BRPI1006685B1 - Composição de redução da dureza da água - Google Patents
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Abstract
a presente invenção refere-se a urna composição de redução da dureza de água, que inclui sílica solúvel em água. a composição de redução da dureza de água de acordo com a presente invenção pode reduzir a dureza de água dura até um nível capaz de mergulhar em nível de escala pequena e simples em urna área sem urna instalação de purificação de água em larga escala.
Description
CAMPO DA TÉCNICA
A presente invenção refere-se a uma composição de redução da dureza da água, que possibilita a redução da dureza da água bruta, que não é potável porque a sua dureza é alta demais, de forma a utilizá-la como água potável e, particularmente, a uma composição de redução da dureza de água que poderá ser aplicada a um purificador de água doméstico com capacidade relativamente pequena.
ANTECEDENTES DA TÉCNICA
Em um campo de tratamento de água, a água é classificada em uma água de alta qualidade, água de qualidade intermediária e água de baixa qualidade. A água de alta qualidade significa água útil para beber ou lavagem, a água com qualidade intermediária representa água usada e tratada para reúso e a água com baixa qualidade representa água poluída após o uso.
A presente invenção refere-se a uma composição de redução da dureza da água, que possibilita a mudança de água bruta que possui alta dureza para uso para água com alta qualidade até água potável com dureza apropriada.
Diversos métodos tais como tratamento físico, tratamento químico e tratamento biológico são utilizados parra reduzir a dureza de água bruta e é principalmente utilizado um agente de purificação para ajudar nesses tratamentos.
Uma instalação de purificação de água da torneira possui uma grande escala de equipamentos a fim de reduzir a dureza da água bruta. A instalação de purificação de água da torneira compreende um tanque de floculação para flocular substâncias em microssuspensão, um tanque de sedimentação para sedimentar a substância floculada e um tanque de filtragem para filtrar a substância sedimentada por meio de uma função de filtragem. A instalação de purificação de água é equipada com grande escala de equipamentos que são capazes de produzir
2/10 continuamente muita água de alta qualidade por 24 horas.
Na Coréia, são indicados diversos agentes de tratamento de água. Existem sete tipos de agentes de floculação, tais como cloreto de polialumínio, sulfato de alumínio etc., cinco tipos de 5 agentes de desinfecção por esterilização, tais como cloro líquido etc., sete tipos de outros agentes tais como carvão ativado, zeólito, ilita etc. e um tipo de inibidor da corrosão. Ao todo, são indicados vinte tipos de agentes. O agente de floculação serve para flocular micropartícuias em suspensão e flutuação na 10 água e partículas coloidais até tamanhos maiores, sedimentá-las e separá-las. O ilita apresenta desempenho de adsorção e é geralmente utilizado como agente de remoção de substâncias turvas
A água bruta para água da torneira que utiliza água natural como matéria prima contém muitos componentes minerais, 15 tais como Mg, Ca, Fe etc. A água que contém muitos sais de cálcio e sais de magnésio é denominada água dura e a água que contém menos sais de cálcio e sais de magnésio é denominada água mole. Os íons de magnésio e de cálcio em água são de sulfato, hidrogênio carbonato e cloridrato.
O que existe como hidrogênio carbonato é necessário para água fervida e sedimentada, que é amolecida desta forma e é denominada dura temporal. Como o que existe como sulfato não é depositado muito embora seja fervido, ele é denominado água dura permanente. A água dura permanente poderá ser amolecida quando 25 for tratada com resinas de troca de íons.
O valor obtido por meio da alteração do número de mg de Mg e Ca contidos em um litro de água pela quantidade de CaCO3 é denominado dureza e a água com dureza de mais de 200 é denominada água dura e a água com menos de 100 é denominada água mole.
0 Quando a dureza da água for mais alta, ela tem sabor amargo e, quando bebida, essa água tem gosto duro. Sabe-se que a facilidade de água potável é muito afetada pela dureza da água, de forma que a dureza é um fator fundamental na avaliação da
3/10 qualidade da água potável.
Diversos países possuem padrões sobre a dureza permissível sobre água potável. O padrão recomendado pela OMS é de menos de 500 e, na Coréia, é de menos de 300.
O clube de estudos de água com sabor do ministério da saúde e do bem-estar do Japão sugere, conforme as condições de água, nove itens da dureza de 10 a 100 mg/1 e oxigênio de isolamento de 3 a 30 mg/1 e a presença de SiO2.
A dureza de água é proporcional ao conteúdo de íons de cálcio e de magnésio que são íons positivos bivalentes em água e ácido silícico serve para dar gosto à água. Como componentes que pioram o gosto da água, íons de ácido sulfúrico, íons de ácido clorídrico e íons de magnésio são conhecidos por piorarem o gosto de água.
Os íons de cálcio e íons de magnésio em água bruta são principalmente de CaSO4 ou MgSO4, CaCl2 ou MgCl2 e CaHCO3 ou MgHCO3.
A dureza de água bruta é diferente da sua origem. A dureza de água bruta encontra-se geralmente na faixa de 80 a 500. Uma faixa apropriada de dureza de água potável é de 60 a 100. Particularmente, a água bruta produzida de uma área de calcário excede a dureza de 500.
O registro de patente coreano publicado n° 10-0330255 descreve uma composição de agente de floculação inorgânico para tratamento de água que é preparado por meio da formação de plástico e moagem da mistura de pedrinhas decorativas em pó, cinza de carvão, gesso dessulfurizado e zeólito.
A composição acima é utilizada para floculação de microssubstâncias em flutuação. Como a composição contém componentes prejudiciais a seres humanos, tais como gesso dessulfurizado e cinza de carvão, ela não é tão boa quanto um agente de tratamento de água potável.
O registro de patente coreano publicado n° 10-0484561 descreve uma composição de tratamento de água para desodorização
4/10 e metais pesados que é elaborada por meio da formação de zeólito, loess, ilita e dióxido de titânio na forma de grânulos. A composição acima não é, entretanto, adequada como agente de tratamento de água para redução da dureza da água bruta.
É fornecido um método de remoção de componentes de cálcio e magnésio de água dura, por meio do tratamento da água dura com uma resina de troca de íons. Quando a água dura for tratada com uma resina de troca de íons e os íons de Ca e Mg forem substituídos por íon de Na, a maior parte dos componentes duros poderá ser removida de água bruta.
Quando todos os componentes de água dura forem removidos da água bruta, os componentes minerais bons para seres humanos também são removidos, de tal forma que o gosto da água piora e torna-se similar à água destilada, que não é adequada como água potável. Neste caso, é necessário adicionar componentes minerais para uso dessa água como água potável.
Um corpo humano necessita de diversos componentes minerais. Na falta desses componentes minerais, poderão surgir doenças muito embora falte apenas uma pequena quantidade. Pequena quantidade de minerais essenciais é contida em alimentos e água potável e é fornecida a corpos humanos.
Cálcio e magnésio são tipos de minerais essenciais e cálcio serve para formar ossos, dentes e ajudar a coagular o sangue. Na falta de cálcio, ocorrem problemas com osteoporose e atraso na coagulação. Sabe-se que magnésio produz trifosfato de adenosina, que é uma substância fundamental no metabolismo humano Quando a dureza da água bruta for alta demais, ela tem sabor amargo e, portanto, não é boa como água potável. Quando a dureza da água bruta for baixa demais, a água tem sabor duro e o fornecimento de componentes minerais úteis para o corpo humano para, de forma que é necessário manter um nível adequado de dureza para água potável. Quando a água natural com alta dureza supostamente houver se alterado para água mole para uso como água
5/10 potável, é necessário manter um nível apropriado de dureza para uso como água potável, em que cálcio e magnésio não excedem a dureza 100. Purificação de água apropriada, se houver, que atenda aos padrões acima será aplicada de forma útil em campos de purificação de água.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
Consequentemente, é objeto da presente invenção fornecer uma composição de redução da dureza da água, que possibilita a redução da dureza da água que não é apropriada como água potável porque a sua dureza é alta demais, para que seja apropriada para uso como água potável.
Os inventores da presente invenção descobriram que sílica solúvel reage facilmente como íons de cálcio e de magnésio, que são os componentes de dureza em água bruta, de maneira a formar 3CaO, SiO2 e 2MgOSiO2 e os componentes de dureza podem ser facilmente eliminados utilizando sílica solúvel, o que representa a presente invenção.
Efeitos vantajosos
A composição de redução da dureza de água de acordo com a presente invenção serve para reduzir a dureza da água bruta, que será utilizada como água de alta qualidade, para um nível de água potável com base em uma instalação de pequeno tamanho em uma região onde não é fornecida uma larga escala de equipamentos.
MODOS DE CONDUÇÃO DA INVENÇÃO
A dureza da água bruta a ser utilizada como água de alta qualidade possui diferença dependendo das regiões, mas geralmente encontra-se na faixa de 80 a 180. A água bruta produzida em uma região de calcário é de mais de 500. É necessário reduzir a dureza para uma faixa de 60 a 100, que é um nível apropriado para água potável, a fim de utilizar água que possui alta dureza como água potável. A presente invenção referese a uma composição de redução da dureza de água, que possibilita a redução da dureza de água bruta utilizando sílica solúvel. Os
6/10 exemplos da presente invenção serão descritos em detalhes.
EXEMPLO 1
Foi conduzido o teste de desempenho de redução da dureza, utilizando água bruta de alta qualidade recolhida em um tanque de purificação de água localizado em Eosangchun-myun, Danyang-gun, Chungbuk, Coréia. As composições da água bruta de alta qualidade são conforme segue.
Dureza: 163,9
Concentração de cálcio: 49,5 ppm
Concentração de magnésio: 9,8 ppm
Concentração de SO4‘2: não detectada
Dureza = 49,5 (concentração de cálcio) x 2,5 + 9,8 (concentração de magnésio) x 4,1
Foram injetados dez litros de água bruta de alta qualidade em um recipiente de vidro de água potável com volume de dezoito litros e embalagem de algodão com 20 g de pó de sílica solúvel foi introduzida, nele mantida por duas horas e a dureza foi medida. Foi exibido um resultado na Tabela 1. Quando a embalagem de algodão foi colocada em água e mantida por dez minutos, formaram-se sedimentos de micropartículas e os sedimentos foram decantados sobre o fundo do recipiente. Quando os sedimentos foram filtrados e removidos, obteve-se água potável A alta qualidade da água foi aquecida e bobinada a 100 °C, de forma que a alteração da dureza fosse pequena. Confirmou-se, após análise, que os sedimentos de micropartículas brancas foram uma mistura de silicato de cálcio e silicato de magnésio.
A sílica solúvel de acordo com a presente invenção foi obtida de uma mina de sílica e moída para elaborar os tamanhos de grãos com 300 a 400 mesh em forma de pó, a ilita foi obtida de uma mina de ilita da qual foi removida a água e a ilita foi moída até os tamanhos de grãos de 100 a 200 mesh.
SiO2 é obtido de resíduos naturais em várias formas, dependendo da estrutura de cristal, e é quase insolúvel em água
7/10 com sílica. 3SiO2-H2O possui baixa solubilidade, mas é solúvel em água em pequena quantidade. A sílica solúvel utilizada na presente invenção foi obtida da mina de sílica localizada em Hyengsung-gun, Gangwon-do, Coréia. A sílica solúvel é utilizada como mineral de sílica convencional. A solubilidade de sílica solúvel em água é de 0,15 g/1 (20 °C) .
Tabela 1
| Classificação | Tratada com sílica | Tratada com aquecimento |
| Dureza de água com alta qualidade | 163,9 | 145 |
| Dureza residual após o tratamento | 79,75 | 105 |
| Dureza reduzida | 84,15 | 40 |
| Razão de redução da dureza (%) | 51,39 | 27,6 |
Estima-se que as reduções das concentrações dos ions de cálcio e magnésio, que são componentes de dureza em água bruta, devam-se às reações com base na fórmula de reação a seguir com ácido silícico solúvel.
3SiO2-H2O + H2O -> SiO4'4 + H+
Ca+2 + SiO2’4 + H2O -> 3CaO-SiO2 (silicato de cálcio)
| Mg+2 + Como | SiO2‘4 + H2O -> 2MgOSiO2 | (silicato de magnésio) | |||||
| silicato | de | cálcio e | silicato | de | magnésio | são | |
| insolúveis em | água, | é | possível separá-los | por meio | de | ||
| precipitação. | |||||||
| Exemplo 2 | |||||||
| Os testes de | desempenho de | redução | da | dureza foram |
conduzidos utilizando água bruta de alta qualidade recolhida no tanque de purificação de água localizado em Bukmyeon, Youngyeolgun, Gangwon-do, Coréia. As composições da água bruta são conforme segue.
Dureza: 187,13
Concentração de cálcio: 55,5 ppm
Concentração de magnésio: 11,8 ppm
Concentração de ions de ácido sulfúrico (SO4'2) : 152 ppm.
8/10
Foi preparada a embalagem de algodão com 41 g de uma composição de redução da dureza formada de 20 g de pó de sílica, 1,0 g de carbonato de sódio e 20 g de ilita. Nas composições, houve 48,8% em peso de sílica, 2,4% em peso de carbonato de sódio e 48,8% em peso de ilita. Foram injetados dez litros de água bruta de alta qualidade em dezoito litros de um recipiente de vidro de água potável e a embalagem de algodão foi introduzida, mantida por duas horas e a alteração da dureza foi medida. Ê exibido o resultado da medição na Tabela 2. A água de alta qualidade foi aquecida e fervida a 100 °C. Como resultado, a mudança da dureza foi relativamente pequena.
Quando íon de Ca residir em água na forma de CaHC03, nomeadamente, no caso de água dura temporal, ele reage com sílica solúvel, de forma a sedimentar silicato de cálcio. Quando íon de Ca residir na forma de CaSO4, nomeadamente, no caso de água dura permanente, a reatividade com sílica solúvel é muito baixa. Neste caso, adiciona-se Na2CO3 para mudar CaSO4 para CaHCO3 e, em seguida, é conduzida uma reação com sílica solúvel.
Ilita é geralmente utilizada como agente de tratamento de água. A ilita possui alto desempenho de adsorção, de forma a aderir e remover eficientemente microssubstâncias em flutuação e micro-organismos subaquáticos.
Como a água bruta de alta qualidade é obtida da natureza, é necessário remover microssubstâncias flutuantes e micro-organismos subaquáticos.
Tabela 2
| Classificação | Redução da dureza da composição tratada | Tratada com aquecimento |
| Dureza de água com alta qualidade | 187,13 | 187,13 |
| Dureza residual após o tratamento | 93,04 | 136 |
| Dureza reduzida | 94,09 | 51,13 |
| Razão de redução da dureza (%) | 50,3 | 27,33 |
O teor de Ca após o tratamento foi de 23,5 ppm e o teor de Mg foi de 4,42 ppm.
9/10
Exemplo 3
Os testes foram realizados utilizando a água bruta de alta qualidade recolhida do tanque de coleta de água utilizado no Exemplo 2.
Foi preparada a embalagem de algodão com uma composição de redução da dureza formada de 22 g de sílica solúvel, 1,2 g de carbonato de sódio e 20 g de ilita. Nas composições, houve 51% em peso de sílica solúvel, 2,8% em peso de carbonato de sódio e 46,2% em peso de ilita. Foram injetados dez litros de água bruta de alta qualidade em dezoito litros de um recipiente de vidro de água potável e a embalagem de algodão foi introduzida, mantida por duas horas e foi medida a alteração da dureza. Ê exibido o resultado da medição na Tabela 3. A água de alta qualidade foi aquecida e fervida a 100 °C. Como resultado, a mudança da dureza foi relativamente pequena.
Tabela 3
| Classificação | Tratada com agente de tratamento de água | Tratada com aquecimento |
| Dureza de água com alta qualidade | 120 | 120 |
| Dureza residual após o tratamento | 57 | 103 |
| Dureza reduzida | 63 | 17 |
| Razão de redução da dureza (%) | 52,5 | 14,2 |
A água bruta com faixa de dureza de 120 a 200 é caracterizada pelo fato de que a concentração de íons de cálcio encontra-se na faixa de 30 a 60 ppm, a concentração de íons de magnésio encontra-se na faixa de 10 a 15 ppm e a solubilidade de sílica aquosa com relação a água é de menos de 0,15 g/1, de forma a possibilitar a redução da dureza da água para o nível de 60 a 100, mantendo 30 a 120 ppm de íons de sílica (SiO4'4) em água.
É necessário manter a concentração de SiO4’4 a 30 até 120 ppm, a fim de reduzir a concentração de íons de cálcio e a concentração de íons de magnésio em água.
Na composição de redução da dureza de água de acordo
10/10 com a presente invenção formada de pó de sílica solúvel, carbonato de sódio e ilita, a razão de composição entre pó de sílica e carbonato de cálcio é determinada dependendo da dureza de água bruta e do teor de sulfato. Prefere-se que ela possua o 5 mesmo percentual em peso de pó de sílica aquosa e ilita.
É necessário manter, por dez litros de água, 18 a 22 g de pó de sílica, 1 a 1,2 g de carbonato de sódio e 18 a 22 g de ilita, a fim de manter a água bruta, que se encontra na faixa de dureza de 120 a 200 e concentração de íons de ácido sulfúrico de 10 100 a 200 ppm, até dureza de 60 a 100. Nas composições, há 44 a
54% em peso de sílica solúvel, 2,0 a 3,0% em peso de carbonato de sódio e 44 a 54% em peso de ilita.
Claims (1)
- REIVINDICAÇÃO1. COMPOSIÇÃO DE REDUÇÃO DA DUREZA DE ÁGUA, caracterizada pela mencionada composição a ser adicionada à água consistir em: 44 a 54% em peso de pó de 3SiO2 · H2O, 2,0 5 a 3,0% em peso de carbonato de sódio, e 44 a 54% em peso de ilita.
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Free format text: EM VIRTUDE DA EXTINCAO PUBLICADA NA RPI 2708 DE 29-11-2022 E CONSIDERANDO AUSENCIA DE MANIFESTACAO DENTRO DOS PRAZOS LEGAIS, INFORMO QUE CABE SER MANTIDA A EXTINCAO DA PATENTE E SEUS CERTIFICADOS, CONFORME O DISPOSTO NO ARTIGO 12, DA RESOLUCAO 113/2013. |