BR112016020832B1 - Processo para preparar um polímero acrílico livre de acrilamida, composição polimérica, uso da composição polimérica, método para limpeza de esgoto ou lodo e método de coagulação ou retenção de misturas para moinhos de papel, para produção de papel ou papelão - Google Patents

Abstract

processo para preparar um polímero livre de acrilamida, polímero acrílico, composição polimérica, uso da composição polimérica, método para limpeza de esgoto ou lodo, método de coagulação ou retenção de misturas para moinhos de papel, para produção de papel ou papelão, método para desemulsificação ou espessamento de produtos de processamento da indústria petroquímica ou de extração e método para espessamento de produtos da indústria de detergentes ou de cosméticos. a presente invenção descreve a preparação de polímeros polieletrolíticos livres de acrilamida de alto desempenho, através do uso de monômeros não tóxicos e o caminho para tais novos monômeros pode ser vantajosamente utilizado no campo de várias aplicações industriais e/ou civil. os novos polímeros polieletrolíticos desenvolvidos aqui podem ser então utilizados ambos como substituintes dos polímeros a base de acrilamida comuns e em aplicações onde a ausência de monômeros de polimerização tóxicos residuais é requerida.

Description

Campo da invenção

[0001] A presente invenção descreve a preparação de polímeros polieletrolíticos de alto-desempenho, “livres de acrilamida” por meio do uso de monômeros não-tóxicos e como tais novos monômeros podem ser vantajosamente utilizados no campo de várias aplicações civil e/ou industrial: como agentes floculantes para resíduos (lodo) de tratamentos químico- físicos e/ou biológicos de águas residuais, agentes coagulantes nas misturas para moinhos de papéis para a produção ode papel e/ou papelão, desemulsificante no campo petroquímico, agentes de espessamento no campo da indústria extrativista, agentes espessantes utilizados na indústria de detergente e/ou na indústria cosmética.

[0002] Os novos polímeros polieletrolíticos desenvolvidos aqui podem, então, ser utilizados em ambos, coo substituintes dos polímeros a base de acrilamida comuns e em aplicações onde a ausência de monômeros tóxicos residuais de polimerização é requerida. Uma vantagem adicional dos novos polímeros é que estes podem ser utilizados e dosados por meio dos mesmos aparelhos utilizados para os polímeros a base de acrilamida.

Antecedentes da invenção

[0003] A floculação consiste em um processo químico-físico conduzindo à formação de um sistema coloidal, onde a fase sólida tende a separar através da formação de flocos sob suspensão. O fenômeno de absorção fundamenta o processo, enquanto o pH, a temperatura e a força iônica são fatores ambientais que influenciam fortemente a floculação.

[0004] Um polímero (poli-eletrólito) pode criar uma ponte com as partículas e formar um agregado quando uma partícula sob a suspensão é bem misturada com o agente floculante, e a adsorção do polímero sobre a superfície do mesmo é energeticamente favorável.

[0005] Os poli-eletrólitos representam floculantes efetivos com baixas concentrações quando, graças à extensão destes (1-30 MD), eles são capazes de ligar duas camadas elétricas duplas, diminuindo, assim, a necessidade de partícula para uma abordagem rigorosa de coágulo.

[0006] As macromoléculas iônicas mais utilizadas no mercado dos poli-eletrólitos são PAMs, que são os poli-acrilamidas com peso molecular muito alto, sendo que o monômero acrilamida é copolimerizados com monômeros funcionais catiônicos ou aniônicos; este tipo de produto cobre 95% do mercado mundial (avaliado em mais do que 1.200.000 toneladas/ano em 2008). Tais produtos, se a partir de um ponto de vista funcional desempenham bem seu propósito, já de um ponto de vista ambiental e para a saúde, são produtos perigosos. A periculosidade dos PAMs não pode ser identificada no “polímero”, mas sim no resíduo de acrilamida remanescente “junto com o polímero”, após a polimerização. Além disso, o risco químico está associado com a produção de acrilamida, para armazenamento, transporte, e manuseio desta.

[0007] O uso de polímeros catiônicos e/ou aniônicos para o tratamento de águas é conhecido na literatura (“Polyelectrolytes for Water and Wastewater Treatments” - Chapters 6,7 - W.L.K., Schwoyer, CRC Press, 1981), e a partir do qual foi determinado ser possível colocar em relação ao peso molecular de um polímero e a carga deste com sua capacidade floculante.

[0008] Além disso, alguns autores descrevem o uso de homopolímeros catiônicos quaternizados com óxido de etileno ou óxido de propileno, tal como polímeros a serem utilizados na desidratação de lodo originado de plantas de tratamento de águas residuais (Fordyce, et al., US 3,023,162). Além disso, as patentes norte-americanas No. US 4,319,013 e US 4,396,752 (Cabestany et al.) reportam como os copolímeros catiônicos a base de acrilato de dimetil-amino-etil quaternizado e acrilamida- podem ser utilizados como agentes para a desidratação do lodo.

[0009] Outros autores tais como Haldeman (US 4,396,513) destacam o uso, na desidratação do lodo de polímeros catiônicos, constituídos principalmente por acrilamida e um monômero catiônico, tal como o metacrilato dimetil-amino-etil quaternizado com o cloreto de metila; tais polímeros mostraram ter um peso molecular médio na ordem de um MD.

[0010] Além disso, na patente norte-americana No. US 4,699,951 (Allenson et al.), a descoberta e o uso na desidratação do lodo/limo de dois polímeros catiônicos diferentes com diferentes peso moleculares foram reivindicados.

[0011] Na patente norte-americana No. US 5,100,561 (Wood et al.) os autores do estudo destacaram como alguns tipos de polímeros homo-catiônicos, com peso molecular apropriado, podem ser aplicados na desidratação do lodo do processo. Os pesos moleculares médios dos homopolímeros descritos por eles, na menor média devido ao processo de síntese aplicado desse modo, não garantiu o melhor desempenho.

[0012] No atual estado da técnica, quase todos os polímeros, poli-eletrólitos, utilizados no mercado mundial, como agentes floculantes no lodo, como agentes retentivos da mistura no moinho de papel, como agentes de clari-floculação na purificação da água potável e/ou usado como agentes de espessamento, são à base de acrilamida.

[0013] A acrilamida é uma substância tóxica, classificada como carcinogênica de categoria 1B, é uma substância neurotóxica cumulativa, então existem todos os problemas inerentes ao manuseio industrial desta com o risco diretamente conectado de exposição do pessoal profissional.

[0014] Nos últimos 15 anos, inúmeros estudos seguiram um após o outro, os quais investigaram os efeitos tóxicos de acrilamida em ambos, no home, e nos animais e sobre o meio ambiente. Neste sentido, as referências bibliográficas mais recentes a seguir são mencionadas: - Klaunig JE, Kamendulis LM. Mechanisms of acrylamide induced rodent carcinogenesis. Adv Exp Med Biol 2005;561 :49-62. - Maniere I, Godard T, Doerge DR, Churchwell Ml, Guffroy M, Laurentie M, et al. DNA damage and DNA adduct formation in rat tissues following oral administration of acrylamide. Mutat Res 2005;580(1-2): 119-29. - National Toxicology Program, Center for the Evaluation of Risks to Human Reproduction (NTP-CERHR). Monograph on the Potential Human Reproductive and Developmental Effects of acrylamide. February, 2005, NIH Publication No. 05-4472. - Rice JM. The carcinogenicity of acrylamide. Mutat Res 2005 Feb 7;580(1-2):3-20. - Yang HJ, Lee SH, Jin Y, Choi JH, Han DU, Chae C, Lee MH, Han CH. Toxicological effects of acrylamide on rat testicular gene expression profile. Reprod. Toxicol. 2005; 19(4):527-34.

[0015] A ECHA, dentro da aplicação da Regulação REACH, de 30.Março.2010, com Decisão ED/68/2009, incluiu acrilamida na lista das substâncias de elevada preocupação (SVHC).

[0016] O propósito da regulação REACH é identificar a substância que teria sérios efeitos sobre a saúde humana ou sobre o meio ambiente, para checar adequadamente os riscos ligados ao uso de tais substâncias (que, se possível, devem ser gradualmente substituídas) e prover a autorização desta apenas para usos específicos e controlados.

[0017] Tendo declarado estes fatos antecipadamente, a possibilidade de ter disponível poli-eletrólitos fabricados sem o uso de monômeros de acrilamida permitiria a remoção do mercado destas substâncias nocivas, evitando assim, a produção, manuseio e transporte das mesmas.

[0018] Infelizmente, a busca realizada pelo presente pedido de patente demonstrou que a simples substituição, no processo clássico de polimerização, dos monômeros acrilamídicos com menos monômeros tóxicos, acrílicos ou não acrílicos, mesmo se fortemente correlacionados à acrilamida, produzem polímeros, com desempenhos destes insatisfatórios, com relação aos polímeros de acrilamida e insuficiente para uma aplicação industrial.

[0019] O objeto da presente invenção é, então, produzir novos polímeros polieletrolíticos sem o uso de monômero acrilamídicos, ou seja, polímeros “livres de acrilamida”, os quais oferecem, entretanto, desempenho pelo menos comparável àqueles oferecidos pelos polímeros acrilamídicos.

Sumário da invenção

[0020] A presente invenção é baseada na descoberta de que, através da modificação do método de polimerização dos monômeros acrílicos diferentes de acrilamida, novos polímeros polieletrolíticos “livres de acrilamida”, podem ser obtidos tendo parâmetros de aplicação perfeitamente comparáveis àqueles dos produtos com base acrilamídica no comércio e, em alguns casos, ainda melhor.

[0021] Em particular, os novos polímeros da invenção podem ser produzidos e utilizados nas aplicações mencionadas antes, sem qualquer poluição e/ou impedimento restritivo, entrando assim, na categoria de “químicos verdes”. Além disso, os referidos polímeros, produzidos na emulsão água-em-óleo, podem ser vantajosamente utilizados com a mesma diluição e sistema de dosagem atualmente utilizada para os produtos padrões à base de acrilamida.

[0022] Portanto, um primeiro objetivo da invenção é um processo para preparar um polímero acrílico livre de acrilamida compreendendo as etapas a seguir: (a) preparar uma mistura de reação contendo o monômero ou a mistura de monômeros e aditivos de polimerização apropriados; (b) adicionar o catalisador de polimerização de uma maneira controlada; (c) permitir que a reação de polimerização prossiga até o polímero ser obtido, onde o monômero ou a mistura de monômeros não é ou não compreende acrilamida, a mistura de reação é uma emulsão água-em-óleo, e a reação de polimerização é realizada em uma temperatura controlada entre 30°C e 45°C, ou seja, entre 35°C e 40°C, ou seja, entre 35°C e 38°C.

[0023] Em uma concretização da invenção, o referido processo é caracterizado pelo fato de a temperatura de reação ser mantida sob o limite definido, através da adição do catalisador de uma maneira controlada e através do aquecimento ou resfriamento das misturas de acordo com a necessidade.

[0024] Em uma outra concretização da invenção, a adição de catalisador ocorre através de um fornecimento contínuo, ou por dosagem pulsada durante o período de reação.

[0025] Em outra concretização, a emulsão água-em-óleo é obtida através da mistura de uma fase oleosa contendo um surfactante tendo baixo valor HLB e uma fase aquosa contendo o monômero ou a mistura de monômeros, os promotores de catalisador e os aditivos usuais de polimerização.

[0026] Em uma outra concretização, a mistura de monômeros compreende monômeros reticulantes.

[0027] Em outra concretização, o processo compreende uma etapa adicional de finalização da polimerização (esgotamento) (“burn-out”).

[0028] Em uma concretização adicional, o processo pode compreender uma etapa adicional, sendo que um surfactante de inversão da emulsão, tendo um alto valor HLB é adicionado à emulsão de reação.

[0029] Um segundo objetivo da presente invenção é a provisão de um polímero acrílico obtido com o processo da invenção, não contendo unidades de monômero acrilamida, já que a acrilamida não é utilizada no processo para preparação do polímero. Em particular, um polímero equipado com um ou mais das propriedades a seguir: - peso molecular do polímero compreendido entre 5 MD e 30 MD; - viscosidade de intumescimento (“bulk”) da emulsão polimérica compreendida entre 0,5 Pa.s e 2,5 Pa.s (500 cPs e 2500 cPs); - viscosidade UL polimérica compreendida entre 0,003 Pa.s e 0,06 Pa.s (3 cPs e 60 cPs) (na solução padrão); - porcentagem de sólidos na emulsão compreendida entre 35% e 50%; - viscosidade na solução aquosa com 0,5% de ativo, a 25°C compreendida entre 0,15 cPs e 0,8 cPs (150 cPs e 8000 cPS); - dissolução no tempo em água expressa em segundos, compreendida entre 1 segundo e 15 segundos.

[0030] O terceiro objetivo da presente invenção é a provisão de uma composição polimérica na forma de emulsão água-em-óleo compreendendo os polímeros acrílicos da invenção e um surfactante de inversão, capaz de reverter a emulsão água-em- óleo em uma emulsão óleo-em-água, após a mistura da própria composição polimérica ao meio aquoso a ser utilizado nas aplicações finais.

[0031] Os objetivos adicionais da presente invenção são o uso da composição da presente invenção como agente floculante, agente retentivo, agente coagulante, desemulsificante, agente de espessamento.

[0032] Outros objetivos adicionais da invenção são: métodos para limpeza de águas residuais ou lodo a partir de um tratamento químico, físico e/ou biológico das águas residuais, os quais compreendem a etapa de, sendo os polímeros acrílicos ou composições contendo os mesmos, tal como definidos na presente invenção, misturado sob agitação com o referido lodo ou águas residuais. Os métodos para coagulação ou retenção das misturas para moinhos de papel para a produção de papel e/ou papelão, compreendendo a etapa de, sendo os polímeros acrílicos ou composições contendo os mesmos, definida de acordo com a invenção, misturados sob agitação com as referidas misturas para moinhos de papel.

[0033] Os métodos para desemulsificação ou espessamento de produtos de processamento da indústria petroquímica ou indústria de extração, compreendendo a etapa de, sendo os polímeros acrílicos ou composições contendo os mesmos, definidos de acordo com a invenção, misturados sob agitação com as misturas do produto de processamento para os moinhos de papel.

[0034] Os métodos para produtos de espessamento da indústria de detergente ou cosméticos, compreendendo a etapa de, sendo os polímeros acrílicos ou composições contendo os mesmos, de acordo com a invenção, misturados sob agitação com os citados produtos.

Breve descrição dos desenhos

[0035] A figura 1 ilustra um aparelho típico para realizar o teste de Jar;

[0036] A figura 2 apresenta dois gráficos ilustrando os resultados mostrados na Tabela 7. O gráfico 1 representa a transmitância de água purificada com os polímeros catiônicos; o gráfico 2 mostra a % de resíduos secos no lodo tratado com os polímeros catiônicos;

[0037] A figura 3 apresenta dois gráficos ilustrando os resultados mostrados na Tabela 8. O gráfico 3 representa a transmitância da água purificada com os polímeros aniônicos. O gráfico 4 representa a % de resíduo seco no lodo tratado com os polímeros aniônicos; e

[0038] A figura 4 apresenta dois gráficos ilustrando os resultados mostrados na tabela 9. O gráfico 5 representa a transmitância de água purificada com os polímeros Zwiteriônicos. O gráfico 6 representa a % de resíduo seco no lodo tratado com os polímeros Zwiteriônicos.

Descrição detalhada da invenção

[0039] Os polímeros objetos da presente invenção podem ser homo-catiônicos, homo-aniônicos, Zwiteriônicos, ou um conjunto diferente a base de monômeros diferentes. Em particular, eles podem ser homopolímeros catiônicos, copolímeros catiônicos, terpolímeros catiônicos, homopolímeros aniônicos, copolímeros aniônicos, terpolímeros aniônicos, copolímeros Zwiteriônicos, terpolímeros Zwiteriônicos.

[0040] Tais poli-eletrólitos fabricados com os métodos sintéticos descritos na presente aplicação tem pesos moleculares apropriados para um processo de floculação efetivo final barato.

Métodos para preparo dos polímeros da invenção: Os monômeros:

[0041] Os inventores da presente invenção realizaram uma série de testes de pré-triagem destinados a detectar os monômeros não-acrílicos e os monômeros catiônicos e aniônicos acrílicos capazes de prover polímeros com alto peso molecular. Os valores de porcentagem da Reatividade Química Padrão (RCS% - Standard Chemical Reactivity) dos monômeros únicos com relação à reatividade química do acrilamida foi calculado. Tal valor foi uma medida da capacidade de um monômero para formar homopolímeros sob condições de operação padronizadas. Os parâmetros de operação do método para calcular RCS% estão mostrados na seção experimental do presente pedido de patente, o método para calcular o RCS% foi totalmente desenvolvido pela CRS. O método para determinar o valor RCS% assume como método base uma temperatura de reação comparável aquela usualmente utilizada para a síntese industrial dos polímeros à base de acrilamida, mesmo se no último caso, a polimerização possa ser realizada em uma temperatura levemente mais baixa (50-55°C).

[0042] Alguns monômeros analisados, a título de exemplo, pelos inventores do presente pedido de patente e o “padrão” RCS% do mesmo estão mostrados na tabela 1 (junto com a correspondente figura CAS). Tabela 1

[0043] Através da atribuição convencional do valor RCS de 100% para o monômero de acrilamida, os valores menores que 100% irão mostrar uma capacidade menor do monômero em formar homopolímeros, enquanto os valores maiores que 100% irão demonstrar monômeros com uma capacidade de polimerização maior que aquela do acrilamida.

[0044] Então, o valor RCS% é um parâmetro que reflete indiretamente no desempenho do polímero obtido. De fato, um valor RCS% alto reflete em uma viscosidade alta da solução polimérica obtida contra um peso molecular alto do polímero sintetizado, que terá então bom desempenho em aplicações industriais. Ao contrário, um valor RCS% baixo reflete em uma baixa viscosidade da solução polimérica, então um baixo peso molecular do polímero sintetizado, e então um pobre desempenho do polímero em aplicações industriais.

[0045] A partir da tabela 1 pode ser visto que qualquer monômero, entre aqueles estudados, tem um valor RCS% fortemente menor que 100% (o valor de referência associado a um poliacrilamida), e então irá produzir as condições de operação de síntese (acima de todas as temperaturas) sendo iguais, homopolímeros com peso molecular menor do que aqueles obtidos pelo acrilamida e, então homopolímeros com desempenho de aplicação insatisfatório.

[0046] Entretanto, os inventores da presente invenção descobriram que os valores RCS% do mesmo monômero podem ser fortemente melhorados através da modificação do perfil da temperatura de polimerização do método RCS%, como descrito daqui em diante, através da operação sob condições gentilmente controladas ou mais controladas com relação ao método usual.

[0047] De fato, durante a redução da temperatura de polimerização no método RCS% (ou seja, 60°C) ou no processo industrial para prepara os polímeros acrilamida, (ou seja, 5055°C) em uma temperatura compreendida entre 30°C e 45°C, melhor entre 35°C e 40°C, e ainda melhor entre 35°C e 38°C, preferivelmente em torno de 37°C, por exemplo, 35°C, 5°C, 36°C, 36,5°C, 37°C, 37,5°C, uma sucessão no aumento, pelo menos parcialmente, o RCS% menor do monômero da tabela 1.

[0048] O valor RCS% correspondente aos monômeros mencionados na Tabela 1 e obtidos pela ação sob as condições acima descritas estão demonstrados, a título de exemplo, na tabela 2 abaixo. Tabela 2

[0049] Portanto, os monômeros acrílicos apropriados da presente invenção, singularmente utilizados ou em mistura, são todos aqueles tendo um valor RCS%, sob condições de polimerização, de acordo com a presente invenção, de pelo menos 30%, 35%, 40%, 50%, mas preferivelmente maior que 50%, por exemplo, 60%, 70%, 80%, 90%, ou 95% ou ainda melhor, igual a ou maior que 100%, por exemplo, 105%, 110%, 120%, 130%, 150%, 170%, por exclusão da acrilamida. Fora os monômeros acima mencionados, qualquer monômero vinílico ou alélico com grupos polar hidrossolúveis podem ser utilizados para o propósito.

[0050] Outros monômeros catiônicos que podem ser utilizados para o propósito são: sais de cloreto de dimetilaminoetil acrilato de benzila quaternário, sal de ácido sulfúrico de acrilato de dimetilaminoetil, sal de ácido clorídrico de acrilato de dimetilaminoetil, sal de cloreto de metila de acrilato de dimetilaminoetil quaternário, metacrilato de dimetilaminoetila, sal de cloreto de metila de metacrilato de dimetilaminoetil quaternário, cloreto de metacrilamidopropil- triemtilamônio, cloreto de acrilamidopropil-trimetilamônico, sal quaternário de sulfato de metil-dimetilamino-propil- acrilamida, sal de ácido sulfúrico de dimetil-aminopropil- acrilamida, sal de ácido clorídrico de dimetilamino-propil- acrilamida, cloreto de dialildietilamônio, cloreto de dialildimetil-amônio, dialilamina, vinilpiridina.

[0051] Outros monômeros aniônicos que podem ser utilizados para o propósito são: ácido vinil-sulfônico, sais de ácido vinil-sulfônico, ácido vinilbenzeno-sulfônico, sais de ácido vinilbenzeno sulfônico, ácido alfa-acrilamidometil-propano- sulfônico, sais de ácido alfa-acrilamidometil-propano- sulfônico, metacrilato de 2-sulfoetil, sais de metacrilato de 2-sulfoetila, sais de ácido acrilamido-2-metilpropano- sulfônico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido itacônico, ácido succínico, sulfonato de estireno e seus sais.

[0052] Além disso, todos os monômeros selecionados são hidrossolúveis quando, uma vez finalizado, seus poli- eletrólitos, eles terão que precisar a funcionalidade dos mesmos no meio aquoso.

Método para preparar os polímeros livres de acrilamida da presente invenção:

[0053] Os poli-eletrólitos “livres de acrilamida” descritos aqui são obtidos por meio de um processo de síntese em emulsão “água em óleo” sob condições delicada e apropriadamente controladas.

[0054] O método compreende as passagens a seguir: (i) preparação da fase oleosa; (ii) preparação da fase aquosa; (iii) preparação da emulsão; (iv) reação de polimerização; (v) remoção dos traços de monômero residual livre; (vi) inversão da emulsão.

[0055] A passagem (v) para remoção dos traços do monômero, e a passagem (vi) para inversão da emulsão, mesmo se preferivelmente existentes, são opcionais. A passagem (iv) é a que tem maior importância.

(i) Preparação da fase oleosa:

[0056] A fase oleosa é preparada dentro de um misturador com volume apropriado para a quantidade de polímero a ser produzida, por exemplo, um misturador de 3 litros. Os componentes da fase oleosa são, usualmente, um solvente oleoso, por exemplo, um parafínico de alta-ebulição (tal como, por exemplo, Exxsol D 100 da “ExxonMobil Chemicals”), fortemente sem enxofre e sem aromatização e um ou mais surfactantes com baixo HLB, na faixa de 3,0 - 6,0; tal como, por exemplo, mono- estearato de glicerina, monoesterato de etileno glicol, ésteres-graxos de glicerina, mono-estearato de poli-etileno- glicol, amina-Fallow etoxilada, nonil-fenol etoxilado, álcoois graxos etoxilado com 2 moles de óxido de etileno, monooleato de Sorbitan, dioleato de Sorbitan, trioleato de Sorbitan, monoesterato de Sorbitan, oleil-isopropanolamina. Alguns destes surfactantes são comercializados com marcas registradas, tais como: Sorbitol ou - monooleato de Sorbitan - pela Lamberti S.p.A. e Burcomida 61 - isopropanolamida de ácido oleico - pela Burco Chemicals), aptos para criar uma emulsão “água em óloe” estável. Uma vez pesado, os componentes únicos são introduzidos dentro do misturador e deixados ser agitados até a obtenção de uma fase homogênea na temperatura de cerca de 25°C. neste ponto, a fase oleosa está pronta para ser utilizada.

(ii) Preparação da fase aquosa:

[0057] A fase aquosa é preparada dentro de um outro misturador de volume apropriado, por exemplo, um misturador de 2 litros. Mesmo neste caso, os componentes típicos da fase aquosa são: monômeros hidrossolúveis (com referência específica para aqueles designados na tabela 1), água desmineralizada (ou por osmose), promotores de catalisador, agentes de transferência (para obtenção do peso molecular de um modo apropriado), anticoagulantes (que irão prevenir a hiper-polimerização dos monômeros com formação de géis), agentes reticulantes como definido abaixo, promotores de catalisador de redução de óxido, excipientes, agentes complexantes. Uma vez que vários componentes tenham sido pesados, eles são inseridos dentro do misturador e eles são deixados sob agitação até que a solução esteja homogênea em uma temperatura de cerca de 25°C.

[0058] Uma vez que a fase aquosa está homogênea, o pH é medido (com um medidor de pH calibrado na faixa de 7,0 - 4,0). O pH da solução é conduzido a 5,0 + 2,0 para as emulsões catiônicas e 7,5 + 0,2 para aqueles aniônicos e Zwiteriônicos. O pH da solução é obtido por adição, lentamente com dispositivo de medida apropriado, por exemplo, uma pipeta Pasteur, de uma solução a 30% (p/p) de ácido sulfúrico ou 32% (p/p) de amônia.

[0059] Uma vez alcançado o valor de pH desejado, a fase aquosa está pronta para ser utilizada.

(iii) Preparação da emulsão:

[0060] Quando ambas as fases da reação estão prontas, segue- se à preparação da mistura de reação sob a forma de emulsão. Na média, a proporção da fase oleosa/fase aquosa é de 25/75 p/p.

[0061] Para este propósito, a fase aquosa é derramada dentro da fase oleosa e tudo é homogeneizado pelo uso de um misturador de imersão de alta eficiência e velocidade. O tempo de homogeneização depende do tamanho do micélio de emulsão desejado; alto tempo de homogeneização irá conduzir a um micélio altamente homogêneo (Distribuição Gaussiana restrita) e micélio pequeno estável (0,5 - 1,5 micra). Uma vez preparada, a viscosidade de intumescimento da emulsão (Intumescimento bruto) é medida com um viscômetro digital. Tal parâmetro é o índice de eficiência do processo de homogeneização. Na média, a faixa de viscosidade ótima de uma emulsão bruta polimerizável é 1-1,5 Pa.s (1000 - 1500 cPs) @ 25°C.

(iv) Reação de polimerização: Reator de polimerização -

[0062] A reação é realizada em um reator, o qual pode ser vedado, com equipado com volume apropriado com os instrumentos a seguir: os meios de agitação preferivelmente mecânicos, meios de aquecimento e meios de resfriamento, manual ou automático, mesmo programável, meios para medir e controlar a temperatura nas várias fases de reação, entrada/saída para gás e meios para controlar o fluxo, meios para adição de reagentes.

[0063] Em particular, o reator deve ser equipado com meios para adição ou suplementado com o catalisador ou a mistura de catalisadores utilizados na reação. Tais meios são apropriados para no tempo das dosagens, também chamado de “tiro” ou doses pulsadas, em momentos fixados ou predeterminados da reação. Alternativamente, tais meios são apropriados para alimentação do catalisador com um fluxo continuo em um período de tempo predefinido. Em cada caso, os meios para alimentação ou dosagem do catalisador tem que garantir um fornecimento controlado em termos de quantidade dosada, tempo de alimentação. Tais meios para dosagem do catalisador ou o catalisador podem ser, por exemplo, bombas de seringas ou peristálticas ou micro- peristálticas, mesmo automáticas, dispositivos de dosagens. Não é essencial para a invenção que o reator tenha todas as funções listadas acima disponíveis, se alguma delas puder ser provida por instrumentos externos. Finalmente, o reator pode ser equipado com um sistema de controle automático, mesmo programável, ligando a quantidade de catalisador dosado e/ou o tempo de dosagem (comprimento ou tempo) para um o mais parâmetros da mistura de polimerização, por exemplo, viscosidade, mas preferivelmente, a temperatura de reação, de modo a manter tal parâmetro abaixo de um limite predefinido, permitindo, assim, o uso mínimo necessário do catalisador.

Procedimento:

[0064] A emulsão é colocada no reator em uma atmosfera inerte, por exemplo, em atmosfera de nitrogênio. Após a estabilização em um meio inerte, para a emulsão bruta, a quantidade requerida do promotor de catalisador é adicionada (ver o método de síntese descrito subsequentemente, “A” requerendo a ativação de um mecanismo de catalisador complexo com base em um mecanismo óxido-redutivo) (a ser selecionado na classe do iniciador do radical, tal como Luperox®TBX70X-I- butil hidroperóxido - ou Luperox® DI-terc-Butil peróxido da Arkema, durante a diluição do mesmo, na água desmineralizada).

[0065] A mistura é induzida e mantida em atmosfera inerte por cerca de 60 minutos em temperatura de 25°C. Portanto, o catalisador de polimerização é adicionado de uma maneira controlada, o que inicia a reação de polimerização, deixando a reação prosseguir. Considerando que a reação de polimerização é uma reação exotérmica, a dosagem do catalisador tem de ser como a indução da temperatura de reação, no tempo, para acima dos valores descritos, ou seja, em uma temperatura compreendida entre 30°C e 45°C, melhor entre 35°C e 40°C, e ainda melhor entre 35°C e 38°C, preferivelmente em torno de 37°C, por exemplo, 35,5°C, 36°C, 36,5°C, 37°C, 37,5°C, sem exceder tal valor limite. Dita forma de adição do catalisador permite, assim, o controle preciso do desenvolvimento de reação e, vantajosamente, o uso da quantidade mínima necessária do próprio catalisador permitindo a obtenção de um peso molecular maior do polímero.

[0066] A alimentação do catalisador ou a dosagem pode ocorrer de acordo com duas formas, durante todo o tempo de reação: 1) Pelo uso de uma bomba de seringa programável, onde o catalisador de polimerização é uma solução aquosa alimentada continuamente, mas em fluxo variável. De fato, o fluxo de catalisador é ajustado de modo que a emulsão alcance a temperatura estacionária de reação, no tempo desejado (tempo de rampa). Por exemplo, a temperatura aumenta devido ao catalisador ter que ser como o induzido na emulsão de reação a partir de uma temperatura de 25°C, para aquela de 37,5°C em um período de tempo igual a 60 minutos (em = 0,2083°C/min). Tal temperatura depende do tipo de polímero que se deseja obter. Baixas temperaturas de polimerização 32 - 38°C irão favorecer altos pesos moleculares.

2. Com a dosagem pulsada (“tiro”), com tempo de reação fixado apropriado, no caso do catalisador com baixa liberação de radicais:

[0067] Quando a emulsão alcança a temperatura estacionária de síntese requerida, a manta isolante é removida (o reator pode trocar termicamente com o meio ao redor - resfriamento gentil) e a polimerização é mantida, pelo ajuste do fluxo de catalisador e/ou pelo resfriamento do reator por meio de banho de gelo. Quando a temperatura da emulsão não pode ser mantida de forma alguma, e ela diminui, a quantidade de catalisador alimentada é aumentada. A reação irá prosseguir neste sentido até a exaustão de sua própria reatividade (polimerização de todas as duplas ligações).

v) Esgotamento (ou fase de completação da polimerização):

[0068] Uma vez completada a dosagem do catalisador da reação ou a alimentação, a queima do catalisador é adicionada à emulsão. A fase de queima (esgotamento) é aquela da reação de polimerização onde um excesso forte (de 20% a 200%, preferivelmente de 20 a 100%) do catalisador radical força os últimos traços do monômero não reagido a polimerizar e evitar a presença destes no polímero acabado. A queima (esgotamento) do catalisador pode ser similar, ou diferente, aquela utilizada durante a reação de polimerização. Dos estudos realizados sobre a determinação do monômero residual livre, após a fase de polimerização, o CRS foi selecionado como uma super-dosagem de um catalisador radical com base no mecanismo de íon óxido- redutivo cuproso/cúprico.

(vi) Inversão da emulsão: surfactantes de inversão:

[0069] Com o auxílio dos meios apropriados, por exemplo, uma seringa, a quantidade apropriada de surfactantes de inversão é adicionada cautelosamente à emulsão de reação. Tais surfactantes tem o propósito de “inverter” a emulsão polimérica “água em óleo”, quando este é adicionado aos meios aquosos ou à água para preparo da solução poli-eletrólito a ser utilizado na provisão de aplicações finais. De fato, os surfactantes de inversão tem a tarefa de emulsionar na água de preparação, a fase de hidrocarboneto da emulsão polimérica, liberando, assim, o micélio poli-eletrólito aquoso contido aqui permitindo assim a dissolução deste em água. No final do processo de dissolução existirá, então, uma emulsão “óleo-em- água”. Os surfactantes, ou misturas dos surfactantes, aptos para este propósito são aqueles com um HLB na faixa de 8 - 18. Alguns exemplos de surfactantes específicos utilizáveis são: álcoois etoxilado com cadeia graxa C8-C20, álcoois propoxilado com cadeia C8-C20, copolímeros etoxilado/propoxilado, dialquil- sulfossucnatos com cadeia graxa, ácidos graxos etoxilado, ácidos graxos propoxilado, poli-glicol-etoxilado, triglicerídeo-etoxilado, triglicerídeo-propoxilado, não- fenóis etoxilado, nonil-fenol propoxilado. Alguns destes surfactantes são comercializados com a marca registrada a seguir: Empilan KB7, comercializado pela Huntsman, o que resulta em ser um álcool etoxilado C12-C14 com 7 moléculas de óxido de etileno, Tergitol 15-S-7, comercializado pela Dow Chemicals, o que resulta em ser um álcool secundário etoxilado com 7 moléculas de óxido de etileno. Uma vez completada a adição do surfactante, o polímero obtido é deixado ser agitado por um período de tempo apropriado, por exemplo, cerca de 60 minutos. Uma solubilização ótima do surfactante de inversão na emulsão é a condição para uma boa operação do produto.

[0070] Uma característica principal do método de inversão é representada pelo sistema de catalisador na reação de polimerização. Dois métodos distintos, “A” e “B”, foram processados, aptos para determinar o peso molecular máximo do polímero final dentro da síntese.

[0071] O método “A” é baseado em um sistema óxido-redutivo radical que pode ser controlado por meio de dosagem apropriada do componente de redução, isto permite o controle do desenvolvimento da cinética de polimerização e, parcialmente, a temperatura de reação. O esquema do mecanismo é mostrado abaixo. O processo de catálise pode ser iniciado em uma faixa de temperatura de 20 a 30°C e controlado por meio da dosagem de redução. R1O-OH + CHE-Cu+→ R10* + OH- + CHE-Cu++ [reação inicial] R1O* + CH2=CHR→ R1-OCH2-CHR* + Monômeros → Polímero [reação de propagação] R1O-(CH2-CHR)n* + *OR1R R1O-(CH2-CHR)n-OR1 R1O-(CH2-CHR)n* + R1 O-(CH2-CHR)m* → R1O-(CH2-CHR)n+m-OR1 [reações de finalização] 2CHE-Cu++ +RID+H20→ 2CHE-Cu++OXI +2H+ [regeneração do catalisador]

[0072] No esquema acima ilustrado: R1O-OH identifica um hidro-peróxido orgânico, onde R1= t- butila; CH2=CHR identifica um monômero vinílico genericamente substituído, onde R = -COOH, COOR2; CHE designa um agente quelante tal como: EDTA, DTPA; RID = designa um agente de redução tal como: metabisulfeto de sódio; OXI = designa a forma oxidada do agente de redução.

[0073] O método “B” é um método radical com liberação térmica usando o mecanismo de divisão homolítico do composto Azo Wako V 50 (pela Wako Chemicals) que age como catalisador. Outro composto Azo com operação comparável, tal como Wako VA 44, pode ser utilizado para o propósito. Neste caso, o desempeno da reação de polimerização é designado por ambos, para a concentração do catalisador e, diretamente, para a temperatura de reação que determina a divisão térmica do catalisador. O esquema da divisão do catalisador homolítico é mostrado abaixo:

[0074] Através da operação com concentrações certas do catalisador, na média de 100 ppm, e através do controle de uma forma apropriada, a temperatura da reação de polimerização (varia de 35°C - 37°C) e é então possível ter um novo processo com alto desempenho no peso molecular.

[0075] Como destacado nos exemplos, os dois sistemas catalíticos “A” e “B” podem ser utilizados alternativamente no método da invenção.

Polímeros de reticulação:

[0076] Além das variações do método já descritas aqui, também é possível modificar a estrutura dos polímeros obtidos, a partir de uma linear para uma reticulada, pelo uso de monômeros difuncionais ou de misturas de comonômeros mono- e difuncionais.

[0077] Os polímeros de reticulação podem diferenciar em um nível maior ou menor de reticulação. Tal diferença terá um impacto maior no desempenho do polímero. Ao contrário, polímeros altamente reticulados (rede com malha limitada), irão conduzir à formação de “flocos” grandes e mecanicamente estáveis de lodo permitindo o uso de centrífugas de escoamento, abaixo do processo de floculação, sem o risco do “floco” quebrar e perder o material sólido.

[0078] O peso molecular dos polímeros reticulados e o dimensionamento apropriado da rede podem ser realizados pelo uso de agentes de transferência de cadeia, de acordo com o esquema abaixo: P● + XR1 → PX + R’● Onde: P● = crescimento da cadeia polimérica XR’ = agente de transferência de cadeia PX = cadeia polimérica finalizada R’● = radical livre para uma nova cadeia polimérica

[0079] Os agentes de transferência de cadeia apropriada que podem ser utilizados nos processos descritos neste trabalho são: álcool isopropílico, 2-mercapto-etanol, álcool isobutílico.

[0080] Na medida em que o reticulante ou agente de reticulação, bivalente ou trivalente, monômeros estão relacionados, estes são bem conhecidos pelos técnicos no assunto. No presente trabalho, a título de exemplo, dois tipos de monômeros hidrossolúveis bivalentes foram utilizados: Metileno bis-acrilamida e etileno bis-acrilamida. As estruturas dos mesmos são mostradas abaixo: H NCOCH=CH-CHE-CH+CHCONH (metileno bis-acrilamida); H NCOCH=CH=CHE=CHE=CH=CHCONH (etileno bis-acrilamida).

[0081] É possível declarar que o grau de reticulação de um polímero através da referência aos ppm do monômero de reticulação utilizado na síntese. No presente trabalho, uma concentração variável da faixa entre o valor mínimo de 3 e um valor máximo de 6 ppm foi utilizado, mas as concentrações fora desta faixa podem igualmente ser utilizadas e, então permanecer dentro do escopo de proteção da presente invenção. Portanto, uma vez que o sistema codificado não está descrito na literatura, um valor CL (reticulante) igual a 0% foi arbitrariedade associada com as moléculas lineares, iguais a 50% para os polímeros com 3 ppm do agente de reticulação e igual a 100% no caso de 6 ppm do agente de reticulação.

Polímeros da invenção

[0082] Os polímeros livres de acrilamida obtidos de acordo com a invenção são caracterizados por ambos, pelo método de preparação dos mesmos e, por uma série de parâmetros típicos derivando diretamente das condições de operação do método per se. - Aparência ou aspecto da emulsão obtida após a polimerização: líquido viscoso opaco-translucentes; - peso molecular: compreendido entre 3 MD e 30 MD; - Viscosidade de intumescimento: valor em Pa.s (cPs) a 25°C da viscosidade da emulsão polimérica após a polimerização compreendida entre 0,5 Pa.s e 2,5 Pa.s (500 cPs e 2500 cPs); - Viscosidade UL: valor, em Pa.s (cPS) a 25°C, da viscosidade padrão medida sobre o polímero, compreendida entre 0,003 Pa.s e 0,06 Pa.s (3 cPs e 60 cPS); - % de sólidos: é o valor da % (p/p) dos sólidos presentes no polímero de emulsão calculado por meio do balanço termo- gravimétrico na temperatura de 160°C, compreendida entre 35% e 50%; - viscosidade em 0,5% da solução: é a viscosidade do polímero, expresso em Pa.s (cPs) a 25°C, em 0,5% da emulsão polimérica básica seca da solução aquosa, compreendida entre 0,15 Pa.s e 0,8 Pa.s (150 cPs e 8000 cPs); - teste de dissolução: valor medido em segundos, e compreendido entre 1 segundo e 15 segundos, necessários para a emulsão polimérica para a dissolução deste em água sob condições padrões adequadas. - monômeros livres: valor expresso em mg/kg da emulsão (ou ppm) da concentração residual dos monômeros livres pós- polimerização. Tais valores têm que ser menores que 250 ppm; - % de Géis: este valor, em % (p/p), expressa a quantidade de coágulo que foi formado durante a polimerização, tal valor designa a eficácia do método de síntese. Boa polimerização tem um valor de géis menores que 0,5%.

[0083] É importante lembrar que os parâmetros principais para a caracterização do polímero, com base neste, a eficácia do polímero nas aplicações descritas abaixo é avaliada, são “viscosidade UL” que, entre outras coisas, é a medida direta do peso molecular do polímero, e a viscosidade em 0,5% da solução. Os valores menores destes parâmetros designam um pobre desempenho industrial ou desempenho insuficiente.

Aplicações industriais:

[0084] Os polímeros polieletrolíticos livres de acrilamida da invenção podem ser utilizados em vários campos da aplicação, tal como a limpeza de águas residuais e esgoto, moinhos de papel, indústria petroquímica e indústria extrativa, o detergente e indústria cosmética. Em particular, os polímeros polieletrólitos da invenção podem ser utilizados como agentes floculantes para águas residuais ou para esgoto a partir de águas residuais de tratamentos biológicos e/ou químico-físico, coagulantes ou agentes de retenção nas misturas para moinhos de papel para a produção de papel e/ou papelão, desemulsificante no campo petroquímico, agentes de espessamento no campo da indústria extrativista, agentes de espessamento utilizados na indústria de detergente e/ou indústria cosmética.

Porção experimental e métodos analíticos:

[0085] Os polímeros obtidos e acordo com a invenção são avaliados com base nas características e desempenhos dos mesmos. Daqui em diante, os protocolos técnicos e os métodos utilizados para a caracterização e testes de desempenho são mostrados, realizado sobre os polímeros “livres de acrilamida” da presente invenção.

Determinação da reatividade química padrão (RCS%) dos monômeros:

[0086] O objetivo do método da presente invenção é determinar o máximo de peso molecular polimérico obtido por um determinado monômero iônico quando este é feito para reagir sob determinadas condições. A viscosidade da solução polimérica obtida será uma media desta capacidade. Com o propósito de assumir um “padrão de referência”, o valor de “100%” está associado com um poliacrilamida, sintetizado de acordo com este método. Dito “100%” está associada com a viscosidade “média” medida em 10 polimerizações padrões de acrilamida.

Procedimento de operação descrito a seguir:

[0087] O monômero que deve ser analisado deve ser polimerizado em um reator de 3 litros adequadamente equipado.

[0088] As condições padrão a serem utilizadas são: - solução polimérica a ser sintetizada deve ter uma massa de reator igual a 2000 +/- 5 g. - concentração do monômero na solução aquosa deve ser igual a 0,03018% em moles (ativo apenas). - solução de pH deve ser 7,00 +/- (por meio de 10% de hidróxido de sódio ou 30% de ácido sulfúrico). - temperatura de reação deve ser igual a 60°C (+/- 2°C). - o catalisador deve ser injetado em uma temperatura de 55°C (+/- 1°C). - gradiente de temperatura de 55°C da injeção do catalisador a 60°C da reação deve ser igual a 1°C/minuto. - tempo de reação devem ser 3 horas antes do esgotamento (“burn-out”) (+/- 5 minutos). - concentração do catalisador, em 1% da solução do ativo, deve ser igual a 0,025% da carga do reator. - catalisador deve ser Wako V50 (2,2’-azobis(2- metilpropionamidina) - diidrocloreto) - da Wako Chemicals - que é adequadamente mantido na geladeira. Sb estas condições, o catalisador tem uma duração igual a 2 anos. - fluxo de nitrogênio, a “pulverização”, durante toda a reação (com o início quando a carga do monômero e o fim após a fase de esgotamento) deve ser 2 litros/min. - velocidade de agitação do reator deve ser igual a 250 rpm.

[0089] O polímero assim sintetizado será “polimerizado sob condições RCS”.

[0090] Determinação da viscosidade do polímero e cessão do valor RSC% do mesmo.

[0091] Uma vez obtido, o polímero sob condições RCS, a viscosidade do mesmo tem que ser determinada; para tais propósitos, o viscômetro a seguir tem que ser utilizado: DV-I + um Brookfield digital equipado com s63. Dependendo da viscosidade do produto sob análise, a rotação do eixo será definida. Os polímeros, antes de ser submetido à medida de viscosidade, tem que ser termoestabilizado a 25°C em um béquer de 600 ml com boca ampla. O polímero não deve ter dentro do mesmo, bolhas e/ou concentração de, e então os gradientes de viscosidade. A medida da viscosidade deve ser realizada 5 vezes e para o cálculo de RCS da média aritmética dos valores obtidos tem que ser utilizada.

[0092] O cálculo RCS é realizado no caminho a seguir: RCS = Vmm/Vamd*100 Onde: Vmm = média da viscosidade medida para o polímero desconhecido. Vamd = 1,5 Pa.s (1500 cPs) (viscosidade padrão do acrilamida) 100 = fator dimensional.

[0093] Teste de dissolução: em um béquer de 1000 ml calibrado, Da 1000 ml, e de alta precisão, 400 ml de água foram colocados por osmose. O béquer foi então colocado sob um agitador mecânico equipado com haste de agitação adequada. Por meio da haste, um movimento de vórtice é dado aos 400 ml de água, portanto, a água alcança uma altura de vórtice igual a 600 ml. De repente, pro meio de uma seringa, uma quantidade da emulsão polimérica é injetada na água em “rotação” de modo que uma solução aquosa polimérica igual a 0,5% em p/p é obtida. Então, uma medida do tempo, em segundos, que o vórtex irá tomar para alcançar a altura de 400 ml no béquer devido ao aumento na viscosidade da solução aquosa.

[0094] O tempo medido depende dos parâmetros estruturais da emulsão polimérica e o balanço do mesmo. Resumidamente, a redução do vórtex expressa uma dosagem ótima da liberação do surfactante do polímero em água e, indiretamente, ela expressa o peso molecular do polímero (alto peso molecular irá requerer poucos segundos para redução do vórtex).

[0095] Monômero livre (monômero residual livre): medida, por meio de HPLC com detector UV-Vis, da quantidade do monômero residual livre após a polimerização. A partir da emulsão polimérica, por meio de solventes apropriados, os monômeros residuais livres são extraídos. A solução da extração, com tais monômeros, será então submetida à classificação analítica. O melhor método de análise assume o uso das técnicas de HPLC com detector UV-VIS. A determinação provê o uso de uma coluna de HPLC tal como Spherosorb ODS-1, 5p, 250 cm X 4,6 mm. A determinação resultante será então comparada com a curva de calibre desenvolvida previamente nos métodos.

[0096] % de Géis: 100 g da emulsão polimérica são apropriadamente diluídos com 75g de um solvente de parafina de alta ebulição tal como Exxsol D 100. Após a homogeneização apropriada, a solução assim obtida é filtrada sobre uma peneira de 100 micrômetros que foi adequadamente pesado. Após a filtragem da solução polimérica, a peneira é lavada com o solvente, seca e então pesada novamente. A quantidade de porcentagem de gel será dada pela fórmula: % de Gel = [(PI - Pi)/Pe]*100 Onde: PI = peneira de filtragem do peso final Pi = peneira de filtragem do peso inicial Pe = peso da emulsão analisada.

[0097] Viscosidade UL (Viscosidade UL) : tal viscosidade é um parâmetro diretamente conectado ao peso molecular de um polímero dissolvido em água. Os polímeros com alta viscosidade UL (»0,005 Pa.s (5,00 cPs) @ 25°C) garante bom desempenho no campo de floculação e coagulação. Tal viscosidade é então um parâmetro de homologação indispensável de um polímero floculante. A determinação desta viscosidade é realizada por meio do viscômetro Brookfield equipado com um adaptador apropriado chamado “adaptador UL”. O polímero a ser analisado é dissolvido em uma solução salina “padrão” constituído por um eletrólito inerte, cloreto de sódio, na extensão de 4,0% em p/p e por um surfactante não iônico com HLB na faixa de 10 - 12 na extensão de 0,1%. O polímero sob exame é dissolvido na solução “padrão” na extensão de 0,3% sobre a base seca do polímero. Após a solubilização apropriada do polímero por meio de agitação mecânica (20 minutos) o valor da viscosidade UL é lida, por meio do adaptador apropriado, em uma temperatura termoestabilizada (“thermostated”) de 25°C. Os polímeros da invenção tem valores de viscosidade UL na faixa de 0,003 Pa.s a 0,06 Pa.s (3 cPs a 60 cPs).

[0098] Viscosidade, 0,5% da solução: em um béquer apropriado equipado com agitação mecânica e pás planas apropriadas, de modo a não “cortar” o polímero, uma solução polimérica em água por osmose em 0,5% sobre a base seca polimérica é preparado. A solução é deixada sob agitação por 30 minutos e, então termoestabilizada a 25°C. Após a termoestabilização, a viscosidade é medida através do viscômetro Brookfield por meio do fuso apropriado. As viscosidades 0,5% dos novos polímeros “livres de acrilamida” sintetizados neste trabalho foram compreendidos na faixa de 0,3-0,4 Pa.s (300-400 cPs) @ 25°C.

[0099] Teste de Jar: um método amplamente aprovado e reconhecido no meio científico-engenharia para medir a eficácia da floculação de um polieletrólito é o teste de Jar. Um aparelho típico para realização de tais testes é mostrado na figura 1.

[0100] Como pode ser visto a partir da figura, o aparelho tem 6 pás planas, conectadas em paralelo, as quais garantem a mesma velocidade de rotação do esgoto a ser floculado. A velocidade de rotação é medida por um tacômetro apropriado colocado alto sobre o instrumento.

[0101] As pás de agitação serão então colocadas em 6 béquer, usualmente, béquer de 1000 ml, onde o esgoto a ser submetidos ao teste (homogeneizado na promoção) na extensão de 80 g/béquer foi colocado.

[0102] A adição do polímero polieletrólito, no valor médio de 25 a 100 ppm, foi realizado quando o esgoto foi submetido a uma agitação de cerca de 150 rpm, fortes agitações poderiam comprometer a estabilidade mecânica do crescimento do floco. Um dos béqueres não foi integrado com o polímero a ser analisado e então permaneceu como “referência” do teste realizado. Os polímeros “livres de acrilamida” descritos neste trabalho de ótimo desempenho destacado na faixa de classificação central, ou seja, nas dosagens entre 50 ppm e 75 ppm.

[0103] A eficácia de floculação no teste foi determinada em ambos, através da medida de transmitância do sobrenadante aquoso para o esgoto floculado e através da medida da % do resíduo seco sobre o lodo/esgoto coagulado.

Medida da transmitância:

[0104] As medidas da transmitância são com base na absorção seletiva pela molécula das radiações com comprimento de onda compreendido entre 200 nm e 780 nm. Tais faixas espectrais podem ser dividas dentro de duas regiões: próximo de (200 - 400 nm) UV e UV visível (400 - 780 nm) . Tal fenômeno, pode ser explorado para o propósito analítico, através a irradiação da amostra sob exame com uma radiação, no comprimento de onda conhecido, com intensidade fictícia (lo), então por detecção da intensidade da radiação emergente (lo-x), a quantidade: T = (lo - x)/ lo é definida como transmitância.

[0105] A transmitância da água relativamente ao raio de luz (UV ou visível) resulta uma indicação do nível de limpidez do último.

[0106] A maior transmitância da água sob exame, o menor conteúdo de impureza que poderia cobrir a radiação. Convencionalmente, o sobrenadante na água do lodo floculado é analisado no comprimento de onda de 420 nm; para o branco, a mesma água filtrada antecipadamente pela membrana Whatman Nr. 42 foi utilizada. As determinações foram realizadas no espectrofotômetro UV-VIS, modelo lambda 2 Perkin-Elmer em 420 nm. Os novos polímeros desenvolvidos aqui proveem picos de transmitância maiores que 90%.

Medida da porcentagem de resíduo seco sobre o lodo/esgoto coagulado:

[0107] A porcentagem de resíduo seco do esgoto resulta em um índice do nível de purificação de água, como um esgoto com maior conteúdo de umidade será o índice de uma separação difícil da fase sólida a partir de um líquido.

[0108] A maior compactação e o peso especifico dos flocos irão permitir a obtenção de um esgoto/lodo desidratado na saída a partir da planta, separou melhor assim da água que obviamente mais limpa e, graças a um menor conteúdo de umidade, mesmo com um volume específico menor. O componente principal do esgoto produzido, de fato, é a água contida no mesmo, com relação à fração sólida, portanto, o volume é completamente constituído não pela fração líquida separada.

[0109] A medida da % do resíduo seco é realizada sobre o esgoto do teste Jar. O esgoto é colhido e drenado por 10 minutos sobre o filtro de 200 pm de uma malha metálica e, então colocado em um alto-forno a 105°C por um período de tempo de 2 horas. Então a % de diferença no peso da amostra antes e após a secagem é calculada. Os polieletrólitos “livres de acrilamida” aqui descritos, sobre a média, produziu um valor médio da porcentagem de resíduo seco maior que 7 - 8%.

[0110] A invenção é descrita aqui por meio de exemplos ilustrativos e não com propósitos limitativos.

Exemplo 1 - Síntese de um polímero poli-catiônico (AF 00 AS) com base no cloreto de acriloxietiltrimetil amônio (AETAC) com o método de síntese “A”.

[0111] Preparação da fase oleosa: 461,82 g do solvente parafínico, dessulfurizado e desaromatizado são misturados com 20,5 g do Sorbitan monooleato e 20,5 g de oleil- isoprapanolamina. A mistura é deixada sob agitação até a fase de homogeneidade.

[0112] A preparação da fase aquosa: 1084,30 g de cloreto de acriloxietiltrimetil amônio em uma solução aquosa a 80% são misturados com 353,15g de água por osmose, 8,83g de uma solução de 1% de bromato de potássio, 2,50g de álcool isopropilico, 0,70g de sal de sódio de ácido dietileno-triamina pentaacético, 10,00 g de cloreto de di-amônio e 0,27g de ácido sulfúrico para induzir o pH da solução aquosa na faixa de 5,0 +/- 0,2.

[0113] Então, por meio de uma seringa, uma quantidade de cloreto de cobre (dissolvido em água) é adicionado, de modo a ter uma concentração final na emulsão igual a 4 ppm de íon de cobre. A solução é agitada para ter uma fase de homogeneidade.

[0114] A preparação da emulsão bruta: de modo a formar adequadamente a emulsão bruta a ser polimerizada no reator apropriado, a fase aquosa descrita antes é inserida sob a agitação na fase oleosa. Após a pré-mistura apropriada, duas fases são efetivamente homogeneizada por meio de um homogeneizador manual altamente efetivo. Quando a viscosidade de intumescimento da emulsão alcança a faixa de 1-1,2 Pa.s (1000 - 1200 cPs) @ 25°C (viscosidade medida por meio do viscômetro Brookfield) a homogeneização é interrompida e a emulsão a ser polimerizada é colocada dentro do reator de síntese.

[0115] Reação de polimerização: a emulsão a ser polimerizada é colocada em um reator de síntese de 3 litros de laboratório apropriado, o qual é equipado com agitador mecânico, sistema de dosagem micro-peristáltica, pulverização de nitrogênio, borbulhador e sistema de controla de temperatura. O reator é então adequadamente fechado e colocado sob mistura. A emulsão é submetida a uma pulverização de nitrogênio igual a 2 l/m para expelir o oxigênio atmosférico que inibiria a polimerização. Após 30 minutos de pulverização, e sem modificação do fluxo de nitrogênio, 1,30 g de uma solução a 1% de hidro-peróxido terc-butil são aditivadas ao reator. Após 30 minutos adicionais de pulverização de nitrogênio em 2 l/m, o fluxo de gás é diminuído para 1 l/m e a temperatura de emulsão é trazida a 25,0°C.

[0116] Através do sistema de dosagem micro-peristáltico, a aditivação ao sistema de reação de uma solução de 0,5% de metabisulfeto de sódio é iniciada, o qual irá disparar a reação de polimerização. A solução de reação terá que ser dosada na emulsão em uma dosagem de modo que a temperatura do reator passa de 25,0°C a 37,5°C em 60 minutos.

[0117] Uma vez alcançada, tal temperatura ideal de polimerização, a dosagem da solução de redução ao reator será otimizada durante todo o período de reação, as soluções com concentrações de crescimento de metabisulfeto de sódio (1,0% e 5,0%) poderiam ser utilizadas durante a síntese para garantir e manter a temperatura de 37,5°C.

[0118] Mesmo quando do uso de solução de redução muito concentrada, não é mais possível manter a temperatura de reação em 37,5°C, isto irá significar que a fase de polimerização final foi alcançada.

[0119] Esgotamento: sem interromper tanto a agitação quanto a pulverização de nitrogênio, 2,00 g de uma solução a 1% de hidro-peróxido de terc-butil foi então adicionada e após 5 minutos 10,00 g de uma solução a 30% de metabisulfeto de sódio, a reação foi então mantida em uma temperatura de 37,5°C, ainda em aquecimento, por 60 minutos adicionais.

[0120] Surfactantes de inversão: Uma vez que os 60 minutos do item anterior passaram, a emulsão foi resfriada a 25°C e aditivada com 45,90 g de um éter de alquil-poli-glicol com um HLB de 10-12, e 8,10 g de sulfo-succinato de dioctil de sódio. A emulsão polimerizada e estabilizada foi deixada sob agitação por 60 minutos e por fim descarregada do reator.

Exemplo 2 - Síntese de um polímero poli-catiônico (AF 100SB) com base no cloreto de acriloxietiltrimetil-amônio com o método de síntese “B”:

[0121] Preparação da fase oleosa: 461,80 g de solvente parafínico, dessulfurizado e desaromatizado são misturados com 20,5g de monooleato de Sorbitan e 20,5 g de oleil- isoprapanolamina. A mistura foi deixada sob agitação até a fase de homogeneidade.

[0122] Preparação da fase aquosa: 1084,30g de cloreto de acriloxietiltrimetil amônio em solução aquosa a 80% são misturadas com 353,15g de água por osmose, 8,83g de uma solução a 1% de bromato de potássio, 2,50g de álcool isopropílico, 0,70g de sal de sódio de ácido dietileno-triamino- pentaacético, 10,00g de cloreto de amônio, e 0,27g de ácido sulfúrico para trazer o pH da solução aquosa a uma faixa de 5,00 +/- 0,2. A solução foi agitada para obter a fase de homogeneidade.

[0123] Preparação da emulsão bruta: de modo a formar adequadamente a emulsão bruta, a ser polimerizada no reator apropriado, a fase aquosa descrita antes foi transferida sob agitação dentro da fase oleosa. Após a pré-mistura apropriada, as duas fases são efetivamente homogeneizadas por meio de um homogeneizador manual altamente efetivo. Quando a viscosidade de intumescimento da emulsão alcançou uma faixa de 1-1,2 Pa.s (1000 - 1200 cPs) @ 25°C (viscosidade medida por meio de um viscômetro Brookfield) a homogeneização foi interrompida e a emulsão a ser polimerizada foi colocada dentro do reator de síntese.

[0124] Reação de polimerização: a emulsão a ser polimerizada foi colocada dentro de um reator de síntese de 3 litros, adequado para laboratório, equipado com: agitação mecânica, sistema de dosagem micro-peristáltica, pulverizador de nitrogênio, borbulhador e sistema de controle de temperatura. O reator é apropriadamente fechado e colocado sob mistura. A emulsão foi então submetida a uma pulverização de nitrogênio igual a 2 l/m para expulsar o oxigênio atmosférico que inibiria a polimerização. Após 40 minutos de pulverização, e sem modificar o fluxo de nitrogênio, 2,66g de uma solução a 1% do catalisador Wako V50 [2,2’-azobis(2-metilbutironitrila)] são aditivado ao reator e o aquecimento no reator foi iniciado , o qual nos 20 minutos seguintes terá que provocar uma temperatura de reação de 37,5°C. Uma vez alcançados os 37,5°C, a reação de polimerização será iniciada e será possível diminuir o fluxo de nitrogênio a 1 l/m. Possíveis adições adicionais de catalisador com maior concentração poderia ser requerida durante a reação. Mesmo quando uma adição adicional do catalisador não é mais possível, para manter a temperatura de reação a 37,5°C, isto irá significar que a fase de polimerização final foi alcançada.

[0125] Esgotamento: sem interromper tanto a agitação quanto a pulverização de nitrogênio, 2,00g de uma solução a 1% de hidro-peróxido de terc-butil foi então adicionada e, após 5 minutos, 10,00g de uma solução a 30% de metabisulfeto de sódio, a reação foi então mantida em uma temperatura de 37,5°C, mesmo em aquecimento, por 60 minutos adicionais.

[0126] Surfactante de inversão: uma vez que os 60 minutos do item anterior passaram, a emulsão foi resfriada a 25°C e aditivada com 45,90g de um éter de alquil-poli-glicol com um HLB 10-12, e 8,10g de sulfossucinato de dioctil de sódio. A emulsão polimerizada e estabilizada foi deixada sob agitação por 60 minutos e, por fim, a descarga através do reator.

Exemplo 3 - Síntese do polímero poli-aniônico a base de ácido acrílico (AF 100 A AS) com o método de síntese “A”:

[0127] Preparação da fase oleosa: 354,60 g do solvente parafínico, dessulfurizado e desaromatizado são misturados com 20,5 g do monooleato de Sorbitan e 20,5 g de oleil- isoprapanolamina. A mistura foi deixada sob agitação até a fase de homogeneização.

[0128] A preparação da fase aquosa: 446,25 g de 99% de ácido acrílico são misturados com 199,00g de água por osmose, e neutralizado com 329,26g de amônia a 32%, até um pH de 7,5. Por fim, 1,40g de sal de sódio de ácido dietileno-triamino- pentaacético e 0,50g de álcool isopropílico foram adicionados. Então, por meio de uma seringa, uma quantidade de cloreto de cobre (dissolvido em água) foi adicionado de modo a ter uma concentração final na emulsão igual a 4 ppm de íon cuproso. A solução foi agitada para obter a fase de homogeneização.

[0129] Preparação da emulsão bruta: de modo a formar adequadamente a emulsão bruta a ser polimerizada no reator apropriado, a fase aquosa descrita antes foi transferida sob agitação dentro da fase oleosa. Após a pré-mistura apropriada, as duas fases foram efetivamente homogeneizadas por meio de um homogeneizador manual altamente efetivo. Quando a viscosidade de intumescimento da emulsão alcança a faixa de 1 - 1,2 Pa.s (1000 - 1200 cPs) @ 25°C (viscosidade medida por meio do viscômetro Brookfield) a homogeneização é interrompida e a emulsão a ser polimerizada é colocada dentro do reator de síntese.

[0130] Reação de polimerização: a emulsão a ser polimerizada é colocada em um reator de síntese de 3 litros de laboratório apropriado, o qual é equipado com: agitador mecânico, sistema de dosagem micro-peristáltica, pulverizador de nitrogênio, borbulhador e sistema de controla de temperatura. O reator é então adequadamente fechado e colocado sob mistura. A emulsão é submetida a uma pulverização de nitrogênio igual a 2 l/m para expelir o oxigênio atmosférico que inibiria a polimerização. Após 30 minutos de pulverização, e sem modificação do fluxo de nitrogênio, 1,30g de uma solução a 1% de hidro-peróxido terc-butil são aditivadas ao reator. Após 30 minutos adicionais de pulverização de nitrogênio em 2 l/m, o fluxo de gás é diminuído para 1 l/m, e a temperatura de emulsão é trazida a 25,0°C. Através do sistema de dosagem micro- peristáltico, a aditivação ao sistema de reação de uma solução de 0,5% de metabisulfeto de sódio é iniciada, o que irá disparar a reação de polimerização. A solução de redução terá que ser dosada na emulsão em uma dosagem de modo que a temperatura do reator passa de 25,0°C para 37,5°C em 60 minutos.

[0131] Uma vez alcançada tal temperatura ideal de polimerização, a dosagem da solução de redução para o reator será otimizada durante todo o período de reação, as soluções com concentrações de crescimento de metabisulfeto de sódio (1,0% e 5,0%) poderiam ser utilizadas durante a síntese para garantir a manutenção da temperatura de 37,5°C.

[0132] Mesmo quando do uso da solução de redução mais concentrada, não é mais possível manter a temperatura de reação a 37,5°C, isto irá significar que a fase de polimerização final foi alcançada.

[0133] Esgotamento: sem interromper tanto a agitação quanto a pulverização de nitrogênio, 4,00 g de uma solução a 1% de hidro-peróxido de terc-butil foi então adicionada e, após 5 minutos, 10,00g de uma solução a 30% de metabisulfeto de sódio, a reação foi então mantida em uma temperatura de 37,5°C, ainda em aquecimento, por 60 minutos adicionais.

[0134] Surfactantes de inversão: Uma vez que os 60 minutos do item anterior passaram, a emulsão foi resfriada a 25°C e aditivada com 34,85 g de um éter de alquil-poli-glicol com um HLB de 10-12, e 6,15g de sulfo-succinato de dioctil de sódio. A emulsão polimerizada e estabilizada foi deixada sob agitação por 60 minutos e por fim descarregada do reator.

Exemplo 4 - Síntese do polímero poli-aniônico a base de ácido acrílico (AF 100 A SB) com o método de síntese “B”:

[0135] Preparação da fase oleosa: 354,60 g do solvente parafínico, dessulfurizado e desaromatizado são misturados com 20,5 g do monooleato de Sorbitan e 20,5 g de oleil- isoprapanolamina. A mistura foi deixada sob agitação até a fase de homogeneização.

[0136] A preparação da fase aquosa: 446,25 g de 99% de ácido acrílico são misturados com 199,00g de água por osmose, e neutralizado com 329,26g de amônia a 32%, até um pH de 7,5. Por fim, 1,40g de sal de sódio de ácido dietileno-triamino- pentaacético e 0,50g de álcool isopropílico foram adicionados. A solução foi agitada para obter a fase de homogeneização.

[0137] Preparação da emulsão bruta: de modo a formar adequadamente a emulsão bruta a ser polimerizada no reator apropriado, a fase aquosa descrita antes foi transferida sob agitação dentro da fase oleosa. Após a pré-mistura apropriada, as duas fases foram efetivamente homogeneizadas por meio de um homogeneizador manual altamente efetivo. Quando a viscosidade de intumescimento da emulsão alcança a faixa de 1 - 1,2 Pa-s (1000 - 1200 cPs) @ 25°C (viscosidade medida por meio do viscômetro Brookfield) a homogeneização é interrompida e a emulsão a ser polimerizada é colocada dentro do reator de síntese.

[0138] Reação de polimerização: a emulsão a ser polimerizada é colocada em um reator de síntese de 3 litros de laboratório apropriado, o qual é equipado com: agitador mecânico, sistema de dosagem micro-peristáltica, pulverizador de nitrogênio, borbulhador e sistema de controla de temperatura. O reator é então adequadamente fechado e colocado sob mistura. A emulsão é submetida a uma pulverização de nitrogênio igual a 2 l/m para expelir o oxigênio atmosférico que inibiria a polimerização. Após 40 minutos de pulverização, e sem modificação do fluxo de nitrogênio, 2,66g de uma solução a 1% do catalisador Wako V50 [2,2’-azobis(2-metilbutironitrila)] são aditivados ao reator, e o aquecimento no reator foi iniciado, o que nos próximos 20 minutos irá trazer a temperatura de reação para 37,5°C. Uma vez alcançada, 37,5°C, a reação de polimerização será iniciada e, será possível diminuir o fluxo de nitrogênio para 1 l/m. Possíveis adições a mais de catalisador com concentrações maiores poderiam ser requeridas durante a reação.

[0139] Mesmo quando a adição adicional do catalisador não é mais possível, para manter a temperatura de reação a 37,5°C, isto irá significar que a fase de polimerização final foi alcançada.

[0140] Esgotamento: sem interromper tanto a agitação quanto a pulverização de nitrogênio, 2,00 g de uma solução a 1% de hidro-peróxido de terc-butil foi então adicionada e, após 5 minutos, 10,00g de uma solução a 30% de metabisulfeto de sódio, a reação foi então mantida em uma temperatura de 37,5°C, ainda em aquecimento, por 60 minutos adicionais.

[0141] Surfactantes de inversão: Uma vez que os 60 minutos do item anterior passaram, a emulsão foi resfriada a 25°C e aditivada com 34,85 g de um éter de alquil-poli-glicol com um HLB de 10-12, e 6,15g de sulfo-succinato de dioctil de sódio. A emulsão polimerizada e estabilizada foi deixada sob agitação por 60 minutos, e por fim descarregada através do reator.

Exemplo 5 - Síntese de um polímero poli-zwitteriônico (QZ 271 SA) com base no cloreto de acriloxietiltrimetil amônio e ácido acrílico (50:50 p/p como ativo polimérico) com o método de síntese “A”:

[0142] Preparação da fase oleosa: 504,00g do solvente parafínico, dessulfurizado e desaromatizado são misturados com 20,00 g do monooleato de Sorbitan e 20,00 g de oleil- isoprapanolamina. A mistura foi deixada sob agitação até a fase de homogeneização.

[0143] Preparação da fase aquosa: 370,33g de cloreto de acriloxietiltrimetil amônio em uma solução a 80% da solução aquosa, e 296,26g de ácido acrílico a 99% são misturados com 420,62g de água por osmose, e foram neutralizado em um pH de 7,50 com 218,59g de amônia a 32%, 12,00g de uma solução a 1% de bromato de potássio, 1,84g de álcool isopropílico, 1,12g de sal de sódio de ácido dietileno-triamino-pentaacético e 25,20g de sulfato de amônio foram então adicionados à solução. Então, por meio de uma seringa, uma quantidade de cloreto de cobre (dissolvido em água) foi adicionado de modo a ter uma concentração final na emulsão igual a 4 ppm de íon cuproso. A solução foi agitada para obter a fase de homogeneização.

[0144] Preparação da emulsão bruta: de modo a formar adequadamente a emulsão bruta a ser polimerizada no reator apropriado, a fase aquosa descrita antes foi transferida sob agitação dentro da fase oleosa. Após a pré-mistura apropriada, as duas fases foram efetivamente homogeneizadas por meio de um homogeneizador manual altamente efetivo. Quando a viscosidade de intumescimento da emulsão alcança a faixa de 1 - 1,2 Pa-s (1000 - 1200 cPs) @ 25°C (viscosidade medida por meio do viscômetro Brookfield) a homogeneização é interrompida e a emulsão a ser polimerizada é colocada dentro do reator de síntese.

[0145] Reação de polimerização: a emulsão a ser polimerizada é colocada em um reator de síntese de 3 litros de laboratório apropriado, o qual é equipado com: agitador mecânico, sistema de dosagem micro-peristáltica, pulverizador de nitrogênio, borbulhador e sistema de controla de temperatura. O reator é então adequadamente fechado e colocado sob mistura. A emulsão é submetida a uma pulverização de nitrogênio igual a 2 l/m para expelir o oxigênio atmosférico que inibiria a polimerização. Após 30 minutos de pulverização, e sem modificação do fluxo de nitrogênio, 0,40g de uma solução a 1% de hidro-peróxido terc-butil são aditivadas ao reator. Após 30 minutos adicionais de pulverização de nitrogênio em 2 l/m, o fluxo de gás é diminuído para 1 l/m, e a temperatura de emulsão é trazida a 25,0°C.

[0146] Através do sistema de dosagem micro-peristáltico, a aditivação ao sistema de reação de uma solução de 0,5% de metabisulfeto de sódio é iniciada, o que irá disparar a reação de polimerização. A solução de redução terá que ser dosada na emulsão em uma dosagem de modo que a temperatura do reator passa de 25,0°C para 37,5°C em 60 minutos.

[0147] Uma vez alcançada tal temperatura ideal de polimerização, a dosagem da solução de redução para o reator será otimizada durante todo o período de reação, as soluções com concentrações de crescimento de metabisulfeto de sódio (1,0% e 5,0%) poderiam ser utilizadas durante a síntese para garantir a manutenção da temperatura de 37,5°C.

[0148] Mesmo quando do uso da solução de redução mais concentrada, não é mais possível manter a temperatura de reação a 37,5°C, isto irá significar que a fase de polimerização final foi alcançada.

[0149] Esgotamento: sem interromper tanto a agitação quanto a pulverização de nitrogênio, 2,00 g de uma solução a 1% de hidro-peróxido de terc-butil foi então adicionada e, após 5 minutos, 10,00g de uma solução a 30% de metabisulfeto de sódio, a reação foi então mantida em uma temperatura de 37,5°C, ainda em aquecimento, por 60 minutos adicionais.

[0150] Surfactantes de inversão: Uma vez que os 60 minutos do item anterior passaram, a emulsão foi resfriada a 25°C e aditivada com 46,75 g de um éter de alquil-poli-glicol com um HLB de 10-12, e 8,25g de sulfo-succinato de dioctil de sódio. A emulsão polimerizada e estabilizada foi deixada sob agitação por 60 minutos e por fim descarregada do reator.

Exemplo 6 - Síntese do polímero poli-zwiteriônico (QA 271 SB) base de cloreto de amônio acriloxietiltrimetil e ácido acrílico (50:50 p/p como polímero ativo) com o método de síntese “B”:

[0151] Preparação da fase oleosa: 504,60 g do solvente parafínico, dessulfurizado e desaromatizado são misturados com 20,00 g do monooleato de Sorbitan e 20,00g de oleil- isoprapanolamina. A mistura foi deixada sob agitação até a fase de homogeneização.

[0152] Preparação da fase aquosa: 370,33g de cloreto de acriloxietiltrimetil amônio em uma solução aquosa a 80% e 296,26g de ácido acrílico a 99% são misturados com 420,62g de água por osmose, e são neutralizado em um pH de 7,50 com 218,59g de amônia a 32%. 12,00g de uma solução a 1% de bromato de potássio, 1,84g de álcool isopropílico, 1,12g de sal de sódio de ácido dietileno-triamino-pentaacético e 25,20g de sulfato de amônio foram adicionados. A solução foi agitada para obter a fase de homogeneização.

[0153] Preparação da emulsão bruta: de modo a formar adequadamente a emulsão bruta a ser polimerizada no reator apropriado, a fase aquosa descrita antes foi transferida sob agitação dentro da fase oleosa. Após a pré-mistura apropriada, as duas fases foram efetivamente homogeneizadas por meio de um homogeneizador manual altamente efetivo. Quando a viscosidade de intumescimento da emulsão alcança a faixa de 1 - 1,2 Pa-s (1000 - 1200 cPs) @ 25°C (viscosidade medida por meio do viscômetro Brookfield) a homogeneização é interrompida e a emulsão a ser polimerizada é colocada dentro do reator de síntese.

[0154] Reação de polimerização: a emulsão a ser polimerizada é colocada em um reator de síntese de 3 litros de laboratório apropriado, o qual é equipado com: agitador mecânico, sistema de dosagem micro-peristáltica, pulverizador de nitrogênio, borbulhador e sistema de controla de temperatura. O reator é então adequadamente fechado e colocado sob mistura. A emulsão foi então submetida a uma pulverização de nitrogênio igual a 2 l/m para expelir o oxigênio atmosférico que inibiria a polimerização. Após 40 minutos de pulverização, e sem modificação do fluxo de nitrogênio, 2,06g de uma solução a 1% do catalisador Wako V50 [2,2’-azobis(2-metilbutironitrila)] foram aditivados ao reator e o aquecimento no reator foi iniciado nos próximos 20 minutos, o que induzirá a temperatura de reação para 37,5°C. Uma vez alcançada 37,5°C, a reação de polimerização será iniciada e, será possível diminuir o fluxo de nitrogênio para 1l/m. possíveis adicionais a mais com concentração maior poderiam ser requeridas durante a reação.

[0155] Mesmo quando diante de uma adição a mais do catalisador, não é mais possível manter a temperatura de reação a 37,5°C, isto irá significar que a fase de polimerização final foi alcançada.

[0156] Esgotamento: sem interromper tanto a agitação quanto a pulverização de nitrogênio, 2,00 g de uma solução a 1% de hidro-peróxido de terc-butil foi então adicionada e, após 5 minutos, 10,00g de uma solução a 30% de metabisulfeto de sódio, a reação foi então mantida em uma temperatura de 37,5°C, ainda em aquecimento, por 60 minutos adicionais.

[0157] Surfactantes de inversão: Uma vez que os 60 minutos do item anterior passaram, a emulsão foi resfriada a 25°C e aditivada com 46,75 g de um éter de alquil-poli-glicol com um HLB de 10-12, e 8,25g de sulfo-succinato de dioctil de sódio. A emulsão polimerizada e estabilizada foi deixada sob agitação por 60 minutos e por fim descarregada do reator.

[0158] As características dos polímeros lineares sintetizados acima estão mostradas na tabela 3. Tabela 3

Legenda = O.E. = emulsões opacas; (1) com base no polímero seco, (2) com base no polímero seco.

Exemplo 7: Síntese de um polímero poli-catiônico reticulado (AF 100 SA 3 CL) com base no cloreto de acriloxietiltrimetil amônio reticulado (CL) com 3 ppm de bis-acrilamida de metileno com o método de síntese “A”:

[0159] Preparação da fase oleosa: 461,82g do solvente parafínico, dessulfurizado e desaromatizado são misturados com 20,5g do monooleato de Sorbitan e 20,5g de oleil- isoprapanolamina. A mistura foi deixada sob agitação até a fase de homogeneização.

[0160] Preparação da fase aquosa: 1084,30g de cloreto de acriloxietiltrimetil amônio em uma solução a 80% da solução aquosa, e 353,15g de água por osmose, 8,83g de uma solução aquosa a 1% de bromato de potássio, 1,50g de álcool isopropílico, 0,70g de sal de sódio de ácido de dietilenotriamino pentacético, 10,00g de cloreto de amônio, 6,00g de uma solução a 0,1% de bis-acrilamida de metileno e 0,27 g de ácido sulfúrico para trazer o pH da solução aquosa na faixa de 5,00 +/- 0,2. Então, por meio de uma seringa, uma quantidade de cloreto de cobre (dissolvido em água) foi adicionado de modo a ter uma concentração final na emulsão igual a 4 ppm de íon cuproso. A solução foi agitada para obter a fase de homogeneização.

[0161] Preparação da emulsão bruta: de modo a formar adequadamente a emulsão bruta a ser polimerizada no reator apropriado, a fase aquosa descrita antes foi transferida sob agitação dentro da fase oleosa. Após a pré-mistura apropriada, as duas fases foram efetivamente homogeneizadas por meio de um homogeneizador manual altamente efetivo. Quando a viscosidade de intumescimento da emulsão alcança a faixa de 1 - 1,2 Pa-s (1000 - 1200 cPs) @ 25°C (viscosidade medida por meio do viscômetro Brookfield) a homogeneização é interrompida e a emulsão a ser polimerizada é colocada dentro do reator de síntese.

[0162] Reação de polimerização: a emulsão a ser polimerizada é colocada em um reator de síntese de 3 litros de laboratório apropriado, o qual é equipado com: agitador mecânico, sistema de dosagem micro-peristáltica, pulverizador de nitrogênio, borbulhador e sistema de controla de temperatura. O reator é então adequadamente fechado e colocado sob mistura. A emulsão é submetida a uma pulverização de nitrogênio igual a 2 l/m para expelir o oxigênio atmosférico que inibiria a polimerização. Após 30 minutos de pulverização, e sem modificação do fluxo de nitrogênio, 1,30g de uma solução a 1% de hidro-peróxido terc-butil são aditivadas ao reator. Após 30 minutos adicionais de pulverização de nitrogênio em 2 l/m, o fluxo de gás é diminuído para 1 l/m, e a temperatura de emulsão é trazida a 25,0°C. Por meio do sistema de dosagem micro- peristáltica, a aditivação para o sistema de reação de uma solução de 0,5% de metabisulfeto de sódio foi iniciado, o que irá disparar a reação de polimerização. A solução de redução terá que ser dosada na emulsão em uma dosagem de modo que a temperatura do reator passe de 25,0°C para 37,5°C em 60 minutos. Uma vez alcançada tal temperatura de polimerização ideal, a dosagem a solução de redução para o reator será otimizada durante todo o período de reação; as soluções com concentrações de crescimento de metabissulfeto de sódio (1,0% e 5,0%) poderiam ser utilizadas durante a síntese para garantir a temperatura de 37,5°C.

[0163] Mesmo quando diante de uma solução de redução mais concentrada, não é mais possível manter a temperatura de reação a 37,5°C, isto irá significar que a fase de polimerização final foi alcançada.

[0164] Esgotamento (“burn-out”): sem interromper tanto a agitação quanto a pulverização de nitrogênio, 2,00 g de uma solução a 1% de hidro-peróxido de terc-butil foi então adicionada e, após 5 minutos, 10,00g de uma solução a 30% de metabisulfeto de sódio, a reação foi então mantida em uma temperatura de 37,5°C, ainda em aquecimento, por 60 minutos adicionais.

[0165] Surfactantes de inversão: Uma vez que os 60 minutos do item anterior passaram, a emulsão foi resfriada a 25°C e aditivada com 45,90g de um éter de alquil-poli-glicol com um HLB de 10-12, e 8,10g de sulfo-succinato de dioctil de sódio. A emulsão polimerizada e estabilizada foi deixada sob agitação por 60 minutos e por fim descarregada do reator.

Exemplo 8 - Síntese dos polímeros reticulados a 3 ppm de CLC e 6 ppm de CLC dos polímeros mostrados na tabela 3:

[0166] Através da operação sob as mesmas condições descritas no Exemplo 7, as versões reticuladas em 3 ppm de CLC e 6 ppm de CLC dos polímeros mostrados na Tabela 3 foram então sintetizadas.

[0167] Os polímeros reticulados em 3 ppm de CLC estão mostrados na Tabela 4, enquanto aqueles em 6 ppm de CLC estão mostrados na Tabela 5. Tabela 4 CLC em 3 ppm

Legenda = O.E. = emulsões opacas; (1) com base no polímero seco, (2) com base no polímero seco. Tabela 5 CLC em 6 ppm

Legenda = O.E. = emulsões opacas; (1) com base no polímero seco, (2) com base no polímero seco.

Exemplo 9 (Aplicação): Aplicação dos polímeros da invenção:

[0168] Os produtos sintetizados e mostrados nas tabelas 3, 4, e 5 foram utilizados como agentes floculantes em um tipo de esgoto/lodo para medir o desempenho do mesmo. O esgoto utilizado para teste foi caracterizado na tabela 6. Tabela 6 Características dos lodo/esgoto utilizado nos testes

[0169] Os métodos utilizados para medir a eficácia dos polímeros sintetizados (ou seja, a transmitância do sobrenadante e a porcentagem de umidade residual do lodo coagulado) estão descritos na seção “porção experimental e métodos analíticos” do presente pedido de patente (acima).

[0170] Os polímeros da invenção utilizados nos exemplos do pedido são: AF 100SA (exemplo 1); AF 100SB (exemplo 2); AF 100SA 3CL (exemplo 7); AF 100SB 3 CL(exemplo 8); AF 100SA 6 CL (exemplo 8); AF 100SB 6 CL (exemplo 8).

[0171] Estes polímeros da invenção são colocados em comparação com os polímeros comerciais a base de acrilamida:

[0172] QUALIFOC CE 2040, Acrilamida/AETAC (60/40% em mol) copolímero linear, atualmente comercializado por CRS; e

[0173] QUALIFOC CL 7040, Acrilamida/AETAC (60/40% em mol) copolímero reticulado, atualmente comercializado por CRS.

[0174] O pH de floculação do lodo/esgoto foi fixado na faixa de 7,00 +/- 0,2 para todos os polímeros utilizados.

[0175] Os resultados obtidos estão mostrados na Tabela 7. Os gráficos 1 e 2 (figura 2) são uma representação gráfica dos resultados. Tabela 7

[0176] A tabela 8 mostra os resultados obtidos com os polímeros aniônicos onde, como referência padrão, o copolímero linear QUALIFLOC AE 3030, acrilamida/ácido acrílico (70/30% em mol), comercializado atualmente em CRS, foi utilizado. Os gráficos 3 e 4 (figura 3) são uma representação visual dos resultados. Tabela 8

[0177] A tabela 9 mostra os resultados obtidos com os polímeros Zwiteriônicos onde, como padrão de referência, o copolímero linear QUALIFOC AE 3030, acrilamida/ácido acrílico (70/30 % em mol), atualmente comercializado por CRS e o copolímero linear Qualifloc CE 2040 acrilamida/AETAC (60/40% em mol), atualmente comercializado por CRS foram utilizados. O gráfico 5 e 6 (Figura 4) são uma representação visual dos resultados. Tabela 9

[0178] Como pode ser visto, os polímeros da presente invenção, quando utilizados nas concentrações usuais de 25 a 75 ppm, são capazes de conjugar a vantagem de eliminação do monômero acrilamida, com uma eficácia de floculação sempre comparável, algumas vezes ainda melhor, do que aquela oferecida pelos produtos comerciais a base de acrilamida. Em cada caso, a eficácia demonstrada pode ser aceita por uma aplicação industrial.

Exemplos comparativos:

[0179] Quatro polímeros “livre de acrilamida”, dois aniônicos e dois polímeros catiônicos, foram sintetizados sob condições de polimerização usuais na preparação dos polímeros poli-acrilamídicos aniônicos/catiônicos: ou seja, na temperatura de 55°C, e pelo uso de maior quantidade de catalisador:

Polímeros aniônicos:

[0180] AF 100a SCA, com base no ácido acrílico, onde “SCA” significa: síntese convencional de acrilamida;

[0181] AF 100AM SCA, com base no ácido metacrílico;

[0182] Os dois monômeros foram selecionados com base na homologia estrutura forte com o monômero acrilamida.

Polímeros catiônicos:

[0183] AF 100SCA, com base no AETAC (ver tabela 1).

[0184] AF 100 M SCA, com base METAC (ver tabela 1).

[0185] As características dos polímeros “livres de acrilamida” foram comparadas aqueles dos polímeros clássicos com base em acrilamida.

Polímeros aniônicos:

[0186] Copolímero Qualifloc AE 3030, acrilamida/ácido acrílico (70/30 % em mol).

[0187] Copolímero Qualifloc AE 3030 M, acrilamida/ácido metacrílico (70/30% em mol).

Polímeros catiônicos:

[0188] Copolímero Qualifloc CE 2040, acrilamida/AETAC (60/40% em mol).

[0189] Copolímero Qualifloc CE 2040 M, acrilamida/METAC (600/40% em mol).

Exemplo 10 (Comparativo): síntese de um polímero poli-aniônico (AF 100 A SCA) com base no ácido acrílico com o método de síntese “A”, mas pelo uso de uma temperatura de reação para os produtos com base de acrilamida:

[0190] Preparação da fase oleosa: 354,60g do solvente parafínico, dessulfurizado e desaromatizado são misturados com 20,5g do monooleato de Sorbitan e 20,5g de oleil- isoprapanolamina. A mistura foi deixada sob agitação até a fase de homogeneização.

[0191] Preparação da fase aquosa: 446,25g de ácido acrílico 99% são misturados com 199,00g de água por osmose e neutralizado com 329,26g de amônia a 32% até o pH 7,5. Por último, 1,40g de sal de sódio de ácido dietilenotriamino pentaacético e 0,50 g de álcool isopropílico são adicionados. Então, por meio de uma seringa, uma quantidade de cloreto de cobre (dissolvido em água) foi adicionado de modo a ter uma concentração final na emulsão igual a 4 ppm de íon cuproso. A solução foi agitada para obter a fase de homogeneização.

[0192] Preparação da emulsão bruta: uma ação sob as mesmas condições descritas no exemplo 1.

[0193] Reação de polimerização: a emulsão a ser polimerizada é colocada em um reator de síntese de 3 litros de laboratório apropriado, o qual é equipado com: agitador mecânico, sistema de dosagem micro-peristáltica, pulverizador de nitrogênio, borbulhador e sistema de controla de temperatura. O reator é então adequadamente fechado e colocado sob mistura. A emulsão é submetida a uma pulverização de nitrogênio igual a 2 l/m para expelir o oxigênio atmosférico que inibiria a polimerização. Após 30 minutos de pulverização, e sem modificação do fluxo de nitrogênio, 2,00g de uma solução a 1% de hidro-peróxido di-terc-butil são aditivadas ao reator. Após 30 minutos adicionais de pulverização de nitrogênio em 2 l/m, o fluxo de gás é diminuído para 1 l/m, e a temperatura de emulsão é trazida a 25,0°C.

[0194] Por meio do sistema de dosagem micro-peristáltica, a aditivação para o sistema de reação de uma solução de 0,5% de metabisulfeto de sódio foi iniciado, o que irá disparar a reação de polimerização. A solução de redução terá que ser dosada na emulsão em uma dosagem de modo que a temperatura do reator passe de 25,0°C para 55°C em 30 minutos.

[0195] Uma vez alcançada tal temperatura de polimerização ideal, a dosagem a solução de redução para o reator será otimizada durante todo o período de reação; as soluções com concentrações de crescimento de metabissulfeto de sódio (1,0% e 5,0%) poderiam ser utilizadas durante a síntese para garantir a temperatura de 55°C.

[0196] Mesmo quando do uso de uma solução de redução mais concentrada, não é mais possível manter a temperatura de reação a 55°C, isto irá significar que a fase de polimerização final foi alcançada.

[0197] Esgotamento (“burn-out”): sem interromper tanto a agitação quanto a pulverização de nitrogênio, 4,00 g de uma solução a 1% de hidro-peróxido de terc-butil foi então adicionada e, após 5 minutos, 20,00g de uma solução a 30% de metabisulfeto de sódio, a reação foi então mantida em uma temperatura de 45°C, ainda em aquecimento, por 60 minutos adicionais.

[0198] Surfactantes de inversão: Uma vez que os 60 minutos do item anterior passaram, a emulsão foi resfriada a 25°C e aditivada com 34,85g de um éter de alquil-poli-glicol com um HLB de 10-12, e 6,15g de sulfo-succinato de dioctil de sódio. A emulsão polimerizada e estabilizada foi deixada sob agitação por 60 minutos e por fim descarregada pelo reator.

Exemplo 11 (Comparativo): síntese de um polímero poli-aniônico (AF 100 AM SCA) com base no ácido metacrílico com o método de síntese “A”, mas pelo uso de uma temperatura de reação para os produtos a base de acrilamida:

[0199] Preparação da fase oleosa: 354,60g do solvente parafínico, dessulfurizado e desaromatizado são misturados com 20,5g do monooleato de Sorbitan e 20,5g de oleil- isoprapanolamina. A mistura foi deixada sob agitação até a fase de homogeneização.

[0200] Preparação da fase aquosa: 532,72g de ácido metacrílico 99% são misturados com 199,00g de água por osmose e neutralizado com 329,26g de amônia a 32% até o pH 7,5. Por último, 1,40g de sal de sódio de ácido dietilenotriamino pentaacético e 0,50 g de álcool isopropílico são adicionados. Então, por meio de uma seringa, uma quantidade de cloreto de cobre (dissolvido em água) foi adicionado de modo a ter uma concentração final na emulsão igual a 4 ppm de íon cuproso. A solução foi agitada para obter a fase de homogeneização.

[0201] Preparação da emulsão bruta: uma ação sob as mesmas condições descritas no exemplo anterior.

[0202] Reação de polimerização: uma ação sob as mesmas condições descritas no exemplo anterior.

[0203] Esgotamento (“burn-out”): sem interromper tanto a agitação quanto a pulverização de nitrogênio, 4,00 g de uma solução a 1% de hidro-peróxido de terc-butil foi então adicionada e, após 5 minutos, 18,00g de uma solução a 30% de metabisulfeto de sódio, a reação foi então mantida em uma temperatura de 45°C, ainda em aquecimento, por 60 minutos adicionais.

[0204] Surfactantes de inversão: Uma vez que os 60 minutos do item anterior passaram, a emulsão foi resfriada a 25°C e aditivada com 34,85g de um éter de alquil-poli-glicol com um HLB de 10-12, e 6,15g de sulfo-succinato de dioctil de sódio. A emulsão polimerizada e estabilizada foi deixada sob agitação por 60 minutos e por fim descarregada pelo reator.

Exemplo 12 (Comparativo) - síntese de um polímero poli- catiônico (AF 100 SCA) com base no cloreto de acriloxietiltrimetil amônio (AETAC) com o método de síntese “A”, mas pelo uso de uma temperatura de reação para os produtos a base de acrilamida:

[0205] Preparação da fase oleosa: 461,82g do solvente parafínico, dessulfurizado e desaromatizado são misturados com 20,5g do monooleato de Sorbitan e 20,5g de oleil- isoprapanolamina. A mistura foi deixada sob agitação até a fase de homogeneização.

[0206] Preparação da fase aquosa: 1084,30g de cloreto de acriloxietiltrimetil amônio em uma solução aquosa a 80% são misturadas com 353,15g de água por osmose, 8,83g de uma solução a 1% de bromato de potássio, 2,50g de álcool isopropílico, 0,70g de sal de sódio de ácido dietilenotriamino pentaacético, 10,00 de cloreto de amônia e 0,27g de ácido sulfúrico para trazer o pH da solução aquosa na faixa de 5,00 +/- 0,2. Então, por meio de uma seringa, uma quantidade de cloreto de cobre (dissolvido em água) foi adicionado de modo a ter uma concentração final na emulsão igual a 4 ppm de íon cuproso. A solução foi agitada para obter a fase de homogeneização.

[0207] Preparação da emulsão bruta: uma ação sob as mesmas condições descritas no exemplo anterior.

[0208] Reação de polimerização: uma ação sob as mesmas condições descritas no exemplo anterior.

[0209] Esgotamento (“burn-out”): sem interromper tanto a agitação quanto a pulverização de nitrogênio, 2,00 g de uma solução a 1% de hidro-peróxido de terc-butil foi então adicionada e, após 5 minutos, 10,00g de uma solução a 30% de metabisulfeto de sódio, a reação foi então mantida em uma temperatura de 45°C, ainda em aquecimento, por 60 minutos adicionais.

[0210] Surfactantes de inversão: Uma vez que os 60 minutos do item anterior passaram, a emulsão foi resfriada a 25°C e aditivada com 45,90g de um éter de alquil-poli-glicol com um HLB de 10-12, e 8,10g de sulfo-succinato de dioctil de sódio. A emulsão polimerizada e estabilizada foi deixada sob agitação por 60 minutos e por fim descarregada pelo reator.

Exemplo 13 (Comparativo): síntese de um polímero poli- catiônico (AF 100 M SCA) com base no cloreto de metacriloxietiltrimetil amônio (METAC) com o método de síntese “A”, mas pelo uso de uma temperatura de reação para os produtos a base de acrilamida:

[0211] Preparação da fase oleosa: 461,82g do solvente parafínico, dessulfurizado e desaromatizado são misturados com 20,5g do monooleato de Sorbitan e 20,5g de oleil- isoprapanolamina. A mistura foi deixada sob agitação até a fase de homogeneização.

[0212] Preparação da fase aquosa: 1162,00g de cloreto de metacroiloxi-etiltrimetil amônio em uma solução a 80%, são misturados com 353,15g de água por osmose, 8,83g de uma solução a 1% de bromato de potássio, 2,50g de álcool isopropílico, 0,70g de sal de sódio de ácido dietilenotriamino pentaacético, 10,00g de cloreto de amônio e 0,27g de ácido sulfúrico para prazer o pH da solução aquosa, até a faixa de 5,00 +/- 0,2. Então, por meio de uma seringa, uma quantidade de cloreto de cobre (dissolvido em água) foi adicionado de modo a ter uma concentração final na emulsão igual a 4 ppm de íon cuproso. A solução foi agitada para obter a fase de homogeneização.

[0213] Preparação da emulsão bruta: uma ação sob as mesmas condições descritas no exemplo anterior.

[0214] Reação de polimerização: uma ação sob as mesmas condições descritas no exemplo anterior.

[0215] Esgotamento (“burn-out”): sem interromper tanto a agitação quanto a pulverização de nitrogênio, 2,00 g de uma solução a 1% de hidro-peróxido de terc-butil foi então adicionada e, após 5 minutos, 10,00g de uma solução a 30% de metabisulfeto de sódio, a reação foi então mantida em uma temperatura de 37,5°C, ainda em aquecimento, por 60 minutos adicionais.

[0216] Surfactantes de inversão: Uma vez que os 60 minutos do item anterior passaram, a emulsão foi resfriada a 25°C e aditivada com 45,90g de um éter de alquil-poli-glicol com um HLB de 10-12, e 8,10g de sulfo-succinato de dioctil de sódio. A emulsão polimerizada e estabilizada foi deixada sob agitação por 60 minutos e por fim descarregada pelo reator.

[0217] Os resultados da análise estão mostrados na tabela 10 para aqueles aniônicos e a tabela 11 para os polímeros catiônicos. Tabela 10

Legenda: O.E. = emulsão opaca; (1) com base no polímero seco. Tabela 11

Legenda O.E. = emulsão opaca; (1) a base de polímero seco.

[0218] A partir dos resultados mostrados nas tabelas 10 e 11, originado a partir do polímero “livre de acrilamida” da série SCA: AF 100 A SCA; AF 100 AM SCA; AF 100 SCA; AF 100 M SCA, tem valores menores de viscosidade UL e a viscosidade em uma solução a 0,5%, com relação aos polímeros de poli- acrilamida: Qualifloc AE 3030; Qualifloc AE 3030 M; Qualifloc CE 2040; Qualifloc CE 2040 M. Isto reflete menos peso molecular.

[0219] Estados dados demonstram que uma simples substituição do monômero de acrilamida por diferentes monômeros (livre de acrilamida), mesmo se estruturalmente correlacionados ao acrilamida, no processo de polimerização clássico (alta temperatura) produzi polímeros tendo características químicas/físicas inferiores àquelas dos quais poderiam ser obtidos com o monômero acrílico (e o processo clássico) e aqueles que poderiam ser obtidos com os novos processos de síntese desenvolvidos pelos autores.

Claims (15)

1. Processo para preparar um polímero acrílico livre de acrilamida, compreendendo as etapas a seguir: (a) preparar uma mistura de reação contendo o monômero ou a mistura de monômeros e aditivos de polimerização apropriados; (b) adicionar o catalisador de polimerização de uma maneira controlada; (c) permitir que a reação de polimerização prossiga até o polímero ser obtido, caracterizado pelo fato de o monômero ou a mistura do monômero não ser ou não compreender acrilamida, a mistura de reação é uma água altamente homogeneizada em uma emulsão oleosa com os micélios da emulsão com tamanhos de 0,5 - 1,5 microns, e a reação de polimerização sendo realizada em uma temperatura controlada entre 30°C e 45°C, através da adição do catalisador em uma maneira controlada e através do aquecimento ou resfriamento da mistura de acordo com a necessidade.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a reação de polimerização ser realizada em uma temperatura controlada entre 35°C e 40°C através da adição do catalisador em uma maneira controlada e através do aquecimento ou resfriamento da mistura de acordo com a necessidade.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a reação de polimerização ser realizada em uma temperatura controlada entre 35°C e 38°C através da adição do catalisador em uma maneira controlada e através do aquecimento ou resfriamento da mistura de acordo com a necessidade.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de a água em emulsão oleosa ser obtida através da mistura de uma fase oleosa contendo um surfactante tendo HLB entre 3 e 6 e uma fase aquosa contendo o monômero ou a mistura de monômeros, os promotores do catalisador e os aditivos de polimerização usuais.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de o surfactante compreender oleil-isopropanolamina.

6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de a mistura de monômeros compreender monômeros reticulantes.

7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de o monômero ser selecionado a partir de: cloreto de acriloxietiltrimetil amônio (AETAC), cloreto de metacriloxietiltrimetil amônio (METAC), metacrilato de dimetilaminoetil DMS quaternário, acrilato de dimetilaminoetil DMS quaternário, cloreto de dimetildialil amônio (DADMAC), ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido 2- acrilamido-2-metilprpano sulfônico, sulfonato de estireno de sódio ou misturas dos mesmos.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de a mistura de monômero compreender pelo menos um monômero reticulante selecionado a partir de metileno bis- acrilamida e etileno bis-acrilamida.

9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizado pelo fato de compreender uma etapa adicional de finalização da polimerização (esgotamento), sendo que um grande excesso de catalisador idêntico a, ou diferente do catalisador utilizado durante a reação de polimerização é adicionado.

10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 9, caracterizado pelo fato de compreender uma etapa adicional, onde um surfactante de inversão da emulsão tendo um valor HLB entre 8 e 18 é adicionado à emulsão de reação.

11. Composição polimérica, caracterizada pelo fato de ser na forma de água em emulsão oleosa compreendendo polímeros acrílicos, obtidos de acordo com o processo para preparar um polímero acrílico livre de acrilamida, tal como definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 10, e um surfactante de inversão com valor HLB compreendido entre 8-18, capaz de reverter a água na emulsão em óleo em um óleo em emulsão aquosa, após a mistura da própria composição polimérica ao meio aquoso para ser utilizada em aplicações finais.

12. Uso da composição polimérica, conforme definida na reivindicação 11, caracterizado pelo fato de ser como agente floculante, agente retentivo, agente coagulante, agente desemulsificante, agente de espessamento.

13. Uso, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de ser como agente floculante para tratamentos biológicos e/ou químico-físicos de esgoto ou lodo a partir do esgoto, agentes retentivos ou agentes coagulantes nas misturas para moinhos de papel para a produção de papel e/ou papelão, desmulficantes no campo petroquímico, agentes de espessamento no campo da indústria extrativista, agentes de espessamento utilizados na indústria de detergente e/ou na indústria cosmética.

14. Método para limpeza de esgoto ou lodo, a partir de tratamentos biológicos e/ou físicos, químicos de esgoto, dito método sendo caracterizado pelo fato de compreender a etapa de, quando os polímeros acrílicos, obtidos de acordo com o processo para preparar um polímero acrílico livre de acrilamida conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 10, ou as composições contendo estes, tais como definidas na reivindicação 11, são misturados sob agitação com o referido esgoto ou lodo.

15. Método de coagulação ou retenção de misturas para moinhos de papel, para produção de papel ou papelão, caracterizado pelo fato de compreender uma etapa onde os polímeros acrílicos, obtidos de acordo com o processo para preparar um polímero acrílico livre de acrilamida, conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 10, ou as composições contendo os mesmos, de acordo com a reivindicação 11, são misturados sob agitação com a referida mistura para moinhos de papel.

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