BRPI0809374A2 - Sistema de purificação de água, método de purificação de água, uso de uma composição purificadora de água, método de formação e preenchimento de um sachê e uso de grânulos de hipoclorito de cálcio - Google Patents
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Description
Relatório Descritivo
SISTEMA DE PURIFICAÇÃO DE ÁGUA, MÉTODO DE PURIFICAÇÃO DE ÁGUA, USO DE UMA COMPOSIÇÃO PURIFICADORA DE ÁGUA, MÉTODO
DE FORMAÇÃO E PREENCHIMENTO DE UM SACHÊ E USO DE GRÂNULOS DE HIPOCLORITO DE CÁLCIO
CAMPO DA INVENÇÃO
A invenção refere-se a um sistema de purificação de água, a um método de purificação de água utilizando o sistema e a um método de fabricação do 10 sistema de purificação de água. A invenção se refere, particularmente, a um sistema de purificação de água para acondicionar pequenas quantidades de desinfetante à base de cloro sólido que fica estável durante um longo período de tempo, desse modo, garante-se que cloro suficiente esteja disponível para exterminar microorganismos nocivos na água a fim de torná-la segura para 15 consumo humano.
ANTECEDENTES E TÉCNICA ANTERIOR
Há bilhões de pessoas, especialmente nos países subdesenvolvidos e desenvolvidos, especialmente nas áreas rurais, que não possuem água encanada em suas casas. Sistemas municipais de tratamento de água geralmente não estão disponíveis nessas áreas. A água precisa ser coletada de fontes como rios, poços, lagos, riachos e poços perfurados, colocada em panelas, e ser armazenada em suas residências tanto para cozinhar como para beber. Tal água é geralmente infectada por microorganismos nocivos como cisto, vírus e bactérias. A mortalidade e morbidez especialmente em recémnascidos e crianças pequenas é alta nessas áreas devido ao consumo de tal água contaminada. De modo geral, as pessoas estão se dando conta que ferver a água a torna microbiologicamente segura, porém muitas pessoas apenas aquecem a água a cerca de 60 a 70°C em vez de ferver durante 20 minutos como recomendado pela WHO. Além disso, ferver a água é dispendioso e requer disponibilidade de combustível como carvão, querosene ou madeira que vêm se tornando cada vez mais escassos. Sistemas domésticos de purificação avançados como UV (ultravioleta), RO (osmose reversa) etc., requerem fluxo contínuo de água e eletricidade que também não está disponível em uma base contínua nessas áreas. Assim, sempre houve a 5 necessidade de proporcionar um método simples, fácil de usar, de baixo custo e seguro para proporcionar a exigência de água potável para essas pessoas.
Desinfetantes à base de halogênio foram tradicionalmente usados para exterminar os microorganismos na água. Tais desinfetantes incluem iodo, resinas iodadas, compostos à base de cloro como hipoclorito de cálcio, ácido 10 dicloroisocianúrico de sódio (NaDCCA), ácido tricloroisocianúrico (TCCA) etc. Esses desinfetantes são muito eficazes para exterminar microorganismos, porém cada um possui suas próprias limitações e problemas inerentes. A água das fontes subterrâneas mencionada acima não só é contaminada por microorganismos como também outros contaminantes como poeira e sujeiras e 15 impurezas dissolvidas em quantidades-traço como impurezas orgânicas, sais dissolvidos e resíduos de pesticida. Também é importante remover essas impurezas para tornar a água adequada para consumo humano. Em tais situações uma combinação de floculação e desinfecções foi sugerida e usada no passado.
2 0 O documento W096/32194 (1996, Truetech) descreve uma composição
para tratamento de água em forma de dose unitária, por exemplo, um tablete capaz de purificação de água em batelada para beber compreendendo basicamente um agente desinfetante que é um composto de organocloro, um agente coagulante-precipitado, um floculante primário e um secundário, um 25 agente de dispersão-tampão, uma matriz de aglomeração e pré-filtro e um absorvente de troca iônica volumoso. Os presentes inventores descobriram que o uso de composto organocloro é eficaz para desinfecção e o tablete possui alta estabilidade em termos de cloro disponível mesmo quando armazenado durante longos períodos de tempo em condições quentes e úmidas. Entretanto, 30 os compostos de organocloro sofrem a desvantagem que após o cloro ser liberado do composto quando esse for dissolvido em água, o composto orgânico residual, por exemplo, ácido cianúrico é prejudicial e deve ser removido da água. Isso requer o uso de sequestrantes como carbono ativado que podem ser inconvenientes de se usar pelo usuário doméstico.
O documento W002/00557 (P&G) descreve uma composição de 5 purificação de água que compreende essencialmente um coagulante primário, um floculante de ligação, um auxiliar coagulante e opcionalmente um desinfetante. Esse pedido de patente também reivindica um método para clarificar e purificar água, que compreende diversos estágios selecionados a partir de coagulação e floculação, desinfecção, filtração, neutralização e 10 nutrição.
O documento EP0066421 (Buchan, 1982) descreve uma composição em forma de dose unitária para purificação em batelada em uma única etapa de quantidade relativamente pequena de água utilizando uma combinação de sal metálico inorgânico sólido tendo cátion trivalente, um álcali sólido solúvel em 15 água, um colóide hidrofílico polimérico aniônico sólido e opcionalmente um bactericida.
Embora ambas as publicações acima, de P&G e de Buchan, se refiram à purificação de água utilizando uma combinação de floculação e desinfecção (utilizando compostos à base de cloro inorgânico), a descrição nessas se 2 0 referem a composições compreendendo uma dose unitária onde toda a composição é misturada e acondicionada para uso pelo consumidor. As composições descritas nessas duas publicações são melhores do que aquela de Truetech em um sentido, pois os compostos de cloro inorgânico são usados como desinfetantes que são eficazes e possuem um resíduo que é inócuo para 2 5 consumo ao contrário de compostos de cloro orgânico. Os presentes inventores também vêm trabalhando nessa área há muito tempo e um problema que eles enfrentam é que os compostos de cloro inorgânico, como hipoclorito de cálcio, são muito instáveis especialmente na presença de umidade. Em uma formulação de dose única os outros ingredientes da composição como argila, etc são higroscópicos e tendem a acumular umidade resultando na instabilidade do composto de cloro, desse modo reduzindo a quantidade de cloro disponível pelo tempo que o consumidor usa a composição. A publicação acima de P&G fala sobre atingir a purificação ótima onde o agente desinfetante é, de preferência, usado em forma de liberação controlada, retardada, sustentada ou lenta. Meios para fornecer tal liberação 5 lenta incluem misturar ou revestir o composto de cloro com um material com solubilidade insatisfatória em água ou hidrofóbico. Os presentes inventores descobriram que esses tipos de composições requerem um longo tempo de agitação das composições com a água que será purificada para obter a dissolução e eficácia desejada e deseja-se proporcionar tempos de agitação 10 mais curtos para proporcionar facilidade de operação ao consumidor. Ademais, na técnica anterior, foram necessárias altas quantidades de composições de purificação para atingir a qualidade desejada de água purificada.
Os presentes inventores trabalharam diligentemente para solucionar esse problema e desenvolveram um sistema de purificação de água para garantir que a água purificada satisfaça os padrões desejados para remoção de microorganismos inseguros. O sistema envolve composto de cloro inorgânico dotado de propriedades pré-selecionadas e acondicionado em um sachê. A quantidade de cloro requerida em água para propósitos de desinfecção deve estar em uma estreita faixa, ou seja, 6 a 10 ppm por peso. Se for muito baixa, a desinfecção desejada não acontece no tempo desejado de menos de 5 minutos. Se for muito alta, altos níveis de soluções inibidoras devem ser usados em tratamentos subsequentes podendo alterar o gosto da água. Assim, a quantidade de composto de cloro inorgânico, como hipoclorito de cálcio, que será acondicionada em um sachê para uso por um consumidor doméstico com um recipiente de água de cerca de 10 a 50 litros é da ordem de 0,05 a 0,5 grama. É muito difícil acondicionar tais baixas quantidades de material especialmente material corrosivo, como hipoclorito de cálcio em um sachê. Isso é especialmente assim desde que a tecnologia seja destinada para o mercado de massa, onde bilhões de tais sachês terão de ser fabricados em baixo custo, alta confiabilidade e alta velocidade. Os presentes inventores pesquisaram em todo lugar uma tecnologia de acondicionamento para satisfazer essa exigência e não encontraram nenhuma. Embora algumas tecnologias disponíveis não possam satisfazer a exigência severa de pesagem precisa, outras tinham problemas com as propriedades de fluxo do composto de cloro usado. Os presentes inventores então se dedicaram a solucionar esse problema. Eles 5 descobriram que se o hipoclorito de cálcio satisfizer algumas propriedades préespecificadas, é possível acondicionar a pequena quantidade desejada em um sachê, satisfazer a alta precisão de pesagem, fornecer confiabilidade em acondicionamento em alta velocidade, garante-se que a estabilidade de armazenamento do composto de cloro acondicionado não seja comprometida. 10 O documento JP2002136975 (Anto KK) descreve um método para
medir, manipular e esterilizar uma pequena quantidade de água potável adicionando sulfato de cálcio a hipoclorito de cálcio para aumentar o volume de hipoclorito de cálcio. Os presentes inventores consideraram essa tecnologia inadequada, visto que o critério severo de estabilidade de armazenamento de 15 não mais de 20% de perda de cloro disponível na composição acondicionada, poderia não ser cumprido.
Desse modo, um objetivo da presente invenção é proporcionar um sistema de purificação de água que permite o acondicionamento de desinfetante inorgânico como hipoclorito de cálcio em um sachê em pequenas quantidades de 0,05 a 0,5 grama.
Outro objetivo da presente invenção é proporcionar um sistema de purificação de água com um sachê contendo 0,05 a 0,5 grama de hipoclorito de cálcio onde a perda de cloro disponível não é maior que 20% quando armazenado a 40°C e 85% de umidade relativa durante três meses.
Ainda outro objetivo da presente invenção é proporcionar um método
para formar e acondicionar sachês contendo 0,05 a 0,5 grama de hipoclorito de cálcio em uma máquina de alta velocidade, alta confiabilidade de pesagem ao mesmo tempo em que não compromete a estabilidade de armazenamento do hipoclorito de cálcio.
Ainda outro objetivo da presente invenção é proporcionar um sistema de
purificação de água que garante que a purificação de água bruta cumpra o critério severo da OMS de remoção de 6 unidades de Iogs de bactérias, 4 unidades de Iogs de vírus e 3 unidades de Iogs de cistos utilizando os meios de floculação-desinfecção.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
De acordo com um aspecto da presente invenção proporciona-se um sistema de purificação de água que compreende um sachê contendo 0,05 a 0,5 grama de grânulos de hipoclorito de cálcio tendo 55 a 68% de cloro disponível, e até 3% de umidade, pelo menos 80% dos ditos grânulos com um tamanho de partícula entre 300 a 850 mícrons.
De acordo com um aspecto preferido da invenção, o sistema de purificação de água compreende um sachê dotado de dois compartimentos, um primeiro compartimento contendo 0,05 a 0,5 grama de grânulos de hipoclorito de cálcio com 55 a 68% de cloro disponível, e até 3% de umidade, pelo menos 15 80% dos ditos grânulos com um tamanho de partícula entre 300 a 850 mícrons e um segundo compartimento contendo uma composição floculante.
É particularmente preferido que o sachê do sistema de purificação de água da invenção seja feito de um laminado de um polímero e um metal.
De acordo com outro aspecto da invenção proporciona-se um método de purificação de água utilizando o sistema de purificação de água da invenção compreendendo a etapa de misturar os conteúdos do sachê com a água que será purificada.
Ainda de acordo com outro aspecto da invenção proporciona-se um método para formar e preencher o sachê do sistema de purificação de água da invenção compreendendo as etapas de
(a) formar um sachê vedando as bordas de sobreposição longitudinais e inferiores de dois laminados sobrepostos;
(b) preencher o sachê formado desse modo com os ditos grânulos de hipoclorito de cálcio de um recipiente de volume predeterminado; e
(c) vedar à quente as bordas superiores de sobreposição. DESCRIÇÃO DETALHADA PA INVENÇÃO
Todas as partes aqui são por peso a menos que especificado em contrário.
O primeiro aspecto da invenção proporciona um sistema de purificação 5 de água que compreende um sachê contendo uma quantidade muito pequena de um desinfetante seletivo, em outras palavras, hipoclorito de cálcio que possui propriedades muito seletivas. Os presentes inventores descobriram que para satisfazer a exigência de consumidores individuais e suas famílias que têm a necessidade de água potável em panelas ou baldes de cerca de 10 a 50 10 litros por dia, requer-se fornecer uma quantidade muito pequena de um composto de cloro para desinfecção da água na ordem de 0,05 a 0,5 grama. O peso do composto de cloro é diferente dependendo do composto selecionado, seu peso molecular e seu cloro disponível, porém está dentro dessa faixa de peso.
O termo “cloro disponível” é amplamente usado na indústria de
purificação de água. Esse termo foi originado para comparar o poder branqueador ou oxidante ou desinfetante potencial de compostos de cloro. Isso é realizado por uma análise quantitativa do cloro que está disponível para oxidação, por um método conhecido como método iodométrico. O termo “cloro 20 disponível” é o peso calculado de molécula de cloro (CI2) que é exigido para liberar a mesma quantidade de molécula de iodo (I2). Como apenas metade da molécula de cloro é de valência positiva (estado de oxidação +1), quando em solução, o teor de cloro disponível de qualquer composto de cloro que possui Cl+ (por exemplo, HOCI) será sempre duas vezes a quantidade desse cátion 25 presente.
Em suma, o termo “cloro disponível” se refere ao poder oxidante do composto testado. Mais informações podem ser encontradas em “Handbook of chlorine and alternative disinfectants”, fourth edition, Geo. Clifford White, (John Wiley & sons Inc.)
A maioria dos desinfetantes à base de cloro são muito instáveis,
especialmente na presença de umidade e ar e em altas temperaturas como 30 a 45°C que são predominantes em países tropicais. O hipoclorito de cálcio é um desinfetante à base de cloro inorgânico sólido comumente usado. Esse está geralmente disponível em duas formas. A forma mais comum possui a fórmula Ca(OCI)CI e é comumente referida como pó branqueador estabilizado 5 (SBP). O pó branqueador estabilizado comercialmente disponível geralmente possui cloro disponível em quantidades na faixa de 30 a 35%, em peso. O SBP está geralmente disponível em pó fino e em baixo teor de umidade de menos de 1%, em peso. A outra forma de hipoclorito de cálcio é chamada de hipoclorito de alta resistência e possui a fórmula química Ca(OCI)2. Esse pode 10 ser comercialmente adquirido em cloro disponível na faixa de 60 a 65%, em peso. O hipoclorito de alta resistência comercial está geralmente disponível em um teor de umidade na faixa de 5 a 10%, em peso.
Quando os presentes inventores se dedicaram a encontrar uma solução para o presente problema de proporcionar um sistema de purificação de água que pode desinfetar a água para consumidores individuais e suas famílias nas áreas rurais, eles perceberam que o desinfetante que será acondicionado terá de estar em quantidades muito pequenas de menos de 0,5 grama e geralmente menor que 0,1 grama. Esses descobriram que as tecnologias de acondicionamento de tais pequenas quantidades de materiais não são muito 2 0 precisas e confiáveis especialmente para materiais corrosivos como compostos de cloro. Esses tentaram adicionar várias cargas que aumentam o peso do material que será acondicionado. Esses também trabalharam em várias condições de processamento, opções de formação de tabletes e utilizando vários desinfetantes, cada um com diversas propriedades. Esses descobriram 2 5 que muitas condições deveriam ser cumpridas de modo que o produto possa satisfazer todas as exigências do consumidor. O produto deve ser acondicionado de modo que esse seja estável para permitir a quantidade suficiente de cloro para garantir a desinfecção, ao mesmo tempo o teor de cloro disponível não deve ser tão alto a ponto de tornar difícil o consumo da água. Com a maioria das opções testadas, os inventores encontraram muitos problemas diferentes como precisão em pesagem, obstrução e falta de confiabilidade no preenchimento do sachê devido a problemas de fluxo do pó/grânulos, estabilidade insatisfatória do composto de cloro acondicionado, dissolução lenta do grânulo/pó entre um grande número de outros problemas. Os presentes inventores descobriram que apenas quando o hipoclorito de 5 cálcio tiver as propriedades altamente seletivas de teor de umidade de menos de 3% e cloro disponível de 55 a 68%, em peso, um tamanho de partícula de mais de 80% na faixa de tamanho de 300 a 850 mícrons, será possível acondicionar o mesmo em um sachê em quantidades na faixa de 0,05 a 0,5 grama e ainda satisfazer todas as exigências contrastantes descritas acima. Se 10 alguma dessas propriedades não for satisfeita, um ou mais dos problemas ocorrerem, não será possível cumprir os objetivos da invenção.
Prefere-se que pelo menos 90% dos grânulos, com mais preferência, pelo menos 95% de grânulos de hipoclorito de cálcio estejam na faixa de tamanho de 300 a 850 mícrons, sendo que os ditos grânulos possuem menos 15 de 3% de umidade e 55 a 68% de cloro disponível. Prefere-se que o hipoclorito de cálcio possua cloro disponível na faixa de 60 a 68%, em peso, com mais preferência, 60 a 65%, em peso. De acordo com o sistema de purificação de água da invenção, o sachê contém, de preferência, 0,1 a 0,25 grama de grânulos de hipoclorito de cálcio. O hipoclorito de cálcio que possui a fórmula 20 química de Ca(OCI)2 é especialmente preferido. Prefere-se que o sachê contenha adicionalmente 2 a 10% de óxido de cálcio com relação ao peso dos grânulos de hipoclorito de cálcio. Descobriu-se que tais composições que compreendem óxido de cálcio proporcionam estabilidade adicionalmente aumentada.
O material de acondicionamento também é importante para obter uma
estabilidade ótima e outras propriedades desejadas do desinfetante acondicionado. O material de acondicionamento é, de preferência, um laminado que compreende uma camada de alumínio e uma camada de polietileno. A camada de polietileno está geralmente em contato com os 30 grânulos de hipoclorito de cálcio. A camada de alumínio está fora da camada de polietileno. A camada de alumínio pode ser opcionalmente disposta em camadas com outra camada ou mais camadas poliméricas. O polímero adequado é tereftalato de polietileno (PET). A camada interna de polietileno possui, de preferência, uma espessura na faixa de 30 a 100 mícrons, com mais preferência, na faixa de 35 a 75 mícrons. A espessura da camada de alumínio 5 está, de preferência, na faixa de 5 a 15 mícrons, com mais preferência, na faixa de 8 a 12 mícrons.
Os grânulos de hipoclorito de cálcio no sistema de purificação de água estão tão presentes que quando agitados na água que será purificada esses se dissolvem em menos de um minuto. Utilizando-se o sistema de purificação de 10 água da invenção o cloro disponível nos ditos grânulos reduz em menos de 20%, com mais preferência, menos de 10%, quando o sachê for armazenado durante três meses a 40°C e 85% de umidade relativa.
Um aspecto preferido da invenção proporciona um sistema de purificação de água onde o sachê contém dois compartimentos, sendo que um 15 primeiro compartimento contém os grânulos de hipoclorito de cálcio e um segundo compartimento contém uma composição floculante. Quando o sachê compreende dois compartimentos, é especialmente preferido que a área de superfície externa do dito primeiro compartimento seja menor que a área de superfície externa do dito segundo compartimento. O motivo de se utilizar a 2 0 relação de área de superfície é que a área de superfície para entrada de umidade precisa ser mínima para garantir a mínima entrada de umidade para estabilidade máxima.
A composição floculante presente no segundo compartimento compreende, de preferência, um agente coagulante, que é um sal solúvel em 2 5 água de um metal inorgânico trivalente; um agente floculante, que é um polímero solúvel em água de alto peso molecular; e uma argila adsorvente.
O agente coagulante é um composto que é um sal metálico inorgânico solúvel em água que possui cátion trivalente. Os cátions trivalentes adequados são Al3+ e Fe3+. O coagulante é geralmente isento de átomos de carbono. Exemplos de agentes coagulantes são sulfato férrico, sulfato de alumínio e cloreto de polialumínio. Sem se ater à teoria, acredita-se que esses agentes coagulantes quando adicionados a água formam compostos de hidróxido gelatinoso em pH maior ou igual a 6. O mecanismo de coagulação através da formação de hidróxido gelatinoso é ótimo quando o pH for ajustado entre 6 e 8,5. O precipitado gelatinoso arrasta partículas finas suspensas e micróbios à 5 medida que esse se assenta ou coagula. O agente coagulante está, de preferência, presente em uma quantidade na faixa de 5 a 50%, com mais preferência, de 15 a 40%, em peso, da composição floculante.
O agente floculante na composição floculante dessa invenção é um composto que é um polímero solúvel em água de alto peso molecular. 10 Exemplos de agentes floculantes são polissacarídeos (dextrano celuloses), proteínas, celuloses modificadas (hidroxietil/hidroxipropil ou carboximetil), e poliacrilamidas, de preferência, poliacrilamida de alto peso molecular. Preferese especialmente que a poliacrilamida seja aniônica ou não-ionicamente modificada, com mais preferência, anionicamente modificada. Os pesos 15 moleculares adequados dessas poliacrilamidas estão na faixa de 105 a 107. O agente floculante preferido é Superfloc (de Cytec). As quantidades preferidas do agente floculante são de 0,5 a 15%, com mais preferência, de 1 a 10% e, com mais preferência, de 2 a 8%, em peso, da composição floculante.
A argila adsorvente na composição floculante consiste naquelas argilas 2 0 que são capazes de adsorver altos níveis de agia e compostos orgânicos ou inorgânicos. Exemplos de argila que podem ser incluídos são argila Montmorilonita (argila esmectita dioctaédrica), Laponita, Hectorita, Nontronita1 Saponita, Volconsita, Sauconita, Beidelita, Alevarlita, llita, Halosita, Atapulgita, Mordenita, Caulins e Bentonita. Uma argila altamente preferida de acordo com 2 5 essa invenção é a argila Bentonita. Quando incluída, a argila adsorvente está presente em uma quantidade na faixa de 5 a 75%, com mais preferência, de cerca de 10 a 60%, em peso, da composição floculante.
A composição floculante compreende, de preferência, uma solução inibidora que é capaz de reagir com cloro tornando assim a água adequada para consumo humano. As soluções inibidoras adequadas são tiossulfato de sódio ou ácido ascórbico. A solução inibidora está, de preferência, presente em uma quantidade na faixa de 1 a 20%, com mais preferência, de cerca de 2 a 12%, em peso, da composição floculante.
Outro ingrediente opcional que pode estar presente na composição floculante é um agente tampão capaz de manter o pH na faixa de 6 a 8,5 5 quando a composição floculante for dissolvida/dispersa em água. Os agentes tampão adequados são óxido de cálcio, carbonato de sódio ou bicarbonato de sódio. O agente tampão, quando presente, é incluído em uma quantidade na faixa de 0,5 a 10%, em peso, da composição floculante.
A composição floculante está, de preferência, presente no segundo compartimento do sachê em quantidades na faixa de 0,5 a 10 gramas, com mais preferência, na faixa de 1 a 5 gramas.
De acordo com outro aspecto da presente invenção, proporciona-se um método de purificação de água utilizando o sistema de purificação de água da invenção que compreende a etapa de misturar os conteúdos do sachê com a água que será purificada.
Quando o sachê for configurado com dois compartimentos, o método preferido de purificação de água compreende as etapas de (i) misturar os conteúdos do dito primeiro compartimento com água impura, seguido por; (ii) misturar os conteúdos do dito segundo compartimento, para formar flocos 20 nesse; e (iii) separar os ditos flocos da dita água impura para obter água purificada.
Os conteúdos do primeiro compartimento são geralmente misturados durante um período de tempo de 0,5 a 5 minutos e a água é então deixada em repouso durante um período de tempo de 2 a 10 minutos, após isso os 2 5 conteúdos do segundo compartimento são adicionados. A mistura é então misturada durante um período de tempo de 0,5 a 5 minutos e novamente deixada em repouso durante 2 a 10 minutos. A massa floculada é então deixada se assentar e então separada da mistura geralmente por filtração ou decantação. Um tecido simples pode ser usado para filtração.
Um lote de 10 a 50 litros de água pode ser purificado utilizando o
sistema de purificação de água da invenção. O método inventivo de purificação de água garante uma remoção de 6 unidades de Iogs de bactérias (exemplos 2 a 4), remoção de 4 unidades de Iogs de vírus (exemplos 5 e 6) e remoção de 3 unidades de Iogs de cistos (exemplo - 7).
Um método preferido de formação e preenchimento do sachê compreende as etapas de
(a) formar um sachê vedando as bordas longitudinais e inferiores de sobreposição de dois laminados sobrepostos;
(b) fornecer uma vedação ao longo de uma seção longitudinal do sachê para formar dois compartimentos;
(c) preencher o dito primeiro compartimento do sachê com os ditos
grânulos de hipoclorito de-cálcio de um recipiente de volume predeterminado e o dito segundo compartimento do sachê com a composição floculante; e
(d) vedar as bordas superiores de sobreposição.
Ainda de acordo com outro aspecto da invenção, proporciona-se grânulos de hipoclorito de cálcio com 55 a 68% de cloro disponível, e até 3% de umidade, pelo menos 80% dos ditos grânulos com um tamanho de partícula entre 300 a 850 mícrons para uso em acondicionamento em um sachê em uma quantidade na faixa de 0,05 a 0,5 grama.
A invenção será ilustrada agora pelos seguintes exemplos não2 0 limitativos.
EXEMPLOS
Exemplo 1 e Exemplo Comparativo -AaD
Exemplo 1
Uma amostra de hipoclorito de cálcio que possui a fórmula química
Ca(OCI)2 com 60% de cloro disponível foi seca a cerca de 2,8% de umidade. A amostra foi peneirada a um tamanho de partícula de modo que cerca de 95% das partículas possuam entre 300 a 800 mícrons. Uma máquina de acondicionamento de formação e preenchimento foi usada para acondicionar a 30 amostra em um sachê feito de um laminado que possui polietileno como a camada interna, tereftalato de polietileno como a camada externa e a camada de alumínio entre as duas. A máquina operou durante cerca de uma hora sem qualquer problema e cerca de dez sachês foram experimentados aleatoriamente e o peso dos grânulos de hipoclorito de cálcio nesses foram determinados. Procurou-se preencher os sachês com um peso alvo médio de 5 0,155 grama. Os dados sobre a variação de peso são mostrados na Tabela 1 Exemplo Comparativo - A
Os sachês de acordo com o Exemplo-1 foram fabricados, exceto pelo fato de que o hipoclorito de cálcio tinha um tamanho de partícula tal que 90% do tamanho de partícula estivesse na faixa de 500 a 2000 mícrons, 70% 10 estivesse na faixa de 300 a 800 mícrons e 10% estivesse na faixa de tamanho de 150 a 500 mícrons. Os dados sobre a variação de peso de dez tais sachês selecionados aleatoriamente estão resumidos na Tabela 1.
Tabela 1
Exemplo 1 Comp.Ex - A Peso Médio, gramas 0,155 0,165 Faixa em peso, gramas 0,150 a 0,158 0,151 a 0,180 Desvio padrão, gramas 0,003 0,011 15
Os dados na Tabela 1 indicam que o controle muito alto sobre a quantidade de hipoclorito de cálcio acondicionado em um sachê pode ser obtido utilizando o hipoclorito de cálcio que satisfaz as propriedades de acordo com a invenção (Exemplo 1) enquanto o controle é insatisfatório no exemplo 2 0 fora da invenção (Exemplo Comparativo - A).
Exemplo Comparativo - B
Os sachês foram acondicionados de acordo com o Exemplo 1, exceto pelo fato de que a umidade inicial do hipoclorito de cálcio era cerca de 5,9%. Esses sachês foram armazenados em uma câmara quente e úmida (85% de umidade relativa e 40°C) durante várias semanas. As amostras foram retiradas a cada semana. Os conteúdos dos sachês foram dissolvidos em 10 litros de água com agitação durante um minuto. O cloro disponível em 10 litros de água foi medido. Uma média de duas tais medidas está resumida na Tabela 2.
Exemplo 1
Estudos de armazenamento similares foram realizados com as amostras 5 preparadas de acordo com o Exemplo 1. Os dados sobre o cloro disponível como uma média de duas medidas estão resumidos na Tabela 2. O cloro disponível de mais de 6 ppm na água que será purificada é considerado aceitável após o armazenamento sob essas condições quentes e úmidas durante três meses.
10
Tabela-2
Exemplo - 1: Ex Comp-B: Umidade Inicial = 2,94% Umidade inicial = 5,87% Semana Cloro disponível (ppm) Semana Cloro disponível (ppm) 0 10,2 0 10,0 12 8,2 5 3,9 Os dados na Tabela 2 indicam que o hipoclorito de cálcio que possui propriedades fora da invenção (Exemplo Comparativo - B) fica instável em menos de 5 semanas de armazenamento enquanto a amostra de acordo com a invenção (Exemplo 1) cumpre os critérios de estabilidade desejados.
Exemplo Comparativo CeD: Hipoclorito de cálcio com cloro disponível e tamanho de partícula fora da faixa inventiva
Exemplo Comparativo - C: Uma amostra de hipoclorito de cálcio que 20 possui a fórmula química Ca(OCI)CI com cerca de 30% de cloro disponível e um teor de umidade de 1%, comercialmente disponível como pó branqueador estabilizado, foi usada para preencher sachês de 0,15 grama em uma máquina de acondicionamento de formação e preenchimento. O tamanho de partícula do hipoclorito de cálcio era tal que 90% das partículas tivessem um tamanho 2 5 menor que 250 mícrons. A observação durante o acondicionamento é resumida na Tabela 3. Exemplo Comparativo - D: Uma amostra de acordo com o Exemplo Comparativo - C foi granulada a um tamanho de partícula de modo que 90% das partículas estivessem na faixa de 500 a 1500 mícrons. A observação sobre a utilização de sachês acondicionados com essa amostra quando dissolvidos em 10 litros de água está resumida na Tabela 3.
Tabela 3
Exemplo Comparativo Observação C A operação de preenchimento foi difícil. As partículas de hipoclorito de cálcio ficaram presas às partes da máquina, o fluxo das partículas foi insatisfatório e a uniformidade desejada no preenchimento não foi obtida D Não se dissolveu completamente em água mesmo após agitação durante cinco minutos Os dados na Tabela 3 indicam que é muito difícil para o sachê acondicionar uma pequena quantidade de hipoclorito de cálcio com propriedades fora da faixa seletiva em termos de % de cloro disponível e tamanho de partícula.
Exemplos 2 a 7: Eficácia microbiolóqica do sistema da invenção Os sachês de acordo com o Exemplo 1 foram preparados. A água de teste com vários níveis de bactérias, poliovírus e cisto foi preparada e purificada utilizando os conteúdos dos sachês. A quantidade de remoção de Iog dos vários microorganismos foi medida. Os métodos para medir os microorganismos/hospedeiros estão descritos em detalhes na publicação “Tropical Medicine and International Health, volume 11 no 9 pp 1399-1405 2 0 September 2006, no artigo intitulado “Microbiological performance of a water treatment unit designed for household use in developing countries”, junto à Thomas Clasen, Suresh Nadakatti and Shashikala Menon.
Os dados estão resumidos na Tabela 4. Tabela 4
Micróbios Exemplo Cone. de Entrada Conc.de Redução Saída de Log Bactérias (E. Coli) 2 2x108/ 100 mL <10 8,30 3 2x106/ 100 mL <10 6,30 4 7x106/ 100 mL <10 6,80 Poliovírus 5 104'25 pfu/50 mL <10 4,25 6 104,10 pfu /100 mL <10 4,10 Cisto (irradiado) 7 5x1O4/L 50/L 3,00 Os dados na Tabela 4 indicam que a água de pureza microbiológica muito alta que satisfaz a redução de 6 unidades de Iogs de bactérias, redução de 4 unidades de Iogs de vírus e redução de 3 unidades de Iogs de cistos pode ser obtida utilizando o sistema da presente invenção.
Exemplo 8 e 9: Efeito de inclusão de óxido de cálcio:
Exemplo 8:
Uma amostra similar ao Exemplo 1 foi preparada, exceto pelo fato de que a quantidade de umidade no ponto de acondicionamento era 2,32%.
Exemplo 9:
Uma amostra similar ao Exemplo 8 foi preparada, exceto pelo fato de que o óxido de cálcio em 5%, em peso, de hipoclorito de cálcio foi incluído nos sachês.
No Exemplo 8 e 9 o peso alvo era 0,17 grama. Os sachês foram feitos a
partir de um laminado de 70 mícrons de polietileno na parte interna, sobrepostos por 12 mícrons de tereftalato de polietileno (PET), sobrepostos por
9 mícrons de alumínio, sobrepostos por 12 mícrons de PET. As amostras de sachê foram armazenadas em condição HH (40°C e 85% de umidade) durante várias semanas. As amostras foram retiradas a cada algumas semanas e os conteúdos de um sachê dissolvidos em 10 litros de água. O cloro disponível nos 10 litros de água foi medido. Os dados estão resumidos na Tabela 5. Tabela 5
Exemplo 8 Exemplo 9 Semana Cloro disponível (ppm) Semana Cloro disponível (ppm) 0 10,0 0 10,6 12 8,0 12 10,4 20 0,8 40 9,4 Os dados na Tabela 5 indicam que a amostra de acordo com a invenção (Exemplo 8) cumpre os critérios de armazenamento desejados de cloro 5 disponível mais de 6 ppm no armazenamento em condição HH durante 12 semanas. A inclusão de óxido de cálcio fornece estabilidade aumentada de mais de 40 semanas de armazenamento em condição HH.
Exemplos 10 a 19:
Saches com dois compartimentos foram fabricados em uma máquina de acondicionamento de formação e preenchimento. O primeiro compartimento foi acondicionado com 0,15 grama de grânulos de hipoclorito de cálcio da invenção e o segundo compartimento foi acondicionado com 1,85 grama da composição floculante como mostrado na Tabela - 6 abaixo.
Tabela-6
Primeiro compartimento Peso, gramas Hipoclorito de Cálcio* 0,15 Segundo Compartimento Peso, gramas Cloreto de polialumínio 0,40 Poliacrilamida 0,08 Argila bentonita 1,25 Tiossulfato de sódio anidroso 0,10 Óxido de cálcio 0,03 *Foram usados os grânulos de hipoclorito de cálcio de acordo com a invenção. Cerca de 3000 tais sachês foram preparados sem qualquer paralisação da máquina de acondicionamento. Cerca de dez amostras aleatoriamente selecionadas foram usadas para purificar a água com uma turbidez de cerca de 80 a 90 NTU. O método usado para purificar a água é determinado abaixo:
Método de purificação de água:
Preparou-se a água de teste com a quantidade indicada de turbidez. Os conteúdos do primeiro compartimento foram adicionados a 10 litros de água de teste e agitados durante um minuto e deixados em repouso durante cinco minutos. Os conteúdos do segundo compartimento foram então adicionados e 10 agitados durante um minuto e deixados em repouso durante cinco minutos. A água foi então filtrada através de um tecido limpo e grosso. O teor de cloro da água antes da adição dos conteúdos do segundo compartimento e após a filtração foi determinado. A turbidez da água antes da adição dos conteúdos do primeiro compartimento e após a filtração também foi medida. Um valor de 15 turbidez menor que 1 NTU é geralmente considerado aceitável. Os dados estão resumidos na Tabela 7.
Tabela 7
Ex. Após adição dos conteúdos Após adição dos Cloro residual do primeiro compartimento conteúdos do segundo arrefecido compartimento bruscamente? % Cloro disponível Turbidez, NTU** Água de Água Teste Tratada 2,04 8,15 81 0,69 Sim 11 1,92 8,72 81 0,50 Sim 12 1,71 8,33 81 0,8 Sim 13 1,52 8,54 81 0,85 Sim 14 1,76 8,36 81 0,94 Sim 3,01 8,93 81 0,82 Sim 16 1,75 8,10 81 0,76 Sim 17 1,35 8,21 87 0,80 Sim 18 2,03 8,57 87 0,93 Sim 19 2,28 8,82 87 0,99 Sim Os dados na Tabela 7 indicam que a água altamente pura pode ser preparada de maneira muito consistente em uma máquina de acondicionamento de alta velocidade utilizando um sachê de dois 5 compartimentos com o primeiro compartimento acondicionado com hipoclorito de cálcio em quantidades muito pequenas e o segundo compartimento acondicionado com uma composição floculante.
Exemplo Comparativo E e F: Efeito do tipo de material de acondicionamento:
Exemplo Comparativo - E:
Os grânulos de hipoclorito de cálcio, como usados no Exemplo 1, foram acondicionados em um sachê feito de um laminado de polietileno de baixa densidade (LDPE) na parte interna sobreposta por uma camada de polietileno de alta densidade (HDPE).
Exemplo Comparativo - F:
Os grânulos de hipoclorito de cálcio, como usados no Exemplo 1, foram acondicionados em um sachê feito de um laminado de polipropileno (PP) na parte interna sobreposta por uma camada de polietileno de alta densidade (HDPE).
2 0 Os sachês do Exemplo Comparativo EeFe aqueles do Exemplo 1
foram armazenados em uma câmara mantida a 40°C e 85% de umidade. As amostras foram examinadas para verificar se poderiam cumprir os critérios de cloro disponível de pelo menos 6 ppm quando os grânulos foram dissolvidos em 10 litros de água após 12 semanas de tal armazenamento. Os resultados 2 5 estão resumidos na Tabela 8.
Tabela 8
Exemplos Estabilidade Exemplo 1 Sim Ex. Comp - E Não Ex. Comp - F
Não
A invenção proporciona, desse modo, um sistema de purificação de água que permite o acondicionamento de hipoclorito de cálcio em um sachê em pequenas quantidades de 0,05 a 0,5 gramas que é estável para garantir cloro 5 disponível suficiente até ser usado pelo consumidor para purificar água potável. A invenção garante alta confiabilidade de pesagem de tais pequenas quantidades. O sistema de floculação-desinfeccção da invenção é capaz de cumprir os severos critérios de WHO de remoção de 6 unidades de Iogs de bactérias, remoção de 4 unidades de Iogs de vírus e remoção de 3 unidades de 10 Iogs de cistos de água impura.
Claims (14)
1. Sistema de purificação de água, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um sachê contendo 0,05 a 0,5 grama de grânulos de hipoclorito de cálcio com 55 a 68% de cloro disponível, e até 3% de umidade, pelo menos 80% dos ditos grânulos possuem um tamanho de partícula entre 300 a 850 mícrons, onde o dito sachê contém dois compartimentos, um primemiro compartimento contendo os ditos grânulos e um segundo compartimento contendo uma composição floculante; e onde dita composição floculante compreende uma solução inibidora.
2. Sistema de purificação de água, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito sachê é feito de um laminado de um polímero e um metal.
3. Sistema de purificação de água, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o cloro disponível nos ditos grânulos reduz em menos de 20% quando o dito sachê for armazenado durante três meses sob 40°C e 85% de umidade relativa.
4. Sistema de purificação de água, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a área de superfície externa do dito primeiro compartimento é menor que a área de superfície externa do dito segundo compartimento.
5. Sistema de purificação de água, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita composição floculante compreende: (i) um agente coagulante, que é um sal solúvel em água de um metal inorgânico trivalente; (ii) um agente floculante, que é um polímero solúvel em água de alto peso molecular; e (iii) uma argila adsorvente.
6. Sistema de purificação de água, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a composição floculante compreende um agente tampão.
7. Sistema de purificação de água, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito agente tampão é carbonato de sódio, óxido de cálcio ou bicarbonato de sódio.
8. Método de purificação de água utilizando o sistema de purificação de água descrito em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: (i) misturar os conteúdos do dito primeiro compartimento com água impura, seguido por; (ii) misturar os conteúdos do dito segundo compartimento, para formar flocos nesse; e (iii) separar os ditos flocos da dita água impura para obter água purificada.
9. Método de purificação de água, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o passo (i) dura um período de 0,5 a 5 minutos e onde a mistura é deixada em repouso por 2 a 10 minutos antes do início da etapa (ii).
10. Método de purificação de água, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o passo (ii) dura um período de 0,5 a 5 minutos e onde a mistura é deixada em repouso por 2 a 10 minutos antes do início da etapa (iii).
11. Método de purificação de água, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, CARACTERIZADO pelo fato de que 10 a 50 litros de água são purificados.
12. Uso de uma composição purificadora de água conforme descrita em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO por proporcionar remoção de 6 unidades de Iogs de bactérias, remoção de 4 unidades de Iogs de vírus e remoção de 3 unidades de Iogs de cistos.
13. Método de formação e preenchimento do sache definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: (i) formar um sachê vedando as bordas longitudinais e inferiores de sobreposição dos dois laminados sobrepostos; (ii) proporcionar uma vedação ao longo de uma seção longitudinal do sachê para formar dois compartimentos; (iii) preencher o dito primeiro compartimento do sachê com os ditos grânulos de hipoclorito de cálcio de um recipiente de volume predeterminado e o dito segundo compartimento do sachê com a composição floculante; e (iv) vedar as bordas superiores de sobreposição.
14. Uso de grânulos de hipoclorito de cálcio, CARACTERIZADO pelo fato de que possuem 55 a 68% de cloro disponível, e até 3% de umidade, pelo menos 80% dos ditos grânulos possuem um tamanho de partícula entre 300 a 850 mícrons para acondicionamento em um sachê em uma quantidade na faixa de 0,05 a 0,5 grama; onde o dito sachê contém dois compartimentos, um primemiro compartimento contendo os ditos grânulos e um segundo compartimento contendo uma composição floculante; e onde dita composição floculante compreende uma solução inibidora.
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