BR102019009054A2

BR102019009054A2 - sucrose precipitation process in pharmaceutical effluent

Info

Publication number: BR102019009054A2
Application number: BR102019009054-5A
Authority: BR
Inventors: Carina Aline Prado; Antônio Aarão Serra; Hélcio José Izário Filho; Jayne Carlos De Souza Barboza; Mariana Paiva Batagini Giron
Original assignee: Universidade De São Paulo - Usp
Priority date: 2019-05-03
Filing date: 2019-05-03
Publication date: 2020-11-10

Abstract

A presente invenção refere-se a um processo de precipitação da sacarose em um efluente farmacêutico compreendendo as seguintes etapas: (a) Adição de solução de íons de fosfato e metais ao efluente; (b) Adição de polímero diluído; (c) Correção do pH; (d) Floculação e Precipitação dos compostos recalcitrantes; e (e) Filtração e secagem do precipitado. O precipitado obtido (com P, C e N) poderá ser usado como fertilizante. Já o sobrenadante, após sua caracterização, é tratado por um processo oxidativo avançado com catalisador de ferro e peroxidação, gerando um efluente residual que apresenta características adequadas para o descarte.

The present invention relates to a process of precipitation of sucrose in a pharmaceutical effluent comprising the following steps: (a) Adding a solution of phosphate ions and metals to the effluent; (b) addition of diluted polymer; (c) pH correction; (d) Flocculation and Precipitation of recalcitrant compounds; and (e) Filtration and drying of the precipitate. The precipitate obtained (with P, C and N) can be used as a fertilizer. The supernatant, after its characterization, is treated by an advanced oxidative process with iron catalyst and peroxidation, generating a residual effluent that has adequate characteristics for disposal.

Description

PRECIPITATION PROCESS OF SUCHAROSIS IN PHARMACEUTICAL EFFLUENT

FIELD OF THE INVENTION

[001] A presente invenção se insere no campo da Química Industrial, mais precisamente na área de aplicação dos efluentes e águas residuais, e descreve um processo de precipitação da sacarose contida em um efluente farmacêutico, preferencialmente xarope com alta concentração de açúcar. O referido processo ocorre através da mistura de uma solução composta de um resíduo à base de fosfato (o qual contém metais como ferro e manganês na concentração de 10% e 5% da solução, respectivamente) com um polímero à base de sílica em meio aquoso.[001] The present invention falls within the field of Industrial Chemistry, more precisely in the area of application of effluents and wastewater, and describes a process of precipitation of sucrose contained in a pharmaceutical effluent, preferably syrup with a high concentration of sugar. This process occurs by mixing a solution composed of a phosphate-based residue (which contains metals such as iron and manganese in the concentration of 10% and 5% of the solution, respectively) with a silica-based polymer in aqueous medium .

BACKGROUND OF THE INVENTION

[002] Um dos processos de pré-tratamento de efluentes mais utilizados é a precipitação química, a qual baseia-se na neutralização de cargas de sólidos presentes ou de substâncias em suspensão. Uma vez que apresentem cargas elétricas estáveis, estes compostos coagulam e precipitam, possibilitando a formação de um novo composto.[002] One of the most used effluent pretreatment processes is chemical precipitation, which is based on the neutralization of loads of solids present or suspended substances. Once they have stable electrical charges, these compounds coagulate and precipitate, enabling the formation of a new compound.

[003] Indústrias, tais como as indústrias alimentícias e farmacêuticas, produzem efluentes ricos, em sua formação, por compostos orgânicos os quais podem ser precipitados. Por exemplo, estes resíduos podem ser constituídos de açúcares (sacarose) em forma de xaropes, de difícil degradação.[003] Industries, such as the food and pharmaceutical industries, produce effluents rich, in their formation, by organic compounds which can be precipitated. For example, these residues may consist of sugars (sucrose) in the form of syrups, which are difficult to break down.

[004] Nesse contexto, o processo de precipitação ora proposto é importante, devido à alta produção deste tipo de resíduo. Devido à alta concentração de açúcar e presença de material recalcitrante (ambas características extremamente prejudiciais ao meio ambiente) e por não dispor de tratamento específico, até o presente momento, esse resíduo tem sido incinerado. O processo de incineração, além de alto custo, é extremamente prejudicial ao meio ambiente devido à geração de gases estufa.[004] In this context, the precipitation process now proposed is important, due to the high production of this type of waste. Due to the high concentration of sugar and the presence of recalcitrant material (both of which are extremely harmful to the environment) and because it does not have specific treatment, until now, this residue has been incinerated. The incineration process, in addition to its high cost, is extremely harmful to the environment due to the generation of greenhouse gases.

[005] A técnica de precipitação é amplamente empregada no tratamento de águas residuais de diversas empresas. A precipitação do açúcar pode ser útil para vários processos de tratamento de resíduos, uma vez que xaropes são amplamente gerados nos processos produtivos das indústrias alimentícias estando associados ao alto volume de produção.[005] The precipitation technique is widely used in the wastewater treatment of several companies. The precipitation of sugar can be useful for various waste treatment processes, since syrups are widely generated in the production processes of the food industries and are associated with the high volume of production.

[006] Para diminuir o impacto ambiental causado pelos resíduos industriais, a presente invenção propõe uma reação responsável por modificar os compostos de sacarose presentes no efluente. Assim, após a reação química, o precipitado pode ser reutilizado na agricultura como fertilizante e o sobrenadante pode ser tratado como efluente através da oxidação, por exemplo, a ozonização.[006] To reduce the environmental impact caused by industrial waste, the present invention proposes a reaction responsible for modifying the sucrose compounds present in the effluent. Thus, after the chemical reaction, the precipitate can be reused in agriculture as a fertilizer and the supernatant can be treated as an effluent through oxidation, for example, ozonation.

[007] Diante disso, a presente invenção propõe explicar o processo de precipitação da sacarose, realizado a partir de um efluente rico em sacarose, tal como um xarope, com a adição de resíduo contendo íons fosfato em meio ácido com presença de íons metálicos, como o Fe+2 e o Mn+2.[007] Therefore, the present invention proposes to explain the sucrose precipitation process, carried out from a sucrose-rich effluent, such as a syrup, with the addition of residue containing phosphate ions in an acid medium with the presence of metal ions, such as Fe + 2 and Mn + 2.

[008] O processo proposto tem por objetivo separar os compostos de alta complexidade do efluente farmacêutico. A precipitação ocorre em pH ácido com a presença de metais (Fe+2 e Mn+2) e adição de polímero (constituído de 90% a 99,9 % de SiO4). Nesse processo, o pH deve ser mantido na faixa de 4,5 a 5,5, sendo adicionado de base (NaOH ou KOH 5 eq/L, preferencialmente NaOH) para o controle do pH, quando necessário.[008] The proposed process aims to separate highly complex compounds from pharmaceutical effluent. Precipitation occurs at acidic pH with the presence of metals (Fe + 2 and Mn + 2) and addition of polymer (consisting of 90% to 99.9% SiO4). In this process, the pH must be maintained in the range of 4.5 to 5.5, with base (NaOH or KOH 5 eq / L, preferably NaOH) being added for pH control, when necessary.

[009] O sólido precipitado contém alta quantidade de carbono e pode ser utilizado como fertilizante para solos com baixo teor de nutrientes como fósforo, nitrogênio e carbono.[009] The precipitated solid contains a high amount of carbon and can be used as a fertilizer for soils with a low content of nutrients such as phosphorus, nitrogen and carbon.

[010] O sobrenadante, por sua vez, pode conter resíduos de carbono orgânico e ser tratado empregando processos oxidativos avançados (POAs).[010] The supernatant, in turn, may contain organic carbon residues and be treated using advanced oxidative processes (POAs).

TECHNICAL STATUS

[011] Alguns documentos do estado da técnica descrevem processos que envolvem o clareamento do açúcar ou caldo de cana, por exemplo:[011] Some state of the art documents describe processes that involve the clearing of sugar or cane juice, for example:

[012] O documento US6159302 descreve um processo referente à clarificação do açúcar, no qual é usado um sal de fosfato ou ácido fosfórico e presença de cal, em que o clareamento é realizado em pH de 5 a 7 e na presença de polímero à base de dihalogênio. Diferentemente, a presente invenção trata de um processo de precipitação da sacarose com o intuito de removê-la do efluente em questão e, para tal, é usado um resíduo industrial no qual há presença de fosfato e metais. Além disso, o processo aqui proposto é realizado em pH ácido e utilizando polímero a base de sílica.[012] The document US6159302 describes a process related to the clarification of sugar, in which a phosphate salt or phosphoric acid and the presence of lime is used, in which the bleaching is carried out at pH 5 to 7 and in the presence of polymer based of dihalogen. In contrast, the present invention deals with a process of precipitation of sucrose in order to remove it from the effluent in question and, for this, an industrial residue is used in which there is the presence of phosphate and metals. In addition, the process proposed here is carried out at acidic pH and using silica-based polymer.

[013] O documento US6146465, por sua vez, descreve o clareamento do açúcar por meio do processo de coagulação, a fim de eliminar as impurezas do açúcar para torná-lo cristalino, usando polímero aniônico e pH próximo de 7,0. Já a presente invenção tem o objetivo de reduzir a quantidade de carbono orgânico presente no efluente, com o intuito de o transformar em uma água de reuso. Neste processo, utilizou-se um polímero com presença de sílica, além de metais e fosfato em meio ácido (pH de 4,5 a 5,5), ou seja, o processo utilizado na presente invenção não apresenta qualquer similaridade com o referido documento.[013] The document US6146465, in turn, describes the lightening of the sugar through the coagulation process, in order to eliminate the impurities of the sugar to make it crystalline, using anionic polymer and pH close to 7.0. The present invention, on the other hand, aims to reduce the amount of organic carbon present in the effluent, in order to transform it into reuse water. In this process, a polymer with the presence of silica was used, in addition to metals and phosphate in an acid medium (pH 4.5 to 5.5), that is, the process used in the present invention does not show any similarity with the referred document .

[014] Ainda, no documento DE1963002 A1, é descrito um processo que se refere a um tratamento em meio alcalino a quente de um efluente, no qual se realiza uma precipitação utilizando-se fosfato e sais de cálcio. Tal processo difere do proposto na presente invenção, uma vez que o processo da reação de precipitação da sacarose é ausente de cálcio e em meio ácido. Além disso, tal documento ressalta ainda que o precipitado é utilizado como fertilizante - sendo este à base de superfosfato - porém, para tal, o produto passa por uma etapa de lavagem para retirar o açúcar nele contido. Na presente invenção, em contrapartida, o açúcar é precipitado e torna-se a base do fertilizante.[014] Still, in document DE1963002 A1, a process is described that refers to a treatment in hot alkaline medium of an effluent, in which a precipitation is carried out using phosphate and calcium salts. Such a process differs from that proposed in the present invention, since the sucrose precipitation reaction process is absent from calcium and in an acidic medium. In addition, this document also highlights that the precipitate is used as a fertilizer - this being based on superphosphate - however, for this, the product goes through a washing step to remove the sugar contained in it. In the present invention, on the other hand, sugar is precipitated and becomes the base of the fertilizer.

[015] O documento US3926662, por sua vez, descreve um processo de clareamento no qual utilizam-se sais de fosfato, cálcio e agente floculante de poliacrilamida. Neste processo, ocorre a floculação e precipitação em meio alcalino para remover impurezas do açúcar e torná-lo mais branco. Entretanto, tal documento difere da presente invenção, uma vez que não faz referência à eliminação da sacarose utilizando uma solução ácida de fosfato e metais como o ferro (II), bem como a presença de polímero à base de sílica.[015] Document US3926662, in turn, describes a bleaching process in which phosphate, calcium and polyacrylamide flocculating agent are used. In this process, flocculation and precipitation in an alkaline medium occurs to remove impurities from the sugar and make it whiter. However, this document differs from the present invention in that it makes no reference to the elimination of sucrose using an acidic solution of phosphate and metals such as iron (II), as well as the presence of silica-based polymer.

[016] Portanto, nenhum dos documentos do estado da técnica refere-se a um processo de precipitação da sacarose, realizado a partir de um xarope de sacarose com adição de resíduo contendo íons fosfato em meio ácido com presença de íons metálicos de Fe+2, Mn+2, nem tampouco um processo que tenha o objetivo de separar os compostos de alta complexidade do meio do efluente farmacêutico. O sólido precipitado contém alta quantidade de carbono e pode-se utilizar como fertilizante para solos com baixo teor de nutrientes como P (fósforo), N (nitrogênio), C (carbono), enquanto que o sobrenadante da reação pode conter resíduos de carbono orgânico e pode-se tratar empregando processo oxidativo avançado (POA).[016] Therefore, none of the prior art documents refers to a sucrose precipitation process, carried out from a sucrose syrup with addition of residue containing phosphate ions in an acid medium with the presence of Fe + 2 metal ions , Mn + 2, or a process that aims to separate highly complex compounds from the medium of pharmaceutical effluent. The precipitated solid contains a high amount of carbon and can be used as a fertilizer for soils with low nutrient content such as P (phosphorus), N (nitrogen), C (carbon), while the reaction supernatant may contain organic carbon residues and it can be treated using advanced oxidative process (POA).

SUMMARY OF THE INVENTION

[017] A presente invenção tem por objetivo propor um processo de separação de compostos orgânicos em um efluente farmacêutico, tal como a sacarose, por meio de uma precipitação química. O referido processo (em pH que varia de 4,5 a 5,5, preferencialmente 5) ocorre pela adição de uma solução composta de um resíduo à base de fosfato (que contém metais como ferro e manganês em uma concentração de 10% e 5% da solução, respectivamente). Também é adicionado ao processo uma pequena quantidade de um polímero a base de sílica (preferencialmente de 90 % a 99,9% de SiO4), para que a coagulação do produto ocorra de maneira mais efetiva.[017] The present invention aims to propose a process for separating organic compounds in a pharmaceutical effluent, such as sucrose, by means of a chemical precipitation. This process (at pH ranging from 4.5 to 5.5, preferably 5) occurs by adding a solution composed of a phosphate based residue (which contains metals such as iron and manganese in a concentration of 10% and 5 % of the solution, respectively). A small amount of a silica-based polymer (preferably from 90% to 99.9% SiO4) is also added to the process, so that the product coagulation occurs more effectively.

BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

[018] Para obter uma total e completa visualização do objetivo desta invenção, são apresentadas as figuras às quais se faz referências, conforme segue.[018] To obtain a total and complete visualization of the objective of this invention, the figures to which reference is made are presented, as follows.

[019] A FIG. 1 representa um fluxograma do processo de precipitação da sacarose da presente invenção, utilizando solução de íons, fosfato e metais.[019] FIG. 1 represents a flowchart of the sucrose precipitation process of the present invention, using a solution of ions, phosphate and metals.

[020] A FIG. 2 apresenta fotografias que mostram o aspecto comparativo dos efluentes, em que a FIG. 2A refere-se ao efluente bruto, a FIG. 2B refere-se ao sobrenadante obtido após precipitação pela adição de borra de fosfato e a FIG. 2C refere-se ao sobrenadante tratado após o processo oxidativo avançado (POA).[020] FIG. 2 presents photographs showing the comparative aspect of the effluents, in which FIG. 2A refers to the raw effluent, FIG. 2B refers to the supernatant obtained after precipitation by adding phosphate sludge and FIG. 2C refers to the supernatant treated after the advanced oxidative process (POA).

[021] A FIG. 3 mostra os resultados da adição do sal dibásico de fosfato e sulfato ferroso no efluente, em que a FIG. 3A representa a floculação do efluente; e a FIG. 3B representa a imagem obtida por MEV (Microscopia Eletrônica de Varredura) do precipitado obtido;[021] FIG. 3 shows the results of adding the dibasic phosphate and ferrous sulphate salt to the effluent, in which FIG. 3A represents the flocculation of the effluent; and FIG. 3B represents the image obtained by SEM (Scanning Electron Microscopy) of the precipitate obtained;

[022] A FIG. 4 mostra os resultados da adição do sal dibásico de fosfato e sulfato de manganês no efluente, em que a FIG. 4A representa a floculação do efluente; e a FIG. 4B representa a imagem de MEV do precipitado obtido;[022] FIG. 4 shows the results of adding the dibasic phosphate and manganese sulphate salt to the effluent, in which FIG. 4A represents the flocculation of the effluent; and FIG. 4B represents the SEM image of the obtained precipitate;

[023] A FIG. 5 apresenta o sólido obtido pelo processo descrito, em que a FIG. 5A representa o sólido precipitado; e a FIG. 5B representa a imagem de MEV do mesmo.[023] FIG. 5 shows the solid obtained by the described process, in which FIG. 5A represents the precipitated solid; and FIG. 5B represents the SEM image of the same.

[024] A FIG. 6 apresenta o espectro de MEV do precipitado obtido a partir da borra de fosfato (a presença de ouro detectada é decorrente do processo de metalização realizado para leitura da amostra).[024] FIG. 6 shows the SEM spectrum of the precipitate obtained from the phosphate sludge (the presence of detected gold is due to the metallization process performed for reading the sample).

[025] A FIG. 7 apresenta o espectro de MEV do precipitado obtido a partir do efluente, em presença de sal fosfato dibásico de sódio e metal Fe+2, oriundo do sulfato ferroso.[025] FIG. 7 shows the SEM spectrum of the precipitate obtained from the effluent, in the presence of sodium dibasic phosphate salt and Fe + 2 metal, derived from ferrous sulfate.

[026] A FIG. 8 apresenta o espectro de MEV do precipitado obtido a partir do efluente, em presença de sal dibásico de fosfato e metal Mn+2, oriundo do sulfato de magnésio.[026] FIG. 8 shows the SEM spectrum of the precipitate obtained from the effluent, in the presence of dibasic phosphate and Mn + 2 metal salt, from magnesium sulfate.

[027] A FIG. 9 apresenta o espectro de MEV do precipitado obtido a partir do xarope sintético usado como padrão (constituído de 70% de sacarose e 30% de água), em presença de sal dibásico de fosfato e metal Mn+2, oriundo do sulfato de magnésio.[027] FIG. 9 shows the SEM spectrum of the precipitate obtained from the synthetic syrup used as standard (consisting of 70% sucrose and 30% water), in the presence of dibasic phosphate salt and Mn + 2 metal, derived from magnesium sulfate.

DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[028] A presente invenção descreve um pré-tratamento de um efluente farmacêutico, mais especificamente, um processo de precipitação de compostos orgânicos, tal como a sacarose, do referido efluente por meio de precipitação química. Assim, conforme pode ser observado na FIG. 1, o processo de precipitação da sacarose presente em efluente farmacêutico compreende as seguintes etapas:

(a) Adição de solução de íons de fosfato e metais ao efluente;
(b) Adição de polímero diluído;
(c) Correção do pH;
(d) Floculação e Precipitação dos compostos recalcitrantes; e
(e) Filtração e secagem do precipitado.

[028] The present invention describes a pretreatment of a pharmaceutical effluent, more specifically, a process of precipitation of organic compounds, such as sucrose, from said effluent by means of chemical precipitation. Thus, as can be seen in FIG. 1, the sucrose precipitation process present in pharmaceutical effluent comprises the following steps:

(a) Addition of a solution of phosphate ions and metals to the effluent;
(b) addition of diluted polymer;
(c) pH correction;
(d) Flocculation and Precipitation of recalcitrant compounds; and
(e) Filtration and drying of the precipitate.

[029] Na etapa (a), é adicionada uma solução ao efluente, a qual é proveniente da mistura de íons de fosfato e metais, em que a proporção da solução de íons de fosfato e metais está na faixa que varia de 7,5:1 a 16:1, preferencialmente a proporção de 15:1 em volume de efluente e solução, sob a agitação de 500 a 700 rpm. À título de comparação, a FIG. 2 mostra três tipos de efluente, sendo o efluente bruto (FIG. 2A), sobrenadante obtido após precipitação pela adição de borra de fosfato (FIG. 2B) e sobrenadante tratado após o processo oxidativo avançado (POA) (FIG. 2C). Tal comparação representa a evolução da degradação do mesmo, e a melhor cor após o tratamento.[029] In step (a), a solution is added to the effluent, which comes from the mixture of phosphate ions and metals, in which the proportion of the solution of phosphate ions and metals is in the range that ranges from 7.5 : 1 to 16: 1, preferably the proportion of 15: 1 in volume of effluent and solution, under agitation of 500 to 700 rpm. For comparison, FIG. 2 shows three types of effluent, the raw effluent (FIG. 2A), supernatant obtained after precipitation by the addition of phosphate sludge (FIG. 2B) and supernatant treated after the advanced oxidative process (POA) (FIG. 2C). Such a comparison represents the evolution of its degradation, and the best color after treatment.

[030] Em modalidades preferidas, a solução é uma borra de fosfato, resíduo decorrente da indústria metalúrgica, em que a proporção da solução de íons de fosfato e metais está na faixa que varia de 1:0,3 m/v a 1:0,42 m/v.[030] In preferred modalities, the solution is a phosphate sludge, a residue from the metallurgical industry, in which the proportion of the phosphate ion and metal solution is in the range that varies from 1: 0.3 m / v to 1: 0 , 42 m / v.

[031] Em outra modalidade, a solução compreende sal dibásico de fosfato ou ácido fosfórico na presença de íons metálicos, nas mesmas proporções acima mencionadas, em que os íons metálicos são Fe+2 e Mn+2, na proporção de 2 para 1 desses íons.[031] In another embodiment, the solution comprises dibasic phosphate salt or phosphoric acid in the presence of metal ions, in the same proportions mentioned above, in which the metal ions are Fe + 2 and Mn + 2, in the ratio of 2 to 1 of these ions.

[032] Cabe ressaltar que outros íons metálicos, tais como Mg+2 e Cu+2, podem também estar presentes.[032] It should be noted that other metal ions, such as Mg + 2 and Cu + 2, may also be present.

[033] Em seguida, na etapa (b), adiciona-se o polímero diluído em água (cuja proporção contém 1:900 a 1:1000 m/v) no reator com o efluente e solução de metais sob agitação de 500 a 700 rpm.[033] Then, in step (b), the polymer diluted in water (whose proportion contains 1: 900 to 1: 1000 m / v) is added to the reactor with the effluent and metal solution under stirring from 500 to 700 rpm.

[034] Em uma modalidade preferida desta invenção, tal polímero é um polímero a base de sílica, preferencialmente um polímero compreendendo de 90 % a 99,9% de SiO4.[034] In a preferred embodiment of this invention, such a polymer is a silica-based polymer, preferably a polymer comprising from 90% to 99.9% SiO4.

[035] Na etapa (c), o pH é controlado na faixa que varia de 4,5 a 5,5, preferencialmente 5, com a adição de uma base. Em uma modalidade preferida, a base é NaOH ou KOH 5 eq/L, preferencialmente NaOH.[035] In step (c), the pH is controlled in the range of 4.5 to 5.5, preferably 5, with the addition of a base. In a preferred embodiment, the base is NaOH or KOH 5 eq / L, preferably NaOH.

[036] Em seguida, na etapa (d), observa-se a ocorrência da floculação e precipitação de um composto. As FIGs. 3 e 4 mostram respectivamente as floculações do efluente após a adição de sal dibásico de fosfato e sulfato ferroso (FIG. 3A) e sulfato de manganês (FIG. 4A), bem como as imagens em MEV dos precipitados obtidos (FIG. 3B e 4B, respectivamente).[036] Then, in step (d), the occurrence of flocculation and precipitation of a compound is observed. FIGs. 3 and 4 show the flocculations of the effluent after the addition of dibasic phosphate and ferrous sulphate salt (FIG. 3A) and manganese sulphate (FIG. 4A), as well as the SEM images of the precipitates obtained (FIG. 3B and 4B , respectively).

[037] Esse processo de precipitação química pode ser aplicado industrialmente independente da escala (cm3, dm3 ou m3), desde que seja respeitada a proporção de volumes dos reagentes.[037] This chemical precipitation process can be applied industrially regardless of scale (cm3, dm3 or m3), as long as the proportion of reagent volumes is respected.

[038] Por fim, a solução é filtrada de forma simples ou a vácuo absoluto de 40 mbar e o precipitado é secado, preferencialmente em estufa a 100°C.[038] Finally, the solution is filtered simply or in an absolute vacuum of 40 mbar and the precipitate is dried, preferably in an oven at 100 ° C.

Tests

[039] Foram realizadas análises para caracterizar os componentes do processo. No sobrenadante da precipitação, foram realizadas análises de metais via ICP-OES (Espectrometria de Emissão Óptica por Plasma Acoplado Indutivamente), de carga orgânica via COT e análises do precipitado via MEV.[039] Analyzes were carried out to characterize the process components. In the precipitation supernatant, metal analyzes were performed via ICP-OES (Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry), organic load via COT and analyzes of the precipitate via SEM.

[040] Depois de ocorrer a precipitação em presença da borra de fosfato, o precipitado foi estudado. Para isso, realizou-se análise da microestrutura do sólido apresentada na Tabela 1 e FIGs. 5 e 6.

[040] After precipitation in the presence of phosphate sludge, the precipitate was studied. For this, an analysis of the microstructure of the solid presented in Table 1 and FIGs. 5 and 6.

[041] Na análise via MEV, mostrada na Tabela 1 e FIG. 7, uma região do precipitado é medida e a presença de metais e átomos presentes nesse composto é contabilizada.[041] In the analysis via SEM, shown in Table 1 and FIG. 7, a region of the precipitate is measured and the presence of metals and atoms present in this compound is accounted for.

[042] Nesta técnica, analisa-se a quantidade de cada elemento referente à porcentagem mássica e a porcentagem atômica. A borra apresenta outros metais, porém, esses não participam da reação química.[042] In this technique, the quantity of each element referring to the mass percentage and the atomic percentage is analyzed. The sludge contains other metals, however, these do not participate in the chemical reaction.

[043] Observa-se uma proporção de 1:4 em relação a P e C, referente à sua porcentagem mássica. Para a porcentagem atômica, essa proporção é de 1:10.[043] There is a 1: 4 ratio in relation to P and C, referring to their mass percentage. For the atomic percentage, this proportion is 1:10.

[044] Para a caracterização do sobrenadante, alíquotas de 0,25 mL foram digeridas completamente em meio a 1,0 mL de água régia e transferidas para balão volumétrico de 100,0 mL.[044] For the characterization of the supernatant, aliquots of 0.25 ml were digested completely in 1.0 ml of aqua regia and transferred to a 100.0 ml volumetric flask.

[045] A caracterização do líquido foi realizada por ICP-OES para a determinação das concentrações de metais, seguindo as leis ambientais da CETESB (artigo 18) e CONAMA (artigo 16). Porém, foram detectados apenas Fe, Zn, Na (vide Tabela 2) e P (vide Tabela 3).[045] The characterization of the liquid was performed by ICP-OES for the determination of metal concentrations, following the environmental laws of CETESB (article 18) and CONAMA (article 16). However, only Fe, Zn, Na (see Table 2) and P (see Table 3) were detected.

[046] Os resultados são comparados aos do efluente bruto (Tabela 2).

[046] The results are compared to the raw effluent (Table 2).

[047] Esses dados foram comparados com a caracterização realizada para o efluente bruto.[047] These data were compared with the characterization performed for the raw effluent.

[048] Os dados da Tabela 3 demonstram a eficiência do processo de precipitação do açúcar. A turbidez obteve alta redução (de 749 NTU para 212 NTU), bem como a cor que obteve redução de 60% (de 400, 0 mg Pt-Co L-1, para 160,0 mg Pt-Co L-1), o que comprova que houve um processo com melhoria no sobrenadante do material.[048] The data in Table 3 demonstrate the efficiency of the sugar precipitation process. The turbidity obtained a high reduction (from 749 NTU to 212 NTU), as well as the color that obtained a 60% reduction (from 400, 0 mg Pt-Co L-1, to 160.0 mg Pt-Co L-1), which proves that there was a process with improvement in the material supernatant.

[049] Para melhor entender o processo que ocorre nesta invenção, foi proposta a reação representada na equação 1:

[049] To better understand the process that occurs in this invention, the reaction represented in equation 1 has been proposed:

[050] Na Equação 1, observa-se a formação do precipitado (C) quando o pH está entre 4,5 a 5,5, preferencialmente 5, e na presença de metal.[050] In Equation 1, the formation of precipitate (C) is observed when the pH is between 4.5 to 5.5, preferably 5, and in the presence of metal.

[051] A sacarose em meio ácido é hidrolisada a glicose e frutose (anéis piranosídicos e furanosídicos, cíclicos e acíclicos), os quais, em presença de fosfato dibásico de sódio ou ácido fosfórico e metal divalente (Fe+2 ou Mn+2), forma, provavelmente, um composto / complexo de maior massa molecular que precipita, retirando toda a sacarose do meio.[051] Sucrose in acidic medium is hydrolyzed to glucose and fructose (pyranosidic and furanosidic, cyclic and acyclic rings), which, in the presence of sodium dibasic phosphate or phosphoric acid and divalent metal (Fe + 2 or Mn + 2) , probably forms a compound / complex of higher molecular weight that precipitates, removing all sucrose from the medium.

[052] Para melhor compreensão da invenção ora proposta, são apresentados os exemplos a seguir, bem como resultados dos testes realizados.[052] For a better understanding of the proposed invention, the following examples are presented, as well as the results of the tests carried out.

Example 1: Effluent ozonation process

[053] Neste exemplo, é testada a Ozonização Catalítica associada ao Processo Fenton para tratar o efluente.[053] In this example, the Catalytic Ozonation associated with the Fenton Process is tested to treat the effluent.

[054] Para tal, inicialmente, a Ozonização Catalítica ocorre em pH entre 3,0 e 5,0, preferencialmente 3,5, na presença de catalisador.[054] To do this, initially, Catalytic Ozonation occurs at pH between 3.0 and 5.0, preferably 3.5, in the presence of catalyst.

[055] O catalisador pode ser um metal dissolvido em ácido (preferencialmente Fe2O3 dissolvido em ácido sulfúrico 98 %). Após, o peróxido é adicionado (uma vez que o processo Fenton ocorre na presença de ferro e peróxido) e a reação ocorre por 1 a 4h, preferencialmente 3 h.[055] The catalyst can be a metal dissolved in acid (preferably Fe2O3 dissolved in 98% sulfuric acid). Afterwards, the peroxide is added (since the Fenton process occurs in the presence of iron and peroxide) and the reaction occurs for 1 to 4 hours, preferably 3 hours.

[056] No entanto, após 30 minutos de reação, foi observada a carbonização do efluente, o que demonstra a não eficiência desse tratamento para esse tipo de efluente.[056] However, after 30 minutes of reaction, the carbonization of the effluent was observed, which demonstrates the inefficiency of this treatment for this type of effluent.

[057] A Tabela 4 representa os experimentos realizados com diferentes concentrações de reagentes e o resultado de degradação para cada uma delas, sendo A (concentração de Fe+2 g L-1); B (concentração de H2O2 g L-1) e C (pH do meio). As respostas COT (carbono total) e DQO (demanda química de oxigênio) medem o quanto o efluente degradou.[057] Table 4 represents the experiments carried out with different concentrations of reagents and the degradation result for each of them, being A (Fe concentration + 2 g L-1); B (H2O2 g L-1 concentration) and C (pH of the medium). The responses COT (total carbon) and COD (chemical oxygen demand) measure how much the effluent has degraded.

[058] Assim, o mesmo não atingiu níveis satisfatórios, visto que sua DQO inicial é muito alta.

[058] Thus, it did not reach satisfactory levels, since its initial COD is very high.

Example 2: Precipitation process with sodium dibasic phosphate salt in standard synthetic syrup

[059] O processo constituiu-se em testar a precipitação apenas com o sal dibásico de fosfato ou o ácido fosfórico, como reagente.[059] The process consisted of testing the precipitation only with the dibasic phosphate salt or phosphoric acid, as a reagent.

[060] Foi, portanto, colocado no xarope sintético padrão o sal fosfato dibásico de sódio em meio ácido e não ocorreu a precipitação, o que mostra a importância da presença dos metais no processo.[060] Therefore, the dibasic sodium phosphate salt in an acid medium was placed in the standard synthetic syrup and precipitation did not occur, which shows the importance of the presence of metals in the process.

[061] Em um segundo teste, foi colocado sal dibásico de fosfato na presença do íon metálico Fe+2 (na forma de sulfato ferroso) dissolvido em ácido e houve a precipitação em pH 5,0. A precipitação foi observada tanto na presença do sal fosfato quanto na presença do ácido fosfórico.[061] In a second test, dibasic phosphate salt was placed in the presence of the metallic ion Fe + 2 (in the form of ferrous sulphate) dissolved in acid and there was precipitation at pH 5.0. Precipitation was observed both in the presence of the phosphate salt and in the presence of phosphoric acid.

[062] Após esse teste, o precipitado previamente seco em estufa a 100°C foi analisado. A análise via MEV (Tabela 5) forneceu, de forma quantitativa, o número de carbono que se ligou no fosfato com a presença de metal no meio.[062] After this test, the precipitate previously dried in an oven at 100 ° C was analyzed. The analysis via SEM (Table 5) gave, in a quantitative way, the number of carbon that was bound in the phosphate with the presence of metal in the medium.

[063] Assim, pode-se definir com qual composto a sacarose do efluente reagiu. Resultados semelhantes foram obtidos nos testes realizados no precipitado a partir do efluente com a borra (que contém fosfato dibásico e metais).

[063] Thus, it is possible to define with which compound the sucrose of the effluent reacted. Similar results were obtained in the tests carried out on the precipitate from the effluent with the sludge (which contains dibasic phosphate and metals).

[064] Na análise via MEV, Tabela 5 e FIG. 8, é medida uma região do precipitado e contabiliza-se a presença de metal e átomos presentes nesse composto, sendo analisada a quantidade de cada um referente à porcentagem mássica e a porcentagem atômica.[064] In the analysis via SEM, Table 5 and FIG. 8, a region of the precipitate is measured and the presence of metal and atoms present in this compound is counted, analyzing the quantity of each one referring to the mass percentage and the atomic percentage.

[065] Ao analisar os resultados, nota-se que sempre é respeitada uma proporção entre os elementos. Comparando os resultados das análises do sobrenadante (Tabelas 6 e 7), nota-se que a presença de Fe+2 e de carbono (COT) são similares ao do processo com a borra de fosfato.

[065] When analyzing the results, it is noted that a proportion between the elements is always respected. Comparing the results of the analysis of the supernatant (Tables 6 and 7), it is noted that the presence of Fe + 2 and carbon (TOC) are similar to the process with the phosphate sludge.

Example 3: Precipitation process with sodium dibasic phosphate salt and presence of Mn + 2 in standard synthetic syrup

[066] O processo constituiu-se em testar a precipitação com o sal dibásico de fosfato ou ácido fosfórico, como reagentes, na presença do metal Mn+2.[066] The process consisted of testing the precipitation with the dibasic phosphate salt or phosphoric acid, as reagents, in the presence of the metal Mn + 2.

[067] Assim, o xarope sintético padrão foi adicionado de sal fosfato dibásico de sódio em meio ácido e íon metálico Mn+2 (na forma de sulfato de manganês) dissolvido em ácido. Foi observada precipitação em pH 5,0 tanto na presença do sal fosfato quanto na presença do ácido fosfórico.[067] Thus, the standard synthetic syrup was added with sodium dibasic phosphate salt in an acid medium and metal ion Mn + 2 (in the form of manganese sulfate) dissolved in acid. Precipitation at pH 5.0 was observed both in the presence of the phosphate salt and in the presence of phosphoric acid.

[068] Após esse teste, foi realizada a análise do precipitado. A análise via MEV (Tabela 8) forneceu, de forma quantitativa, o número de carbono que se ligou no fosfato com a presença de metal no meio.[068] After this test, analysis of the precipitate was performed. The analysis via SEM (Table 8) gave, in quantitative form, the number of carbon that was bound in the phosphate with the presence of metal in the medium.

[069] Assim, é possível definir com qual composto a sacarose do efluente reagiu. Resultados semelhantes foram obtidos nos testes realizados no precipitado a partir do efluente com a borra (que contém fosfato dibásico e metais).
Tabela 8: Resultados da análise via MEV realizada para o precipitado da reação que ocorre com a presença do efluente farmacêutico, sal fosfato dibásico de sódio e Mn+2.

[069] Thus, it is possible to define which compound the sucrose in the effluent reacted with. Similar results were obtained in the tests carried out on the precipitate from the effluent with the sludge (which contains dibasic phosphate and metals).
Table 8: Results of the analysis via SEM performed for the precipitate of the reaction that occurs with the presence of pharmaceutical effluent, sodium dibasic phosphate salt and Mn + 2.

[070] Na análise via MEV, Tabela 8, é medida uma região do precipitado e contabiliza-se a presença de metal e átomos presentes nesse composto, sendo analisada a quantidade de cada um referente à porcentagem mássica e a porcentagem atômica.[070] In the analysis via SEM, Table 8, a region of the precipitate is measured and the presence of metal and atoms present in this compound is counted, analyzing the quantity of each one referring to the mass percentage and the atomic percentage.

[071] Ao analisar os resultados, nota-se que sempre é respeitada uma proporção entre os elementos. Comparando os resultados das análises do sobrenadante (Tabelas 6 e 7), nota-se que são similares aos resultados do processo com a borra de fosfato.[071] When analyzing the results, it is noted that a proportion between the elements is always respected. Comparing the results of the analysis of the supernatant (Tables 6 and 7), it is noted that they are similar to the results of the process with the phosphate sludge.

Example 4: Precipitation process carried out with sodium dibasic phosphate salt, manganese sulphate and iron sulphate in the effluent

[072] A precipitação do açúcar foi realizada na presença do sal fosfato dibásico de sódio, íon metálico Mn+2 (sal de sulfato de manganês dissolvido em meio ácido), conforme a FIG. 9.[072] The precipitation of sugar was carried out in the presence of the sodium dibasic phosphate salt, metal ion Mn + 2 (manganese sulfate salt dissolved in an acidic medium), according to FIG. 9.

[073] Foram realizadas análises via MEV (Tabela 9) e os resultados comparados com os da Tabela 4 mostrando a importância do metal na formação do precipitado (Equação 1).

[073] SEM analyzes were performed (Table 9) and the results compared with those in Table 4 showing the importance of metal in the formation of the precipitate (Equation 1).

[074] Na análise via MEV, FIG. 9 e Tabela 9, é medida a região do precipitado e contabilizada a presença de metais e átomos presentes no composto, sendo que é analisada a quantidade de cada um referente à porcentagem atômica.[074] In the analysis via SEM, FIG. 9 and Table 9, the precipitate region is measured and the presence of metals and atoms present in the compound is accounted for, and the amount of each one is analyzed, referring to the atomic percentage.

[075] Foi realizada a análise do sobrenadante desse processo no ICP-OES, apresentados na Tabela 10. Comparando os resultados das análises do sobrenadante, nota-se que a presença de metais são similares (Tabelas 6 e 10).

[075] The analysis of the supernatant of this process was performed at ICP-OES, shown in Table 10. Comparing the results of the analysis of the supernatant, it is noted that the presence of metals are similar (Tables 6 and 10).

Example 5: Precipitation process with sodium dibasic phosphate salt and manganese sulphate in standard synthetic syrup

[076] A precipitação do xarope sintético padrão (70% sacarose e 30% água) foi realizada na presença do sal fosfato dibásico de sódio e íon metálico Mn+2 (sal de sulfato de manganês dissolvido em meio ácido). Foram realizadas análises via MEV (Tabela 11) e os resultados comparados com os da Tabela 8.

[076] The precipitation of the standard synthetic syrup (70% sucrose and 30% water) was carried out in the presence of the sodium dibasic phosphate salt and metal ion Mn + 2 (manganese sulfate salt dissolved in an acidic medium). Analyzes were performed via SEM (Table 11) and the results compared with those in Table 8.

[077] Na análise via MEV, observam-se uma proporção de 1:4 em relação a P e ao C (em relação à massa) e 1:8 em relação à porcentagem de átomos presentes nesse composto.[077] In SEM analysis, a ratio of 1: 4 in relation to P and C (in relation to mass) and 1: 8 in relation to the percentage of atoms present in this compound are observed.

[078] Na reação proposta, a sacarose sofre hidrólise e reage com o fosfato, formando um material de alto peso molecular que precipita.[078] In the proposed reaction, sucrose undergoes hydrolysis and reacts with phosphate, forming a high molecular weight material that precipitates.

[079] Devido à necessidade de serem criados novas maneiras de se tratar efluentes com alta quantidade de açúcares, o processo da presente invenção pode ser usado como pré-tratamento, para diminuir a carga orgânica do efluente.[079] Due to the need to create new ways to treat effluents with a high sugar content, the process of the present invention can be used as a pretreatment, to decrease the organic load of the effluent.

[080] Os versados na arte valorizarão os conhecimentos aqui apresentados e poderão reproduzir a invenção nas modalidades apresentadas e em outras variantes, abrangidas no escopo das reivindicações anexas.[080] Those skilled in the art will value the knowledge presented here and will be able to reproduce the invention in the modalities presented and in other variants, covered by the scope of the attached claims.

Claims

Process of precipitation of sucrose in pharmaceutical effluent characterized by comprising the steps of:

Process, according to claim 1, characterized in that in step (a), a solution of phosphate ions and metals is added to the effluent in a ratio of 7.5: 1 to 16: 1, preferably 15: 1 in volume of effluent and solution, under agitation from 500 to 700 rpm.

Process according to claim 2, characterized in that the solution comprises mainly phosphate sludge and dibasic phosphate salt or phosphoric acid in the presence of metal ions, preferably phosphate sludge in proportion to the solution of phosphate ions and metals in proportion from 1: 0.3 m / v to 1: 0.42 m / v.

Process according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the metal ions comprise mainly Fe + 2, Mn + 2, Mg + 2 and Cu + 2, preferably Fe + 2 and Mn + 2 in the proportion of 2 to 1.

Process according to claim 1, characterized in that in step (b) the polymer diluted in water in the proportion of 1: 900 to 1: 1000 m / v, is added under agitation from 500 to 700 rpm.

Process according to claim 5, characterized in that the polymer is preferably based on silica comprising 90 to 99% SiO4.

Process, according to claim 1, characterized by the fact that in step (c), the pH is controlled in the range of 4.5 to 5.5, preferably 5, with the addition of a base selected from NaOH or KOH 5 eq / L, preferably NaOH.

Process according to claim 1, characterized in that in step (e) the solution is filtered simply or under an absolute vacuum of 40 mbar and the precipitate is preferably dried in an oven at 100 ° C.