BRPI0719607A2 - Método para a produção de uma cloramina estável - Google Patents
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Description
MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE UMA CLORAMINA ESTÁVEL
NOTIFICAÇÃO DE COPYRIGHT Uma parcela da descrição deste documento de patente contém ou pode conter material protegido por copyright. O titular do copyright não tem nenhuma objeção ã reprodução por fotocópia por quem quer que seja do documento de patente ou da descrição da patente exatamente na forma que aparece no arquivo ou nos registros de patentes da Repartição de Patentes e Marcas, mas por outro lado reserva todos os direitos de copyright quaisquer que sejam.
CAMPO TÉCNICO A presente invenção refere-se à produção de cloramina estável para ser utilizada como uma composição biocida. A invenção mostra o método para a produção de cloramina em uma forma estável que permite a produção, a armazenagem e o transporte de cloramina. A invenção demonstra o método de produção de um cloramina estável e funcional, que permite o uso de cloraminas em sistemas de tratamento de água, e uma ampla variedade de outros sistemas de tratamento, com a composição biocida sem a sua degradação rápida.
ANTECEDENTES
A invenção aqui descrita pertence à produção de um agente de controle da biodegradação. A base para a invenção é a composição dos reagentes e as condições para a produção utilizando reagentes concentrados para converter duas soluções líquidas de sua forma química nativa em outras com propriedades biocidas alteradas.
Por todo o mundo, há muitos tipos diferentes de sistemas de águas industriais. Existem sistemas de águas 3 0 industriais de modo que os processos químicos, mecânicos e biológicos necessários possam ser executados para alcançar o resultado desejado. A sujeira pode ocorrer até mesmo nos sistemas de águas industriais tratados com os melhores programas de tratamento de água atualmente disponíveis. Para finalidades do presente pedido de patente a "sujeira" é definida como "a deposição de qualquer material orgânico ou inorgânico sobre uma superfície".
Se estes sistemas de águas industriais não forem tratados para o controle da sujeira microbiana, então eles ficam pesadamente sujos. A sujeira tem um impacto negativo no sistema de água industrial. Por exemplo, uma carepa mineral intensa (material inorgânico) pode se acumular nas superfícies de contato da água e em qualquer lugar que existe carepa há um ambiente ideal para o crescimento de
microorganismos.
A sujeira ocorre por uma variedade de mecanismos incluindo a deposição de contaminadores transportados pelo ar e transportados pela água e formados na água, estagnação da água, vazamentos do processo, e outros fatores. Se isso puder progredir, o sistema pode sofrer de uma eficiência operacional diminuída, falha prematura de equipamento, perda na produtividade, perda na qualidade do produto, e maiores riscos relacionados com a saúde aumentados associados com a
sujeira microbiana.
A sujeira também pode ocorrer devido à contaminação microbiológica. As fontes de contaminação microbiana em sistemas de águas industriais são numerosas e podem incluir, mas sem ficar a elas limitadas, a contaminação transportada pelo ar, a composição da água, vazamentos no processo e equipamento inadequadamente limpo. Estes microorganismos podem estabelecer rapidamente comunidades microbianas em qualquer superfície molhada ou semi-molhada do sistema de água. Uma vez que estas populações microbianas estão presentes na maior parte da água, mais de 99% dos micróbios presentes na água estarão presentes na superfície na forma de biopelículas. A substância exopolimérica secretada dos microorganismos ajuda na formação das biopeliculas à medida que as comunidades microbianas se desenvolvem na superfície. Estas biopeliculas são ecosistemas complexos que estabelecem meios para concentrar nutrientes e oferecem proteção para o crescimento. As biopeliculas podem acelerar a carepa, a corrosão, e outros processos de degradação. Não somente as biopeliculas contribuem para a redução de eficiências do sistema, mas elas também propiciam um ambiente excelente para a proliferação microbiana que pode incluir bactérias patogênicas. Portanto, é importante que as biopeliculas e outros processos de degradação sejam reduzidos até a maior extensão possível para maximizar a eficiência do processo e minimizar os riscos relacionados com a saúde dos patógenos transportados pela água.
Diversos fatores contribuem para o problema de sujeira biológica e regulam a sua extensão. A temperatura de água; o pH da água; os nutrientes orgânicos e inorgânicos, as condições de crescimento tais como condições aeróbicas ou anaeróbicas, e em alguns casos a presença ou a ausência da luz solar, etc., podem desempenhar um papel importante. Estes fatores também ajudam a decidir sobre quais tipos de microorganismos podem estar presentes no sistema de água.
Conforme descrito anteriormente, a sujeira biológica pode causar interferências no processo não desejadas e, portanto, deve ser controlada. Muitas abordagens diferentes são utilizadas para o controle da sujeira biológica em processos industriais. O método mais usualmente utilizado é a aplicação de compostos biocidas às águas de 3 0 processamento. Os biocidas aplicados podem ser de natureza oxidante ou não oxidante. Devido a diversos fatores diferentes tais como a economia e questões ambientais, os biocidas oxidantes são os preferidos. Os biocidas oxidantes tais como o gás de cloro, o ácido hipocloroso, biocidas derivados do bromo, e outros biocidas oxidantes, são extensamente utilizados no tratamento de sistemas de águas industriais.
Um fator no estabelecimento da eficácia de biocidas oxidantes é a presença dos componentes dentro da matriz de água que deve constituir "uma demanda de cloro" ou demanda de biocida oxidante. A "demanda de cloro" é definida como a quantidade de cloro que é reduzida ou então transformada em formas inertes de cloro por substâncias na água. As substâncias consumidoras de cloro incluem, mas sem ficar a eles limitadas, microorganismos, moléculas orgânicas, amônia e derivados de amino; sulfetos, cianeto, cátions oxidáveis, ligninas de polpa, amido, açúcares, óleo, aditivos de tratamento de água tais como inibidores de carepa e de corrosão, etc. O crescimento microbiano na água e nas biopelículas contribui para a demanda de cloro da água e a demanda de cloro do sistema a ser tratado. Foi verificado que os biocidas oxidantes convencionais são ineficazes nas águas que contêm uma demanda elevada de cloro, incluindo Iodos pesados. Os biocidas não oxidantes são normalmente
recomendados para tais águas.
As cloraminas são eficazes e são utilizadas tipicamente nas condições onde existe uma demanda elevada de biocidas oxidantes tais como o cloro ou sob condições que são beneficiadas com a persistência de um biocida 'oxidante'. Os sistemas de água domésticos estão sendo tratados cada vez mais com cloraminas. As cloraminas são geralmente formadas quando o cloro livre reage com a amônia presente ou adicionada às águas. Muitos métodos diferentes para a produção de cloraminas foram documentados. Determinados parâmetros chaves da reação entre o cloro e a fonte de nitrogênio determinam a estabilidade e a eficácia do composto biocida produzido. Os métodos previamente descritos eram baseados na pré-formação de soluções diluídas dos reagentes seguida pela sua combinação para produzir uma solução de cloraminas. Os reagentes constituem uma fonte de amina na
1 forma de um sal de amônio (sulfato, brometo ou cloreto) e um doador de Cl (doador de cloro) na forma de gás ou combinada com um metal alcalino terroso (Na ou Ca) . Além disso, os métodos descritos eram baseados no controle do pH da mistura de reação pela adição de um reagente a um pH elevado ou pela
adição separada de uma solução cáustica. O desinfetante produzido desse modo deve ser imediatamente alimentado no sistema que está sendo tratado, uma vez que o desinfetante degrada rapidamente. A solução desinfetante é gerada fora do sistema que está sendo tratado e alimentada então no sistema aquoso para o tratamento. Em métodos previamente descritos de produção para o tratamento dos líquidos para controlar a sujeira biológica, ocorria um problema significativo em que o ingrediente biocida ativo instável se decompunha química e rapidamente com uma queda rápida resultante no pH. Esta deterioração rápida do ingrediente biocida resultava em uma perda na eficácia. Também foi observado que o pH do ingrediente biocida ativo nunca era > 8,0 devido à decomposição rápida do componente biocida (cuja referência é feita na patente US5976386).
2 5 DESCRIÇÃO RESUMIDA
A presente invenção descreve os seguintes aspectos
chaves:
1. Uma composição de reagentes para a produção de uma solução desinfetante "mais estável", 2. As condições para a produção de uma forma "mais
estável" do componente biocida, e
3. Um processo para a produção do desinfetante.
DESCRIÇÃO DETALHADA A invenção refere-se a um método para a produção de uma cloramina estável em que uma fonte de cloro concentrada é combinada com uma fonte de amina concentrada e é agitada para produzir uma cloramina estável com um pH acima de 5. A fonte de cloro da invenção contém um metal alcalino terroso onde a fonte de cloro preferida é o hipoclorito de sódio ou o hipoclorito de cálcio e a fonte de amina é preferivelmente o sulfato de amônio (NH4)2SO4, ou o hidróxido de amônio NH4OH.
0 método da invenção inclui um meio de reação onde a reação da fonte de cloro e da fonte de amina ocorre para formar a cloramina. 0 meio de reação é um líquido que é preferivelmente a água. 0 produto da invenção é uma cloramina estável.
A invenção detalha um método para a produção de um cloramina estável em que uma fonte de cloro concentrada é combinada com uma fonte de amina concentrada com um meio de uma reação e é agitada para produzir uma cloramina estável com um pH de 7 ou mais.
EXEMPLOS
0 acima exposto pode ser melhor compreendido mediante referência ao seguinte exemplo, o qual se presta a ilustrar os métodos para a prática da invenção e não se presta a limitar o âmbito da invenção. EXEMPLO 1
Em uma experiência para compreender a produção e a estabilidade da solução de cloramina produzida, soluções frescas de hipoclorito, (NH4)2SO4, e NH4OH, foram preparadas e utilizadas para a produção de cloramina. A solução de hipoclorito preparada foi testada separadamente e foi verificado que contém -110 ppm como Cl2 livre, tal como esperado das diluições. A quantidade de cloramina produzida foi avaliada ao medir o Cl2 livre e o Cl2 total do produto. Os resultados da experiência mostraram que foi observada uma conversão de 100% em cloramina (Cl2 total). Além disso, o pH do produto produzido com (NH4)2SO4 e NH4OH permaneceu acima de 7 .
A solução de cloramina produzida foi mantida no escuro e reanalisada depois de um dia. O Cl2 livre e o Cl2 total foram medidos outra vez para compreender a estabilidade da solução de cloramina, produzida e mantida em um espaço fechado de um tubo de 5 0 ml. Os dados foram comparados aos dados do tempo da produção, e a perda no nível de Cl2 total era uma medida da perda do cloramina da solução. Os produtos de cloramina produzidos com a amina derivado de (NH4)2SO4, ou NH4OH, mostraram somente uma ligeira degradação, 7,7% e 5,9%, respectivamente, depois de um dia. Como uma observação, a solução de cloramina produzida com a amina derivada de brometo de amônio (NH4Br) mostrou mais de 90% de perda/degradação depois de um dia.
Deve ser compreendido que várias mudanças e modificações nas realizações presentemente preferidas aqui descritas serão aparentes aos elementos versados na técnica. Tais mudanças e modificações podem ser feitas sem que se desvie do caráter e do âmbito da invenção e sem diminuir as suas vantagens pretendidas. Pretende-se, portanto, que tais mudanças e modificações sejam cobertas pelas reivindicações anexas.
r
Claims (16)
1. MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE UMA CLORAMINA ESTÁVEL, caracterizado pelo fato de que uma fonte de cloro concentrada é combinada com uma fonte de amina concentrada e é agitada para produzir uma cloramina estável com um pH acima de 5.
2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fonte de cloro contém um metal alcalino terroso.
3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fonte de amina é o sulfato de amônio.
4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fonte de amina é o hidróxido de amônio.
5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de incluir adicionalmente um meio de reação onde a reação da fonte de cloro e da fonte de amina ocorre para formar a cloramina.
6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o meio de reação é um líquido.
7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o meio de reação é a água.
8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a cloramina estável tem um pH de 7 ou mais.
9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a fonte de cloro é o hipoclorito de sódio ou o hipoclorito de cálcio.
10. MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE UMA CLORAMINA ESTÁVEL, caracterizado pelo fato de que uma fonte de cloro concentrada é combinada com uma fonte de amina concentrada com um meio de reação e agitada para produzir uma cloramina estável com um pH de 7 ou mais.
11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a fonte de cloro contém um metal alcalino terroso.
12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a fonte de cloro é o hipoclorito de sódio ou o hipoclorito de cálcio.
13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a fonte de amina é o sulfato de amônio.
14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a fonte de amina é o hidróxido de amônio.
15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o meio de reação é um líquido.
16. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o meio de reação é a água.
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