BR0207980B1

BR0207980B1 - método para preparar uma solução de ácido hipobromoso de estoque estabilizada, solução de ácido hipobromoso de estoque estabilizada, método para tratar água, método para tratar água potável e método para tratar água de irrigação.

Info

Publication number: BR0207980B1
Application number: BRPI0207980-1A
Authority: BR
Inventors: Jan Bastiaan Cilliers; Martha Sophia Cilliers
Original assignee: Milbridge Invest Pty Ltd
Priority date: 2001-03-02
Filing date: 2002-03-01
Publication date: 2014-10-21
Also published as: EP1373135B1; EP1373135A2; JP2004525910A; CA2447061C; RU2003129642A; RU2291836C2; CN100427385C; WO2002070404A2; AP2003002876A0; ES2449492T3; CA2447061A1; DK1373135T3; US20040154997A1; BR0207980A; CN1503763A; EG23395A; US7033510B2; IL157717A; AP1549A; JO2374B1

Description

"MÉTODO PARA PREPARAR UMA SOLUÇÃO DE ÁCIDO HIPOBROMOSO DE

ESTOQUE ESTABILIZADA, SOLUÇÃO DE ÁCIDO HIPOBROMOSO DE ESTOQUE

ESTABILIZADA, MÉTODO PARA TRATAR ÁGUA, MÉTODO PARA TRATAR ÁGUA POTÁVEL E MÉTODO PARA TRATAR ÁGUA DE IRRIGAÇÃO." Histórico da invenção [001] Esta invenção refere-se a soluções de ácido hipobromoso estabilizadas para o tratamento de água. [002] È bem conhecido o uso de soluções de ácido hipobromoso no tratamento de águas industriais e águas recreacionais. Embora o ácido hipobromoso seja um biocida de propósito geral muito eficaz, ele é também muito instável. Em algumas aplicações, o ácido hipobromoso é produzido in situ reagindo um sal de bromo com um hipoclorito solúvel em água tal como o hipoclorito de sódio. A solução assim produzida é adicionada diretamente à água a ser tratada, antes que o ácido hipobromoso não esteja ativo por mais tempo. [003] A patente U.S. N° 5.942.126, em nome de Nalco Chemical Company, divulga uma solução de hipobromito de sódio que é estável sob condições de armazenagem tipicas. A solução de hipobromito é estabilizada com concentrações elevadas de um estabilizador que, entre outros, pode ser selecionado do grupo consistindo de uréia, tiouréia, creatinina, ácido cianúrico, hidantoinas de alquila, mono ou dietanolamina, sulfonamidas orgânicas, biureto, ácido sulfâmico, sulfamatos orgânicos e melamina. Esta patente ensina o uso desta solução estabilizada no tratamento de sistemas de águas industriais. [004] É um objetivo desta invenção prover uma solução de ácido hipobromoso estabilizada para o tratamento/desinfecção de água, especialmente água potável e de irrigação.

Sumário da invenção [005] De acordo com um primeiro aspecto da invenção provê-se um método para preparar uma solução de ácido hipobromoso de estoque estabilizada, para tratar água, o método incluindo as etapas seguintes: (1) preparar uma solução de ácido hipocloroso com um pH menor que 7,5, preferivelmente 7,4; (2) preparar uma solução de brometo com um pH menor que 7,0, preferivelmente 6,4; (3) misturar a solução de ácido hipocloroso com a solução de brometo para formar uma solução de ácido hipobromoso; e (4) adicionar imediatamente um estabilizador à solução para prover uma solução de ácido hipobromoso estabilizada com um pH desde 8 até 9, preferivelmente um pH de 8,8. [006] A solução de ácido hipocloroso da etapa 1 pode ser preparado misturando uma solução de hipoclorito com um pH de aproximadamente 14 com uma solução de ácido clorídrico. [007] Tipicamente, o estabilizador é o ácido cianúrico que, preferivelmente, é adicionado numa quantidade não excedendo 1 ppm, vantajosamente, não excedendo 0,5 ppm, na solução de ácido hipobromoso. [008] De acordo com um segundo aspecto da invenção provê- se uma solução de ácido hipobromoso de estoque estabilizada, para tratar água, a solução tendo uma concentração de ácido hipobromoso menor que 30% (m/m), tipicamente menor que 20% (m/m) e contendo uma quantidade de ácido cianúrico como um estabilizador não excedendo 1 ppm. Vantajosamente, a solução tem uma concentração de ácido cianúrico menor que 0,5 ppm. [009] Tipicamente, a solução tem um pH de 8 até 9, preferivelmente um pH de 8,5 até 8,9, o mais preferivelmente um pH de 8,8. [0010] Vantajosamente, as soluções estabilizadas para água potável têm uma concentração de ácido hipobromoso menor que 10% (m/m). [0011] As soluções estabilizadas preferidas de acordo com a invenção para tratar água potável contêm as quantidades seguintes de ácido hipobromoso e de ácido cianúrico: (1) uma concentração de ácido hipobromoso de 9% (m/m) e 0,2 ppm de ácido cianúrico; (2) uma concentração de ácido hipobromoso de 6% (m/m) e 0,3 ppm de ácido cianúrico; (3) uma concentração de ácido hipobromoso de 3,5% (m/m) e 0,4 ppm de ácido cianúrico. [0012] Uma solução estabilizada preferida para tratar água de irrigação terá uma concentração de ácido hipobromoso desde 10% até 20% (m/m). [0013] A solução pode ser uma solução de ácido hipobromoso baseada em sódio ou potássio, mas para os propósitos de água potável e água de irrigação, a solução é preferivelmente uma solução de ácido hipobromoso baseada em potássio. [0014] Tipicamente, uma solução de ácido hipobromoso baseada em potássio tem uma concentração de potássio menor que 20% (m/m), preferivelmente menor que 10% (m/m). [0015] As soluções de ácido hipobromoso baseadas em potássio preferidas de acordo com a invenção para tratar água potável contêm as seguintes quantidades de ácido hipobromoso, potássio, e ácido cianúrico: (1) uma concentração de ácido hipobromoso de 9% (m/m), uma concentração de potássio de 3,7% (m/m) e 0,2 ppm de ácido cianúrico; (2) uma concentração de ácido hipobromoso de 6% (m/m), uma concentração de potássio de 2,1% (m/m) e 0,3 ppm de ácido cianúrico; e (3) uma concentração de ácido hipobromoso de 3,5% (m/m), uma concentração de potássio de 1,1% (m/m) e 0,4 ppm de ácido cianúrico. [0016] As soluções de ácido hipobromoso baseadas em potássio preferidas de acordo com a invenção para tratar água de irrigação contêm as seguintes quantidades de ácido hipobromoso, potássio, e ácido cianúrico: (1) uma concentração de ácido hipobromoso de 13% (m/m), uma concentração de potássio de 7% (m/m) e 0,4 ppm de ácido cianúrico; (2) uma concentração de ácido hipobromoso de 16% (m/m), uma concentração de potássio de 8% (m/m) e 0,3 ppm de ácido cianúrico; e (3) uma concentração de ácido hipobromoso de 18% (m/m), uma concentração de potássio de 9% (m/m) e 0,2 ppm de ácido cianúrico. [0017] De acordo com um terceiro aspecto da invenção provê-se um método para tratar água, tipicamente água potável ou de irrigação, adicionando à água uma solução de ácido hipobromoso estabilizada tal como descrita acima. [0018] Vantajosamente, adiciona-se uma quantidade suficiente de uma solução de ácido hipobromoso à água para prover um conteúdo de bromo total de 0,5 até 0,001 mg/L na água. [0019] Tipicamente, a solução de ácido hipobromoso estabilizada é adicionada à água potável nas bandejas de filtros de uma estação de tratamento de água. [0020] Preferivelmente, o residuo de bromo livre da água tratada é monitorado a jusante dos filtros de água da estação de tratamento de água e a solução de ácido hipobromoso estabilizada é adicionada a uma taxa de dosagem para manter um residuo de bromo livre de 0,001 até 0,2 mg/L, preferivelmente 0,025 mg/L. [0021] Quando usada para tratar água de irrigação, a solução estabilizada de ácido hipobromoso pode ser adicionada diretamente nas linhas de irrigação, preferivelmente no inicio de uma rede de água de irrigação. [0022] Vantajosamente, o resíduo de bromo livre da água tratada na rede de irrigação é monitorado a jusante na rede e a solução estabilizada de ácido hipobromoso é adicionada a uma taxa de dosagem para manter um resíduo de bromo livre de 0,001 até 0,2 mg/L, preferivelmente 0,05 mg/L.

Breve descrição dos desenhos [0023] A Figura 1 é um gráfico mostrando a taxa de mortalidade de uma solução de ácido hipobromoso estabilizada da invenção; e a Figura 2 é um gráfico mostrando a taxa de decaimento de uma solução estabilizada de ácido hipobromoso a 6% (m/m) da invenção em comparação com uma solução de ácido hipocloroso a 15%(m/m) após a solução ter sido adicionada à água numa quantidade de 6 mg/L.

Descrição de incorporações [0024] Esta invenção refere-se a uma solução estabilizada de ácido hipobromoso para tratar água, em particular para tratar água potável ou água de irrigação. A solução estabilizada é apropriada também para tratar outros tipos de água tais como água em torres de resfriamento e efluente de esgoto. [0025] Tal como discutido no histórico da invenção, embora se saiba que soluções de ácido hipobromoso são úteis na destruição de microorganismos, o ácido hipobromoso é instável e necessita ser estabilizado, de modo a torná-lo um produto comercialmente viável. [0026] Os inventores planejam u método novo para preparar uma solução de ácido hipobromoso de estoque e, surpreendentemente descobriram que a solução de ácido hipobromoso assim preparada pode ser estabilizada com baixas concentrações, isto é, menos que 1 ppm, preferivelmente menos que 0,5 ppm de ácido cianúrico. Concentrações mais levadas de ácido cianúrico foram encontradas para inibir a ação de bromo na destruição de microorganismos, e conseqüentemente concentrações mais elevadas de ácido cianúrico fazem com que a solução de ácido hipobromoso seja eficaz por mais tempo após sua aplicação na água. [0027] De acordo com a invenção, o requerente preparou soluções de ácido hipobromoso de estoque contendo 3,5%, 6% e 9% (m/m) de ácido hipobromoso que são estabilizadas com ácido cianúrico numa concentração de 0,4 ppm, 0,3 ppm e 0,2 ppm, respectivamente. A concentração de ácido hipobromoso é determinada por cromatografia iônica usando uma coluna de troca iônica Dionex AD 14, carbonato de sódio/bicarbonato de sódio como eluente e detecção de condutividade suprimida.

Descobriu-se que estas soluções são melhor estabilizadas e as mais reativas num pH de 8 até 9, preferivelmente num pH de 8,8. As soluções assim estabilizadas têm uma vida de prateleira (num recipiente selado e impermeável à luz) de até 6 meses. Será visto também que, o mais surpreendentemente, descobriram que há uma relação inversa entre a concentração do estabilizador de ácido cianúrico e a concentração da solução de ácido hipobromoso. [0028] Em outro aspecto da invenção os inventores descobriram que soluções de estoque de ácido hipobromoso de estoque, particularmente soluções estabilizadas tal como descritas acima, podem ser usadas para tratar de modo eficaz água potável. De acordo com a invenção uma solução de ácido hipobromoso de estoque estabilizada é adicionada à água potável para prover um conteúdo de bromo total de 0,5 até 0,001 mg/L na água. A concentração de ácido hipobromoso na solução de estoque usada é selecionada de acordo com o conteúdo de matéria orgânica na água potável. A água contendo quantidades elevadas de matéria orgânica, utilizará solução de estoque de concentração elevada (isto é, a 9%) , e a água contendo baixas quantidades de material orgânico utilizará uma solução de estoque de concentração baixa (isto é, a 3,5%). [0029] Um cal de estação de tratamento de água potável normal é adicionado à água para aumentar o pH de 7,9 até 8,4.

Em seguida adiciona-se à água um floculante e forma-se um precipitado do floculante que decanta nos agentes clarificadores. Um liquido sobrenadante (água potável) aos agentes clarificadores flui então através de um sistema de filtração. O sistema de filtração inclui filtros de areia. A água potável dos agentes clarificadores flui através dos filtros sob a força da gravidade. A velocidade de filtração é controlada pela "cabeça" sobre o filtro e por meio de válvulas de controle de saida. A taxa de fluxo de água através dos filtros depende da bomba d'água, da capacidade e do desenho da planta de filtração. Depois, a água flui dos filtros através das bandejas de filtros. Usualmente, a água tem um tempo de retenção nas bandejas de filtros de 1 até 5 minutos. Das bandejas de filtros, a água flui até um poço coletor, onde ela é bombeada até um reservatório. Depois, a água potável flui, por meio de bombas de reforço, do reservatório até os usuários finais, por exemplo até as residências. As residências podem estar a 3km até 70 km (ou mais) distantes da estação de tratamento de água. [0030] De acordo com a invenção, uma solução de estoque de ácido hipobromoso é adicionada à água na estação de tratamento de água, nas bandejas de filtros, por meio de um sistema venturi ou qualquer outro sistema apropriado, por exemplo bombas dosadoras. A solução de estoque é adicionada de um ponto de entrada abaixo da superfície da água, preferivelmente no fundo da bandeja de filtro. Geralmente, uma quantidade suficiente da solução de estoque é adicionada à água para prover uma concentração de bromo total de 0,001 até 0,5 mg/L na água. Numa incorporação preferida da invenção, coloca-se uma sonda na linha d'água entre o poço coletor e o reservatório. A sonda testa o potencial de oxidação/redução na água, e ajusta-se a quantidade de solução de estoque adicionada para prover uma concentração preferida do bromo livre de 0,025 até 0,1 mg/L. Prevê-se que a sonda seja conectada a um microprocessador que por sua vez é conectado a um sistema dosador que manipula a dosagem de solução de estoque adicionada à água, para prover uma concentração preferida de bromo livre. A sonda envia uma leitura de volta até um microprocessador. A sonda ativa ou desativa o sistema dosador baseado nos pontos de ajuste inferior e superior pré-fixados. No caso de mal funcionamento, um alarme é retransmitido até a sala de controle de operadores para impedir dosagem acidental. O sistema pode ser operado também manualmente. [0031] Uma das vantagens maiores da solução de estoque de acordo com a invenção é que ela pode ser usada para tratar águas tendo uma faixa de pH relativamente ampla de 7,0 até 9.

Após a solução de estoque ter sido adicionada à água a ser tratada, forma-se bromo livre (do ácido hipobromoso) na água.

Prove-se, abaixo, a equação desta reação: [0032] Ele é o bromo livre que destrui microorganismos na água. Sem desejar estar ligado por teoria, acredita-se que o bromo livre (formado a partir da solução de ácido hipobromoso) danifica a membrana celular semipermeável do microorganismo, e ou deforma a estrutura da membrana celular ou rompe a membrana celular. Quando a estrutura da membrana celular é assim deformada ou rompida, os componentes do organismo dentro da célula torna-se público e o microorganismo morre. Quando se trata a água potável é imperativo que 99%, se possivel todos os microorganismos sejam mortos pelo desinfetante que é adicionado à água. Caso contrário, os microorganismos sobreviventes podem, uma vez o desinfetante tendo perdido seu efeito, alimentar-se dos restos dos microorganismos mortos e proliferar-se na água "tratada". [0033] O bromo livre é muito eficaz na destruição de microorganismos. Tem sido possivel obter-se uma taxa de mortalidade de microorganismos de 99% na água tratada com soluções de acordo com a invenção dentro de 60 segundos após a adição da solução estabilizada na água. A Figura 1 mostra os resultados de um teste realizado para mostrar a eficácia da solução de ácido hipobromoso a 6% (m/m) sobre bactérias numa amostra de água. Adicionou-se 0,07 mg/L da solução de ácido hipobromoso a 6% (m/m) a uma amostra de água contendo um total de 20.000 espécies de bactérias por mL. A contagem de bactérias total foi feita em intervalos de tempo após a adição da solução de ácido hipobromoso. O gráfico mostra claramente que 99% das bactérias são mortas dentro de 50 segundos após a adição da solução na água. [0034] Outra vantagem da solução estabilizada de acordo com a invenção é que a atividade do bromo, após ser adicionado á água potável, tem vida curta. De fato, há menos que 0,2 mg/L, tipicamente cerca de 0,025 mg/L de residuo de bromo livre na água com 45 minutos de sua adição à água, como pode ser visto na Figura 2. Isto significa que a água tratada de acordo com a solução estabilizada da invenção pode ser usada quase que imediatamente (após 45 minutos) pelos consumidores uma vez que há uma concentração de bromo muito baixa (tipicamente cerca de 0,025 mg/L de residuo de bromo livre). O cloro livre, por outro lado, permanece na água por um longo periodo de tempo. [0035] Uma vantagem adicional da solução de estoque estabilizada da invenção é que o baixo residuo de bromo libre desde 0,001 mg/L até 0,2 mg/L, tipicamente 0,025 mg/L, é mantido na água por periodos longos de tempo, e até a água tratada alcançar um usuário final. Por exemplo, estes residuos podem permanecer pelo tempo que a água tratada é armazenada num reservatório, e bombeada subseqüentemente a 70 km numa rede de distribuição de água até o usuário final.

Embora baixo, este residuo de bromo livre é suficiente para impedir a proliferação de microorganismos na água a partir do instante que ela é tratada até ela alcançar o usuário final. [0036] Conseqüentemente, devido à taxa de mortalidade rápida, quando uma solução de ácido hipobromoso de acordo com a invenção é adicionada nas bandejas de filtros de uma estação de tratamento de água, 99% dos microorganismos na água são mortos antes que a água deixe a bandeja de filtro. E, assim que a água potável alcança o usuário final, há baixas concentrações de bromo libre na água. Além disso, as baixas concentrações de bromo livre na água garantem que não há nenhum crescimento de microorganismos antes da água potável alcançar o usuário final. Isto é muito diferente do tratamento de água com cloro, quando quantidades elevadas de cloro disponível ainda estão presentes na água potável, assim que ela atinge o usuário final. Deve-se mencionar também que devido ao uso de tais baixas concentrações de ácido cianúrico nas soluções de estoque, uma vez adicionadas á água potável, a concentração de ácido cianúrico na água potável tratada é insignificante, e conseqüentemente não terá efeito algum no usuário final. [0037] As soluções de estoque de ácido hipobromoso de acordo com a invenção são produzidas combinando uma solução contendo ions brometo com uma solução contendo ácido hipocloroso. [0038] A solução contendo ions brometo pode ser formada dissolvendo uma fonte de brometo em água. A fonte de brometo pode ser selecionada de brometo de sódio, brometo de potássio ou brometo de litio. De acordo com uma primeira incorporação da invenção a solução de ions brometo é formada dissolvendo brometo de sódio em água para prover uma solução a 37%. [0039] A solução de ácido hipocloroso pode ser preparada a partir de um hipoclorito de metal alcalino ou alcalino- terroso selecionado de hipoclorito de sódio, hipoclorito de potássio, hipoclorito de magnésio, hipoclorito de litio e hipoclorito de cálcio. Usualmente, uma solução tal tem pH de aproximadamente 14. O pH da solução é diminuído até 7,5 adicionando ácido clorídrico para prover uma solução de ácido hipocloroso preferivelmente com um pH de 7,41, e 3,5% em peso de cloro disponível. [0040] As soluções de ácido hipocloroso e bromo são então combinadas quantitativamente para prover a concentração requerida de ácido hipobromoso. A equação para esta reação é exposta abaixo: [0041] Por exemplo, a solução de brometo preferida descrita acima combina-se com a solução de ácido hipocloroso preferida descrita acima numa razão de 1:7,4 de solução de brometo para solução de ácido hipocloroso para prover uma solução de ácido hipobromoso a 3,5% (m/m), ou combinadas numa razão de 1:3,7 de solução de brometo para solução de ácido hipocloroso para prover uma solução de ácido hipobromoso a 6% (m/m), ou combinadas numa razão de 1:1,89 de solução de brometo pata solução de ácido hipocloroso para prover uma solução de ácido hipobromoso a 9% (m/m). [0042] Um estabilizador, na forma de ácido cianúrico (dissolvido em água que foi aquecida até 40 °C) é então adicionado imediatamente à solução de ácido hipobromoso assim formada. Adiciona-se uma pequena quantidade do ácido cianúrico, isto é menos que 1 ppm , preferivelmente menos que 0,5 ppm. Numa incorporação preferida da invenção adiciona-se 0,4 ppm de ácido cianúrico a uma solução de ácido hipobromoso a 3,5%, 0,3 ppm a uma solução de ácido hipobromoso a 6% e 0,2 ppm a uma solução de ácido hipobromoso a 9%. [0043] Descobriu-se que as soluções de estoque assim produzidas têm uma vida de prateleira de até seis meses quando armazenadas num recipiente selado que seja impermeável à luz. [0044] As soluções de ácido hipobromoso tal como descritas acima são soluções baseadas em sódio, isto é são formadas pela reação de ácido hipocloroso com uma solução de brometo de sódio. Um problema com o uso de uma solução de ácido hipobromoso baseada em sódio para tratar água de irrigação é que o sódio pode conduzir à salinização do solo. De fato, a razão de adsorção de sódio (SAR) é um indice do potencial de uma dada água de irrigação para induzir condições de solo sódico (a sodicidade de solo é medida usualmente pela porcentagem de uma capacidade de troca de cátion de solo que é ocupada por ions sódio) . Ela é calculada a partir das concentrações de sódio, cálcio e magnésio em água e dá uma indicação do nivel em que a porcentagem de sódio trocável (ESP) do solo estabilizará após irrigação prolongada. Se a SAR da água for elevada, isto causará salinidade do solo. A salinidade tem um efeito negativo sobre as raizes das plantas no solo e afeta negativamente o erguimento de micro-elementos importantes tais como cálcio e magnésio. [0045] Descobriu-se que, embora mais caros para produzir, é benéfico usar soluções estabilizadas de ácido hipobromoso baseadas em potássio, isto é soluções formadas pela reação de ácido hipocloroso com uma solução de brometo de potássio.

Estas soluções são também estabilizadas em baixas concentrações, isto é, menos que 1 ppm, preferivelmente menos que 0,5 ppm de ácido cianúrico. Novamente, descobriu-se que concentrações mais elevadas de ácido cianúrico inibem a ação do bromo em destruir microorganismos, e conseqüentemente concentrações mais elevadas de ácido cianúrico tornam a eficácia da solução de ácido hipobromoso mais prolongada. [0046] De acordo com a invenção, o requerente preparou soluções concentradas de ácido hipobromoso estabilizadas baseadas em potássio para tratar água de irrigação contendo 13% (m/m) de ácido hipobromoso e 7% (m/m) de potássio, 16% (m/m) de ácido hipobromoso e 8% (m/m) de potássio, e 18% (m/m) ácido hipobromoso e 9% (m/m) de potássio, que são estabilizadas com ácido cianúrico numa concentração de 0,4 ppm, 0,3 ppm e 0,2 ppm, respectivamente. Determina-se a concentração de potássio usando espectrometria de plasma acoplado indutivamente (ICP). Soluções assim estabilizadas têm uma vida de prateleira (num recipiente selado e impermeável à luz) de até seis meses. Descobriu-se também que as soluções são melhor estabilizadas e de máxima reatividade num pH de 8 até 9, preferivelmente num pH de 8,8. [0047] As soluções de ácido hipobromoso de estoque estabilizadas baseadas em potássio são adicionadas diretamente nas linhas de irrigação para prover um conteúdo de bromo total na água de irrigação de 0,001 mg/L até 0,5 mg/L na água. Novamente, a concentração do ácido hipobromoso na solução de estoque usada é selecionada de acordo com a matéria orgânica presente na água de irrigação. A água de irrigação contendo quantidades elevadas de matéria orgânica utilizará uma solução de estoque de concentração elevada (isto é, a 18%), e água de irrigação contendo quantidades menores de material orgânico utilizarão solução de estoque de baixa concentração (isto é, a 13%). [0048] Usualmente, adiciona-se a solução concentrada de ácido hipobromoso estabilizada baseada em potássio à água de irrigação no inicio de distribuição numa rede de água de irrigação. A concentração de bromo livre da água tratada é monitorada a jusante e a solução de ácido hipobromoso estabilizada baseada em potássio é adicionada a uma taxa de dosagem para manter um resíduo de bromo livre de 0,001 até 0,2 mg/L, tipicamente 0,02 até 0,1 mg/L, preferivelmente 0,05 mg/L. [0049] Tal como com a solução de ácido hipobromoso baseada em sódio, a solução de ácido hipobromoso baseada em potássio é ativa numa faixa ampla de pH de 7 até 9, e ela obtém uma taxa de mortalidade de microorganismos de 99% na água de irrigação dentro de 60 segundos após sua adição na água. A atividade do bromo é também de vida relativamente curta e há menos que 0,02 mg/L de bromo ativo da água de irrigação dentro de 45 minutos após sua adição à água.

Conseqüentemente, devido à taxa de mortalidade rápida, quando uma solução de ácido hipobromoso baseada em potássio de acordo com a invenção for adicionada diretamente às linhas d'água de uma rede de irrigação, 99% de microorganismos serão mortos enquanto a água estiver sendo distribuída na rede e, pelo tempo da água de irrigação alcançar o final da rede (e conseqüentemente o solo) , haverão baixas concentrações (menos que 0,2 mg/L, tipicamente cerca de 0,01 até 0,1 mg/L) de bromo livre (resíduo) na água. [0050] Uma vantagem adicional de soluções de ácido hipobromoso baseadas em potássio é que o potássio é um micro- elemento importante para o crescimento de plantas e isto tem o efeito de fertilizar o solo ao qual elas são aplicadas. [0051] Tal como mencionado acima, embora as soluções de ácido hipobromoso baseadas em potássio de acordo com a invenção encontrem uso particular em água de irrigação, elas podem ser usadas também para tratar água potável, e outros tipos de água. Acredita-se também que o potássio adicionado á água potável é benéfico para consumidores humanos. Tais solução de ácido hipobromoso baseadas em potássio podem também ser preferidas para tratar água de esgoto uma vez que esta solução tem um efeito melhor sobre o meio ambiente que uma solução de ácido hipobromoso baseada em sódio. [0052] Soluções de ácido hipobromoso de estoque estabilizadas baseadas em potássio típicas pata tratar água potável contêm 3,5% (m/m) de ácido hipobromoso e 1,1% (m/m) de potássio, 6% (m/m) de ácido hipobromoso e 2,1% (m/m) de potássio, e 9% (m/m) de ácido hipobromoso e 3,7% (m/m) de potássio, que são estabilizadas com ácido cianúrico numa concentração de 0,4 ppm, 0,3 ppm e 0,2 ppm, respectivamente.

Soluções assim estabilizadas têm uma vida de prateleira (num recipiente selado e impermeável à luz) de até seis meses.

Novamente, a relação inversa surpreendente entre a concentração de estabilizador de ácido cianúrico e a concentração da solução de ácido hipobromoso é evidente.

Descobriu-se que as soluções são melhor estabilizadas e de reatividade máxima num pH de 8 até 9, preferivelmente num pH de 8,8. [0053] As soluções de ácido hipobromoso estabilizadas baseadas em potássio acima mencionadas podem ser adicionadas à água potável (da maneira descrita acima) para prover um conteúdo de bromo total de 0,001 g/mL até 0,5 mg/L na água. [0054] As soluções de ácido hipobromoso baseadas em potássio de acordo com a invenção são produzidas combinando uma solução contendo brometo de potássio com uma solução contendo ácido hipocloroso. [0055] A soluções contendo íons brometo pode ser formada dissolvendo brometo de potássio em água. De acordo com uma incorporação preferida da invenção a solução de ions brometo é formada dissolvendo brometo de potássio em água, para prover uma solução a 30% (m/m). [0056] A solução de ácido hipocloroso pode ser preparada a partir de uma solução de um hipoclorito de metal alcalino ou alcalino-terrosos selecionado de hipoclorito de sódio, hipoclorito de potássio, hipoclorito de magnésio, hipoclorito de litio e hipoclorito de cálcio. Usualmente, tal solução tem um pH de cerca de 14,5. O pH da solução é diminuído até cerca de 7,5 adicionando-se ácido clorídrico, para prover uma solução de ácido hipocloroso preferivelmente com um pH de 7,41 e 3,5% em peso de cloro disponível. [0057] O ácido hipocloroso e o brometo de potássio são então combinados quantitativamente para prover a concentração de ácido hipobromoso baseado em potássio. A equação química para esta reação é exibida abaixo: [0058] Por exemplo, de modo a preparar soluções estabilizadas para tratar água de irrigação, a solução de brometo de potássio preferida descrita acima é combinada com a solução de ácido hipocloroso descrita acima numa razão de 7,4:1 para prover uma solução de ácido hipobromoso baseada em potássio a 18% (m/m) com 9% (m/m) de potássio, ou combinada numa razão de 3,7:1 para prover uma solução de ácido hipobromoso baseada em potássio a 16% (m/m) com 8% (m/m) de potássio ou combinada numa razão de 1,89:1 para prover uma solução de ácido hipobromoso baseada em potássio a 13% (m/m) com 7% (m/m) de potássio. [0059] Um estabilizador, na forma de ácido cianúrico (dissolvido em água aquecida até 40°C) é então adicionada imediatamente à solução de ácido hipobromoso baseada em potássio assim formada. Adiciona-se uma pequena quantidade do ácido cianúrico, isto é menos que 1 ppm, preferivelmente menos que 0,5 ppm. Adiciona-se ácido cianúrico suficiente para prover 0,2 ppm de ácido cianúrico na solução de ácido hipobromoso baseada em potássio a 18% (m/m), 0,3 ppm de ácido cianúrico na solução de ácido hipobromoso baseada em potássio a 16% (m/m) e 0,4 ppm de ácido cianúrico na solução de ácido hipobromoso baseada em potássio a 13% (m/m). [0060] Descobriu-se que as soluções de estoque assim produzidas têm uma vida de prateleira de até seis meses quando armazenadas num recipiente selado que seja impermeável à luz. [0061] Exemplo 1- Preparação de soluções de ácido hipobromoso baseadas em sódio de estoque estabilizadas. [0062] Misturaram-se 132,5 L de uma solução de hipoclorito de sódio tendo 15% de hipoclorito disponível com um pH de 12,7 com 365,5 L de água e o pH desta solução é diminuído até 7,41 adicionando-se 14,6 g/L de ácido clorídrico (10%), para prover uma solução de estoque de ácido hipocloroso tendo um conteúdo de cloro livre de 3,5% em peso.

[0063] Dissolveram-se 185 kg de brometo de sódio em 315 L de água para prover uma solução de estoque de brometo de sódio a 37% em peso tendo um pH de 6,4. [0064] Exemplo IA- Solução de ácido hipobromoso baseada em sódio estabilizada a 3,5% [0065] Preparou-se uma solução de ácido hipobromoso a 3,5% (m/m) misturando-se 500,24 L da solução de estoque de ácido hipocloroso descrita acima com 67,6 L da solução de estoque de brometo de sódio descrita acima (isto é, as soluções de brometo de sódio e de ácido hipocloroso mencionadas acima são misturadas numa razão de 1:7,4), para formar uma solução contendo 3,5% (m/m) de ácido hipobromoso a um pH de 8,8.

Depois adicionam-se imediatamente 227,14 mg de ácido cianúrico (dissolvido em água aquecida até 40°C) à solução para prover uma concentração de ácido cianúrico de 0,4 ppm. [0066] Exemplo 1B- Solução de ácido hipobromoso baseada em sódio estabilizada a 6%. [0067] Preparou-se de acordo com a invenção uma solução de ácido hipobromoso a 6% (m/m) misturando-se 500,02 L da solução de estoque de ácido hipocloroso descrita acima com 135,14 L da solução de estoque de brometo de sódio descrita acima (isto é, as soluções de brometo de sódio e de ácido hipocloroso mencionadas acima são misturadas numa razão de 1:3,7) para formar uma solução contendo 6% (m/m) de ácido hipobromoso a um pH de 8,8. Depois adicionam-se imediatamente 190,55 mg de ácido cianúrico (dissolvido em água aquecida até 40°C) à solução para prover uma concentração de ácido cianúrico de 0,3 ppm. [0068] Exemplo 1C- Solução de ácido hipobromoso baseada em sódio estabilizada a 9%. [0069] Preparou-se de acordo com a invenção uma solução de ácido hipobromoso a 9% (m/m) misturando-se 500 L da solução de estoque de ácido hipocloroso descrita acima com 264,55 L da solução de estoque de brometo de sódio descrita acima (isto é, as soluções de brometo de sódio e de ácido hipocloroso mencionadas acima são misturadas numa razão de 1:1,89) para formar uma solução contendo 9% (m/m) de ácido hipobromoso a um pH de 8,8. Depois adicionam-se imediatamente 152,91 mg de ácido cianúrico (dissolvido em água aquecida até 40°C) à solução para prover uma concentração de ácido cianúrico de 0,2 ppm. [0070] Exemplo 2- Preparação de soluções de ácido hipobromoso baseadas em potássio de estoque estabilizadas. [0071] Misturaram-se 132,5 L de uma solução de hipoclorito de sódio tendo 15% de hipoclorito disponível com um pH de 14.5 com 365,5 L de água para prover uma solução de ácido hipocloroso de pH 14,2. O pH desta solução é diminuído até 7.5 adicionando-se 14,6 g/L de ácido clorídrico (10%), para prover uma solução de estoque de ácido hipocloroso tendo um conteúdo de cloro livre de 3,5% em peso. [0072] Dissolveram-se 150 kg de brometo de potássio em 350 L de água para prover uma solução de estoque de brometo de potássio a 30% em peso tendo um pH de 6,9. [0073] Exemplo 2A- Solução de ácido hipobromoso baseada em potássio estabilizada a 18% [0074] Preparou-se de acordo com a invenção uma solução de ácido hipobromoso baseada em potássio a 18% (m/m) misturando- se 15,91 L da solução de estoque de ácido hipocloroso descrita acima com 117,74 L da solução de estoque de brometo de potássio descrita acima (isto é, as soluções de brometo de potássio e de ácido hipocloroso mencionadas acima são misturadas numa razão de 7,4:1), para formar uma solução contendo 18% (m/m) de ácido hipobromoso a um pH de 8,8 e 9% (m/m) de potássio. Depois adicionam-se imediatamente 26,73 mg de ácido cianúrico (dissolvido em água aquecida até 40°C) à solução para prover uma concentração de ácido cianúrico de 0,2 ppm. [0075] Exemplo 2B- Solução de ácido hipobromoso baseada em potássio estabilizada a 16%. [0076] Preparou-se de acordo com a invenção uma solução de ácido hipobromoso a 16% (m/m) misturando-se 57,84 L da solução de estoque de ácido hipocloroso descrita acima com 214.01 L da solução de estoque de brometo de potássio descrita acima (isto é, as soluções de brometo de potássio e de ácido hipocloroso mencionadas acima são misturadas numa razão de 3,7:1) para formar uma solução contendo 16% (m/m) de ácido hipobromoso a um pH de 8,8 e 8% (m/m) de potássio.

Depois adicionam-se imediatamente 81,56 mg de ácido cianúrico (dissolvido em água aquecida até 40°C) à solução para prover uma concentração de ácido cianúrico de 0,3 ppm. [0077] Exemplo 2C- Solução de ácido hipobromoso baseada em potássio estabilizada a 13%. [0078] Preparou-se de acordo com a invenção uma solução de ácido hipobromoso a 13% (m/m) misturando-se 113,23 L da solução de estoque de ácido hipocloroso descrita acima com 214.01 L da solução de estoque de brometo de potássio descrita acima (isto é, as soluções de brometo de potássio e de ácido hipocloroso mencionadas acima são misturadas numa razão de 1,89:1) para formar uma solução contendo 13% (m/m) de ácido hipobromoso a um pH de 8,8 e 7% (m/m) de potássio.

Depois adicionam-se imediatamente 130,9 mg de ácido cianúrico (dissolvido em água aquecida até 40°C) à solução para prover uma concentração de ácido cianúrico de 0,4 ppm. [0079] Exemplo 3- Preparação de soluções de ácido hipobromoso baseadas em potássio de estoque estabilizadas para uso no tratamento de água potável. [0080] Misturaram-se 132,5 L de uma solução de hipoclorito de sódio tendo 15% de hipoclorito disponível com um pH de 12,7 com 365,5 L de água e o pH desta solução é diminuído até 7,41 adicionando-se 14,6 g/L de ácido clorídrico (10%), para prover uma solução de estoque de ácido hipocloroso tendo um conteúdo de cloro livre de 3,5% em peso. [0081] Dissolveram-se 150 kg de brometo de potássio em 350 L de água para prover uma solução de estoque de brometo de potássio a 30% em peso tendo um pH de 6,4. [0082] Exemplo 3A- Solução de ácido hipobromoso baseada em potássio estabilizada a 3,5% [0083] Preparou-se de acordo com a invenção uma solução de ácido hipobromoso baseada em potássio a 3,5% (m/m) misturando-se 117,74 L da solução de estoque de ácido hipocloroso descrita acima com 15,91 L da solução de estoque de brometo de potássio descrita acima (isto é, as soluções de brometo de potássio e de ácido hipocloroso mencionadas acima são misturadas numa razão de 1:7,4), para formar uma solução contendo 3,5% (m/m) de ácido hipobromoso e 1,1% (m/m) de potássio a um pH de 8,8. Depois adicionam-se imediatamente 53,46 mg de ácido cianúrico (dissolvido em água aquecida até 40°C) à solução para prover uma concentração de ácido cianúrico de 0,4 ppm. [0084] Exemplo 3B- Solução de ácido hipobromoso baseada em potássio estabilizada a 6%. [0085] Preparou-se de acordo com a invenção uma solução de ácido hipobromoso baseada em potássio estabilizada a 6% (m/m) misturando-se 214,01 L da solução de estoque de ácido hipocloroso descrita acima com 57,84 L da solução de estoque de brometo de potássio descrita acima (isto é, as soluções de brometo de potássio e de ácido hipocloroso mencionadas acima são misturadas numa razão de 1:3,7) para formar uma solução contendo 6% (m/m) de ácido hipobromoso e 2,1% (m/m) de potássio a um pH de 8,8. Depois adicionam-se imediatamente 81,56 mg de ácido cianúrico (dissolvido em água aquecida até 40°C) à solução para prover uma concentração de ácido cianúrico de 0,3 ppm. [0086] Exemplo 3C- Solução de ácido hipobromoso baseada em potássio estabilizada a 9%. [0087] Preparou-se de acordo com a invenção uma solução de ácido hipobromoso baseada em potássio estabilizada a 9% (m/m) misturando-se 214,01 L da solução de estoque de ácido hipocloroso descrita acima com 113,23 L da solução de estoque de brometo de potássio descrita acima (isto é, as soluções de brometo de potássio e de ácido hipocloroso mencionadas acima são misturadas numa razão de 1:1,89) para formar uma solução contendo 6% (m/m) de ácido hipobromoso e 2,1% (m/m) de potássio a um pH de 8,8. Depois adicionam-se imediatamente 65,45 mg de ácido cianúrico (dissolvido em água aquecida até 40°C) à solução para prover uma concentração de ácido cianúrico de 0,2 ppm.

Claims

1. Método para preparar uma solução de ácido hipobromoso de estoque estabilizada, caracterizado pelo fato de incluir as etapas seguintes: (1) preparar um solução de ácido hipocloroso com um pH menor que 7,5; (2) preparar uma solução de brometo com um pH menor que 7,0; (3) misturar a solução de ácido hipocloroso com a solução de brometo, numa razão de 1:1,89 a 1:7,4, para formar uma solução de ácido hipobromoso; e (4) adicionar imediatamente um estabilizador para prover uma solução de ácido hipobromoso de estoque estabilizada com um pH desde 8 até 9.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a solução de ácido hipocloroso ter um pH de 7,4.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a solução de brometo ter um pH de 6,4.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de a solução de ácido hipobromoso estabilizada ter um pH de 8,8.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de o estabilizador ser o ácido cianúrico.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de o ácido cianúrico ser adicionado numa quantidade não excedendo a 1 ppm na solução de ácido hipobromoso.

7. Solução de ácido hipobromoso de estoque estabilizada, obtida pelo método definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de ter uma concentração de ácido hipobromoso menor que 30% (m/m) e conter uma quantidade de ácido cianúrico como um estabilizador não excedendo a 1 ppm e tendo um pH de 8 até 9.

8. Solução de ácido hipobromoso de estoque estabilizada, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de ter uma concentração de ácido hipobromoso menor que 20% (m/m).

9. Solução de ácido hipobromoso de estoque estabilizada, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 ou 8, caracterizada pelo fato de conter menos que 0,5 ppm de ácido cianúrico.

10. Solução de ácido hipobromoso de estoque estabilizada, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de ter um pH de 8,5 até 8,9.

11. Solução de ácido hipobromoso de estoque estabilizada, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de ter um pH de 8,8.

12. Solução de ácido hipobromoso de estoque estabilizada, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 11 para água potável, caracterizada pelo fato de ter uma concentração de ácido hipobromoso menor que 10% (m/m).

13. Solução de ácido hipobromoso de estoque estabilizada, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de ter uma concentração de ácido hipobromoso de 9% (m/m) e conter 0,2 ppm de ácido cianúrico.

14. Solução de ácido hipobromoso de estoque estabilizada, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de ter uma concentração de ácido hipobromoso de 6% (m/m) e conter 0,3 ppm de ácido cianúrico.

15. Solução de ácido hipobromoso de estoque estabilizada, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de ter uma concentração de ácido hipobromoso de 3,5% (m/m) e conter 0,4 ppm de ácido cianúrico.

16. Solução de ácido hipobromoso de estoque estabilizada, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 11 para tratar água de irrigação, caracterizada pelo fato de ter uma concentração de ácido hipobromoso desde 10% até 20% (m/m).

17. Solução de ácido hipobromoso de estoque estabilizada, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 11, caracterizada pelo fato de ser baseada em potássio tendo uma concentração de potássio menor que 20% (m/m).

18. Solução de ácido hipobromoso de estoque baseada em potássio estabilizada, de acordo com a reivindicação 17, para tratar água potável, caracterizada pelo fato de ter uma concentração de potássio menor que 10% (m/m).

19. Solução de ácido hipobromoso de estoque baseada em potássio estabilizada, de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de ter uma concentração de ácido hipobromoso de 9% (m/m), uma concentração de potássio de 3,7% (m/m) e conter 0,2 ppm de ácido cianúrico.

20. Solução de ácido hipobromoso de estoque baseada em potássio estabilizada, de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de ter uma concentração de ácido hipobromoso de 6% (m/m), uma concentração de potássio de 2,1% (m/m) e conter 0,3 ppm de ácido cianúrico.

21. Solução de ácido hipobromoso de estoque baseada em potássio estabilizada, de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de ter uma concentração de ácido hipobromoso de 3,5% (m/m), uma concentração de potássio de 1,1% (m/m) e conter 0,4 ppm de ácido cianúrico.

22. Solução de ácido hipobromoso de estoque baseada em potássio estabilizada, de acordo com a reivindicação 17, para tratar água de irrigação, caracterizada pelo fato de ter uma concentração de ácido hipobromoso de 13% (m/m), uma concentração de potássio de 7% (m/m) e conter 0,4 ppm de ácido cianúrico.

23. Solução de ácido hipobromoso de estoque baseada em potássio estabilizada, de acordo com a reivindicação 17, para tratar água de irrigação, caracterizada pelo fato de ter uma concentração de ácido hipobromoso de 16% (m/m), uma concentração de potássio de 8% (m/m) e conter 0,3 ppm de ácido cianúrico.

24. Solução de ácido hipobromoso de estoque baseada em potássio estabilizada, de acordo com a reivindicação 17, para tratar água de irrigação, caracterizada pelo fato de ter uma concentração de ácido hipobromoso de 18% (m/m), uma concentração de potássio de 9% (m/m) e conter 0,2 ppm de ácido cianúrico.

25. Método para tratar água, caracterizado pelo fato de compreender a etapa de adicionar à água uma solução de ácido hipobromoso de estoque estabilizada, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 7 a 24.

26. Método para tratar água potável, caracterizado pelo fato de compreender a etapa de adicionar à água uma solução de ácido hipobromoso de estoque estabilizada, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 7 a 15 ou 17 a 21.

27. Método para tratar água de irrigação, caracterizado pelo fato de compreender a etapa de adicionar à água uma solução de ácido hipobromoso de estoque estabilizada, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 7 a 11, 16 a 18 ou 22 a 24.

28. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 25 a 27, caracterizado pelo fato de se adicionar à água uma quantidade suficiente da solução de ácido hipobromoso de estoque estabilizada, para prover um conteúdo de bromo total de 0,5 até 0,001 mg/L na água.

29. Método, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de se adicionar a solução de ácido hipobromoso de estoque estabilizada à água potável nas bandejas de filtros de uma estação de tratamento de água.

30. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de o residuo de bromo livre da água tratada ser monitorado a jusante dos filtros d'água da estação de tratamento de água e a solução de ácido hipobromoso de estoque estabilizada ser adicionada a uma taxa de dosagem para manter um residuo de bromo livre de 0,001 até 0,2 mg/L.

31. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de o residuo de bromo livre da água tratada ser monitorado a jusante dos filtros d'água da estação de tratamento de água e a solução de ácido hipobromoso de estoque estabilizada ser adicionada a uma taxa de dosagem para manter um residuo de bromo livre de 0,025 mg/L.

32. Método, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de a solução de ácido hipobromoso de estoque estabilizada ser adicionada diretamente à linhas de irrigação de uma rede de água de irrigação.

33. Método, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de a solução de ácido hipobromoso de estoque estabilizada ser adicionada no inicio da rede de água de irrigação.

34. Método, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de o residuo de bromo livre da água tratada na rede de irrigação ser monitorado a jusante na rede e a solução de ácido hipobromoso estabilizada ser adicionada a uma taxa de dosagem para manter um residuo de bromo livre de 0,001 até 0,2 mg/L.

35. Método, de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de o residuo de bromo livre da água tratada na rede irrigação ser monitorado a jusante na rede e a solução de ácido hipobromoso estabilizada ser adicionada a uma taxa de dosagem para manter um residuo de bromo livre de 0,05 mg/L.