BRPI0309282B1 - composição para neutralização de odor, composição para remoção de compostos gasosos, composição para remoção de compostos gasosos e compostos odoríferos e nanopartícula modificada - Google Patents

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Abstract

"materiais de área de superfície superior modificados por íon metálico para remoção e controle de odor". esta invenção se refere aos materiais de área de superfície superior, tais como, nanopartículas, que são revestidos com íons metálicos. estas nanopartículas modificadas possuem sítios ativos que ligam-se a vários compostos gasosos e/ou odoríferos, pelo que, removendo estes compostos de um meio tal como ar ou água. íons metálicos são absorvidos na superfície da nanopartícula e ligam-se fortemente a superfície. selecionando-se o íon metálico, compostos gasosos específicos e/ou compostos odoríferos podem ser alvos que são removidos eficazmente da fase aquosa e do ar. as nanopartículas modificadas são úteis em vários artigos de fabricação para uso de consumo e industrial.

Description

"COMPOSIÇÃO PARA NEUTRALIZAÇÃO DE ODOR, COMPOSIÇÃO PARA REMOÇÃO DE COMPOSTOS GASOSOS, COMPOSIÇÃO PARA REMOÇÃO DE COMPOSTOS GASOSOS E COMPOSTOS ODORÍFEROS E NANOPARTÍCULA MODIFICADA" CAMPO DA INVENÇÃO
Esta invenção se refere aos materiais de área de superfície superior modificada úteis na neutralização ou remoção de compostos gasosos e/ou odoríferos, O material de superfície de área superior, tal como uma nanopartícuia, é revestido com íons metálicos, que podem ligar-se as moléculas de compostos gasosos e/ou odoríferos. Os materiais de superfície de área superior podem ser incorporados aos vários produtos de consumidor e industriais incluindo artigos absorventes, filtros de ar e água, limpadores domésticos, tecidos e toalhas de papel.
HISTÓRICO DA INVENÇÃO
Foram feitas muitas tentativas para formar um sistema de remoção de odor eficaz e vários produtos para consumidores estão disponíveis para combater os compostos odoríferos. Alguns produtos são projetados para cobrir os odores emitindo odores fortes e mais dominantes, exemplos incluindo- sprays para ambiente e velas. Outro modo de combater os compostos odoríferos incluindo amônia, metilmercaptano, trimetilamina e outros vários sulfetos e aminas, é remover estes compostos do meio por agentes de , desodorização, que absorveram estes compostos.
Carvão ativado e bicarbonato de sódio são dois compostos geralmente usados para absorver odores. Contudo, o carvão ativado possui, tipicamente, uma capacidade de desodorização baixa, especialmente para odores de amônia e quando em presença de umidade, e a cor preta do carvão não possui características esteticamente agradáveis desejadas nos artigos absorventes, tais como, fraldas. 0 bicarbonato de sódio e outros absorventes de odor brancos, tais como, sílica gel e zeólitos, geralmente possuem uma absorvência inferior em relação ao carvão ativado e são portanto, menos eficazes.
Partícula de oxido de titânio, tal como ensinado na Patente US 5.480.636 emitida para Maruo e outros, é também útil na remoção de alguns odores, tais como, amônia. A Patente US 5.480.636 ensina adição de oxido de compostos de óxi zinco ou óxi silício ao óxido de titânio para ampliar as capacidades de desodorização do óxido de titânio. Contudo, esta abordagem é ainda limitada pela natureza fotocatalítica do dióxido de titânio que requer luz, a fim de converter os compostos odoríferos em compostos não odoríferos. Também, os compostos de óxido de titânio conforme revelados na Patente US 5.480.636 não são úteis nas soluções aquosas.
Além dos compostos de cheiro fétido, existe a necessidade de produtos capazes de remover gases que, embora não necessariamente odoríferos, ainda causam um efeito negativo. Um exemplo de tal composto gasoso é o etileno. Etileno, um hormônio natural, é liberado por frutas como um agente de amadurecimento. Removendo-se o gás de etileno, o amadurecimento da fruta será retardado e controlado, permitindo armazenamento e transporte por mais tempo.
Existe a necessidade de um composto para remoção/neutralização de gás que seja eficaz ambos seco e em solução. Existe a necessidade de um composto para remoção/neutralização de odor que possa ser usado em vários produtos industriais e para consumo. Existe a necessidade de um composto para remoção/neutralização de odor que possa ser facilmente aplicado às várias superfícies e materiais.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Esta invenção se refere aos materiais de área de superfície superior que são revestidos com íons metálicos. Estes materiais de área de superfície superior que ligam pelo menos um composto gasoso e/ou composto odorífero, desta forma removem estes compostos de um meio, tal como ar ou água. As nanopartícuias são um tipo de materiais de área de superfície superior úteis nesta invenção para remover pelo menos um dos compostos gasosos e compostos odoríferos. Pelo menos um tipo de íon metálico é absorvido na superfície da nanopartícula e liga-se fortemente a superfície. Selecionando-se o íon metálico, determinados compostos gasosos e/ou compostos odoríferos podem ser alvo e removidos eficazmente de ambos fase aquosa e do ar. Esta invenção usa nanopartículas de área de superfície superior como gabaritos para absorver funcionalidades específicas {íons metálicos) que direcionam-se a pelo menos um dos compostos gasosos e compostos odoríferos e formam complexos com os mesmos e removem os mesmos do meio. Por exemplo, nanopartículas de sílica modificadas por íons cobre (ou alternativamente, íons prata) demonstraram ser eficazes na remoção de amina e classes com base em enxofre dos compostos odoríferos. É um objetivo desta invenção criar um sistema de remoção de compostos gasoso eficaz. A invenção é útil em vários produtos industriais e para consumo. É outro objetivo desta invenção criar sistema de remoção de composto gasoso para inibir o amadurecimento de plantas. É outro objetivo desta invenção criar um composto de remoção de odor eficaz útil na fase aquosa e no ar. É outro objetivo desta invenção criar um composto de remoção de odor eficaz que possa ser eficazmente usado em vários produtos industriais e de consumo. Esta invenção pode ser usada em combinação com vários produtos para remoção de odores. Materiais de área de superfície superior modificada desta invenção são úteis em artigos absorventes, tais como, fraldas e produtos femininos para remoção de odor. Materiais de área de superfície superior modificada desta invenção são úteis nos dispositivos de filtração e revestidos em paredes, papel de parede e vidro para remoção de odores. Materiais de área de superfície superior modificada desta invenção são úteis nos produtos de cuidado oral, tais como, chicletes e colutórios para remoção dos compostos na boca que causam odores desagradáveis.
Os aspectos precedentes e outros e vantagens ficarão aparentes da descrição detalhada que se segue das concretizações presentemente preferidas lidos em conjunto com os desenhos.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A figura 1 é um desenho de uma nanopartícula modificada de acordo com uma concretização desta invenção. A figura 2A é um cromatograma de cromatografia líquida de alto desempenho. A figura 2B é um cromatograma de cromatografia líquida de alto desempenho. A figura 3A é um cromatograma de cromatografia líquida de alto desempenho. A figura 3B é um cromatograma de cromatografia líquida de alto desempenho.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS CONCRETIZAÇÕES PRESENTEMENTE PREFERIDAS
Esta invenção se refere aos materiais de área de superfície superior, tais como, nanopartícuias, modificados com pelo menos um íon metálico. Os materiais de área de superfície superior modificada desta invenção são úteis na remoção de compostos gasosos e/ou compostos odoríferos. "Composto gasoso" ou "gás" inclui qualquer molécula ou composto que possa existir como um gás ou vapor. "Composto odorífero" ou "odor" se refere a qualquer molécula ou composto detectável ao sistema olfatório. Compostos odoríferos podem existir como um composto gasoso e podem também estar presentes em outros meios tal como líquido.
Os materiais de área de superfície superior desta invenção possuem pelo menos um íon metálico presente na superfície do material de área de superfície superior e o íon metálico cria um sítio ativo que liga-se a pelo menos um composto gasoso e/ou odorífero, desta forma removendo o composto do ambiente circundante. Materiais de área de superfície superior podem também absorver determinados compostos gasosos e/ou compostos odoríferos do ambiente circundante por absorção diretamente na área de superfície dos materiais de área de superfície superior.
Partículas de remoção de gás e/ou odor desta invenção são materiais de área de superfície superior modificada. Materiais de área de superfície superior úteis nesta invenção terão uma área de superfície maior devido ao pequeno tamanho das partículas individuais dos materiais de área de superfície superior. Materiais de área de superfície superior úteis nesta invenção possuem uma área de superfície apropriada de pelo menos 200 m2/g mais apropriadamente 500 m2/g, e mais apropriadamente 800 m2/g.
Nanopartículas são exemplos de materiais de área de superfície superior úteis nesta invenção. "Nanopartículas" se referem a um material de superfície superior possuindo um diâmetro de partícula de pelo menos cerca de 500 nanômetros. Embora a invenção seja descrita doravante com referência específica as nanopartículas, será entendido que a invenção é útil com vários materiais de área de superfície superior. A figura 1 mostra uma nanopartícula modificada 10, de acordo com uma concretização desta invenção, útil como uma partícula de remoção de gás e/ou odor. A nanopartícula modificada 10 inclui uma nanopartícula 15 e íons metálicos 20. A figura 1 mostra vários íons metálicos 20, contudo, a nanopartícula modificada 10 pode ter várias quantidades de íons metálicos 20 e terá pelo menos um íon metálico 20. A nanopartícula modificada 10 é útil para remoção de vários compostos gasosos e/ou odoríferos. O composto específico a ser removido geralmente depende dos íons metálicos específicos 20 usados e do tipo de nanopartícula 15.
As nanopartículas úteis nesta invenção incluem, sem limitação, sílica, alumina, óxido de magnésio, dióxido de titânio, óxido de ferro, ouro, óxido de zinco, óxido de cobre, nanopartículas orgânicas tais como, poliestireno e combinações das mesmas. As nanopartículas não são geralmente iônicas, porém ainda possuindo um Potencial Zeta elétrico total. "Potencial Zeta" se refere ao potencial elétrico ou potencial eletrocinético, que existe através da interface de todos os sólidos e líquidos. As nanopartículas com Potenciais Zeta positivo e negativo são conhecidas. As reações químicas que ocorrem naturalmente na superfície de uma nanopartícula resultam em Potencial Zeta daquela nanopartícula. Por exemplo, nanopartículas de sílica são complexos tetraédricos de moléculas de dióxido de silício. Na superfície das partículas de sílica, as moléculas de dióxido de silício podem sofrer reações químicas formando grupos silanol (SiOH), os grupos silanol reagindo com outros grupos silanol para formar ligações de siloxano (ligações Si-O-Si). As reações de desidratação dos grupos silanol para formar a ligação silanol e as reações inversas resultam em um Potencial Zeta e permitir que os íons metálicos carregados positivamente sejam absorvidos pela sílica.
As nanopartículas úteis nesta invenção tipicamente terão um primeiro potencial Zeta e um segundo Potencial Zeta após absorção do íon metálico na nanopartícula devido a adição dos íons metálicos carregados positivamente. A alteração do Potencial Zeta da nanopartícula está relacionada a quantidade de íons metálicos absorvidos na nanopartícula. Esta relação provê uma medição para determinar a quantidade de íons metálicos absorvidos e um processo para controle da quantidade de absorção. Por exemplo, a adição de uma solução diluída de cloreto de cobre gota a gota, a uma solução de nanopartícula de sílica até o Potencial Zeta desta suspensão de sílica ter alterado de -25 milivolts para um Potencial Zeta maior, tal como na faixa de cerca de -5 milivolts a -15 milivolts foi obtido para prover uma concentração suficiente de íons metálicos absorvidos nas nanopartícuias para remover compostos odoríferos específicos. Em uma concretização desta invenção, a nanopartícula possui uma diferença entre os primeiro e segundo Potencial Zeta de pelo menos cerca de 1,0 milivolt e apropriadamente pelo menos cerca de 5,0 milivolts.
As nanopartículas desta invenção são modificadas com íons metálicos que ligam-se ionicamente aos compostos, tais como, compostos gasosos e compostos odoríferos. "íon metálico" se refere aos íons sal e/ou complexos de íon de elementos metálicos de transição designados como IB a VIIB na tabela periódica. Outros íons podem ser suados na invenção. Os íons metálicos são absorvidos nos materiais de área de superfície superior devido as diferenças no potencial elétrico. íons metálicos carregados positivamente são absorvidos em uma superfície carregada negativamente de uma nanopartícula e vice-versa. Exemplos de íons metálicos úteis nesta invenção incluem, sem limitação, íon cobre (Cu+2), íon prata (Ag+1) , íon ouro (Au+1 e Au+3) , íon ferro (II) (Fe+2) , íon ferro (III) (Fe+3) , íon de permanganato (Mn04'1) e combinações dos mesmos.
Em uma concretização desta invenção, a nanopartícula útil nesta invenção possui um Potencial Zeta negativo e absorve íons metálicos carregados positivamente. Uma nanopartícula apropriada possui um Potencial Zeta negativo de cerca de -1 a -50 milivolts e apropriadamente cerca de -1 a -20 milivolts. Em uma concretização desta invenção, a nanopartícula fornecendo um Potencial Zeta negativo é uma nanopartícula de sílica. As nanopartículas de sílica úteis nesta invenção são disponíveis na Nissan Chemical Industries, Ltd., Houston, Texas sob a marca registrada SNOWTEX®, possuindo uma faixa de tamanho de partícula de 1-100 nanômetros. A nanopartícula de sílica pode ser modificada com um íon metálico carregado positivamente, tais como, íons de cobre, íons de prata, íons de ouro, íons de ferro e combinações dos mesmos.
Em outra concretização desta invenção, a nanopartícula útil nesta invenção possui um Potencial Zeta positivo que absorve complexos de íons metálico carregados negativamente. Uma nanopartícula apropriada possui um primeiro Potencial Zeta de cerca de 1 a 70 milivolts e apropriadamente cerca de 10 a 40 milivolts. Em uma concretização desta invenção, a nanopartícula possuindo um Potencial Zeta positivo é uma nanopartícula de alumina. As nanopartículas de alumina são também disponíveis na Nissan Chemical Industries, Ltd., Houston, Texas sob a marca registrada ALUMINASOL® e possuem faixas de tamanho de cerca de 1-300 nanômetros. A nanopartícula de alumina pode absorver íons metálicos carregados negativamente e complexos de íon metálico, tais como, íons de permanganato.
Os materiais de controle de odor atuais tais como, carvão ativado ou bicarbonato de sódio finam-se na área de superfície para absorver determinados odores. 0 uso destes materiais não é tão eficaz na remoção do odor do que os materiais de área de superfície alta modificada desta invenção. A adição do íon metálico absorvido na superfície de uma nanopartícula, como nesta invenção, provê um sítio ativo para captura e neutralização de compostos gasosos e odoríferos. Além disto, as nanopartículas modificadas desta invenção ainda possuem a área de superfície grande que é útil na absorção de outros compostos odoríferos. Os sítios ativos de íon metálico das nanopartículas modificadas são especificamente úteis na remoção do composto odorífero, tal como, mercaptanos, amônia, aminas e mono e dissulfetos. Outros compostos odoríferos tais como, cetonas alifáticas, ácidos carboxílicos, aldeídos alifáticos e terpenóides alifáticos podem ser removidos por absorção na área de superfície grande das nanopartículas modificadas. As nanopartículas modificadas são úteis na remoção de odores causados por sulfetos, dissulfetos, trissulfetos, tióis, mercaptanos, amônia, aminas, ácido isovalérico, ácido acético, ácido propiônico, hexanal, heptanal, 2-butanona, 2-pentanona, 4-heptanona e combinações dos mesmos. Nanopartículas modificadas podem também remover gases tais como, gás etileno, carvona, dienais e terpenóides.
Mais do que um tipo de íon metálico pode ser revestido na nanopartícula. Isto traz a vantagem de que, determinados íons metálicos podem ser melhores na remoção de compostos gasosos s específicos e/ou odoríferos do que outros íons metálicos. Em uma concretização desta invenção, mais do que um tipo de íon metálico é absorvido na nanopartícula para remoção mais eficaz de mais do que um tipo de composto gasoso ou composto odorífero de um meio. Em uma concretização desta invenção, mais do que um tipo de íon metálico é absorvido em uma nanopartícula para remover pelo menos um composto gasoso e pelo menos um composto odorífero de um meio.
Nanopartículas modificadas desta invenção podem ser usadas em combinação com outras nanopartículas para remoção eficaz de vários gases e odores. Em uma concretização desta invenção, as nanopartícuias de sílica modificadas com íon cobre são úteis em combinação com nanopartículas de oxido de magnésio modificadas por íon permanganato. Usando duas nanopartículas modificadas diferentes em combinação, vários compostos odoríferos podem ser removidos. Por exemplo, a nanopartícula de sílica modificada é útil na remoção de enxofre e odores de amina e a nanopartícula de óxido de magnésio modificada é útil na remoção de odores de ácido carboxílico. A combinação de nanopartículas modificadas desta invenção permite a remoção de uma faixa mais ampla de odores.
Nanopartículas modificadas são feitas por mistura de nanopartículas com soluções contendo íons metálicos. Tais soluções são geralmente fabricadas por dissolução de compostos metálicos em um solvente resultando em íons metálicos livres na solução. Os íons metálicos são arrastados e absorvidos nas nanopartículas devido as diferenças de potencial elétrico. 0 Potencial Zeta de uma nanopartícula altera após a absorção de íons metálicos de acordo com esta invenção. Assim, o Potencial Zeta pode ser usado para monitorar a absorção de íons metálicos na nanopartícula.
Materiais de área de superfície superior modificada de acordo com esta invenção são versáteis e podem ser usados sozinhos ou em combinação com outros artigos de fabricação para remoção e controle eficaz de odores. De forma diferente dos desodorantes de carvão ativado, as nanopartículas modificadas desta invenção mantêm seus efeitos de neutralização de odor na solução. As nanopartícuias modificadas desta invenção também mantêm as propriedades de neutralização de odor quando na forma seca e em aerossol. Esta versatilidade permite uso em vários produtos comerciais. Outras vantagens das nanopartículas modificadas é que elas são incolores em solução e brancas na forma de pó (o carvão ativado é tipicamente preto). Materiais de área de superfície superior modificada desta invenção podem também ser usados em combinação com outros materiais de remoção de odor comercialmente disponíveis.
As nanopartículas modificadas desta invenção podem ser aplicadas aos vários materiais. Em uma concretização desta invenção, as nanopartículas modificadas são mantidas em uma superfície de um material por diferenças no potencial elétrico entre a nanopartícuia modificada (Potencial Zeta) e a superfície do material (Potencial de Fluxo).
As nanopartículas modificadas desta invenção podem ser aplicadas como uma solução à superfície e secas resultando em uma superfície que absorve gás e/ou odores. Em uma concretização da invenção, as nanopartículas modificadas são usadas em filtros de ar, tais como, filtros domésticos, filtros de ventilação, máscaras faciais descartáveis e filtros para máscara facial. Em outra concretização, as nanopartículas modificadas podem se aplicadas as paredes, papel de parede, vidro, vasos sanitários e/ou balcões. Por exemplo, as nanopartículas modificadas podem ser usadas em uma instalação de banheiro. Outros usos incluem sem limitação, esteiras para refrigeradores e folhas amaciantes de tecido.
Em uma concretização desta invenção, a nanopartícula modificada é revestida em um pano fibroso. Vários tipos de panos fibrosos são úteis nesta invenção incluindo, sem limitação, panos feitos de fibras naturais tais como, fibras de polpa de madeira, fibras de algodão e outras fibras de plantas, e tramas não tecidas incluindo tramas ligadas por fiação, tramas fundidas por sopro, tramas de fibras cardadas, tramas depostas por ar e semelhantes, feitas de materiais termoplãsticos, tais como, poliolefina (por exemplo, homopolímeros de polietileno e polipropileno e copolímeros), poliésteres, poliaminas e semelhantes. Nanopartícuias modificadas podem ser revestidas em vários tipos de tecido, película ou fibras. Nanopartícuias modificadas podem ser revestidas em várias quantidades dependendo da necessidade. Apropriadamente, as nanopartícuias modificadas são revestidas nos tecidos, películas ou fibras em uma quantidade de cerca de 0,001 a 10,0 g por metro quadrado e mais apropriadamente 0,1 grama por metro quadrado.
Em outra concretização desta invenção, a nanopartícula modificada é usada para absorver gases que as plantas produzem para amadurecer o fruto. Gás etileno é produto pelas plantas como um hormônio par ajudar no amadurecimento. Removendo-se o gás de etileno conforme ele é produzido, o amadurecimento do fruto pode ser retardado e controlado. As nanopartículas de alumina modificadas por íon permanganato são úteis na remoção do gás etileno. Em uma concretização, as nanopartículas de alumina modificadas por íon permanganato são absorvidas no tecido de polipropileno ligado por fiação. O tecido possui um potencial de fluxo negativo e as nanopartículas carregadas positivamente são mantidas fortemente sobre a superfície da fibra. 0 tecido pode então ser usado no empacotamento e armazenamento de frutos, tais como, bananas, para inibir o amadurecimento por remoção do gás etileno. 0 tecido pode ser usado para envolver o fruto como um saco para acomodar o fruto, ou amostras podem ser incluídas no empacotamento atual. As nanopartículas modificadas podem também ser aspergidas em uma caixa ou outro material de empacotamento usado no transporte e armazenamento do fruto. Em uma concretização, o pano possui uma cor púrpura devido aos íons de permanganato e quando o tecido é saturado com etileno, o tecido altera para uma cor marrom. Esta alteração de cor atua como um indicador de que o tecido precisa de substituição.
As nanopartículas modificadas desta invenção são úteis na remoção dos compostos odoríferos de soluções tais como água e urina. As nanopartículas modificadas poderíam ser aplicadas aos sistemas de tratamento de água para uso na remoção de compostos sulfurosos de água de esgoto ou em vasos de toalete para reduzir os odores resultantes da urina. As nanopartículas modificadas desta invenção são também eficazes contra remoção de componentes ofensivos na urina, de modo que a cor amarela freqüentemente presente na urina seja neutralizada, deixando um líquido limpo. As nanopartículas modificadas desta invenção poderíam também ser usadas nos detergentes líquidos e limpadores domésticos para remover odores.
Em uma concretização desta invenção, as nanopartículas modificadas são aplicadas a um artigo absorvente. 0 termo "artigo absorvente" inclui, sem limitação, fraldas, calças de treinamento, artigos para nadar, roupas íntimas absorventes, babadores para crianças, produtos para incontinência era adultos, produtos para higiene feminina, tecidos absorventes, aventais médicos, peças íntimas, bandagens, cortinados absorventes e limpadores médicos, bem como roupas para uso em trabalhos industriais. Em uma concretização, as nanopartículas podem ser adicionadas ao material absorvente destes produtos. Em outra concretização, as nanopartículas modificadas podem ser aplicadas como um revestimento em qualquer tecido ou camada de película, tal como, o revestimento interno ou revestimento externo de uma fralda. Em uma concretização, as nanopartículas modificadas podem ser aplicadas como um revestimento sobre uma película respirável de um revestimento externo de um artigo absorvente, tal como uma fralda ou produto para incontinência para absorver odores. As nanopartículas modificadas podem também ser aplicadas aos papéis toalha e limpadores úmidos para uso na limpeza de líquidos odoríferos. Os artigos absorventes absorvem o líquido odorífero e as nanopartículas modificadas ligam-se aos compostos odoríferos do líquido neutralizando o cheiro.
Em outra concretização desta invenção, as nanopartículas são usadas como neutralizadores/desodorantes de odor aerossol. As nanopartículas modificadas são envolvidas com um propelente que permite aspergir as nanopartículas modificadas no ar para remoção de compostos gasosos e odoríferos. As nanopartículas modificadas podem se usadas em um spray para ambientes domésticos ou ser usado em combinação com uma névoa emitida de um vaporizador ou umidificador.
As nanopartículas modificadas podem se usadas no cuidado oral. Os compostos de enxofre e amina são frequentemente a razão da má respiração. As nanopartícuias modificadas podem ser adicionadas aos produtos para cuidado oral, tais como, colutórios, gomas de mascar para cuidado oral, pastas de dente e/ou fibras das escovas de dente. Usando uma nanopartícula de sílica modificada com íons cobre, esta podería ser uma nanopartícula modificada útil no cuidado oral. A sílica é amplamente usada em pastas de dente como um abrasivo e as nanopartícuias modificadas tipicamente contém níveis pequenos de íons cobre, bem abaixo dos níveis nos comprimidos de múltiplas vitaminas. Assim, não havería uma questão de saúde com este uso das nanopartículas modificadas.
As nanopartículas modificadas são também úteis como um indicador de respiração. As nanopartículas modificadas podem ser usadas como um indicador de cor em presença de compostos odoríferos. Em uma concretização desta invenção, um limpador de celulose revestido com nanopartículas de sílica modificadas com íon cobre é colocado em um tubo plástico tal como um canudo. Quando o usuário respira no canudo, o limpador de celulose vai de verde a azul indicando odores tais como vapor de amônia ou compostos de enxofre. Uma alteração de cor pode ocorrer mesmo com uma pequena quantidade de compostos odoríferos.
Exemplo 1 Uma suspensão diluída de nanopartículas de sílica modificadas foi usada por adição de 1 mm de SNOWTEX® disponível na Nissan Chemical Industries, Ltd., Houston, Texas, a 9 mm de água deionizada. A suspensão foi pipetada em porções iguais em quatro cuvetas. As soluções de 0,01% em peso de cloreto de cobre (CuCl2) , nitrato de prata (AgN03) e cloreto de zinco (ZnCl2) , todos da Aldrich Chemical Company, Milwaukee, Wisconsin, foram preparadas e uma gota de cada foi adicionada a uma cuveta separada. 0 Potencial Zeta de todas as quatro suspensões foi então medido por uma Unidade Zetapals, disponível na Brookhaven Instruments Corp., Holtsville, New York. 0 potencial Zeta da suspensão de controle SNOWTEX C foi medido como sendo -25 milivolts. 0 potencial Zeta da suspensão de cloreto de cobra/SNOWTEX C e da suspensão de nitrato de prata/SNOWTEX C foi medido como sendo de -11 milivolts. 0 potencial Zeta da suspensão de cloreto de zinco/SNOWTEX C foi medido como sendo de -8 milivolts. A diferença no Potencial Zeta entre as soluções foi evidência de que os íons metálicos tinham sido absorvidos na nanopartícula de sílica.
Uma solução de furfuril mercaptano foi preparada por teste das propriedades de remoção de odor das nanopartículas de sílica modificadas. Uma solução de estoque de 0,001% em peso da solução de furfuril mercaptano, disponível da Aldrich Chemical Co., Milwaukee, Wisconsin, foi fabricada na água destilada. A solução tinha um odor forte. Cromatografia de líquido de alto desempenho (HPLC) foi usada para medir as alterações de concentração. Uma coluna de 5 micra, Zorbax Eclipse XDB-C18, 4,6 por 150 mL foi usada sozinha com 100% de eluente de acetonitrila. Um μ]ϋ da solução de furfuril mercaptano foi injetado na coluna de HPLC com uma razão de fluxo de 0,25 mL/minuto. A figura 2A, o cromatograma de HPLC gerado, mostra o pico de furfuril mercaptano possuindo uma área de 16.918 unidades de miliabsorção.segundos (maus).
Uma gota da suspensão de íon cobre/SNOWTEX C foi então adicionada a 10 mL da solução de furfuril mercaptano. O odor do furfuril mercaptano desapareceu rapidamente e um μΐϋ desta solução de furfuril mercaptano foi injetado na coluna de HPLC com uma razão de fluxo de 0,25 mL/minuto. A figura 2B, o cromatograma de HPLC gerado, mostra o pico de furfuril mercaptano possuindo uma área de 188 unidades de miliabsorção.segundos (maus). A concentração de furfuril mercaptano foi muito reduzida, e o odor detectável também, com a adição das nanopartículas modificadas.
Exemplo 2 Uma suspensão de íon cobre/SNOWTEX C foi testada na urina humana para determinar a eficácia na redução do odor. HPLC, conforme descrito no Exemplo 1, foi usado para medir os componentes da urina (obtida do inventor) . Uma gota da suspensão de íon cobre/SNOWTEX C do Exemplo 1 foi testada contra 0,1 g de partículas de látex Purite Micronet MN-150, disponíveis na Purolite Company, Philadelphia, Pennsylvania e 0,1 g de carvão ativado, disponível na Aldrich Chemical Co., Milwaukee, Wisconsin. Cada uma destas foi adicionada a 3 gramas em separado da urina. 0 odor da urina da amostra com a suspensão de íon cobre/SNOWTEX C foi quase que completamente eliminado após 3-5 segundos, em comparação a cerca dos 10 minutos para o carvão ativado. As partículas de látex não removeram o odor. A figura 3A mostra o cromatograma de HPLC da amostra de urina e a figura 4B mostra o cromatograma da amostra de urina após as nanopartículas de sílica modificadas serem adicionadas. A tabela 1 resume a comparação dos picos de HPLC para as 4 amostras. As nanopartículas de sílica modificada tiveram desempenho substancialmente melhor na remoção dos componentes da urina do que os materiais comerciais existentes atualmente.
Tabela 1 - Picos de HPLC do componente da urina (tempo de retenção do pico (minutos)) Exemplo 3 As propriedades de remoção de odor de uma nanopartícula modificada quando seca e revestida sobre uma superfície foram testas por revestimento de uma toalha de papel de 10,16 cm2 one-ply HI-COUNT®, disponível na Kimberly-Clark Corporation, Neenah, Wisconsin, com a suspensão de íon cobre/SNOWTEX C do Exemplo 1 adicionalmente diluída em 50%. A toalha de papel foi revestida por imersão da amostra de papel toalha na suspensão. 0 papel toalha úmido foi seco ao ar sobre uma folha de vidro. A toalha seca foi colocada sobre a boca de um béquer de 100 mL e mantida por um elástico. O béquer continha 20 mL da solução de furfuril mercaptano a 0,001% em peso. Uma segunda toalha de papel de controle, não tratada, HI-COUNT® foi colocada sobre um béquer idêntico como controle. Os odores de furfuril mercaptano penetraram na toalha de papel não tratada. Contudo, nenhum odor penetrou na toalha de papel tratada com as nanopartículas modificadas por cerca de três horas. Após três horas, as nanopartículas modificadas foram saturadas e os odores foram detectáveis. A toalha de papel tratada desenvolveu uma área escura sobre o béquer durante o teste, resultando da ligação dos furfuril mercaptanos.
Exemplo 4 As propriedades de remoção do odor das nanopartículas modificadas com um revestimento invisível em um ladrilho de banheiro foram testadas por tratamento de um ladrilho de banheiro padrão (15 cm x 15 cm) da Home Depot com nanopartículas de sílica modificadas com cobre da Amostra 1. A suspensão de nanopartículas de sílica modificadas com cobre foi aplicada a um KIM-WHIPE®. O KIM-WIPE® úmido foi usado para limpar a superfície do ladrilho de banheiro e um segundo KIM-WIPE® seco foi usado para limpar qualquer excesso de líquido. 3,6 mL de amônia, 28% de amônia em água, disponível da Aldrich Chemical Co., Milwaukee, Wisconsin, foram introduzidos a um dissecador de laboratório usando uma seringa e após 10 minutos uma alíquota de ar/odor foi amostrada e analisada para determinar a concentração de amônia no dissecador. 0 experimento foi repetido três vezes; uma vez sem ladrilho no dissecador, uma vez com um ladrilho de controle não tratado no dissecador e uma vez com ladrilho tratado com nanopartícula modificada no dissecador. 0 gás de amônia foi medido usando um tubo Drager, disponível na SKC, Inc., Pennsylvania, que mediria a amônia nas concentração de ar de 2 a 30 partes por milhão. Um volume de 60 mL de ar/odor foi retirado do dissecador por meio de uma seringa. O tubo Drager foi conectado por tubulação Tygon entre o dissecador e a seringa. A concentração de amônia no dissecador foi medida em 20 partes por milhão, sem o ladrilho e com o ladrilho não tratado. A concentração de amônia no dissecador com o ladrilho tratado com nanopartícula modificada foi medida em menos que 2 partes por milhão. As nanopartícuias modificadas no ladrilho de banheiro padrão foram eficazes para reduzir substancialmente o gás e odor da amônia.
Exemplo 5 O experimento que se segue foi realizado para demonstrar o uso de nanopartícuias modificadas desta invenção na extensão da vida útil em prateleira de frutas. Nanopartículas modificadas com permanganato foram absorvidas em uma peça de 5,0 x 5,0 cm de tecido de polipropileno ligado por fiação de 56,7 g em um nível de 0,01% de peso de nanopartícula modificada/peso do tecido. A quantidade de íon de permanganato foi aproximadamente de 0,0001% de peso de íon/peso de nanopartícula, monitorada por medição da alteração no Potencial Zeta da nanopartícula. Cada uma de três bananas amarelas sem manchas marrons do mesmo cacho foram colocadas em um seco hermético. No primeiro saco hermético, foi colocado o tecido tratado com nanopartícuias modificadas. 0 segundo saco continha um tecido de polipropileno ligado por fiação de 5,0 cm2 não tratado como controle. 0 terceiro saco não continha peça de tecido como controle. Os três sacos herméticos foram armazenados a temperatura ambiente por quatro semanas. AO final das quatro semanas, as bananas nos dois sacos de controle estavam completamente pretas, macias ao toque e perdendo líquido. As bananas no saco com o tecido tratado com nanopartícuias modificadas estavam firmes ao toque e tinham apenas algumas pintas marrons. Isto demostrou que o processo de amadurecimento foi retardado pelas nanopartícuias modificadas.
Exemplo 6 Para demonstrar as propriedades de remoção de odor da nanopartícula orgânica modificada desta invenção, íons de cobre foram absorvidos nas nanopartícuias de poliestireno. Uma suspensão diluída de nanopartícuias de poliestireno modificadas foi fabricada por adição de 1,0 mL de suspensão de nanopartícula de poliestireno, as nanopartículas possuindo um diâmetro de partícula de 64 nanômetros, disponíveis na Polysciences, Inc., Warrington, Pennsylvania a 9,0 mL de água deionizada. A suspensão de nanopartículas de poliestireno tinha um Potencial Zeta de -49 milivolts, conforme medido pela Unidade Zetapals como no Exemplo 1. Duas gotas de 0,01% em peso de solução de cloreto de cobre (CuCl2) foram adicionadas à suspensão de nanopartículas de poliestireno. Após a adição de duas gotas de solução de cloreto de sódio, o Potencial Zeta da solução de poliestireno foi medido em -16 milivolts, confirmando assim a absorção de íon cobre nas nanopartículas de poliestireno. Uma gota da solução de nanopartículas modificadas foi adicionada a 2,0 mL de solução 0,001% em peso de furfuril mercaptano. Cromatografia de líquido de alto desempenho, conforme descrita no Exemplo 1, foi usada para medir a presença de furfuril mercaptano antes e após adição das nanopartículas modificadas. A área de pico de furfuril mercaptano antes da adição das nanopartículas modificadas era de 183 unidades de miliabsorção e após a adição das nanopartículas modificadas era de 14 unidades de miliabsorção. As nanopartículas de poliestireno modificadas com cobre são úteis na remoção dos compostos sulfurosos.
Exemplo 7 Uma suspensão diluída de nanopartículas de sílica modificadas foi fabricada por adição de 1 mL de SNOWTEX® disponível na Nissan Chemical Industries, Ltd., Houston, Texas, a 9 mL de água deionizada. A suspensão foi pipetada em porções iguais em três cuvetas diferentes. As soluções de 0,01% em peso de cloreto de cobre (CuCl2) , cloreto de ferro (II) (FeCl2) e cloreto de ferro (III) (FeCl3) , todas da Aldrich Chemical Company, Milwaukee, Wisconsin, foram preparadas e uma gota de cada foi adicionada a uma cuveta separada. 0 Potencial Zeta de todas as três suspensões foi então medido por uma Unidade Zetapals. O potencial Zeta da suspensão de controle SNOWTEX C foi medido como sendo -22 milivolts. 0 potencial Zeta da suspensão de cloreto de cobre/SNOWTEX C foi medido a -10 milivolts, da suspensão de cloreto de ferro (II)/SNOWTEX C foi medido como sendo de -13 milivolts e o da suspensão de cloreto de ferro (III)/SNOWTEX C em +13 milivolts. Uma gota de cada uma das soluções de nanopartícuias modificadas foi adicionada a uma solução separada de 2,0 mL de furfuril mercaptano a 0,001% em peso. Cromatografia de líquido de alto desempenho conforme descrita no Exemplo 1 foi usada para medir a presença de furfuril mercaptano e após a adição de nanopartícuias modificadas diferentes. Os resultados são resumidos na Tabela 2. Cada uma das nanopartículas modificadas teve sucesso na remoção do furfuril mercaptano da solução. Adicionalmente, nanopartículas de sílica modificada com íon de ferro (III) tinham um Potencial Zeta positivo que pode permitir aplicação aos tecidos feitos de materiais, tais como, polipropileno, polietileno, náilon e algodão, que possuem potenciais de fluxo de valor negativo.
Tabela 2 Embora as concretizações da invenção descritas aqui sejam presentemente preferidas, várias modificações e aperfeiçoamentos podem ser feitos, sem fugir do espírito e escopo da invenção. O escopo da invenção é indicado pelas reivindicações anexas e todas as alterações que encontram-se dentro do significado e faixa de equivalentes devem ser incluídos aqui.

Claims (18)

1. Composição para neutralização de odor, caracter!zada por compreender: uma nanopartícula compreendendo um diâmetro inferior a 500' nanômetros, uma área de superfície de pelo menos 500 m2 /grama e um primeiro Potencial Zeta de -1 a -50 milivolts, a nanopartícula compreendendo sílica, ouro, poliestireno ou uma combinação dos mesmos; e de 40 a 75 íons metálicos absorvidos pela nanopartícuia, os íons metálicos selecionados do grupo consistindo em íons de cobre, íons de prata, íons de ouro ou uma combinação dos mesmos; onde a nanopartícula, os íons metálicos absorvidos ou uma combinação dos mesmos são capazes de ligar pelo menos um composto odoríferc.
2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da nanopartícula compreender um primeiro Potencial Zeta negativo de -1 a -20 milivolts,
3. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender ainda um segundo Potencial Zeta superior, após adição de íons metálicos em uma nanopartícula.
4. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracteri zada pelo fato da nanopartícula compreender uma área de superfície de pelo menos 800 m2/grama.
5. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracter!zada pelo fato de pelo menos um composto odorífero compreender um composto selecionado do grupo consistindo em compostos contendo enxofre, compostos contendo nitrogênio, ácidos carboxílicos, álcooís, aldeídos alifáticos, cetonas alifáticas, ou uma combinação dos mesmos.
6. Composição para remoção de compostos gasosos, caracter!zada por compreender: uma nanoparticula compreendendo alumina, óxido de magnésio ou uma combinação dos mesmos, a nanopartícula compreendendo ainda um diâmetro inferior a 500 nanômetros, uma área de superfície maior que 200 tn*/grama e um Potencial Zeta de 1,0 a 40 miiivolts; e de 40 a 75 íons metálicos ou complexos de íons metálicos absorvidos por uma nanopart ícuia, em que os íons metálicos ou complexos de íons metálicos incluem íons de permanganato; onde a nanoparticular os íons metálicos ou complexos de íons metálicos, ou uma combinação dos mesmos são capazes de ligar pelo menos um composto gasoso.
7. Composição, de acordo com a reivindicação 6, caracter!zada por compreender ainda um segundo Potencial Zeta inferior após absorção de íons metálicos na nanoparticula.
8. Composição, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato da nanopartícula compreender uma área de superfície de pelo menos 500 m3/grama.
9. Composição, de acordo com a reivindicação 6, caracter!zada pelo fato da nanoparticula compreender uma área de superfície de pelo menos 800 m2/grama.
10. Composição, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de pelo menos um composto gasoso compreender um composto selecionado do grupo consistindo em gás etileno, carvona, cerpenóides, ou uma combinação dos mesmos.
11. Composição para remoção de compostos gasosos e compostos odoríferos, caracterizada por compreender: uma primeira ι ί a η o partícula modificada, consistindo em uma nanopartícula, a nanopartícula compreendendo alumina, óxidc de magnésio, ou uma combinação dos mesmos, a nanopartícula compreendendo ainda um diâmetro inferior a 500 nanômetros, uma área de superfície de pelo menos 200 m2 /grama, um Potencial Zeta positivo e 40 a 75 complexos de íons metálicos carregados negativamente, absorvidos na primeira nanopartícula modificada, em que os complexos de íons metálicos incluem íons de permanganato; e uma segunda nanopartícula modificada, compreendendo uma nanopartícula compreendendo um Potencial 2eta negativo e pelo menos um íon metálico carregado positivamente, absorvido na segunda nanopartícula modificada; onde a primeira nanopartícula modificada é capas de ligar um primeiro composto gasoso e a segunda nanopartícula é capaz de ligar um segundo composto gasoso,
12. Composição, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato da segunda nanopartícula modificada compreender uma nanopartícula selecionada do grupo consistindo em sílica, dióxido de titânio, ouro, óxido de zinco, poliestireno, ou urna combinação dos mesmos.
13. Composição, de acordo com a reivindicação 11, caracter! zada pelo tato de pelo menos um íon metálico carregado positivamente compreender um íon metálico selecionado do grupo consistindo em íon de cobre, íon de prata, íon de ouro, íon de ferro, ou uma combinação dos mesmos.
14. Composição, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de pelo menos um dos primeiro composto gasoso e segundo composto gasoso compreender um composto odorífero.
15. Nanopartícula modificada, caracterizada por compreender: uma nanopartícula tendo um diâmetro inferior a 500 nanômetros, uma área de superfície de pelo menos 500 na2/grama, a nanopartícula compreendendo sílica, alumina, oxido de magnésio, óxido de ferro, ouro, óxido de cobre, poliestireno, ou uma combinação dos mesmos; e de 45 a 75 icns metálicos cu complexos de íons metálicos absorvidos pela nanopartícula, os íons metálicos ou complexos de íons metálicos selecionados do grupo consistindo em íons de cobre, íons de prata, íons de ouro, íons de permanganato, íons de ferro, ou uma combinação dos mesmos; onde a nanopartícula compreende um primeiro Potencial Zeta antes da absorção dos íons metálicos ou complexos de íons metálicos e um segundo Potencial Zeta após absorção e uma diferença entre o primeiro Potencial Zeta e o segundo Potencial Zeta de pelo menos 5,0 rnilivolts e os íons metálicos ou complexos de íons metálicos absorvidos capazes de ligar pelo menos um composto odorífero ou gasoso à. nanopartícula modificada.
16. Nanopartícula modificada, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato do segundo Potencial Zeta ser determinado por uma quantidade de adição dos íons metálicos absorvidos.
17. Nanopartícula modificada, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato da nanopartícula compreender um primeiro Potencial Zeta de 1 a 70 milivolts.
18. Nanoparticula modificada, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato da nanopartícula compreender um primeiro Potencial Zeta de -1 a “50 milivolts *
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