BR112012003611B1 - Processo de esterilização - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO DE ESTERILIZAÇÃO".

Descrição Campo técnico A presente invenção refere-se a um processo de esterilização de microorganismos, tais como particularmente E. coli, a um processo de esterilização apropriado para água potável, para água de limpeza, para o espaço ambiente, para o espaço interior de carros, para instalações para armazenamento de alimentos, para instalações para utilização de água, para artigos do interior de quartos e artigos pessoais. A presente invenção também se refere a uma coluna e a um filtro empregados para matar microorganismos. A presente invenção ainda se refere a uma máscara que evita a inalação e a liberação de microorganismos.

Antecedentes da Técnica Por exemplo, como um processo para a esterilização de microorganismos infecciosos e patogênicos, é geralmente recomendado um processo de esterilização por calor. Entretanto, a temperatura de aquecimento normalmente é limitada, ou porque em certos casos a aplicação de tratamento por calor é difícil, ou também por medo de deterioração na qualidade induzida por calor, etc.. Naturalmente, o efeito de esterilização será limitado. Hipoclorito de sódio é empregado no lugar de, ou em combinação com, esterilização por calor e também encontra-se comercialmente disponível água desinfetante contendo ácido hipocloroso.

Também como um exemplo convencional, a Literatura de Patente 1 divulga um processo de esterilização de microorganismos (E. coli), que é configurado de uma tal maneira que é realizado um tratamento na presença de isotiocianato de alila, no qual a temperatura de aquecimento é de 60°C ou menos. A literatura de Patente 2 divulga um processo de esterilização de microorganismos em instalações de utilização de água, que é configurado de uma tal maneira que se permite a coexistência de íons de prata e íons de cobre, íons de prata e cloro residual, íons de cobre e cloro residual, ou íons de prata, íons de cobre, e cloro residual.

Lista de Citação Literatura de Patente Literatura de Patentel: Patente Japonesa aberta à inspeção pública No11-322521 Literatura de Patente 2: Patente Japonesa aberta à inspeção pública No. 2007-268402 Resumo da Invenção Problema Técnico Um objeto da presente invenção é o de fornecer um novo processo de esterilização capaz de matar não somente, em particular, microorganismos em água mas também microorganismos em um gás, comparado com o processo de esterilização divulgado em cada uma das literaturas de patente anteriormente mencionadas.

Solução do Problema Os presentes inventores estudaram seriamente para alcançar o objetivo anteriormente mencionado. Como resultado eles constataram que um material contendo um carbono amorfo com um grupo sulfo nele introduzido e que é empregado em um catalisador sólido ácido, uma membrana condutora de próton de uma célula combustível e semelhantes, exibe um forte efeito de esterilização contra microorganismos em um gás ou líquido.

Embora seja amplamente conhecido que um líquido ácido exibe um efeito de esterilização em microorganismos, diferentemente do líquido ácido, considera-se que um sólido ácido, devido à sua falta de fluidez, apresenta um contato menos frequente com microorganismos. Concordamente, no momento do requerimento do presente pedido de patente, assumiu-se que um sólido ácido não apresenta um efeito de esterilização como é exibido por um líquido ácido. Portanto, o fato de um material contendo um carbono amorfo com um grupo sulfo nele introduzido exibir um forte efeito de esterilização era inteiramente imprevisível por aqueles com conhecimento na técnica.

Os presentes inventores também verificaram que um material contendo um carbono amorfo com um grupo sulfo nele introduzido não somente simplesmente mata microorganismos, mas também possui uma ação de hidrólise dos componentes dos microorganismos. A presente invenção foi completada com base nas observações anteriores.

Isto é, a presente invenção fornece o seguinte [1] a [9], [1] Processo para esterilização de um gás ou líquido, compreendendo a contactação de um microorganismo em um gás ou líquido com um material contendo um carbono amorfo com um grupo sulfo nele introduzido.

[2] Processo para a esterilização de um gás ou líquido de acordo com [1], onde o gás ou líquido é passado através de uma coluna preenchida com o material contendo um carbono amorfo com um grupo sulfo nele introduzido.

[3] Processo para esterilização de um gás ou líquido de acordo com [1], onde o gás ou líquido é passado através de um filtro que suporta o material contendo um carbono amorfo com um grupo sulfo nele introduzido.

[4] Processo para esterilização de um gás ou líquido de acordo com [1], onde o material contendo um carbono amorfo com um grupo sulfo nele introduzido é obtido por condensação e sulfonação de um composto orgânico incompletamente carbonizado através do tratamento por calor com trióxido de enxofre ou um agente de sulfonação contendo trióxido de enxô- fre.

[5] Processo para esterilização de um gás ou líquido de acordo com [1], onde o material contendo um carbono amorfo com um grupo sulfo nele introduzido é obtido por condensação e sulfonação de pelo menos um selecionado do grupo dos hidrocarbonetos aromáticos policíclicos contendo 2 ou mais e 7 ou menos anéis aromáticos condensados, através de tratamento por calor em um ácido sulfúrico concentrado ou fumegante.

[6] Processo para esterilização de um gás ou líquido de acordo com [1], onde o material contendo um carbono amorfo com um grupo sulfo nele introduzido é obtido por introdução de um grupo sulfo em um composto orgânico através de tratamento por calor em um ácido sulfúrico concentrado ou fumegante, e o material tem as seguintes propriedades; (1) mudanças químicas de um anel de carbono aromático de 6 membros condensado e um anel de carbono aromático de 6 membros com um grupo sulfo ligado a ele, são detectadas em um espectro de ressonância nuclear magnética 13C, (2) pelo menos um pico de difração de um plano de carbono (002) cujo valor de meia largura (2Θ) é de 5 até 30° em difração de raio X em pó é detectado e (3) ele exibe condutividade de próton.

[7] Coluna para esterilização, onde a coluna é preenchida com um material contendo um carbono amorfo com um grupo sulfo nele introduzido.

[8] Filtro para esterilização, onde o filtro suporta um material contendo um carbono amorfo com um grupo sulfo nele introduzido.

[9] Máscara que compreende um membro permeável a ar, onde o membro permeável a ar suporta um material que contem um carbono a-morfo com um grupo sulfo nele introduzido.

Efeitos vantajosos da invenção O processo de esterilização da presente invenção pode exercer um alto efeito de esterilização sem requerer energia elétrica ou energia térmica. Portanto, ele é útil como um processo de esterilização em áreas onde existe uma escassez de fornecimento de energia elétrica e semelhantes, e é também vantajoso pelo fato de impor uma baixa carga ambiental.

Descrição dos Modos de Execução Aqui abaixo, a presente invenção será descrita em detalhes. O processo para esterilização de um gás ou líquido da presente invenção compreende a contactação de um microorganismo em um gás ou líquido com um material que contem um carbono amorfo com um grupo sulfo nele introduzido.

Este material, que contém um carbono amorfo com um grupo sulfo nele introduzido, exibe propriedades tais como apresentar forte acidez, não causando a diluição do ácido mesmo quando ele é colocado em um solvente polar (tal como água, álcool, aldeído, ácido carboxílico e cetonas), e não afetando assim a qualidade da água, ao contrário da esterilização química, e também não causando a diluição em um gás tal como ar. O material que contem um carbono amorfo com um grupo sulfo nele introduzido e que pode ser empregado aqui, inclui os seguintes sólidos ácidos carbonáceos A a C. O sólido ácido carbonáceo A é um sólido ácido obtido por condensação e sulfonação de um composto orgânico incompletamente carbonizado através de tratamento por calor com trióxido de enxofre ou um agente de sulfonação contendo trióxido de enxofre. Uma aplicação que se refere a este sólido ácido carbonáceo A foi previamente arquivada no Japão (Pedido de Patente Japonesa N° 2009-134096).

Aqui, o composto orgânico pode ser rejeito de madeira ou pó de serra; entretanto, pelo menos um hidrocarboneto aromático policíclico selecionado de benzeno, antraceno, perileno, coroneno, e seus compostos sulfo é preferentemente empregado. Além disso, óleo combustível pesado, breu, alcatrão, asfalto e semelhantes, contendo hidrocarbonetos aromáticos também podem ser utilizados. Os compostos orgânicos acima mencionados podem ser empregados sozinhos, ou também pode ser empregada uma mistura de tipos plurais de dois ou mais tipos dos compostos orgânicos acima. O composto orgânico parcialmente carbonizado (não completamente) refere-se a um carbono amorfo composto de hidrocarboneto aromático policíclico consistindo de 10 a 20 anéis aromáticos com 6 membros, e um exemplo é um carbono amorfo no qual de 10 té 20 anéis benzeno estão alinhados. O composto orgânico parcialmente carbonizado é, por exemplo, obtido por aquecimento de um composto orgânico a 200 até 600°C, de preferência a 300 até 500°C por 0,5 até 20 horas, de preferência por 1 até 10 horas. Existem ainda muitas ligações de carbono-hidrogênio em um composto orgânico obtido como acima, e quando ele é submetido à sulfonação, um grupo sulfo é ligado a este local de ligação carbono-hidrogênio. Portanto, um composto orgânico parcialmente carbonizado é usado de modo a obter um sólido ácido com uma maior densidade de grupos sulfo à luz do exposto acima, o composto orgânico incompletamente carbonizado contem, desejavelmente, muitas ligações de carbono-hidrogênio, em outras palavras, contem desejavelmente uma grande quantidade de hidrogênio. A quantidade de hidrogênio no composto orgânico parcialmente carbonizado é de preferência 0,3 até 1,5, mais preferentemente 0,5 até 1,1 em termos da proporção de elemento de hidrogênio para carbono (uma proporção atômica H/C). A fórmula química do trióxido de enxofre é SO3, que também é referida como ácido sulfúrico anidro. Quando se contacta trióxido de enxofre com um composto orgânico parcialmente carbonizado, é importante realizar esse processo sob um fluxo de um gás inerte tal como nitrogênio e argônio, ou sob um fluxo de ar seco para a produção de um sólido ácido com uma elevada densidade de grupos sulfo.

Um exemplo do agente de sulfonação contendo trióxido de enxofre pode ser um ácido sulfúrico fumegante. O sólido ácido carbonáceo B é um sólido ácido obtido por condensação e sulfonação de pelo menos um, selecionado do grupo de hidro-carbonetos aromáticos policíclicos contendo condensados de 2 ou mais de 7 ou menos anéis aromáticos, através do tratamento com calor em um ácido ou ácido sulfúrico fumegante. Uma aplicação que diz respeito a este sólido ácido carbonáceo B foi previamente preenchida e uma patente foi concedida no Japão (Patente japonesa N° 40414909). As propriedades, processos de preparação e semelhantes, deste sólido ácido carbonáceo B foram descritos nesse pedido de patente japonês n° 40414909.

Aqui, exemplos de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos incluem naftaleno, antraceno, perileno, e coroneno e, desde que dois ou mais anéis aromáticos sejam condensados, quaisquer desses hidrocarbonetos aromáticos policíclicos podem ser empregados como uma matéria prima sintética do sólido ácido carbonáceo B. Sabe-se que hidrocarbonetos aromáticos submetem-se à policondensação em um ácido sulfúrico concentrado ou fumegante para formar material amorfo altamente condensado, hidrocarbo-neto aromático policíclico complexo e, que a propriedade do material amorfo resultante se torna mais próxima daquela do grafite com um aumento no número de anéis aromáticos e semelhantes. Portanto, o sólido ácido carbonáceo da presente invenção possui uma estrutura química estável, que é obtida por condensação e sulfonação de um hidrocarboneto aromático policíclico através de tratamento com calor de um hidrocarboneto aromático policíclico, particularmente pelo menos um selecionado do grupo de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos contendo 2 ou mais condensados e 7 ou menos anéis aromáticos, em um ácido sulfúrico concentrado ou fumegante.

Um hidrocarboneto aromático policíclico sulfonado contendo muitos anéis aromáticos policondensados é obtido por sulfonação e policon-densação de um hidrocarboneto aromático policíclico através de um tratamento por calor em um ácido sulfúrico concentrado ou fumegante. Entretanto, quando a temperatura do tratamento em um ácido sulfúrico concentrado ou fumegante é menor do que 100°C, a policondensação de um hidrocarboneto aromático policíclico não procede suficientemente, falhando para formar um hidrocarboneto aromático policíclico composto de muitos anéis aromáticos, e assim falhando em produzir um sólido ácido que seja insolúvel em um solvente polar. Enquanto isso, quando a temperatura do tratamento excede 450°C, ocorre a decomposição térmica do grupo sulfo, falhando em produzir um hidrocarboneto amorfo insolúvel contendo grupos sulfo suficientes. Uma temperatura de tratamento mais preferida é de 200°C até 350°C. O catalisador sólido ácido da presente invenção pode ser sintetizado pelo uso não somente de um hidrocarboneto aromático policíclico único como matéria prima bruta, mas também hidrocarbonetos aromáticos policíclicos plurais como matéria prima bruta. Além disso, ele também pode ser sintetizado pelo uso de breu, alcatrão, e semelhantes contendo vários tipos de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos bem como hidrocarbonetos saturados e insaturados como matéria prima. O sólido ácido carbonáceo C é um sólido ácido obtido por introdução de um grupo sulfo, ao se submeter um composto orgânico a um tratamento com calor em um ácido sulfúrico concentrado ou fumegante. Um pedido de patente internacional que diz respeito a este sólido ácido carbonáceo C foi previamente arquivado (WO 2005/029508). As propriedades, métodos de preparação, e semelhantes deste sólido ácido C carbonáceo são descritos no pedido de patente internacional N° WO 2005/029508.

Aqui, como composto orgânico, podem ser empregados hidro- carbonetos aromáticos; entretanto, outros compostos orgânicos, por exemplo, sacarídeos tais como glicose, açúcar (sucrose), e celulose, e compostos poliméricos sintéticos, tais como polietileno e poliacrilamida, também podem ser empregados. Os hidrocarbonetos aromáticos tanto são hidrocarbonetos aromáticos policíclicos ou hidrocarbonetos aromáticos monocíclicos, e por exemplo, benzeno, naftaleno, antraceno, perileno e coroneno, dos quais podem ser empregados, de preferência, naftaleno e semelhantes. Apesar do composto orgânico poder ser usado sozinho, uma combinação de dois ou mais tipos deles também pode ser empregada. Portanto, um composto orgânico purificado precisa não necessariamente ser usado, e por exemplo, óleo combustível pesado, breu, alcatrão e hidrocarbonetos aromáticos contendo asfalto também podem ser usados.

Quando sacarídeos tais como glicose e celulose e compostos poliméricos sintéticos são empregados como matéria prima, é preferível a-quecer essas matérias primas em um fluxo de gás inerte para antecipadamente carbonatá-los parcialmente antes do tratamento por calor em um ácido sulfúrico concentrado ou fumegante. A temperatura de aquecimento neste tratamento por calor é normalmente de 200 até 600°C e o tempo de tratamento é normalmente de 0,5 até 20 horas. Uma condição de carbonatação parcial é de preferência tal que um pico de difração de um plano (002), cujo valor (2Θ) de meia largura é 30, é detectada em um padrão de difração de raio X em pó do produto tratado por calor. Quando hidrocarbonetos aromáticos ou hidrocarbonetos aromáticos contendo óleo combustível pesado, breu, alcatrão, asfalto e semelhantes são empregados como matéria prima, é preferível submeter um produto resultante de um tratamento por calor em um ácido sulfúrico concentrado ou fumegante por aquecimento a vácuo. Este processo remove o excesso de ácido sulfúrico, enquanto promove a carbo-nização e a solidificação do produto, aumentando assim o rendimento do produto. Para evacuação é preferentemente empregado um exaustor com uma velocidade de exaustão de 10 l/min ou mais e uma pressão final de 100 torr ou menos. Uma temperatura de aquecimento preferida é de 140 até 300°C, e uma temperatura mais preferida é de 200 a 280°C. Ó tempo de evacuação a esta temperatura é normalmente de 2 até 20 horas.

Este ácido sólico carbonáceo C tem as seguintes características de (1) até (3). (1) Mudanças químicas de um anel de carbono aromático com 6 membros e um anel de carbono aromático com 6 membros condensados contendo um grupo sulfo ligado a ele são detectados em um espectro de ressonância nuclear magnética 13C. (2) É detectado pelo menos um pico de difração de um plano de carbono (002) cujo valor (2Θ) de meia largura é de 5 a 30° em difração de pó por raio X. Também, os picos de difração detectados podem incluir um pico correspondente a outros diferentes de um plano (002); entretanto, de preferência somente um pico de difração de um plano (002) é detectado. (3) Ele exibe condutividade de próton. Neste caso, apesar de nenhuma limitação particular ser imposta à condutividade do próton, ele é de preferência de 0,01 a 0,2 Sem'1, mais preferentemente de 0,08 a 0,11 Sem'1 (a condutividade do próton anteriormente mencionada é um valor como o medido pelo processo de impedância de corrente alternada sob condições de temperatura de 80°C e umidade de 100%).

Nenhuma limitação particular é imposta a um processo para con-tactação de um microorganismo em um gás ou líquido com um material contendo um carbono amorfo com um grupo sulfo nele introduzido. Exemplos destes incluem um processo de passagem de um gás ou líquido a ser esterilizado através de uma coluna preenchida com um material contendo um carbono amorfo com um grupo sulfo nele introduzido, um processo de passa- gem de um gás ou líquido a ser esterilizado através de um filtro que suporta um material contendo um carbono amorfo com um grupo sulfo nele introduzido, e um processo de misturação de gás ou líquido a ser esterilizado com um material contendo um carbono amorfo com um grupo sulfo nele introduzido, seguido por agitação. A coluna que pode ser empregada aqui inclui uma coluna contendo uma porta de alimentação (inflow port) através da qual um gás ou líquido a ser esterilizado é introduzido, uma porta de saída de fluxo através da qual um gás esterilizado ou líquido é descarregado e uma parte a ser preenchida com um material contendo um carbono amorfo com um grupo sulfo nele introduzido. Para a coluna de esterilização também pode ser empregada uma coluna utilizada para cromatografia e semelhantes. O filtro que pode ser empregado aqui inclui um filtro que apresenta orifícios ou aberturas finos para que um gás ou líquido possam passar através do filtro, e que pode suportar um material contendo um carbono a-morfo com um grupo sulfo nele introduzido. Especificamente pode ser empregado um tecido tecido ou tecido não-tecido e semelhantes que suportem um material contendo um carbono amorfo com um grupo sulfo nele introduzido. Qualquer tecido tecido ou não-tecido pode ser usado, desde que ele seja resistente contra ácido.

Exemplos da utilidade do processo de esterilização da presente invenção incluem o seguinte. Água não esterilizada é passada através da coluna anteriormente mencionada para esterilização para que seja fornecida como água potável ou água para limpeza. O filtro anteriormente mencionado é instalado em uma abertura de um ventilador ou em uma abertura de ventilação dando para o espaço ambiente, espaço do interior do carro, instalações para armazenamento de alimentos e semelhantes, para evitar que microorganismos invadam o quarto. Um limpador de ar contendo o filtro anteri- ormente mencionado é instalado no espaço do living, no interior do carro, nas instalações para armazenamento de alimentos e semelhantes, para eliminar microorganismos no quarto. Também, o filtro ou coluna anteriormente mencionados são instalados a uma parte da circulação de água em instalações de utilização de água, tais como, uma piscina para esterilizar água. O processo de esterilização da presente invenção também pode ser utilizado para uma máscara. Isto é, se um membro respirável (por exemplo, um tecido tecido ou não-tecido) que é resistente a ácido, é suportado por um material contendo um carbono amorfo com um grupo sulfo nele introduzido, e uma máscara é produzida usando o membro resultante, então ela será fornecida como uma máscara capaz de evitar a inalação e a liberação de microorganismos.

Na presente invenção, o microorganismo refere-se a um organismo em geral denominado um microorganismo, por exemplo, bactérias, arquéias, protozoários, e fungos, e ainda, ele também inclui algas eucarióti-cas unicelulares contendo flagelos, tais como Euglena, e além disso, vírus. O mecanismo de ação do efeito de esterilização do material que contem carbono amorfo com um grupo sulfo nele introduzido ainda não foi elucidado em detalhes; entretanto, já que este material possui um grupo sulfo, que é convertido em um ácido forte que é comparável a ácido sulfúrico, presume-se que o efeito de esterilização é exercido através de contato dos microorganismos com este grupo sulfo. Porque este material é carbonáceo, ele é adsortivo a microorganismos, e é considerado que os microorganismos em um gás ou líquido são atraídos para esta adsorção, onde os microorganismos são eficazmente colocados em contato com um grupo sulfo. Conforme descrito acima, um sólido ácido foi considerado ser livre de um efeito de esterilização porque, diferentemente de um líquido ácido, ele apresenta falta de fluidez; entretanto, este material contendo um carbono amorfo com um grupo sulfo nele introduzido é considerado ter solucionado o problema de fluidez devido a sua adsorvidade aos microorganismos.

Também, nos exemplos a serem descritos mais tarde, é demonstrado somente o efeito de esterilização nos microorganismos em um líquido. Entretanto, se o mecanismo da ação do efeito de esterilização do material que contem um carbono amorfo com um grupo sulfo nele introduzido é como descrito acima, então assume-se que ele exerça um efeito de esterilização similar também nos microorganismos em um gás, como ele o faz nos microorganismos em um líquido.

Exemplos A seguir, o efeito da esterilização da presente invenção será elucidado com referência aos exemplos.

Exemplo 1 Neste exemplo, foi examinado o efeito, em E. coli, de esterilização dos sólidos ácidos carbonáceos A até C preparados pelos seguintes processos.

(1) Preparação do sólido ácido carbonáceo A

Como composto orgânico comercialmente disponível foi empregada celulose microcristalina. Em um frasco com três gargalos, colocou-se 20 g desta celulose, seguido por aquecimento a 450°C por cinco horas sob um fluxo de gás de nitrogênio, onde foi obtido 9 g de um produto parcialmente carbonizado (aqui abaixo, este produto é referido como um "carbeto incompleto"). Esta operação foi repetida para assegurar um certo peso de carbeto incompleto. Em um frasco de recuperação de 1 L, foi colocado 20,2 g do carbeto incompleto obtido como acima, e o frasco foi então montado no evaporator rotativo ROTAVAPOR RE120 (fabricado por BUCHI Labortechnik AG (Suiça)). O frasco de recuperação foi rodado enquando aqueceu-se até 60°C, e ao mesmo tempo, o interior do evaporador foi desaerado por uma bomba a vácuo (0,5 kPa), e o frasco foi hermeticamente lacrado. Enquanto isso, 6,1 g de trióxido de enxofre (nome comercial"Nisso Sulfan" fornecido por NISSO METALLOCHEMICAL CO., LTD.) foi pesado e colocado em um frasco com três gargalos para gaseificação. Este trióxido de enxofre foi gradualmente introduzido no evaporador a partir de um cock de injeção na parte superior do condensador do evaporador rotativo. Depois da introdução de trióxido de enxofre, permitiu-se a continuação de reações durante a rotação do frasco de recuperação a 60°C por duas horas. Após ter-se completado a reação, uma linha de introdução de gás trióxido de enxofre foi desconectada e o gás trióxido de enxofre no reator foi substituído por gás nitrogênio. O frasco de recuperação foi desconectado do evaporador e aproximadamente 500 ml_ de água destilada foram adicionados ao frasco de recuperação, seguido por agitação por 10 minutos.A temperatura foi mantida a 30°C ou a-baixo. Subsequentemente, o teor sólido foi filtrado por filtração por sucção empregando um filtro de PTFE hidrófilo (fabricado por Millipore Corporation, omnipore, tamanho do poro de 10 pm). Após lavagem aquosa, o teor sólido foi ressuspenso em aproximadamente 500 mL de água destilada, seguido por agitação por 10 minutos, e o sólido foi novamente filtrado. Esta operação foi repetida até que o pH do filtrado estivesse quase constante, e então o teor sólido foi secado a 80°C por um dia. Além disso, o teor sólido foi lavado com 500 mL de água destilada, como água de lavagem quente, a aproximadamente 100°C. Esta operação foi repetida até que o pH do filtrado estivesse quase constante. Depois da lavagem com água quente, o teor sólido foi secado a 80°C por um dia para originar 20,9 g de um sólido ácido. O teor de enxofre no sólido ácido carbonáceo A conforme obtido acima foi de 0,94 % em peso.

(2) Preparação do sólido ácido carbonáceo B O sólido ácido carbonáceo B foi preparado de acordo com a descrição do exemplo 1 da patente japonesa n° 4041409. Especificamente, a preparação foi a seguinte. Como um hidrocarboneto aromático policíclico, comercialmente disponível foi empregado coroneno (C24H12). Em 100 mL de ácido sulfúrico concentrado (96%), 1 g de coroneno foi adicionado, seguido por aquecimento a 200°C por oito horas. Depois, um excesso de ácido sulfúrico concentrado foi removido por destilação sob pressão reduzida a 250°C para originar um pó sólido preto. O pó sólido assim obtido foi lavado com 300 mL de álcool etílico, e esta operação foi repetida até que ácido sulfúrico em álcool etílico após lavagem fosse igual a ou abaixo do limite de detecção da análise elementar. O sólido ácido carbonáceo B foi obtido como um pó preto e nenhuma estrutura foi confirmada por um padrão de difração de raio X, revelando que ele era amorfo. Também o teor de enxofre no sólido ácido carbonáceo B obtido como acima foi de 4 % em peso.

(3) Preparação do sólido ácido carbonáceo C O sólido ácido carbonáceo C foi preparado de acordo com a descrição do exemplo 4 no pedido de patente WO 2005/029508. Especificamente, a preparação foi como se segue. Como composto orgânico foi empregado naftaleno comercialmente disponível. Em 300 mL de ácido sulfúrico 96% concentrado foi adicionado 20 g de naftaleno e enquanto gás nitrogênio foi introduzido na mistura resultante a 30 ml/min, a mistura foi aquecida a 250°C por 15 horas originando um líquido preto. O líquido assim obtido foi aquecido a 250°C por cinco horas enquanto evacuou-se mediante o emprego de uma bomba rotativa a vácuo com uma velocidade de exaustão de 50 L/min e uma pressão final de 1 χ 10~2 torr ou menos, para remover o excesso de ácido sulfúrico concentrado e promover a carbonização, obtendo-se assim o pó preto. O pó preto assim obtido foi aquecido a 180°C por 12 horas sob um fluxo de gás inerte, e depois lavado com 300 mL de água destilada. Esta operação foi repetida até que o ácido sulfúrico em água destilada obtido após lavagem fosse igual a ou menor ao limite de detecção da análise elementar anteriormente mencionada, por um analisador elementar usando a combustão flash, onde um carbono amorfo contendo um grupo sulfo nele introduzido, a saber, um sólido ácido carbonáceo. Como um resultado da medição do sólido ácido carbonáceo resultante por espectrometria por ressonância nuclear magnética 13CMAS, uma mudança química devido a um anel de carbono aromático de t membros condensado apareceu próximo de 130 ppm e uma mudança química devido a um anel de carbono aromático de 6 membros condensado ligado ao grupo sulfo pareceu próximo a 140 ppm em um espectro de ressonância magnética nuclear 13C. Essas mudanças são bandas laterais de spin que são caracteristicamente observadas na espectrometria por ressonância nuclear magnética 13C MAS, e não são originadas a partir de espécies de carbono. Também, como um padrão de di-fração de raio X do pó, picos de difração dos planos de carbono (002) e (004) foram confirmados por medição com um dispositivo de análise por raio X. O valor de meia largura foi confirmado por medição com um dispositivo de análise por raio X. O valor de meia largura (20) dos picos de difração do plano (002) foi de 11°. Também o teor de enxofre dos ácidos sólidos carboná-ceos C obtidos como acima foi de 9% em peso. (4) Efeito de esterilização dos ácidos sólidos carbonáceos de A até C em E. coli (i) Como E. coli, foi empregada Escherichia coli NBRC3972 obtida no National Institute of Technology and Evaluation. Um líquido do teste bacteriano foi obtido por suspensão dos corpos bacterianos obtidos por cultura do E.coli anteriormente mencionado em um meio de placa de agar normal (fabricado por NISSUI PHARMACEUTICAL CO., LTD.) a 30°C por um dia em água esterilizada e depois ajustando a contagem bacteriana a aproximadamente 2 x 107 cfu/ml (cfu é unidade formadora de colônia). (ii) Como meio para medição da contagem bacteriana, um grande número de meios de placa agar foram produzidos por adição de 1,5% agar ao meio SCDLP "Daigo" (fabricado pela NIHON PHARMACEUTICAL CO., LTD) e empregada. (iii) A operação de medição é como se segue: 0,1 g do sólido á-cido carbonáceo em pó A foi pesado e colocado em um frasco com um Sl-LICOSEN, seguido por esterilização por vapor a 121°C por 15 minutos. Após este tratamento de esterilização, 2 ml do teste do líquido bacteriano anteriormente mencionado foi adicionado no frasco, seguido por agitação rotativa a 30°C (140 rpm). Após 10 minutos, 200 μΙ do líquido assim tratado no frasco (o sólido ácido carbonáceo A + o líquido bacteriano do teste) foi colocado em amostras, o que foi então imediatamente diluído em série (diluição 10 para 104- vezes diluição) com água esterilizada. Subsequentemente, espalhou-se 50 μΙ de cada diluição do líquido bacteriano separadamente no meio da placa de agar SCDLP anteriormente mencionada. Após o espalhamento, as bactérias foram cultivadas estaticamente a 30°C por um ou dois dias e depois as bactérias vivas foram contadas por meio de um processo de contagem de colônia. Medições similares também foram feitas para os sólidos ácidos carbonáceos B e C. (iv) Também, como um experimento de controle, foi realizado o seguinte experimento. Em um frasco esterilizado por vapor com um SILICO-SEN, foram colocados 2 ml do líquido do teste bacteriano anteriormente mencionado, seguido por agitação rotativa a 30°C (140 rpm). Depois de 10 minutos, 200 μΙ do líquido de teste bacteriano no frasco foi colocado em a-mostras, que foram então imediatamente diluídas em série (diluição de 10 até 104-vezes) com água esterilizada. Subsequentemente, 50 μΙ de cada diluição do líquido bacteriano foi espalhado separadamente no meio da placa de agar SCDLP anteriormente mencionada. Subsequentemente, após um a dois dias de cultura estática, a 30°C, bactérias vivas foram contadas por um processo de contagem de colônia. A Tabela 1 mostra os resultados assim obtidos. Também contou-se o número de bactérias vivas, por um método de contagem de colônia, em um líquido de teste bacteriano sem a realização de tratamento por agitação rotativa por 10 minutos, e o resultado da contagem bacteriana resultante foi mostrado na Tabela 1 como a contagem de bactérias vivas no início do tratamento. A contagem de bactérias vivas na tabela 1 representa o início do tratamento. A contagem das bactérias vivas representa o valor por ml do tratamento líquido, e indica um valor médio da contagem de bactérias vivas obtidas assim após a realização de cada experimento de tratamento duas vezes.

Tabela 1 Exemplo 2 Neste exemplo, usando Euglena que pertence ao gênero Eugle-na, entre aqueles do filo Euglenozoa e do filo Protozoa, o efeito de esterilização (efeito de ruptura da membrana celular) de cada um dos ácidos sólidos carbonáceos (1) Produção dos sólidos ácidos carbonáceos A até C

Os ácidos sólidos carbonáceos de A até C foram preparados de uma maneira similar ao Exemplo 1. (2) Efeito de ruptura da membrana celular dos sólidos ácidos carbonáceos de A até C em Euqlena (i) Como bactérias do teste, empregou-se Euglena (pó) obtidas de EUGLENA CO., LTD.. O efeito de ruptura da membrana celular acima foi confirmado por um fenômeno de detecção intracelular de glucose na célula Euglena juntamente com a ruptura de Euglena. (ii) O processo do teste é como se segue: 3 g do sólido ácido de carbono A, 1,5 g de Euglena anteriormente mencionada, e 2,5 ml de água foram pesados e colocados em um béquer, seguido por agitação a 30°C por uma hora (400 rpm). Depois o efeito de esterilização foi avaliado por medição da glicose na solução aquosa resultante. Como um exemplo comparativo, um teste similar foi realizado com a substituição do sólido ácido carboná-ceo por resina de troca iônica fortemente ácida (fabricada por Aldrich, Am-berlyst-15). Os sólidos ácidos carbonáceos B e C também foram similarmente testados. A partir dos testes acima, verificou-se que quando o sólido ácido carbonáceo A foi empregado, detectou-se 53 mg de glicose, e quando sólido ácido B carbonáceo foi usado, detectou-se 20 mg de glicose, e quando o sólido ácido carbonáceo C foi usado, detectou-se 25 mg de glicose. Em contraste, quando a resina trocadora de íon fortemente ácido foi usada nenhuma glicose foi detectada.

Exemplo 3 Neste exemplo, o efeito de esterilização do sólido ácido carbonáceo D preparado pelo seguinte processo em vários microorganismos foi examinado.

(1) Preparação do sólido ácido carbonáceo D

Em um frasco de 500 ml com três gargalos foram introduzidos 4 g do carbeto incompleto acima mencionado, 100 mL de ácido sulfúrico 96% concentrado e 100 mL de ácido sulfúrico 30% fumegante, seguido por aque- cimento a 80°C por 10 horas sob um fluxo de nitrogênio. Após 10 horas, a mistura resultante foi levada novamente à temperatura ambiente, e adicio-nou-se 200 mL de água destilada, e o teor sólido foi filtrado por filtração por sucção empregando-se um filtro de fibra de vidro. O teor sólido foi coletado e ressuspenso em 400 ml de água destilada a aproximadamente 100°C. Após o aquecimento e agitação por 30 minutos, o teor sólido foi filtrado por filtração por sucção. Esta operação foi repetida até que o pH do filtrado estivesse quase constante, e depois o teor de sólido foi secado a 80°C por um dia. Após a secagem, similarmente ao acima, o teor de sólidos foi submetido à lavagem com água quente com 400 mL de água destilada a aproximadamente 100°C, e esta operação foi repetida até que o pH do filtrado estivesse constante. Após lavagem com água quente, o teor de sólido foi secado a 80°C por um dia para originar um sólido ácido. O teor de enxofre no sólido ácido carbonácio D obtido como acima foi de 5,1% em peso. (2) O efeito de esterilização do sólido ácido carbonáceo D em vários microorganismos (i) Como bactérias do teste foram usadas Pseudomonas putida NBRC14164, Staphylococcus aureus subsp. aureus NBRC12732, e o Bacillus atrophaeus NBRC13721 obtidos pelo National Institute of Technology and Evaluation. Líquidos de bactérias do teste foram obtidos por suspensão dos corpos bacterianos obtidos por cultura de cada um dos microorganismos em meio de placa agar, que foi preparado por adição de 1,5% de agar para o meio SCDLP "Daigo" (fabricado pela NIHON PHARMACEUTI-CAL CO., LTD), a 30°C (37°C para os microorganismos pertencentes ao gênero Staphylococcus) por um dia em água esterilizada e ajustando a contagem bacteriana a aproximadamente 105 até 107 cfu/ml (cfu significa unidade formadora de colônia). (ii) Como meio para medição de contagem bacteriana, similar- mente, um grande número de meio de placa agar SCDLP foi preparado e empregado. (iii) A operação de medição é a seguinte: 0,1 g do sólido ácido carbonáceo A foi pesado e colocado em um frasco com um SILÍCOSEN, seguido por esterilização a vapor a 121 °C por 15 minutos. Após este tratamento de esterilização, 2 ml de cada um dos líquidos bacterianos do teste anteriormente mencionados foi adicionado ao frasco, seguido por agitação com rotação a 30°C (140 rpm). Após 10 minutos, 100 μΙ do líquido assim tratado no frasco foi colocado em amostras que foram então imediatamente diluídas em série (diluição de 10 até 104-vezes) com água esterilizada. Subsequentemente, 50 μΙ de cada diluição do líquido bacteriano foi besuntado separadamente no meio de placa agar SCDLP anteriormente mencionado. Após besuntar, as bactérias foram cultivadas estaticamente a 30°C (37°C para os microorganismos pertencentes ao gênero Staphylococcus) por um a dois dias e depois as bactérias vivas foram contadas por um processo de contagem de colônia. (iv) Também, como um experimento de controle, 2 ml de cada um dos líquidos das bactérias do teste anteriormente mencionado, foi colocado em um frasco esterilizado por vapor com um SILÍCOSEN, seguido por agitação rotativa a 30°C (140 rpm). Após 10 minutos, 100 μΙ do líquido bacteriano do teste foi colocado em amostas no frasco e bactérias vivas foram contadas por um método de contagem de colônia de uma maneira similar à acima. A Tabela 2 mostra os resultados assim obtidos. Também o número de bactérias vivas em cada um dos líquidos bacterianos do teste sem a realização de tratamento por agitação rotativa por 10 minutos foi contado por um método de contagem de colônia, e a contagem bacteriana resultante foi mostrada na Tabela 2 como a contagem de bactérias vivas no início do tra- tamento. A contagem das bactérias vivas na Tabela 2 representa o valor por ml do líquido do tratamento e indica um valor médio da contagem de bactérias vivas após a execução por duas vezes de cada tratamento do experimento.

Tabela 2 Exemplo 4 Neste Exemplo, usando E. coli, o efeito de esterilização do sólido ácido carbonáceo D foi examinado sob as seguintes condições.

(1) Preparação do sólido ácido carbonáceo D O sólido ácido carbonáceo D foi preparado de uma maneira similar à do Exemplo 3. (2) O efeito da esterilização do sólido ácido carbonáceo D em E. coli (i) Foi empregado o mesmo E. coli que aquele empregado no Exemplo 1. (ii) Como meio para a medição de contagem de bactéria foi empregado um meio agar tryptosoya (fabricado por NISSUI PHARMACEUTI-CAL CO., LTD.). (iii) A operação de medição é a seguinte: 0,5 g do sólido ácido carbonáceo D em pó foi pesado e colocado em um frasco esterilizado por vapor com um SILICOSEN. Depois, 10 ml do líquido com E. coli anteriormente mencionado foi adicionado ao frasco, seguido por agitação rotativa a 25°C (140 rpm). Após três horas, 100 μΙ do líquido assim tratado no frasco foi colocado em amostras, que foram então imediatamente diluídas em série (diluição de 10 até 103-vezes) com água esterilizada. Subsequentemente, 50 μΙ de cada diluição do líquido bacteriano foi besuntado separadamente no meio da placa agar tryptosoya anteriormente mencionada. Após besuntar, as bactérias foram cultivadas estaticamente a 30°C por um dia e depois bactérias vivas foram contadas por um processo de contagem de colônia. (iv) Também como um experimento de controle, 10 ml do líquido de E. coli anteriormente mencionado foi colocado em um frasco esterilizado por vapor com um SILICOSEN, seguido por agitação rotativa a 25°C (140 rpm). Após três horas, 100 μΙ do líquido de E. coli no frasco foi colocado em amostas, e bactérias vivas foram contadas por um método de contagem de colônia de uma maneira similar à acima. A Tabela 3 mostra os resultados assim obtidos. Também foi contado o número de bactérias vivas no líquido do teste bacteriano sem realização de tratamento de agitação rotativa por 3 horas por um método de contagem de colônia, e a contagem bacteriana resultante foi mostrada na Tabela 3 como a contagem de bactérias vivas no início do tratamento. A contagem de bactérias vivas na Tabela 3 representa o valor por ml do líquido do tratamento, e indica um valor médio da contagem de bactérias vivas após a realização de cada tratamento de experimento duas vezes. Também o pH de cada líquido é mostrado entre parênteses.

Tabela 3 Aplicabilidade Industrial O processo de esterilização da presente invenção não requer força elétrica, energia de aquecimento ou semelhantes. Portanto, ele é útil para a preparação de água potável ou água para lavagem em áreas onde há um fornecimento escasso de energia elétrica e de combustível fóssil.

REIVINDICAÇÕES

Claims (6)

1. Método de esterilização de um gás ou líquido, caracterizado pelo fato de que compreende a contatar um microrganismo em um gás ou líquido com um material que contém um carbono amorfo com um grupo sulfo nele introduzido, em que o material contendo um carbono amorfo que contém um grupo sulfo nele introduzido é obtenível através de (a) Condensação e sulfonação de uma madeira ou serragem residual carbonizada de forma incompleta ou pelo menos um hidrocarboneto aromático policíclico carbonizado de forma incompleta selecionado do grupo dos compostos antraceno, perileno, coroneno e sulfo dos mesmos apresentando uma proporção de elemento de hidrogênio para carbono de 0,3 a 1,5, através de aquecimento com trióxido de enxofre ou um agente de sulfonação contendo trióxido de enxofre; ou (b) Condensação e sulfonação de pelo menos um hidrocarboneto aromático policíclico apresentando 2 a 7 anéis aromáticos condensados através de tratamento por aquecimento em ácido sulfúrico concentrado ou fumegante; ou (c) Introdução de um grupo sulfo em um hidrocarboneto aromático ou sacarídeo parcialmente carbonizado através de tratamento por aquecimento em ácido sulfúrico concentrado ou fumegante, e o material apresenta as seguintes propriedades: (1) alternância química entre um anel de carbono aromático de 6 membros condensado e um anel de carbono aromático de 6 membros condensado apresentando um grupo sulfo ligado a ele é detectada em um espectro de ressonância magnética nuclear 13C, (2) pelo menos um pico de difração de um carbono (002) plano cujo comprimento de meio valor (2Θ) é 5 a 30° em difração de pó de raio X é detectado, e (3) exibe condutividade a prótons.

2. Método de esterilização de um gás ou líquido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gás ou líquido é passado através de uma coluna preenchida com o material que contém um carbono amorfo com um grupo sulfo nele introduzido.

3. Método de esterilização de um gás ou líquido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gás ou líquido é passado através de um filtro que suporta o material que contém um carbono amorfo com um grupo sulfo nele introduzido.

4. Coluna para esterilização, caracterizada pelo fato de que é preenchida com um material contendo um carbono amorfo com um grupo sulfo nele introduzido como definido na reivindicação 1, em que o material contendo um carbono amorfo que contém um grupo sulfo nele introduzido é obtenível através de (a) Condensação e sulfonação de uma madeira ou serragem residual carbonizada de forma incompleta ou pelo menos um hidrocarboneto aromático policíclico carbonizado de forma incompleta selecionado do grupo dos compostos antraceno, perileno, coroneno e sulfo dos mesmos apresentando uma proporção de elemento de hidrogênio para carbono de 0,3 a 1,5, através de aquecimento com trióxido de enxofre ou um agente de sulfonação contendo trióxido de enxofre; ou (b) Condensação e sulfonação de pelo menos um hidrocarboneto aromático policíclico apresentando 2 a 7 anéis aromáticos condensados através de tratamento por aquecimento em ácido sulfúrico concentrado ou fumegante; ou (c) Introdução de um grupo sulfo em um hidrocarboneto aromático ou sacarídeo parcialmente carbonizado através de tratamento por aquecimento em ácido sulfúrico concentrado ou fumegante, e o material apresenta as seguintes propriedades: (1) alternância química entre um anel de carbono aromático de 6 membros condensado e um anel de carbono aromático de 6 membros condensado apresentando um grupo sulfo ligado a ele é detectada em um espectro de ressonância magnética nuclear 13C, (2) pelo menos um pico de difração de um carbono (002) plano cujo comprimento de meio valor (20) é 5 a 30° em difração de pó de raio X é detectado, e (3) exibe condutividade a prótons.

5. Filtro para esterilização, caracterizado pelo fato de que o filtro sustenta um material que contém um carbono amorfo com um grupo sulfo nele introduzido como definido na reivindicação 1, em que o material contendo um carbono amorfo que contém um grupo sulfo nele introduzido é obtenível através de (a) Condensação e sulfonação de uma madeira ou serragem residual carbonizada de forma incompleta ou pelo menos um hidrocarboneto aromático policíclico carbonizado de forma incompleta selecionado do grupo dos compostos antraceno, perileno, coroneno e sulfo dos mesmos apresentando uma proporção de elemento de hidrogênio para carbono de 0,3 a 1,5, através de aquecimento com trióxido de enxofre ou um agente de sulfonação contendo trióxido de enxofre; ou (b) Condensação e sulfonação de pelo menos um hidrocarboneto aromático policíclico apresentando 2 a 7 anéis aromáticos condensados através de tratamento por aquecimento em ácido sulfúrico concentrado ou fumegante; ou (c) Introdução de um grupo sulfo em um hidrocarboneto aromático ou sacarídeo parcialmente carbonizado através de tratamento por aquecimento em ácido sulfúrico concentrado ou fumegante, e o material apresenta as seguintes propriedades: (1) alternância química entre um anel de carbono aromático de 6 membros condensado e um anel de carbono aromático de 6 membros condensado apresentando um grupo sulfo ligado a ele é detectada em um espectro de ressonância magnética nuclear 13C, (2) pelo menos um pico de difração de um carbono (002) plano cujo comprimento de meio valor (2Θ) é 5 a 30° em difração de pó de raio X é detectado, e (3) exibe condutividade a prótons.

6. Máscara que compreende um membro permeável a ar, caracterizada pelo fato de que membros que são permeáveis a ar suportam um material que compreende um carbono amorfo com um carbono amorfo contendo um grupo sulfo nele introduzido como definido na reivindicação 1, em que o material contendo um carbono amorfo que contém um grupo sulfo nele introduzido é obtenível através de (a) Condensação e sulfonação de uma madeira ou serragem residual carbonizada de forma incompleta ou pelo menos um hidrocarboneto aromático policíclico carbonizado de forma incompleta selecionado do grupo dos compostos antraceno, perileno, coroneno e sulfo dos mesmos apresentando uma proporção de elemento de hidrogênio para carbono de 0,3 a 1,5, através de aquecimento com trióxido de enxofre ou um agente de sulfonação contendo trióxido de enxofre; ou (b) Condensação e sulfonação de pelo menos um hidrocarboneto aromático policíclico apresentando 2 a 7 anéis aromáticos condensados através de tratamento por aquecimento em ácido sulfúrico concentrado ou fumegante; ou (c) Introdução de um grupo sulfo em um hidrocarboneto aromático ou sacarídeo parcialmente carbonizado através de tratamento por aquecimento em ácido sulfúrico concentrado ou fumegante, e o material apresenta as seguintes propriedades: (1) alternância química entre um anel de carbono aromático de 6 membros condensado e um anel de carbono aromático de 6 membros condensado apresentando um grupo sulfo ligado a ele é detectada em um espectro de ressonância magnética nuclear 13C, (2) pelo menos um pico de difração de um carbono (002) plano cujo comprimento de meio valor (2Θ) é 5 a 30° em difração de pó de raio X é detectado, e (3) exibe condutividade a prótons.