BR102017004434A2 - tannin derivative for use as a coagulant in the treatment of water and aqueous effluents, coagulant mixture, and process for preparing tannin derivative for use as a coagulant in the treatment of water and aqueous effluents. - Google Patents

tannin derivative for use as a coagulant in the treatment of water and aqueous effluents, coagulant mixture, and process for preparing tannin derivative for use as a coagulant in the treatment of water and aqueous effluents. Download PDF

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Friderichs André
Rodolfo Wolf Carlos
Augusto Severo Rodrigues César
Guimarães Decusati Otávio
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Tanac S A
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Abstract

a presente invenção refere-se a um derivado tanínico para uso como coagulante no tratamento de águas e efluentes aquosos, proporcionando um produto com teor de tanino de pelo menos 65% em base seca e teor de formaldeído livre abaixo de 1000 ppm, a uma mistura coagulante e ao processo para preparar o derivado tanínico.The present invention relates to a tannin derivative for use as a coagulant in the treatment of water and aqueous effluents, providing a product with a tannin content of at least 65% on a dry basis and free formaldehyde content below 1000 ppm. coagulant and the process for preparing the tannin derivative.

Description

(54) Título: DERIVADO TANÍNICO PARA USO COMO COAGULANTE NO TRATAMENTO DE ÁGUAS E EFLUENTES AQUOSOS, MISTURA COAGULANTE, E, PROCESSO PARA PREPARAÇÃO DE DERIVADO TANÍNICO PARA USO COMO COAGULANTE NO TRATAMENTO DE ÁGUAS E EFLUENTES AQUOSOS.(54) Title: TANIN DERIVATIVE FOR USE AS COAGULANT IN THE TREATMENT OF WATER AND WATER EFFLUENTS, COAGULANT MIXTURE, AND, PROCESS FOR THE PREPARATION OF TANIN DERIVATIVE FOR USE AS COAGULANT IN THE TREATMENT OF WATER EFFLUENT WATERS.

(51) Int. Cl.: C02F 1/54; B01D 21/01 (57) Resumo: A presente invenção refere-se a um derivado tanínico para uso como coagulante no tratamento de águas e efluentes aquosos, proporcionando um produto com teor de tanino de pelo menos 65% em base seca e teor de formaldeído livre abaixo de 1000 ppm, a uma mistura coagulante e ao processo para preparar o derivado tanínico.(51) Int. Cl .: C02F 1/54; B01D 21/01 (57) Abstract: The present invention relates to a tannin derivative for use as a coagulant in the treatment of water and aqueous effluents, providing a product with a tannin content of at least 65% on a dry basis and formaldehyde content free below 1000 ppm, to a coagulant mixture and to the process to prepare the tannin derivative.

(73) Titular(es): TANAC S.A.(73) Holder (s): TANAC S.A.

(72) Inventor(es): ANDRÉ FRIDERICHS; CÉSAR AUGUSTO SEVERO RODRIGUES; CARLOS RODOLFO WOLF; OTÁVIO GUIMARÃES DECUSATI (85) Data do Início da Fase Nacional:(72) Inventor (s): ANDRÉ FRIDERICHS; CÉSAR AUGUSTO SEVERO RODRIGUES; CARLOS RODOLFO WOLF; OTÁVIO GUIMARÃES DECUSATI (85) Date of the Beginning of the National Phase:

06/03/20173/6/2017

1/16 “DERIVADO TANÍNICO PARA USO COMO COAGULANTE NO TRATAMENTO DE ÁGUAS E EFLUENTES AQUOSOS, MISTURA COAGULANTE, E, PROCESSO PARA PREPARAÇÃO DE DERIVADO TANÍNICO PARA USO COMO COAGULANTE NO TRATAMENTO DE ÁGUAS E EFLUENTES AQUOSOS”1/16 “TANIN DERIVATIVE FOR USE AS COAGULANT IN THE TREATMENT OF WATER AND WATER EFFLUENTS, COAGULANT MIXTURE, AND, PROCESS FOR THE PREPARATION OF TANIN DERIVATIVE FOR USE AS COAGULANT IN THE TREATMENT OF WATER AND WATER EFFLUENTS”

CAMPO DE APLICAÇÃO [001] A presente invenção refere-se a um derivado tanínico para uso como coagulante no tratamento de águas e efluentes aquosos e em misturas coagulantes e seu processo de preparação.FIELD OF APPLICATION [001] The present invention relates to a tannin derivative for use as a coagulant in the treatment of water and aqueous effluents and in coagulant mixtures and their preparation process.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO [002] Floculantes catiônicos convencionais derivados de tanino são reconhecidamente eficientes para remover coloides e/ou partículas em suspensão em águas e efluentes aquosos, além de formar Iodos relativamente mais concentrados. Entretanto, produtos líquidos deste tipo sintetizados via reação de aminometilação de Mannich apresentam teor de formaldeído livre, expresso em base seca, superior a 2000 ppm.BACKGROUND OF THE INVENTION [002] Conventional cationic flocculants derived from tannins are known to be effective in removing colloids and / or particles suspended in water and aqueous effluents, in addition to forming relatively more concentrated iodines. However, liquid products of this type synthesized via Mannich's aminomethylation reaction have a free formaldehyde content, expressed on a dry basis, greater than 2000 ppm.

[003] Embora na Comunidade Européia, no contexto do[003] Although in the European Community, in the context of

Regulamento REACH, o formaldeído não seja ainda considerado como substância restrita classificada como SVHC {substances of very high concerri), produtos contendo formaldeído ou capazes de emitir formaldeído estão sujeitos a controles especiais e a rotulagens específicas. Assim, coagulantes/floculantes contendo teor reduzido de formaldeído livre são altamente desejáveis.REACH Regulation, formaldehyde is not yet considered as a restricted substance classified as SVHC (substances of very high concerri), products containing formaldehyde or capable of emitting formaldehyde are subject to special controls and specific labeling. Thus, coagulants / flocculants containing reduced content of free formaldehyde are highly desirable.

[004] O teor de formaldeído pode ser reduzido em parte melhorando a conversão dos reatantes, empregando condições de reação mais enérgicas, porém a estabilidade dos coagulantes, tanto durante a síntese e/ou na estocagem, acaba sendo comprometida. Altemativamente, o teor de formaldeído de uma solução aquosa de um polímero catiônico pode ser reduzido convertendo o produto a pó, em um processo chamado de[004] The formaldehyde content can be reduced in part by improving the conversion of the reactants, employing more energetic reaction conditions, but the stability of the coagulants, both during synthesis and / or in storage, ends up being compromised. Alternatively, the formaldehyde content of an aqueous solution of a cationic polymer can be reduced by converting the product to a powder, in a process called

Petição 870170014300, de 06/03/2017, pág. 11/30Petition 870170014300, dated 03/06/2017, p. 11/30

2/16 atomização, em um secador por pulverização (spray dryer). Entretanto, a redução não é suficiente para garantir um teor de formaldeído no pó seco inferior a 1000 ppm.2/16 atomization, in a spray dryer. However, the reduction is not sufficient to guarantee a dry powder formaldehyde content of less than 1000 ppm.

[005] Tentativas de obter, via reação de Mannich, produtos catiônicos derivados de tanino e isentos de formaldeído, empregando aminas e monoaldeídos alternativos ao formaldeído, como acetaldeído, normalmente resultam em produtos de baixa solubilidade em água, com tendência a separação de fases já no próprio reator, muito provavelmente devido à mais baixa reatividade dos aldeídos. O aumento do teor de amina para melhoria da solubilidade requer uma maior carga de aldeídos na fórmula o que acaba gerando produtos com altos teores de aldeídos e aminas livres.[005] Attempts to obtain, via Mannich reaction, cationic products derived from tannin and free of formaldehyde, using amines and monoaldehydes alternative to formaldehyde, such as acetaldehyde, usually result in products with low water solubility, with a tendency to phase separation already in the reactor itself, most likely due to the lower reactivity of the aldehydes. Increasing the amine content to improve solubility requires a greater load of aldehydes in the formula, which ends up generating products with high levels of aldehydes and free amines.

[006] A alternativa empregando glioxal, como dialdeído, esbarra na forte tendência deste em formar subprodutos cíclicos (imidazóis) em contato com aminas, mesmo em presença de tanino. Isto impõe limites à massa molecular do produto e compromete a sua eficiência como floculante para abatimento de partículas e clarificação de águas e efluentes.[006] The alternative employing glyoxal, as dialdehyde, comes up against its strong tendency to form cyclic by-products (imidazoles) in contact with amines, even in the presence of tannin. This imposes limits on the molecular weight of the product and compromises its efficiency as a flocculant for the reduction of particles and clarification of water and effluents.

[007] Produtos livres de formaldeído, estáveis e de elevada massa molecular preparados por reação de tanino com monômeros insaturados catiônicos podem ser eficientes, porém o teor de tanino nas composições, expresso sobre base seca, não ultrapassa 50%. O processo de preparação é, normalmente, muito longo, durando mais de 24 horas, o que, associado aos altos teores de monômeros catiônicos, aumenta muito o custo da fórmula. [008] O documento US 4.558.080 descreve um processo de obtenção de um floculante estável baseado em tanino preparado por polimerização, via reação de Mannich, de tanino, formaldeído e uma amina, como monoetanolamina, com acompanhamento rigoroso da viscosidade, de forma a garantir que o produto tenha estabilidade de pelo menos 3 meses à temperatura ambiente. Embora não seja claramente citado no relatório, produtos preparados segundo os ensinamentos deste documento de patente[007] Formaldehyde-free, stable and high molecular weight products prepared by tannin reaction with cationic unsaturated monomers can be efficient, but the tannin content in the compositions, expressed on dry basis, does not exceed 50%. The preparation process is usually very long, lasting more than 24 hours, which, associated with the high levels of cationic monomers, greatly increases the cost of the formula. [008] US 4,558,080 describes a process for obtaining a stable flocculant based on tannin prepared by polymerization, via Mannich reaction, of tannin, formaldehyde and an amine, such as monoethanolamine, with strict monitoring of viscosity, in order to ensure that the product has stability for at least 3 months at room temperature. Although it is not clearly mentioned in the report, products prepared according to the teachings of this patent document

Petição 870170014300, de 06/03/2017, pág. 12/30Petition 870170014300, dated 03/06/2017, p. 12/30

3/16 apresentam teor de formaldeído livre relativamente alto, acima de 2000 ppm sobre base seca.3/16 have relatively high free formaldehyde content, above 2000 ppm on a dry basis.

[009] Os documentos US 5.643.462, US 5.684.109 e US 5.916.991 descrevem composições solúveis em água, capazes de remover cor e turbidez de águas, baseadas em produtos de reação radicalar entre tanino e monômeros aminofuncionais, em especial o sal quaternário de cloreto de metila e acrilato de dimetilaminoetila (AETAC). As composições são livres de aldeídos, porém o processo de preparação é relativamente complexo e muito demorado. O custo de matéria-prima das fórmulas, que contêm pelo menos 50% de monômero acrílico aminofuncional, é bastante alto.[009] The documents US 5,643,462, US 5,684,109 and US 5,916,991 describe water-soluble compositions, capable of removing color and turbidity from water, based on products of radical reaction between tannin and aminofunctional monomers, especially salt quaternary methyl chloride and dimethylaminoethyl acrylate (AETAC). The compositions are free of aldehydes, however the preparation process is relatively complex and very time consuming. The raw material cost of the formulas, which contain at least 50% of aminofunctional acrylic monomer, is quite high.

[0010] A patente US 6.478.986 descreve um tanato quaternário de amônio utilizado como coagulante ou floculante em tratamento de água, obtido pela reação de Mannich entre tanino, uma mistura de aminas primárias e secundárias e formaldeído, catalisada por um ácido mineral forte. O produto apresenta estabilidade ao ambiente superior a 6 meses, porém o teor de formaldeído residual ultrapassa 2000 ppm sobre base seca.[0010] US patent 6,478,986 describes a quaternary ammonium tannate used as a coagulant or flocculant in water treatment, obtained by the Mannich reaction between tannin, a mixture of primary and secondary amines and formaldehyde, catalyzed by a strong mineral acid. The product presents stability to the environment for more than 6 months, but the residual formaldehyde content exceeds 2000 ppm on a dry basis.

[0011] O documento de patente US 2008/0135492 apresenta um coagulante à base de tanino, glioxal e dimetilaminopropilamina utilizado em teores de 5 a 50 ppm para tratamento de efluentes industriais contaminado com óleos. A preparação é feita, preferencialmente, por reação de extrato aquoso de tanino condensado, um dialdeído, de preferência glioxal, e uma diamina, de preferência dimetilamino propilamina. A síntese é feita em meio ácido com adição de ácido clorídrico. O produto final é livre de formaldeído, porém os flocos formados em meio aquoso são muito finos e a capacidade de clarificação de águas contendo mais altos teores de sólidos suspensos é limitada. O produto contém baixo teor de tanino e o custo de matéria-prima é bastante alto.[0011] The patent document US 2008/0135492 presents a coagulant based on tannin, glyoxal and dimethylaminopropylamine used in levels of 5 to 50 ppm for treatment of industrial effluents contaminated with oils. The preparation is done, preferably, by reaction of aqueous condensed tannin extract, a dialdehyde, preferably glyoxal, and a diamine, preferably dimethylamino propylamine. The synthesis is carried out in an acid medium with the addition of hydrochloric acid. The final product is free of formaldehyde, however the flakes formed in an aqueous medium are very thin and the ability to clarify waters containing higher levels of suspended solids is limited. The product contains low tannin content and the cost of raw material is quite high.

[0012] A patente US 7.998.351 apresenta um coagulante para efluentes aquosos contaminados com óleo à base de produtos de reação de[0012] US patent 7,998,351 discloses a coagulant for aqueous effluents contaminated with oil based on reaction products of

Petição 870170014300, de 06/03/2017, pág. 13/30Petition 870170014300, dated 03/06/2017, p. 13/30

4/16 tanino e monômeros insaturados. São citados o metacrilato de dimetilaminoetila (MADAME), reagido na forma de hidrocloreto, e o cloreto de 2-metacriloxietiltrimetilamônio. O tanino empregado é, de preferência, um tanino condensado. O produto é isento de formaldeído, porém o teor de tanino é relativamente baixo, não ultrapassando 40% dos sólidos, o que toma o custo de matéria-prima bastante alto.4/16 tannins and unsaturated monomers. Dimethylaminoethyl methacrylate (MADAME), reacted as a hydrochloride, and 2-methacryloxyethyltrimethylammonium chloride are mentioned. The tannin used is preferably a condensed tannin. The product is free of formaldehyde, but the tannin content is relatively low, not exceeding 40% of solids, which makes the cost of raw material quite high.

[0013] A patente alemã DE 42 19 343 descreve um produto de reação de tanino e formaldeído com agentes cationizantes, como cloreto de trimetilglicidilamônio (GTAC), utilizado como floculante para tratamento de águas. O processo de preparação é bastante longo e o agente cationizante, de alto custo, constitui pelo menos 50% do peso dos sólidos. No documento, é ressaltado que derivados de tanino com elevada massa molecular apresentam uma maior eficiência de floculação. A aminometilação de taninos com formaldeído e dimetilamina como alternativa de obtenção de floculantes catiônicos é mencionada brevemente no texto, sem que sejam fornecidos maiores detalhes.[0013] German patent DE 42 19 343 describes a reaction product of tannin and formaldehyde with cationizing agents, such as trimethylglycidylammonium chloride (GTAC), used as a flocculant for water treatment. The preparation process is quite long and the cationizing agent, of high cost, constitutes at least 50% of the solids weight. In the document, it is emphasized that tannin derivatives with high molecular weight have a greater flocculation efficiency. The aminomethylation of tannins with formaldehyde and dimethylamine as an alternative to obtain cationic flocculants is mentioned briefly in the text, without providing further details.

[0014] Polímeros catiônicos de massa molecular elevada, exemplificados por poliaminas preparadas por reação de epicloridina e aminas primárias e/ou secundárias, como etilenodiamina e dimetilamina, e por produtos de polimerização de cloreto de dialildimetilamônio (DADMAC) e suas combinações com outros monômeros insaturados, apresentam elevada eficiência como floculantes. Todavia, os produtos são pouco eficientes para eliminar cor em efluentes com alto teor de sólidos suspensos. As poliaminas são tipificadas, por exemplo, pelos documentos US 3.738.945, US 3.975.347, US 4.054.542 e EP 2 463 324, enquanto que poli(DADMAC) e seus copolímeros são preparados conforme descrito nos documentos US 4.673.511, US 4.715.962, US 5.207.924 e US 5.750.781, entre outros.[0014] Cationic polymers of high molecular weight, exemplified by polyamines prepared by reaction of epichloridine and primary and / or secondary amines, such as ethylenediamine and dimethylamine, and by polymerization products of diallyldimethylammonium chloride (DADMAC) and their combinations with other unsaturated monomers , present high efficiency as flocculants. However, the products are not very efficient to eliminate color in effluents with a high content of suspended solids. Polyamines are typified, for example, by US 3,738,945, US 3,975,347, US 4,054,542 and EP 2 463 324, while poly (DADMAC) and its copolymers are prepared as described in US 4,673,511, US 4,715,962, US 5,207,924 and US 5,750,781, among others.

[0015] O documento de patente chinês CN 104311812 descreve a preparação de um coagulante através da reação de tanino vegetal,[0015] The Chinese patent document CN 104311812 describes the preparation of a coagulant through the reaction of vegetable tannin,

Petição 870170014300, de 06/03/2017, pág. 14/30Petition 870170014300, dated 03/06/2017, p. 14/30

5/16 formaldeído, dimetilamina e epicloridrina, em meio solvente usando dimetilformamida. Ao final do processo, é necessário a aplicação de vácuo para remoção da dimetilformamida, substância restrita classificada como SVHC no contexto do Regulamento REACH da União Européia.5/16 formaldehyde, dimethylamine and epichlorohydrin, in solvent using dimethylformamide. At the end of the process, it is necessary to apply a vacuum to remove dimethylformamide, a restricted substance classified as SVHC in the context of the European Union's REACH Regulation.

[0016] Assim, a técnica ainda necessita de um método para preparar coagulantes que apresentem alta solubilidade em água e muito boa estabilidade na estocagem como solução aquosa, tendo o teor de tanino sobre a fração sólida do produto alto e teor reduzido de formaldeído livre. SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0017] A presente invenção refere-se a um derivado tanínico, com alto teor de tanino e reduzido teor de formaldeído livre, para uso como coagulante no tratamento de águas e efluentes aquosos, a uma mistura coagulante utilizando o derivado tanínico e a um processo que permite preparar o derivado tanínico, de forma rápida e com mais baixo custo. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0018] Os derivados tanínicos para uso como coagulantes aquosos preparados conforme o processo descrito na presente invenção distinguem-se por apresentar alta solubilidade em água e alta eficiência na remoção de materiais em suspensão no tratamento de águas e efluentes aquosos. A eficiência coagulante dos novos produtos preparados conforme a invenção pode ser otimizada combinando-os com polímeros catiônicos de elevada massa molecular, como derivados de poliaminas obtidas a partir de epicloridina e aminas e homo- ou copolímeros de DADMAC, em uma ampla faixa, coberta pelas proporções de 10:1 a 1:10.[0016] Thus, the technique still needs a method to prepare coagulants that have high water solubility and very good storage stability as an aqueous solution, with the tannin content over the high product solid fraction and reduced free formaldehyde content. SUMMARY OF THE INVENTION [0017] The present invention relates to a tannin derivative, with a high tannin content and reduced free formaldehyde content, for use as a coagulant in the treatment of water and aqueous effluents, to a coagulant mixture using the tannin derivative and to a process that allows to prepare the tannin derivative, quickly and at a lower cost. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0018] Tannin derivatives for use as aqueous coagulants prepared according to the process described in the present invention are distinguished by their high water solubility and high efficiency in the removal of suspended materials in the treatment of water and aqueous effluents. The coagulant efficiency of the new products prepared according to the invention can be optimized by combining them with cationic polymers of high molecular mass, such as polyamine derivatives obtained from epichloridine and amines and homo- or copolymers of DADMAC, in a wide range, covered by proportions from 10: 1 to 1:10.

[0019] A alta eficiência coagulante/floculante do produto da invenção é obtida graças a um processo em duas etapas para reação entre tanino, compostos amínicos, aminas primárias e/ou secundárias ou seus respectivos sais, e formaldeído. O processo sequenciado garante a fixação da funcionalidade amínica, permite um adequado controle da massa molecular e[0019] The high coagulant / flocculant efficiency of the product of the invention is obtained thanks to a two-step process for reaction between tannin, amine compounds, primary and / or secondary amines or their respective salts, and formaldehyde. The sequenced process guarantees the fixation of the amino functionality, allows an adequate control of the molecular mass and

Petição 870170014300, de 06/03/2017, pág. 15/30Petition 870170014300, dated 03/06/2017, p. 15/30

6/16 assegura uma conversão quase completa do formaldeído. O produto final apresenta elevada massa molecular, boa estabilidade na estocagem, pode ser atomizado à forma de pó sem formar aglomerados, e ainda possui teor de formaldeído livre abaixo de 1000 ppm sobre base seca, tipicamente abaixo de 500 ppm.6/16 ensures an almost complete conversion of formaldehyde. The final product has high molecular weight, good storage stability, can be atomized to a powder without forming agglomerates, and still has free formaldehyde content below 1000 ppm on dry basis, typically below 500 ppm.

[0020] De acordo com o processo descrito na presente invenção, o tempo total de processo de polimerização não excede 8 horas, o que contribui para um custo de processo relativamente baixo em comparação a processos alternativos de cationização de tanino, que podem durar até 24 horas.[0020] According to the process described in the present invention, the total polymerization process time does not exceed 8 hours, which contributes to a relatively low process cost compared to alternative tannin cationization processes, which can last up to 24 hours.

[0021] Os derivados tanínicos para uso como coagulantes preparados conforme a invenção apresentam alta solubilidade em água e muito boa estabilidade na estocagem como solução aquosa, o que é particularmente surpreendente, uma vez que o teor de tanino sobre a fração sólida do derivado tanínico é bastante alto, variando entre 65% e 80%. O teor particularmente alto de tanino contribui para um custo mais baixo de matéria-prima e acentua o caráter ambientalmente correto do produto final.[0021] Tannin derivatives for use as coagulants prepared according to the invention have high solubility in water and very good storage stability as an aqueous solution, which is particularly surprising, since the tannin content on the solid fraction of the tannin derivative is quite high, ranging between 65% and 80%. The particularly high content of tannin contributes to a lower raw material cost and accentuates the environmentally friendly character of the final product.

[0022] Outra vantagem da invenção é a possibilidade de reduzir o teor de cloretos em relação a produtos usuais do mercado, exemplificados por materiais preparados conforme as patentes US 4.558.080 e US 6.478.986. [0023] No processo descrito na presente invenção, utilizam-se taninos condensados presentes, entre outros, na acácia, quebracho e eucalipto. Taninos condensados incluem 70 a 80% de compostos polifenólicos ativos, o restante sendo uma mistura de carboidratos, gomas e frações de amino e/ou iminoácidos.[0022] Another advantage of the invention is the possibility of reducing the chloride content in relation to usual products on the market, exemplified by materials prepared according to US patents 4,558,080 and US 6,478,986. [0023] In the process described in the present invention, condensed tannins present, among others, in acacia, quebracho and eucalyptus are used. Condensed tannins include 70 to 80% of active polyphenolic compounds, the remainder being a mixture of carbohydrates, gums and fractions of amino and / or imino acids.

[0024] Os taninos condensados podem ser classificados em duas categorias: os que contêm majoritariamente unidades de resorcinol, exemplificados pelos taninos de acácia e de quebracho, e os que contêm majoritariamente unidades de floroglucinol, mais reativos, representados pelos taninos de eucalipto e de pecan. As estruturas da unidade flavonoide de[0024] Condensed tannins can be classified into two categories: those that contain mostly resorcinol units, exemplified by the acacia and quebracho tannins, and those that contain mostly floroglucinol units, more reactive, represented by the eucalyptus and pecan tannins . The structures of the flavonoid unit of

Petição 870170014300, de 06/03/2017, pág. 16/30 /16 tanino condensado estão representadas a seguir.Petition 870170014300, dated 03/06/2017, p. 16/30 / 16 condensed tannin are shown below.

Figure BR102017004434A2_D0001

[0025] Preferencialmente emprega-se tanino derivado da acácia negra, tanto na forma de um extrato aquoso com sólidos na faixa de 42-52%, como na forma de pó, obtido por secagem do extrato aquoso em um secador por pulverização. O peso equivalente da unidade repetitiva do tanino de acácia negra é de aproximadamente 300g.[0025] Preferably tannin derived from black wattle is used, both in the form of an aqueous extract with solids in the range of 42-52%, and in the form of powder, obtained by drying the aqueous extract in a spray dryer. The equivalent weight of the black wattle tannin repetitive unit is approximately 300g.

[0026] O segundo ingrediente empregado na reação é um aldeído.[0026] The second ingredient used in the reaction is an aldehyde.

Preferencialmente, emprega-se formaldeído na forma de uma solução aquosa, variando entre 20 e 55% de ativo, preferencialmente com 37% de ativo, estabilizada com teores de 2 a 12% de metanol. Outras formas igualmente utilizáveis de formaldeído compreendem paraformaldeído fornecido com teores de formaldeído entre 90 e 96%. Caso se utilize paraformaldeído, devese atentar para a completa depolimerização do material antes da mistura e da reação com o tanino.Preferably, formaldehyde is used in the form of an aqueous solution, varying between 20 and 55% of active, preferably with 37% of active, stabilized with contents of 2 to 12% of methanol. Other equally usable forms of formaldehyde comprise paraformaldehyde supplied with formaldehyde contents between 90 and 96%. If paraformaldehyde is used, attention must be paid to the complete depolymerization of the material before mixing and reacting with the tannin.

[0027] O terceiro ingrediente empregado na reação é um composto amínico capaz reagir com aldeídos. O composto amínico pode ser uma monoamina alifática, como a monometilamina, dimetilamina, dietilamina, monoetanolamina, monometiletanolamina, dietanolamina e/ou seus respectivos sais inorgânicos, uma monoamina alifática com grupos amino[0027] The third ingredient used in the reaction is an amino compound capable of reacting with aldehydes. The amino compound can be an aliphatic monoamine, such as monomethylamine, dimethylamine, diethylamine, monoethanolamine, monomethylethanolamine, diethanolamine and / or their respective inorganic salts, an aliphatic monoamine with amino groups

Petição 870170014300, de 06/03/2017, pág. 17/30Petition 870170014300, dated 03/06/2017, p. 17/30

8/16 terciário, como a dimetilamino propilamina, e/ou seus respectivos hidrocloretos, uma diamina alifática, como a etileno diamina, aminoetiletanolamina, uma diamina cicloalifática, como a piperazina, uma diamina cicloalifática com grupamento amínico secundário, como a aminoetilpiperazina, e poliaminas mais funcionais, como a tris(2-aminoetil) amina.8/16 tertiary, such as dimethylamino propylamine, and / or their respective hydrochlorides, an aliphatic diamine, such as ethylene diamine, aminoethylethanolamine, a cycloaliphatic diamine, such as piperazine, a cycloaliphatic diamine with secondary amino group, such as aminoethylpiperazine, and polyamines more functional, such as tris (2-aminoethyl) amine.

[0028] Combinações dos diferentes tipos de amina também são utilizáveis. Os materiais preferidos são a dimetilamina e seu hidrocloreto, que possuem alta reatividade com formaldeído, contribuindo para redução do teor de formaldeído livre, e que pelo seu caráter monofuncional, permitem um controle mais fácil do desenvolvimento da massa molecular do produto durante o processo. A dimetilaminopropilamina, que confere alto caráter catiônico, também se mostra bastante útil aos propósitos da invenção.[0028] Combinations of the different types of amine are also usable. The preferred materials are dimethylamine and its hydrochloride, which have high reactivity with formaldehyde, contributing to the reduction of the free formaldehyde content, and which due to its monofunctional character, allow an easier control of the development of the molecular mass of the product during the process. Dimethylaminopropylamine, which gives a high cationic character, is also very useful for the purposes of the invention.

[0029] Os três ingredientes são combinados em proporções tais que o processo possa ser executado de forma segura, sem risco de gelatinação ou de formação de frações insolúveis, resultando em um produto que apresenta elevada massa molecular, alta solubilidade em água e que possui carga catiônica suficiente para funcionar como coagulante ou floculante.[0029] The three ingredients are combined in such proportions that the process can be carried out safely, without risk of gelatination or the formation of insoluble fractions, resulting in a product that has a high molecular mass, high solubility in water and has a charge enough cationic to function as a coagulant or flocculant.

[0030] Dentro do escopo da presente invenção, estes requisitos do derivado tanínico são atingidos quando para cada unidade repetitiva do tanino combinam-se 0,7 a 2,0 mol de composto amínico e uma quantidade de aldeído suficiente para que a relação molar entre aldeído e composto amínico se mantenha na faixa de 0,75:1 a 1,40:1.[0030] Within the scope of the present invention, these requirements of the tannin derivative are met when for each repetitive unit of the tannin 0.7 to 2.0 mol of amine compound and an amount of aldehyde sufficient for the molar relationship between aldehyde and amine compound remains in the range of 0.75: 1 to 1.40: 1.

[0031] Enquanto teores mais baixos de compostos amínicos estão associados a uma solubilidade insatisfatória em água, teores mais altos de compostos amínicos implicam uma redução no teor do tanino e aumentam a hidrofilia do produto, o que se manifesta em formação de flocos muitos pequenos na aplicação final. Caso a proporção molar de formaldeído em relação ao composto amínico seja inferior a 0,75:1, não é possível obter uma[0031] While lower levels of amine compounds are associated with unsatisfactory solubility in water, higher levels of amine compounds imply a reduction in the tannin content and increase the hydrophilicity of the product, which manifests itself in the formation of very small flakes in the final application. If the molar ratio of formaldehyde to the amine compound is less than 0.75: 1, it is not possible to obtain a

Petição 870170014300, de 06/03/2017, pág. 18/30Petition 870170014300, dated 03/06/2017, p. 18/30

9/16 massa molecular adequada. Excesso molar de formaldeído superior a 40% toma o processo menos estável e leva a produtos finais com teores de formaldeído livres superiores a 1000 ppm.9/16 adequate molecular weight. A molar excess of formaldehyde greater than 40% makes the process less stable and leads to end products with free formaldehyde contents greater than 1000 ppm.

[0032] Um quarto ingrediente que influencia a velocidade de reação dos três ingredientes e as características finais do produto é o ácido utilizado para uma eventual neutralização do composto amínico e para acerto do pH da mistura reacional e, eventualmente, do produto final. Quando empregam-se sais comerciais, usualmente hidrocloretos, dos compostos amínicos definidos na invenção, o componente ácido é utilizado apenas quando necessário o ajuste de pH da mistura e ajuste de pH do produto final. Neste caso, são utilizados ácidos inorgânicos, como o ácido clorídrico e ácido sulfurico, ou ácidos orgânicos como os ácidos fórmico, acético ou láctico ou misturas destes. Preferencialmente utilizam-se ácido clorídrico ou sulfurico, ou uma mistura de ambos. No caso de serem empregados compostos amínicos não neutralizados, é necessária uma adição de uma quantidade extra de ácidos para neutralização da amina e ajuste de pH da mistura reacional, de forma a evitar precipitação do tanino. Neste caso, também são preferidos ácidos inorgânicos, preferencialmente ácidos clorídrico, sulfurico ou uma mistura de ambos. O uso de ácido sulfurico para neutralização do composto amínico e para ajuste de pH é particularmente interessante para reduzir o teor de cloretos. Coagulantes livres de cloreto ou com teor reduzido de cloreto são desejáveis à medida que não contribuem significativamente para o aumento da condutividade da água ou do efluente tratado e apresentam menor corrosividade perante metais.[0032] A fourth ingredient that influences the reaction speed of the three ingredients and the final characteristics of the product is the acid used to neutralize the amine compound and to adjust the pH of the reaction mixture and, eventually, the final product. When commercial salts, usually hydrochlorides, of the amine compounds defined in the invention are used, the acidic component is used only when necessary to adjust the pH of the mixture and adjust the pH of the final product. In this case, inorganic acids, such as hydrochloric acid and sulfuric acid, or organic acids such as formic, acetic or lactic acids or mixtures thereof, are used. Preferably hydrochloric or sulfuric acid, or a mixture of both, is used. If non-neutralized amine compounds are used, it is necessary to add an extra amount of acids to neutralize the amine and adjust the pH of the reaction mixture, in order to avoid precipitation of the tannin. In this case, inorganic acids are also preferred, preferably hydrochloric, sulfuric acids or a mixture of both. The use of sulfuric acid to neutralize the amine compound and to adjust the pH is particularly interesting to reduce the chloride content. Chloride-free or low-chloride coagulants are desirable as they do not significantly contribute to the increase in the conductivity of water or treated effluent and are less corrosive to metals.

[0033] O processo de preparação do derivado tanínico pode ser conduzido por diferentes modos, dependendo do tipo de composto amínico empregado.[0033] The process of preparing the tannin derivative can be conducted in different ways, depending on the type of amine compound used.

[0034] A presente invenção trata de um processo de preparação de um derivado tanínico para uso como coagulante no tratamento de águas e[0034] The present invention deals with a process of preparing a tannin derivative for use as a coagulant in the treatment of water and

Petição 870170014300, de 06/03/2017, pág. 19/30Petition 870170014300, dated 03/06/2017, p. 19/30

10/16 efluentes reagindo, em meio aquoso, via reação de Mannich, um extrato de tanino condensado, particularmente de acácia negra, formaldeído e uma ou mais aminas alifáticas ou seus sais inorgânicos, preferencialmente hidrocloreto de dimetilamina e/ou dimetilaminopropilamina. Preferencialmente, a reação é conduzida em temperaturas entre 30 e 90°C, trabalhando à pressão atmosférica, com pH do meio reacional na faixa 3 a 6, reagindo, para cada unidade estrutural de tanino, 0,7 a 2,0 mol de aminas e/ou seus hidrocloretos e, em relação aos compostos amínicos, uma quantidade de formaldeído aproximadamente equimolar. Usualmente, para cada mol de amina emprega-se 0,75 a 1,40 mol de formaldeído. Para obter um produto que apresente elevada massa molecular, boa estabilidade de processo e na estocagem, preferencialmente a reação entre o tanino, o formaldeído e os compostos amínicos (amina ou mistura de aminas e/ou seus respectivos sais) é conduzida em duas etapas. A primeira etapa é executada em baixa temperatura, entre 30-55°C por um período de 30 minutos a 2 horas, e serve para fixação da funcionalidade amínica ao tanino. Depois de concluída esta operação, a mistura reacional é aquecida a uma temperatura entre 60 e 90°C e mantida por 1 a 6 horas para reação adicional, com monitoramento de viscosidade, para reação entre o formaldeído excedente e o tanino. O tempo total de processo, operando nas estequiometrias e condições descritas, é relativamente curto, não excedendo 8 horas.10/16 effluents reacting, in aqueous medium, via Mannich reaction, a condensed tannin extract, particularly black wattle, formaldehyde and one or more aliphatic amines or their inorganic salts, preferably dimethylamine hydrochloride and / or dimethylaminopropylamine. Preferably, the reaction is conducted at temperatures between 30 and 90 ° C, working at atmospheric pressure, with pH of the reaction medium in the range 3 to 6, reacting, for each structural unit of tannin, 0.7 to 2.0 mol of amines and / or its hydrochlorides and, in relation to amino compounds, an amount of formaldehyde approximately equimolar. Usually, for each mole of amine, 0.75 to 1.40 moles of formaldehyde are used. In order to obtain a product with high molecular weight, good process and storage stability, preferably the reaction between tannin, formaldehyde and amine compounds (amine or mixture of amines and / or their respective salts) is carried out in two stages. The first stage is carried out at low temperature, between 30-55 ° C for a period of 30 minutes to 2 hours, and serves to fix the amino function to the tannin. After this operation is completed, the reaction mixture is heated to a temperature between 60 and 90 ° C and maintained for 1 to 6 hours for further reaction, with viscosity monitoring, for reaction between the excess formaldehyde and the tannin. The total process time, operating under the stoichiometries and conditions described, is relatively short, not exceeding 8 hours.

[0035] O sequenciamento do processo em duas etapas distintas de reação contribui para que se obtenha uma conversão do formaldeído superior a 99%, resultando em um produto estável, de elevada massa molecular e com teor de formaldeído livre, expresso sobre base seca, inferior a 1000 ppm, tipicamente inferior a 500 ppm.[0035] The sequencing of the process in two distinct reaction steps contributes to obtaining a conversion of formaldehyde greater than 99%, resulting in a stable product, of high molecular mass and with a content of free formaldehyde, expressed on a dry basis, lower at 1000 ppm, typically less than 500 ppm.

[0036] O derivado tanínico obtido, que contém pelo menos 65% e no máximo 80% de tanino sobre base seca, apresenta alta capacidade de clarificação de águas contendo materiais particulados em suspensão.[0036] The obtained tannin derivative, which contains at least 65% and a maximum of 80% tannin on a dry basis, has a high capacity for clarifying water containing suspended particulate materials.

Petição 870170014300, de 06/03/2017, pág. 20/30Petition 870170014300, dated 03/06/2017, p. 20/30

11/16 [0037] O derivado tanínico apresenta alta compatibilidade com polieletrólitos catiônicos, como poliaminas e homo- ou copolímeros de DADMAC, citados anteriormente, podendo ser combinado com eles em diversas proporções, formando uma mistura coagulante, visando sinergia de performance e/ou redução de custo em aplicações específicas.11/16 [0037] The tannin derivative is highly compatible with cationic polyelectrolytes, such as polyamines and DADMAC homo- or copolymers, mentioned above, which can be combined with them in various proportions, forming a coagulant mixture, aiming at synergy of performance and / or cost reduction in specific applications.

[0038] A compatibilidade com sais inorgânicos, tais como cloreto ou sulfato de alumínio, cloreto de polialumínio (PAC) tipicamente utilizados no tratamento de águas e efluentes é limitada. Entretanto, combinações de 100 partes do derivado tanínico da presente invenção com até 25% de sais inorgânicos são ainda estáveis como solução e podem ser aproveitadas como misturas coagulantes para diversos tipos de efluentes.[0038] Compatibility with inorganic salts, such as aluminum chloride or sulfate, polyaluminium chloride (PAC) typically used in water and wastewater treatment is limited. However, combinations of 100 parts of the tannin derivative of the present invention with up to 25% inorganic salts are still stable as a solution and can be used as coagulant mixtures for different types of effluents.

[0039] Em um processo preferido, partindo de uma solução aquosa de dimetilamina não neutralizada com ácidos, a primeira etapa consiste na preparação do sal da amina com ácido, particularmente ácidos inorgânicos. Para tanto uma solução aquosa da amina é diluída com quantidade extra de água e, na sequência, neutralizada através da adição lenta de uma quantidade de ácido, mantendo temperatura abaixo de 60°C, suficiente para atingir um pH na faixa de 1,5 a 4,5.[0039] In a preferred process, starting from an aqueous solution of dimethylamine not neutralized with acids, the first step consists of the preparation of the amine salt with acid, particularly inorganic acids. For this purpose, an aqueous solution of the amine is diluted with an extra amount of water and then neutralized by slowly adding an amount of acid, maintaining a temperature below 60 ° C, sufficient to reach a pH in the range of 1.5 to 4.5.

[0040] Na segunda etapa de reação, o intermediário assim preparado é carregado em um reator juntamente com extrato aquoso de tanino, e eventualmente uma quantidade extra de água deionizada, adequadamente misturado e aquecido a 45-50°C. Nesta temperatura, adiciona-se a solução aquosa de formaldeído e controla-se a exotermia de modo que a temperatura não ultrapasse 55°C, mantendo por 1 hora. A mistura é aquecida a 80-85°C e mantida por até 6 horas até que se obtenha um produto totalmente solúvel em água com viscosidade, medida no copo Zahn 1, superior a 65 segundos, considerando um teor de sólidos de 40%. A mistura reacional é resfriada e, eventualmente, tem seu pH acertado para uma faixa de 1,5-4,0, mediante a adição de uma quantidade extra de ácido.[0040] In the second reaction step, the intermediate thus prepared is loaded into a reactor together with aqueous extract of tannin, and eventually an extra amount of deionized water, properly mixed and heated to 45-50 ° C. At this temperature, the aqueous formaldehyde solution is added and the exotherm is controlled so that the temperature does not exceed 55 ° C, maintaining for 1 hour. The mixture is heated to 80-85 ° C and maintained for up to 6 hours until a product totally soluble in water with viscosity is obtained, measured in the Zahn 1 cup, greater than 65 seconds, considering a solids content of 40%. The reaction mixture is cooled and, eventually, its pH is adjusted to a range of 1.5-4.0, by adding an extra amount of acid.

Petição 870170014300, de 06/03/2017, pág. 21/30Petition 870170014300, dated 03/06/2017, p. 21/30

12/16 [0041] Em uma outra alternativa de processo, partindo de uma amina comercial já na forma de sal, usualmente hidrocloreto, a carga inicial consiste de uma mistura do sal de amina, água deionizada e extrato aquoso de tanino. Uma vez agitada e devidamente homogeneizada, a mistura é aquecida a 4550°C, quando adiciona-se a solução aquosa de formaldeído. A partir deste ponto, o processo é conduzido conforme descrito no parágrafo anterior, mantendo a carga por 1 hora a 50-55°C e aquecendo a 80-85°C com os mesmos controles e ajustes finais do processo anterior.12/16 [0041] In another process alternative, starting from a commercial amine already in the form of salt, usually hydrochloride, the initial charge consists of a mixture of the amine salt, deionized water and aqueous tannin extract. Once stirred and properly homogenized, the mixture is heated to 4550 ° C, when the aqueous formaldehyde solution is added. From this point on, the process is carried out as described in the previous paragraph, keeping the load for 1 hour at 50-55 ° C and heating to 80-85 ° C with the same controls and final adjustments as the previous process.

[0042] Em uma terceira versão do processo de preparação, adotada quando o derivado tanínico ou a mistura coagulante for submetido à secagem em secador por pulverização para fornecimento na forma de pó, opera-se da mesma forma descrita nos parágrafos anteriores, porém ao final da reação não é feita qualquer diluição com água. O material assim obtido apresenta teor mais alto de sólidos e viscosidade mais alta, se prestando melhor à secagem no secador por pulverização.[0042] In a third version of the preparation process, adopted when the tannin derivative or coagulant mixture is subjected to drying in a spray dryer for supply in powder form, it operates in the same manner as described in the previous paragraphs, but at the end the reaction is not diluted with water. The material thus obtained has a higher solids content and a higher viscosity, making it more suitable for drying in the spray dryer.

[0043] A invenção é melhor ilustrada a partir dos exemplos a seguir.[0043] The invention is best illustrated from the following examples.

Exemplo 1: Preparação de hidrocloreto de dimetilamina [0044] Em reator de vitrificado de 100 litros com agitação mecânica, condensador total e dotado de sistema de refrigeração, carregam-se 20 kg de água deionizada e 20 kg de dimetilamina a 60% em água. A mistura bem homogeneizada, adicionam-se vagarosamente cerca de 25kg de ácido clorídrico a 37%, até que o pH da solução atinja o valor de 2,5. Durante toda a adição do ácido, a exotermia do processo é controlada ligando o resfriamento, de forma que a temperatura não ultrapasse 60°C.Example 1: Preparation of dimethylamine hydrochloride [0044] In a 100 liter vitrified reactor with mechanical stirring, total condenser and equipped with a cooling system, 20 kg of deionized water and 20 kg of 60% dimethylamine in water are loaded. The mixture is well homogenized, slowly add about 25 kg of 37% hydrochloric acid, until the pH of the solution reaches the value of 2.5. During the entire addition of the acid, the process exotherm is controlled by turning on the cooling, so that the temperature does not exceed 60 ° C.

Exemplo 2 [0045] Em reator de vitrificado de 100 litros com agitação mecânica, condensador total e dotado de sistema de refrigeração, carregam-se 16 kg do material preparado no Exemplo 1 e 32 kg de extrato aquoso de tanino de acácia, a 50% de sólidos. A mistura é aquecida a 48°C e, após, adicionam-seExample 2 [0045] In a 100 liter vitrified reactor with mechanical agitation, total condenser and equipped with a cooling system, 16 kg of the material prepared in Example 1 and 32 kg of aqueous extract of acacia tannin are loaded, 50% of solids. The mixture is heated to 48 ° C and then added

Petição 870170014300, de 06/03/2017, pág. 22/30Petition 870170014300, dated 03/06/2017, p. 22/30

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4,3 kg de formalina a 37% e deixa-se a temperatura subir por exotermia até 53-55°C. A mistura é mantida entre 50-55°C por 1 hora. Após este período, aquece-se a mistura até 80°C. Atingida esta temperatura, tira-se uma amostra para viscosidade no copo Zahn N° 1 e testa-se a solubilidade em água. Neste ponto do processo, a solubilidade em água ainda é limitada e a viscosidade, medida a 80°C, fica abaixo de 50 segundos. O processo é continuado a 80°C com amostragem a cada hora até se obter um produto totalmente solúvel em água com viscosidade Zahn 1 acima de 65 segundos. Aciona-se o resfriamento e adiciona-se 25 kg de água deionizada. Quando a temperatura chegar abaixo de 50°C, o produto é descarregado. O material apresenta sólidos de 28,0%, em que 70% sobre a base seca são de taninos, pH de 3,5, viscosidade copo Ford N°4 a 25°C de 15 segundos e teor de formaldeído, determinado por espectroscopia de fluorescência usando método da acetilacetona, de 48 ppm expresso sobre solução.4.3 kg of 37% formalin and the temperature is allowed to rise by exotherm to 53-55 ° C. The mixture is kept at 50-55 ° C for 1 hour. After this period, the mixture is heated to 80 ° C. When this temperature is reached, a viscosity sample is taken in the Zahn No. 1 cup and the water solubility is tested. At this point in the process, water solubility is still limited and the viscosity, measured at 80 ° C, is below 50 seconds. The process is continued at 80 ° C with sampling every hour until a product completely soluble in water with Zahn 1 viscosity above 65 seconds is obtained. The cooling is activated and 25 kg of deionized water are added. When the temperature reaches below 50 ° C, the product is discharged. The material has solids of 28.0%, 70% of which on the dry basis are tannins, pH 3.5, Ford N ° 4 viscosity at 25 ° C for 15 seconds and formaldehyde content, determined by spectroscopy of fluorescence using the acetylacetone method, 48 ppm expressed on solution.

Exemplo 3 [0046] Utilizando mesmos processo e pesagens do Exemplo 2, após a diluição com água e a temperatura atingir cerca de 50°C, adicionam-se ao produto 500 g de ácido clorídrico a 37%, de forma a colocar o pH na faixa de 1,5 a 2,3. Quando a temperatura atingir menos do que 40°C, o produto é descarregado. O material apresenta sólidos de 28,0%, em que 69% sobre a base seca são de taninos, pH de 1,8, viscosidade copo Ford N°4 a 25°C de 13 segundos e teor de formaldeído de 46 ppm sobre solução.Example 3 [0046] Using the same procedures and weighings as Example 2, after dilution with water and the temperature reaches about 50 ° C, 500 g of 37% hydrochloric acid are added to the product, in order to put the pH in the range from 1.5 to 2.3. When the temperature reaches less than 40 ° C, the product is discharged. The material has solids of 28.0%, of which 69% on the dry basis are tannins, pH 1.8, Ford N ° 4 viscosity at 25 ° C for 13 seconds and formaldehyde content of 46 ppm in solution .

Exemplo 4 [0047] Um produto preparado utilizando mesmos processo e pesagens do Exemplo 2, porém sem a diluição final com água, é acidificado a 50°C com 500 g de ácido clorídrico a 37%, colocando o pH na faixa de 1,5 a 2,3. Quando a temperatura atingir menos do que 40°C, o líquido obtido é enviado para um secador por pulverização, onde é convertido a um pó com teor de umidade na faixa de 4,5 a 6,5% e teor de formaldeído livre de 50 ppm.Example 4 [0047] A product prepared using the same process and weighing as Example 2, but without the final dilution with water, is acidified at 50 ° C with 500 g of 37% hydrochloric acid, placing the pH in the range of 1.5 to 2.3. When the temperature reaches less than 40 ° C, the liquid obtained is sent to a spray dryer, where it is converted to a powder with a moisture content in the range of 4.5 to 6.5% and a free formaldehyde content of 50 ppm.

Petição 870170014300, de 06/03/2017, pág. 23/30Petition 870170014300, dated 03/06/2017, p. 23/30

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Exemplo 5 [0048] Em reator de vitrificado de 100 litros com agitação mecânica, condensador total e dotado de sistema de refrigeração, carregam-se 3,5 kg de hidrocloreto de dimetilamina sólido e 32 kg de extrato aquoso de tanino de acácia a 50% de sólidos. A mistura é aquecida a 48°C e adicionam-se 4,7 kg de formalina a 37% e permite-se que a temperatura suba por exotermia até 5355°C. A mistura é mantida entre 50-55°C por 1 hora. Após este período, aquece-se a mistura até 80°C. Atingida esta temperatura, tira-se uma amostra para viscosidade no copo Zahn N° 1 e testa-se a solubilidade em água. Se neste ponto do processo a solubilidade em água ainda estiver limitada e a viscosidade, medida a 80°C, estiver abaixo de 50 segundos, então o processo é continuado a 80°C com amostragem a cada 30 minutos até se obter um produto totalmente solúvel em água com viscosidade Zahn 1 acima de 65 segundos. A seguir, aciona-se o resfriamento e adicionam-se 36 kg de água deionizada. Após a diluição com água e a temperatura ao redor de 50°C, adicionam-se ao produto 500 g de ácido clorídrico a 37%, de forma a colocar o pH na faixa de 1,5 a 2,3. Quando a temperatura chegar abaixo de 50°C, o produto é descarregado. O material apresenta sólidos de 28,0%, em que 75% sobre a base seca são de taninos, pH de 1,8, viscosidade copo Ford N°4 a 25°C de 16 segundos. O teor de formaldeído livre do produto em pó, atomizado em secador por pulverização, é de 440 ppm.Example 5 [0048] In a 100 liter vitrified reactor with mechanical agitation, total condenser and equipped with a cooling system, 3.5 kg of solid dimethylamine hydrochloride and 32 kg of aqueous 50% acacia tannin are loaded of solids. The mixture is heated to 48 ° C and 4.7 kg of 37% formalin is added and the temperature is allowed to rise by exotherm to 5355 ° C. The mixture is kept at 50-55 ° C for 1 hour. After this period, the mixture is heated to 80 ° C. When this temperature is reached, a viscosity sample is taken in the Zahn No. 1 cup and the water solubility is tested. If at this point in the process the water solubility is still limited and the viscosity, measured at 80 ° C, is below 50 seconds, then the process is continued at 80 ° C with sampling every 30 minutes until a fully soluble product is obtained in water with Zahn 1 viscosity above 65 seconds. Then, the cooling is activated and 36 kg of deionized water are added. After dilution with water and the temperature around 50 ° C, 500 g of 37% hydrochloric acid are added to the product, in order to put the pH in the range of 1.5 to 2.3. When the temperature reaches below 50 ° C, the product is discharged. The material has solids of 28.0%, 75% of which on the dry basis are tannins, pH 1.8, Ford N ° 4 viscosity at 25 ° C for 16 seconds. The free formaldehyde content of the powdered product, atomized in a spray dryer, is 440 ppm.

Exemplo 6 [0049] Em reator de vitrificado de 100 litros com agitação mecânica, condensador total e dotado de sistema de refrigeração carregam-se 16 kg do material preparado no Exemplo 1 e 26 kg de extrato aquoso de tanino de acácia a 50% de sólidos. A mistura é aquecida a 48°C e adicionam-se 5,0 kg de formalina a 37% e deixa-se a temperatura subir por exotermia até 53-55°C. A mistura é mantida entre 50-55°C por 1 hora. Após este período, aquece-se a mistura até 80°C. Atingida a temperatura, tira-se uma amostra paraExample 6 [0049] In a 100 liter vitrified reactor with mechanical agitation, total condenser and equipped with a cooling system, 16 kg of the material prepared in Example 1 and 26 kg of aqueous extract of acacia tannin at 50% solids are loaded. . The mixture is heated to 48 ° C and 5.0 kg of 37% formalin is added and the temperature is allowed to rise by exotherm to 53-55 ° C. The mixture is kept at 50-55 ° C for 1 hour. After this period, the mixture is heated to 80 ° C. Once the temperature is reached, a sample is taken to

Petição 870170014300, de 06/03/2017, pág. 24/30Petition 870170014300, dated 03/06/2017, p. 24/30

15/16 viscosidade no copo Zahn N° 1 e testa-se a solubilidade em água. Se neste ponto do processo a solubilidade em água ainda estiver limitada e a viscosidade, medida a 80°C, abaixo de 50 segundos, então o processo é continuado a 80°C com amostragem a cada hora até se obter um produto totalmente solúvel em água com viscosidade Zahn 1 acima de 65 segundos. Aciona-se o resfriamento e adicionam-se 25 kg de água deionizada. Quando a temperatura chegar abaixo de 50°C, o produto é descarregado. O material apresenta sólidos de 28,0%, em que 65% sobre a base seca são de taninos, pH de 3,5, viscosidade copo Ford N°4 a 25°C de 12 segundos e teor de formaldeído livre de 177 ppm sobre solução.15/16 viscosity in Zahn No. 1 cup and water solubility is tested. If at this point in the process the water solubility is still limited and the viscosity measured at 80 ° C, below 50 seconds, then the process is continued at 80 ° C with sampling every hour until a product that is totally soluble in water is obtained with Zahn 1 viscosity above 65 seconds. Cooling is started and 25 kg of deionized water are added. When the temperature reaches below 50 ° C, the product is discharged. The material has solids of 28.0%, 65% of which on the dry basis are tannins, pH 3.5, Ford N ° 4 viscosity at 25 ° C for 12 seconds and a free formaldehyde content of 177 ppm on solution.

Exemplo 7: Mistura de 100 partes de derivado de tanino com 18 partes de uma poliamina [0050] Em reator de vitrificado de 100 litros com agitação mecânica, condensador total e dotado de sistema de refrigeração carregam-se 16 kg do material preparado no Exemplo 2 e 4 kg de uma poliamina, produto de reação de epicloridrina, dimetilamina e etileno diamina, a 20% de sólidos em água. A mistura é mantida sob agitação durante uma hora em temperatura ambiente. O produto é descarregado após a completa mistura. A mistura coagulante apresenta sólidos de 26,5%, pH de 3,5, viscosidade copo Ford N°4 a 25°C de 14 segundos e teor de formaldeído livre de 40 ppm sobre solução.Example 7: Mixing 100 parts of tannin derivative with 18 parts of a polyamine [0050] In a 100 liter vitrified reactor with mechanical stirring, total condenser and equipped with a cooling system, 16 kg of the material prepared in Example 2 are loaded and 4 kg of a polyamine, reaction product of epichlorohydrin, dimethylamine and ethylene diamine, at 20% solids in water. The mixture is kept under stirring for one hour at room temperature. The product is discharged after complete mixing. The coagulant mixture has solids of 26.5%, pH of 3.5, viscosity Ford No. 4 at 25 ° C for 14 seconds and free formaldehyde content of 40 ppm in solution.

Exemplo 8: Mistura de derivado de tanino com sulfato de alumínio [0051] Em reator de vitrificado de 100 litros com agitação mecânica, condensador total e dotado de sistema de refrigeração, carregam-se 16 kg do material preparado no Exemplo 2 e 6,4 kg de água. Na sequência, são adicionados 2,24 kg de um sulfato de alumínio contendo no mínimo 8,0% de óxido de alumínio. A mistura é mantida sob agitação durante uma hora na temperatura ambiente e, então, se adiciona 0,5 kg de ácido fórmico 85%. O produto é descarregado após a completa mistura. A mistura coagulante apresenta sólidos de 22,5%, pH de 1,7, viscosidade copo Ford N°4 a 25°C deExample 8: Mixture of tannin derivative with aluminum sulfate [0051] In a 100 liter vitrified reactor with mechanical stirring, total condenser and equipped with a cooling system, 16 kg of the material prepared in Example 2 and 6.4 are loaded kg of water. Then, 2.24 kg of aluminum sulphate containing at least 8.0% aluminum oxide are added. The mixture is kept under stirring for one hour at room temperature and then 0.5 kg of 85% formic acid is added. The product is discharged after complete mixing. The coagulant mixture has 22.5% solids, pH 1.7, Ford No. 4 cup viscosity at 25 ° C

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16/16 segundos e teor de formaldeído livre de 35 ppm sobre solução.16/16 seconds and free formaldehyde content of 35 ppm in solution.

Exemplo 9: Comparativo seguindo exemplo 1 do documento US 4.558.080 [0052] Carrega-se em um reator 130,8 g de água deionizada e aquecese a 65°C. Adicionam-se gradualmente, sob agitação, 125,8 g de extrato seco de tanino, mantendo temperatura entre 54-60°C. Quando o pó estiver totalmente dissolvido, resfriar a 43°C. A seguir, adicionam-se, sob boa agitação, 47,7 g de monoetanolamina, deixando a temperatura subir a 54°C. Adicionar 77,6g de ácido clorídrico a 33%, de forma a ajustar o pH para a faixa de 6,4-6,7, controlando para a temperatura não ultrapassar 60°C. Após, resfriar mistura a 49°C e adicionar 62,7 g de formol a 37%, mantendo temperatura na faixa de 50 a 55°C. Aquecer gradualmente e manter a temperatura em tomo de 80-82°C, tirando amostras da viscosidade até que se atinja um valor de 38-40 cps. Resfriar rapidamente, diluir com 45,2 g de água deionizada e acertar pH para 2,4 com cerca de 7,8 g de ácido clorídrico a 33%. O teor de formaldeído livre no produto é de 3.125 ppm sobre solução.Example 9: Comparative following example 1 of US 4,558,080 [0052] 130.8 g of deionized water is loaded into a reactor and heated to 65 ° C. 125.8 g of tannin dry extract are gradually added with stirring, maintaining a temperature between 54-60 ° C. When the powder is completely dissolved, cool to 43 ° C. Then, 47.7 g of monoethanolamine are added, with good stirring, allowing the temperature to rise to 54 ° C. Add 77.6g of 33% hydrochloric acid, in order to adjust the pH to the range of 6.4-6.7, making sure the temperature does not exceed 60 ° C. Afterwards, cool the mixture to 49 ° C and add 62.7 g of 37% formaldehyde, maintaining a temperature in the range of 50 to 55 ° C. Heat gradually and maintain the temperature around 80-82 ° C, taking samples from the viscosity until a value of 38-40 cps is reached. Cool quickly, dilute with 45.2 g of deionized water and adjust the pH to 2.4 with about 7.8 g of 33% hydrochloric acid. The content of free formaldehyde in the product is 3,125 ppm in solution.

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Claims (20)

REIVINDICAÇÕES 1. Derivado tanínico para uso como coagulante no tratamento de águas e efluentes aquosos, caracterizado pelo fato de compreender:1. Tannin derivative for use as a coagulant in the treatment of water and aqueous effluents, characterized by the fact that it comprises: de 65% a 80% de tanino sobre a base seca;65% to 80% tannin on the dry basis; menos do que 1000 ppm de um aldeído livre;less than 1000 ppm of a free aldehyde; viscosidade medida pelo viscosímetro de copo Ford N°4 de menos do que 20 segundos, apresentando teor de sólidos entre 22 e 28%; e pH na faixa de 1,5 a 4.viscosity measured by Ford No. 4 cup viscometer of less than 20 seconds, with solids content between 22 and 28%; and pH in the range of 1.5 to 4. 2. Derivado tanínico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender menos do que 500 ppm de aldeído livre.2. Tannin derivative according to claim 1, characterized by the fact that it comprises less than 500 ppm of free aldehyde. 3. Derivado tanínico de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o aldeído é o formaldeído.3. Tannin derivative according to claim 1 or 2, characterized by the fact that the aldehyde is formaldehyde. 4. Derivado tanínico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tanino é derivado de Acacia (acácia negra).4. Tannin derivative according to claim 1, characterized by the fact that the tannin is derived from Acacia (black wattle). 5. Derivado tanínico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de se apresentar na forma de pó.5. Tannin derivative according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it is presented in powder form. 6. Mistura coagulante, caracterizada pelo fato de que 100 partes do derivado tanínico como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5 são combinados com:6. Coagulant mixture, characterized by the fact that 100 parts of the tannin derivative as defined in any one of claims 1 to 5 are combined with: a) até 100 partes, sobre sólidos, de um polímero catiônico; oua) up to 100 parts, on solids, of a cationic polymer; or b) até 25 partes, sobre sólidos, de um sal inorgânico.b) up to 25 parts, on solids, of an inorganic salt. 7. Mistura coagulante de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o polímero catiônico é uma poliamina derivada de epicloridrina.7. Coagulant mixture according to claim 6, characterized by the fact that the cationic polymer is a polyamine derived from epichlorohydrin. 8. Mistura coagulante de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o polímero catiônico é um polímero de cloreto de dialildimetilamônio (DADMAC).8. Coagulant mixture according to claim 6, characterized by the fact that the cationic polymer is a polymer of diallyldimethylammonium chloride (DADMAC). 9. Mistura coagulante de acordo com a reivindicação 6,9. Coagulant mixture according to claim 6, Petição 870170014300, de 06/03/2017, pág. 27/30Petition 870170014300, dated 03/06/2017, p. 27/30 2/3 caracterizada pelo fato de que o sal inorgânico é um sulfato de alumínio, cloreto de alumínio ou cloreto de polialumínio (PAC).2/3 characterized by the fact that the inorganic salt is an aluminum sulfate, aluminum chloride or polyaluminium chloride (PAC). 10. Mistura coagulante de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizada pelo fato de estar na forma de pó.Coagulant mixture according to any one of claims 6 to 9, characterized in that it is in powder form. 11. Processo para preparação de derivado tanínico para uso como coagulante no tratamento de águas e efluentes aquosos como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de um tanino e um composto amínico em uma proporção de 0,7 a 2,0 mol de composto amínico para cada unidade estrutural de tanino serem reagidos com uma quantidade de aldeído em uma proporção de 0,75 a 1,40 mol de aldeído para cada mol de composto amínico, em duas etapas consecutivas, a saber:11. Process for the preparation of tannin derivatives for use as a coagulant in the treatment of water and aqueous effluents as defined in any one of claims 1 to 5, characterized by the fact that a tannin and an amine compound in a proportion of 0.7 to 2, The mole of amine compound for each structural unit of tannin is reacted with an amount of aldehyde in a proportion of 0.75 to 1.40 mole of aldehyde for each mole of amine compound, in two consecutive steps, namely: a) em baixa temperatura, entre 30 e 55°C, por um período de 30 minutos a 2 horas; seguida dea) at low temperature, between 30 and 55 ° C, for a period of 30 minutes to 2 hours; followed by b) aquecimento a uma temperatura entre 60 e 90°C e reação adicional por 1 a 6 horas.b) heating to a temperature between 60 and 90 ° C and additional reaction for 1 to 6 hours. 12. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o tanino empregado é derivado de Acacia (acácia negra).12. Process according to claim 11, characterized by the fact that the tannin used is derived from Acacia (black wattle). 13. Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o tanino empregado é derivado de acácia negra com sólidos na faixa de 42 a 52%.13. Process according to claim 12, characterized by the fact that the tannin used is derived from black wattle with solids in the range of 42 to 52%. 14. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o aldeído empregado é o formaldeído variando entre 20 e 55% de ativo.14. Process according to claim 11, characterized by the fact that the aldehyde used is formaldehyde ranging from 20 to 55% active. 15. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que os compostos amínicos empregados são monoaminas alifáticas e/ou uma monoaminas alifáticas com grupos amino terciário.Process according to claim 11, characterized by the fact that the amino compounds employed are aliphatic monoamines and / or an aliphatic monoamines with tertiary amino groups. 16. Processo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato que os compostos amínicos são a dimetilamina, a monometilamina, monometiletanolamina, a dimetilaminopropilamina.16. Process according to claim 15, characterized by the fact that the amino compounds are dimethylamine, monomethylamine, monomethylethanolamine, dimethylaminopropylamine. Petição 870170014300, de 06/03/2017, pág. 28/30Petition 870170014300, dated 03/06/2017, p. 28/30 3/33/3 17. Processo de acordo com a reivindicação 15 ou 16, caracterizado pelo fato que adiciona-se ácido inorgânico para neutralização das aminas, preferencialmente ácidos clorídrico, sulfúrico ou uma mistura de ambos.17. Process according to claim 15 or 16, characterized by the fact that inorganic acid is added to neutralize the amines, preferably hydrochloric, sulfuric acids or a mixture of both. 18. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato que o composto amínico é um sal de composto amínico, preferencialmente hidrocloreto.18. Process according to claim 11, characterized in that the amine compound is an amine compound salt, preferably hydrochloride. 19. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 18, caracterizado pelo fato que adiciona-se ácido, no produto final para ajuste de pH.19. Process according to any one of claims 11 to 18, characterized by the fact that acid is added to the final product for pH adjustment. 20. Processo de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato que o ácido adicionado é ácido clorídrico, ácido sulfurico, ácido fórmico, ácido acético ou ácido láctico, ou uma mistura destes ácidos.20. Process according to claim 19, characterized in that the added acid is hydrochloric acid, sulfuric acid, formic acid, acetic acid or lactic acid, or a mixture of these acids. Petição 870170014300, de 06/03/2017, pág. 29/30Petition 870170014300, dated 03/06/2017, p. 29/30 1/11/1
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WO2021184102A1 (en) * 2020-03-20 2021-09-23 Tanac S.A. Method for preparing a coagulant of natural origin for treating water and aqueous effluent, and coagulant of natural origin

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