BRPI1009143B1

BRPI1009143B1 - Equipamento para controlar a dureza da água, reduzir a formação de incrustação e depósito de carbono orgânico total em uma fonte de água

Info

Publication number: BRPI1009143B1
Application number: BRPI1009143-2A
Authority: BR
Inventors: Lee J. Monsrud; Xin Sun; Kristin A. Mills; Douglas J. Prideaux; Beth E. Benson; Kim R. Smith; Keith E. Olson
Original assignee: Ecolab Usa Inc.
Priority date: 2009-04-21
Filing date: 2010-04-21
Publication date: 2021-06-15
Also published as: US12024451B2; JP2016005835A; EP2421799A2; WO2010122508A3; AU2010240531B2; CN102405193B; CA2755841A1; AU2010240532B2; AU2016201345A1; US20210009452A1; AU2010240532A1; CN102405193A; WO2010122509A2; CN102405194A; JP2012524654A; EP3904298A1; MX2011010890A; JP6130439B2; BRPI1009143A2; CA2755837A1

Abstract

equipamento para o tratamento de uma fonte de água. a presente invenção está relacionada a métodos, equipamentos e composições para controlar a dureza da água. os métodos, equipamentos e composições também reduzem a formação de incrustação. a presente invenção inclui materiais resinosos substancialmente insolúveis em água. os materiais resinosos podem ser carregados com uma pluralidade de cátions.

Description

Campo da Invenção

[001]A presente invenção está relacionada a métodos, equipamentos e sistemas para o controle da dureza da água, e formação de incrustação. Em particular, a invenção se refere a métodos, equipamentos e sistemas que incluem um material resinoso substancialmente insolúvel em água que ajuda no controle da dureza da água, sem alterar substancialmente a composição da água tratada. Métodos para inibir ou reduzir a formação de incrustações também são fornecidos. A presente invenção também se refere a métodos de empregar a água tratada, por exemplo, em processos de limpeza.

Fundamentos da Invenção

[002]Os detergentes contêm numerosos componentes para melhorar a atividade de limpeza do detergente. Por exemplo, detergentes, muitas vezes contêm componentes para neutralizar os efeitos da dureza da água. A água dura é conhecida por reduzir a eficácia dos detergentes, através da formação de filmes sobre as superfícies, e reagir com os componentes dos detergentes tornando-as menos funcionais no processo de limpeza. O cálcio é um íon divalente conhecido por se ligar às superfícies dos materiais indesejados, criando um filme, e um tornando o material indesejado mais difícil de remover. Um método para se contrapor a isso inclui a adição de agentes quelantes ou sequestrantes em composições de detergente que se destinam a serem misturados com água dura em quantidade suficiente para lidar com a dureza. No entanto, em muitos casos, a dureza da água excede a capacidade quelante da composição. Como resultado, os íons de cálcio livre podem estar disponíveis para atacar os componentes ativos da composição, causar corrosão ou precipitação, ou causar outros efeitos deletérios, como uma pobre eficácia de limpeza ou acumulação e incrustação de calcário. Além disso, os agentes quelantes e seques- trantes (por exemplo, fosfatos e NTA) têm sido descobertos produzir problemas de ordem ambiental e de saúde.

[003]Outro método para lidar com questões de dureza da água atualmente usado é amaciar a água através de troca iônica, por exemplo, através da troca de íons cálcio e íons magnésio na água com o sódio associado com uma camada de resina em uma unidade de abrandamento. O cálcio e o magnésio aderem a uma resina no amaciador. Quando a resina se torna saturada é necessário regenerá-la usando grandes quantidades de cloreto de sódio dissolvido em água. O sódio desloca o cálcio e o magnésio, que são removidos por lavagem em uma solução salgada, juntamente com o cloreto proveniente do cloreto de sódio adicionado. Quando os amaciadores de água se regeneram, eles produzem um fluxo de resíduos que contém quantidades significativas de cloreto, incluindo sais de cálcio e magnésio, criando uma sobrecarga para o sistema, por exemplo, no sistema de esgoto, nos quais eles são eliminados, incluindo uma grande quantidade de água do tipo com potabilidade que poderiam ter utilização como águas de potáveis ou em reuso para aplicações em agricultura. Além disso, os tradicionais amaciadores de água se somam ao teor de sal nas descargas das águas de superfície, o que se tornam problemas em alguns locais.

Sumário da Invenção

[004]Em alguns aspectos, a presente invenção refere a um equipamento para o tratamento de uma fonte de água. O equipamento inclui uma entrada para fornecer a água para um primeiro reservatório de tratamento. Uma composição de tratamento de água compreendendo um material resinoso substancialmente insolúvel em água carregado com uma pluralidade de um ou mais cátions multivalentes, está contido no reservatório de tratamento. O equipamento também inclui uma saída conectada de forma corrente ao primeiro reservatório de tratamento, em que a saída fornece água tratada proveniente do reservatório de tratamento. Em algumas modalidades, a composição de tratamento de água não precipita íons responsáveis pela dureza da água de uma fonte de água quando em contato com a água. Em algumas modalidades, o equipamento se localiza em um sistema automático de lavagem. Em outras modalidades, o equipamento se localiza a montante de uma máquina automática de lavagem. A máquina automática de lavagem é selecionada a partir do grupo que compreende uma máquina automática de lavagem de utensílios, sistema de lavagem de veículos, máquina de lavagem de instrumentos, sistema de limpeza in-situ, sistema de limpeza na indústria de processamento de alimentos, lavadora de garrafas, e uma máquina automática de lavagem em lavanderias em algumas modalidades.

[005]Em outros aspectos, a presente invenção se refere a métodos para tratamento de água compreendendo contatar uma composição de tratamento de água compreendendo um material resinoso substancialmente insolúvel em água carregado com uma pluralidade de um ou mais cátions multivalentes, com uma fonte de água.

[006]Em outros aspectos, a presente invenção refere-se a métodos de usar uma fonte de água tratada para limpar um artigo. O método inclui o tratamento de uma fonte de água. A etapa de tratar a fonte de água compreende contatar uma composição de tratamento de água compreendendo um material resinoso substancialmenteinsolúvel em água carregado com uma pluralidade de um ou mais cátions multivalentes com uma fonte de água para formar uma fonte de água tratada. O método inclui formar uma solução com o uso de água tratada e um detergente, e contatar o artigo com a solução de uso de tal forma que o artigo seja limpo.

[007]Em ainda outros aspectos, a presente invenção refere-se a métodos para reduzir a formação de incrustações em um sistema aquoso compreendendo contatar o sistema aquoso com uma composição que consiste essencialmente de um material resinoso substancialmente insolúvel em água carregado com uma pluralidade de cátions polivalentes, tal que a formação de incrustação no sistema aquoso se reduz.

[008]Em outros aspectos, a presente invenção se refere a métodos para a fabricação de um dispositivo de tratamento de água. Os métodos incluem: o carregamento de uma composição que compreende um material resinoso substancialmenteinsolúvel em água em um reservatório de tratamento, em que o referido reservatório de tratamento compreende uma entrada e uma saída, e a saturação do material resinoso, em que a referida etapa de saturação do material resinoso com-preende o carregamento de uma superfície do material resinoso com uma pluralidade de cátions multivalentes.

[009]Em alguns aspectos, a presente invenção refere-se a métodos para reduzir a formação de incrustação que abrange fornecendo cerca 10 a cerca 1000 partes por bilhão de um material resinoso substancialmente insolúvel em água a uma fonte de água, tal que a formação da incrustação se reduz. Em outros aspectos, a presente invenção refere-se a métodos para reduzir a formação de incrustação, compreendendo fornecimento de cerca 10 a cerca 1000 partes por bilhão de um material polimérico solúvel em água obtido a partir de um material resinoso substancialmenteinsolúvel em água, a uma fonte de água.

[0010]Em outros aspectos, a presente invenção está relacionada a uma composição de tratamento de água consistindo essencialmente de uma fonte de material resinoso substancialmente insolúvel em água, em que o referido material resinosoé carregado com uma pluralidade de cátions selecionados do grupo que consiste de uma fonte que compreende elementos da coluna 1a, 2a ou 3 de elementos da Tabela Periódica, em que os referidos cátions não incluem cálcio.

Breve Descrição dos Desenhos

[0011]A Figura 1 é um esquema de um representativo equipamento de tra- tamento de água da presente invenção.

[0012]As Figuras 2A e 2B são fotografias de copos usados para teste lavados com água não tratada, água tratada com uma resina trocadora de cálcio, água tratada com uma resina trocadora de magnético, e água tratada com uma resina trocadora de hidrogênio.

[0013]A Figura 3 é uma fotografia dos resultados de um teste de calcário utilizandoágua tratada de acordo com modalidades da presente invenção, em comparação com água tratada através de um conhecido dispositivo de precipitação da dureza da água, e uma amostra controle.

[0014]As Figuras 4A e 4B são fotografias de copos usados para teste em um teste 100 ciclos usando variados tratamentos de água.

[0015]A Figura 5 é uma fotografia de copos usados para teste em um teste 100 ciclos com uma fonte de alcalinidade fornecida utilizando variados tratamentos de água.

[0016]A Figura 6 é uma fotografia de elementos reforçadores de aquecimentoapós realização de um teste com duração de 5 dias com e sem um ponto de uso do sistema de tratamento de água de acordo com modalidades da presente invenção.

[0017] A Figura 7 é uma representação gráfica dos sólidos totais dissolvidos em função do tempo, tal como descrito no Exemplo 6.

[0018]A Figura 8 é uma representação gráfica do permeado em função do tempo, tal como descrito no Exemplo 6.

[0019]A Figura 9 é uma representação gráfica da variação do pH ao longo do tempo, tal como descrito no Exemplo 7.

[0020]A Figura 10 é uma representação gráfica da quantidade de sólidos totais dissolvidos em partes por milhão ao longo do tempo, tal como descrito no Exemplo 7.

[0021]A Figura 11 é uma representação gráfica da quantidade de incrustaçãomedida em uma caixa de luz, como descrito no Exemplo 8, com a adição 1 parte por milhão de cloro.

[0022]A Figura 12 é uma representação gráfica da quantidade de incrustaçãomedida em uma caixa de luz, como descrito no Exemplo 8, com a adição 10 partes por milhão de cloro.

[0023]A Figura 13 é uma representação gráfica do carbono orgânico total medido com a adição 1 parte por milhão de cloro, conforme descrito no Exemplo 8.

[0024]A Figura 14 é uma representação gráfica do carbono orgânico total medido com a adição 10 partes por milhão de cloro, conforme descrito no Exemplo 8.

[0025]A Figura 15 é uma representação gráfica do carbono orgânico total medido em partes por milhão de diversos materiais resinosos saturados com a adição de oxidantes, conforme descrito no Exemplo 8.

[0026]A Figura 16 é uma representação gráfica do carbono orgânico total medido em partes por milhão de diversos materiais resinosos saturados com a adição de diferentes níveis de cloro, conforme descrito no Exemplo 8.

[0027]A Figura 17 é uma representação gráfica da pontuação da caixa de luz para copos tratados com água proveniente de diversas resinas saturadas como descrito no Exemplo 9.

[0028]A figura 18 é uma representação gráfica do estudo de cromatografia de permeação em gel descrito no Exemplo 10.

Descrição Detalhada da Invenção

[0029]Em alguns aspectos, a presente invenção refere a um equipamento para o tratamento de uma fonte de água, e métodos de sua utilização. O equipamento pode incluir uma composição de tratamento de água. Composições adequadas de tratamento de água para uso na presente invenção incluem um material resinoso substancialmente insolúvel em água. O material resinoso pode ser provido carregado com uma pluralidade de cátions multivalentes. Em outras modalidades, o material resinoso pode ser provido com uma pluralidade de cátions selecionados a partir do grupo que compreende cátions de metais alcalinos, cátions de metais alcalino- terrosos, cátions de metais do grupo IIIa da tabela periódica, e combinações desses mencionados. Os equipamentos da presente invenção são capazes de controlar a dureza da água e reduzir a formação de incrustação nas superfícies contatadas com a água utilizando os equipamentos. No entanto, ao contrário de outros dispositivos de controle da dureza da água, os equipamentos da presente invenção não induzem uma substância a precipitar para fora da solução. Nem os equipamentos da presente invenção controlam a dureza da água por meio de mecanismos de troca iônica.

[0030]Assim para que a invenção possa ser mais facilmente compreendida certos termos são primeiramente definidos.

[0031]Como usado aqui, os termos “ativador”, “agente quelante”, e “seques- trante” se referem a um composto que forma um complexo (solúvel ou não) com os íons responsáveis pela dureza da água (provenientes da água de lavagem, sujidades e substratos que estão sendo lavados) em uma razão molar específica. Agentes quelantes que podem formar um complexo solúvel em água incluem tripolifosfato de sódio, EDTA, DTPA, NTA, citrato, e assim por diante. Agentes sequestrantes que podem formar um complexo insolúvel incluem trifosfato de sódio, zeólito A, e assim por diante. Como usado aqui, os termos "ativador", "agente quelante," e "sequestran- te"são sinônimos.

[0032]Como usado aqui, o termo "livre de agente quelatante" ou "substancialmente livre de agente quelante" refere-se a uma composição, mistura ou ingredientes que não contêm um agente quelante ou sequestrante ou que apenas uma quantidade limitada de um agente quelante, ativador, ou sequestrante foi adicionado. Se um agente quelante, ativador ou sequestrante estiver presente, a quantidade do agente quelante, ativador ou sequestrante deve ser inferior a cerca de 7% em peso. Em algumas modalidades, tal quantidade de um agente quelante, ativador ou se- questrante é menor do que cerca 2% em peso, menos de cerca de 0,5% em peso ou menos de cerca de 0,1% em peso.

[0033]Como usado aqui, o termo "ausente de uma quantidade efetiva de agente quelante" refere-se a uma composição, mistura, ou ingredientes que contém muito pouco do agente quelante, ativador ou sequestrante de modo que não influencie na dureza da água.

[0034]Como usado aqui, o termo "dureza solubilizada da água"refere-se a dureza de minerais dissolvidos na forma iônica em um sistema ou fonte aquosa, ou seja, Ca + + e Mg + +. Dureza solubilizada da água não se refere aos íons responsáveis pela dureza quando eles estão num estado precipitado; ou seja, quando o limite de solubilidade dos diversos compostos de cálcio e magnésio em água é excedido e esses compostos se precipitam como diversas sais tais como, por exemplo, carbonato de cálcio e carbonato de magnésio.

[0035]Como usado aqui, o termo "solúvel em água"se refere a um composto ou composição que pode ser dissolvida em água a uma concentração de mais 1% em peso.

[0036]Como usado aqui, os termos "ligeiramente solúvel"ou "ligeiramente solúvel em água"referem-se a um composto ou composição que pode ser dissolvido em água apenas a uma concentração de 0,1-1,0% em peso.

[0037]Como usado aqui, o termo "substancialmente insolúvel em água"ou "insolúvel em água"refere-se a um composto que pode ser dissolvido em água apenas a uma concentração inferior a 0,1% em peso. Por exemplo, óxido de magnésio é considerado insolúvel porque tem uma solubilidade em água (% em peso) de cerca de 0,00062 em água fria, e cerca de 0,00860 em água quente. Outros compostos insolúveis para uso com os métodos da presente invenção incluem, por exemplo: hidróxido de magnésio com uma solubilidade em água de 0,00090 em água fria e 0,00400 em água quente; aragonita com uma solubilidade em água de 0,00153 em água fria e 0,00190 em água quente; e calcita com uma solubilidade em água de 0,00140 em água fria e 0,00180 em água quente. Como usado aqui, o "agente limiar" se refere a um composto que inibe a cristalização de íons responsáveis pela dureza da água da solução, mas que não precisa formar um complexo com o específicoíon de dureza da água. Isso distingue um agente limiar de um agente quelante ou sequestrante. Agentes limiar incluem um poliacrilato, um polimetacrilato, um copolí- mero olefina/maleico, e assim por diante.

[0038]Como usado aqui, o termo "livre de agente limiar" ou "substancialmente livre de agente limiar" refere-se a uma composição, mistura, ou ingrediente que não contém um agente de limiar ou em que apenas uma quantidade limitada de um agente de limiar foi adicionada. Se um agente limiar estiver presente, a quantidade de um agente de limiar é de menos de cerca de 7% em peso. Em algumas modalidades, tal quantidade de um agente de limiar é menor do que cerca 2% em peso. Em outras modalidades, tal quantidade de um agente de limiar é menos de cerca de 0,5% em peso. No entanto ainda outras modalidades, tal quantidade de um agente de limiar é menor do que cerca de 0,1% em peso. Como usado aqui, o "agente de antiredeposição"se refere a um composto que ajuda a manter uma composição de material indesejado em suspensão na água em vez de se redepositar sobre o objeto que está sendo limpo.

[0039]Como usado aqui, o termo "sem fosfato" ou "substancialmente sem fosfato" refere-se a uma composição, mistura, ou ingrediente que não contém um fosfato ou compostos contendo fosfato, ou à qual um composto fosfato ou composto contendo fosfato não tenha sido acrescentado. Caso um fosfato ou composto contendo fosfato esteja presente através da contaminação de uma composição, mistura ou ingredientes livres de fosfato, a quantidade de fosfato deverá ser menor que cer- ca 1,0% em peso. Em algumas modalidades, a quantidade de fosfato é menor do que cerca de 0,5% em peso. Em outras modalidades, a quantidade de fosfato é inferior a cerca de 0,1% em peso. No entanto ainda em outras modalidades, a quantidade de fosfato é menor do que cerca de 0,01% em peso.

[0040]Como usado aqui, o termo "livre de fósforo"ou "substancialmente livre de fósforo” se refere a uma composição, mistura, ou ingrediente que não contém fósforo ou composto contendo fósforo ou a qual o fósforo ou um composto contendo fósforo não foram adicionados. Se o fósforo o um composto contendo fósforo estiver presente através da contaminação de uma mistura, composição ou ingredientes livres de fósforo, a quantidade de fósforo deverá ser inferior a cerca 1,0%p. Em algumas modalidades, a quantidade de fósforo é menor do que cerca de 0,5% em peso. Em outras modalidades, a quantidade de fósforo é menor do que cerca de 0,1% em peso. No entanto ainda outras modalidades, a quantidade de fósforo é menor do que cerca de 0,01% em peso.

[0041]“Limpeza" significa executar ou ajudar na remoção de sujidades, branqueamento, redução da população microbiana, ou uma combinação destas.

[0042]Como usado aqui, o termo “utensílios” se refere a itens tais como utensílios e pratos usados na alimentação e cozimento de alimentos, e outras superfícies duras, tais como chuveiros, pias, vasos sanitários, banheiras, balcões, janelas, espelhos, veículos de transporte, e pisos. Como usado aqui, o termo "limpeza de instalações” se refere a lavagem, limpeza, ou enxágue de áreas de instalações.

[0043]Como usado aqui, o termo “superfície difícil” compreende chuveiros, pias, vasos sanitários, banheiras, balcões, janelas, espelhos, veículos de transporte, pisos, etc.

[0044]Como usado aqui, a frase "superfície de cuidados de saúde"refere-se a uma superfície de um instrumento, um dispositivo, um carrinho, uma gaiola, móveis, uma estrutura, um edifício, ou algo semelhante que é empregado como parte de uma atividade de saúde. Exemplos de superfícies de cuidados de saúde incluem superfícies de instrumentação de usos médicos ou odontológicos, de dispositivos médicos ou odontológicos, de autoclaves e esterilizadores, de equipamentos eletrônicos utilizados para monitorar a saúde do paciente, e de pisos, paredes, ou acessórios de estruturas nos quais os cuidados de saúde ocorrem. Superfícies de cuidados de saúde são encontrados em hospitais, centros cirúrgicos, enfermarias, maternidades, capelas mortuárias, e salas usadas para diagnósticos clínicos. Estas superfícies podem ser aqueles tipificadas como "superfícies difíceis"(como paredes, pisos, roupas de cama, etc), ou superfícies de tecido, por exemplo, superfícies de malha, tecidos, e não-tecidos (como roupas cirúrgicas, tapeçarias, roupa de cama, ataduras, etc), ou de assistência ao paciente equipamentos (tais como respiradores, equipa-mentos de diagnóstico, derivações, estetoscópios, cadeiras de rodas, camas, etc), equipamentos ou cirúrgicos e de diagnóstico. Superfícies de cuidados de saúde incluemtambém artigos e superfícies utilizados na atenção à saúde animal.

[0045]Como usado aqui, o termo "instrumento" refere-se aos vários instru-mentosmédicos ou odontológicos ou dispositivos que podem se beneficiar de limpeza com água tratada de acordo com os métodos da presente invenção.

[0046]Como usado aqui, as frases "instrumento médico", "instrumento dental", "dispositivos médicos", dispositivo "dental", "equipamento médico", ou "equipa-mentosodontológicos"referem-se a instrumentos, dispositivos, ferramentas, instrumentos, equipamentos e equipamentos usados na medicina ou odontologia. Tais instrumentos, dispositivos e equipamentos podem ser esterilizados a frio, imersos ou lavados e esterilizados em seguida através de calor ou de qualquer outro benefício de limpeza utilizando água tratada de acordo com a presente invenção. Estes diversos instrumentos, dispositivos e equipamentos incluem, mas não se limitam a: instrumentos de diagnóstico, bandejas, panelas, suportes, prateleiras, pinças, tesouras, cisalhadores, serras (por exemplo, serras ósseas e suas lâminas), hemostatos, fa- cas, formões, fórceps, arquivos, pinças, brocas, brocas dentadas, limas, brocas, es- palhadores, disjuntores, elevadores, pinças, porta agulhas, transportadores, clips, ganchos, goivas, curetas, afastadores, alinhadores, puncionadores, extratores, colheres, ceratomas, espátulas, expressores, trocartes, dilatadores, gaiolas, materiais de vidro, tubos, cateteres, cânulas, plugues, stents, escópios, (por exemplo, endos- cópios, estetoscópios, e artoscópios) e equipamentos afins e similares, ou combinações dos mesmos.

[0047]Como usado aqui, o termo "lavanderia", se refere a tecidos e não- tecidos e têxteis. Por exemplo, lavanderia pode incluir, mas não se limita a, roupas, roupas de cama, toalhas e afins.

[0048]Como usado aqui, o termo "fonte de água", refere-se a qualquer fonte de água que possa ser usada com os métodos, sistemas e equipamentos da presente invenção. Fontes representativas adequadas de água para uso na presente invenção incluem, mas não se limitam a, a água de uma fonte de água municipal, ou sistema de água privada, por exemplo, um abastecimento público de água ou um poço. A água pode ser água das redes públicas das cidades, água de poço, a água fornecida por um sistema municipal de água ou água, fornecida por um sistema de água de privada, e/ou água diretamente do sistema ou do poço. A água também pode incluir a água de um reservatório de água utilizado, tais como um reservatório de reciclagem utilizado para o armazenamento de água reciclada, um tanque de armazenamento, ou qualquer combinação destes. Em algumas modalidades, a fonte de água não é uma água proveniente de processo industrial, por exemplo, a água produzida a partir de uma operação de recuperação de betume. Em outras modalidades, a fonte de água não é um fluxo de águas residuais.

[0049]Os métodos, sistemas, equipamentos, e composições da presente invenção podem incluir, consistirem essencialmente de, ou serem constituídos por componentes e ingredientes da presente invenção, bem como outros ingredientes aqui descritos. Como usado aqui, "consistindo essencialmente de” significa que os métodos, sistemas, equipamentos e composições podem incluir adicionais etapas, componentes ou ingredientes que não alterem materialmente as características básicas e inovadoras dos métodos, sistemas, equipamentos e composições reivindicadas.

[0050]Como usado aqui, "porcentagem em peso” “%p”, “% em peso”, e variações desses se referem à concentração de uma substância como o peso dessa substância dividido pelo peso total da composição e multiplicado por 100. Entende- se que, como usado aqui, "porcentagem”, “%”, e semelhantes são pretendidos seremsinônimos com “porcentagem em peso”, “%p”, etc.

[0051]Como usado aqui, o termo "cerca de” ou “aproximadamente” se refere à variação na quantidade numérica que pode ocorrer, por exemplo, através dos típicos procedimentos de manuseio e de medição de líquidos usados para produzir os concentrados ou as soluções de uso de forma real; através de erro acidental nesses procedimentos; através das diferenças na fabricação, fonte, ou na pureza dos ingredientes usados para produzir as composições ou nos métodos de realização; e semelhantes. O termo "cerca de” também abrange quantidades que diferem devido às diferentes condições de equilíbrio quanto a uma composição resultante de uma particular mistura inicial. Estando ou não modificadas pelo termo “cerca e”, as reivindicações incluem equivalentes às quantidades.

[0052]Deverá ser notado que, como usado nessa especificação e nas reivindicações anexas, as formas singulares “um”, “uma”, “o”, e “a” incluem referências plurais a menos que o contexto claramente indique de outro modo. Assim, por exemplo, a referência a uma composição contendo "um composto" inclui uma composição tendo dois ou mais compostos. É também de salientar que o termo "ou"é geralmente empregado em seu sentido como "e/ou" a menos que o conteúdo claramente dite de outra maneira.

Equipamentos de Tratamento de Água

[0053]A presente invenção está relacionada a equipamentos, composições, e métodos para o uso no controle da dureza da água. Em alguns aspectos, os equipamentos e as composições da presente invenção incluem um material resinoso substancialmente insolúvel em água. Sem querer ficar vinculado por qualquer teoria em particular é considerado que as composições e os equipamentos controlem a dureza da água sem alterar substancialmente a fonte de água. Ou seja, é considerado que as composições e os equipamentos da presente invenção não precipitem uma substância para fora da água, nem controlem a dureza da água através de um mecanismo convencional de troca iônica. Além disso, os equipamentos não alteram substancialmente o pH e sólidos totais dissolvidos (TDS) da fonte de água tratada.

[0054]A água tratada de acordo com os métodos e equipamentos da presente invenção tem muitos efeitos benéficos, incluindo, mas não limitados a: redução de incrustação de materiais indesejados em áreas onde a água dura pode causar deposição de matéria indesejada: equipamentos de proteção, por exemplo, equipamento industrial, do acúmulo de incrustação; aumentada eficácia de limpeza quando usado com composições detergentes convencionais: e redução na necessidade quanto ao uso de produtos químicos específicos, por exemplo, aqueles contendo agentes limiares, agentes quelantes, ou sequestrantes, ou fósforo, em processos de limpeza no transcurso do processo industrial.

[0055]Em alguns aspectos, os equipamentos e as composições da presente invenção incluem uma composição de tratamento de água. As composições de tratamento de água podem estar numa variedade de formas físicas. Por exemplo, a composição de tratamento de água pode estar na forma de uma lâmina, uma micro- esfera, ou uma membrana.

[0056]Em algumas modalidades, a composição de tratamento de água inclui um material resinoso substancialmente insolúvel em água. Uma variedade de mate- riais resinosos pode ser usada com os equipamentos da presente invenção.

[0057]Em algumas modalidades, a resina é um material resinoso saturado. Como usado aqui, o termo "material resinoso saturado" se refere a um material resinoso de troca iônica que pode controlar a dureza da água, mas que é incapaz de executar uma função de troca iônica. Em algumas modalidades, um material resinoso saturado tem uma superfície que está substancialmente carregada com uma pluralidade de um ou mais cátions multivalentes, e é, portanto, incapaz de trocar íons com uma fonte de água quando em contato com uma fonte de água. Os materiais resinosos carregados da presente invenção não controlam a dureza da água através de um mecanismo de troca iônica. Ou seja, a superfície de um material resinoso sa-turadoé inerte, na medida que ele está carregado com uma pluralidade de cátions multivalentes.

[0058]A composição de tratamento de água pode incluir uma resina substancialmente carregada com uma pluralidade de um ou mais cátions multivalentes. Como usado aqui, o termo "cátions polivalentes" refere-se aos cátions tendo uma valência 2 ou superior. Em algumas modalidades, os cátions multivalentes incluem uma mistura de íons cálcio e íons magnésio. Os íons cálcio e íons magnésio podem ser carregados para o material resinoso em uma proporção de cerca 1:10 a cerca 10:01, cerca 1:05 a cerca de 5:1, cerca 1:03 a cerca de 03:01, cerca 1: 2 a cerca 2: 1, ou a partir de cerca 1: 1 de íons cálcio para íons magnésio. Em algumas modalidades, a mistura inclui uma relação 2: 1 de íons cálcio para íons magnésio.

[0059]Em outros aspectos, a composição de tratamento de água inclui um material resinoso substancialmente insolúvel em água, em que a resina está carregada com uma pluralidade de cátions. Os cátions podem ser selecionados do grupo que consiste de uma fonte de elementos da coluna 1a, 2a ou 3a da Tabela Periódica de Elementos. Em algumas modalidades, os cátions não incluem cálcio. Em algumas modalidades, os cátions são selecionados a partir do grupo consistindo em íons hidrogênio, íons sódio, íons magnésio, íons de alumínio, íons zinco, íons titânio e misturas desses mencionados. As resinas para uso na presente invenção podem incluir, ou excluir, qualquer um ou mais do que um destes cátions.

[0060]Em algumas modalidades, o material resinoso inclui uma resina de troca catiônica de caráter ácido. A resina de troca catiônica de caráter ácido pode incluir uma resina de troca catiônica de caráter ácido fraco, uma resina de troca ca- tiônica de caráter ácido forte, e combinações desses mencionados. Apropriadas resinas de troca catiônica de caráter ácido fraco apropriadas para uso na presente invenção incluem, mas não se limitam a, um polímero de ácido acrílico reticulado, um polímero de ácido metacrilico reticulado e misturas desses mencionados. Em algumas modalidades, polímeros resinosos tem copolímeros adicionais acrescentados. Os copolímeros incluem, mas não se limitam a butadieno, etileno, propileno, acriloni- trila, estireno, cloreto de vinilideno, cloreto de vinila, e derivados e misturas desses mencionados.

[0061]Resinas de troca catiônica de caráter ácido fraco comercialmente disponíveis estão disponíveis, incluem, mas não se limitam a: C-107 disponível da Pu- rolite; Amberlite IRC 76 disponível da Dow; Lewatit CNP 80WS disponível da Lanxess; e MAC-3 disponível da Dow.

[0062]Sem querer se comprometer com qualquer teoria particular, acredita- se que em algumas modalidades, o material resinoso oferece para a fonte de água um material polimérico de peso molecular substancialmente baixo. Em algumas modalidades, a resina é um polímero de ácido acrílico, que fornece um material poliacri- lato com um peso molecular de cerca 150 até cerca 100 mil para a fonte de água. Em outras modalidades, o material resinoso fornece um material poliacrilato com um peso molecular relativamente baixo de menos de cerca 20.000 para a fonte de água.

[0063]O material resinoso pode ser fornecido em qualquer formato e tamanho, incluindo microesferas, bastões, discos ou combinações de mais de uma das formas. Em algumas modalidades, o material resinoso é selecionado a partir do grupo que compreende uma estrutura de resina do tipo gel, uma estrutura de resina do tipo macroporosa, e combinações desses mencionados. Sem querer ficar vinculado por qualquer teoria em particular acredita-se que o tamanho das partículas de resina pode influenciar a capacidade do material resinoso para controlar a dureza da água. Por exemplo, em algumas modalidades, o material resinoso pode ter um tamanho de partícula de cerca de 0,5 mm a cerca 1,6 milímetros. Em outras modalidades, o material resinoso pode ter um tamanho de partícula tão grande quanto 5,0 milímetros. O material resinoso pode também incluir uma mistura de tamanhos de partículas, tal como uma mistura de partículas grandes e pequenas.

[0064]Outros fatores que são pensados para ter um efeito sobre a capacidade do material resinoso para controlar a dureza da água incluem, mas não se limitam a, a distribuição do tamanho de partícula, a quantidade de ligações cruzadas, e os polímeros utilizados. Em algumas modalidades, a capacidade do material resinoso para controlar a dureza da água é impactado pelo fato de que há uma estreita distribuição do tamanho de partícula, por exemplo, um coeficiente de uniformidade 1,2 ou menos, ou um de largura (Gaussiana) de distribuição do tamanho de partículas, por exemplo, um coeficiente de uniformidade 1,5 a 1,9.

[0065]Além disso, acredita-se que a seletividade da resina pode ser modificada para adequar a resina para ter uma afinidade por um íon em detrimento de outro. Por exemplo, a quantidade de ligações cruzadas e tipo de polímeros incluídos na resina são pensadas de modo a impactar na seletividade da resina. Uma seletiva afinidade quanto a íons particulares sobre outros íons pode ser benéfica em situações onde uma alta afinidade para certos íons, por exemplo, cobre, pode ser danosa, por exemplo, sujar ou envenenar, a resina propriamente. O material resinoso pode ligar cátions mediante uma variedade de mecanismos, incluindo, mas não se limita a, pela força iônica ou eletrostática.

[0066]Em algumas modalidades, um material resinoso de polímero de ácido acrílico é reticulado com uma composição polivinil aromática. Adequadas composições polivinil aromáticas para uso na presente invenção incluem divinil benzeno, tri- vinil benzeno, divinil tolueno, divinil xileno, polivinil antraceno, e derivados e misturas desses mencionados. Em algumas modalidades, o polímero reticulado de ácido acrílicoé de cerca de 0,5% a cerca 25% reticulado. Em outras modalidades, o polímero de ácido acrílico é inferior a cerca de 8%, menos do que cerca de 4% ou menos do que cerca 2% reticulado.

[0067]Em algumas modalidades, a resina inclui uma resina de troca catiôni- ca de ácido fraco tendo íons H + ligados aos sítios ativos. A resina pode ser saturada; isto é, carregada com uma pluralidade de cátions multivalentes por qualquer de uma variedade de métodos, por exemplo, mediante possuir uma fonte de água correr sobre ela. Em algumas modalidades, a pluralidade de cátions multivalentes inclui, mas não se limita a, ao cálcio e magnésio presentes na fonte de água. Sem querer se comprometer com qualquer teoria particular, é considerado que a água corre sobre a resina, os íons cálcio e íons magnésio na água irão se fixar na resina, e desse modo assim neutralizando-a. Nesse momento, a resina fica saturada na medida em que ela não pode mais trocar íons com a fonte de água.

[0068]Um exemplo de um equipamento de tratamento de água para uso na presente invenção é mostrado na Figura 1. Um esquema de um equipamento de tratamento de água é mostrado na referência 10. O equipamento inclui: uma entrada 12 para fornecer a fonte de água a um reservatório de tratamento 14; um reservatório de tratamento 14, incluindo uma composição de tratamento de água 16; uma saída 18 para o fornecimento da água tratada proveniente do reservatório de tratamento, e uma linha de distribuição de água tratada 20. Em algumas modalidades, a linha de distribuição de água tratada 20 fornece água para um sistema de lavagem selecionado. Em outras modalidades, a linha de distribuição de água tratada 20 fornece água a um equipamento adicional de tratamento de água. Em algumas modalidades, não há nenhum filtro entre a saída e a linha de fornecimento de água tratada. Um dispositivo de controle de fluxo 22, como uma válvula 24 pode ser provido na linha de entrega de água tratada 20 para controlar o fluxo da água tratada para o selecionado dispositivo de uso final, por exemplo, um sistema de lavagem, ou outro dispositivo de tratamento de água, por exemplo, um filtro de carbono, um filtro de osmose reversa.

[0069]Em algumas modalidades, a composição de tratamento de água está contida em um reservatório de tratamento. Qualquer reservatório capaz de manter a composição de tratamento de água pode ser usado como um reservatório de tratamento. O reservatório pode ser, por exemplo, um tanque, um cartucho, um leito filtrante de várias formas físicas ou tamanhos, ou uma coluna. Em outras modalidades, o reservatório de tratamento pode incluir um saco feito de uma malha de rede e contendo a composição de tratamento de água. Em ainda outras modalidades, o material resinoso pode estar associado ou aderido a um substrato sólido. O substrato pode incluir, mas não se limita a, um fluxo passante através de um bloco do tipo filtrante, ou papel. O substrato também pode ser um particulado que pode ser fluidi- zado.

[0070]O reservatório de tratamento pode incluir uma entrada para o fornecimento de água para o reservatório de tratamento e uma saída para o fornecimento de água tratada para um desejado local de utilização final, por exemplo, um dispositivo de lavar roupa, outro dispositivo de tratamento de água. Em algumas modalidades, a entrada está localizada na parte inferior do reservatório, e a saída está localizada na parte superior do reservatório. Isto permite que a água flua para cima através da composição de tratamento de água contida no reservatório de tratamento.

[0071]Em algumas modalidades, o reservatório de tratamento inclui um leito agitado para a composição de tratamento de água. Métodos para agitar a composi- ção incluem, por exemplo, o fluxo de água através de uma coluna, por fluidização, agitação mecânica, aspersão do ar, fluxo edutor, defletores, obstrutores de fluxo, misturadores estáticos, retrolavagem de alto fluxo, recirculação, e combinações desses mencionados. O reservatório de tratamento pode incluir ainda um espaço de encabeçamento acima da composição ali contida, a fim de permitir um leito mais flu- idizado. Em algumas modalidades, o material resinoso tem uma densidade ligeiramente superior à densidade da água para maximizar a fluidização e/ou agitação do material resinoso.

[0072]Em algumas modalidades, a entrada pode ainda incluir um bocal de pulverizador pressurizado ou bico edutor. O bocal de pulverização pode fornecer a água a uma força maior para o reservatório de tratamento. Esta maior força de pressão pode aumentar a agitação da composição de tratamento de água e pode circular a resina através do bico edutor. Em algumas modalidades, o bico de pulverização fornece a água para o reservatório de tratamento a uma taxa de cerca de 152,4 cm/minuto (5 pés por minuto) a 6096 cm/minuto (200 pés por minuto).

[0073]Os aparatos de tratamento de água da presente invenção são projetados para lidar com aumentadas velocidades de água relativamente aos convencionais amaciadores de água por troca iônica. Por exemplo, um dispositivo de troca iônica convencional é projetado para uma vazão de cerca de 9,14 cm/min (0,3 ft/min) até cerca de 91,4 cm/min (3,0 ft/min) de velocidade da água. Esta taxa de fluxo é importante dar tempo para a difusão dos íons até a superfície da resina provenientes da água para que ocorra processo de troca iônica. Sem querer se comprometer com qualquer teoria particular, acredita-se que, como o presente equipamento de tratamento de água não funciona por um mecanismo de troca iônica, a taxa de fluxo pode ser aumentada através do equipamento. Ou seja, uma quantidade suficiente de tempo para a ocorrência de uma troca iônica não é necessária utilizando um equipamento representativo da presente invenção. Por exemplo, em algumas modalida- des, os equipamentos da presente invenção têm uma vazão de cerca de 152,4 cm/minuto ( 5 pés por minuto) a 6096 cm/minuto (200 pés por minuto), cerca 609,6 cm/min (20 ft/min) a cerca de 5334 cm/min (175 pés por minuto), ou cerca de 1524 cm/min (50 ft/min) a cerca de 4572 cm/min (150 pés por minuto).

[0074]Em algumas modalidades, o reservatório de tratamento inclui um cartucho,portátil removível. Os equipamentos da presente invenção podem controlar a dureza da água, ao mesmo tempo em que demanda uma quantidade menor da composição de tratamento de água no reservatório de tratamento de água em comparação com os dispositivos convencionais de tratamento, por exemplo, dispositivos de troca iônica. Por exemplo, em algumas modalidades, a profundidade do leito da composição no reservatório de tratamento é menor do que cerca 0,6 m (2 ft), ou menos de cerca de 0,46 m (1,5 ft). Resinas convencionais de ácido fraco usadas em aplicações de troca iônica amaciamento de água são projetados para profundidades de cama 2,6 metros para as taxas de tratamento de água de cerca 7,6 L/minuto (2 gal/min) a cerca de 76 L/min (20 galões por minuto).

[0075]Os equipamentos da presente invenção podem incluir um ou mais reservatórios de tratamento. Por exemplo, dois, três ou quatro reservatórios de tratamento contendo as mesmas ou diferentes composições de tratamento de água podem ser usadas. O um ou mais reservatórios de tratamento podem ser providos em quaisquer arranjos, por exemplo, eles podem ser providos em série ou em paralelo.

[0076]Em algumas modalidades, o reservatório de tratamento inteiro pode ser removível e substituível. Em outras modalidades, o reservatório de tratamento pode ser configurado de modo que a composição de tratamento de água contida no reservatório de tratamento seja removível ou substituível. Em algumas modalidades, o tratamento inclui um cartucho removível, portável, trocável, que inclui uma composição de tratamento de água.

[0077]Em algumas modalidades, um ingrediente funcional adicional pode ser incluído no reservatório de tratamento. Os ingredientes funcionais adicionais podem ser incluídos dentro do reservatório de tratamento, ou eles podem ser providos ao reservatório de tratamento a partir de uma fonte externa, por exemplo, uma entrada para o ingrediente adicional funcional. Os ingredientes funcionais adicionais podem ser adicionados diretamente à fonte de água a ser tratada antes da fonte de água adentrar ao equipamento de tratamento. Alternativamente, o ingrediente adicional pode ser adicionado ao reservatório de tratamento antes da fonte de água ser passadaatravés do reservatório.

[0078]Adicionais ingredientes funcionais adequados para uso com o equipamento da presente invenção incluem quaisquer materiais que confiram propriedadesbenéficas para a composição de tratamento de água, para a fonte de água a ser tratada, ou qualquer combinação destes. Por exemplo, ingredientes funcionais que podem ser adicionados são aqueles que ajudam na prevenção da “cimentação” do catalisador, ou seja, da aglomeração das partículas, à medida que ele é contatado com uma fonte de água.

[0079]Em algumas modalidades, um oxidante é incluído como um ingrediente adicional funcional. Oxidantes para uso com o equipamento e métodos da invenção incluem, mas não se limitam a, halogênios e substâncias ricas em elementos halogênicos. Oxidantes representativos para uso com o equipamento e métodos da presente invenção incluem, mas não se limitam a, oxigênio, ozônio, fontes de cloro incluindo hipoclorito, fluoreto, iodeto, brometo, diversos peróxidos incluindo peróxido de hidrogênio, ácido nítrico e óxido nítrico. Em outras modalidades, um oxidante gasosoé fornecido para a fonte de água antes, ou pelo menos substancialmente ao mesmo tempo em que a fonte de água adentra ao equipamento de tratamento. Por exemplo, ar contendo oxigênio pode ser injetado na fonte de água antes da água adentrar ao equipamento por meio de uma bomba de ar ou aspirador.

Métodos de Utilização

[0080]Em alguns aspectos, a presente invenção fornece métodos para controlar a dureza da água e/ou reduzir a formação de incrustação. Os métodos podem incluir o contato com uma composição de tratamento de água compreendendo um material resinoso substancialmente insolúvel em água com uma fonte de água. Em algumas modalidades, a composição de tratamento de água está contida em um reservatório de tratamento. Em outras modalidades, a composição de tratamento de água é carregada com uma pluralidade de cátions multivalentes.

[0081]A etapa de contatar pode incluir, mas não se limita a, fazer correr a fonte de água sobre ou através da composição de tratamento de água. A composição de tratamento de água pode estar contida dentro de um reservatório de tratamento, por exemplo, uma coluna, cartucho, bolsa de malha ou tanque, de um equipamento da presente invenção. O tempo de contato depende de uma variedade de fatores, incluindo, por exemplo, o pH da fonte de água, a dureza da fonte de água, e da temperatura da fonte de água.

[0082]Em algumas modalidades, o método inclui o aquecimento da fonte de água antes da etapa de contatar a composição. Qualquer meio de aquecimento da fonte de água pode ser usado com os métodos e equipamentos da presente invenção. Em algumas modalidades, a água é aquecida a uma temperatura de cerca de 30 °C até cerca de 90 °C.

[0083]Em outras modalidades, os métodos da presente invenção podem incluir a etapa de aumentar o pH da fonte de água. A etapa de aumentar o pH da fonte de água pode ocorrer antes da etapa de contatar a composição de tratamento de água, durante a etapa de contatar a composição, ou ambos, antes e durante a etapa de contatar a composição. Por exemplo, para aumentar o pH da fonte de água antes da etapa de contatar a composição de tratamento de água, uma fonte de calcita pode ser adicionada à fonte de água. Para aumentar o pH da fonte de água durante a etapa da realização do contato, uma fonte de calcita pode ser adicionada ao reser- vatório de tratamento. O pH da fonte de água pode ser aumentado, por exemplo, até um pH de cerca de 8 até cerca de 10.

[0084]Os métodos, equipamentos, e composições da invenção podem ser usados para uma variedade de propósitos. Por exemplo, um equipamento de empregar os métodos de tratamento de água da presente invenção pode ser conectado à água principal de uma casa ou empresa. O equipamento pode ser utilizado em linha antes do aquecedor de água quente, ou após o aquecedor de água quente. Assim, um equipamento da presente invenção pode ser usado para controlar a dureza da água e/ou reduzir a formação de incrustações em fontes de água quente, fria e sob temperatura ambiente.

[0085]Uma vez que a água tenha sido tratada, a água tratada pode ser transferida a uma máquina automática de lavagem a partir da linha de entrega de água tratada do equipamento. O equipamento pode ser posicionado numa variedade de locais em relação à máquina de lavar. Por exemplo, o equipamento pode estar a montante da linha de alimentação da máquina de lavar, ou dentro da máquina de lavar. Exemplos de máquinas automáticas de lavagem adequadas para uso com os equipamentos e os métodos da presente invenção incluem, mas não se limitam a, uma máquina automática de lavagem de utensílios, um sistema de lavagem de veículos, uma lavadora de instrumentos, um sistema de lavagem local, um sistema de limpeza em indústria de processamento de alimentos, uma lavadora de garrafas, e uma máquina automática de lavagem de lavanderia. Alternativamente, a água tratada pode ser usada em um sistema manual de lavagem de roupas. Qualquer máquinaautomática de lavagem ou processo de lavagem manual que possa se beneficiar com o uso de água tratada, de acordo com os métodos da presente invenção pode ser usada.

[0086]Os métodos de tratamento de água e equipamentos da presente invenção podem ser usados numa variedade de aplicações industriais e domésticas. Os métodos de tratamento de água e equipamentos podem ser empregados em um ambiente residencial ou em um estabelecimento comercial, por exemplo, em um restaurante, hotel, hospital. Por exemplo, um método de tratamento de água, sistema ou equipamento da presente invenção pode ser usado em: Aplicações de lavagem de louças, por exemplo, a lavagem de utensílios de cozinha, pratos e utensílios usados em alimentação, e em outras superfícies duras; tais como tais como chuveiros, pias, vasos sanitários, banheiras, bancadas, janelas, espelhos e pisos; em aplicações de lavanderia, por exemplo, para tratar a água utilizada em uma máquina automática de lavagem têxtil no pré-tratamento, estágios de lavagem, acidificação, amaciamento e/ou lavagem, em aplicações de cuidados de veículos, por exemplo, para tratar a água utilizada para pré-lavagem, por exemplo, uma pré-molhagem alcalina e/ou pré-molhagem a pH baixo, lavagem, polimento e lavagem de um veículo, aplicações industriais, por exemplo, torres de resfriamento, caldeiras, equipamentos industriais, incluindo permutadores de calor; em aplicações de serviço de alimentação, por exemplo, para tratar as linhas de água para o preparo de café e chá, má-quinas de café expresso, máquinas de gelo, cozedores de massa, aquecedores de água, aquecedores de reforço, vaporizador e/ou provadores; em aplicações em instrumentos usados na área de cuidados de saúde, por exemplo, imersão, limpeza e/ou lavagem cirúrgica de instrumentos, tratamento de água de alimentação de autoclave de esterilização, e na água de alimentação para diversas aplicações tais como em umidificadores, banheiras de hidromassagem e piscinas. Em algumas modalidades, um equipamento da presente invenção pode ser usado para tratar a água fornecida para uma máquina de produção de gelo.

[0087]Em algumas modalidades, os métodos de tratamento de água e sistemas da presente invenção podem ser aplicados no ponto de uso. Isto é, uma composição de tratamento de água, método, sistema ou equipamento da presente invenção pode ser aplicada a uma fonte de água a montante de uma aplicação tal co mo um sistema de lavagem. Em algumas modalidades, o tratamento da água é aplicado imediatamente antes do uso final pretendido da fonte de água. Por exemplo, um equipamento da presente invenção pode ser utilizado para uma linha de água ligada a um equipamento de uso doméstico ou em um restaurante, por exemplo, uma cafeteira, uma máquina de café, uma máquina de gelo. Um equipamento empregando os métodos da presente invenção também pode ser posicionado em um sistema de lavagem.

[0088]Equipamentos da presente invenção também podem ser incluídos como parte de um equipamento que utiliza uma fonte de água, por exemplo, um sistema de tratamento de água construída em um sistema automático ou manual de lavar roupa, máquina de café, uma máquina de gelo, uma mesa de vapor, um inten- sificador de calor, um trabalho de mercearia, um supermercado, um umidificador, ou qualquer outro sistema que possa se beneficiar do uso de água tratada. Os equipamentos da presente invenção podem ser usados com qualquer equipamento ou dispositivo que possa proporcionar uma fonte de água que possa se beneficiar do tratamento utilizando os equipamentos da presente invenção. Por exemplo, os equipamentos podem ser usados com uma mangueira, por exemplo, uma mangueira de jardim, ou tratar a água que é fornecida para uma célula eletrolítica.

[0089]Em algumas modalidades, um equipamento da presente invenção incluindo um reservatório de tratamento pode ser usado com uma máquina de lavar em uma variedade de maneiras. Em algumas modalidades, o reservatório de tratamento pode ser conectado a um dispositivo de dispensação de detergente. O reservatório de tratamento pode ser utilizado para abastecimento de água tratada para um sistema de lavagem e/ou a um sistema de lavagem de uma máquina de lavar. Em algumas modalidades, o reservatório de tratamento pode ser usado para fornecer uma mistura de água tratada e detergente a um sistema de lavagem.

[0090]Em algumas modalidades, a água tratada pode ser combinada com uma composição detergente e a combinação fornecida a uma máquina de lavar roupa como uma solução de uso. O uso de uma fonte de água tratada tem muitas vantagens em processos de limpeza a jusante em relação ao uso de uma fonte de água não-tratada. Por exemplo, o uso de uma fonte de água tratada de acordo com os métodos da presente invenção aumenta a eficácia dos detergentes convencionais. Sabe-se que os íons responsáveis pela dureza se combinam com o sabão e com os detergentes para formar uma incrustação ou escuma. Além disso, os íons responsáveis pela dureza limitam a quantidade de espuma formada com sabões e detergentes. Sem querer se comprometer com qualquer teoria particular, acredita-se que pela redução da quantidade desses íons responsáveis pela dureza, a quantidade desses efeitos secundários prejudiciais pode ser reduzida.

[0091]Além disso, o uso de uma fonte de água tratada também permite o uso de determinadas composições de detergente ambientalmente amigáveis, por exemplo, daquelas substancialmente livres ou livres de ativadores, quelantes, se- questrantes ou, ou fósforo.

[0092]Qualquer composição detergente pode ser usada com a água tratada de acordo com a presente invenção. Por exemplo, uma composição de limpeza, uma composição de agente de enxágue ou uma composição de agente de secagem podem ser combinadas com a água tratada para formar uma solução de uso. Os artigos a serem limpos e/ou lavados são então colocados em contato com a solução de uso. Composições detergentes representativas incluem composições detergentes de lavagem de utensílios, composições detergentes de uso em lavanderias, composições detergentes DIP, composições de limpeza ambiental, composições de limpeza de superfícies difíceis (tais como aquelas para uso em bancadas ou em pisos), com-posições de lavagem de motores de veículos, e composições de limpeza de materiais de vidraria. Representativas composições de agentes de lavagem incluem aquelascomposições usadas para reduzir a formação de trilhas ou de filme sobre uma superfície tal como as de vidro. Representativas composições de agente de secagem incluem composições de dessecamento. Na indústria de lavagem de veículos, é muitas vezes desejável incluir uma etapa de desaguamento onde um agente de enxugamento ou espumado é aplicado ao exterior do veículo.

[0093]Em algumas modalidades, a composição de detergente para uso com os métodos da presente invenção inclui um detergente que é substancialmente livre de um quelante, ativador, sequestrante, e/ou agente de limiar, por exemplo, um ácidoaminocarboxílico, um fosfato condensado, um fosfonato, um poliacrilato, ou coisa parecida. Sem querer se comprometer com qualquer teoria particular, acredita-se devido aos métodos e equipamentos da presente invenção reduzirem os efeitos negativos dos íons responsáveis pela dureza na fonte de água, quando utilizado com um detergente, há uma necessidade substancialmente reduzida ou eliminada da inclusão de agentes quelantes, ativadores, sequestrantes, ou de agentes de limiar na composição detergente, a fim de lidar com os íons responsáveis pela dureza.

[0094]Em algumas modalidades, a composição detergente pode incluir outros aditivos, incluindo os aditivos convencionais, tais como agentes clareadores, agentes de endurecimento ou agentes modificadores de solubilidade, antiespuman- tes, agentes de anti-redeposição, agentes de limiar, estabilizantes, dispersantes, enzimas, tensoativos, agentes de reforço estético (isto é, corante perfume), e assim por diante. Adjuvantes e outros ingredientes aditivos irão variar de acordo com o tipo da composição que estiver sendo fabricada. Deve ser entendido que estes aditivos são opcionais e não precisam ser incluídos na composição de limpeza. Quando eles estão incluídos, eles podem ser incluídos em uma quantidade que proporcione a eficácia do tipo particular de componente.

[0095]Em algumas modalidades, os equipamentos e os métodos da presente invenção podem ser usados para tratar a água que é em seguida fornecida para outro dispositivo de tratamento de água. Isto é, em algumas modalidades, um equi- pamento da invenção se localiza a montante de um dispositivo de tratamento de água. Dispositivos exemplares de tratamento de água incluem, mas não se limitam a, um dispositivo de tratamento de água por osmose reversa, um dispositivo de tratamento de água por troca térmica, um filtro de carbono e misturas desses mencionados.

[0096]Em alguns aspectos, a presente invenção também fornece métodos para a fabricação de um dispositivo de tratamento de água da presente invenção. Os métodos incluem o carregamento de uma composição de tratamento de água incluindo um material resinoso substancialmente insolúvel em água em um reservatório de tratamento. O reservatório de tratamento inclui uma entrada e uma saída. Os métodos incluem ainda saturar o material resinoso. A etapa de saturação do material resinoso pode incluir o carregamento de uma superfície do material resinoso com uma pluralidade de cátions multivalentes.

[0097]Em outros aspectos, a presente invenção fornece métodos para reduzir a formação de incrustação. Os métodos incluem fornecimento de uma quantidade efetiva de um material resinoso substancialmente insolúvel em água a uma fonte de água, tal que a formação de incrustação se reduz quando um artigo é contatado com a fonte de água tratada. Em algumas modalidades, uma quantidade efetiva de uma resina substancialmente insolúvel em água inclui de cerca 10 a cerca de 4000, de cerca 10 a cerca 2000, de cerca 10 a cerca 1000, ou de cerca 10 a cerca de 600 partes por bilhão do material. Em algumas modalidades, o valor eficaz é uma quantidade de não espessamento. Isto é, uma quantidade que se fornecida em uma solução de uso detergente, não iria substancialmente engrossar a solução de uso detergente.

[0098]Em outros aspectos, a presente invenção fornece métodos para reduzir a formação de incrustações incluindo o fornecimento de uma quantidade efetiva de um material polimérico solúvel em água. Em algumas modalidades, o material polimérico é obtido a partir de uma composição de tratamento de água, por exemplo, um material resinoso substancialmente insolúvel em água. Em outras modalidades, o material polimérico compreende um material de poliacrilato. Em algumas modalidades, o material poliacrilato inclui um material poliacrilato de peso molecular substancialmente baixo peso acrescentado à fonte de água. Em algumas modalidades, uma quantidade efetiva do material polimérico de baixo peso molecular substancialmentesolúvel em água inclui cerca de 10 a cerca de 4000, de cerca 10 a cerca 2000, de cerca 10 a cerca 1000, ou de cerca 10 a cerca de 600 partes por bilhão do material. Em outras modalidades, a quantidade efetiva é uma quantidade que não produz espessamento. Isto é, uma quantidade que se fornecida numa solução de uso detergente, não tem poder de substancialmente engrossar a solução de uso detergente.

EXEMPLOS

[0099]A presente invenção é mais particularmente descrita nos exemplos apresentados adiante, os quais são apenas pretendidos como ilustrativos. A menos que de outro modo indicado, todas as partes, porcentagens e relações reportadas nos exemplos a seguir, estão numa base em peso, e todos os reagentes usados nos exemplos foram obtidos, ou disponibilizados, a partir de fornecedores de produtos químicos descritos abaixo, ou podem ser sintetizados através de técnicas convencionais.

Exemplo 1

[00100]Três amostras de resina de 454 g foram preparadas mediante carregamento delas com H+, Ca++, e Mg++. A amostra carregada com magnésio foi preparada de acordo com o seguinte procedimento. Uma resina catiônica de ácido fraco, Lewatit S 8528 obtida da Lanxess, foi embebida em 500 gramas de grânulos de Na- OH e 2500 mL de água amolecida por 24 horas. O pH foi de aproximadamente 1213. Após a imersão, a resina foi então cuidadosamente lavada três vezes com água amaciada até que o pH da água de enxágue ficasse abaixo de 11. A resina foi embebida em 2500 mL de água amolecida com 700 gramas de uma composição MgCl2.6H2O por 4 dias.

[00101]A resina foi muito bem enxaguada com água amaciada três vezes. O pH final da água de enxágue foi de aproximadamente 7,5-8,5.

[00102]Para carregar a resina com Ca++, o mesmo procedimento foi usado como descrito acima para a resina com Mg++, apenas que a resina foi embebida com composição CaCl2. A forma H+ da resina, era a resina propriamente, sem quaisquer cátions carregados nela.

[00103]A água foi então tratada com cada uma das amostras de resina e comparadas quanto às tendências de incrustação em uma máquina de lavagem de utensílios. A água de alimentação para a máquina de lavagem de pratos foi então tratada com uma resina catiônica de ácido fraco H+, uma resina catiônica de ácido fraco Ca++, ou uma resina catiônica de ácido fraco Mg++ em três testes separados, mas equivalentes. Cada uma das amostras de resina foi primeiramente pré- condicionada mediante passagem de água dura (17 gpg) através de um fluxo do reservatório ao dreno. Após aproximadamente 1000 galões de fluxo de água os sistemas de resina/reservatório foram conectados à máquina de lavagem de pratos e avaliados quanto à tendência de formação de incrustação. Os resultados desse teste de comparação estão mostrados na Figura 2a. Após o teste de incrustação na máquina de lavagem de pratos/utensílios de vidro, as amostras de resina foram ainda condicionadas mediante correr água dura através de um duto do reservatório ao dreno para um adicional de 4000 galões e, portanto, cada resina teve tratado um total de cerca de 5000 galões de água. A resina foi confirmada estar saturada de sua capacidade nesse ponto mediante medição da direção da água; isto é, o teor de cálcio e magnésio na água estavam os mesmos após o tratamento, bem como antes do tratamento.

[00104]Um segundo conjunto de testes de formação de incrustação na máquina de lavagem de pratos/utensílios de vidro foi realizado em seguida novamente sem detergente e esses resultados são mostrados na Figura 2B.

[00105]Os copos de controle (não mostrados) tinham incrustação pesada. Os dois primeiros copos a partir da esquerda em cada Figura 2A e 2B foram tratados com resina ligada a H+. O terceiro e quarto copos a partir da esquerda em cada figura foram tratadas com resina ligada a Ca2+, e o quinto e sexto copo a partir esquerda em cada figura foram tratados com uma resina ligada a Mg2+. Como visto na Figura 2A, a resina H + e a resina Mg2 + não apresentaram incrustação visível no teste que previamente tinha tratado 1000 galões de água. As duas resinas Ca2+ mostraramincrustação claramente visível. Referido à Figura 2B, em que cada um dos sistemas de resina tinha previamente tratado 5000 galões de água, a resina H+ resultou numa ligeira formação de incrustação no utensílio de vidro. A resina Ca2+ mostrou uma incrustação ligeiramente mais pesada, e a resina Mg2+ mostrou pouca ou nenhuma incrustação visível.

Exemplo 2

[00106]Água com 1,1 grama (17 grain) de dureza de água foi tratada com aproximadamente 1 kg de meio Watts OneFlow, comercialmente disponível da Watts, a uma taxa de cerca de 5 galões por minuto. Adicionalmente, água com 1,1 grama (17 grain) de dureza de água foi tratada com uma resina de ácido fraco carregada com magnésio, de acordo com a presente invenção nas mesmas condições. Uma fonte de alcalinidade incluindo 800 ppm de carbonato de sódio foi adicionado em cada uma dessas amostras de água, bem como a uma amostra de controle de água não tratada. Os resultados são mostrados na Figura 3. Como pode ser visto a partir desta figura, tanto a água de controle e a água tratada Watts tinham uma signi-ficativa precipitação da dureza da água. A água tratada de acordo com a presente invenção (mostrado como o copo mais à direita) não mostrou sinais de um precipita- do.

Exemplo 3

[00107]Um teste foi executado para medir o controle no acúmulo de incrustação calcárea usando diversos materiais de tratamento de água comercialmente disponíveis. Dois testes separados foram executados. O primeiro teste foi um teste 100 ciclos em máquina lavadora de louças. Uma máquina lava-louças do tipo porta (Hobart AM-15) foi utilizada. O equipamento de teste selecionado foi conectado à entrada de água para a máquina lavadora de louças tal que a totalidade da água de enxágue para a máquina fosse tratada. A água de entrada tinha uma dureza 1,1 grama (17 grain). Os materiais de vidro foram colocados dentro da máquina lavadora de louças em uma prateleira de vidro. A máquina foi usada normalmente durante 100 ciclos. Nenhum produto químico, por exemplo, detergentes, auxiliares de lavagem, outros que o equipamento de tratamento, foi usado nesse teste. Após o término de 100 ciclos, os utensílios de vidro foram removidos e deixados para secagem ao ar. Fotos dos copos foram tomadas. Uma caixa de luz foi utilizada para determinar a refletância, que é uma correlação direta com a quantidade de incrustação presente. As fotos e as pontuações na caixa de luz foram comparadas quanto aos diferentes tratamentos de água testados. Uma diferença na caixa de luz de 10.000 é considerado significativa.

[00108]Para esse teste de 100 ciclos, foram realizados os testes de meio: Amberlite IRC 76 comercialmente disponível da Dow; Lewatit S-8528, comercialmente disponível da Lanxess; Watts OneFlow Media, comercialmente disponível da Watts, e Filtersorb SP3, comercialmente disponível da CWG EUA. Os resultados são mostrados nas Figuras 4A e 4B.

[00109]Como pode ser visto a partir dessas Figuras, resultados relativamente bons; ou seja, baixa formação de incrustação, foram conseguidos utilizando as resinas IRC-76 e Lanxess. Como é visto na Figura 4B, resultados deficientes foram obtidos utilizando os materiais Watts e Filtersorb.

[00110]Outro teste foi executado para medir o controle incrustação calcárea em aplicações onde produtos químicos de limpeza estão presentes. Este teste foi executado semelhante ao protocolo para o teste de 100 ciclos descrito acima, no entanto, 850ppm de carbonato de sódio foi adicionado ao tanque de lavagem em máquina lavadora de louças. Este nível de alcalinidade foi mantido durante todo o teste. Além disso, o teste foi executado apenas por 10 ciclos.

[00111]Os resultados deste teste são mostrados na Figura 5. Como pode ser visto a partir desta figura, os melhores resultados foram obtidos usando as resinas saturadas IRC-76 e Lanxess em comparação com os meios OneFlow e SP-3.

Exemplo 4

[00112]Um experimento foi realizado para determinar a capacidade de uma substância para evitar a formação de incrustação em água dura sob condições alcalinas. A substância de teste foi formada pela combinação de água dura a 1,1 grama (17 grain) com 0,4 mg de uma substância retirada de uma resina carregada com Mg ++ utilizada (uma resina, como descrito acima no Exemplo 1). Sem querer se comprometer com qualquer teoria particular, acredita-se que a substância retirada da resina incluía o material orgânico, que inclui, pelo menos em parte, um material de poliacrilato. Apesar de removido manualmente, ou seja, extraído da superfície da resina, para os fins deste exemplo, pensa-se que, na prática este material seria retirado da resina pelo fluxo de água sobre e através da resina. A quantidade de 0,4 mg removida foi equivalente a 800 partes por bilhão deste material. 0,1 gramas de soda densa (200 ppm de cinzas) foi adicionada a esta solução. A solução foi agitada e observada quanto à formação da incrustação, por exemplo, pela turbidez da solução. A solução de teste foi comparada com uma solução de controle contendo água dura apenas a 1,1 grama (17 grain) e uma quantidade equivalente de cinzas como a solução de teste. As soluções foram observadas em dois e cinco minutos. No ponto de tempo de dois minutos, a solução de teste permaneceu limpa, enquanto que a solução controle tinha uma aparência turva, branca. No instante a cinco minutos, a solução de teste estava ligeiramente turva que a sua aparência original, mas ainda estava muito mais clara que a solução controle, que tinha aumentado na sua turbi- dez.

Exemplo 5

[00113]Um teste foi executado para determinar o efeito de um equipamento de tratamento de água como um ponto o tratamento de uso para aquecedores de reforço. Neste teste, dois aquecedores de reforço foram corridos ao mesmo tempo. Um aquecedor de reforço utilizou 1,1 grama (17 grain) por galão de água. O segundo aquecedor de reforço utilizou 1,1 grama (17 grain) por galão de água que foi pré- aquecido com o equipamento de tratamento de água. Ambos os aquecedores de reforço foram corridos por cinco dias consecutivos. Eles foram programados com um padrão de repetição de “on” por três horas seguido por três padrões de parada. Durante as três horas em “on”, água foi corrida através do aquecedor de reforço a aproximadamente 19 Litros (5 galões) por minuto durante um minuto, seguido por um minuto de fluxo zero. Durante esse tempo em “on”, o aquecedor de reforço foi ajustado para aquecer a água até uma temperatura de 85 °C (185 °F).

[00114]Os resultados são mostrados na Figura 6. Como pode ser visto nesta figura, o aquecedor de reforço que usou água tratada tinha muito menos incrustação que o aquecedor de reforço controle. A quantidade de incrustação sobre os elementos e a espessura da incrustação foram substancialmente reduzidas com a água tratada comparado ao controle.

Exemplo 6

[00115]Um teste foi executado para avaliar os efeitos de água tratada com um equipamento de acordo com modalidades da presente invenção, quando utilizado com uma membrana de osmose reversa. Um balde de aproximadamente 19 Li- tros (cinco galões) foi preenchido com tratados ou não tratados 1,1 grama (17 grain) por galão de água. Água tratada era a água que havia sido executado através de dois cartuchos de 340 g (0,75 lb) contendo um material de resistência de troca iônica saturado. O material de troca iônica foi saturado mediante ter aproximadamente cerca de 14.000 Litros (3700 galões) de água a 1,1 grama (17 grain) por 3,7 Litros (1 galão) de água correndo através dele. Os dois cartuchos usados para tratar a água foram dispostos em série. A água não tratada foi continha exatamente 1,1 grama (17 grain) por galão de água.

[00116]A água tratada e a água não tratada foram distribuídas através de um sistema de osmose reversa contendo uma membrana BW30, comercialmente disponível da Dow. A membrana testada tinha uma área de superfície de 0,5 pé por 0,5 pé. A água tratada e a água não tratada foram passadas através do sistema de membrana a uma pressão constante de 27,6 bar (400 psi). A temperatura da água foi mantida entre 21 °C (70 °F) e 24,4 °C (76 °F). As amostras foram tomadas 4 a 5 vezes por dia, e testadas quanto à concentração dos sólidos totais dissolvidos (TDS). O fluxo de permeado também foi medido.

[00117]Os resultados deste teste são mostrados na Figura 7 (Concentrado TDS vs Tempo Total) e na Figura 8 (Marcação do espalhamento do permeado vs. Tempo Total). A água concentrada, por definição, é a água e os sólidos rejeitados pela membrana; isto e, o material que não passou através da membrana. À medida que a membrana se torna suja ou entupida, o TDS do concentrado irá reduzir porque a membrana não é mais passante de água quanto antes da membrana ficar entupida. Como descrito abaixo, ao mesmo tempo que o TDS do concentrado se reduz, o fluxo do permeado através da membrana irá também se reduzir com o aumento do entupimento como explicado abaixo.

[00118]Neste experimento, o entupimento da membrana exposta a água não tratada avançou até o ponto em que ela ficou bastante entupida como indicado pela redução no TDS do concentrado. O acúmulo de sujeira de uma membrana provenientes das incrustações contidas na água é um problema conhecido quando utilizando uma membrana em água dura. A análise química da membrana exposta a água não tratada confirmou que a membrana não tratada ficou entupida com incrustação de carbonato de cálcio.

[00119]Como pode ser observado na Figura 7, a quantidade de TDS na água concentrada se reduz com o passar do tempo com a água não tratada, e permaneceu relativamente constante com a água tratada. Isto é, a membrana exposta a água dura tratada não mostrou redução na TDS no transcurso das 28 horas do experimento, indicando que a água tratada protegeu a membrana da formação de incrustações.

[00120]Como pode ser observado pela Figura 8, a vazão do permeado se reduz numa taxa mais rápida usando água não tratada comparado com o uso da água tratada. Acredita-se que isso seja devido ao carbonato de cálcio e outros sais insolúveis que se precipitam sobre a membrana de forma mais lentamente quando usando água tratada comprado com o uso de água não tratada. Esta precipitação de escamas da dureza se acumula e gradualmente restringe o fluxo de água através da membrana (fluxo do permeado). O acúmulo de incrustação na membrana que teve água não tratada circulada através dela foi tão mais grave nesse teste que o fluxo do permeado foi reduzido a quase a metade da vazão de partida, como pode ser visto na Figura 8.

[00121]No geral, foi descoberto que o uso de água tratada com um equipamento de acordo com as modalidades da presente invenção leva a uma redução na formação de escamas quando circulado através de um sistema de osmose reversa.

Exemplo 7

[00122]Um teste foi realizado para avaliar o pH e o teor de sólidos totais dissolvidos da água quando passado através de um equipamento de acordo com mo- dalidades da presente invenção, comparado com os tradicionais meios de tratamento de água. Foram testados os seguintes resinas/meios: Resina A foi uma resina Lanxess S-8528, comercialmente disponível da Lanxess, que foi saturada mediante ter sido previamente usada por 5000 ciclos de 5 segundos e 27 segundos de repouso com 17 gpg de água fria a uma vazão de quatro galões por minuto; meio B era um meio Watts ligeiramente usado, comercialmente disponível da Watts Water Technologies; e Meio C, foi um meio Watts não usado, comercialmente disponível da Watts Water Technologies. Um controle também foi executado, sem qualquer resina ou meio para comparação.

[00123]17 gpg água foi ciclada através das resinas/meio de teste por dez segundos, e com dois minutos de descanso. A água foi passada através das resi- nas/meio de teste numa vazão de um galão por minuto durante um ciclo. A amostras foram tomadas ao mesmo tempo para cada teste de resina/meio, e imediatamente avaliadas quanto ao pH e TDS. Os resultados são mostrados nas Figuras 9 e 10.

[00124]Como pode ser visto na Figura 9, o pH da água tratada com resina A permaneceu relativamente constante durante todo o tratamento e estreitamente alinhados ao do controle. O pH da água tratada com o Meio B e C foi significativamente menor no início e depois aumentou ao longo do tempo. Da mesma forma, como mostrado na Figura 10, o TDS da água tratada com resina A manteve-se relativamente constante e igual a do controle durante o tratamento. O TDS da água tratada com o Meio B e C foi significativamente menor e, em geral aumentou ao longo do tempo com o uso. Sem querer se comprometer com qualquer teoria particular, acredita-se que o aumento gradual no TDS e pH dos meios B e C ao longo do tempo é devido a esses meios serem usados e gradualmente perderem sua eficácia com o passar do tempo com a utilização. Quando o meio B e C não são utilizados por um período de tempo, ou seja, um período de repouso, a queda no pH e TDS retorna como visto nos últimos pontos de dados nas Figuras 9 e 10.

[00125]É também considerado que a queda imediata no pH e no TDS da água tratada com o Meio B e C é o resultado de carbonato de cálcio precipitando para fora da água como induzido por esse meio particular. As alterações na água são quimicamente explicadas pela remoção dos íons cálcio e carbonato da água e peça adição simultânea de CO2 na água. Estes efeitos colaterais de precipitação são documentados na literatura disponível a partir do fabricante do meio.

[00126]No geral, foi descoberto que na água tratada com uma resina de acordo com modalidades da presente invenção, Resina A, o pH e o TDS da água não se desviaram substancialmente do controle. Isso indica que a resina A não está induzindo a precipitação da dureza na água.

Exemplo 8

[00127]Foi executado um teste para avaliar o efeito da adição de um oxidante a um equipamento de tratamento de água. Para este teste, o cloro foi usado como oxidante, e foi testado em duas concentrações, 1 ppm e 10 ppm. A adição do oxidante também foi avaliada quando adicionada antes ou depois da água ter sido tratada pela resina. O teste também avaliou os efeitos da adição de um filtro de carbono antes ou depois da resina. A resina foi testada Lanxess Lewatit S-8528. A resina foi pré-condicionada por 5500 ciclos de 9 segundos com 27 segundos de descanso com 17 gpg de água fria a 4 galões por minuto.

[00128]Dois testes foram executados, um para medir a performance, e um para medir o total de carbono orgânico (TOC) da água. Para o teste de performance, uma máquina de lavar louças do tipo porta (Hobart AM-15) foi utilizada. O equipamento de tratamento selecionado foi conectado à entrada de água da em máquina lavadora de louças para que toda a água para a máquina fosse tratada. A água de entrada tinha uma dureza 1,1 grama (17 grain). Os utensílios de vidro foram colocados dentro da máquina lavadora de louças em uma prateleira de vidro. A máquina funcionou normalmente por 130 ciclos. Não foram adicionados detergentes, produtos químicos, auxiliares de lavagem além dos equipamentos de tratamento de água, e a adição de um oxidante, cloro, foi usado nesse teste. Após 130 ciclos completados, os utensílios de vidro foram removidos e deixados a secar ao ar. Fotos dos copos foram tomadas. A caixa de luz também foi utilizada para determinar refletância, que é uma correlação direta com a quantidade da incrustação presente. Ou seja, uma pontuação mais baixa correlaciona a apresentar uma menor deposição de escamas sobre os copos.

[00129]Os resultados de um teste incluindo 1 ppm de cloro acrescentado ou antes ou após a água passar através do equipamento de tratamento, e com ou sem o uso de um adicional filtro de carbono são mostrados na Figura 11. A Figura 12 mostra os resultados de um teste, incluindo 10 ppm de cloro adicionado antes ou depois da água passar através do equipamento de tratamento, e com ou sem o uso de um filtro de carbono adicional.

[00130]Como pode ser visto a partir dessas Figuras, um aumento no nível de cloro antes do equipamento de tratamento de água intensifica a performance do equipamento de tratamento de água em um teste em máquina de lava-louças. O efeito foi mais acentuado sob altos níveis de cloro (10 ppm).

[00131]O TOC (ppm) da amostra também foi medido com um analisador de TOC de laboratório Sievers 900 GE. Os resultados são mostrados na Figura 13 (1 ppm de cloro adicionado) e Figura 14 (10 ppm de cloro acrescentado). Como pode ser visto a partir dessas Figuras, o aumento do nível de cloro a 10 ppm antes da resina também aumenta o nível de TOC independentemente da localização do filtro de carvão. Quando o cloro é adicionado antes da resina, o cloro irá contatar a resina e atuar como um oxidante para a resina. Como pode ser visto da Figura 14, 10 ppm de cloro antes da resina aumentou os níveis de TOC em comparação com a adição 10 ppm de cloro após a resina.

[00132]Um outro teste foi realizado para avaliar os efeitos de diferentes oxi dantes sobre o equipamento de tratamento de água. Para este teste, as resinas a seguir foram incluídas nos equipamentos de tratamento de água: Lanxess Lewatit S- 8528, comercialmente disponível da Lanxess; IRC -76, comercialmente disponível da Dow; Purolite C107, comercialmente disponível da Purolite Corporation, e Dow MAC- 3, comercialmente disponível da Dow. As resinas foram pré-condicionadas por água corrente fria a 2.400 ciclos através das resinas. Cada ciclo consistiu de tempo de corrida de 9 segundos seguido por 27 segundos de repouso com 17 gpg de água fria a 4 galões por minuto. Para este teste de agitação, 5 gramas da resina molhada foi colocada em 40 gramas de soluções aquosas contendo os oxidantes selecionados, em seguida agitando manualmente por 10 segundos, e em seguida imergindo as mesmas soluções de um dia para o outro. Os oxidantes nesse teste incluíram: 150 ppm ClO, e 150 ppm H2O2. As soluções foram novamente agitadas antes da filtração.O TOC do material filtrado foi medido.

[00133]Os resultados deste teste são mostrados na Figura 15. Como pode ser observado na Figura 15, a adição de qualquer um dos oxidantes reforçou o nível de TOC em cada um dos filtrados. Sem querer se comprometer com qualquer teoria particular, acredita-se que a resina Mac-3 tem um TOC relativo muito menor, porque é uma resina mais altamente reticulada. Níveis de TOC são conhecidos na arte serem inversamente proporcionais às porcentagens de reticulação.

[00134]Outro teste foi executado para avaliar melhor os efeitos da adição de cloro em um teste de agitação. Para este teste, as resinas foram incluídas no equipamento de tratamento de água: Lanxess Lewatit S-8528, comercialmente disponível da Lanxess; IRC -76, comercialmente disponível da Dow; Purolite C107, comercialmentedisponível Purolite Corporation; e Dow MAC-3, comercialmente disponível da Dow. As resinas foram pré-condicionadas por água corrente fria por 2.400 ciclos através das resinas. Para este sacudir de teste, 5 gramas da resina úmida e 40 gramas de água foram agitados juntos em um agitador automático para 10 minutos. Um ou outro de 5 ppm, ou 10 ppm de cloro, ou nada de cloro (controle) foi acrescentado à água. Após os dez minutos, a água foi filtrada e o TOC foi medido. Os resultados deste teste são mostrados na Figura 16. Como pode ser visto a partir desta figura, a adição de cloro fez aumentar os níveis de TOC para três das quatro resinas testadas. Sem querer ficar vinculado por uma teoria particular, acredita-se que a resina Mac-3 tem um TOC muito menor porque é uma resina mais altamente reticulada.

Exemplo 9

[00135]Um teste foi executado para medir o acúmulo de incrustação calcá- rea nos copos usando diversos equipamentos de tratamento de água contendo material saturado. Cada uma das resinas testadas foi previamente saturada, fazendo correr 1,1 grama (17 grain) de água fria por cerca de 6.600 ciclos numa bancada de testes de laboratório. Cada ciclo de condicionamento consistiu em tempo de execução 9 segundos, seguido por 27 segundos de inatividade com 17 gpg fria a 4 galões por minuto. As resinas testadas foram as seguintes: Lewatit Lanxess S-8528, comercialmente disponível da Lanxess; IRC -76, comercialmente disponível da Dow; Puro- lite C107, comercialmente disponível da Purolite Corporation; Dow MAC-3, comercialmente disponível da Dow, e Watts OneFlow II, comercialmente disponível da Watts Water Technologies.

[00136]O teste foi executado usando uma máquina lavadora de louças do tipo porta (Hobart AM-15). O equipamento de teste selecionado foi conectado à entrada de água para a máquina lavadora de louças tal que a totalidade da água para a máquina fosse tratada. A água de entrada tinha uma dureza de 1,1 grama (17 grain). O teste foi executado por 100 ciclos contínuos. Cada ciclo consistiu em: 45 segundos de lavagem a lavagem em 71,1 °C (160 °F), 10 segundos de lavagem a 85,5 °C (186 °F), e 20 segundos de repouso entre os ciclos.

[00137]Os utensílios de vidro foram colocados numa máquina lavadora de louças em uma prateleira de vidro. A máquina foi trabalhada normalmente por 100 ciclos. Nenhum produto químico, por exemplo, detergentes, auxiliares de lavagem, além dos equipamentos de tratamento foram usados neste teste. Após o término de 100 ciclos, os utensílios de vidro foram removidos e deixados a secar ao ar. Fotos dos copos foram tomadas. A caixa de luz também foi utilizada para determinar refle- tância, que é uma correlação direta com a quantidade de incrustação presente.

[00138]Os resultados são mostrados na Figura 17. Como pode ser visto a partir desta figura, os materiais saturados IRC-76 e materiais Lanxess tiveram o melhor desempenho em máquina lavadora de louças, ou seja, tiveram a menor quantidade de escamas as primeiras quatro resinas da Figura 17 são, cada uma, resinas poliacrilato de troca catiônica de ácido fraco pré-condicionadas até a saturação. Como pode ser visto, o desempenho anti-incrustação nesse teste varia amplamente desde fraco (Mac-3) até regular (C107) até bom (IRC-76 e S-8528). Sem querer se comprometer com qualquer teoria particular, acredita-se que as diferenças químicas entre estas resinas levam às diferenças na performance. As porcentagens de reticu- lação da resina é uma tal diferença, como exemplificado pela resina Mac-3, que considerada ter um nível relativamente alto de reticulação como indicado por seus baixosníveis de TOC. (Figuras 15 e 16).

Exemplo 10

[00139]Amostras de resina vários foram pré-condicionadas pela corrente fria, 17 gpg água, por 23.000 ciclos através da resina, seguida por 30 mil ciclos de água quente 17 gpg. As resinas testadas foram as seguintes: Lewatit Lanxess S-8528, comercialmente disponível da Lanxess; IRC -76, comercialmente disponível da Dow; Purolite C107, comercialmente disponível da Purolite Corporation; Dow MAC-3, comercialmente disponível da Dow, e Watts OneFlow II, comercialmente disponível da Watts Water Technologies. Cada ciclo consistiu de 9 segundos de tempo de execução, seguido por 27 segundos desligado. Trinta gramas de resina úmida foram colocados em 25g de água ultrapura, e agitados durante a noite. As amostras foram, en- tão, filtradas e submetidas à Permeação por Cromatografia Gel (GPC).

[00140]As amostras foram corridas em um GPCmax VisTOCek equipado com um conjunto detector TriSEC. Cinquenta microlitros de cada amostra foram injetados no sistema aquoso GPC usando apenas a detecção do índice de refração para determinar a concentração aparente. Os resultados são mostrados na Figura 18A. Como pode ser visto nesta figura, o cromatógrafo mostra uma menor concentração de extraíveis que a IRC-76.

[00141]O tempo de retenção no cromatógrafo é consistente com um padrão de poliacrilato de peso molecular menor que 10.000.

[00142]Neste teste, supondo que a resposta do detector é semelhante para cada polímero testado, a concentração aparente da substância extraída da resina Dow MAC-3 foi mensuravelmente menor do que qualquer um dos outros extratos de resina testada. Estes resultados estão de acordo com a análise de TOC (discutido no Exemplo 8), que mostrou que Dow MAC-3 teve o menor teor de carbono, quando comparado a todas as outras resinas testadas. O teste GPC mostra também que o teor de carbono está presente como um polímero de baixo peso molecular, ao contrário de um hidrocarboneto de baixo peso molecular. A análise FTIR confirmou que o polímero é mais provável uma espécie de poliacrilato.

[00143]No geral, este estudo, em combinação com testes de aplicativos, demonstram que uma concentração mínima de TOC/polímero é necessária para a função. Quando a concentração de extraíveis é muito baixa, como com o MAC-3 Dow, mostrado pelos testes de TOC e GPC, os resultados dos testes de aplicação também são pobres, como mostrado no Exemplo 9.

Outras Modalidades

[00144]É para ser entendido que embora a invenção tenha sido descrita em conjunto com sua descrição detalhada, a descrição acima é destinada a ilustrar, e não limitar o âmbito da invenção, que é definido pelo escopo das reivindicações anexas. Outros aspectos, vantagens e as modificações estão dentro do escopo das reivindicações apresentadas adiante.

[00145]Adicionalmente, os conteúdos da totalidade de publicações de patentes aqui discutidos são de todo modo inteiramente incorporados por referência.

[00146]É para ser entendido que quaisquer que sejam os valores e faixas, eles são significados a estarem abrangidos pelo escopo da presente invenção. Além disso, todos os valores que se insiram dentro dessas faixas, bem como os limites superior ou inferior de uma faixa de valores, estão também contemplados pela presente invenção.

Claims

1. Equipamento para controlar a dureza da água, reduzir a formação de incrustação e depósito de carbono orgânico total em uma fonte de água pelo contato da fonte de água com o equipamento compreendendo uma resina de troca catiônica reticulada saturada CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: a) uma entrada para fornecer a água a um primeiro reservatório de tratamento; b) uma composição de tratamento de água contida dentro de um primeiro reservatório de tratamento, em que a composição de tratamento de água compreende um material resinoso de cátion de ácido fraco substancialmente insolúvel em água compreendendo um polímero de ácido metacrílico reticulado e um polímero de ácido acrílico reticulado são reticulados a menos de 8%, em que o material de resina é saturado em capacidade por conter uma pluralidade de um ou mais cátions multivalentes, de tal modo que a resina é incapaz de realizar troca iônica; e c) uma saída conectada de forma continuada ao primeiro reservatório de tratamento, em que a saída fornece água tratada compreendendo pelo menos 4 ppm de carbono orgânico total do reservatório de tratamento.

2. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o material de resina é selecionado a partir do grupo que consiste em uma estrutura de resina do tipo gel, uma estrutura de resina do tipo macroporosa, e combinações dos mesmos.

3. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o material de resina tem uma superfície compreendendo grupos funcionais compreendendo grupos carboxílicos.

4. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que polímero de ácido acrílico é reticulado com um polivinil aromático.

5. Equipamento, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o polivinil aromático é selecionado a partir do grupo que consiste em po- livinil aromáticos como o divinil benzeno, trivinil benzeno, divinil tolueno, divinil xile- no, polivinil antraceno, e derivados e misturas dos mesmos.

6. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a resina fornece um material polimérico com um peso molecular de 150 a 100.000 para a fonte de água.

7. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os cátions multivalentes compreendem uma mistura de íons cálcio e íons magnésio.

8. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a entrada se localiza na parte inferior do reservatório, e a saída está localizada na parte superior do reservatório.

9. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a entrada compreende ainda um bocal de pulverização pressurizado.

10. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda pelo menos um reservatório de tratamento adicional, tendo dentro de si uma composição de tratamento de água, em que a composição de tratamento de água compreende um material de resina de cátion de ácido fraco substancialmente insolúvel em água compreendendo um polímero de ácido metacrí- lico reticulado e um polímero de ácido acrílico reticulado são reticulados a menos de 8%, em que o material de resina é saturado em capacidade contendo uma pluralidade de um ou mais cátions multivalentes, de tal modo que a resina seja incapaz de realizar troca iônica.