BRPI0608868A2 - produtos e métodos para remoção de substáncias de uma solução aquosa - Google Patents
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Abstract
PRODUTOS E MéTODOS PARA REMOçãO DE SUBSTáNCIAS DE UMA SOLUçãO AQUOSA. A presente invenção se refere a produtos e métodos para remoção ou recuperação de substâncias de uma solução aquosa. O produto de ácido titânico é usado como material de adsorção para diversas substâncias, por exemplo, impurezas ou contaminantes, tais como, arsênio, chumbo, flúor ou fosfato. A presente invenção também se refere a um grânulo para remoção de substâncias de soluções aquosas e a uma instalação de filtro compreendendo ácido titânico ou o dito grânulo.
Description
"PRODUTOS E MÉTODOS PARA REMOÇÃO DE SUBSTÂNCIAS DE UMA SOLUÇÃO AQUOSA".
Campo da Invenção
A presente invenção se refere a produtos contendo ácido titânico e a métodos para remoção de substâncias de uma solução aquosa. Mais particularmente, a presente invenção se refere à purificação de água e remoção de arsênio.
Antecedentes da Invenção
A contaminação da água, como, por exemplo, com águas residuais ou águas naturais (águas subterrâneas ou superficiais) tem se tornado uma grande preocupação em diversos paises. Diversos processos e métodos de tratamento de água são empregados para a remoção de certos tipos de substâncias contaminantes da água. Um contaminante especifico é o arsênio, que é um elemento semimetálico de ocorrência natural e abundante na terra. A forma pura do arsênio não é normalmente encontrada no ambiente natural, sendo mais comumente encontrado na forma combinada com oxigênio, cloro e/ou enxofre, sendo então referido como arsênio inorgânico.
0 arsênio pode entrar no suprimento de água de depósitos naturais na terra ou ser proveniente da poluição originada de atividades humanas, tais como, da indústria e agricultura. É também um subproduto da fundição do cobre, da mineração e queima de carvão. Altos niveis de arsêniopodem ser provenientes de certos fertilizantes, pesticidas, rações de animais e residuos industriais. Uma vez liberado, o arsênio permanece no ambiente por longos períodos de tempo. Os altos níveis de arsênio encontrados em águas de poços são freqüentemente usados para indicar inadequadas construções de poços ou o local ou uso excessivo de fertilizantes químicos ou herbicidas. Quando o arsênio é combinado com carbono e hidrogênio o mesmo é chamado de arsênio orgânico, o qual é muito menos tóxico, na medida em que se submete à biotransformação e perde o efeito tóxico mediante metilação.
0 arsênio inorgânico ocorre nos estados de oxidação -3, 0, +3 e +5. Os estados elementares -3 e 0 são raros e existem principalmente em ambientes de redução, enquanto os estados de oxidação +3 e +5 são normalmente encontrados em sistemas de água que dependem das condições redox prevalecentes. Sob o ambiente de redução, o arsenito (As(III) é encontrado principalmente como As(OH) 4~, H3ASO3, H2As03~, HAs032" e As033~. Diferentes tipos hidrolisados de arseniatos, As (V) , tais como, H3As04, H2As04~, HAs042~ e As043, podem estar presentes na água com oxigênio dissolvido ou em ambiente oxidante.
A toxicidade do arsênio à saúde humana varia desde lesões da pele ao câncer. Diversos estudos têmmostrado que o arsênio inorgânico pode aumentar o risco de certos tipos de câncer, tais como, câncer de pulmão, câncer da pele, câncer da bexiga, câncer do fígado, câncer dos rins e câncer da próstata. Os sintomas que podem serobservados do envenenamento com arsênio incluem o espessamento e descoloração da pele, dor estomacal, náuseas, vômitos, diarréia, dormência nas mãos e pés, paralisia parcial e cegueira. A tragédia mais conhecida de envenenamento com arsênio de água potável foi em Bangladesh, onde milhares de pessoas morreram pelo envenenamento e milhões ainda sofrem dos sintomas causados pelo arsênio. Milhões de pessoas são afetadas pelas concentrações de arsênio que excedem aos Regulamentos da WHO (10 ug/L de As), por exemplo, no Vietnam, índia, México, Argentina e em diversas áreas dos Estados Unidos. Em 2 002, também a Agência de Proteção Ambiental dos EUA (USEPA) diminuiu o nivel máximo de contaminação por arsênio na água potável, de 50 para 10 jag/L (ou partes por bilhão, ppb) .
Diversos métodos para o tratamento de água para remover a contaminação de arsênico são conhecidos, tais como, oxidação de As(III), coagulação/co-precipitação, sedimentação, troca de ions, filtração, técnicas de membrana e métodos de adsorção. Como a maioria dos métodos de tratamento de arsênio são eficazes apenas para a remoção do As(V), é aplicado um pré-tratamento através de oxidação, a fim de converter arsenito As(III) em arseniato As(V). Diversos métodos de oxidação e oxidantes podem ser usados no processo de oxidação, tais como, oxigênio, ozônio, cloro livre, hipoclorito, permanganato, peroxido de hidrogênio e reagente de Fenton. O arsênio pode ser removido da água potável por meio de coagulação. Os coagulantes, tais como,alume (A12S04)3), cloreto férrico (FeCl2) e sulfato férrico (Fe2(S04)3. nH20), são usados. Os processos de remoção baseados em coagulação são eficazes, porém, complicados, requerendo diferentes equipamentos de processo, dosagem quimica e sistemas de controle de pH. Um de tais métodos é a remoção por troca de ions, o qual, entretanto, não é eficaz para o As (III). Na troca de ions, o meio é resina sintética e como a resina de torna exaurida, a mesma precisa ser regenerada. 0 residuo desse processo é uma solução tóxica contendo arsênio concentrado. As técnicas de membrana, como osmose reversa, nanofiltração e eletrodiálise, são capazes de remover todos os tipos de matéria dissolvida da água, inclusive o arsênio. Entretanto, os custos de capital e de operação dos sistemas de membrana são relativamente altos. Além disso, as técnicas de membrana produzem correntes residuais contendo arsênio concentrado.
Diversos métodos de adsorção são conhecidos empregando meios de adsorção, tais como, alumina ativada, carbono ativado, grânulos de cobre-zinco, filtração com areia verde (glauconita revestida de KMn04) , hidróxido férrico granular ou areia revestida de oxido de ferro.
A adsorção, tanto fisica quanto quimica, envolve a transferência de massa de uma espécie solúvel (adsorvato) da solução para a superfície de uma fase sólida (adsorvente). Quando o adsorvente é um meio poroso, o transporte do adsorvato para adsorvente irá ocorrer através de quatro etapas básicas. Primeiro, o adsorvato étransportado da solução para a camada de vizinhança hidrodinâmica que envolve o adsorvente. Em seguida, o adsorvato deve passar através da camada de vizinhança hidrodinâmica para a superfície do adsorvente. A espessura da camada de vizinhança irá depender da velocidade da solução, versus a fase sólida. Na fase seguinte, ocorre um transporte interno (poro), ou seja, um transporte intra-particulas por difusão molecular através da solução nos poros (difusão dos poros) ou através de difusão junto com a superfície adsorvente (difusão de superfície), após a adsorção. Na etapa final (adsorção), o adsorvato se fixa sobre a superfície adsorvente em locais disponíveis. Essa etapa é bastante rápida. Portanto, uma das etapas de difusão anteriores irá controlar a velocidade de transferência de massa.
Geralmente, a adsorção é um mecanismo para aglutinação das impurezas ou contaminantes desejados. A adsorção pode ser utilizada, por exemplo, continuamente (por exemplo, mediante filtração da água a ser purificada através de uma camada de meio de adsorção) ou como um sistema em batelada, onde o meio de adsorção deve ser separado após a purificação, mediante filtração, sedimentação ou qualquer outro meio adequado. O processo de adsorção pode também compreender uma combinação de adsorção, precipitação/co-precipitação, troca de ions e filtração. Entretanto, o principal mecanismo de remoção em cada processo é o mecanismo de adsorção.
A alumina ativada, AI2O3, apresentandosatisfatória superfície de sorção, é um eficaz meio para a remoção do arsênio e, portanto, é um dos meios mais comumente usados para remover arsênio da água potável. No método de adsorção por alumina ativada, o arsênio presente na água é adsorvido nas superfícies dos grãos de alumina ativada. Eventualmente, a coluna de adsorção se torna saturada. A regeneração da alumina saturada é realizada mediante exposição do meio a uma solução de NaOH a 4%, tanto em batelada como através de circulação através da coluna, resultando numa água residual cáustica altamente contaminada com arsênio. Finalmente, a alumina ativada é exaurida, precisando-se manipular lama de hidróxido de alumínio tendo alta concentração de arsênio.
Os compostos de titânio, tais como, dioxido de titânio (TÍO2) (por exemplo, anatásio e rutilo) ou hidróxido de titânio, são materiais usados para remoção de arsênio em aplicações de troca de íons, filtração e adsorção. Na Patente US 6.383.395, é utilizado um meio para remover espécies de solução aquosa, passando a solução em contato com o dito meio, o qual pode conter hidróxido de titânio. O dito meio é um meio do tipo de troca de íons, que tem também a capacidade de remover espécies não-iônicas.
0 documento de patente WO 03/068683 divulga um método para produção de um produto de oxido de titânio cristalino de superfície ativada, através de aquecimento à temperatura de 105-300°C, cujo produto é usado em métodos de remoção de contaminantes inorgânicos dissolvidos decorrentes aquosas diluídas, mediante suspensão do produto em uma corrente aquosa ou mediante filtração de uma corrente aquosa através de um leito do produto. Em particular, o dito produto de oxido de titânio é eficaz na adsorção de arsenito e arseniato e metais dissolvidos. Numa modalidade preferida, o dito produto de oxido de titânio cristalino de superfície ativada compreende anatásio nano-cristalino.
A Patente US 4.313.844 divulga um material trocador de íons inorgânico, preparado mediante trituração de uma mistura de anatásio ou ácido titânico amorfo com um ácido inorgânico selecionado do grupo que consiste de ácido sulfúrico, ácido clorídrico e ácido fosfórico e, em seguida, tratamento térmico dos produtos a uma temperatura de 50-500°C, durante 3-19 horas. O dito material trocador de íons apresenta alta resistência na água, sendo adequado para uso na remoção ou concentração e recuperação de materiais prejudiciais ou benéficos contidos na água. Os ditos compostos titânicos empregados são representados pela fórmula Ti02 nH20 e são usados como matéria-prima quando da preparação do produto final trocador de íons mediante aquecimento. Em todos os exemplos a temperatura usada foi de 300°C.
0 documento de patente WO 02/082463 divulga um agente compreendendo oxido de titânio hidratado (80-95% peso/peso) com um agente de aglutinação de acetato de vinila e peróxido de hidrogênio, para remover metais pesados, metais, arsênio, urânio e rádio de águas poluídas.O documento de patente GB 1.4 69.042 divulga um coletor de urânio dissolvido que contém um composto de titânio (0,5-10% peso/peso) com um polimero superior, tal como, éster vinilico de ácido graxo, ácido maléico ou anidrido maléico.
O documento de patente GB 4 95.692 divulga um processo para remoção de ferro de soluções de sais de aluminio, cu j o processo compreende o tratamento das ditas soluções com dioxido de titânio hidratado. No exemplo, oprocesso foi realizado sob altas temperaturas, como, por exemplo, 105°C.
A Patente US 6.919.029 divulga um método para produção de um produto de oxido de titânio cristalino de superfície ativada, para remoção de contaminante dissolvido de correntes aquosas, compreendendo as etapas de preparação de um precipitado de oxido de titânio a partir de uma mistura compreendendo pelo menos um composto de titânio hidrolisável, selecionando uma temperatura de secagem para proporcionar capacidade e alta velocidade de adsorção comrelação aos contaminantes dissolvidos, e secagem do dito precipitado de oxido de titânio na dita temperatura de secagem durante menos de duas horas, em que o dito método não inclui uma etapa de calcinação. Além disso, é divulgado um produto de anatásio nano-cristalino, consistindo, predominantemente, se não inteiramente, de cristais de anatásio tendo um diâmetro de cristalito na faixa de cerca de 1 a cerca 30 nm.
Este e todos os outros documentos referidos sãoaqui incorporados por meio dessas referências.
Portanto, existe ainda a necessidade de métodos simples, econômicos e eficientes e de materiais para tratamento de água, para remover ou recuperar substâncias de soluções aquosas. Em particular, o material deve ser capaz de remover substâncias contaminantes, como o arsênio, que estão presentes em baixos niveis. A quantidade de resíduo deve ser minimizada e o material deve ser utilizável em diversos tipos de disposições. Também, o uso de altas temperaturas ou de reagentes extras ou outros agentes na preparação do material, assim como, no processo de tratamento da água, deve ser evitado.
Resumo da Invenção
A presente invenção é baseada na descoberta de que o produto de ácido titânico especificamente preparado por meio de semeadura com núcleos ou partículas é bastante eficiente como material de adsorção para diversas substâncias, tais como, impurezas ou contaminantes, tais como, arsênio, chumbo, flúor ou fosfato. Quando comparado a produtos de oxido de titânio comercialmente disponíveis, o dito produto de ácido titânico foi diversas vezes melhor. Além disso, o dito produto de ácido titânico pode remover o As (III) e As (V) de modo eficiente, sem a necessidade deprimeiro oxidar o As (III) a As (V) . Além disso, o uso do produto de ácido titânico como material de adsorção não requer elevadas temperaturas para uma eficiente adsorção. A preparação de materiais contendo produtos de ácido titânicoda invenção é simples e não requer aquecimento, tratamento quimico ou o uso de agentes de aglutinação.
É característico para a presente invenção o que foi divulgado nas reivindicações independentes. Algumas modalidades da invenção são descritas nas reivindicações dependentes.
Um aspecto da presente invenção proporciona um produto para purificação de água, compreendendo um produto de ácido titânico apresentando a fórmula geral Ti02 nH20, onde n = 1 ou 2, obtido por um processo em que o ácido titânico é precipitado de uma solução de sal de titânio hidrolisável acidica, dita solução de sal de titânio hidrolisável sendo semeada com partículas na etapa de precipitação, a fim de controlar a formação de estrutura do dito produto de ácido titânico.
Outro aspecto da presente invenção proporciona um produto para purificação de água, compreendendo um produto de ácido titânico apresentando a fórmula geral Ti02-nH20, onde n = 1 ou 2, contendo partículas semeadas que controlaram a estrutura do produto de ácido titânico.
Um outro aspecto da presente invenção proporciona o uso do dito produto de ácido titânico, para remoção de substâncias de soluções aquosas, tal como, remoção de contaminantes.
Outro aspecto da presente invenção proporciona um granulo para uso na dita remoção de substâncias de soluções aquosas, o dito grânulo compreendendo o dito produto de ácido titânico. Os grânulos do produto de ácido titânicopodem ser produzidos por meio de quaisquer métodos de granulação conhecidos.
Ainda um outro aspecto da presente invenção proporciona o uso do dito granulo para remover substâncias de soluções aquosas, tal como, remoção de contaminantes.
Ainda outro aspecto da presente invenção proporciona o dito grânulo compreendendo ainda um composto de ferro (III) insolúvel em água e o uso do mesmo.
Um outro aspecto da presente invenção proporciona ainda um método de remoção de substâncias de soluções aquosas, mediante contato da dita solução com o dito produto de ácido titânico.
Ainda um outro aspecto da presente invenção proporciona um método de remoção de substâncias de soluções aquosas, mediante contato da dita solução com o dito grânulo.
Em ainda outro aspecto da presente invenção, se proporciona uma instalação de filtro para remoção de substâncias de soluções aquosas, dita instalação de filtro contendo o dito produto de ácido titânico ou o dito grânulo.
Definições
Na literatura, também outros compostos de titânio, como dióxido de titânio (TÍO2) , foram, algumas vezes, anteriormente chamados de ácidos titânicos. Entretanto, os "ácidos titânicos" aqui descritos se referem a agregados de pequenas particulas de dióxido de titânio,por exemplo, de diâmetro aproximado de 2-3 nm ou menos (cada agregado sendo construído de mais de uma molécula de dióxido de titânio), que apresentam estrutura fractal de massa em ácido orto-titânico (ácido alfa-titânico) e estrutura fractal de superfície em ácido meta-t itânico (ácido beta-titânico) (Jalava J. , Universidade de Turku, Finlândia, 2000). Muitas referências indicam os mesmos como Ti(OH)4 ou Ti02-2H20 e TiO(OH)2 ou Ti02-H20, respectivamente. Foi provado que a água na estrutura é ligada à superfície da estrutura do cristalito como água ou como grupos hidroxila. Dependendo do processo de fabricação, a estrutura de ácido titânico pode apresentar alguns resíduos de sulfato ou cloreto ligados à superfície dos cristais. Na presente invenção, processos baseados especialmente em sulfato têm sido usados, resultando ácidos titânicos apresentando sulfatos na superfície dos cristalitos. Quando os ácidos titânicos são neutralizados com um meio alcalino, a estrutura pode também conter porções alcalinas, por exemplo, Na proveniente da neutralização de NaOH.
0 termo "nucleação" ou "núcleos" se refere a partículas sólidas estáveis insolúveis de tamanho nano, como aquelas que apresentam estrutura de cristal de rutilo ou anatásio. Os "núcleos" controlam a hidrólise e precipitação do ácido titânico sólido a partir de uma solução de sal de titânio acidico em um processo de nucleação, resultando um precipitado de ácido titânico mais homogêneo e uma estrutura especifica.
O termo "solução aquosa" conforme aqui usado serefere a qualquer solução contendo água. Preferivelmente, a dita solução aquosa é qualquer solução contendo uma suficiente quantidade de água a ser usada na presente invenção. A dita solução aquosa pode ser, por exemplo, água, água subterrânea, água residual, água industrial, lama ou suspensão de sólidos, suspensão de polpa ou qualquer outra adequada solução aquosa.
0 termo "substâncias" a serem removidas de uma solução aquosa, conforme aqui usado, se refere a qualquer substância presente na solução. Essas substâncias podem ser prejudiciais ou benéficas, por exemplo, contaminantes ou produtos de reação ou subprodutos. Exemplos não-limitativos das ditas substâncias são elementos e compostos das mesmas, tais como, compostos inorgânicos, compostos organometálicos, compostos orgânicos, elementos em seus diferentes estados de oxidação e outros similares. Em uma modalidade, "remoção de substâncias de solução aquosa" se refere à purificação da água.
O termo "contaminante", conforme aqui usado, se refere a quaisquer substâncias contaminantes na dita solução aquosa. Tais contaminantes podem ser, por exemplo, ions de" metal ou de metal pesado, halogênios, compostos de nitrogênio, tais como, nitratos, compostos de fósforo, tais como, fosfatos, compostos de enxofre, tais como, sulfetos e sulfitos ou compostos orgânicos de baixo peso molecular. Exemplos não-limitativos dos ditos metais, metais pesados e outras substâncias contaminantes incluem Al, Sb, As(III), As(V), P, Ba, Cd, Ce, Cr, Co, Cu, Ga, Au, Fe, Pb, Mn, Hg,Mo, Ni, Pt, Se, Ag, Sn, W, U, Ra, Sr, Te, Zn e F e estados de oxidação e compostos dos mesmos. Os ditos contaminantes incluem também os compostos orgânicos, tais como, compostos orgânicos de arsênio de baixo peso molecular, ácido monometilarsônico, ácido dimetilarsinico e ácido fenilarsônico. Os contaminantes preferidos incluem compostos de arsênio, tais como, As(III) e As(V).
O termo "granulo", conforme aqui usado, se refere a uma pequena partícula de substância compacta, especialmente uma partícula dentre um número de partículas que forma uma unidade maior.
Descrição Detalhada da Invenção
0 ácido titânico é geralmente usado como matéria-prima para fabricação de pigmentos, catalisadores e material cerâmico, assim como, na indústria eletrônica. O ácido titânico é um ácido inorgânico branco em pó, o qual é derivado de uma solução ácida de titanatos. 0 produto de ácido titânico da presente invenção é uma massa homogênea, apresentando uma estrutura nanocristalina especifica, obtida em um processo de preparação que usa núcleos ou pequenas partículas, como descrito abaixo. Em uma modalidade, os núcleos são núcleos de anatásio. Em outra modalidade, os núcleos são núcleos de rutilo. Os núcleos ou sementes de cristais, controlam a formação da estrutura especifica de ácido titânico na etapa de precipitação do método de fabricação. Esta estrutura especifica proporciona ao produto as melhores propriedades de adsorção, quandocomparado a produtos convencionais, por exemplo, TÍO2 com estrutura de cristal de anatásio ou Ti02 com estrutura de cristal de rutilo. A área superficial especifica do produto é alta quando comparada a de produtos conhecidos, tal como, na faixa de 100-400 m2/g, preferivelmente, 250-350 m2/g.
A formação e preparação de diversos compostos de titânio é divulgada na publicação da tese "Formation of Ti02 Pigment Particles in the Sulfate process - A Methodological Study" (Jalava J., Universidade de Turku, Finlândia, 2000) e em artigos correlacionados (por exemplo, Jalava e outros, "Structural Investigation of Hydrous Titanium Dioxide Precipitates and their Formation by Small Angle X-Ray Scatettering", Ind. Eng. Chem., Res. 2000, 39, 349-361) .
A hidrólise de soluções de titânio(IV) e, especialmente, a estrutura dos precipitados são de grande importância na fabricação de pigmentos de Ti02 pelo processo sulfato. A precipitação das soluções de sulfato de cloreto é uma parte do processo. Tal precipitação é usadapara preparar os núcleos para a precipitação térmica das soluções de sulfato. Nas soluções contendo sulfato, apenas as partículas da estrutura de anatásio são formadas. Os núcleos são importantes pelo fato de acelerarem e regularem a precipitação em soluções de sulfato. Na produção depigmentos de TÍO2 de rutilo, estes núcleos são também os agentes necessários na calcinação para regular a transformação de cristalitos de anatásio em rutilo e participam na formação final das partículas de pigmento. Aadição de amônia e hidróxido alcalino dentro da solução tetravalente de sal de titânio, produz um produto amorfo sob raios X, comumente chamado de ácido orto-titânico ou ácido alfa-titânico. Tal produto é um precipitado gelatinoso branco e altamente hidratado, o qual é facilmente solúvel em ácidos diluídos e facilmente peptizado por álcalis diluídos e adequados sais para produzir sóis estáveis. Contrariamente a isso, é a precipitação térmica ou cura do ácido orto-titânico para proporcionar um produto referido como ácido meta-titânico ou ácido beta-titânico. Esse produto é granular, relativamente insolúvel, mas, uma substância ligeiramente peptizável. É imaginado que os ácidos titânicos, como os ácidos estânicos, são óxidos hidratados, cujas propriedades são essencialmente determinadas pelos diferentes tamanhos das partículas principais, a partir das quais os mesmos são produzidos. O tamanho das partículas de cristalitos no ácido meta-titânico é de cerca de 5-10 nm.
Existe uma evidência muito pequena no que diz respeito ao possível tamanho da partícula ou do cristalito do ácido orto-titânico amorfo submetido a raios X, preparado a partir de soluções aquosas de tetracloreto de titânio. Kormann e outros prepararam mediante adição de TiCl4 frio (-20°C) em água, cristalitos de Ti02 de anatásio de 2,0 nm, determinado pelo método TEM (Kormann C, Bahnemann D.W., Hoffmann M.R.; "Preparation and Characterization of Quantum-size Titanium Dioxide", J. Phys. Chem., 1988, 92, 5196-5201). Eles não relataram odiagrama de difração de raios X dos cristalitos, mas, estes, provavelmente, são amorfos quando submetidos a raios X, de acordo com os estudos de Wright e outros (Wright A.F.; Mukherjee S.P.; Epperson J.E., "Nature of the 30 A Texture in Polymeric Ti02 Gel; J. Phys. Colloq., 1985B, 46, C8-521-525). Em seus estudos mediante difusão de nêutron de ângulo pequeno (SANS), o sólido araorfo preparado por policondensação hidrolitica de isopropóxido de titânio com água, revela uma textura em uma escala de extensão de 3 nm.
Os "ácidos titânicos" foram identificados de tal modo que o ácido orto-titânico é um agregado de massa fractal e o ácido meta-titânico, correspondentemente, um agregado de superfície fractal de pequenas partículas de dióxido de titânio (por exemplo, anatásio, rutilo ou bruquita) (Jalava e outros, Ind. Eng. Chem. Res., 2000, 39, 349-361). Muitas referências indicam estes o Ti(OH)4 ou Ti02-2H20, e TiO(OH)2 ou Ti02-H20, respectivamente (Barksdale J. ; "Titanium, its Ocurrence, Chemistry and Technology", The Ronald Press Company, New York, 1966, páginas 78, 256-316; Gmelins Handbuch der Anorganichen Chemie (8a. Edição, Sistema No. 41; "Titan", Verlag Chemie, 1951, 1971 (reprodução fotomecânica da edição de 1951), páginas 230, 256-258). Entretanto, Weiser e Milligan (Weiser H.B.; Milligan W.O., "X-Ray Studies on the Hydrous Oxides, IV Titanium Dioxide", J. Phys. Chem., 1934, 38, 513-519) consideraram que tais compostos, como os ácidos estânicos, são óxidos mais hidratados, cujas propriedades são essencialmente determinadas pelos diferentes tamanhos daspartículas principais que constituem a amostra. Isto, certamente, aparece como sendo um dos fatores essenciais. Um segundo fator que causa efeito parece ser, agora, a localização das partículas dentro da estrutura, isto é, a fractalidade. Assim, é relativamente fácil de determinar que a estrutura folgada dos agregados de massa fractal resulta na sua relativamente fácil solubilidade e estado amorfo por raios X encontrado para o ácido orto-titânico. Por outro lado, a estrutura mais compacta do ácido meta-titânico é consistente com a sua determinada nano-cristalinidade e relativa insolubilidade. A transformação do ácido orto-titânico para ácido meta-titânico após a cura, obviamente, é uma conseqüência da reestruturação das partículas principais de dióxido de titânio na direção da estrutura porosa de pacote fechado.
Para preparação do produto de ácido titânico da invenção, qualquer método adequado pode ser usado, tais como, os processos de sulfato ou cloreto, que são bem conhecidos para os especialistas versados na técnica. Oprocesso do sulfato é divulgado, por exemplo, na Patente US 6.919.029, compreendendo a digestão do minério de titânio com ácido sulfúrico e lixiviação com água ou ácido diluído, de modo a produzir uma solução de sulfato de titânio e sulfato de ferro (que, geralmente, é chamada de "licor negro"). A solução é resfriada e o sulfato de ferro é separado. A solução de sulfato de titânio pura é hidrolizada e o ácido titânico é precipitado. De acordo com a invenção, na etapa de precipitação as partículas decristais, isto é, os núcleos ou pequenas partículas de anatásio ou de rutilo, são usadas para controlar a formação do produto final. A quantidade de núcleos a ser usada, geralmente, se situa na faixa de 1-10%, preferivelmente, de 1-3% (peso/peso) do produto final. Também, a etapa de neutralização do produto final é opcional. O precipitado de ácido titânico é filtrado e lavado, seguido de secagem. A secagem pode ser feita por meio de qualquer método conhecido.
No processo do cloreto, pode ser utilizada uma semeadura similar com núcleos ou pequenas partículas, na etapa em que o composto de titânio hidrolisado é precipitado para se obter o produto de ácido titânico da invenção.
O composto de titânio hidrolisável a ser hidrolisado pode ser qualquer composto adequado, tal como, tricloreto de titânio, tetracloreto de titânio, sulfato de titanila, sulfato de titânio, oxisulfato de titânio, sulfato férrico de titânio, oxicloreto de titânio, ou qualquer alcóxido de titânio. O tetracloreto de titânio e o sulfato de titanila são preferidos.
Na presente invenção, diversos compostos de titânio foram testados para a remoção de diferentes substâncias. Foi revelado que os compostos de ácido titânico funcionam extremamente bem na adsorção de arsênio de águas. Especialmente, foi revelado que o ácido titânico apresenta uma melhor eficiência do que um material de adsorção de arsênio comercial, como "TÍO2, anatásio desuperfície ativada" (preparado de acordo com a Patente US 6.919,029). Quando o produto de ácido titânico da presente invenção foi testado, foi revelado que o mesmo é diversas vezes melhor que a forma anatásio de Ti02 de superfície ativada.
Além disso, quando diferentes compostos de Ti02 foram testados para remoção de As(III) e As(V), foi revelado que a capacidade desses produtos em remover As (III) da solução foi baixa, se comparado com a do produto de ácido titânico da presente invenção. Isso é vantajoso, uma vez que quando se usa o dito produto de ácido titânico, a etapa de oxidação de As (III) em AS (V) para se obter uma eficiente adsorção pode ser omitida. Isto irá economizar tempo, dinheiro e não irá agredir o meio ambiente.
Uma modalidade da presente invenção proporciona o uso do dito produto de ácido titânico para remover substâncias de soluções aquosas. As ditas substâncias podem ser prejudiciais ou benéficas. Em uma modalidade, as ditas substâncias são contaminantes e a sua remoção é desejada (por exemplo, purificação da água). Os ditos contaminantes podem ser quaisquer contaminantes conhecidos, tais como, ions metálicos e ions de metal pesado, halogênios, compostos de nitrogênio, compostos de fósforo, compostos de enxofre ou pequenos compostos orgânicos. Em outramodalidade, as ditas substâncias são benéficas ou de utilidade, como no caso de um produto reacional a ser recuperado da solução.
O ácido titânico é capaz de remover diversassubstâncias de uma solução aquosa. Exemplos não-limitativos de tais contaminantes incluem Al, Sb, As(III), As(V), P, Ba, Cd, Ce, Cr, Co, Cu, Ga, Au, Fe, Pb, Mn, Hg, Mo, Ni, Pt, Se, Ag, Sn, W, U, Ra, Sr, Te, Zn, F, ácido húmico e compostos dos mesmos. e estados de oxidação e compostos dos mesmos. As substâncias preferidas a serem removidas na presente invenção incluem o arsênio em diferentes estados de oxidação e compostos dos mesmos, tais como, As(III) ou As (V) e chumbo, fosfato, flúor, mercúrio, crorno, zinco ou cádmio. O As(III) é particularmente preferido, uma vez que quando se usa ácido titânico para recuperar ou remover As, a etapa de oxidação geralmente usada de conversão de As (III) em As(V), pode ser omitida.
Uma outra modalidade da presente invenção proporciona um grânulo para remoção de substâncias de soluções aquosas, o dito grânulo compreendendo um produto de ácido titânico da presente invenção. Preferivelmente, o dito grânulo não contém agentes de aglutinação ou similares, tais como, éster vinilico de ácido graxo, ácido maléico ou anidrido maléico; ou acetato de vinila, polímeros, plásticos ou outros compostos orgânicos descritos na técnica. Em ainda outra modalidade, o dito grânulo compreende ainda ferro insolúvel, por exemplo, na forma de FeOOH ou hidróxido férrico. Em ainda outra modalidade, o ferro se apresenta na forma de hidróxido de ferro (III), hidróxido oxido de ferro (III), oxido de ferro (III) ou combinações dos mesmos.
Em uma modalidade da invenção, o grânulo pode sersubstancialmente composto de um produto de ácido titânico ou produto de ácido titânico e ferro, isto é, o teor de ácido titânico (ou ácido titânico e ferro) é bastante alto (por exemplo, superior a 95%, peso/peso), mas, algumas impurezas de menor teor podem ser encontradas. 0 dito granulo pode ser preparado através de qualquer método adequado bem conhecido na técnica, por exemplo, um método de compactação. Preferivelmente, o dito granulo é preparado sem a presença de tratamento térmico e é estável na água.
Não são necessários quaisquer agentes extras, como ácidos inorgânicos ou similares, ou tratamentos químicos com os ditos reagentes, na preparação do granulo. O granulo pode ser usado como material para filtros ou similares, sendo de fácil recuperação e regeneração.
Os grânulos contendo produto de ácido titânico foram testados para a remoção de As e foram descobertos como sendo ainda capazes de aglutinar o arsênio (As) de uma solução aquosa. Quando o produto de ácido titânico foi ainda combinado com ferro (por exemplo, FeOOH), foi relatado que a capacitação de adsorção de As foi significativamente maior. Como produto fisicamente mais bruto, o FeOOH irá aumentar a porosidade do grânulo, melhorando, assim, a capacitação de adsorção do grânulo. Por outro lado, o ferro em si também atua como umadsorvedor. Além disso, o FeOOH é um produto menos dispendioso e irá abaixar os custos de produção do adsorvedor de ácido titânico granulado.
Outra modalidade da presente invenção proporcionaum método de remoção de substâncias de soluções aquosas, compreendendo a etapa de contatar a dita solução com um produto de ácido titânico da invenção. Em ainda outra modalidade, o dito produto de ácido titânico se apresenta na forma de um gr anulo ou de um gr anulo que compreende ainda ferro, conforme descrito acima.
Ainda outro exemplo da presente invenção proporciona uma instalação de filtro para remoção de substâncias de uma solução aquosa, dita instalação compreendendo uma carcaça contendo o produto de ácido titânico da invenção. Preferivelmente, a carcaça também contém um dispositivo de entrada e de saida para a dita solução aquosa. A carcaça pode ser de qualquer material adequado, tal como, metal, vidro ou plástico ou combinações dos mesmos. A instalação de filtro pode ser de qualquer tipo de filtro, por exemplo, de coluna empacotada, tipo reator ou carcaça, que são conhecidos na técnica, compreendendo o produto de ácido titânico como um agente ativo, por exemplo, um filtro geralmente conhecido do tipo de fluxo contínuo, onde a solução a ser tratada (afluente) circula entrando pela primeira extremidade do filtro e saindo na segunda extremidade do filtro (efluente). Esse tipo de filtro pode ser usado, por exemplo, em sistemas contínuos de filtração e purificação de água. Além disso, o filtro pode ser, por exemplo, para uso em pequena escala, tal como, para purificação da água doméstica (tratamento centralizado ou ponto de uso) ou para uso em grande escala, tal como, em sistema de filt ração na produção de águapotável. Em ainda outra modalidade da invenção, produto de ácido titânico se apresenta na forma granulo ou de um granulo compreendendo ainda conforme descrito acima.
Exemplos
Preparação do produto de ácido titânico da presente invenção com cristais de anatásio
0 produto de ácido titânico produzido no processo de sulfato descrito a seguir foi usado nos testes abaixo. Também, outros adequados processos podem ser utilizados, como é o caso do conhecido processo de cloreto. Inicialmente, a ilmenita é dissolvida em ácido sulfúrico. O ferro trivalente é reduzido para a forma divalente usando escória de ferro metálico como agente redutor. A solução reduzida é decantada e filtrada para remover os sólidos não-reagidos. O teor de ferro é consideravelmente reduzido mediante cristalização induzida por resfriamento e subseqüente remoção de cristais de FeS04.7H20. A solução é concentrada por meio de evaporação a vácuo, para uma concentração ótima, de modo a se efetivar a precipitação. Os cristalitos ou sementes (na estrutura de anatásio ou de rutilo) são usados na precipitação do ácido titânico, a partir do licor de sal de titânio acidico. O precipitado é separado mediante filtração do filtrado (ver Jalava J.P., "Formation of Ti02 pigment particles in the sulfate process - a methodological stucly"; Tese de PhD, Universidade de Turku, 2000, Finlândia; Karvinen S. , "Experimental andtheoretical studies on doped and undoped rutile and anatase Ti02 for photocatalyst and pigment use"; Tese de PhD, Universidade de Joensuu, 2003, Finlândia). O precipitado separado pode ser ou não neutralizado com NaOH. Em seguida, o precipitado de Ti02 é seco e embalado. A área superficial especifica do produto final é de 100-400 m2/g.
Os produtos de ácido titânico da invenção, chamados de ácidos titânicos A, B e C foram semeados com núcleos de anatásio, conforme descrito acima. Os produtos chamados de ácidos titânicos D e E foram semeados com núcleos de rutilo, através do método descrito acima. A quantidade de núcleos usada foi de cerca de 3% (peso/peso) do produto total.
Preparação sem cristais de anatásio (Produto de Referência 1)
O valor de pH de uma solução de 1,5 dm3 de TiOS04 (teor de Ti calculado como Ti02, 70 g/dm3) foi ajustado para 1 com NaOH. A solução foi aquecida à temperatura de 90°C e mantida sob essa temperatura por 30 minutos. O pH foi ajustado para 6,5 com NaOH. O precipitado foi filtrado e lavado. A secagem foi feita sob uma temperatura de 60°C. A área superficial especifica do produto final foi de 240 m2/g.
Os seguintes produtos químicos de titânio foram testados quanto à eficiência de adsorção (Tabela 1) . Três diferentes tipos de produtos de ácido titânico de acordo com a presente invenção, semeados com cristais de anatásio,foram usados (chamados aqui de ácido titânico A, B e C). As diferenças entre os ácidos titânicos B e C se encontram no teor de sódio, em função do áleali usado na neutralização do ácido titânico. 0 ácido titânico B é o chamado baixo grau de sódio neutralizado com amônia e o ácido titânico C é o chamado "normal", isto é, maior teor de sódio contendo grau neutralizado com NaOH. Os ácidos titânicos semeados com núcleos de rutilo foram o acidico (E) ou o neutralizado com NaOH (F). 0 produto de referência 1 foi preparado sem cristais de sulfato de titanila, conforme descrito acima e pode ser usado como referência para os ácidos titânicos semeados com anatásio, A, B e C. 0 produto de referência 2 foi preparado de modo similar a partir de tetracloreto de titânio e o mesmo pode ser usado como referência para osácidos titânicos semeados com rutilo, E e F. Todos os testes de adsorção foram realizados à temperatura ambiente.
Tabela 1: Diferentes Produtos Quimicos de Titânio Testados
<table>table see original document page 27</column></row><table><table>table see original document page 28</column></row><table>
Exemplo 1 - Comparação de Produtos de Oxido de Titânio para Remoção de Arsênio
Para os testes de remoção de arsênio foi preparada uma solução de 1 mg/mL de arsênio em água trocadora de ions, usando um padrão comercial de solução de As, disponível da Reagecon. Em cada teste, 135 mg/L de produto adsorvente a ser testado foram adicionadas à água contendo arsênio e o pH foi ajustado para 6,2 com NaOH a 10%. Após isso, a solução foi misturada por 1 hora, antes da filtração, através de uma membrana de 0,22 um. O As foi analisado a partir do filtrado, usando o método hibrido AAS FIAS (FIAS-AAS, Determinação de Arsênio - Método Espectrométrico de Absorção Atômica (técnica do hidreto), SFS-EN ISO, 11969). A remoção de arsênio (%) foi calculada a partir da análise da proporção da concentração de As restante e concentração de AS da água afluente.
A capacidade dos produtos de dióxido de titânio se aglutinarem ao As(III) foi testada do mesmo modo que para o As(V). Geralmente, é sabido que a remoção do As(III) da água sem a etapa separada de oxidação de As (III) -> As (V)é difícil.
Tabela 2: Remoção de As(V) com diferentes teores de Dióxidode Titânio
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Tabela 3: Remoção de As(III) com diferentes teores de Dióxido de Titânio
<table>table see original document page 29</column></row><table>
Exemplo 2 - Comparação de Produtos de Ácido Titânico para Remoção de Arsênio
Os produtos de ácido titânico foram testados deacordo com o Exemplo 1. Os resultados são mostrados nasTabelas 4 e 5. Pode se concluir, a partir dos resultados,que os produtos de ácido titânico se ligam ao arsêniosubstancialmente melhor que os produtos de dióxido detitânio. Além disso, a capacidade de tais produtos de seaglutinarem ao As(III) é superior. Os produtos dereferência, onde não foram usados cristais na preparação,não foram tão eficientes quando testados no As(V).
Tabela 4: Remoção de As(V) com diferentes tipos de Ácido Titânico
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Tabela 5: Remoção de As(III) com diferentes tipos de Ácido Titânico
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Exemplo 3 - pH Ótimo para Remoção do Arsênio
O pH da água a ser purificada pode variarbastante. Os adsorventes, geralmente, apresentam uma faixade trabalho de pH limitada. Para se descobrir as faixasótimas de diferentes ácidos titânicos, foi realizada umasérie de experimentos com águas de diferentes pHs, contendo1,0 mg/L de arsênio.As soluções de As(V) foram preparadas com padrãode arsênio comercial (disponível da Reagecon) em águatrocadora de íons. A concentração das soluções de As(V) foide 1,0 mg/mL. Os pHs das soluções foram ajustados para o pHpesquisado, na faixa de 4-9, com NaOH a 10%.
No teste de remoção de arsênio, foram usadas 135mg/L do ácido titânico a ser estudado (ácido titânico A,ácido titânico B ou ácido titânico C. Em cada teste o ácidotitânico foi adicionado à água contendo arsênio com o pHdesejado (ajustado com NaOH a 10%) . Após isso, a soluçãofoi misturada por 1 hora, antes da filtração, através deuma membrana de 1,2 \xm. O As foi analisado a partir dofiltrado, usando o método híbrido AAS FIAS (FIAS-AAS,Determinação de Arsênio - Método Espectrométrico deAbsorção Atômica (técnica do hidreto), SFS-EN ISO, 11969).A remoção de arsênio (%) foi calculada a partir da análiseda proporção da concentração de As restante e concentraçãode AS da água de saída.
Os resultados apresentados na Tabela 6 mostramque o ácido titânico opera em uma ampla faixa de pH. Oácido titânico tipo A (ácido titânico acídico) apresenta,especificamente, uma ampla faixa de pH.Tabela 6: Remoção de As em Diferentes pHs com DiferentesTipos de Ácido Titânico
<table>table see original document page 32</column></row><table>
Exemplo 4 - Remoção de Chumbo
A capacidade do ácido titânico em remover tambémoutras substâncias foi testada. Uma solução contendo chumbo(0,85 mg/L) como contaminante foi preparada. Em seguida,foram adicionadas 300 mg/L de ácido titânico sólido àsolução e o mesmo reagiu durante 1 hora. Depois, a amostrafoi filtrada para separar o ácido titânico sólido e ofiltrado foi analisado quanto à concentração do chumbo.
Tabela 7: Remoção de Chumbo com. Diferentes. Tipos .de ÁcidoTitânico
<table>table see original document page 32</column></row><table>
A Tabela 7 mostra que todos os ácidos titânicostestados adsorvem o chumbo da solução aquosa. Assim, oácido titânico pode ser usado para purificar água contendochumbo.
Exemplo 5: Remoção de Diferentes Metais Pesados
A capacidade do ácido titânico em remover tambémoutros metais pesados diferentes do chumbo foi testada. Umasolução contendo o metal a ser investigado (1,0 mg/L) comocontaminante foi preparada. Em seguida, foram adicionadas150 mg/L de ácido titânico sólido à solução (ácido titânicotipo C) e o mesmo reagiu durante 1 hora. Depois, a amostrafoi filtrada para separar o ácido titânico sólido e ofiltrado foi analisado quanto à concentração do metalresidual.
Tabela 8: Remoção de Diferentes Metais Pesados com ÁcidoTitânico Tipo C
<table>table see original document page 33</column></row><table>
A Tabela 8 mostra que os ácidos titânicos podemadsorver diferentes metais pesados da solução aquosa.Assim, o ácido titânico pode ser usado para purificar águacontendo metais pesados.Exemplo 6 - Remoção de Fósforo
Uma solução contendo fosfato (4,00 mg/L) comocontaminante foi preparada. Em seguida, foram adicionadas600 mg/L de ácido titânico sólido à solução e o mesmoreagiu durante 1 hora. Depois, a amostra foi filtrada paraseparar o ácido titânico sólido e o filtrado foi analisadoquanto à concentração do fósforo com tubos de fósforo doDr. Lange e em um Espectrofotômetro Cadas 30.
Tabela 9: Remoção de Fósforo com Diferentes Tipos de ÁcidoTitânico
<table>table see original document page 34</column></row><table>
Exemplo 7 - Remoção de Flúor
Uma solução contendo NaF (2,0 mg/L, calculadocomo flúor) como contaminante foi preparada. Em seguida,foram adicionadas 600 mg/L de ácido titânico sólido àsolução e o mesmo reagiu durante 1.hora. Depois, a amostrafoi filtrada para separar o ácido titânico sólido e ofiltrado foi analisado quanto à concentração do flúor,Tabela 10: Remoção de Flúor com Diferentes Tipos de ÁcidoTitânico
<table>table see original document page 35</column></row><table>
Na Tabela 10 pode ser observado que o ácidotitânico tipo B remove muito bem o flúor. O ácido titânicoacidico não se liga ao flúor no pH testado.
Exemplo 8 - Remoção de Compostos Orgânicos
O ácido húmico é um composto orgânico que existenas águas brutas naturais. Uma solução sintética de ácidohúmico (contendo ácido húmico calculado como carbonoorgânico total, TOC, 12,0 mg/L) foi preparada. Em seguida,foram adicionadas 500 mg/L de ácido titânico sólido do tipoC à solução e o mesmo reagiu durante 2, 30 e 30 minutos.
Depois, as amostras foram filtradas para separar o ácidotitânico sólido e o filtrado foi analisado quanto àconcentração de TOC.
Tabela 11: Remoção de Composto Orgânico com Ácido TitânicoTipo C_ _
<table>table see original document page 35</column></row><table>Na Tabela 11 pode ser observado que o ácidotitânico tipo C pode remover compostos orgânicos com rápidavelocidade reacional.
Exemplo 9 - Grânulos de Produto de Ácido Titânico
O produto de ácido titânico foi granulado atravésdo método de compactação. No dispositivo compactador, amassa a ser granulada é forçada com a extrusora, entre doiscilindros rolantes, onde será prensada na forma de umafolha. A folha é triturada com triturador de martelo e osgrânulos triturados são peneirados com uma peneira degrade. A força de pressão afeta a compactação do produto emgrânulos. A força pode ser aj ustada mediante controle dadistância dos cilindros e das velocidades de rotação doscilindros e extrusora. O tamanho do granulo do produto podeser definido com uma rede de medida padrão de imersão
Após a trituração, a fração de 1-2 mm foiseparada e testada quanto à remoção de arsênio, conformedescrito no Exemplo 1, entretanto, usando 4 5-300 mg/L degranulo de ácido titânico.
Tabela 12: Remoção de As com Ácido Titânico Tipo C,Granulado, de tamanho de 1-2 mm
<table>table see original document page 36</column></row><table>Na Tabela 12 pode ser observado que o ácidotitânico granulado é ainda capaz de se ligar ao arsênio desolução aquosa, mesmo em tamanho de material granulargrande. A velocidade de remoção do arsênio pode sermelhorada através do aumento de dosagem de ácido titânicogranuiar. Como produto granulado, o adsorvedor de ácidotitânico é de fácil separação da solução aquosa após o uso.Além disso, o produto granulado pode ser usado em diversostipos de filtros, por exemplo, para filtração e purificaçãode sistemas contínuos de abastecimento de água.
Exemplo 10 - Grânulos de Produto de Ácido Titânico e Ferro
Uma mistura de ácido titânico do tipo C e FeOOH(proporção em massa de 3:1) foi granulada conforme descritono Exemplo 9. O composto de FeOOH foi preparado conformedescrito no documento de patente EP 0 997 436 Al.
Após a trituração, a fração de 1-2 mm foiseparada e testada quanto à remoção de arsênio, conformedescrito no Exemplo 1, entretanto, usando 45-300 mg/L degranulo de ácido titânico.Tabela 13: Remoção de As com Ácido Titânico Tipo C,Granulado, de tamanho de 1-2 mm
Grânulo de Ácido Titânico Tipo C / FeOOH (3:1); 1-2 mm Remoção de As (%)
<table>table see original document page 38</column></row><table>
Na Tabela 13 pode ser observado que o ácidotitânico granulado combinado com ferro é capaz de seaglutinar ao arsênio de solução aquosa e a presença deferro melhora ainda mais a capacidade de aglutinação.
Claims (40)
1. Produto para purificação de água,caracterizado pelo fato de compreender um produto de ácidotitânico tendo a fórmula geral: TiC^-nt^O, onde n = 1 ou 2,o qual é obtido por um processo em que o ácido titânico éprecipitado de uma solução de sal de titânio acidicohidrolisável, a dita solução de sal de titânio hidrolisávelsendo semeada com núcleos/particuias na etapa deprecipitação, a fim de controlar a formação da estrutura dodito produto de ácido titânico.
2. Produto para purificação de água, de acordocom a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que osnúcleos/partículas são núcleos de anatásio.
3. Produto para purificação de água, de acordocom a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que osnúcleos/particuias são núcleos de rutilo.
4. Produto para purificação de água, de acordocom quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizadopelo fato de que a quantidade de núcleos/partículas é de 1-10% (peso/peso) em relação ao total de produto de ácidotitânico.
5. Produto para purificação de água, de acordocom a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que aquantidade de núcleos/partículas é de 1-3% (peso/peso) emrelação ao total de produto de ácido titânico.
6. Produto para purificação de água, de acordocom quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizadopelo fato de que o dito sal de titânio hidrolisável étetracloreto de titânio ou sulfato de titanila.
7. Produto para purificação de água, de acordocom quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizadopelo fato de apresentar uma área superficial de 100-400m2/g.
8. Produto para purificação de água, de acordocom a reivindicação 7, caracterizado pelo fato deapresentar uma área superficial de 250-350 m2/g.
9. Produto para purificação de água,compreendendo um produto de ácido titânico tendo a fórmulageral: Ti02-nH20, onde n = 1 ou 2, caracterizado pelo fatode conter núcleos/particulas semeadas, as quais controlam aestrutura do ácido titânico.
10. Produto para purificação de água, de acordocom a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que osnúcleos/particulas são núcleos de anatásio.
11. Produto para purificação de água, de acordocom a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que osnúcleos/particulas são núcleos de rutilo.
12. Produto para purificação de água, de acordocom quaisquer das reivindicações 9-11, caracterizado pelofato de que a quantidade de núcleos/particulas é de 1-10%(peso/peso) em relação ao total de produto de ácidotitânico.
13. Produto para purificação de água, de acordocom quaisquer das reivindicações 9-12, caracterizado pelofato de apresentar uma área superficial de 100-400 m2/g.
14. Produto para purificação de água, de acordocom a reivindicação 13, caracterizado pelo fato deapresentar uma área superficial de 250-350 m2/g.
15. Uso de um produto de ácido titânico,caracterizado pelo fato de que utilizar um produto tendo afórmula geral: Ti02*nH20, onde n = 1 ou 2, o qual é obtidopor um processo em que o ácido titânico é precipitado deuma solução de sal de titânio acidico hidrolisável, a ditasolução de sal de titânio hidrolisável sendo semeada comnúcleos/particuias na etapa de precipitação, a fim decontrolar a formação da estrutura do dito produto de ácidotitânico, para remoção de substâncias de soluções aquosas.
16. Uso, de acordo com a reivindicação 15,caracterizado pelo fato de que os núcleos/particulas sãonúcleos de anatásio.
17. Uso, acordo com a reivindicação 15,caracterizado pelo fato de que os núcleos/particulas sãonúcleos de rutilo.
18. Uso, de acordo com quaisquer dasreivindicações 15-17, caracterizado pelo fato de que aquantidade de núcleos/particulas é de 1-10% (peso/peso) emrelação ao total de produto de ácido titânico.
19. Uso, de acordo com a reivindicação 18,caracterizado pelo fato de que a quantidade denúcleos/particulas é de 1-3% (peso/peso) em relação aototal de produto de ácido titânico.
20. Uso, de acordo com quaisquer dasreivindicações 15-19, caracterizado pelo fato de que o ditosal de titânio hidrolisável é tetracloreto de titânio ousulfato de titanila.
21. Uso, de acordo com quaisquer dasreivindicações 15-2 0, caracterizado pelo fato de que oproduto apresenta uma área superficial de 100-400 m2/g.
22. Uso, de acordo com a reivindicação 21,caracterizado pelo fato de que o produto apresenta uma áreasuperficial de 250-350 m2/g.
23. Uso, de acordo com quaisquer dasreivindicações 15-22, caracterizado pelo fato de que asditas substâncias contêm contaminantes.
24. Uso, de acordo com a reivindicação 23,caracterizado pelo fato de que os ditos contaminantescompreendem ions metálicos ou ions de metal pesado,halogênios, compostos de nitrogênio, compostos de fósforo,compostos de enxofre ou compostos orgânicos de baixo pesomolecular.
25. Uso, de acordo com a reivindicação 24,caracterizado pelo fato de que os ditos contaminantescompreendem Al, Sb, As(III), As(V), P, Ba, Cd, Ce, Cr, Co,Cu, Ga, Au, Fe, Pb, Mn, Hg, Mo, Ni, Pt, Se, Ag, Sn, W, U,Ra, Sr, Te, Zn, F, ácido húmico ou compostos dos mesmos.
26. Uso, de acordo com a reivindicação 25,caracterizado pelo fato de que os ditos contaminantescompreendem AS(III) ou As(V).
27. Grânulo para remoção de substâncias desoluções aquosas, caracterizado pelo fato de que o ditogrânulo compreende um produto de ácido titânico tendo afórmula geral: Ti02 • nH20, onde n = 1 ou 2, o qual é obtidopor um processo em que o ácido titânico é precipitado deuma solução de sal de titânio acidico hidrolisável/ a ditasolução de sal de titânio hidrolisável sendo semeada comnúcleos/particulas na etapa de precipitação, a fim decontrolar a formação da estrutura do dito produto de ácidotitânico.
28. Grânulo, de acordo com a reivindicação 27,caracterizado pelo fato de compreender ainda um elemento deferro não-solúvel.
29. Grânulo, de acordo com a reivindicação 28,caracterizado pelo fato de que o dito elemento de ferronão-solúvel é hidróxido de ferro (III), hidróxido oxido deferro (III), oxido de ferro (II) ou combinações dos mesmos.
30. Uso de um grânulo, de acordo com quaisquerdas reivindicações 27-29, caracterizado pelo fato de que odito uso se destina à remoção de substâncias de soluçõesaquosas.
31. Uso, de acordo com a reivindicação 30,caracterizado pelo fato de que as ditas substânciascompreendem contaminantes.
32. Uso, de acordo com a reivindicação 31,caracterizado pelo fato de que os ditos contaminantescompreendem ions metálicos ou ions de metal pesado,halogênios, compostos de nitrogênio, compostos de fósforo,compostos de enxofre ou compostos orgânicos de baixo pesomolecular.
33. Uso, de acordo com a reivindicação 32,caracterizado pelo fato de que os ditos contaminantescompreendem Al, Sb, As(III), As(V) , P, Ba, Cd, Ce, Cr, Co,Cu, Ga, Au, Fe, Pb, Mn, Hg, Mo, Ni, Pt, Se, Ag, Sn, W, U,Ra, Sr, Te, Zn, F, ácido húmico ou compostos dos mesmos.
34. Uso, de acordo com a reivindicação 33,caracterizado pelo fato de que os ditos contaminantescompreendem As(III) ou As(V).
35. Método para remoção de substâncias desoluções aquosas, caracterizado pelo fato de compreender aetapa de contatar a dita solução com:um produto de ácido titânico tendo a fórmula geral:TÍO2 nH20, onde n = 1 ou 2, o qual é obtido por um processoem que o ácido titânico é precipitado de uma solução de salde titânio acidico hidrolisável, a dita solução de sal detitânio hidrolisável sendo semeada com núcleos/particuiasna etapa de precipitação, a fim de controlar a formação daestrutura do dito produto de ácido titânico, ou- o granulo, de acordo com quaisquer das reivindicações 27-29.
36. Método, de acordo com a reivindicação 35,caracterizado pelo fato de que as ditas substânciascompreendem contaminantes.
37. Método, de acordo com a reivindicação 36,caracterizado pelo fato de que os ditos contaminantescompreendem ions metálicos ou ions de metal pesado,halogênios, compostos de nitrogênio, compostos de fósforo,compostos de enxofre ou compostos orgânicos de baixo pesomolecular.
38. Método, de acordo com a reivindicação 37,caracterizado pelo fato de que os ditos contaminantescompreendem Al, Sb, As (III), As (V) , P, Ba, Cd, Ce, Cr, Co,Cu, Ga, Au, Fe, Pb, Mn, Hg, Mo, Ni, Pt, Se, Ag, Sn, W, U,Ra, Sr, Te, Zn, F, ácido húmico ou compostos dos mesmos.
39. Método, de acordo com a reivindicação 38,caracterizado pelo fato de que os ditos contaminantescompreendem As(III) ou As(V).
40. Instalação de filtro para remoção desubstâncias de soluções aquosas, caracterizada pelo fato decompreender uma carcaça contendo:um produto de ácido titânico tendo a fórmula geral:Ti02*nH20, onde n = 1 ou 2, o qual é obtido por um processoem que o ácido titânico é precipitado de uma solução de salde titânio acidico hidrolisável, a dita solução de sal detitânio hidrolisável sendo semeada com núcleos/particulasna etapa de precipitação, a fim de controlar a formação daestrutura do dito produto de ácido titânico, ou- o grânulo, de acordo com quaisquer das reivindicações 27-29.
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