BR112014004926B1

BR112014004926B1 - processo para a remineralização de água, e, uso de uma solução de carbonato de cálcio

Info

Publication number: BR112014004926B1
Application number: BR112014004926-2A
Authority: BR
Inventors: Martine Poffet; Michael Skovby; Michael Pohl
Original assignee: Omya International Ag
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2020-10-20
Also published as: MX2014002252A; JP5926803B2; BR112014004926A2; UY34297A; CY1118189T1; MY161099A; KR20160085900A; CA2844656A1; AU2012301003A1; PL2565165T3; TW201313621A; TW201318951A; EP2565165A1; KR20140054387A; CN103827044A; EA201490513A1; ES2601883T3; IL230852A0; SG2014012041A; SI2565165T1

Abstract

PROCESSO PARA A REMINERALIZAÇÃO DE ÁGUA, E, USO DE UMA SOLUÇÃO DE CARBONATO DE CÁLCIO. A presente invenção diz respeito a um processo para o tratamento de água e o uso de carbonato de cálcio em um tal processo. Em particular, a presente invenção é dirigida a um processo para a remineralização de água, compreendendo as etapas de fornecimento de água de alimentação, fornecimento de uma solução aquosa de carbonato de cálcio, em que a solução aquosa de carbonato de cálcio compreende carbonato de cálcio dissolvido e espécies de reação do mesmo, e combinação da água de alimentação e da solução aquosa de carbonato de cálcio.

Description

[0001] A invenção se refere ao campo do tratamento da água, e, mais especificamente, a um processo para a remineralização da água e do uso de carbonato de cálcio em um tal processo.

[0002] Água potável tornou-se escassa. Mesmo em países que são ricos em água, nem todas as fontes e reservatórios são adequados para a produção de água potável, e muitas fontes de hoje estão ameaçadas por uma dramática deterioração da qualidade da água. Inicialmente água de alimentação utilizada para beber era principalmente águas superficiais e subterrâneas. No entanto, o tratamento da água do mar, água salgada, água salobra, águas residuais e efluentes contaminados está ganhando cada vez mais importância, por razões ambientais e econômicas.

[0003] A fim de recuperar a água do mar ou água salobra, para usos potáveis, vários processos são conhecidos, que são de importância considerável para áreas secas, regiões costeiras e ilhas do mar, e esses processos incluem a destilação, processo eletrolítico, bem como osmótico ou osmótico reverso. A água obtida por estes processos é muito mole e tem um valor de pH baixo, por causa da falta de sais de tampão de pH, e, assim, tende a ser altamente reativa e, se não for tratada, isto pode criar dificuldades graves de corrosão, durante o seu transporte em dutos convencionais. Além disso, a água dessalinizada não tratada não pode ser utilizada diretamente como fonte de água potável. Para evitar que a dissolução de substâncias indesejáveis em sistemas de tubulação, para evitar a corrosão de obras hidráulicas, tais como tubos e válvulas e para tornar a água palatável, é necessário remineralizar a água.

[0004] Processos convencionais que são utilizados principalmente para a remineralização da água são a dissolução do cal por dióxido de carbono e filtração em leito de calcário. Outros processos de remineralização, menos comuns, incluem, por exemplo, a adição de cal hidratada e de carbonato de sódio, a adição de sulfato de cálcio e bicarbonato de sódio, ou a adição de cloreto de cálcio e bicarbonato de sódio.

[0005] O processo envolve o tratamento de solução de cal com água acidificada por CO2, onde a seguinte reação está envolvida: Ca (OH)2 + 2 CO2 -+ Ca2+ + 2 HCO3

[0006] Como pode ser recolhida a partir do esquema de reação acima, dois equivalentes de CO2 são necessários para converter um equivalente de Ca (OH)2 em Ca2+ e bicarbonato para remineralização. Este método é dependente da adição de dois equivalentes de CO2, a fim de converter os íons de hidróxido alcalino nas espécies tamponantes HCO3. Para a remineralização da água, uma solução saturada de hidróxido de cálcio, vulgarmente chamada de água de cal, de 0,1 a 0,2 % em peso, com base no peso total, é preparada a partir de um leite de cal (normalmente, no máximo, 5 % em peso). Portanto, um saturador para produzir o leite de cal deve ser usado e grandes volumes de água de cal são necessários para atingir 0 nível alvo de remineralização. Outra desvantagem deste método é que a cal hidratada é corrosiva e requer manipulação e equipamento específico apropriado. Além disso, uma adição mal controlada de cal hidratada para a água mole pode levar a mudanças de pH indesejadas, devido à ausência propriedades de tamponamento da cal.

[0007] O processo de filtração de leito de calcário compreende a etapa de passagem da água mole através de um leito granular de calcário, dissolvendo o carbonato de cálcio no fluxo de água. Entrando o contato de calcário com água acidificada com CO2 mineraliza a água de acordo com: CaCO3 + CO2 + H2O Ca2+ + 2 HCO3

[0008] Ao contrário do processo de cal, apenas um equivalente de CO2 é estequiometricamente necessário para converter um equivalente de CaCCh em Ca2+ e bicarbonato para remineralização.

[0009] Além disso, calcário não é corrosivo e, devido às propriedades de tamponamento de CaCCh grandes mudanças de pH são impedidas.

[00010] Uma vantagem adicional do uso de carbonato de cálcio em relação ao calcário é a sua presença de dióxido de carbono muito baixa. A fim de produzir uma tonelada de carbonato de cálcio, 75 kg de CO2 é emitida, visto que 750 kg de CO2 é emitida para a produção de uma tonelada de cal. Portanto, o uso de carbonato de cálcio, em vez de cal apresenta algumas vantagens ambientais.

[00011] A taxa de dissolução de carbonato de cálcio granular, no entanto, é lenta e os filtros são necessários para este processo. Isto induz uma presença considerável destes filtros e grandes superfícies de instalações são necessárias para os sistemas de filtração de leito de calcário.

[00012] Os métodos para a remineralização da água a partir de leite de cal ou de uma pasta fluida de cal são descritos na US 7.374.694 e EP 0 520 826. US 5.914.046 descreve um método para reduzir a acidez em descargas de efluentes utilizando um leito de calcário pulsado.

[00013] Deste modo, considerando os inconvenientes dos processos conhecidos para a remineralização da água, é um objeto da presente invenção proporcionar um processo alternativo ou melhorado para a remineralização da água.

[00014] Outro objetivo da presente invenção é proporcionar um processo para a remineralização da água que não requer um composto corrosivo, e assim, evita o risco de incrustações, elimina a necessidade de equipamento resistente a corrosão, e fornece um ambiente seguro para as pessoas que trabalham na instalação. Seria também desejável proporcionar um processo que é ecologicamente correto e requer baixas quantidades de dióxido de carbono quando comparado com a remineralização de água atual com processos de cal.

[00015] Outro objetivo da presente invenção é proporcionar um processo para a remineralização da água, em que a quantidade de minerais pode ser ajustado para os valores requeridos.

[00016] Outro objetivo da presente invenção é proporcionar um processo para a remineralização usando calcário que permite a utilização de unidades de remineralização menores, ou proporcionar um processo de remineralização que permite a utilização de volumes menores do composto de remineralização, por exemplo, em comparação com o processo de cal. Seria também desejável proporcionar um processo que pode ser operado na superfície das instalações menores do que o processo de filtração de leito de calcário.

[00017] Embora a Requerente conheça como uma solução, o Pedido de Patente Europeia não publicada No 10 172771.7 descreve um método para a remineralização da água dessalinizada e doce através da injeção de uma pasta fluida de carbonato de cálcio micronizado, objetos precedentes e outros objetos são resolvidos pela provisão de um processo para remineralização de água, compreendendo as etapas de (a) fornecer água de alimentação, (b) fornecer uma solução aquosa de carbonato de cálcio, caracterizada pelo fato de que a solução de carbonato de cálcio compreende o carbonato de cálcio dissolvido e espécie de reação do mesmo, e (c) combinar a água de alimentação da etapa (a), e a solução aquosa de carbonato de cálcio da etapa (b).

[00018] De acordo com um outro aspecto da presente invenção, o uso de uma solução aquosa de carbonato de cálcio que compreende carbonato de cálcio e espécies de reação do mesmo dissolvidos para a remineralização da água é fornecido.

[00019] As formas de realização vantajosas da presente invenção são definidas nas correspondentes sub-reivindicações.

[00020] De acordo com uma forma de realização, a concentração de carbonato de cálcio na solução é de 0,1 a 1 g/L, de preferência de 0,3 a 0,8 g/L, e mais de preferência de 0,5 a 0,7 g/L, com base no peso total da solução.

[00021] De acordo com uma outra forma de realização, o carbonato de cálcio utilizado para a preparação da solução aquosa de carbonato de cálcio na etapa b) tem um tamanho de partícula médio ponderai dso de 0,1 a 100 pm, de 0,5 a 50 pm, de 1 a 15 pm, de preferência de 2 a 10 pm, mais de preferência 3 a 5 pm, ou o carbonato de cálcio tem um tamanho de partícula médio ponderai dsode 1 a 50 pm, de 2 a 20 pm, de preferência de 5 a 15 pm, e mais de preferência de 8 a 12 pm. As partículas de carbonato de cálcio podem ser obtidas através de técnicas com base em fricção, por exemplo, moagem ou trituração, quer sob condições úmidas ou secas. No entanto, também é possível produzir as partículas de carbonato de cálcio por qualquer outro método apropriado, por exemplo, por precipitação, expansão rápida de soluções supercríticas, secagem por pulverização, classificação ou fracionamento de areias de ocorrência natural ou lamas, processos sol-gel de filtração de água, síntese de reação por pulverização, a síntese de chama, ou síntese de espuma líquida.

[00022] De acordo com uma forma de realização preferencial da presente invenção, a solução aquosa de carbonato de cálcio da etapa b) tem sido preparada por uma das seguintes etapas: A) preparar uma suspensão aquosa de carbonato de cálcio em uma primeira etapa, e introduzir quer: (i) um composto gerador de dióxido de carbono, (ii) um composto gerador de dióxido de carbono e um ácido, ou (iii) um ácido em uma suspensão aquosa de carbonato de cálcio em uma segunda etapa, ou B) introduzir em uma primeira etapa, quer: (i) um composto gerador de dióxido de carbono, (ii) um composto gerador de dióxido de carbono e um ácido, ou (iii) um ácido na água a ser usada para a preparação da solução de carbonato de cálcio, e, em seguida, introduzir o carbonato de cálcio, quer na forma seca ou como uma suspensão em uma segunda etapa na água, ou C) introduzir uma suspensão de carbonato de cálcio e quer: (i) um composto gerador de dióxido de carbono, (ii) um composto gerador de dióxido de carbono e um ácido, ou (iii) um ácido simultaneamente.

[00023] Para o propósito da presente invenção, o termo “composto gerador de dióxido de carbono” engloba o dióxido de carbono gasoso, dióxido de carbono líquido, dióxido de carbono sólido, um gás contendo dióxido de carbono, isto é, uma mistura de pelo menos um gás e dióxido de carbono, bem como compostos que liberam dióxido de carbono durante tratamento térmico ou químico. De preferência, o composto gerador de dióxido de carbono é uma mistura gasosa de dióxido de carbono e outros gases, tais como dióxido de carbono que contém gases residuais esgotados provenientes de processos industriais como processos de combustão ou processos de calcinação ou afins, ou o composto gerador de dióxido de carbono é dióxido de carbono gasoso. Quando uma mistura gasosa de dióxido de carbono e outros gases é usada, em seguida, o dióxido de carbono está presente na faixa de 8 a cerca de 99 % em volume, e de preferência na faixa de 10 a 25 % em volume, por exemplo, 20 % em volume.

[00024] O ácido utilizado na presente invenção é de preferência um ácido selecionado a partir do grupo que consiste em ácido sulfúrico, ácido clorídrico, ácido sulfuroso, ácido fosfórico, e é de preferência ácido sulfúrico ou ácido fosfórico.

[00025] De acordo com ainda uma outra forma de realização, o carbonato de cálcio tem um teor de compostos insolúveis em HC1 de 0,02 a 2,5 % em peso, de 0,05 a 1,5 % em peso, ou de 0,1 a 0,6 % em peso com base no peso total do carbonato de cálcio. De acordo com ainda uma outra forma de realização, o carbonato de cálcio é um carbonato de cálcio moído, carbonato de cálcio modificado, ou carbonato de cálcio precipitado, ou as misturas dos mesmos.

[00026] De acordo com uma forma de realização, a solução da etapa b) compreende ainda os minerais contendo magnésio, potássio ou sódio, de preferência, carbonato de magnésio, carbonato de cálcio e magnésio, por exemplo, calcário dolomítico, dolomita de calcário ou dolomita semiqueimada, óxido de magnésio, tais como dolomita queimada, sulfato de magnésio, hidrogeno carbonato de potássio, ou hidrogeno carbonato de sódio.

[00027] De acordo com uma outra forma de realização, a solução da etapa b) é preparada imediatamente antes do uso na etapa b). De acordo com ainda uma outra forma de realização, o período de tempo entre a preparação da solução da etapa b) e combinando a água de alimentação da etapa a) e a solução da etapa b) na etapa c) é menor do que 48 horas, menor do que 24 horas, menor do que 12 horas, menor do que 5 horas, menor do que 2 horas ou menor do que 1 hora. De acordo com ainda uma outra forma de realização, a solução da etapa b) satisfaz requisitos de qualidade microbiológica especificados pelas diretrizes nacionais para a água potável.

[00028] De acordo com uma forma de realização, a água remineralizada obtida tem uma concentração de cálcio como carbonato de cálcio de 15 a 200 mg/1, de preferência de 30 a 150 mg/L, e mais de preferência de 100 a 125 mg/L, ou de 15 a 100 mg /L, de preferência de 20 a 80 mg/L, e mais de preferência de 40 a 60 mg/L.

[00029] De acordo com uma outra forma de realização, a água remineralizada obtida tem uma concentração de magnésio de 5 a 25 mg/L, de preferência de 5 a 15 mg/L, e mais de preferência de 8 a 12 mg/L. De acordo com uma outra forma de realização, a água remineralizada tem um valor de turbidez menor do que 5,0 NTU, menor do que 1,0 NTU, menor do que 0,5 NTU, ou menor do que 0,3 NTU. De acordo com ainda uma outra forma de realização, a água remineralizada tem um índice de saturação de Langelier de -1 a 2, de preferência a partir de -0,5 a 0,5, mais de preferência de -0,2 a 0,2. De acordo com ainda uma outra forma de realização, a água remineralizada tem um índice de densidade de sedimento SDI15 menor do que 5, de preferência menor do que 4, e o mais preferido menor do que 3. De acordo com ainda uma outra forma de realização, a água remineralizada tem um índice de incrustação de membrana MFI045 menor do que 4, de preferência menor do que 2,5, o mais preferido menor do que 2.

[00030] De acordo com uma forma de realização, a água de alimentação é água do mar dessalinizada, água salobra ou salgada, águas residuais tratadas ou água natural, como águas subterrâneas, águas superficiais ou águas de chuva.

[00031] De acordo com uma forma de realização, a água remineralizada é misturada com água de alimentação. De acordo com uma outra forma de realização, o processo compreende ainda uma etapa de remoção de partículas.

[00032] De acordo com uma forma de realização, o processo compreende ainda as etapas de (d) medir um valor de parâmetro do remineralizada água, em que o parâmetro é selecionado a partir do grupo que compreende a alcalinidade, dureza total, condutividade, concentração de cálcio, pH, concentração de CO2, sólidos totais dissolvidos, e turbidez da água remineralizada, (e) comparar o valor do parâmetro medido com um valor de parâmetro predeterminado, e (f) proporcionar a quantidade de solução de carbonato de cálcio, com base na diferença entre a medição e o valor do parâmetro predeterminado. De acordo com uma outra forma de realização, o valor de parâmetro predeterminado é um valor de pH, em que o valor de pH é de 5,5 a 9, de preferência de 7 a 8,5.

[00033] De acordo com uma forma de realização, o carbonato de cálcio micronizado é usado para a remineralização da água, em que a água remineralizada é selecionada a partir da água potável, a água de recreação, tais como água para piscinas, águas industriais para aplicações de processos, água de irrigação, ou água para recarga de aquífero ou poço.

[00034] “Carbonato de cálcio dissolvido e espécie de reação” no sentido da presente invenção é entendido abranger as seguintes substâncias e íons: carbonato de cálcio (CaCCb), ions de cálcio (Ca2+), ions bicarbonato (HCO3), ions de carbonato (CO32), ácido carbônico (H2CO3), bem como CO2 dissolvido, dependendo da quantidade de CO2 dissolvido em condições de equilíbrio.

[00035] O termo “alcalinidade (TAC)” tal como utilizado na presente invenção é uma medida da capacidade de uma solução para neutralizar os ácidos ao ponto de equivalência de carbonato ou bicarbonato. A alcalinidade é igual à soma estequiométrica das bases na solução e é especificada em mg/L de CaCCh. A alcalinidade pode ser medida com um titulador.

[00036] Para o propósito da presente invenção, o termo “concentração de cálcio” se refere ao teor total de cálcio na solução e é especificado em mg/1, como o Ca2+ ou como CaCCb. A concentração pode ser medida com um titulador.

[00037] “Condutividade” no sentido da presente invenção é utilizada como um indicador de como, isenta de íons, ou isenta de impureza, isenta de sal a água medido é; quanto mais pura a água, mais baixa é a condutividade. A condutividade pode ser medida com um medidor de condutividade, especificada em S/m.

[00038] “Carbonato de cálcio moído (GCC)” no sentido da presente invenção é um carbonato de cálcio obtido a partir de fontes naturais, incluindo mármore, giz, calcário ou dolomita. A calcita é um mineral de carbonato e o polimorfo mais estável de carbonato de cálcio. Os outros polimorfos de carbonato de cálcio são os minerais aragonita e vaterita. Aragonita mudará para calcita em 380 a 470°C, e vaterita é ainda menos estáveis. Carbonato de cálcio moído processado através de um tratamento, tal como a moagem, a peneiração e/ou fracionamento a úmido e/ou seco, por exemplo, por um ciclone. É conhecido para a pessoa versada na técnica que o carbonato de cálcio moído pode intrinsecamente conter uma concentração definida de magnésio, tal como é o caso para o calcário dolomítico.

[00039] O termo “índice de saturação de Langelier (LSI)” tal como utilizado na presente invenção descreve a tendência de um líquido aquoso a ser formador de incrustação ou corrosivo, com um LSI positivo indicando tendências de formação de incrustação e um LSI negativo indicando um caráter corrosivo. Um índice de saturação de Langelier equilibrado, isto é, o LSI = 0, significa, portanto, que o líquido aquoso está em equilíbrio químico. O LSI é calculado como se segue: LSI = pH - pHs, em que o pH é o valor de pH real do líquido aquoso e pHs é o valor de pH do líquido aquoso em saturação de CaCO,. Os valores de pH podem ser estimados como se segue: pH = (9,3 + A + B)-(C + D), em que A é o indicador de valor numérico de sólidos dissolvidos totais (TDS) presentes no líquido aquoso, B é o valor numérico do indicador de temperatura do líquido aquoso em K, C é o indicador de valor numérico da concentração de cálcio no líquido aquoso em mg/1 de CaCCh, D e é o valor numérico indicador de alcalinidade do líquido aquoso em mg/1 de CaCCh. Os parâmetros A a D são determinados utilizando as seguintes equações: A = (Logio (TDS)-l)/10, B = -13,12 x Logio (T + 273) + 34,55, C = logio [Ca2+]-0,4, D = Logio (TAC), em que TDS são os sólidos dissolvidos totais em mg/1, T é a temperatura em °C, [Ca2+] é a concentração de cálcio do líquido aquoso em mg/1 de CaCOs, e TAC é a alcalinidade do líquido aquoso em mg/L de CaCO?.

[00040] O termo “índice de densidade de sedimento (SDI)” tal como utilizado na presente invenção se refere à quantidade de matéria particulada em água e correlaciona-se com a tendência de incrustação de sistemas de nanofiltração ou de osmose reversa. O SDI pode ser calculado, por exemplo, a partir da taxa de entupimento de um filtro de membrana de 0,45 pm quando a água é passada através de uma pressão de água constante aplicada de 208,6 kPa. O valor SDI,5 é calculado a partir da taxa de entupimento de um filtro de membrana de 0,45 pm quando a água é passada através de uma pressão de água constante aplicada de 208,6 kPa durante 15 minutos. Normalmente, sistemas de osmose reversa enrolado em espiral vão precisar de uma SDI menor do que 5, e sistemas de osmose reversa de fibra oca vão precisar de uma SDI menor que 3.

[00041] O termo “índice de incrustação modificado (IMF)” tal como utilizado na presente invenção se refere à concentração de matérias em suspensão e é um indicador mais preciso do que o SDI para prever a tendência de uma água de incrustar membranas de nanofiltração ou de osmose reversa. O método que pode ser usado para determinar o MFI pode ser o mesmo que para o IDE, exceto que o volume é registrado a cada 30 segundos durante um período de filtração de 15 minutos. O MFI pode ser obtido graficamente como a inclinação da parte reta da curva quando t/V é representada graficamente contra V (t é o tempo em segundos para recolher um volume de V em litros). Um valor MFI de < 1 corresponde a um valor de cerca de SDI < 3 e podem ser considerados como suficientemente baixos para controlar a incrustação coloidal e particulada.

[00042] No caso de uma membrana de ultrafiltração (UF) ser usada para as medições de MFI, o índice é chamado de MFI-F, em contraste com o MFIO,45 onde um filtro de membrana de 0,45 pm é usado.

[00043] Para o propósito da presente invenção, o termo “micronizadas” se refere a um tamanho de partícula na faixa de micrômetro, por exemplo, um tamanho de partícula de 0,1 a 100 pm. As partículas micronizadas podem ser obtidas por meio de técnicas com base em fricção, por exemplo, moagem ou trituração, quer sob condições úmidas ou secas. No entanto, também é possível produzir as partículas micronizadas por qualquer outro método apropriado, por exemplo, por precipitação, expansão rápida de soluções supercríticas, secagem por pulverização, ou classificação ou fracionamento de areias de ocorrência natural ou lamas, processos sol-gel de filtração da água, síntese de reação por pulverização, síntese de chama, ou síntese de espuma líquida.

[00044] Ao longo do presente documento, o “tamanho de partícula” de um produto de carbonato de cálcio é descrito pela sua distribuição de tamanhos de partículas. O valor dx representa o diâmetro em relação ao qual x % em peso das partículas possuem diâmetros inferiores a dx. Isto significa que o valor d2o é o tamanho de partícula em que 20 % em peso de todas as partículas são menores, e o valor d?s é o tamanho de partícula em que 75 % em peso de todas as partículas são menores. O valor dso é, assim, o tamanho de partícula médio ponderai, ou seja, 50 % em peso de todos os grãos são maiores ou menores do que este tamanho de partícula. Para a finalidade da presente invenção, o tamanho de partícula é determinado como o tamanho de partícula médio ponderai dso, a menos que indicado de outra forma. Para a determinação do valor dso de tamanho de partícula médio ponderai para partículas tendo um dso maior do que 0,5 pm, um dispositivo Sedigraph 5100 da empresa Micromeritics, EUA pode ser utilizado.

[00045] “Carbonato de cálcio precipitado (PCC)” no sentido da presente invenção é um material sintetizado, em geral, obtido por precipitação a seguir à reação de dióxido de carbono e cal em um meio aquoso ou por precipitação de uma fonte de cálcio e carbonato em água ou por precipitação de íons de cálcio e de carbonato, por exemplo, CaCE e Na2CÜ3, para fora da solução. Carbonato de cálcio precipitado existe em três formas cristalinas principais: a calcita, aragonita e vaterita, e há muitos diferentes polimorfos (hábitos cristalinos), para cada uma dessas formas cristalinas. Calcita tem uma estrutura trigonal com hábitos cristalinos típicos como escalenoédrico (S- PCC), romboédrico (R-PCC), prismáticos hexagonais, pinacoidal coloidal (C- PCC), cúbico e prismático (P-PCC). Aragonita é uma estrutura ortorrômbica com hábitos cristalinos típicos de cristais prismáticos hexagonais geminados, bem como uma variedade diversificada de formas prismáticas alongadas finos, com lâminas curvas, piramidal íngreme, cristais em forma de cinzel, árvore ramificada, e tipo corais ou semelhantes a vermes.

[00046] “Carbonato de cálcio modificado” no sentido da presente invenção é um carbonato de cálcio natural reagido na superfície que é obtido por um processo em que o carbonato de cálcio natural é reagido com mais um ácido com um pKa, a 25°C, de 2,5 ou menos e com CO2 gasoso formado in situe/ou proveniente de uma fonte externa, e, opcionalmente, na presença de pelo menos um silicato de alumínio e/ou, pelo menos, uma sílica sintética e/ou, pelo menos, um silicato de cálcio e/ou, pelo menos, um silicato de um sal monovalente, tal como silicato de sódio e/ou silicato de potássio e/ou silicato de lítio, e/ou pelo menos um hidróxido de alumínio e/ou, pelo menos, um silicato de sódio e/ou de potássio. Mais detalhes sobre a preparação de carbonato de cálcio natural reagido superfície são revelados em WO 00/39222 e US 2004/ 0020410 Al, o conteúdo de tais referências doravante levadas a ser incluída no presente pedido de patente.

[00047] Para o propósito da presente invenção, uma “pasta fluida” compreende os sólidos insolúveis em água e água e opcionalmente outros aditivos e, geralmente, contém grandes quantidades de sólidos e, portanto, é mais viscosa e geralmente de maior densidade que o líquido a partir do qual é formada.

[00048] O termo “remineralização” tal como utilizado na presente invenção se refere à recuperação de minerais em água não contendo minerais em absoluto, ou em uma quantidade insuficiente, a fim de obter uma água que seja palatável. A remineralização pode ser conseguida através da adição de, pelo menos, carbonato de cálcio para a água a ser tratada. Opcionalmente, por exemplo, os benefícios de saúde para assegurar a ingestão adequada de alguns minerais essenciais e oligoelementos, substâncias adicionais podem ser misturadas no ou com o carbonato de cálcio e, em seguida, adicionados à água durante o processo de remineralização. De acordo com as diretrizes nacionais sobre a saúde humana e qualidade da água potável, o produto remineralizado pode conter minerais adicionais que contenham magnésio, potássio ou sódio, por exemplo, carbonato de magnésio, sulfato de magnésio, hidrogeno carbonato de potássio, hidrogeno carbonato de sódio ou outros minerais que contenham elementos traços essenciais.

[00049] Para o propósito da presente invenção, uma solução de carbonato de cálcio significa uma solução transparente de carbonato de cálcio em um solvente, em que a totalidade ou a quase totalidade do CaCCb foi dissolvido no solvente de modo a formar uma solução visualmente transparente. O solvente é de preferência água.

[00050] O termo “sólidos dissolvidos totais (TDS)” tal como utilizado na presente invenção é uma medida do teor total de todas as substâncias inorgânicas e orgânicas contidas em um líquido, em forma suspensa molecular, ionizada ou micro granular (coloidal sol). Em geral, a definição operacional é que os sólidos devem ser pequenos o suficiente para sobreviver a filtração através de uma peneira com um tamanho de abertura de dois micrômetros. Os sólidos dissolvidos totais podem ser estimados com um medidor de condutividade e são especificados em mg/L.

[00051] “Turbidez” no sentido da presente invenção descreve a opacidade ou turbidez de um líquido causada por partículas individuais (de sólidos em suspensão), que são geralmente invisíveis a olho nu. A medição da turbidez é um importante teste de qualidade da água e pode ser realizada com um nefelômetro. As unidades de turbidez de um nefelômetro calibrado como utilizado na presente invenção são especificadas como Unidades Nefelométricas de Turbidez (NTU). O processo da invenção para a remineralização da água compreende as etapas de (a) fornecimento de água de alimentação, (b) fornecimento de uma solução aquosa de carbonato de cálcio, em que a solução aquosa de carbonato de cálcio compreende carbonato de cálcio dissolvido e espécies de reação do mesmo, e (c) combinação da água de alimentação da etapa a) e a solução aquosa de carbonato de cálcio da etapa b).

[00052] A água de alimentação a ser utilizada no processo da invenção pode ser derivada de várias fontes. A água de alimentação de preferência tratada, pelo processo da presente invenção é a água do mar dessalinizada, água salobra ou água salgada, água residual tratada ou água natural, tal como a águas subterrâneas, águas superficiais ou de chuva.

[00053] De acordo com uma forma de realização da presente invenção, a água de alimentação não pode ser pré-tratada. Um pré-tratamento pode ser necessário, por exemplo, no caso de a água de alimentação ser derivada a partir de águas superficiais, águas subterrâneas ou águas de chuva. Por exemplo, para atingir as orientações de água potável, a água necessita ser tratada através da utilização de técnicas químicas ou físicas, de modo a remover os poluentes, tais como produtos orgânicos e minerais indesejáveis. Por exemplo, a ozonização pode ser utilizada como uma primeira etapa de pré-tratamento, seguida depois por coagulação, floculação, ou decantação como uma segunda fase de tratamento. Por exemplo, sais de ferro (III), tais como FeCISCU ou FeCb, ou sais de alumínio, tais como AICI3, AUCSO^s ou de polialumínio podem utilizados como agentes de floculação. Os materiais floculados podem ser removidos da água de alimentação, por exemplo, por meio de filtros de areia ou filtros de múltiplas camadas. Outros processos de purificação de água que podem ser utilizados para pré-tratar a água de alimentação são descritos, por exemplo, na EP 1 975 310, EP 1 982 759, EP 1 974 807, ou EP 1 974 806.

[00054] De acordo com uma outra forma de realização exemplar da presente invenção, a água do mar ou água salobra é em primeiro lugar, bombeada para fora do mar por captação em mar aberto ou captação subterrânea, tais como poços, e em seguida é submetida a pré-tratamentos físicos tais como os processos de peneiração, sedimentação ou remoção de areia. Dependendo da qualidade da água requerida, podem ser necessárias etapas adicionais de tratamento, tais como a coagulação e floculação, a fim de reduzir o potencial de incrustação nas membranas. A água do mar ou água salobra pré-tratada pode então ser destilada, por exemplo, usando vaporização instantânea em múltiplos estágios, destilação de efeito múltiplo, ou filtração por membrana, tais como ultrafiltração ou osmose reversa, para remover as partículas remanescentes e substâncias dissolvidas.

[00055] A solução aquosa de carbonato de cálcio da etapa b) foi preparada de preferência por uma das seguintes etapas: A) preparar uma suspensão aquosa de carbonato de cálcio em uma primeira etapa, e introduzir quer: (i) um composto gerador de dióxido de carbono, (ii) um composto gerador de dióxido de carbono e um ácido, ou (iii) um ácido em uma suspensão aquosa de carbonato de cálcio em uma segunda etapa, ou B) introduzir em uma primeira etapa, quer: (i) um composto gerador de dióxido de carbono, (ii) um composto gerador de dióxido de carbono e um ácido, ou (iii) um ácido na água a ser usada para a preparação da solução de carbonato de cálcio, e, em seguida, introduzir o carbonato de cálcio, quer na forma seca ou como uma suspensão em uma segunda etapa na água, ou C) introduzir uma suspensão de carbonato de cálcio e quer: (i) um composto gerador de dióxido de carbono, (ii) um composto gerador de dióxido de carbono e um ácido, ou (iii) um ácido s imultaneamente.

[00056] O composto gerador de dióxido de carbono utilizado é selecionado de entre dióxido de carbono gasoso, dióxido de carbono líquido, o dióxido de carbono sólido e um gás contendo dióxido de carbono, e de preferência composto gerador de dióxido de carbono é uma mistura gasosa de dióxido de carbono e outros gases tais como o dióxido de carbono contendo gases residuais esgotados de processos industriais, como processos de combustão ou processos de calcinação ou equivalente, ou o composto gerador de dióxido de carbono é o dióxido de carbono gasoso. Quando uma mistura gasosa de dióxido de carbono e outros gases, é usada, em seguida, o dióxido de carbono está presente na faixa de 8 a cerca de 99 % em volume, e de preferência na faixa de 10 a 25 % em volume, por exemplo, 20 % em volume.

[00057] O dióxido de carbono gasoso pode ser obtido a partir de um tanque de armazenamento, no qual é mantido na fase líquida. Dependendo da taxa de consumo de dióxido de carbono e do ambiente, tanques isolados tanto criogênica quanto convencionalmente podem ser utilizados. A conversão do dióxido de carbono líquido para o dióxido de carbono gasoso pode ser feita utilizando um vaporizador de ar aquecido, ou um sistema de vaporização elétrico ou a base de vapor. Se necessário, a pressão do dióxido de carbono gasoso pode ser reduzida antes da etapa de injeção, por exemplo, usando uma válvula redutora de pressão.

[00058] O dióxido de carbono gasoso pode ser injetado em uma corrente de água de alimentação a uma taxa controlada, formando uma dispersão de bolhas de dióxido de carbono na corrente e permitindo que as bolhas se dissolvam na mesma. Para exemplo, a dissolução de dióxido de carbono na água de alimentação pode ser facilitada ao proporcionar a corrente de água de alimentação a uma vazão de 40 a 60 mg/1 de acordo com a concentração de CO2 de partida no permeado/destilado, o valor final do pH alvo (excesso de CO2) e concentração de cálcio alvo final (CaCO3 adicionado).

[00059] De acordo com uma forma de realização exemplar, o dióxido de carbono é introduzido na água usada para a preparação da solução de carbonato de cálcio em uma região turbulenta da água, em que a turbulência pode ser criada, por exemplo, por uma restrição na tubulação. Por exemplo, o dióxido de carbono pode ser introduzido no estrangulamento de um Venturi colocado na tubulação. O estreitamento da área da seção transversal da tubulação no estrangulamento do venturi cria um fluxo turbulento de energia suficiente para quebrar o dióxido de carbono em bolhas relativamente pequenas e, portanto, facilitar a sua dissolução. De acordo com uma forma de realização, o dióxido de carbono é introduzido sob pressão na corrente de água. De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, a dissolução de dióxido de carbono na água utilizada para a preparação da solução de carbonato de cálcio é facilitada por um misturador estático.

[00060] Uma válvula de controle de fluxo ou outros meios podem ser usados para controlar a vazão de dióxido de carbono na água utilizada para a preparação da solução de carbonato de cálcio. Por exemplo, um bloco de dosagem de CO2 e um dispositivo de medição em linha de CO2 podem ser utilizados para controlar a taxa do fluxo de CO2. De acordo com uma forma de realização exemplar da invenção, o CO2 é injetado usando uma unidade combinada que compreende uma unidade de dosagem de CO2, um misturador estático e um dispositivo de medição de CO2 em linha.

[00061] O dióxido de carbono acidifica a água de alimentação, formando ácido carbônico. A quantidade de dióxido de carbono que é injetado na água de alimentação vai depender da quantidade de dióxido de carbono que já se encontra presente na água de alimentação. A quantidade de dióxido de carbono que já se encontra presente na água de alimentação, por sua vez, irá depender, por exemplo, do tratamento a montante da água de alimentação. Agua de alimentação, por exemplo, que foi dessalinizada por evaporação rápida irá conter um outro volume de dióxido de carbono, e, assim, um outro pH, do que a água de alimentação que foi dessalinizada por osmose reversa. Agua de alimentação, por exemplo, que foi dessalinizada por osmose reversa pode ter um pH de cerca de 5,3 e uma quantidade de CO2 de cerca de 1,5 mg/1.

[00062] A remineralização da água de alimentação é induzida por injeção da solução de carbonato de cálcio que compreende o carbonato de cálcio dissolvido e espécie de reação dos mesmos para a água de alimentação.

[00063] A solução de carbonato de cálcio, que é injetada na água de alimentação compreende o carbonato de cálcio dissolvido. De acordo com uma forma de realização, a concentração de carbonato de cálcio na solução é de 15 a 200 mg/L, de preferência de 30 a 150 mg/L, e mais de preferência de 100 a 125 mg/L, ou de 15 a 100 mg/L, de preferência de 20 a 80 mg/L, e mais de preferência de 40 a 60 mg/L.

[00064] O carbonato de cálcio utilizado para a preparação da solução aquosa de carbonato de cálcio da etapa b) possui um tamanho de partícula médio ponderai dso na faixa micrométrica. De acordo com uma forma de realização, o cálcio micronizado tem um tamanho de partícula médio ponderai dso de 0,1 a 100 pm, de 0,5 a 50 pm, de 1 a 15 pm, de preferência de 2 a 10 pm, mais de preferência de 3 a 5 pm, ou o carbonato de cálcio tem um tamanho de partícula médio ponderai dso de 1 a 50 pm, de 2 a 20 pm, de preferência de 5 a 15 pm, e mais de preferência de 8 a 12 pm.

[00065] Exemplos de carbonatos de cálcio adequados são o carbonato de cálcio moído, o carbonato de cálcio modificado ou carbonato de cálcio precipitado, ou uma mistura dos mesmos. Um carbonato de cálcio natural moído (CGC) pode ser derivado a partir, por exemplo, de um ou mais dentre mármore, calcário, giz, e/ou dolomita. Um carbonato de cálcio precipitado (PCC) pode apresentar, por exemplo, uma ou mais das formas cristalinas mineralógicas aragonítica, vaterítica e/ou calcítica. Aragonita é vulgarmente usada na forma acicular, enquanto vaterita pertence ao sistema de cristal hexagonal. Calcita pode formar formas escalenoédricas, prismáticas, esféricas e romboédricas. Um carbonato de cálcio modificado pode apresentar um carbonato de cálcio natural moído ou precipitado com uma modificação da estrutura interna e/ou de superfície, por exemplo, o carbonato de cálcio pode ser tratado ou revestido com um agente de tratamento de superfície de hidrofobização, tais como, por exemplo, um ácido carboxílico alifático ou um siloxano. O carbonato de cálcio pode ser tratado ou revestido para se tornar catiônicos ou aniônicos, por exemplo, um poliacrilato ou polidadmac.

[00066] De acordo com uma forma de realização da presente invenção, o carbonato de cálcio é um carbonato de cálcio moído (GCC). De acordo com uma forma de realização preferida, o carbonato de cálcio é um carbonato de cálcio moído com uma dimensão de partícula de 3 a 5 pm.

[00067] De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, o carbonato de cálcio compreende um teor de compostos insolúveis em HC1 de 0,02 a 2,5 % em peso, de 0,05 a 1,5 % em peso, ou de 0,1 a 0,6 % em peso, com base no peso total da carbonato de cálcio. De preferência, o teor de compostos insolúveis em HC1 do carbonato de cálcio não excede 0,6 % em peso, com base no peso total do carbonato de cálcio. O teor de compostos insolúveis em HCÍ pode ser, por exemplo, minerais, tais como quartzo, silicato ou mica.

[00068] Além do carbonato de cálcio, a solução de carbonato de cálcio pode conter outros minerais micronizados. De acordo com uma forma de realização, a solução de carbonato de cálcio pode compreender carbonato de magnésio micronizado, carbonato de cálcio e magnésio, por exemplo, calcário dolomítico, dolomita de calcário ou dolomita semiqueimada, óxido de magnésio, tais como a dolomita queimada, sulfato de magnésio, hidrogeno carbonato de potássio, hidrogeno carbonato de sódio ou outros sais minerais que contêm elementos traço essenciais.

[00069] De acordo com uma forma de realização da presente invenção, a solução do carbonato de cálcio é preparada antes de ser combinada com a água de alimentação. A preparação no local da solução de carbonato de cálcio pode ser preferida. A razão é que, quando a solução do carbonato de cálcio não é preparada no local e/ou recém preparada a adição de outros agentes, tais como estabilizantes, biocidas na solução de carbonato de cálcio pode ser necessária por razões de estabilização. No entanto, tais agentes podem ser os compostos indesejados em água remineralizada, por exemplo, por razões tóxicas ou pode inibir a formação de íons de Ca2+livremente disponíveis. De acordo com uma forma de realização preferida da presente invenção, o período de tempo entre a preparação da solução de carbonato de cálcio e a injeção da solução de carbonato de cálcio é suficientemente curto para evitar o crescimento bacteriano na solução de carbonato de cálcio. De acordo com uma forma de realização exemplar, o período de tempo entre a preparação da solução de carbonato de cálcio e a injeção da solução de carbonato de cálcio é menor do que 48 horas, menor do que 24 horas, menor do que 12 horas, menor do que 5 horas, menor do que 2 horas ou menor do que 1 hora. De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, a solução injetada satisfaz os requisitos microbiológicos de qualidade especificados pelas diretrizes internacionais para a água potável.

[00070] A solução de carbonato de cálcio pode ser preparada, por exemplo, usando um misturador tal como um agitador mecânico para soluções, ou um dispositivo específico de mistura pó-líquido para as soluções mais concentradas de carbonato de cálcio, ou um reator de circuito fechado. De acordo com uma forma de realização da presente invenção, a solução do carbonato de cálcio é preparada utilizando uma máquina de mistura, na qual a máquina de mistura permite a mistura e dosagem simultâneas da solução de carbonato de cálcio.

[00071] A água utilizada para preparar a solução pode, por exemplo, ser água destilada, água de alimentação ou água industrial. De acordo com uma forma de realização preferida da invenção, a água usada para preparar a solução de água de alimentação é, por exemplo, permeado ou destilado obtido a partir de um processo de dessalinização. De acordo com uma forma de realização exemplar, a água utilizada para preparar a solução de carbonato de cálcio é dióxido de carbono acidificado. Sem estar ligado a qualquer teoria, acredita-se que tal pré-tratamento por CO2 da água utilizada para preparar a solução de carbonato de cálcio aumenta a dissolução de carbonato de cálcio na água, e, assim, diminui o tempo de reação.

[00072] De acordo com uma forma de realização, a solução de carbonato de cálcio que compreende carbonato de cálcio dissolvido é injetada diretamente em uma corrente de água de alimentação. Por exemplo, a solução de carbonato de cálcio pode ser injetada na corrente de água de alimentação a uma taxa controlada por meio de uma bomba que se comunica com um recipiente de armazenamento para a solução. De preferência, a solução de carbonato de cálcio pode ser injetada na corrente de água de alimentação a uma taxa de 1 a 200 1/m3 de água de alimentação, dependendo da concentração da solução e da concentração final na água remineralização. De acordo com uma outra forma de realização, a solução de carbonato de cálcio que compreende carbonato de cálcio dissolvido é misturada com a água de alimentação de uma câmara de reação, por exemplo, usando um misturador tal como um misturador mecânico. De acordo com ainda uma outra forma de realização, a solução de carbonato de cálcio é injetada em um tanque que recebe todo o fluxo de água de alimentação.

[00073] De acordo com uma forma de realização da presente invenção, apenas uma parte da água de alimentação é remineralizada por injeção da solução de carbonato de cálcio, e, subsequentemente, a água remineralizada é misturada com água de alimentação não tratada. Opcionalmente, apenas uma parte da água de alimentação é remineralizada a uma concentração de carbonato de cálcio alta em comparação com o valor alvo final, e, subsequentemente, a água remineralizada é misturada com água de alimentação não tratada.

[00074] De acordo com uma outra forma de realização, a solução concentrada de carbonato de cálcio ou uma parte da solução concentrada de carbonato de cálcio é separada por filtração, por exemplo, por ultrafiltração, para reduzir ainda mais o nível de turbidez da água remineralização.

[00075] Para o propósito da presente invenção, o termo “solução concentrada de carbonato de cálcio” é para ser entendido como uma solução de carbonato de cálcio que contém a maior quantidade possível de carbonato de cálcio dissolvido no respectivo solvente. Esta maior quantidade possível de carbonato de cálcio dissolvido pode ser determinada por métodos conhecidos das pessoas versadas na técnica, tais como a medição da condutividade, ou a medição da dureza por titulação.

[00076] A qualidade da água remineralizada pode, por exemplo, ser avaliada pelo índice de saturação de Langelier (LSI). De acordo com uma forma de realização, a água remineralizada tem um índice de saturação Langelier de -1 a 2, de preferência de -0,5 a 0,5, mais de preferência de -0,2 a 0,2. De acordo com uma outra forma de realização, a água remineralizada tem um índice de densidade de sedimento SDI15 menor do que 5, de preferência menor do que 4, e o mais preferido menor do que 3. De acordo com ainda uma outra forma de realização, a água remineralizada tem um índice de incrustação de membrana MFIo,45 menor do que 4, de preferência menor do que 2,5, o mais preferido menor do que 2. A avaliação pode ser feita, por exemplo, através da medição do pH da água de alimentação não tratada continuamente. Dependendo do sistema de remineralização, o pH do pH tratado pode ser medido, por exemplo, em uma corrente de água tratada, na câmara de reação, em que a solução de carbonato de cálcio e a água de alimentação são misturadas, ou em um tanque de armazenamento para a água remineralizada. De acordo com uma forma de realização da presente invenção, o pH é medido de 30 min, 20 min, 10 min, 5 min ou 2 minutos após a etapa de remineralização. A medição do valor de pH pode ser feita à temperatura ambiente, ou seja, a cerca de 20°C.

[00077] De acordo com uma forma de realização exemplar da invenção, a quantidade de solução injetada de carbonato de cálcio é controlada por meio da detecção do valor do pH da água de alimentação tratada. Em alternativa ou adicionalmente, a quantidade de solução injetada de carbonato de cálcio é controlada pela detecção de parâmetros tais como alcalinidade, dureza total, condutividade, concentração de cálcio, concentração de CO2, sólidos dissolvidos totais, ou turbidez. De acordo com uma forma de realização, o processo da presente invenção compreende ainda as etapas de (d) medir um valor de parâmetro da água remineralizada, em que o parâmetro é selecionado a partir do grupo que compreende a alcalinidade, dureza total, condutividade, concentração de cálcio, pH, concentração de CO2, sólidos dissolvidos totais, ou turbidez da água remineralizada, (e) comparar o valor do parâmetro medido com um valor de parâmetro predeterminado, e (f) proporcionar a quantidade de solução injetada de carbonato de cálcio, com base na diferença entre a medição e o valor do parâmetro predeterminado.

[00078] De acordo com uma forma de realização, o valor do parâmetro predeterminado é um valor de pH, em que o valor de pH é de 5,5 a 9, de preferência de 7 a 8,5.

[00079] A Fig. 1 mostra um esquema de um aparelho que pode ser usado para operar o método da invenção. Nesta forma de realização, a água de alimentação flui de um reservatório (1) para dentro de uma tubulação (2). Um outro tubo (12) está disposto entre o reservatório (1) e um tanque de armazenagem (9). O tubo (12) tem uma entrada de gás (5) através da qual o dióxido de carbono a partir de uma fonte de dióxido de carbono (4) pode ser injetado na água de alimentação para preparar água acidificada por CO2, em uma primeira etapa. Um misturador (8) está conectado ao tubo (12) a jusante do reservatório (1). No misturador (8), a solução do carbonato de cálcio é preparada no local por mistura de água, que é obtida a partir do reservatório (1) através do tubo (12) e o carbonato de cálcio obtido a partir de um recipiente de armazenamento (7). Um tanque de armazenamento (9) pode estar em conexão com o tubo (12). Quando está presente, ele é fornecido após o misturador (8), a fim de conservar a solução de carbonato de cálcio antes da sua introdução na corrente de água de alimentação. Uma entrada (10) está localizada a jusante do reservatório (1) na tubulação (2) através da qual a solução de carbonato de cálcio que compreende carbonato de cálcio dissolvido proveniente do misturador (8) é injetada na corrente de água de alimentação, através do tanque de armazenamento (9), quando presente. O pH da água remineralizada pode ser medido a jusante da entrada de pasta fluida (10) em um ponto de amostra (11). De acordo com uma forma de realização, a vazão da água de alimentação é de 20000 e 500000 m3 por dia.

[00080] A Fig. 2 mostra uma outra forma de realização da presente invenção. Nesta forma de realização, a suspensão aquosa de carbonato de cálcio é preparada em uma primeira etapa através da introdução do carbonato de cálcio obtido a partir de um recipiente de armazenamento (7) na água de alimentação, que é obtida a partir do reservatório (1) e flui através do tubo (12). Em uma segunda etapa, o dióxido de carbono a partir de uma fonte de dióxido de carbono (4) é combinado com a água de tubo (12) que já contém a suspensão de carbonato de cálcio no misturador (8). Então, a água que contém a suspensão de carbonato de cálcio e o dióxido de carbono são misturados a fim de obter a solução do carbonato de cálcio que compreende carbonato de cálcio dissolvido. Através da entrada (10) localizada na tubulação (2) a jusante do reservatório (1), a solução de carbonato de cálcio que compreende carbonato de cálcio dissolvido proveniente do misturador (8) é então injetada na corrente de água de alimentação. O pH da água remineralizada pode ser medido a jusante da entrada de pasta fluida (10) em um ponto de amostra (11). De acordo com uma forma de realização a vazão da água de alimentação é de 20000 e 500000 m3 por dia.

[00081] Note-se que o tanque de armazenamento (9) é uma característica opcional para a realização do processo da presente invenção. Em outras palavras, o tanque de armazenamento (9) não tem de estar presente em formas de realização da presente invenção. Neste caso, a solução de carbonato de cálcio é injetada diretamente a partir do misturador (8) na corrente de água de alimentação da tubulação (2) através da entrada (10).

[00082] O processo da invenção pode ser usado para produzir água potável, água de recreação, tais como água para piscinas, água industrial para aplicações de processo, água de irrigação, ou água para recarga de aquífero ou poço.

[00083] De acordo com uma forma de realização, as concentrações de dióxido de carbono e carbonato de cálcio na água remineralizada atendem os valores necessários para a qualidade da água potável, que são estabelecidos pelas diretrizes nacionais. De acordo com uma forma de realização, a água remineralizada obtida pelo processo da invenção tem uma concentração de cálcio de 15 a 200 mg/L de CaCCh, de preferência de 30 a 150 mg/L, e mais de preferência de 40 a 60 mg/L, ou de preferência a partir de 50 a 150 mg/L como CaCCh, e mais de preferência de 100 a 125 mg/L como CaCCU No caso de que a solução compreende ainda um sal de magnésio tal como o carbonato de magnésio, ou sulfato de magnésio, a água remineralizada obtida pelo processo da invenção poderá ter uma concentração de magnésio de 5 a 25 mg/L, de preferência de 5 a 15 mg/L, e mais de preferência de 8 a 12 mg/L.

[00084] De acordo com uma forma de realização da presente invenção, a água remineralizada tem uma turbidez menor do que 5,0 NTU, menor do que 1,0 NTU, menor do que 0,5 NTU, ou menor do que 0,3 NTU.

[00085] De acordo com uma forma de realização exemplar da presente invenção, a água remineralizada tem um LSI de -0,2 a 0,2, uma concentração de cálcio de 15 a 200 mg/L, uma concentração de magnésio de 5 a 25 mg/L, uma alcalinidade entre 100 e 200 mg/L como CaCCE, um valor de pH entre 7 e 8,5, e uma turbidez menor do que 0,5 NTU.

[00086] De acordo com uma forma de realização da presente invenção, uma etapa de remoção de partículas é efetuada após a mineralização, por exemplo, para reduzir o nível de turbidez da água remineralizada. De acordo com uma forma de realização de uma etapa de sedimentação é realizada. Por exemplo, a água de alimentação e/ou água remineralizada pode ser canalizada para um tanque de armazenamento ou clarificador para reduzir ainda mais o nível de turbidez da água. De acordo com uma outra forma de realização, as partículas podem ser removidas por decantação. Em alternativa, pelo menos uma parte da água de alimentação e/ou água remineralizada pode ser filtrada, por exemplo, por ultrafiltração, para reduzir ainda mais o nível de turbidez da água.

Exemplos Métodos de medição: Área de superfície específica BET

[00087] A área de superfície específica BET (também designada como SSA) foi determinada de acordo com a norma ISO 9277 utilizando um Tristar II 3020 vendido pela empresa MICROMERITICS ™.

Distribuição de tamanho de partículas (% em massa de partículas com um diâmetro < X nm) e diâmetro de partícula médio ponderai (dso) de material particulado (dso (um) Sedigraph ™ 5100

[00088] O diâmetro de partícula médio ponderai e a distribuição de massa do diâmetro das partículas de um material particulado foram determinados através do método de sedimentação, ou seja, a análise do comportamento de sedimentação em um campo gravimétrico. A medição é feita com um Sedigraph 5100 ™ vendido pela empresa MICROMERITICS™.

[00089] O método e o instrumento são conhecidos pelas pessoas versadas na técnica e são normalmente utilizados para determinar o tamanho de partículas de cargas e pigmentos. As amostras foram preparadas por adição de uma quantidade de produto correspondendo a 4 g de PCC seco a 60 ml de uma solução aquosa de 0,1 %, em peso, de Na4P2Ü7. As amostras foram dispersas durante 3 minutos usando um agitador de alta velocidade (Polytron PT 3000/3100 a 15000 rpm). Em seguida, ela foi submetida a ultrassom, utilizando um banho ultrassónico durante 15 minutos e em seguida adicionada à câmara de mistura do Sedigraph.

Peso de sólidos (% em peso) de um material em suspensão

[00090] O peso de sólidos (chamados também de teor de sólidos de um material) foi determinado dividindo-se o peso do material sólido com o peso total da suspensão aquosa.

[00091] O peso do material sólido foi determinado por pesagem do material sólido obtido por evaporação da fase aquosa da suspensão e secagem do material obtido até um peso constante.

[00092] Os exemplos que se seguem apresentam a preparação das diversas soluções de carbonato de cálcio em várias concentrações, que foram preparadas a partir de uma faixa de produtos de carbonato de cálcio de acordo com as suas propriedades físicas e químicas, por exemplo, rochas de carbonato, tamanho de partícula médio, teor de compostos insolúveis, e assim por diante.

[00093] A Tabela 1 a seguir resume os diferentes produtos de carbonato de cálcio utilizados durante os testes de remineralização.

Tabela 1 [11É de notar que todos os carbonatos de cálcio acima listados estão comercialmente disponíveis a partir de Omya, Suíça.

A. Exemplos de Laboratório:

[00094] Três amostras foram avaliadas para este estudo, a amostra A é um carbonato de cálcio de calcário da França e as amostras B e C são um carbonato de cálcio de mármore fornecido a partir da mesma instalação, na Austrália, mas com pesos diferentes de tamanho de partícula médio.

[00095] A Tabela 2 resume os diferentes produtos utilizados durante os testes de remineralização realizados em escala de laboratório.

Tabela 2

[00096] A água utilizada para estes testes de remineralização era a água que foi obtida por osmose reversa (RO), e que tem a seguinte qualidade média:

[00097] O dióxido de carbono utilizado é comercialmente disponível como “Kohlendioxid 3.0” de PanGas AG, Dagmersellen, Suíça. A pureza é > 99,9 % em Vol..

A.l Concentração máxima de carbonato de cálcio dissolvido na solução; Preparação de uma solução de carbonato de cálcio

[00098] A concentração máxima de carbonato de cálcio dissolvido em água de RO (osmose reversa), foi investigada através da mistura de CaCOs com água de RO que foi pré-dosada com dióxido de carbono (CO2). Em condições acidificadas por CO2, é esperado dissolver até 1 g de CaCOs. Todos os testes de laboratório foram executados por batelada de 1L de água de RO com pré-dosagem de CO2 de 1,5 L/min por 30 segundos através de um bocal de vidro colocado na amostra de água de RO.

Tabela 3

[00099] A alcalinidade máxima a partir dos quatro sobrenadantes era 466,8 mg/L como CaCOs. Esta alcalinidade máxima foi obtida no sobrenadante preparado pela adição de 1,0 g/L de CaCOs em água de RO acidificada por CO2. No entanto algum precipitado pode ainda ser observado na parte inferior do frasco.

[000100] As amostras de carbonato de cálcio de mármore B e C são produzidas a partir de um único local de produção, mas tem diferente tamanho de partícula médio ponderai. Ambos os produtos foram também testados para a determinação da concentração máxima de CaCOs dissolvido em água de RO acidificada por CO2.

[000101] Este teste foi realizado sob as mesmas condições que para os ensaios anteriores. As concentrações de CaCOs iniciais utilizadas foram de 0,5 e 0,7 g/L para ambas as amostras B e C. Os sobrenadantes obtidos após 24 horas de sedimentação foram recolhidos e analisados.

[000102] A Tabela 4 mostra os diferentes resultados obtidos para a preparação das diversas soluções de CaCOs concentradas em água acidificada por CO2 utilizando amostras B e C, em duas concentrações diferentes de CaCOs na RO.

Tabela 4

[000103] Como se pode deduzir a partir da Tabela 4, a alcalinidade máxima dos quatro sobrenadantes foi obtida por meio da adição de 0,7 g/L de CaCCh em água de RO acidificada por CO2, e atingiu 529,0 e 516,4 mg/L como CaCOs para os sobrenadantes preparados a partir de amostra B e amostra C, respectivamente. A alcalinidade do sobrenadante preparado a partir da amostra C, com uma concentração inicial de 0,5 g/L foi menor do que o esperado. A razão para isto não é clara, mas é provavelmente devido a uma dosagem imprecisa.

[000104] No entanto, ela se encaixa com os valores mais baixos também observados para a condutividade e turbidez. No entanto, algum precipitado também pode ser observado na parte inferior do frasco.

A.2 Alteração de pH durante a remineralização com carbonato de cálcio:

[000105] Alguns testes de remineralização foram realizados dosando as soluções de CaCCb concentradas de mármore de CaCCb (amostras B e C) para a água de RO. Diluindo a solução de CaCOs concentrado na água de RO, as propriedades adequadas para a água tratada pode ser conseguida.

[000106] O volume de solução de CaCOs concentrado adicionado à água de RO foi calculado de acordo com a sua alcalinidade, visando o aumento da alcalinidade de 45 mg/L como CaCOs. Esta dose corresponde a um fator de diluição de 8 a 12 no que diz respeito à alcalinidade inicial das soluções de CaCOs. A água de RO utilizada para estes testes de remineralização tinha um valor de pH de 5,32, e a alcalinidade foi de 6,32 mg/L de CaCOs.

[000107] Depois de 2 minutos de mistura, a amostragem foi realizada e a condutividade e turbidez foram medidas, dando valores entre 107 a 118 pS/cm e 0,4 a 0,6 NTU, respectivamente. Após 10 minutos, o pH e alcalinidade finais também foram medidos fornecendo valores de pH de 6,3 a 6,4, e 50 a 53 mg/L como CaCOi para a alcalinidade final, respectivamente.

[000108] A Tabela 5 mostra os diferentes resultados obtidos para a remineralização da água de RO por dosagem de uma solução CaCO?, concentrada de amostras B e C para a água de RO (adição de 45 mg/L de CaCOs).

Tabela 5 [1] medido 10 minutos após a adição da solução de CaCO3 à água de RO. [2] medido 2 minutos após a adição da solução de CaCO3 à água de RO.

[000109] A partir de pH 5,32 de água de RO a adição das soluções de CaCO3 induziram uma mudança rápida do pH até 6,3 a 6,4, e dentro de poucos minutos, o pH atinge um estado de equilíbrio. O pH final é menor do que os valores alvo entre 7,0 e 8,5. Suspeita-se que o CO2 foi sobredosado durante este teste.

[000110] Como uma conclusão para as soluções concentradas de CaCO3 em água de RO saturada por CO2, os valores máximos para a alcalinidade era em números arredondados 470 mg/L como CaCO3 para a amostra A de calcário, e entre 520 e 530 mg/L como CaCO3 para amostras de mármore B e C. A remineralização com soluções concentradas de CaCO3 apresentou um aumento rápido do pH, e o pH estabilizado foi obtido dentro de alguns minutos. O pH final mostra valores entre 6,3 e 6,4 para a remineralização de água de RO até à alcalinidade de 50 mg/L, como CaCO3, começando com água de RO de um pH de 5,5, e uma alcalinidade de 6 mg/L como CaCO3.

B. exemplos em escala piloto: B.1 Unidade de remineralização piloto 1;

[000111] Após os testes iniciais de remineralização em escala de laboratório, o teste piloto teve como objetivo estudar o desempenho de processos em uma escala maior. Diferentes tipos de carbonato de cálcio também foram testados nesta unidade piloto. A água utilizada era água deionizada em vez de água de osmose reversa. O dióxido de carbono utilizado é comercialmente disponível como “Kohlendioxid 3.0” de PanGas AG, Dagmersellen, Suíça. A pureza é > 99,9 % em Vol..

[000112] A unidade piloto consiste em um recipiente de mistura de 100 L, onde o CaCOs em forma de pó e a água deionizada foram misturados no início de cada ensaio. A solução de CaCOs resultante foi então bombeada através do reator tubular a uma pressão de até 2 bar. O CO2 foi administrado no início do reator tubular, a uma vazão definida, e a água remineralizada fluiu então através do reator tubular para permitir a dissolução completa do CaCOs na água. Amostras das soluções de CaCOs concentradas foram colhidas no final do tubo, e pH, condutividade e turbidez foi medida.

[000113] A água deionizada usada para esses testes tiveram a seguinte qualidade média:

B.1.1 Concentração máxima de carbonato de cálcio dissolvido na solução (Amostra A):

[000114] A concentração máxima de carbonato de cálcio dissolvido em água deionizada, também foi testada em uma unidade piloto em um modo contínuo. Os testes piloto foram realizados sob condições ácidas por dosagem de dióxido de carbono (CO2) para uma suspensão de carbonato de cálcio em água. De acordo com os testes de laboratório anteriores, a alcalinidade máxima foi obtida por concentração inicial entre 500 e 700 mg/L de carbonato de cálcio em água deionizada sob condições acidificadas por CO2. Para todos os testes piloto, uma solução tendo uma concentração inicial de carbonato de cálcio foi misturada com a água deionizada e foi bombeada através de um reator tubular a uma vazão média de 15 L/h sob uma pressão de cerca de 2 bar.

[000115] O carbonato de cálcio de calcário (Amostra A) foi utilizado para o teste piloto inicial com concentrações iniciais de 0,5, 0,6, 0,7 g/L de CaCCh em água acidificada por CO2. O tempo de residência no reator tubular era de cerca de 45 minutos e, quando um estado estacionário foi alcançado, as soluções de carbonato de cálcio concentrado resultantes foram recolhidas na saída do reator tubular e analisadas quanto ao pH, turbidez, condutividade e alcalinidade.

[000116] A Tabela 6 mostra os diferentes resultados obtidos para a preparação da solução concentrada de CaCCh em água acidificada por CO2 usando amostra A em diferentes concentrações iniciais de CO3 na água deionizada.

Tabela 6

[000117] Como pode ser visto a partir da Tabela 6, a alcalinidade máxima (dentro da faixa de dose usada) quando se utiliza a amostra A foi obtida por adição de 0,7 g/L de CaCCb na água de alimentação acidificada por CO2 e atingiu 458 mg/L como CaCCb, para 0 que a turbidez era de 3,03 NTU.

B.1.2 Diferentes tipos de carbonato de cálcio:

[000118] O carbonato de cálcio de calcário (amostra A) da França foi comparado com outros produtos de carbonato de cálcio para a preparação de uma solução concentrada de carbonato de cálcio. A partir de duas instalações de produção diferentes, dois carbonatos de cálcio de mármore com diferentes tamanhos de partículas médios ponderais foram testados, ou seja, a amostra D e amostra E foram produzidas na mesma instalação na Áustria, mas têm um tamanho de partícula médio ponderai de 3,3 e 8,0 pm, respectivamente. Da mesma forma a amostra F e amostra G foram produzidas na mesma instalação na França, e têm um tamanho de partícula médio ponderai de 4,4 e 10,8 pm, respectivamente. A principal diferença entre os dois locais de produção é a qualidade do material de partida, com um alto teor de compostos insolúveis de 2,0 % para a primeira unidade (amostras D e E) e um teor de compostos insolúveis baixo de 0,2 % para a segunda instalação (amostras F e G). O último produto testado, amostra H, era um produto de carbonato de cálcio precipitado (PCC) da Áustria, que é muito puro e fino.

[000119] A Tabela 7 resume os diferentes produtos de carbonato de cálcio utilizados durante os testes de remineralização realizados em escala piloto.

Tabela 7

[000120] Os testes piloto foram realizados com uma concentração de partida para cada produto de carbonato de cálcio de 0,5 g/L de CaCO?, em água acidificada por CO2. O tempo de residência no reator tubular era o mesmo que nos ensaios-piloto anteriores, ou seja, cerca de 45 minutos com uma vazão de 15 L/h. Quando um estado de equilíbrio foi alcançado, as soluções de carbonato de cálcio concentrado resultantes foram recolhidas na saída do reator tubular e analisadas quanto ao pH, turbidez, condutividade e alcalinidade.

[000121] A Tabela 8 mostra os diferentes resultados obtidos para a preparação das soluções de CaCCL concentradas em água acidificada por CO2 com diferentes carbonatos de cálcio para uma concentração de CaCO3 definida na água deionizada.

Tabela 8

[000122] Como pode ser visto a partir da Tabela 8, quando amostrado na saída do reator tubular, solução concentrada de carbonato de cálcio com a alcalinidade máxima foi obtida quando se utiliza o produto de carbonato de cálcio precipitado (PCC) (amostra A). No entanto, a turbidez medida para a solução concentrada de carbonato de cálcio não é o valor mínimo obtido para esta série de testes. Em comparação com todos os produtos de mármore (amostras D, E, F, G), o carbonato de cálcio de calcário (amostra A) apresentara valores baixos de turbidez. Ao comparar os dois produtos de diferentes tamanhos de partículas, por exemplo, como amostras D e E, ou como amostras F e G, foi verificado surpreendentemente que quanto maior for o tamanho da partícula médio, a turbidez inferior pode ser alcançada. No entanto, como seria de esperar, quanto mais baixa for o tamanho da partícula médio, maior serão a condutividade e a alcalinidade finais.

B.1.3 Diluição para atingir concentração de remineralização:

[000123] Para satisfazer as qualidades de água alvo, a solução concentrada de carbonato de cálcio foi dissolvida com água deionizada. Fatores de diluição foram definidos de acordo com a alcalinidade inicial do carbonato de cálcio concentrado com o objetivo de diminuir a alcalinidade abaixo de 45 mg/L como CaCOs. O pH final foi ajustado para 7,8 com uma solução de NaOH a 5 % em peso, e a turbidez final foi medida.

[000124] A Tabela 9 mostra os diferentes resultados para a água remineralizada obtida por dosagem de uma solução concentrada de amostra A CaCOs para a água deionizada (adição de 45 mg/L de CaCOs).

Tabela 9

[000125] Como se pode deduzir a partir da Tabela 9, o menor nível de turbidez para estes testes de remineralização usando um concentrado de carbonato de cálcio foi de 0,39 NTU (arredondado para 0,4 NTU). Os outros testes deram níveis de turbidez mais elevados entre 0,8 e 1,0 (valores arredondados de 0,97 e 1,03) NTU.

[000126] Na sequência de uma respectiva orientação da OMS, existe muito provavelmente, no futuro, a demanda para também ajustar o teor de compostos de magnésio solúveis em água potável final a cerca de 10 mg/L de Mg.

[000127] Foi feita uma tentativa para ajustar o teor de Mg na solução por meio de mistura de um sal de magnésio à amostra A de carbonato de cálcio antes de introduzir a solução no reator tubular. MgSCU foi selecionado como o sal de Mg solúvel, no entanto, é mencionado que o nível final de sulfato na água deve ainda permanecer na faixa permitida (< 200 ppm), especialmente quando a água tratada é utilizada para aplicações de agricultura. Fatores de diluição, também foram definidos de acordo com a alcalinidade inicial do carbonato de cálcio concentrado com o objetivo de diminuir a alcalinidade abaixo de 45 mg/L como CaCO?,. O pH final foi ajustado para 7,8 com uma solução de NaOH a 5 % em peso, e a turbidez final foi medida.

[000128] A Tabela 10 mostra os resultados diferentes para a água remineralizada obtida por dosagem de uma solução concentrada de CaCCh da amostra A e de sulfato de magnésio em água deionizada (adição de 45 mg/L de CaCO3).

Tabela 10

[000129] Algumas amostras de água remineralizada foram enviadas para um laboratório de controle de qualidade da água, a fim de avaliar todas as propriedades da água potável. Por exemplo, a água remineralizada obtida usando apenas o carbonato de cálcio e que mostrou o nível de turbidez mais baixo foi obtida a partir dos Testes N° 12 e N ° 15. A água remineralizada obtida pela utilização de uma mistura de carbonato de cálcio e sulfato de magnésio e que mostrou o menor nível de turbidez foi obtida a partir do Teste n ° 17. Estas três amostras foram enviadas para Carintian Institut para Análise de Alimentos e Controle de Qualidade, na Áustria, para análise, e como amostras de água foram aprovadas pelo instituto por estar em conformidade com as diretrizes rígidas para austríacos para a qualidade da água potável e com orientações da OMS para magnésio solúvel.

[000130] A Tabela 11 mostra a qualidade da água potável para a água remineralizada obtida por dosagem de uma solução concentrada de amostra A CaCOs para a água deionizada (adição de 45 mg/L de CaCOs).

Tabela 11

B.2 Unidade piloto de remineralização 2:

[000131] Após os testes de remineralização piloto inicial, uma nova série de ensaios em escala piloto foram realizados em outra unidade remineralização capaz de trabalhar em uma faixa de pressão de 2 a 7 bar, uma vazão de água de RO entre 300 e 400 L/h, e uma dosagem de CO2 entre 1,1 e 5,5 L/min. O dióxido de carbono utilizado é comercialmente disponível como “Kohlendioxid 3.0” de PanGas AG, Dagmersellen, Suíça. A pureza é > 99,9 % em Vol.

[000132] A unidade piloto consiste em um recipiente de mistura de 60 L, onde o CaCOs em forma de pó e a água de RO foram introduzidos nos momentos definidos (isto é, mais do que uma vez).

[000133] A solução de CaCOs resultante foi então bombeada através de um misturador, onde o CO2 foi dosado a uma vazão definida, e a solução de CaCOs concentrada foi passada através de um tubo para permitir a dissolução completa do CaCOs na água. O tempo de residência no reator tubular era de cerca de 45 minutos e, quando um estado estacionário foi alcançado, as soluções de carbonato de cálcio concentrado resultantes foram recolhidas na saída do reator tubular e analisadas quanto ao pH, turbidez, condutividade e alcalinidade.

B.2.1 Diferentes pressões de trabalho:

[000134] Diferentes pressões de trabalho foram testadas na unidade piloto de remineralização acima descrita, a fim de estudar o efeito da pressão sobre a dissolução de carbonato de cálcio em água de RO sob condições ácidas, com o dióxido de carbono (CO2). De acordo com os resultados do primeiro teste piloto, uma concentração inicial de 500 mg/L de carbonato de cálcio em água de RO foi preparada, e a solução resultante foi dosada com um excesso de CO2. Os testes piloto executados em diferentes pressões de trabalho tinha uma vazão de 3001/h, e a pressão variou entre 2 e 7 bar. O carbonato de cálcio utilizado para estes testes piloto foi um calcário da França (Amostra A).

[000135] A Tabela 12 mostra os diferentes resultados obtidos para a preparação da solução concentrada de CaCOs em água acidificada por CO2 usando uma amostra com uma concentração de 0,5 g/L de CaCOs na água de RO com diferentes pressões e para uma vazão de CO2 de 3,3 L/min.

Tabela 12

[000136] Estes testes piloto mostraram que nestas condições, o teste de uma pressão mais alta não melhora a dissolução do CaCO3 resultando em maior nível de turbidez para pressões mais elevadas testadas. Uma das consequências do uso de uma pressão mais elevada é o aumento da temperatura da solução de CaCO3 que é devido às bombas. Portanto, a água remineralizada que sai da unidade piloto está mais quente, o que pode ter um impacto sobre a solubilidade do CO2 na água. Em outras palavras, quanto maior a temperatura da água, menor será a dissolução de CO2 na água. Como consequência do esquema de reação abaixo: CaCO3 + CO2 + H2O Ca2+ + 2 HCO3

[000137] Há menos CaCO3 dissolvido na solução, 0 que por sua vez leva a um nível de turbidez superior, devido à quantidade de CaCO?, não dissolvido.

B.2.2 Diferentes vazões de CO2:

[000138] E altamente suspeitado que a dosagem de CO2 terá um impacto significativo sobre a taxa de dissolução do CaCO3 na água de RO. Por conseguinte, diferentes vazões de CO2 foram testadas para a preparação da solução concentrada de CaCO3. Todos os testes foram realizados utilizando o mesmo protocolo descrito para os testes anteriores para uma pressão definida, mas com diferentes vazões de CO2.

[000139] A Tabela 13 mostra os diferentes resultados obtidos para a preparação da solução concentrada de CaCO3 em água acidificada por CO2 usando uma amostra com uma concentração de 0,5 g/L de CaCO3 na água de RO, a uma pressão de 5,5 bar, utilizando diferentes vazões de CO2.

Tabela 13

[000140] Pode ser visto a partir dos resultados apresentados na Tabela 13, que sob as condições testadas, a solubilidade do CaCCb na água de RO pode ser melhorada quando se aumenta a vazão de CO2. Isto pode ser obtido a partir do aumento da condutividade e uma diminuição da turbidez na saída do tubo de reação, quando se aumenta a vazão de CO2.

B.2.3 Tempo de residência:

[000141] Estudou-se também o tempo de residência atribuído para a dissolução de CaCCb ocorrer. A este respeito, os testes piloto foram realizados usando um único ou dois tubos ligados um após o outro. Esta configuração permitiu duplicar o tempo de residência de aproximadamente 45 minutos para um tubo de cerca de 90 minutos para dois tubos conectados, e, por conseguinte, estudar o impacto do tempo de residência na turbidez e na condutividade resultantes.

[000142] A Tabela 14 mostra os diferentes resultados obtidos para a preparação da solução concentrada de CaCO? em água acidificada por CO2 usando uma amostra com uma concentração de 0,5 g/L de CaCCh na água de RO, com uma vazão de CO2 e pressão definidas para diferentes tempos de residência.

Tabela 14

[000143] Os dois conjuntos de testes apresentados na Tabela 14 mostram claramente que o tempo de residência tem um efeito direto sobre a dissolução de CaCOs na água de RO para ambas as condições testadas, ou seja Testes n 0 28 e n 0 29, e os Testes n 0 30 e n °. 31. Pode claramente ser visto que quanto maior for o tempo de residência, menor é a turbidez, respectivamente, e maior será a condutividade.

C. Exemplos adicionais: Mármore/Calcário

[000144] Os exemplos que se seguem apresentam a preparação das soluções concentradas de hidrogeno carbonato de cálcio na água de osmose reversa (RO) por meio de dosagem de CO2 em uma suspensão de carbonato de cálcio, e a filtração da suspensão resultante através de uma membrana de ultrafiltração a fim de remover o restante dos compostos insolúveis.

[000145] Dois produtos de carbonato de cálcio foram selecionados de acordo com suas propriedades físicas e químicas, por exemplo, rochas de carbonato, tamanho de partícula médio, teor de compostos insolúveis, e área de superfície específica e foram comparados uns com os outros no que diz respeito com a turbidez e condutividade finais das soluções filtradas e concentradas de hidrogeno carbonato de cálcio.

[000146] A seguinte Tabela 15 resume os diferentes produtos de carbonato de cálcio utilizados durante os ensaios piloto para a preparação de soluções de hidrogeno carbonato de cálcio.

Tabela 15 [1] É de notar que todos os carbonatos de cálcio acima mencionados encontram-se comercialmente disponível a partir da empresa Omya, Suíça.

[000147] A água de RO utilizada para estes testes tem a seguinte qualidade média:

C.l. Exemplos em escala piloto:

[000148] Uma série de testes em escala piloto foi realizada em um sistema de reator sob as seguintes condições de trabalho:

[000149] Pressão: ~ 2,5 bar, e vazão: 300 L/h e dosagem de CO2: de 3,3 L/min.

[000150] O dióxido de carbono utilizado é comercialmente disponível como “Kohlendioxid 3.0” de PanGas AG, Dagmersellen, Suíça. A pureza é > 99,9 % em Vol..

[000151] O sistema de reator consistiu em um tanque de mistura de 60 L em que o CaCCh em forma de pó e a água de RO foram introduzidas nos momentos definidos (isto é, mais do que uma vez), de modo a ter uma concentração inicial do carbonato de cálcio de 500 a 1000 mg/L (0,05 a 1 % em peso). A suspensão de CaCOs de partida foi então bombeada através de um misturador, onde o CO2 foi dosado a uma vazão definida para permitir a dissolução do carbonato de cálcio na água de RO de acordo com a seguinte reação: CaCOs (s) + CO2 (aq) + H2O Ca (HCChh (aq)

[000152] A suspensão resultante foi passada através de um tubo para a dissolução completa de CaCOs na água. O tempo de residência no tubo era de cerca de 40 minutos e, quando um estado estacionário foi alcançado, a suspensão resultante foi recolhida à saída do tubo e analisada quanto a condutividade e turbidez.

[000153] A suspensão resultante foi então bombeada através de uma membrana de ultrafiltração, do tipo Inge Dizzer P 2514-0,5, para a remoção do material insolúvel. Dois modos de filtração de fluxo cruzado, e sem saída, foram testados: o primeiro modo consiste em 2/ 3 da vazão a ser recirculada e 1/ 3 da vazão que atravessa a membrana, e o último de modo que consiste em ter a vazão total indo através da membrana de ultrafiltração.

[000154] As soluções de hidrogeno carbonato de cálcio filtradas foram analisadas quanto a condutividade e turbidez, bem como, e em comparação com as soluções de carbonato de cálcio inicial de alimentação e as suspensões resultantes foram filtradas que recircularam de volta ao tanque.

C.l.l Testes com carbonato de cálcio muito puro

[000155] As soluções de alimentação (ou de partida) de CaCCh foram preparadas com a amostra A, a diferentes concentrações iniciais de carbonato de cálcio em água de osmose reversa, mas também com excesso estequiométrico de CO2 e tempo de residência diferentes.

[000156] A Tabela 16 mostra as condições de trabalho no modo de fluxo cruzado para a preparação da solução de hidrogeno carbonato de cálcio (amostra A) em água de RO.

Tabela 16

[000157] A Tabela 17 mostra os diferentes resultados obtidos para as suspensões de alimentação de CaCOs (amostra A) e as suspensões resultantes não filtradas e as soluções de hidrogeno carbonato de cálcio filtradas.

Tabela 17

[000158] O tempo de residência usado para a preparação da suspensão de alimentação de CaCO? não afetou a condutividade e a turbidez da solução de hidrogeno carbonato de cálcio filtrada (Testes 1 e 2). Isto significa que a redução do tempo de residência pode também ser utilizada para a preparação da solução de hidrogeno carbonato de cálcio, quando a ultrafiltração é utilizada para a remoção final da parte insolúvel. A suspensão resultante não filtrada que foi recirculada para o tanque mostrou um nível de turbidez significativamente mais baixa do que a suspensão de alimentação de CaCCh, e manteve diminuindo à medida que a recirculação prosseguiu.

[000159] O aumento da concentração inicial da suspensão de alimentação de CaCO? apresentou um nível de condutividade mais elevada para a solução de hidrogeno carbonato de cálcio filtrado; mesmo com menos excesso de CO2 (teste 3). O nível de turbidez alto extremo da suspensão de alimentação de CaCCb para este teste, 200-240 NTU, não afetou a turbidez final resultante após a ultrafiltração por exemplo < 0,8 NTU.

C.1.2 Testes com carbonato de cálcio contendo alto teor de composto insolúvel

[000160] As suspensões de alimentação de CaCOs foram preparadas com a amostra B, a diferentes concentrações iniciais de carbonato de cálcio em água de osmose reversa, com um tempo de residência de 40 minutos, com 6-e 3-vezes em excesso estequiométrico de CO2 e tanto de fluxo cruzado, quanto extremidade sem fim como modos de filtragem.

[000161] A Tabela 18 mostra as condições de trabalho para a preparação do solução de hidrogeno carbonato de cálcio em água de RO usando amostra B.

Tabela 18

[000162] A Tabela 19 mostra os diferentes resultados obtidos para as suspensões de alimentação de CaCOs preparadas com amostra B e as suspensões resultantes, bem como as soluções de hidrogeno carbonato de cálcio filtradas.

Tabela 19

[000163] Ao comparar os ensaios 2 e 4, o teor de compostos insolúveis alto da amostra B, obviamente, tem apenas um impacto sobre a turbidez da suspensão de alimentação de CaCOs, ou seja, uma turbidez de 27 a 32 NTU para a suspensão de alimentação de CaCOs preparada com a amostra A e uma turbidez de 52 a 61 NTU para a suspensão de alimentação de CaCOs preparada com amostra B. No entanto, a condutividade e turbidez finais das soluções de hidrogeno carbonato de cálcio filtradas são semelhantes, com um nível de turbidez máxima de 0,7 a 0,8 NTU e condutividade de 695 a 705 pS/cm para ambas como soluções de hidrogeno carbonato de cálcio filtradas.

[000164] Ao comparar os ensaios 3 e 5, é evidente que o teor de compostos insolúveis elevado da amostra B não tem um impacto em qualquer um dentre a turbidez e a condutividade de ambas as suspensões de alimentação de CaCO,, ou seja, com um nível de turbidez em torno de 200 a 240 NTU e um nível de condutividade de 870 a 890 pS/cm. Isto é porque o CaCCh não dissolvido presente em ambas as suspensões de alimentação é tão grande que provavelmente induz quase toda a turbidez, e a parte insolúvel proveniente da matéria-prima não tem impacto sobre a turbidez sob estas condições.

[000165] As soluções de hidrogeno carbonato de cálcio filtradas também apresentaram níveis similares de condutividade e turbidez finais, com um nível de turbidez máxima de 0,7 a 0,8 NTU e uma condutividade de 870 a 880 pS/cm. Estes resultados confirmam que o conteúdo insolúvel da matéria- prima não vai afetar a qualidade final da solução de hidrogeno carbonato de cálcio, quando a ultrafiltração é utilizada.

[000166] Finalmente, o modo de filtragem de extremidade sem fim não mostrou alterações significativas durante o período de teste para o teste 5 e forneceu resultados semelhantes em comparação com os ensaios realizados utilizando o modo de filtração de fluxo cruzado.

Claims

1. Processo para a remineralização de água, caracterizadopelo fato de que compreende as etapas de: a) fornecimento de água de alimentação, b) fornecimento de uma solução aquosa de carbonato de cálcio, em que a solução aquosa de carbonato de cálcio compreende carbonato de cálcio dissolvido e espécies de reação do mesmo, em que a concentração do carbonato de cálcio na solução é de 0,1 a 1 g/L, com base no peso total da solução, e c) combinação da água de alimentação da etapa a) e a solução aquosa de carbonato de cálcio da etapa b), em que a solução aquosa da etapa b) foi preparada por uma das seguintes etapas: d) preparar uma suspensão aquosa de carbonato de cálcio em uma primeira etapa, e introduzir: ou (i) um composto gerador de dióxido de carbono, (ii) um composto gerador de dióxido de carbono e um ácido, ou (iii) um ácido em uma suspensão aquosa de carbonato de cálcio em uma segunda etapa, ou e) introduzir em uma primeira etapa: ou (i) um composto gerador de dióxido de carbono, (ii) um composto gerador de dióxido de carbono e um ácido, ou (iii) um ácido na água a ser usada para a preparação da solução de carbonato de cálcio, e, em seguida, introduzir o carbonato de cálcio, ou na forma seca ou como uma suspensão em uma segunda etapa na água, ou f) introduzir uma suspensão de carbonato de cálcio e ou: (i) um composto gerador de dióxido de carbono, (ii) um composto gerador de dióxido de carbono e um ácido, ou (iii) um ácido simultaneamente, em que o carbonato de cálcio usado para a preparação da solução aquosa da etapa b) tem um tamanho de partícula médio em peso dso de 0,1 a 100 gm.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a concentração do carbonato de cálcio na solução é de 0,3 a 0,8 g/L, preferencialmente de 0,5 a 0,7 g/L, com base no peso total da solução.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o carbonato de cálcio utilizado para a preparação da solução aquosa de carbonato de cálcio da etapa b) tem um tamanho de partícula médio em peso dso de 0,5 a 50 pm, de 1 a 15 pm, preferencialmente de 2 a 10 pm, mais preferencialmente de 3 a 5 pm, ou o carbonato de cálcio tem um tamanho de partícula médio em peso dso de 1 a 50 pm, de 2 a 20 pm, preferencialmente de 5 a 15 pm, e mais preferencialmente de 8 a 12 pm.

4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o carbonato de cálcio é um carbonato de cálcio moído, carbonato de cálcio precipitado, ou as misturas dos mesmos.

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a água remineralizada obtida tem uma concentração de cálcio como carbonato de cálcio de 15 a 200 mg/L, preferencialmente de 30 a 150 mg/L, e mais preferencialmente de 100 a 125 mg/L, ou de 15 a 100 mg/L, preferencialmente de 20 a 80 mg/L, e mais preferencialmente de 40 a 60 mg/L.

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a solução da etapa b) compreende adicionalmente os minerais contendo magnésio, potássio ou sódio, de preferência, carbonato de magnésio, carbonato de cálcio e magnésio, por exemplo, calcário dolomítico, dolomita de calcário ou dolomita semiqueimada, óxido de magnésio, tais como dolomita queimada, sulfato de magnésio, hidrogeno carbonato de potássio, ou hidrogeno carbonato de sódio.

7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a água remineralizada obtida tem uma concentração de magnésio de 5 a 25 mg/L, preferencialmente de 5 a 15 mg/L, e mais preferencialmente de 8 a 12 mg/L.

8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a água remineralizada tem um valor de turbidez menor do que 5,0 NTU, menor do que 1,0 NTU, menor do que 0,5 NTU, ou menor do que 0,3 NTU.

9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a água remineralizada tem um índice de saturação de Langelier de -1 a 2, preferencialmente de -0,5 a 0,5, mais preferencialmente de -0,2 a 0,2.

10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a água remineralizada tem um índice de densidade de sedimento SDLs menor do que 5, preferencialmente menor do que 4, e mais preferencialmente menor do que 3.

11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a água remineralizada tem um índice de incrustação de membrana MFI0.45 menor do que 4, preferencialmente menor do que 2,5, o mais preferencialmente menor do que 2.

12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 all, caracterizado pelo fato de que a água de alimentação é água do mar dessalinizada, água salobra ou salgada, águas residuais tratadas ou água natural, como águas subterrâneas, águas superficiais ou chuva.

13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que a água remineralizada é misturada com água de alimentação.

14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que o processo compreende adicionalmente uma etapa de remoção de partículas.

15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que o processo compreende adicionalmente as etapas de: d) medir um valor de parâmetro da água remineralizada, em que o parâmetro é selecionado a partir do grupo que compreende a alcalinidade, a dureza total, a condutividade, a concentração de cálcio, o pH, a concentração de CO2, os sólidos dissolvidos totais, e a turbidez da água remineralizada, e) comparar o valor de parâmetro medido com um valor de parâmetro predeterminado, e f) proporcionar a quantidade de solução injetada de carbonato de cálcio, com base na diferença entre do valor do parâmetro medido e predeterminado.

16. Processo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o valor de parâmetro predeterminado é um valor de pH, em que o valor de pH é de 5,5 a 9, preferencialmente de 7 a 8,5.

17. Uso de uma solução de carbonato de cálcio, caracterizado pelo fato de ser para a remineralização da água, em que a solução foi preparada por uma das seguintes etapas: A) preparar uma suspensão aquosa de carbonato de cálcio em uma primeira etapa, e introduzir: ou (i) um composto gerador de dióxido de carbono, (ii) um composto gerador de dióxido de carbono e um ácido, ou (iii) um ácido em uma suspensão aquosa de carbonato de cálcio em uma segunda etapa, ou B) introduzir em uma primeira etapa: ou (i) um composto gerador de dióxido de carbono, (ii) um composto gerador de dióxido de carbono e um ácido, ou (iii) um ácido na água a ser usada para a preparação da solução de carbonato de cálcio, e, em seguida, introduzir o carbonato de