BRPI0807998B1

BRPI0807998B1 - Processo para a purificação da água e uso de carbonato de cálcio natural reagido na superfície

Info

Publication number: BRPI0807998B1
Application number: BRPI0807998-6A
Authority: BR
Inventors: A. C. Gane Patrick; Schölkopf Joachim; Gantenbein Daniel; E. Gerard Daniel
Original assignee: Omya International Ag
Priority date: 2007-03-21
Filing date: 2008-03-19
Publication date: 2018-07-31
Also published as: TWI445670B; BRPI0807998A2; ZA200905533B; JO3015B1; KR101338784B1; EP1982759B1; US20100086987A1; PL1982759T3; HK1123768A1; ATE523248T1; MX2009009545A; AU2008228253A1; UA102995C2; TW200914380A; UY30968A1; CA2679248A1; JP5351057B2; CA2679248C; DK1982759T3; SI1982759T1

Description

(54) Título: PROCESSO PARA A PURIFICAÇÃO DA ÁGUA E USO DE CARBONATO DE CÁLCIO NATURAL REAGIDO NA SUPERFÍCIE (51) Int.CI.: B01J 20/04; C02F 1/28; C02F 1/56; C02F 103/28; C02F 103/32 (30) Prioridade Unionista: 21/03/2007 EP 07005856.5 (73) Titular(es): OMYA INTERNATIONAL AG (72) Inventor(es): PATRICK A. C. GANE; JOACHIM SCHÕLKOPF; DANIEL GANTENBEIN; DANIEL E. GERARD (85) Data do Início da Fase Nacional: 31/08/2009 “PROCESSO PARA A PURIFICAÇÃO DA ÁGUA E USO DE CARBONATO DE CÁLCIO NATURAL REAGIDO NA SUPERFÍCIE”

A presente invenção refere-se a um processo para a purificação de água usando um carbonato de cálcio natural reagido na superfície, e a um material compósito floculado tendo compactação aperfeiçoada.

Existe uma ampla faixa de técnicas de purificação, que podem ser usadas para a remoção de sólidos finos, microorganismos e material orgânicos e inorgânicos dissolvidos. A escolha do método irá depender da qualidade da água sendo tratada, do custo do processo de tratamento, e dos padrões de qualidade esperados da água processada.

A floculação é amplamente empregada na purificação de água, tal que água residual industrial ou água potável. A floculação refere-se a um processo, em que os compostos dissolvidos e/ou as partículas coloidais são removidos a partir da solução sob a forma de um floco ou de “flocos”. O termo é também usado para fazer referência a um processo, pelo qual as substâncias em partículas finas são levadas a se aglomerar, de um modo conjunto, como um floco. O floco pode então flutuar para o topo do líquido, se sedimentar no fundo do líquido, ou pode ser prontamente filtrado a partir do líquido.

Os floculantes, ou agentes de floculação, são substâncias químicas, que são usadas para promover a floculação. Os floculantes são usados em processos de tratamento de água, de um modo a aperfeiçoar a sedimentação ou a capacidade de filtração de partículas pequenas. Muitos floculantes são cátions multivalentes, tais que o alumínio, o ferro, o cálcio ou o magnésio. Estas moléculas positivamente carregadas interagem com as partículas e as moléculas negativamente carregadas, de um modo a reduzir as barreiras à agregação. Em adição, muitas destas substâncias químicas, sob condições de pH e sob outras condições apropriadas, reagem com a água de

Petição 870180046101, de 29/05/2018, pág. 9/15 um modo a formar hidróxidos insolúveis que, mediante a precipitação, são ligados de um modo conjunto para formar longas cadeias de malhas, retendo fisicamente as pequenas partículas em um floco maior.

Um agente de floculação ou um agente de coagulação geralmente usado é o sulfato de alumínio, que reage com a água, de um modo a formar flocos de hidróxido de alumínio. A coagulação com os compostos de alumínio pode deixar um resíduo de alumínio na água final. O alumínio em altas concentrações pode ser tóxico para os seres humanos.

Um outro agente de coagulação à base de alumínio é o cloreto de polialumínio (PAC). Em soluções de cloreto de polialumínio (PAC), os íons de alumínio foram formados sob a forma de polímeros, consistindo de aglomerados de íons ligados por átomos de oxigênio. O PAC é usado, por exemplo, para o tratamento de água potável marrom, compreendendo materiais orgânicos, tais que folhas, e/ou materiais inorgânicos, tais que compostos de ferro e de manganês, que causam a descoloração marrom. No entanto, o PAC não é, de um modo geral, suficiente para remover, de um modo eficiente, a descoloração marrom da água.

O cloreto de ferro (III) é um outro agente de coagulação comum. Os agentes de coagulação de ferro (III) operam em uma faixa de pH mais ampla do que o sulfato de alumínio, mas não são eficazes com muitas água de fonte. A coagulação com compostos de ferro deixa, de um modo típico, um resíduo de ferro na água final. Isto pode conferir um ligeiro sabor à água, e pode causar manchas marrons em aparelhos de porcelana. Além disso, o cloreto de ferro (III) apresenta riscos de corrosão no sistema de tratamento da água.

Os polímeros podem ser também usados como um agente de floculação. Eles são, muitas vezes, denominados de auxiliares de agente de coagulação, usados em conjunção com outros agentes de coagulação inorgânicos. No entanto, quando usados em combinação com um dos agentes de coagulação inorgânicos acima mencionados, tais que o cloreto de ferro (III), o polímero não precisa ser catiônico, isto é, ele precisa possuir uma carga positiva total, para que possa efetivamente agir como um auxiliar de floculação.

As longas cadeias de polímeros positivamente carregados podem auxiliar a reforçar o floco, tomando maior, tomando a sedimentação mais rápida e a filtragem mais fácil. Devido a restrição a polímeros catiônicos, a flexibilidade do processo é reduzida.

Um agente de floculação polimérico conhecido é poliacrilamida. Através do uso de comonômeros específicos, tanto a poliacrilamida aniônica como a catiônica podem ser providas. No entanto, como já indicado acima, quando usadas em combinação com agentes de coagulação inorgânicos, tais que o cloreto de ferro (III), apenas a poliacrilamida catiônica é eficaz.

Subsequentemente ao processo de purificação da água, o material floculado necessita ser removido a partir da água, por exemplo através de filtração, e ser descartado. No entanto, quanto mais elevado o volume de material precipitado, por exemplo, sob a forma de uma torta de filtro, mais elevados os custos de descarte.

Uma outra característica do processo, que necessita ser considerada, é a taxa de floculação e de sedimentação, respectivamente. De fato, para acelerar o processo de purificação, uma alta taxa de floculação é desejada. No entanto, qualquer aperfeiçoamento na taxa de floculação não precisa ser alcançado às expensas da eficiência de purificação. Além disso, uma taxa de floculação melhorada não deve produzir um impacto danoso sobre o volume do material precipitado.

Com referência ao domínio do tratamento da água residual, aquele versado na técnica conhece a GB 1518357, que refere-se a um processo para a purificação de água residual industrial e/ou agrícola altamente poluída com substâncias orgânicas, que compreende misturar a água residual com suficiente agente de alcalinização contendo cálcio, de um modo a elevar o pH a acima de 9, deste modo saturando a água com dióxido de carbono, coagulando o precipitado resultante através da mistura da água tratada com um agente de coagulação e separação do precipitado coagulado a partir da água.

Aquele versado na técnica também conhece a EPO 0410877, que refere-se a uma composição de matéria para a purificação química e biológica de água contaminadas, a referida composição sendo destinada a ser espalhada na água a ser purificada e sendo caracterizada pelo fato de que ela compreende pelo menos dois dos materiais que se segue, em forma granular : um carbonato de cálcio poroso rico em oligoelementos, um hidrato de silicato de alumina contendo metais alcalino terrosos. Estes dois materiais contêm, em estado adsorvido, bactérias específicas para a degradação biológica de materiais orgânicos contendo uma cadeia de carbono.

Além disto, neste domínio, o resumo da JP 63229111 expõe um pó em micropartículas de carbonato de cálcio ou de carvão moído, com um tamanho de grão de 0,05 - 0,001 mm, usado como um agente de floculação para a purificação da água.

A FR 2666080 expõe uma composição inorgânica, baseada no sal de alumínio para o tratamento de purificação da água, caracterizada pelo ___fato de que ela está sob a forma de um pó, que consiste de uma mistura de sal de alumínio e de carbonato de cálcio.

O resumo da JP 4131198 expõe um processo de purificação de água residual, em que a água residual é exposta ao ar dispersado como partículas em um tamanho de 0,5- 10 micrometros. O ar dispersado como partículas agita suficientemente a água, de um modo a promover a floculação. Um líquido contendo minerais, extraído a partir de granitos expostos à intempérie e os similares é injetado em um lado ácido do pH, de um modo a que sejam obtidos de 100- 3000 ppm de uma água de tratamento primária. Uma água de tratamento secundária neutralizada é levada a flutuar sob pressão e é agitada, de um modo a que a lama seja removida, e uma água de tratamento terciária é filtrada através de meios de filtração, que compreende um material granulado de minerais, tais que o carbonato de cálcio e um carvão ativo granular.

O resumo da JP 9038414 expõe um agente de precipitação floculante, que contém partículas grossas de carbonato de cálcio tendo de 50500 micrômetros de diâmetro de partícula médio e partículas finas de carbonato de cálcio tendo de 1-30 micrômetros de diâmetro de partícula médio.

A WO 95/26932 expõe um método para o tratamento da água contaminada com algas, sólidos suspensos, ou materiais metálicos pesados tóxicos, o referido método compreendendo os estágios: (a) adição à água de um agente de floculação de sal de metal solúvel em uma quantidade de entre

5- 100 miligramas por litro de água; (b) adição água de 50-2000 miligramas de carbonato de cálcio cocolítico por litro de água; e (c) formação de um floco incluindo as referidas algas, sólidos suspensos, compostos metálicos pesados tóxicos na referida água, em um pH de pelo menos cerca de 7,0.

A GB 410 739 expõe um processo para a purificação e a descoloração do resíduo, em que a água é passada, de um modo sucessivo ou simultâneo, em contato com um agente de neutralização ácido suave substancialmente insolúvel, tal que, dentre outros, carbonato de cálcio, e um agente de adsorção definido.

Aquele versado na técnica está também ciente quanto aos documentos relativos à remoção de fluoretos a partir da água residual.

Neste contexto, é conhecida a GB 786647, que refere-se a um método para a remoção de fluoretos dissolvidos na água, cujo método compreende submeter a água a um tratamento em uma temperatura de 50°C ou mais, com ortofosfato tricálcico, e carbonato de cálcio e/ou carbonato de magnésio.

Neste contexto, é também conhecida a US 5580458, que refere-se a um método para o tratamento de água residual, que compreende os estágios de: (a) introduzir a água residual contendo flúor no interior de um primeiro tanque compactado com um mineral de carbonato de cálcio; (b) agitar a referida água residual contendo flúor no primeiro tanque através de aeração por ar difuso, de um modo a causar com que o flúor na água residual possa reagir com o mineral de carbonato de cálcio, de um modo a formar flocos de fluoreto de cálcio, o referido mineral de carbonato de cálcio sendo também aerado pelo ar difuso; (c) introduzir a água residual a partir do primeiro tanque a um segundo tanque, compactado com um mineral de carbonato de cálcio; (d) agitar a água residual no segundo tanque através de aeração por ar difuso, de um modo a causar com que o flúor na água residual possa reagir no segundo tanque através de aeração por ar difuso, de um modo a causar com que o flúor na água residual reaja com o mineral de carbonato de cálcio, de um modo a formar flocos de fluoreto de cálcio, o referido mineral de carbonato de cálcio sendo também aerado pelo ar difuso, a referida aeração sendo suficiente para causar com que os microorganismos transportados pelo ar sejam acumulados no referido flúor na água residual, in vivo; e (e) separar os flocos a partir da água residual.

Finalmente, aquele versado na técnica conhece a US 2002/100718, que refere-se a um método de tratamento de água residual para o tratamento de uma água residual com flúor contendo matéria orgânica, nitrogênio, fósforo e peróxido de hidrogênio, através da introdução da água residual ao interior de um tanque anaeróbico e de um tanque aeróbico, compreendendo: um mineral de carbonato de cálcio colocado no tanque anaeróbico; uma água residual tratada biologicamente de um outro sistema introduzida ao interior do tanque aeróbico; e um mineral de carbonato de cálcio colocado no tanque aeróbico.

Considerando as desvantagens dos agentes de floculação conhecidos acima mencionados, constitui um objeto da presente invenção prover um processo de purificação de água de eficiência econômica aperfeiçoada, em combinação com uma flexibilidade operacional aperfeiçoada, ao mesmo tempo em que resulta, de um modo adicional, em uma remoção eficiente de impurezas da água. De um modo particular, a presente invenção objetiva à redução do volume de material floculado e à expansão do escopo de agentes de floculação poliméricos para polímeros aniônicos, ao mesmo tempo em que é ainda mantido o grau de purificação da água em um alto nível.

O objeto acima descrito foi solucionado através de um processo para a purificação de água, em que o carbonato de cálcio natural reagido na superfície é colocado em contato com a água a ser purificada, o carbonato de cálcio natural reagido na superfície sendo o produto da reação de um carbonato de cálcio natural com um ácido e dióxido de carbono, que é formado in situ pelo tratamento com ácido e/ou suprido extemamente, e o carbonato de cálcio natural reagido na superfície sendo preparado como uma suspensão aquosa tendo um pH de mais do que 6,0, medido a 20°C.

O termo “purificação” deve ser amplamente interpretado e significa qualquer remoção de compostos danosos e/ou outros compostos, que não sejam tolerados na água.

A água, tratada preferencialmente pelo processo da presente invenção, inclui a água residual industrial, a água potável, a água residual urbano, a água residual de cervejarias ou de outras indústrias de bebida, ou a água residual na indústria de papel.

O carbonato de cálcio natural reagido na superfície, como a cima definido e adicionalmente abaixo, efetua uma absorção eficiente, tanto das impurezas orgânicas como inorgânicas, sobre a sua superfície. Além disso, a flexibilidade do processo é aperfeiçoada, pois o carbonato de cálcio natural reagido na superfície permite o uso tanto de agentes de floculação poliméricos catiônicos, como também aniônicos. De um modo surpreendente, o uso de carbonato de cálcio natural reagido na superfície da presente invenção resulta em um material floculado, de compactação aperfeiçoada.

O carbonato de cálcio natural reagido na superfície a ser usado no processo da presente invenção é obtido através da reação de um carbonato de cálcio natural com um ácido e com dióxido de carbono, em que o dióxido de carbono é formado, in situ, pelo tratamento com o ácido e/ou é suprido a partir de uma fonte externa.

De um modo preferido, o carbonato de cálcio natural é selecionado a partir de um mármore, um gesso, uma calcita, uma dolomita, uma pedra calcária, ou misturas dos mesmos. Em uma modalidade preferida, o carbonato de cálcio natural é moído antes do tratamento com um ácido e com dióxido de carbono. O estágio de moagem pode ser executado com qualquer dispositivo de moagem convencional, tal que um moinho de moagem, conhecido daquele versado na técnica.

O carbonato de cálcio natural reagido na superfície, a ser usado no processo de purificação de água da presente invenção, é preparado como uma suspensão aquosa tendo um pH, medido a 20°C, de mais do que 6,0, de um modo preferido de mais do que 6,5, e ainda mais preferido maior do que 7,0, e de um modo ainda mais preferido maior do que 7,5. Como será discutido abaixo, o carbonato de cálcio natural reagido na superfície pode ser colocado em contato com a água a ser purificada através da adição da referida suspensão aquosa à água. É também possível modificar o pH da suspensão aquosa antes de sua adição à água a ser purificada, por exemplo através de diluição com água adicional. De um modo alternativo, a suspensão aquosa pode ser seca e o carbonato de cálcio natural reagido na superfície colocado em contado com a água, em sua forma de pó ou sob a forma de grânulos. Em outras palavras, o aumento do valor do pH a um valor de mais do que 6,0, subsequentemente ao tratamento com um ácido e com dióxido de carbono é requerido, de um modo a que seja provido o carbonato de cálcio reagido na superfície, tendo as propriedades de absorção benéficas aqui descritas.

Em um processo preferido para a preparação da suspensão aquosa, o carbonato de cálcio natural, seja em forma finamente dividida (tal que por moagem) ou não, é suspenso em água. De um modo preferido, a suspensão possui um conteúdo de carbonato de cálcio natural dentro da faixa de 1 %, em peso, a 80 %, em peso, de um modo mais preferido de 3 %, em peso, a 60 %, em peso, e de um modo ainda mais preferido de 5%, em peso, a 40%, em peso, com base no peso da suspensão.

Em um próximo estágio, um ácido é adicionado à suspensão aquosa, que contém o carbonato de cálcio natural. De um modo preferido, o ácido possui um pK_a, a 25°C, de 2,6 ou menos. Se o pK_a, a 25°C, for de 0 ou menos, o ácido é selecionado, de um modo preferido, a partir do ácido sulfurico, do ácido clorídrico, ou de misturas dos mesmos. Se o pK_a, a 25°C, for de 0 a 2,5, o ácido é selecionado, de um modo preferido, a partir de H2SO3, HSO4’, H3PO4, ácido oxálico, ou misturas dos mesmos. O um ou mais ácidos podem ser adicionados à suspensão como uma solução concentrada ou como uma solução mais diluída. De um modo preferido, a razão molar do ácido para o carbonato de cálcio natural é de 0,05 a 4, de um modo mais preferido de 0:1 a 2.

Como um alternativa, é também possível adicionar o ácido à água, antes que o carbonato de cálcio natural seja suspenso.

Em um próximo estágio, o carbonato de cálcio natural é tratado com dióxido de carbono. Se um ácido forte, tal que o ácido sulfúrico ou o ácido clorídrico for usado para o tratamento com ácido do carbonato de cálcio natural, o dióxido de carbono é formado, de um modo automático.

De um modo alternativo, ou adicional, o dióxido de carbono pode ser suprido como uma fonte externa.

O tratamento com ácido e o tratamento com dióxido de carbono podem ser executados de um modo simultâneo, que é o caso quando um ácido forte é usado. É também possível executar o tratamento com ácido primeiro, por exemplo com um ácido forte médio, tendo um pK_a na faixa de 0 a 2, 5, seguido por um tratamento com o dióxido de carbono suprido a partir de uma fonte externa.

De um modo preferido, a concentração de dióxido de carbono gasoso na suspensão é, em termos de volume, tal que a razão (volume da suspensão) : (volume de CO2 gasoso) seja de 1: 0,05 a 1:20, e de um modo ainda mais preferido de 1: 0,05 a 1: 5.

Em uma modalidade preferida, o estágio de tratamento com ácido e/ou o estágio de tratamento com dióxido de carbono são repetidos pelo menos uma vez, de um modo mais preferido várias vezes.

Subsequentemente ao tratamento com ácido e ao tratamento com dióxido de carbono, o pH da suspensão aquosa, medido a 20°C alcança naturalmente um valor de mais do que 6,0, de um modo preferido de mais do que 6,5, e de um modo ainda mais preferido de mais do que 7,0, e de um modo ainda mais preferido de mais do que 7,5, deste modo preparando o carbonato de cálcio natural reagido na superfície como uma suspensão aquosa tendo um pH de mais do que 6,0, preferivelmente de mais do que 6,5, de um modo mais preferido de mais do que 7,0, e de um modo ainda mais preferido de mais do que 7,5. Se a suspensão aquosa for deixada alcançar o equilíbrio, o pH é então de mais do que 7. Um pH de mais do que 6,0 pode ser ajustado sem a adição de uma base, ao mesmo tempo em que a agitação da suspensão aquosa é continuada durante um período de tempo suficiente, de um modo preferido de 1 hora a 10 horas, e de um modo ainda mais preferido de 1 a 5 horas.

De um modo alternativo, antes que o equilíbrio seja alcançado, o que ocorre em um pH de mais do que 7, o pH da suspensão aquosa pode ser aumentado para um valor de mais do que 6 pela adição de uma base, subsequentemente ao tratamento com dióxido de carbono. Qualquer base convencional, tal que hidróxido de sódio ou hidróxido de potássio, pode ser usada.

Com os estágios de processo acima descritos, isto é, tratamento com ácido, tratamento com dióxido de carbono e ajuste do pH, um carbonato de cálcio natural reagido na superfície é obtido, tendo boas propriedades de adsorção, assim como de impurezas orgânicas, que podem estar presentes na água residual. Além disso, o carbonato de cálcio natural tratado na superfície pode ser usado em combinação com agentes de floculação catiônicos, assim como aniônicos, tal como será descrito em mais detalhes abaixo.

Outros detalhes sobre a preparação do carbonato de cálcio natural reagido na superfície são expostos na WO 00/39222 e na US 2004/0020410 Al, cujo conteúdo destas referências é aqui incluído no presente pedido. De acordo com estes documentos, o carbonato de cálcio natural, reagido na superfície, é usado como uma carga para a manufatura de papel.

Em uma modalidade preferida da preparação do carbonato de cálcio natural reagido na superfície, o carbonato de cálcio natural é reagido com o ácido e/ou com o dióxido de carbono, na presença de pelo menos um composto selecionado a partir do grupo, que consiste de silicato, sílica, hidróxido de alumínio, aluminato alcalino terroso, tal que aluminato de sódio ou de potássio, óxido de magnésio, ou misturas dos mesmos. De um modo preferido, o pelo menos um silicato é selecionado a partir de um silicato de alumínio, um silicato de cálcio, ou um silicato de metal alcalino terroso. Estes componentes podem ser adicionados a uma suspensão aquosa, que compreende o carbonato de cálcio natural, antes da adição do ácido e/ou do dióxido de carbono. De um modo alternativo, o silicato e/ou sílica e/ou hidróxido de alumínio e/ou aluminato alcalino terroso e/ou componente (s) de óxido de magnésio pode ser adicionado à suspensão aquosa de carbonato de cálcio natural, ao mesmo tempo em que a reação de carbonato de cálcio natural com um ácido e dióxido de carbono já foi iniciada. Outros detalhes sobre a preparação do carbonato de cálcio natural e reagido na superfície na presença de pelo menos um silicato e/ou sílica e/ou hidróxido de alumínio e/ou componente (s) de aluminato alcalino terroso são expostos na WO 2004/083316, cujo conteúdo deste referência é aqui incluído no presente pedido.

O carbonato de cálcio natural reagido na superfície pode ser mantido em suspensão, de um modo opcional adicionalmente estabilizado por um dispersante. Os dispersantes convencionais, conhecidos daqueles versados na técnica, podem ser usados. O dispersante pode ser aniônico ou catiônico. Um dispersante preferido é o ácido poliacrílico.

De um modo alternativo, a suspensão aquosa cima descrita pode ser seca, deste modo sendo obtido o carbonato de cálcio natural reagido na superfície, sob a forma de grânulos ou de um pó.

Em uma modalidade preferida, o carbonato de cálcio natural reagido superficialemtne possui uma área superficial específica de a partir de 5 m²/g a 200 m²/g, de um modo mais preferido de 20 m²/g a 80 m²/g, e de um modo ainda mais preferido de 30 m²/g a 60 m²/g, medido usando nitrogênio e o método BERT, de acordo com a ISO 9277.

Além disso, é preferido que o carbonato de cálcio natural reagido na superfície possua um diâmetro de grão médio de a partir de 0,1 a 50 pm, de um modo mais preferido de 0,5 a 25 pm, e de um modo ainda mais preferido de 0,7 a 7 pm, medido de acordo com o método de sedimentação. A medição do diâmetro de grão médio foi efetuada em um instrumento Sedigraph 5100™, tal como descrito em maiores detalhes na seção experimental abaixo.

Em uma modalidade preferida, o carbonato de cálcio natural reagido na superfície possui uma área superficial específica na faixa de 15 a 200 m²/g e um diâmetro de grão médio dentro da faixa de 0,1 a 50 pm. De um modo mais preferido, a área superficial específica está dentro da faixa de 20 a 80 m²/g e o diâmetro de grão médio está dentro da faixa de 0,5 a 25pm. De um modo ainda mais preferido, a área superficial específica está dentro da faixa de 30 a 60 m²/g e o diâmetro médio do grão está dentro da faixa de 0,7 a 7 pm.

De um modo preferido, o carbonato de cálcio natural reagido na superfície possui uma porosidade de intrapartícula dentro da faixa de 20% em volume a 40%, em volume, medida por porosimetria de mercúrio. Os detalhes sobre o método de medição são providos abaixo na seção experimental.

No processo da presente invenção, o carbonato de cálcio natural reagido na superfície é colocado em contato com a água a ser purificada, por exemplo, água residual industrial, água potável, água residual urbano, água residual de cervejarias, ou água na indústria de papel, através de quaisquer meios convencionais, conhecidos daquele versado na técnica.

O carbonato de cálcio natural reagido na superfície pode ser adicionado como uma suspensão aquosa, por exemplo, a suspensão acima descrita. De um modo alternativo, ela pode ser adicionada à água a ser purificada em qualquer forma sólida apropriada, por exemplo, sob a forma de grânulos ou de pó, ou sob a forma de uma torta. Dentro do contexto da presente invenção, é também possível prover uma fase imóvel, por exemplo sob a forma de uma torta ou uma camada, que compreende o carbonato de cálcio natural reagido na superfície, a água a ser purificada correndo através da referida fase imóvel. Isto será discutido em maiores detalhes abaixo.

A água pode conter impurezas orgânicas, por exemplo resultantes a partir de resíduo humano, materiais orgânicos, sujeira, tensoativos, assim como impurezas inorgânicas, em particular impurezas de metal pesado, tais que compostos contendo ferro ou manganês. Componentes danosos, que podem ser removidos a partir da água com o processo de purificação da presente invenção também incluem microorganismos, tais que bactérias, fungos, ácaros ou protistas.

Em uma modalidade preferida, a água a ser purificada contém os compostos policíclicos, colesterol, e/ou os compostos de ruptura endócrinos (EDCs), tais que, por exemplo, hormônios endógenos, tais que 17P-estradiol (E2), estrona (El), estriol (E3), testosterona ou diidro testosterona; fito e mico hormônios, tais que β-sitosterol, genisteína, daidzeína ou zeraleona; drogas, tais que 17a-etinilestradiol (EE2), mestranol (ME), dietilestibestrol (DES), e substâncias químicas industriais, tais que 4nonil fenol (NP), 4-terc-octil fenol (OP), bisfenol A (BPA), tributilestanho (TBT), metil mercúrio, ftalatos, PAK ou PCB.

No caso da água a ser purificada conter um ou mais compostos policíclicos, colesterol, e/ou compostos de ruptura endócrina, o carbonato de cálcio natural reagido na superfície é usado, de um modo preferido, em combinação com o carvão ativado.

Os EDCs, que serão removidos a partir da água pelo processo da presente invenção são selecionados a partir do grupo, que compreende, por exemplo, hormônios endógenos, tais que 17β- estradiol (E2), estrona (El), estriol (E3), testosterona ou diidro testosterona; fito e mico hormônios, tais que β- sitosterol, genisteína, daidzeína ou zeralenona; drogas, tais que, 17aetinilestradiol ( EE2), mestranol (ME), dietilestilbestrol (DES), e substâncias químicas industriais, tais que 4-nonil fenol (NP), 4-terc-octil fenol (OP), bisfenol A (BPA), tributilestanho (TBT), metil mercúrio, ftalatos, PAK ou PCB.

Além disso, agentes de contraste iodizados para a análise de raio X, por exemplo ioxitalamto, fluoroquinolonas, tais que ciprofaxina e antibióticos, tais que macrolidas e sulfonamidas, podem ser removidos através do processo da presente invenção.

Foi, além disso, verificado que a remoção dos compostos policíclicos, colesterol, e/ou EDCs a partir de um meio aquoso é especialmente eficaz, quando o carbonato de cálcio reagido na superfície é usado em combinação com o carvão ativado.

O carvão ativado é um adsorvente potente bem conhecido, tendo, no entanto, a desvantagem de que a adsorção muitas vezes não é muito rápida e que a sua remoção a partir do meio a ser tratado é muito difícil, devido à sua fina divisão no meio.

Constitui, portanto, uma modalidade especialmente preferida da presente invenção, que o carvão ativado seja adicionalmente adicionado ao meio aquoso contendo EDCs.

O carbonato ativado pode ser adicionado simultaneamente com, antes ou após a adição do carbonato de cálcio natural reagido na superfície.

O uso do carbonato de cálcio natural reagido na superfície, junto com o carvão ativado, provê, por um outro lado, uma adsorção muito eficiente de substâncias, tais que os EDCs, pelas propriedades de adsorção excelentes de ambos os adsorventes, e, por um outro lado, aperfeiçoa adicionalmente a capacidade de remoção do carvão ativado pela formação de compósitos com os mesmos, mesmo se eles já contiverem substâncias adsorvidas sobre as suas superfícies, resultando em uma remoção adicional aperfeiçoada dos EDCs, devido à interação sinérgica entre o carbonato de cálcio natural reagido na superfície e o carvão ativado, os compósitos resultantes sendo facilmente separáveis a partir do meio aquoso.

A este respeito, é em especial preferido que o carvão ativado seja adicionado ao meio aquoso antes da adição do carbonato de cálcio natural reagido na superfície. Nesta modalidades, os EDCs são essencialmente primeiramente adsorvidos ao carvão ativado e o compósito resultante é essencialmente subsequentemente adsorvido pelo carbonato de cálcio reagido na superfície, provendo uma capacidade de remoção aperfeiçoada do carvão ativado, e dos EDCs ligados a este, respectivamente.

Foi também realizado que o carbonato de cálcio natural reagido na superfície pode adsorver, de um modo eficiente, o carvão ativado, independentemente do tipo da espécie adsorvida sobre o carvão ativado. Deste modo, dentro do contexto da presente invenção, o carbonato de cálcio natural reagido na superfície em combinação com o carvão ativado, pode ser usado na purificação da água contendo impurezas orgânicas, diferentes dos EDCs acima mencionados.

Qualquer carvão ativado, conhecido na técnica, pode ser usado no processo da presente invenção. Exemplos de carvões ativados, úteis na presente invenção, estão disponíveis, por exemplo, de Fluka, tais que o artigo N° 05112 (p.a. para gc; tamanho de grão de 0,3 a 0,5 mm; densidade de massa 410 kg/m³), de Aldrich, tal que o número de artigo 484156 (pó esférico vítreo, tamanho de grão 10- 40 pm), de Sigma- Aldrich, tal que o artigo N° 242276 ( Darco® G- 60, pó, tamanho de partícula malha 100); de Riedel- de- Haen (artigo N° 18002, puro, granulado), ou Lurgi Hydrafin CC8 x 30 ( Donau Carbon GmbH & Co. KG, Frankfurt am Main, Alemanha) ou o carvão ativado disponível de Fluka ( artigo N° 05112).

Por exemplo, as partículas de carvão ativado podem ter um tamanho de grão de 0,1 pm a 5 mm, de um modo preferido de 10 pm a 2 mm, de 0,1 mm a 0,5 mm, por exemplo, de 0,3 mm.

De um modo preferido, a razão, em peso, do carbonato de cálcio natural reagido na superfície ao carvão ativado é de 1:1 a 1:100, de um modo mais preferido de 1: 5 a 1:80, e de modo especial de 1:10 a 1:70 ou de 1:20 a 1:50, por exemplo de 1:30 ou de 1:40.

De um modo preferido, o carbonato de cálcio natural reagido na superfície é suspenso em água, por exemplo, por meio de agitação. A quantidade de carbonato de cálcio natural reagido na superfície depende do tipo de água a ser tratado, assim como do tipo e da quantidade de impurezas. De um modo preferido, uma quantidade de 10 ppm a 1 %, em peso, de um modo mais preferido de 100 ppm a 0,2 %, em peso, do carbonato de cálcio natural reagido na superfície, com base no peso da água a ser tratada, é adicionado.

Em uma modalidade preferida, o pH da água a ser tratada é ajustado a um valor maior do que 6,0, de um modo mais preferido maior do que 6,5, e de um modo ainda mais preferido, maior do que 7,0.

Em uma modalidade preferida da presente invenção, um agente de floculação polimérico é adicionado à água a ser purificada, subsequentemente à adição do carbonato de cálcio natural reagido na superfície. De um modo preferido, o agente de floculação polimérico é adicionado quando a adsorção das impurezas sobre o carbonato de cálcio natural reagido na superfície alcançou o seu máximo, isto é, não existe mais decréscimo de impurezas dentro da água. No entanto, é também possível adicionar o agente de floculação polimérico em um estágio precedente, por exemplo quando pelo menos 75%, pelo menos 85% ou pelo menos 95% da adsorção máxima ou de impurezas no carbonato de cálcio natural tratado na superfície tenham sido alcançadas.

Qualquer agente de floculação polimérico, conhecido na técnica, pode ser usado no processo da presente invenção. Exemplos de agentes de floculação poliméricos preferidos incluem poliacrilamidas ou polieletrólitos, baseados em poliacrilatos, polietilenoiminas, ou misturas destes, e polímeros naturais, tais que amido, ou polímeros modificados naturais como carboidratos modificados. Outros agentes de floculação preferidos, que podem ser mencionados, são a gema de ovo e a gelatina.

O agente de floculação polimérico pode ser iônico ou nãoiônico.

De um modo preferido, o agente de floculação possui um peso molecular médio de pelo menos 100.000 g/mol. Em uma modalidade preferida, o agente de floculação polimérico possui um peso molecular médio em peso dentro da faixa de 100.000 a 10. 000. 000 g/mol.

Como já discutido acima, o carbonato de cálcio natural reagido na superfície pode ser usado em combinação com um agente de floculação polimérico catiônico, assim como com um agente de floculação polimérico aniônico, deste modo aperfeiçoando a flexibilidade do processo no tratamento de água. Deste modo, em uma modalidade preferida, o agente de floculação polimérico, que é adicionado à água subsequentemente à adição do carbonato de cálcio natural reagido na superfície é catiônico, enquanto que, em uma outra modalidade preferida, o agente de floculação polimérico é aniônico.

No contexto da presente invenção, o termo “catiônico” referese a qualquer polímero tendo uma carga total positiva. Deste modo, a presença de algumas unidades de monômero aniônicas não está excluída, deste que existam ainda unidades de monômero catiônico suficiente provendo uma carga total positiva e permitindo o seu uso como um agente de floculação. Além disso, o termo “ agente de floculação polimérico catiônico” irá se tomar catiônico, mediante a adição à água a ser tratada, por exemplo, os grupos amina se tomando grupos amônio em água ácida.

O termo “aniônico” refere-se a qualquer polímero tendo uma carga total negativa. Deste modo, a presença de algumas unidades de monômero catiônicas não está excluída, desde que existam ainda unidades de monômero aniônico suficientes provendo uma carga total negativa e permitindo o seu uso como um floculante. Além disso, o termo “agente de floculação polimérico aniônico” também compreende aqueles polímeros tendo unidades de monômero com grupos funcionais, que se tomam aniônicos mediante a adição à água a ser tratada, por exemplo grupos ácidos, tais que grupos de ácido sulfônico.

Um agente de floculação polimérico preferido da presente invenção é a poliacrilamida. Através de modificações apropriadas, que são conhecidas daquele versado na técnica, a poliacrilamida pode ser usada como um agente de floculação catiônico, do mesmo modo que como um agente de floculação aniônico.

De um modo preferido, a poliacrilamida contém pelo menos 50 mol %, de um modo mais preferido pelo menos 60 mol %, e de um modo ainda mais preferido pelo menos 75 mol % de unidades de monômero derivadas a partir de acrilamida.

Uma poliacrilamida aniônica, isto é, uma policrilamida tendo uma carga total negativa, pode ser obtida através da introdução de unidades de comonômero apropriadas, por exemplo derivadas a partir do ácido (met)acrílico.

Uma poliacrilamida catiônica, isto é, uma poliacrilamida tendo uma carga total positiva, pode ser obtida através da introdução de unidades de comonômero apropriadas, por exemplo, derivadas a partir de aminoalquil(met)acrilatos, tais que dimetilaminometil( met)acrilato, dimetilaminoetil(met) acrilato, dimetilaminopropil(met)acrilato, dietilaminometil(met) acrilato, dietilaminoetil(met) acrilato ou dietilaminopropil(met)acrilato, que podem ser quatemizados por halogenados de alquila.

Em uma modalidade preferida, a poliacrilamida pode apresentar um peso molecular médio em peso dentro da faixa de 100 000 g/mol a 10 000 000 g/mol.

De um modo opcional, outros aditivos podem ser adicionados à amostra de água a ser tratada. Estes podem ainda incluir agentes para o ajuste de pH e agentes de floculação convencionais, tais que cloreto de polialumínio, cloreto de ferro ou sulfato de alumínio. No entanto, em uma modalidade preferida, o processo de purificação de água da presente invenção não utiliza um agente de floculação inorgânico convencional adicional, tal que o cloreto de polialumínio, o cloreto de ferro, ou o sulfato de alumínio.

Em uma modalidade preferida, um carbonato de cálcio natural, que não foi reagido na superfície como acima descrito, é igualmente adicionado.

Após o estágio de floculação ter sido completado, o material floculado pode ser separado a partir da amostra de água através de meios de separação convencionais, conhecidos daqueles versados na técnica, tais que sedimentação e filtração.

Em uma abordagem alternativa, o líquido a ser purificado é passado, de um modo preferido, através de um filtro permeável, que compreende o carbonato de cálcio natural reagido na superfície e sendo capaz de reter, por meio de exclusão de tamanho, as impurezas sobre a superfície do filtro, à medida em que o líquido é passado através da mesma por gravidade e/ou sob vácuo e/ou sob pressão. Este processo é denominado “filtração superficial”.

Em ainda uma outra técnica preferida, conhecida como filtração em profundidade, um auxiliar de filtração, que compreende um número de passagens tortuosas de diâmetro e configuração variável, retém as impurezas através de forças moleculares e/ou elétricas, que adsorvem as impurezas sobre o carbonato de cálcio natural reagido na superfície, que está presente no interior das referidas passagens, e/ou por exclusão de tamanho, retendo as partículas de impureza se elas forem grandes demais para passar através de toda a espessura da camada de filtro.

As técnicas de filtração em profundidade e filtração superficial podem ser combinadas, de um modo adicional, pela localização da camada de filtração em profundidade sobre o filtro superficial; esta configuração apresenta a vantagem de que aquelas partículas, que poderiam de um outro modo bloquear os poros do filtro superficial são retidas na camada de filtração em profundidade.

Uma opção para introduzir uma camada de filtração em profundidade sobre o filtro superficial é a de suspender um auxiliar de floculação no líquido a ser filtrado, permitindo com que este auxiliar seja subsequentemente decantado, de um modo tal que ele possa flocular o total ou parte das impurezas, à medida em que são depositadas sobre um filtro superficial, deste modo formando a camada de filtração em profundidade. Este é conhecido como um sistema de filtração de aluvião. De um modo opcional, uma camada inicial do material de filtração em profundidade pode ser previamente revestida sobre o filtro superficial, antes que seja iniciada a filtração de aluvião.

De acordo com um outro aspecto da presente invenção, um material compósito é provido, o qual compreende o carbonato de cálcio natural reagido na superfície, como acima definido, e pelo menos uma das impurezas como acima exposto, em particular impurezas inorgânicas, tais que íons de metal pesado, impurezas orgânicas, que incluem os compostos de ruptura endócrina, e/ou microorganismos.

De um modo preferido, o material compósito compreende ainda um agente de floculação polimérico, como acima definido, e/ou carvão ativado, como acima definido.

Quando o carbonato de cálcio natural reagido na superfície é _____________usado em combinação com um agente de floculação polimérico, como acima definido, em particular com um agente de floculação poliacrilamida como acima definido, foi constatado, de um modo surpreendente, que um material floculado, de compactação aperfeiçoada, é obtido, ao mesmo tempo em que a eficiência de floculação é mantida em um alto nível.

Se o material floculado for separado a partir da água através de filtração, o material compósito pode estar presente sob a forma de uma torta de filtro.

A invenção é agora descrita, em maiores detalhes, através dos exemplos que se seguem, que são não- limitativos ao escopo da presente invenção.

Exemplos

Métodos de medição

Diâmetro de grão médio (d50)

O diâmetro de grão médio e a distribuição de diâmetro do grão são determinados através do método de sedimentação, isto é, uma análise do comportamento de sedimentação em um campo gravimétrico. A medição é executada com um Sedigraph™ 5100 de Microtronics. O método e o instrumento são conhecidos daquele versado e são geralmente usados para determinar o tamanho do grão de cargas e pigmentos. A medição é executada em uma solução aquosa de 0,1 %, em peso, de Na₄P₂O₇. As amostras foram dispersadas usando um agitador de alta velocidade e supersônico.

r

Area superficial específica

A área superficial específica é medida usando o método BET de acordo com o ISSO 9277, usando nitrogênio.

Remoção de água de acordo com o “Método de Teste de

Peneira”

Uma amostra de lama aquosa, por exemplo, a partir de uma planta de esgoto municipal, é tratada com os agentes de floculação a serem testados. Subsequentemente ao tratamento de floculação, a amostra de lama é filtrada e submetida à remoção de água em uma peneira metálica, tendo um tamanho de malha de 200 pm. O período de tempo requerido para a remoção de água de uma determinada quantidade de filtrado e a claridade da água que corre através do filtro são determinadas. Os valores para a claridade são providos em uma escala de 0 a 46, em que 46 indica o nível de claridade mais alto.

Tipo e quantidade de impurezas

O tipo e a quantidade de impurezas, que estão presentes nas amostras de água, antes e após o tratamento de acordo com o processo da presente invenção, foram determinados usando uma instrumentação Optima 3200 XL ICP-OES, de Perkin-Elmer. As amostras foram diretamente analisadas seguindo-se ao tratamento com SRCC.

Turvação

A turvação das amostras de água foi medida usando um Hach 2100 P Isso Turbiodimeter.

pH da suspensão

O pH da suspensão aquosa é medido usando um medidor de pH padrão.

Porosidade de intrapartícula através de porosimetria de mercúrio

Os tabletes foram produzidos a partir de suspensões de carbonato de cálcio natural reagido na superfície. Os tabletes são formados através da aplicação de uma pressão constante à suspensão/lama durante várias horas, de um modo tal que a água seja liberada por filtração, através de uma membrana de filtro de 0,025 pm, resultando em um tablete compactado do pigmento. Os tabletes são removidos a partir do aparelho e secos em um forno a 80°C, durante 24 horas.

Uma vez secas, as porções únicas de cada um dos blocos de tablete foram caracterizadas através de porosimetria de mercúrio, tanto quanto à porosidade, como quanto à distribuição de tamanho de poro, usando um porosímetro de mercúrio Micromeritics Autopore IV. A pressão aplicada máxima de mercúrio foi de 414 MPa, equivalente ao diâmetro de garganta Laplace de 0,004 Qm ( isto é, ~ nm). As medições de intrusão de mercúrio foram corrigidas para a compressão de mercúrio, expansão do penetrômetro e compressibilidade da fase sólida da amostra. Detalhes adicionais do método de medição são descritos em Transport in Porous Media Ç2QQ6) 63: 239 259.}

Exemplo 1

No exemplo 1, é determinada a capacidade de adsorção do carbonato de cálcio natural reagido na superfície com relação a diferentes metais pesados.

500 g de uma solução de metal pesado, contendo cada qual 5 ppm de cádmio, cromo, cobre, mercúrio, níquel e chumbo foi agitada durante 15 minutos com 3 % (% p/p) de carbonato de cálcio natural reagido na superfície. A solução foi então deixada durante 24 horas em um pH de 11, 5 e a fase líquida superior foi analisada com cromatografia iônica (Cromatógrafo Iônico Dionex DX 120 ).

O carbonato de cálcio natural reagido na superfície foi preparado como se segue:

Um carbonato de cálcio natural finamente dividido originário de Omey, França, foi suspenso de um modo a alcançar uma suspensão de aproximadamente 16%, em peso, de matéria seca.

A suspensão foi então tratada através da adição lenta de ácido fosfórico em uma temperatura de aproximadamente 55°C, suficiente para produzir um produto, caracterizado por uma área superficial específica BET de 35 m²/g de acordo com o padrão ISO 92777, e um diâmetro médio de número aproximado de 10 micrometros, estimado a partir de imagens de microscópio eletrônico de varredura, obtidas usando um microscópio eletrônico de varredura LEO 435 Vpe :

Os resultados estão sumariados na Tabela 1.

Tabela 1: Tratamento de solução iônica de metal pesado com carbonato de cálcio reagido na superfície

	Quantidade de Cádmio	Quantidade de Cromo	Quantidade de Cobre	Quantidade de Mercúrio	Quantidade de Níquel	Quantidade de Chumbo
Solução nãotratada	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0
Solução após tratamento	<0,1	<0,1	<0,1	<0,1	0,5	<0,1
Sedimento obtido após o tratamento	2,6	2,5	3,2	2,1	3,7	2,6

É obvio que o carbonato de cálcio reagido na superfície foi capaz de reduzir o teor de cádmio, cromo, cobre, mercúrio e chumbo, de um modo muito eficiente. A partir dos 5 ppm originalmente dissolvidos, menos do que 0,1 ppm foram recuperados na amostra tratada. Para o níquel, 90% da quantidade de partida de 5 ppm foi adsorvida e deste modo removida a partir da solução.

Exemplo 2

No Exemplo 2, é determinada a capacidade de adsorção do carbonato de cálcio natural reagido na superfície com relação aos microorganismos.

Uma suspensão de levedura de 100 ppm foi usada com uma contagem de germes de 6 * 10⁵ cfu/cm³. Em um primeiro experimento, a suspensão de levedura foi filtrada através de um filtro de papel de banda azul. Em um segundo experimento, a suspensão foi filtrada através de uma camada produzida a partir de carbonato de cálcio natural reagido na superfície, a camada tendo um diâmetro de 90 mm e uma espessura de 30 mm.

Duas amostras foram testadas e forneceram os mesmos resultados dentro de 0, 5%.

Primeiramente, carbonato de cálcio natural reagido na superfície:

Um carbonato de cálcio natural finamente dividido originário de Omey, França, foi suspenso de um modo a alcançar uma suspensão de aproximadamente 16%, em peso, de matéria seca. A suspensão assim formada foi então tratada através da adição lenta de ácido fosfórico em uma temperatura de aproximadamente 55°C, suficiente para prover um produto, que é caracterizado por uma área superficial específica de 35 m²/g de acordo com o padrão ISO 92777, e um número de diâmetro médio aproximado de 10 micrômetros, estimado a partir de imagens de microscopia eletrônica de varredura, obtida usando um microscópio eletrônico de varredura LEO 435 VPe.

Em segundo lugar, o carbonato de cálcio natural reagido na superfície:

Um carbonato de cálcio natural finamente dividido originário de Molde, Noruega, foi suspenso de um modo a alcançar uma suspensão de aproximadamente 16%, em peso, de matéria seca. A suspensão assim formada foi então tratada através da adição lenta de ácido fosfórico em uma temperatura de aproximadamente 55°C, suficiente para prover um produto caracterizado por uma área superficial específica BET de 50 m²/g, de acordo com o padrão ISO 92777, e um número de diâmetro médio aproximado de 20 micrômetros, estimado a partir de imagens de microscópio eletrônico usando um microscópio eletrônico de varredura

LEO 435 VPe.

Os resultados são apresentados na Tabela 2.

Tabela 2: Filtração da suspensão de levedura através de diferentes materiais de filtro

	Contagem de germes da suspensão (cfu/ml)
Suspensão não- tratada	6 * 10⁵
Suspensão após a filtração através de papel de filtro	6 * 10⁵
Suspensão após a filtração através da camada de filtro produzida a partir de carbonato de cálcio reagido na superfície	7 * 10³

Os resultados indicam que o uso do carbonato de cálcio natural 20 reagido na superfície reduziu a contagem de germes em um fator de 100.

Exemplo 3

No Exemplo 3, a água de rio foi submetida ao método de purificação da presente invenção. 100 ppm de carbonato de cálcio natural reagido na superfície e 4 ppm de cloreto de alumínio foram suspensos em uma amostra de água de rio. Após foi minutos, os sólidos floculados foram filtrados e o filtrado foi analisado quanto a seu conteúdo de ferro e manganês.

O carbonato de cálcio natural reagido na superfície usado no 5 Exemplo 3 foi preparado como se segue :

Um carbonato de cálcio natural finamente dividido de Vermont, U. S. A., contendo 800 ppm de óxido de magnésio e 2500 ppm de dispersante poliacrilato aniônico por equivalente em grama seco de carbonato de cálcio, foi suspenso de um modo a que seja alcançada uma suspensão de aproximadamente 16%, em peso, de carbonato de cálcio. A suspensão assim formada foi então tratada pela adição lenta de um ácido fosfórico, em uma temperatura de aproximadamente 55°C, suficiente para prover um produto caracterizado por uma área superficial específica BET de 68 m²/g, de acordo com o padrão ISSO 92777, e um d50 de 10 micrômetros, medido através do

Sedigraph™ 5100 de Micromeritics™.

Os resultados estão sumariados na Tabela 3.

Tabela 3: Tratamento de água de rio com o carbonato de cálcio tratado na superfície:

	Quantidade de ferro (mg/1)	Quantidade de manganês (mg/1)
Amostra de água de rio antes do tratamento	2,03	0,88
Amostra de água de rio após o tratamento	0,023	0,104

Os resultados indicam claramente que o tratamento de carbonato de cálcio natural reagido na superfície reduz as quantidades de íons de metal pesado, tais que o ferro e o manganês.

Exemplo 4

O exemplo refere-se ao processo de tratamento da água proveniente de amostras de lama, que foram providas a partir de uma planta de esgoto municipal. A estas amostras, foram adicionadas as composições que se seguem, em quantidades variáveis.

(a) poliacrilamida catiônica tendo unidades de monômero de ácido acrílico catiônico, a poliacrilamida sendo comercializada sob a marca registrada Praestol™ 857 BS.

(b) a poliacrilamida mencionada sob (a), em combinação com cloreto de ferro (III). FeCl₃ foi provido como uma solução aquosa a 10%, em volume, (c) a poliacrilamida mencionada sob (a), em combinação com o carbonato de cálcio natural reagido na superfície.

Carbonato de cálcio natural finamente dividido de Vermont, U.S.A., contendo 800 ppm de óxido de magnésio e 2500 ppm de dispersante poliacrilato aniônico por grama seco de carbonato de cálcio, foi suspenso de um modo a que fosse alcançada uma suspensão de aproximadamente 16%, em peso, de carbonato de cálcio. A suspensão assim formada foi então tratada pela adição lenta de ácido fosfórico em uma temperatura de aproximadamente 55°C, suficiente para que fosse provido um produto caracterizado por uma área superficial BET de 68 m²/g, de acordo com o padrão ISO 92777, e um d50 de 10 micrômetros, medido através do Sedigraph™ 5100 de Micromeritics™.

O produto foi seco por pulverização, usando um secor de pulverização Mobil Minor de Niro A/S.

Cada amostra foi submetida ao Método de Teste de Peneiramento acima descrito e o período de tempo para a remoção de água do filtrado, assim como a claridade da água, que flui através do filtro, foram determinados.

Os resultados estão sumariados na Tabela 4.

Tabela 4: Remoção de água de acordo com o Método de Teste de Peneiramento

	Tempo de Remoção de água (s)	Claridade	Tempo de Remoção de água (s)	Claridade	Tempo de Remoção de água (s)	Claridade	Tempo de Remoção de água (s)	Claridade
	com a quantidade adicionada de PAA de 4,5 kg/t de matéria seca	com a quantidade adicionada de PAA de 4,8 kg/t de matéria seca	com a quantidade adicionada de PAA de 5,2 kg/t de matéria seca	com a quantidade adicionada de PAA de 5,5 kg/t de matéria seca
Poliacrilamida sem pré- tratamento	83	6	38	10	25	19	17	34
PAA com 1 kg de FeCl₃/m³ de lama	16	46	12	46	11	46	10	46
PAA com 1 kg de lama CC/m³ reagidos na superfície	26	5	22	16	18	26	17	46
PAA com 2 kg de FeCl₃/m³ de lama	18	46	14	46	12	46	9	46
PAA com 2 kg de lama CC/m³ reagidos na superfície	22	46	18	46	17	46	14	46

Os resultados indicam que o carbonato de cálcio natural reagido na superfície em combinação com um agente de floculação 5 polimérico, tal que poliacrilamida, é um sistema de floculação eficiente, comparável com os sistemas de floculação comumente usados, tais que o cloreto de ferro (III) em combinação com poliacrilamida.

Exemplo 5

Este exemplo refere-se ao processo de tratamento de água 10 proveniente de amostras de lama, que foram providas a partir de uma planta de esgoto municipal. A estas amostras, foram adicionadas as composições que se seguem, em quantidades variáveis:

(a) uma poliacrilamida catiônica tendo unidades de monômero ácido acrílico catiônico, a poliacrilamida sendo comercializada sob a marca registrada Praestol™ 853 BC, (b) a poliacrilamida mencionada sob (a) em combinação com cloreto de ferro (III). FeCl₃ foi provido como uma solução aquosa a 10 % em volume, (c) a poliacrilamida mencionada sob (a) em combinação com o carbonato de cálcio natural reagido na superfície,

O carbonato de cálcio natural reagido na superfície foi preparado como acima indicado no Exemplo 4.

Cada amostra foi submetida ao Método de Teste de

Peneiramento, acima descrito, e o período de tempo para a remoção de água do filtrado, assim como a claridade da água, que corre através do filtrado foram determinados.

Os resultados estão sumariados na Tabela 5.

Tabela 5: Remoção de água de acordo com o Método de Teste de

Peneiramento

	Tempo de remoção de água fsl	Claridade .......	Tempo de remoção de água [s]	Claridade	Tempo de remoção de água [s]	Claridade
	com a quantidade adicionada de PAA de 4,8 kg/t de matéria seca	com a quantidade adicionada de PAA de 5,2 kg/t de matéria seca	com a quantidade adicionada de 5,5 kg/t de matéria seca
Poliacrilamida sem pré- tratamento	40	16	25	21	17	26
PAA com 0,5 kg de FeCl₃/m³ de lama	31	20	18	27	16	32
PAA com 0,5 kg de lama CC/m³reagidos na superfície	32	18	23	22	20	26
PAA com 2 kg de FeCl₃/m³ de lama	10	46	9	46	8	46
PAA com 2 kg de lama CC/m³ lama reagidos na superfície	24	28	19	33	14	46

Os resultados indicam que o carbonato de cálcio natural reagido na superfície em combinação com um agente de floculação polimérico, tal que poliacrilamida, constitui um sistema de floculação eficiente, comparável a sistemas de floculação comumente usados, tais que o cloreto de ferro (III), em combinação com poliacrilamida.

Exemplo 6

O exemplo refere-se ao processo de tratamento de água proveniente de suspensões de argila. Estas amostras de suspensão de argila foram tratadas com um agente de floculação de cloreto de ferro (III), um carbonato de cálcio reagido na superfície, que foi preparado na presença de silicato e que é estabilizado por um dispersante catiônico (abreviado como CCI), e um carbonato de cálcio reagido na superfície sem dispersante (abreviado como CC2), respectivamente. Em alguns experimentos, um agente de floculação poliacrilamida, seja PAA1 ou PAA2, foi adicionalmente usado.

Para cada amostra, foram medidas as propriedades que se seguem:

(i) turvação da solução após a sedimentação, (ii) o tempo requerido para que seja alcançado o valor de turvação final, (iii) massa, volume, e densidade da torta de filtro.

O carbonato de cálcio natural reagido na superfície CCI foi preparado como se segue:

Uma suspensão com um alto teor de sólidos de carbonato de cálcio finamente dividido, proveniente de Vermont, U.S.A., é diluída de um modo a que seja alcançada uma suspensão de aproximadamente 20%, em peso, de matéria seca. A suspensão assim formada é então tratada pela adição simultânea lenta de ácido fosfórico e silicato de sódio, em uma temperatura de aproximadamente 55°C. Uma suspensão de 19%, em peso, de matéria seca, de um produto caracterizado por uma área superficial específica BET de 55 m²/g e um d50 de 1,5 pm, medida por meio de um Sedigraph™ 5100 de Micromeritics™ é obtida.

A suspensão é então submetida à remoção de água a 32%, em peso, de matéria seca e subsequentemente dispersada usando um dispersante catiônico.

O carbonato de cálcio natural reagido na superfície CC2 foi preparado como se segue:

Carbonato de cálcio natural finamente dividido originário de Omey, França, é suspenso de um modo a que seja alcançada uma suspensão de aproximadamente 20%, em peso, de matéria seca. A suspensão assim formada é então tratada pela adição lenta de ácido fosfórico, em uma temperatura de aproximadamente 55°C. Uma suspensão de produto caracterizado por uma área superficial específica BET de 41 m²/g de acordo com o padrão ISO 92777, um d50 de 1,5 pm medido por meio de um Sedigraph™ 5100 de Micromeritics™ é obtida.

Poliacrilamida PAA 1 é um agente de floculação catiônico, a carga positiva sendo introduzida através de unidades derivativas de acrilamida. PAA 1 está disponível sob a sua marca registrada PRAESTOL® 611.

Poliacrilamida PAA2 é um agente de floculação aniônico médio, disponível sob a sua marca registrada PRAESTOL® 2540.

Os resultados estão sumariados na Tabela 6.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo para a purificação da água, caracterizado pelo fato de que a água a ser purificada é colocada em contato com um carbonato de cálcio natural reagido na superfície através de filtração superficial,

5 filtração em profundidade e/ou filtração de aluvião, o processo compreendendo ainda a adição de um agente de floculação polimérico à água a ser purificada, subsequentemente à adição do carbonato de cálcio natural tratado na superfície, o carbonato de cálcio natural reagido na superfície sendo o produto de reação de um carbonato de cálcio natural com

10 um ácido e dióxido de carbono, que é formado in situ pelo tratamento com ácido e/ou suprido externamente, e o carbonato de cálcio sendo preparado como uma emulsão aquosa tendo um pH de mais do que 6,0, medido a 20°C, em que o pH da água a ser purificada é ajustado a um valor de mais do que 6,5, antes de ser colocado em contato com o carbonato de cálcio

15 natural reagido na superfície.
2. Processo de acordo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o carbonato de cálcio natural reagido na superfície é preparado como uma suspensão aquosa tendo um pH de mais do que 6,5, de um modo preferido de mais do que 7,0 e de um modo mais

20 preferido de 7,5, medido a 20°C.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o carbonato de cálcio natural é selecionado a partir de um mármore, uma calcita, um gesso, uma dolomita, uma pedra calcária, ou misturas dos mesmos.

25
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o ácido possui um pKa a 25°C de

2,5 ou menos.
5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o ácido possui um pKa a 25°C de 0 ou menos.

Petição 870180046101, de 29/05/2018, pág. 10/15
6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o ácido é o ácido sulfúrico, o ácido clorídrico, ou misturas dos mesmos.
7. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado 5 pelo fato de que o ácido possui um pKa a 25°C de a partir de 0 a 2,5.
8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o ácido é H₂SO₃, HSO₄ ^-, H3PO4, ácido oxálico, ou misturas dos mesmos.
9. Processo de acordo com qualquer uma das 10 reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o carbonato de cálcio natural é reagido com o ácido e/ou dióxido de carbono, na presença de pelo menos um composto selecionado a partir do grupo, que consiste de silicato, sílica, hidróxido de alumínio, aluminato de metal alcalino terroso, óxido de magnésio, ou misturas dos mesmos.

15 10. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um silicato é selecionado a partir de silicato de alumínio, um silicato de cálcio, ou um silicato de metal alcalino terroso.

11. Processo de acordo com qualquer uma das

20 reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o carbonato de cálcio natural reagido na superfície possui uma área superficial específica de a partir de 5 m²/g a 200 m²/g, medida usando nitrogênio e é usado o método BET de acordo com a ISO 9277.

12. Processo de acordo com qualquer uma das

25 reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o carbonato de cálcio natural reagido na superfície possui um diâmetro de grão médio de a partir de 0,1 a 50 pm, medido de acordo com o método de sedimentação.

13. Processo de acordo com qualquer uma das

Petição 870180046101, de 29/05/2018, pág. 11/15 reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o carbonato de cálcio natural reagido na superfície possui uma porosidade de intrapartícula dentro da faixa de 20% a 40%, em volume, medida através de porosimetria de mercúrio.

5 14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o carbonato de cálcio natural reagido na superfície é adicionado à água a ser purificada sob a forma de uma suspensão aquosa, opcionalmente estabilizada com um dispersante.
10 15. Processo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o carbonato de cálcio natural reagido na superfície é estabilizado com um dispersante catiônico, e em que o carbonato de cálcio natural reagido na superfície foi preparado a partir de mármore, na presença de pelo menos um silicato.
15 16. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que o carbonato de cálcio natural reagido na superfície é suspenso na água a ser purificada sob a forma de pó e/ou sob a forma de grânulos.

17. Processo de acordo com a reivindicação 1, 20 caracterizado pelo fato de que o agente de floculação polimérico é aniônico. 18. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o agente de floculação polimérico é

catiônico.

25 19. Processo de acordo com a reivindicação 17 ou 18, caracterizado pelo fato de que o agente de floculação polimérico é poliacrilamida.
20. Processo de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a poliacrilamida possui um peso molecular

Petição 870180046101, de 29/05/2018, pág. 12/15 médio em peso Mw está em uma faixa de 100.00 g/mol a 10.000.000 g/mol.
21. Processo de acordo com a reivindicação 19 ou 20, caracterizado pelo fato de que a poliacrilamida possui uma carga total

5 negativa e compreende unidades de comonômero derivadas de ácido (met)acrílico.
22. Processo de acordo com a reivindicação 19 ou 20, caracterizado pelo fato de que a poliacrilamida possui uma carga total positiva e compreende unidades de comonômero derivadas a partir de

10 aminoalquil(met)acrilatos.
23. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a água a ser purificada é selecionada a partir de água residual industrial, água potável, água residual urbano, água residual a partir de cervejarias e de outras

15 indústrias de bebida, ou água na indústria de papel.
24. Processo de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que a água a ser purificada contém impurezas de metal pesado e/ou impurezas orgânicas.
25. Processo de acordo com a reivindicação 23 ou 24, em 20 que a água a ser purificada contém microorganismos.
26. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 a 25, caracterizado pelo fato de que a água a ser purificada contém pelo menos um composto selecionado a partir de compostos policíclicos, colesterol, e/ou compostos de ruptura endócrina.

25
27. Processo de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que o carbonato de cálcio natural reagido na superfície é usado em combinação com carvão ativado.
28. Uso de carbonato de cálcio natural reagido na superfície, caracterizado pelo fato de que o carbonato de cálcio natural

Petição 870180046101, de 29/05/2018, pág. 13/15 reagido na superfície é usado em combinação com o agente de floculação polimérico usado no processo conforme definido em qualquer uma das reivindicações 17 a 22.

Petição 870180046101, de 29/05/2018, pág. 14/15