (4,39 a 6,59 kg/m2). Uma vez que as uniões argila/aditivo foram uniformemente distribuídas sobre o pano de base, elas foram hidratadas com água fresca (usando uma pulverização fina) a uma razão de 28 partes água por 100 partes de união. As uniões hidratadas foram cobertas com um pano de capa de polipropileno não tecido de 6 oz e enviadas através do tear. Tabela 5 fornece os resultados do teste, a informação da condutividade hidráulica para o teste FWPM com os vários lixiviados juntamente os conteúdos de carga do aditivo. Exemplo 27 foi seguido para dissecar em condições ambiente por um mês antes do teste para permitir a remoção da água de hidratação durante o processo de fabricação. Figuras 7 a 11 mostram a condutividade hidráulica como uma função do tempo de teste para selecionar exemplos em várias colasses dos lixiviados. Tabela 5: Dados de condutividade hidráulica de parede flexível com defeito dos vários em função dos vários lixiviados agressivos.

[00115] Figura 7 graficamente ilustra a condutividade hidráulica dos exemplos 26 a 31, que foram testados em vários lixiviados CCP, como uma função do tempo. Figura 8 graficamente ilustra a condutividade hidráulica dos exemplos 35, 36, 39 e 40, que foram testados em vários lixiviados FGD, como uma função do tempo. Figura 9 graficamente ilustra a condutividade hidráulica dos exemplos 41 a 43, que foram testados em cinza volante ou lixiviados de trona, como uma função do tempo. Figura 10 graficamente ilustra a condutividade hidráulica dos exemplos 44 a 47, que foram testados em vários lixiviados de extração como uma função do tempo. Figura 11 graficamente ilustra a condutividade hidráulica de exemplo 25, que foi testado em lixiviado CCP sintético, como uma função do tempo.

[00116] Exemplos 25 a 45 ilustram como um dado lixiviado pode variar na química, dependendo do sítio do qual ele foi gerado. Variância na química do lixiviado pode afetar o desempenho dos sistemas argila/polímero, de acordo com as modalidades da descrição. Por exemplo, foi observado que amostras de lixiviado FGD com altas condutividades elétricas, acima de 32o222 μU1eo. rqdem resultar em condutividades hidráulicas superiores. Acredita-se que melhores condutividades hidráulicas (reduzidas) podem ser alcançadas em tais condições aumentando a carga do polímero no sistema e/ou aumentando a massa por unidade de área no GCL. Para outros lixiviados, tais como lixiviados de Bauxita, foi observado que os sistemas de acordo com a descrição tiveram bom desempenho, a despeito das altas condutividades elétricas do sistema. Sem ficar preso a nenhuma teoria, acredita-se que a presença de uma maior concentração de íons cloreto, em combinação com alto pH, pode resultar em um ambiente mais agressivo para os sistemas argila/polímero, requerendo maiores concentrações de polímero e/ou como maior massa por unidade de área no GCL para prover condutividades hidráulicas desejadas. Foi observado que os sistemas argila/polímero têm bom desempenho, mesmo em concentrações de carga inferiores, de cerca de 4% em peso, em lixiviados com um alto concentração de íons sulfato (maior que 1.000 ppm) além de condições de maior pH.

[00117] Embora várias modalidades tenham sido descritas anteriormente, a descrição não deve ser limitada a elas. Variações podem ser feitas nas modalidades descritas, que estão no escopo dos aspectos em anexo.

Claims

1. Composição capaz de maior impermeabilidade contra a passagem de líquidos iônicos através da mesma, caracterizada pelo fato de que compreende argila misturada com um componente de polímero, o componente de polímero sendo uma combinação de 0,2 a 20% em peso de polímero aniônico e 0,2 a 20% em peso de polímero catiônico; ou um ou mais polímeros carregados, cada polímero carregado compreendendo uma combinação de sítios de carga aniônicos e catiônicos, em que os polímeros carregados estão presentes em uma quantidade tal que o(s) monômero(s) constituinte(s) compreendendo sítios de carga compreendem de 0,2 a 20% em peso da composição; ou uma combinação de pelo menos um polímero catiônico, pelo menos um polímero aniônico, ou pelo menos um polímero catiônico e pelo menos um polímero aniônico, e um ou mais polímeros carregados, cada polímero carregado compreendendo uma combinação de sítios de carga aniônicos e catiônicos, em que os polímeros carregados estão presentes em uma quantidade tal que o(s) monômero(s) constituinte(s) compreendendo sítios de carga compreendem de 0,2 a 20% em peso da composição, em que um equilíbrio de carga negativa para positiva do componente de polímero é 2:4 a 1:1 .

2. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o componente de polímero tem um equilíbrio de carga de 1:1.

3. Composição capaz de maior impermeabilidade contra a passagem de líquidos iônicos através da mesma, caracterizada pelo fato de que compreende argila misturada com um componente de polímero, o componente de polímero sendo uma combinação de 0,2 a 20% em peso de polímero aniônico e 0,2 a 20% em peso de polímero catiônico; ou um ou mais polímeros carregados, cada polímero carregado compreendendo uma combinação de sítios de carga aniônicos e catiônicos, em que os polímeros carregados estão presentes em uma quantidade tal que o(s) monômero(s) constituinte(s) compreendendo sítios de carga compreendem de 0,2 a 20% em peso da composição; ou uma combinação de pelo menos um polímero catiônico, pelo menos um polímero aniônico, ou pelo menos um polímero catiônico e pelo menos um polímero aniônico, e um ou mais polímeros carregados, cada polímero carregado compreendendo uma combinação de sítios de carga aniônicos e catiônicos, em que os polímeros carregados estão presentes em uma quantidade tal que o(s) monômero(s) constituinte(s) compreendendo sítios de carga compreendem de 0,2 a 20% em peso da composição, em que o componente de polímero tem uma carga de 0,5 mEq/g a 20 mEq/g.

4. Composição de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o componente polímero tem uma carga de 1,0 mEq/g a 15 mEq/g.

5. Composição de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o componente polímero tem uma carga de 1,0 mEq/g a 10 mEq/g.

6. Composição capaz de maior impermeabilidade contra a passagem de líquidos iônicos através da mesma, caracterizada pelo fato de que compreende argila misturada com um componente de polímero, o componente de polímero sendo uma combinação de 0,2 a 20% em peso de polímero aniônico e 0,2 a 20% em peso de polímero catiônico; ou um ou mais polímeros carregados, cada polímero carregado compreendendo uma combinação de sítios de carga aniônicos e catiônicos, em que os polímeros carregados estão presentes em uma quantidade tal que o(s) monômero(s) constituinte(s) compreendendo sítios de carga compreendem de 0,2 a 20% em peso da composição; ou uma combinação de pelo menos um polímero catiônico, pelo menos um polímero aniônico, ou pelo menos um polímero catiônico e pelo menos um polímero aniônico, e um ou mais polímeros carregados, cada polímero carregado compreendendo uma combinação de sítios de carga aniônicos e catiônicos, em que os polímeros carregados estão presentes em uma quantidade tal que o(s) monômero(s) constituinte(s) compreendendo sítios de carga compreendem de 0,2 a 20% em peso da composição, em que um dos polímeros do componente de polímero é copolímero de acrilamida aniônico na forma de um pó ou granulado.

7. Composição capaz de maior impermeabilidade contra a passagem de líquidos iônicos através da mesma, caracterizada pelo fato de que compreende argila misturada com um componente de polímero, o componente de polímero sendo uma combinação de 0,2 a 20% em peso de polímero aniônico e 0,2 a 20% em peso de polímero catiônico; ou um ou mais polímeros carregados, cada polímero carregado compreendendo uma combinação de sítios de carga aniônicos e catiônicos, em que os polímeros carregados estão presentes em uma quantidade tal que o(s) monômero(s) constituinte(s) compreendendo sítios de carga compreendem de 0,2 a 20% em peso da composição; ou uma combinação de pelo menos um polímero catiônico, pelo menos um polímero aniônico, ou pelo menos um polímero catiônico e pelo menos um polímero aniônico, e um ou mais polímeros carregados, cada polímero carregado compreendendo uma combinação de sítios de carga aniônicos e catiônicos, em que os polímeros carregados estão presentes em uma quantidade tal que o(s) monômero(s) constituinte(s) compreendendo sítios de carga compreendem de 0,2 a 20% em peso da composição, em que o componente de polímero compreende um polímero catiônico, e o polímero catiônico compreende acrilamida e pelo menos um composto da fórmula geral III

em que R1 representa hidrogênio ou metila, Z1 representa O, NH ou NR4, em que R4 representa alquila com 1 a 4 átomos de carbono, e Y representa um dos grupos

em que Y0 e Y1 representam alquileno com 2 a 6 átomos de carbono, opcionalmente substituído com grupos hidróxi, Y2, Y3, Y4, Y5 e Y6, independentemente um do outro, representam alquila com 1 a 6 átomos de carbono, e Z- representa halogênio, acetato ou sulfato de metila.

8. Composição capaz de maior impermeabilidade contra a passagem de líquidos iônicos através da mesma, caracterizada pelo fato de que compreende argila misturada com um componente de polímero, o componente de polímero sendo uma combinação de 0,2 a 20% em peso de polímero aniônico e 0,2 a 20% em peso de polímero catiônico; ou um ou mais polímeros carregados, cada polímero carregado compreendendo uma combinação de sítios de carga aniônicos e catiônicos, em que os polímeros carregados estão presentes em uma quantidade tal que o(s) monômero(s) constituinte(s) compreendendo sítios de carga compreendem de 0,2 a 20% em peso da composição; ou uma combinação de pelo menos um polímero catiônico, pelo menos um polímero aniônico, ou pelo menos um polímero catiônico e pelo menos um polímero aniônico, e um ou mais polímeros carregados, cada polímero carregado compreendendo uma combinação de sítios de carga aniônicos e catiônicos, em que os polímeros carregados estão presentes em uma quantidade tal que o(s) monômero(s) constituinte(s) compreendendo sítios de carga compreendem de 0,2 a 20% em peso da composição, em que o componente de polímero compreende um polímero catiônico, e o polímero catiônico compreende acrilamida e pelo menos um composto da fórmula geral IV

em que Z1 representa O, NH ou NR4, em que R4 representa hidrogênio ou metila, R1 representa hidrogênio ou metila, R5 e R6 representam, independentemente um do outro, alquila com 1 a 6 átomos de carbono, R7 representa alquila, arila e/ou aralquila com 8 a 32 átomos de carbono, R8 representa alquileno com 1 a 6 átomos de carbono, e Z- representa halogênio, íons de pseudo-haleto, sulfato ou acetato de metila; ou fórmula geral V

em que Z1 representa O, NH ou NR4, em que R4 representa alquila com 1 a 4 átomos de carbono, R1 representa hidrogênio ou metila, R8 representa alquileno com 1 a 6 átomos de carbono, R9 representa alquileno com 2 a 6 átomos de carbono, e R10 representa hidrogênio, alquila, arila, e/ou aralquila com 8 a 32 átomos de carbono, e p representa um número inteiro entre 1 a 50.

9. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a argila compreende uma argila de bentonita que incha quando em contato com água.

10. Artigo de fabricação útil como uma barreira contra a passagem de líquidos iônicos através da mesma, caracterizado pelo fato de que compreende um pano contendo a composição como definida na reivindicação 1.

11. Artigo de fabricação de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o artigo compreende dois panos perfurados por agulha juntos que circundam uma camada intermediária da composição.

12. Artigo de fabricação de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a carga da composição é 23,94 Pa (0,5 lbs/ft2) a 76,61 Pa (1,6 lbs/ft2).

13. Artigo de fabricação de acordo a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a composição é disposta adjacente às fibras do pano ao longo de pelo menos 20% de uma profundidade de pelo menos um dos panos.

14. Artigo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos panos é um pano não tecido.

15. Artigo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que ambos os panos são não tecidos.

16. Método para prover uma barreira impermeável ao líquido essencialmente iônico abaixo de um líquido iônico para evitar que o líquido iônico atinja abastecimentos de água do solo abaixo da dita barreira, caracterizado pelo fato de que compreende dispor o artigo de fabricação como definido na reivindicação 10, mediante e em contato com um líquido iônico, de maneira tal que o artigo de fabricação tenha uma impermeabilidade ao dito líquido iônico com uma máxima condutividade hidráulica de 1x10-9 m/s.

17. Método para prover uma barreira impermeável ao líquido essencialmente iônico abaixo de um líquido iônico para evitar que o líquido iônico atinja abastecimentos de água do solo abaixo da dita barreira, caracterizado pelo fato de que compreende dispor o artigo de fabricação como definido na reivindicação 10, mediante e em contato com um líquido iônico, de maneira tal que o artigo de fabricação tenha uma impermeabilidade ao dito líquido iônico com uma máxima condutividade hidráulica de 1x10-10 m/s.

18. Método para prover uma barreira impermeável ao líquido essencialmente iônico abaixo de um líquido iônico para evitar que o líquido iônico atinja abastecimentos de água do solo abaixo da dita barreira, caracterizado pelo fato de que compreende dispor o artigo de fabricação como definido na reivindicação 10, mediante e em contato com um líquido iônico, de maneira tal que o artigo de fabricação tenha uma impermeabilidade ao dito líquido iônico de pelo menos 5x10-11 m/s.

19. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o líquido iônico tem um pH de 5 a 13.

20. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o líquido iônico tem um pH de 9 a 13.

21. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o líquido iônico é um lixiviado de minério.

22. Método de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o líquido iônico é lixiviado de minério de bauxita.

23. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o líquido iônico é lixiviado do produto de combustão de carvão.

24. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o líquido iônico é um lixiviado da dessulfurização de gás de combustão residual.

25. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o líquido iônico é um lixiviado com uma concentração de íons sulfato maior que 1.000 mg/L.

26. Método de contenção de um lixiviado, caracterizado pelo fato de que compreende revestir uma célula de contenção de resíduo com um artigo como definido na reivindicação 10, e preencher a célula de contenção de resíduo com um produto do resíduo para gerar o lixiviado, em que o artigo absorve umidade do lixiviado e a composição forma um gel.

27. Método de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que o artigo absorve umidade, de maneira tal que a composição tenha um teor de umidade de 60 partes a 120 partes por 100 partes da composição.

28. Método de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que o artigo absorve umidade, de maneira tal que a composição tenha um teor de umidade de 70 partes a 90 partes por 100 partes da composição.

29. Sistema de contenção de um lixiviado, caracterizado pelo fato de que compreende: uma superfície da base; um artigo como definido na reivindicação 10, disposto adjacente à superfície da base; um lixiviado disposto no artigo, em que o artigo tem uma impermeabilidade ao lixiviado com uma condutividade hidráulica máxima de 1 x 10-10 m/s.

30. Sistema de contenção de um lixiviado de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que a composição do artigo forma um gel mediante absorção de umidade do lixiviado a um teor de umidade de 70 partes a 90 partes por 100 partes da composição.