BR102014016211A2

BR102014016211A2 - composições, modo de preparo para geração de dióxido de cloro e formas de apresentação final

Info

Publication number: BR102014016211A2
Application number: BR102014016211A
Authority: BR
Inventors: Rafael Alexandre Alves
Original assignee: Beraca Sabará Quimicos E Ingredientes S A
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2016-02-10
Also published as: EP2962988A1

Abstract

composlções, modo de preparo para geração de dióxido de cloro e formas de apresentação final, mais particularmente, trata-se de composições e modo de preparo para geração de dióxido de cloro com fins diversos, compreendendo, mais precisamente, na combinação de misturas de sais inorgânicos (acido cítrico + clorito de sódio e acido tartárico + bicarbonato de sódio), proporcionalmente balanceados e embalados individualmente ou prensados em forma de pastilha que, produzidos por modo de preparo ou rota química subdivida em 3 etapas: (i) acidificação parcial do meio; (ii) formação do ácido hipocloroso e (iii) formação do dióxido de cloro, possibilita que o produto resultante, quando diluídos em água, desenvolva as reações necessárias e acarretam na formação do dióxido de cloro para uso quase que imediato, ou seja, em poucos minutos.

Description

"COMPOSIÇÕES, MODO DE PREPARO PARA GERAÇÃO DE DIÓXIDO DE CLORO E FORMAS DE APRESENTAÇÃO FINAL".

CAMPO DE APLICAÇÃO [001] Trata a presente invenção de composições, modo de preparo para geração de dióxido de cloro e formas de apresentação final para aplicação em diversas áreas, tais como assepsia em processos industriais, desinfecção de alimentos, tratamento de água para fins de potabilidade, entre outras aplicações; a invenção em questão tem como principal inovação o desenvolvimento de produto embalado, pronto para uso, cuja rota química possibilita que a reação para total formação de Dióxido de Cloro seja praticamente imediato.

FUNDAMENTOS DA TÉCNICA [002] O dióxido de cloro (CIO2) é um composto químico com alto poder de oxidação e de desinfecção, sendo muito utilizado nas indústrias de bebidas e alimentícias, nos curtumes, em tratamento de água para abastecimento público, estações de tratamento de esgoto, como também em processos industriais onde é necessária alta eficiência no controle e eliminação de matéria orgânica e desodorização, tal como em instalações energéticas, usos na petroquímica, entre outras aplicações. [003] O Dióxido de Cloro (CI02) é um gás sintético, de cor amarelo esverdeado a 100 °C, abaixo desta temperatura condensa-se, tornando-se vermelho e é cerca de 2,4 vezes mais pesado do que o ar. A sua produção e a taxa de formação depende do pH. A partir do pH 2 e 5 respectivamente são formados 70 a 85% do gás, já em pH alto a taxa de formação é bem menor. Segundo 'GANSTRON e LEE' (1958), citado por BITTON (1994), o processo ocorre através da seguinte reação química: [004] Ao ser aquecido sob pressão ou sob influência de raios UV desintegra-se e, eventualmente de maneira explosiva. O dióxido de cloro torna-se explosivo a partir de uma concentração superior a 300 g/m3, mas seu comportamento em solução aquosa pode ser estável durante muito tempo se houver condições as adequadas como a pureza da solução aquosa, o pH da solução inferior a 7, a temperatura inferior a 250 °C e o ambiente sem a presença de luz. Se as condições acima citadas não forem obedecidas haverá uma aceleração na decomposição do mesmo. [005] Nesta decomposição são produzidos primeiro o clorato (CIO3) e depois o clorito (CIO2) e podem ser mostradas através das seguintes reações: [006] A velocidade desta reação aumenta em função do aumento do valor do pH. [007] O clorito formado pode continuar se desintegrar formando o clorato, de acordo com a reação: [008] A velocidade desta reação também aumenta, mas em função da diminuição do valor do pH. [009] Finalmente do dióxido de cloro resultam o clorito e o clorato: [010] Como CIO2 não pode ser armazenado ou transportado em forma concentrada de gás ou como solução aquosa, deve ser produzido somente o que for consumido e no locai onde for aplicado. [011] Assim, devido à natureza instável do dióxido de cloro gasoso, é difícil produzir um produto na forma de gás comprimido sem que o mesmo deixe de possuir propriedades explosivas, além do enorme inconveniente do transporte e armazenamento do dióxido de cloro na forma de líquidos voláteis, não concentrado, limitando assim a utilização de dióxido de cloro. [012] Para superar estas limitações, muitas empresas têm buscado desenvolver rotas químicas para produção de formulações sólidas para a geração de dióxido de cloro que, não só eliminem os perigos de explosão, bem como facilitem sua utilização. [013] O produto na forma sólida para liberação do gás de dióxido de cloro, sob certas condições, pode apresentar-se na forma de pasta, comprimido, ou outras formas sólidas que facilitam o transporte e o armazenamento. [014] Este tipo de preparação é geralmente preparado a partir de matéria-prima principal para a estabilidade da solução de dióxido de cloro ou cloreto de ácido sólido nativa, orgânico ou inorgânico, e outras substâncias ácidas como acidificantes. [015] Apesar do avanço tecnológico em relação ao preparo de produtos sólidos para a geração de dióxido de cloro, há, ainda hoje, um entrave de ordem técnica relacionado ao tempo de reação para total formação do Dióxido de Cloro, pois, é sabido que a grande maioria dos atuais produtos sólidos necessitam de prazos médios de 2 horas a partir do momento que o produto foi colocado em água. A saber, o produto desenvolvido pela presente invenção adota rota química que possibilita seu uso quase que imediato, ou seja, em poucos minutos.

ANÁLISE DO ESTADO DA TÉCNICA [016] Para o levantamento do estado da arte foi realizada uma pesquisa em bases de patentes e em sites de produtos na internet. Na Busca realizada no assunto — geração de dióxido de cloro - não foram encontrados documentos que utilizam uma rota química que obtenha a reação de dióxido de cloro em minutos, tal como se propõe. [017] A publicação brasileira de n. PI 0108058-0 (Engelhard) trata de um comprimido ou pastilha maciça que produz rapidamente uma solução de dióxido de cloro, quando imerso em água. Pelo termo, produzido rapidamente, entende-se que a produção total de dióxido de cloro, é obtida em menos de 8 horas, preferencialmente em menos de 2 horas e mais preferencialmente em menos de 1 hora. A pastilha é constituída por uma fonte de ânions clorito como um clorito de metal alcalino-terroso ou alcalino, de preferência cloreto de sódio e uma ou mais fontes de ácidos sólidos secos. Exemplos de tais fontes de ácidos sólidos secos incluem sars de ácidos inorgânicos, tais como o sulfato ácido de sódio, sulfato ácido de potássio, fosfato de sódio, de potássio e de hidrogeno fosfato; sais que compreendem os ânions dos ácidos fortes e cátions de bases fracas, tais como cloreto de alumínio, nitrato de alumínio, nitrato de cério, e sulfato de ferro; ácidos sólidos que podem libertar prótons numa solução quando em contato com água, por exemplo uma mistura de ácido deforma molecular trocada e cloreto de sódio; ácidos orgânicos, tais como ácido cítrico e ácido tartárico e suas misturas. [018] A publicação brasileira n. PI 0108058-0 (Globalex) refere-se a um produto de nome "Oxitab" que compreende uma pastilha efervescente para produção de dióxido de cloro pertencente ao campo dos produtos químicos, que gera dióxido de cloro sob demanda, ou seja, produz apenas quanto se necessita, não exigindo equipamento para tal, produtos químicos precursores adicionais ou formação especializada para sua geração; a pastilha é composta de 19% a 29% de clorito de sódio, de 7% a 13% de sulfato de magnésio, 2% a 4% de percarbonato de sódio, 9% a 15% de sulfato de sódio, 34% a 46% de bissulfato de sódio, 3% a 7% de polivinilpirrolidona, 3% a 7% de cloreto de sódio e 0,5% a 15% de sílica, na concentração de lppm a 4ppm. Este produto, se utilizado no Brasil, depende de importação, envolvendo alto custo, além de constituir em rota química distinta da que ora é proposta na presente invenção. [019] O documento chinês n. CN 102379309 (Universidade North China) descreve um conjunto de dois comprimidos que, adicionados em água reagem para obtenção de dióxido de cloro. Os comprimidos A e B são embalados de forma independente, em que: - o comprimido A é preparado a partir da mistura e prensagem das seguintes matérias-primas : 55 a 65wt% de agente nativo, 12wt% de agente de dissolução, llwt% de agente espumante, llwt% de agente de adesão, llwt% de agente de formação, e de 0,01 0,5% em peso de agente de desmoldagem; e - o comprimido B é preparado a partir da mistura e prensagem das seguintes matérias-primas: 35 a 50% peso de agente acidificante, 20 30% em peso de catalisador, 3-8wt% de agente de formação de espuma, de 10 15% em peso de agente de adesão, 10-15% em peso de agente de formação, e de 0,05 0,2% em peso de agente de desmoldagem. Quando o dióxido de cloro reativo comprimido embalado binariamente é utilizado, o dióxido de cloro pode ser gerado pela adição do comprimido A e do comprimido B em água, alcançando assim os efeitos da esterilização e desinfecção. [020] Além dos bancos de patentes nacionais e internacionais foram visitados diversos endereços eletrônicos na internet, tais como sites de empresas que atuam na área de processamento de fertilizantes, bem como textos acadêmicos. Não foram encontrados textos relevantes que antecipassem o objeto, motivo do presente Pedido de Patente.

BREVE DESCRIÇÃO DO OBJETO [021] Atentando para o estado da técnica e da necessidade de se eliminar os inconvenientes dos processos praticados na atualidade, seja pelas complexas rotas químicas, seja pelo longo tempo para a geração de dióxido de cloro a partir destas rotas, foi desenvolvido o presente invento que inclui "modo de preparo, composições e embalagens para geração de dióxido de cloro" e que possibilita um produto composto de duas embalagens, que contém, em cada uma delas, uma mistura de sais proporcionalmente balanceados, os quais, quando juntamente diluídos em água, acarretam na formação de um terceiro produto (produto de interesse), qual seja, o Dióxido de Cloro. [022] As reações que ocorrem no momento da geração do Dióxido de Cloro para este produto possuem aspecto efervescente, no entanto não há despreendimento de calor ou qualquer outra variável que possa oferecer risco durante o seu manuseio. [023] O mecanismo reacional pode ser subdivido em 3 etapas: (i) Acidificação parcial do meio; (ii) Formação do Ácido Hipocloroso; (iii) Formação do Dióxido de Cloro. Ao final destas etapas tem-se uma solução concentrada de Dióxido de Cloro com pH entre 6,0 e 7,5. [024] O produto obtido apresenta, como vantagens, facilidade no manuseio, pH do produto final, facilidade de logística, aumento do número de usuários do produto, já que esta tecnologia não necessita de equipamentos ou instalações mais complexas para a sua geração.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [025] Com referências aos desenhos, a presente invenção se refere a "COMPOSIÇÕES, MODO DE PREPARO PARA GERAÇÃO DE DIÓXIDO DE CLORO E FORMAS DE APRESENTAÇÃO FINAL", mais particularmente, o modo de preparo é baseado em uma rota química que possibilita o uso combinado de misturas de sais inorgânicos (acido cítrico + Clorito de Sódio e acido tartárico + bicarbonato de sódio), proporcionalmente balanceados que, quando juntamente diluídos em água, desenvolvem as reações necessárias e acarretam na formação do Dióxido de Cloro para uso quase que imediato, ou seja, em poucos minutos. [026] O modo de preparo é rápido, de menor custo que os convencionais e confiável para a geração e utilização de Dióxido de Cloro. Segue uma seguinte rota química subdivida em 3 etapas: - Acidificação parcial do meio; - Formação do Ácido Hipocloroso; - Formação do Dióxido de Cloro. [027] Fase de Acidificação: - As duas misturas de sais quando colocadas em água, promovem inicialmente a acidificação parcial do meio pela formação do Ácido Carbônico, que rapidamente dissociado libera ao meio íons H+ e C02 ', este último rapidamente se despreende da massa liquida, causando o aspecto de efervescência: C6H8O7.H2O + 3NaHC03 —> 4H2O + NasCeHsO? + 3CÜ2 (equação 1) C4H6O6 + 2NaHCC>3 —> 2H2O + Na2C4Hs06 + 2CO2 (equação 2) [028] Fase de Formação do Ácido Hipocloroso: - Outra reação ocorre em paralelo a mencionada acima, onde há a formação de Ácido Hipocloroso, conforme segue abaixo, sendo este consumido posteriormente na formação do Dióxido de Cloro: - 6 CaOsNsNaCb + 2 H20 -> CaOsNaNaHa + 2 HCIO (equação 3) [029] Fase de Estabilização do Ácido Hipocloroso - Com a maior disponibilidade de íons H+ no meio a reação se desloca no sentido da formação do Ácido Hipocloroso. Os íons H+ presentes no meio ajudam a manter o ácido hipocloroso na sua forma não dissociada, contribuindo para o aumento do rendimento geral do processo e maximizando a formação do Dióxido de Cloro: HCIO —> H+ + CIO' (equação 4) Fase de Formação do Dióxido de Cloro - Com o Ácido Hipocloroso presente na forma não dissociada, a reação de formação do Dióxido de Cloro se dará de forma espontânea. Nesta reação há a formação de Hidróxido de Sódio, que irá contribuir para o acerto final do pH da solução de Dióxido de Cloro: 2NaCl02 + HOCI = 2CI02 + NaCI + NaOH (equação 5) [030] A apresentação do produto pode se dar em duas formas: 1- Opção de produto: Duas embalagens, onde cada uma contém uma mistura de sais (acido cítrico + hipoclorito de sódio e acido tartárico + bicarbonato de sódio), proporcionalmente balanceados que, quando juntamente diluídos em água, desenvolvem as reações necessária em aspecto efervescente e acarretam na formação do Dióxido de Cloro.

Opção de produto: ambas as misturas de sais são prensadas na forma de pastilha (efervescente) que, diluída em água, acarretam na formação do Dióxido de Cloro. [031] É certo que quando o presente invento for colocado em pratica, poderão ser introduzidas modificações no que se refere a certos detalhes de construção e forma, sem que isso implique afastar-se dos princípios fundamentais que estão claramente substanciados no quadro reivindicatório, ficando assim entendido que a terminologia empregada teve a finalidade de não limitação.

Claims

1) "COMPOSIÇÕES, MODO DE PREPARO PARA GERAÇÃO DE DIÓXIDO DE CLORO E FORMAS DE APRESENTAÇÃO FINAL", mais particularmente, trata-se de composições e modo de preparo para geração de dióxido de cloro com fins diversos, mais precisamente caracterizado por compreender a combinação de misturas balanceadas de sais inorgânicos (acido cítrico + Clorito de Sódio e acido tartárico + bicarbonato de sódio), proporcionalmente balanceados e embalados individualmente ou prensados em forma de pastilha que, produzidos por modo de preparo ou rota química subdivida em 3 etapas: (i) Acidificação parcial do meio; (ií) Formação do Ácido Hipocloroso e (iii) Formação do Dióxido de Cloro, possibilita que o produto resultante, quando diluídos em água, desenvolva as reações necessárias e acarretam na formação do Dióxido de Cloro para uso quase que imediato, ou seja, em poucos minutos.

2) "MODO DE PREPARO PARA GERAÇÃO DE DIÓXIDO DE CLORO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o modo de preparo ou rota química seguir as seguintes etapas: - Fase de Acidificação: - As duas misturas de sais quando colocadas em água, promovem inicialmente a acidificação parcial do meio pela formação do Ácido Carbônico, que rapidamente dissociado libera ao meio íons H+ e C02 ', este último rapidamente se desprende da massa liquida, causando o aspecto de efervescência: C6H8O7.H2O + 3NaHCC>3 —> 4H2O + NasCeHsC)? + 3C02 (equação 1) CiHeOe + 2NaHC03 —> 2H20 + Na2C4H606 + 2C02 (equação 2) - Fase de Formação do Ácido Hipocloroso: - Outra reação ocorre em paralelo a mencionada acima, onde há a formação de Ácido Hipocloroso, conforme segue abaixo, sendo este consumido posteriormente na formação do Dióxido de Cloro: - 6 C303N3NaCI2 + 2 H20 —> C303N3NaH2 + 2 HCIO (equação 3) - Fase de Estabilização do Ácido Hipocloroso: - Com a maior disponibilidade de íons H+ no meio a reação se desloca no sentido da formação do Ácido Hipocloroso; os íons H+ presentes no meio ajudam a manter o ácido hipocloroso na sua forma não dissociada, contribuindo para o aumento do rendimento geral do processo e maximizando a formação do Dióxido de Cloro: HCIO —> H+ + CIO (equação 4) - Fase de Formação do Dióxido de Cloro - Com o Ácido Hipocloroso presente na forma não dissociada, a reação de formação do Dióxido de Cloro se dará de forma espontânea; nesta reação há a formação de Hidróxido de Sódio, que irá contribuir para o acerto final do pH da solução de Dióxido de Cloro: 2NaCI02 + HOCI = 2CIOz + NaCl + NaOH (equação 5) 3) "FORMAS DE APRESENTAÇÃO FINAL", de acordo com as reivindicações 1 e 2 e numa primeira opção de apresentação, caracterizado por compreender duas embalagens, onde cada uma contém mistura de sais inorgânicos (acido cítrico + Clorito de Sódio e acido tartárico + bicarbonato de sódio), proporcionalmente balanceados que, quando juntamente diluídos em água, desenvolvem as reações necessária em aspecto efervescente e acarretam na formação do Dióxido de Cloro. 4) "FORMAS DE APRESENTAÇÃO FINAL", de acordo com as reivindicações 1 e 2 e numa segunda opção de apresentação, caracterizado por ambas as misturas de sais serem prensadas na forma de pastilha que, diluída em água, desenvolve as reações necessária em aspecto efervescente e acarretam na formação do Dióxido de Cloro.