BR112018071996B1 - Composição na forma de grânulos, filtro para purificação de água, uso de uma composição, processo para preparação de uma composição na forma de grânulos - Google Patents

Composição na forma de grânulos, filtro para purificação de água, uso de uma composição, processo para preparação de uma composição na forma de grânulos Download PDF

Info

Publication number
BR112018071996B1
BR112018071996B1 BR112018071996-0A BR112018071996A BR112018071996B1 BR 112018071996 B1 BR112018071996 B1 BR 112018071996B1 BR 112018071996 A BR112018071996 A BR 112018071996A BR 112018071996 B1 BR112018071996 B1 BR 112018071996B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
granules
composition
weight
calcined
hdl
Prior art date
Application number
BR112018071996-0A
Other languages
English (en)
Other versions
BR112018071996A2 (pt
Inventor
Santosh Kumar Gupta
Shajahan ABDUL KAREEM
Original Assignee
Unilever Ip Holdings B.V.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Unilever Ip Holdings B.V. filed Critical Unilever Ip Holdings B.V.
Publication of BR112018071996A2 publication Critical patent/BR112018071996A2/pt
Publication of BR112018071996B1 publication Critical patent/BR112018071996B1/pt

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/0016—Granular materials, e.g. microballoons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/04—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium
    • B01J20/041—Oxides or hydroxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/2803—Sorbents comprising a binder, e.g. for forming aggregated, agglomerated or granulated products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28057—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28078—Pore diameter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3028—Granulating, agglomerating or aggregating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3042—Use of binding agents; addition of materials ameliorating the mechanical properties of the produced sorbent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3078—Thermal treatment, e.g. calcining or pyrolizing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/02—Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates
    • C04B18/021—Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates agglomerated by a mineral binder, e.g. cement
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/02—Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates
    • C04B18/027—Lightweight materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/301—Detergents, surfactants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/002—Grey water, e.g. from clothes washers, showers or dishwashers

Abstract

É revelada uma composição na forma de grânulos que compreende: (i) 95 a 98% em peso de hidróxido duplo lamelar (HDL) da fórmula molecular [M2+ 1-xM3+ x (OH)2]q+(Xn-)q/n^yH2O; em que, M2+ é pelo menos um entre Ca2+, Mg2+, Mn2+, Fe2+, Co2+, Ni2+, Cu2+ ou Zn2+; M3+ é pelo menos um entre AI3+, Fe3+, Cr3+, Ga3+ ou V3+; X é um ânion intercamada que é pelo menos um entre Cl-, Br-, NO3 -, CO3 2-, SO4 2- ou SeO4 2-; e x é a razão molar metálica de 0,1 a 0,33. (ii) 0,3 a 2% em peso de aglutinante inorgânico que é pelo menos um entre cimento, cimento branco, gesso, calcário, giz, silicato de alumina, cinza volante, bentonita, betume, aluminato de cálcio, argila, cal hidratada ou silicato de sódio; e, (iii) 0,2 a 1,5% em peso de aglutinante orgânico tendo um peso molecular de 1000 a 500.000 Daltons e temperatura de decomposição = 400 °C, que é pelo menos um entre álcool polivinílico, polietilenoglicol, polivinilpirolidona, ácido poliacrílico, amido, celulose, alginatos, ágar, gelatina ou goma guar.

Description

Campo da Invenção
[0001] A invenção refere-se a um filtro para purificação de água que é contaminada com tensoativos, particularmente a um filtro que possui uma vida útil mais longa.
Antecedentes da Invenção
[0002] A água cinza geralmente contém alguma quantidade de tensoativos. De modo geral, os filtros feitos de carvão ativado são utilizados para purificar essa água. Espera-se que esses filtros tenham uma longa vida útil e que tenham uma eficácia prolongada. Entretanto, essa não é a observação em todos os casos. Os filtros usuais têm uma vida útil muito curta ou sua eficácia não é a do padrão exigido. Alguns filtros tendem a “romper” muito precocemente.
[0003] O tempo de ruptura é o momento em que a concentração de um contaminante na água purificada excede a exigência de tratamento. Mais informações sobre o tempo de ruptura no website: https://iaspub.epa.gov/tdb/pages/treatment/treatmentOverview.do?treatmentPro cessId=2074826383.
[0004] Os hidróxidos duplos lamelares (abreviados como HDL) representam uma classe de minerais, sendo um deles a hidrotalcita.
[0005] A hidrotalcita é útil na purificação de água contaminada com arsênio. Uma referência a esse uso é encontrada, por exemplo, em Ind. Eng. Chem. Res. 2005, vol. 44, pages 6804 a 6815. Alguns livros, enciclopédias e artigos de referência em química inorgânica e purificação de água indicam que variantes modificadas de hidrotalcita que contém cátions bivalentes e trivalentes que não as usuais, são melhores do que a forma natural.
[0006] O documento WO2009010376 A1 (Unilever) revela uma composição para purificação de água tendo um primeiro componente que é hidróxido duplo lamelar (HDL).
[0007] O documento WO15193087 A1 (Unilever) revela uma composição para purificação de água que contém metais pesados incluindo arsênio. Nesse caso, os grânulos feitos somente de HDL são utilizados para purificação de água, porém no momento dos testes, o HDL granulado é utilizado em combinação com grânulos de carvão ativado com um aglutinante orgânico para formar um bloco de filtro aglutinado que é utilizado para purificação de água.
[0008] O documento US5846430 B1 (Crosfield Ltd) revela o uso de material semelhante a HDL para a purificação de água contendo corantes.
[0009] O documento US4642193 B (Kyowa Kagaku Kogyo, 1984) revela a purificação de água de resfriamento utilizada em reatores nucleares pelo contato da água com grânulos de um composto de hidrotalcita ou a forma calcinada deste. Os grânulos são preparados utilizando-se um aglutinante, por exemplo, álcool polivinílico, apatita, bentonita, hectorita, montmorilonita e esmectita. Uma quantidade de aglutinante equivalente a 1 a 20% em peso da hidrotalcita é misturada com este e uma quantidade adequada, por exemplo, 10 a cerca de 50% de água é adicionada, com base no peso do composto de hidrotalcita. A mistura é amassada por 10 a 60 minutos até que a mistura se tornasse uma massa úmida viscosa que é, então, moldada em diversos formatos.
[0010] O documento US 2011/0038775 A1 (Takahashi Shinji et al) revela um catalisador poroso moldado para decomposição e remoção de hidrocarbonetos. O catalisador é feito de hidróxidos duplos lamelares (HDL). Composições exemplificadoras têm aproximadamente 48% em peso de HDL, 40% em peso de propilenoglicol, 4% em peso de aglutinante inorgânico e 4% em peso de aglutinante orgânico.
[0011] SCHOWE et.al. Ind. Eng. Chem. Res. 2015, Vol. 54, pages 1123-1130 revelam o uso de grânulos de hidrotalcita para troca iônica de ácidos orgânicos a partir da solução aquosa. Oitenta e cinco partes de hidrotalcita são misturadas com 15 partes de bentonita para se obter uma mistura homogênea. Água (61 partes) é adicionada à mistura para formar uma pasta que é extrudada e cortada em grânulos de 1,3 mm de diâmetro e 2 a 3 mm de comprimento. Os grânulos são calcinados em uma mufla.
[0012] MURAYAMA et.al. Resources Processing, 2013, Vol. 60, pages 131137 revela a preparação de grânulos de HDL utilizando um granulador. Os grânulos contêm solução a 5% de álcool polivinílico (PVA) como aglutinante. O HDL é adicionado a um granulador de recipiente giratório e aspergido com a solução na razão em peso HDL:PVA (solução) de 100 g:30 g. O produto em forma de grânulos é seco a 343 K por 24 horas. Os grânulos secos são peneirados para coletar os grânulos dimensionados entre 0,85 a 1,40 mm, que são utilizados para testes. Os grânulos são úteis para remoção de espécies aniônicas, As(V), Se(IV) e Cr(VI) da água residual.
[0013] O documento CN101049953 (Beijing University of Chemical Technology) revela grânulos feitos de HDL aglutinados por álcool polivinílico, como catalisadores.
[0014] O documento WO15052036 A1 (Unilever) revela um dispositivo e um processo para purificação de água cinza, ou seja, água que contém tensoativos e isto é alcançado por aeração contínua, rompimento de espuma e separação. A água tratada pode ser filtrada para recuperar água limpa que pode ser reutilizada para aplicações auxiliares.
[0015] O documento WO15101768 A1 (Johnson Mathey PLC) revela um método para preparação de um material absorvente compreendendo as etapas de misturar um cimento de silicato de cálcio particulado e um composto de metal alcalino particulado, e tratar a mistura com água para hidratar o cimento de silicato de cálcio, em que o composto de metal alcalino particulado compreende um óxido, hidróxido, carbonato ou hidrogenocarbonato e o material absorvente é formado antes e/ou após o tratamento com água.
[0016] O documento WO06053402 A1 (Nubian Water Systems Pty Ltd) revela um método de purificação de água no qual carvão ativado é utilizado para purificação de água cinza.
[0017] Portanto, sabe-se que o HDL pode purificar água contaminada, incluindo água que contém alguma quantidade de tensoativo. Entretanto, os filtros feitos de HDL, incluindo os filtros aglutinados revelados na técnica anterior possuem uma menor vida útil. No contexto de purificação de água utilizando meios particulados, a ruptura do meio necessita de uma intervenção, por exemplo, substituição ou retrolavagem. Qualquer intervenção é um problema técnico para o usuário do filtro e qualquer intervenção leva a alguma perda de desempenho do filtro.
Sumário da Invenção
[0018] Determinamos que os filtros feitos de grânulos de HDL de acordo com a presente invenção possuem uma maior vida útil e levam mais tempo para atingir seu tempo de ruptura.
[0019] É revelada, de acordo com um primeiro aspecto, uma composição na forma de grânulos, que compreende: (i) de 95 a 96% em peso de hidróxido duplo lamelar (HDL) da fórmula molecular [M2+1-xM3+x (OH)2]q+(Xn—)q/n^yH2θ; em que, M2+ é pelo menos um entre Ca2+ Mg2+ Mn2+ Fe2+ Co2+ Ni2+ Cu2+ ou Zn2+; , , ,, ,, M3+ é pelo menos um entre AI3+, Fe3+, Cr3+, Ga3+ ou V3+, X é um ânion intercamada que é pelo menos um entre Cl-, Br-, NO3-, CO32-, SO42- ou SeO42-; e, ‘X” é a razão molar metálica de 0,1 a 0,33. (ii) 0,3 a 2% em peso de aglutinante inorgânico que é pelo menos um entre cimento, cimento branco, gesso, calcário, giz, silicato de alumina, cinza volante, bentonita, betume, aluminato de cálcio, argila, cal hidratada ou silicato de sódio; e, (iii) 0,2 a 1,5% em peso de aglutinante orgânico tendo um peso molecular de 1000 a 500.000 Daltons e cuja temperatura de decomposição é < 400 °C, que é pelo menos um entre álcool polivinílico, polietilenglicol, polivinilpirolidona, ácido poliacrílico, açúcares, amido, celulose, alginato, ágar, gelatina ou goma guar.
[0020] De acordo com um segundo aspecto, é revelado um filtro para purificação de água compreendendo uma composição do primeiro aspecto.
[0021] De acordo com um terceiro aspecto, é revelado o uso de uma composição do primeiro aspecto para purificação de água compreendendo de 1 a 100 ppm de um tensoativo.
[0022] De acordo com um terceiro aspecto, é revelado um processo para preparação de uma composição de acordo com o primeiro aspecto.
Descrição Detalhada da Invenção
[0023] Todas as partes aqui são em peso, salvo especificação em contrário.
[0024] A invenção provê uma composição na forma de grânulos. Os grânulos compreendem três componentes: (i) um hidróxido duplo lamelar como descrito daqui em diante; (ii) um aglutinante orgânico como descrito daqui em diante; e, (iii) um aglutinante inorgânico como descrito daqui em diante
[0025] As composições de acordo com a presente invenção são granulares, ou seja, na forma de grânulos que podem ser produzidos por qualquer método conhecido na técnica. Os detalhes de alguns métodos estão incluídos na descrição.
Hidróxido duplo lamelar (HDL)
[0026] A fórmula molecular dos Hidróxidos Duplos Lamelares é [M2+1-xM3+x (OH)2]q+(Xn-)q/rr yH2O, em que M2+ é pelo menos um entre Ca2+, Mg2+, Mn2+, 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ Fe , Co , Ni , Cu ou Zn ; M é pelo menos um entre AI , Fe , Cr , Ga V 3+, X é um ânion intercamada que é pelo menos um entre Cl-, Br-, NO3-, CO32-, SO42- ou SeO42-; e, ‘ X” é a razão molar metálica de 0,1 a 0,33.
[0027] Quando o HDL contiver dois ou três cátions, é preferido que as combinações sejam as seguintes:
[0028] Mg-Al, Cu-Al, Zn-Al, Zn-Fe, Cu-Fe, Mg-Fe, Mg-Al-Fe, Zn-Al-Fe, Cu-Al- Fe, Cu-Mg-Fe, Zn-Mg- Fe, Zn-Cu-Fe, Zn-Cu-Al, Zn-Mg-Al, Cu-Mg-Al, Zn-Cu-Al- Fe, Mg-Cu-Al-Fe, ou Mg-Zn-Al- Fe.
[0029] Os ânions intercamadas preferidos são Cl-, Br-, NO3- e CO32-. É particularmente preferido que o HDL compreenda pelo menos um cátion bivalente selecionado entre Mg, Zn ou Cu e pelo menos um cátion trivalente que é Fe ou Al.
[0030] Assim, de acordo com a invenção, alguns dos HDL mais preferidos são Mg6Al2CO3(OH)w4(H2O), Zn6Fe2(OH)i6(CO3). 4H2O ou Cu6Fe2(OH)i6(CO3). 4H2O ou Zn6AIFe(OH)16(CO3). 4H2O, ou Cu6AIFe(OH)16(CO3). 4H2O.
[0031] É particularmente preferido que o HDL seja hidrotalcita que é Mg6Al2C03(0H)w4(H20).
Aglutinante inorgânico:
[0032] Os grânulos da composição de acordo com a presente invenção compreendem 0,3 a 2% em peso de aglutinante inorgânico, que é pelo menos um entre cimento, cimento branco, gesso, calcário, giz, silicato de alumina, cinza volante, bentonita, betume, aluminato de cálcio, argila, cal hidratada ou silicato de sódio. É preferido que o aglutinante inorgânico seja pelo menos um entre cimento, cimento branco, gesso, calcário, giz, silicato de alumina, cinza volante. Um aglutinante inorgânico particularmente preferido é cimento. Alternativamente, outro aglutinante inorgânico particularmente preferido é cimento branco.
Aglutinante orgânico:
[0033] Os grânulos da composição de acordo com a presente invenção compreendem 0,2 a 1,5% em peso de aglutinante orgânico tendo um peso molecular de 1000 a 500.000 Daltons e cuja temperatura de decomposição é < 400 °C, sendo menos um entre álcool polivinílico, polietilenoglicol, polivinilpirolidona, ácido poliacrílico, amido, celulose, alginato, ágar, gelatina ou goma guar. Álcool polivinílico é o aglutinante preferido.
[0034] É ainda preferido que o álcool polivinílico seja parcialmente hidrolisado e que a hidrólise seja de 70 a 80%. No caso do álcool polivinílico, é preferido que o peso molecular seja de 1000 a 500.000 Daltons, mais preferivelmente de 5000 a 50000 Daltons e, com a máxima preferência, de 8000 a 25000 Daltons.
[0035] É particularmente preferido que, na composição de acordo com a invenção, que está na forma de grânulos, o HDL seja hidrotalcita, que o aglutinante inorgânico seja cimento e que o aglutinante orgânico seja álcool polivinílico.
Granulação
[0036] As composições de acordo com a presente invenção são granulares, ou seja, estão na forma de grânulos. Os grânulos são produzidos por granulação.
[0037] Qualquer método adequado de granulação poderia ser utilizado para granular os componentes. Por exemplo, a granulação pode ser realizada por processos de compactação a seco ou granulação úmida, por exemplo, extrusão, polimento, compressão, fluidização, granulação em leito fluidizado, granulação fundida, granulação por aspersão ou peletização. O formato e o tamanho dos grânulos podem ser adequadamente selecionados. Os grânulos podem estar em qualquer formato desejado, por exemplo, esférico, cilíndrico sólido, cilíndrico vazado ou piramidal, e seus tamanhos podem variar conforme descrito daqui em diante. Pode ser utilizada qualquer máquina de compactação adequada, por exemplo, prensa de comprimidos, compactador de cilindro, Chilsonator, esferonizador ou combinações destes, ao passo que as técnicas de granulação úmida incluem uma lista não extensa de máquinas de cisalhamento úmido, por exemplo, granulador misturador rápido, misturador de cisalhamento por arado, misturador planetário ou suas combinações.
[0038] A invenção provê uma composição granular que pode ser utilizada, por exemplo, para purificação de água sem necessariamente submeter os grânulos a processamento adicional para preparação de blocos aglutinados que invariavelmente contêm um aglutinante orgânico adicional.
Calcinação:
[0039] Os grânulos são úteis tanto na forma calcinada quanto na forma não calcinada. Entretanto, é preferido que os grânulos estejam na forma calcinada. Essa forma pode ser obtida aquecendo-se os grânulos não calcinados correspondentes até < 400 °C.
[0040] Preferivelmente, o tamanho de poro de grânulos calcinados é de 5 nm a 200 nm, mais preferivelmente de 20 a 150, com a máxima preferência na faixa de 25 a 100 nm. Preferivelmente, a densidade aparente de grânulos calcinados é de 0,2 g/mL a 0,9 g/mL, mais preferivelmente de 0,25 a 0,8 g/mL, com a máxima preferência de 0,4 a 0,6 g/mL. Preferivelmente, a porosidade percentual de grânulos calcinados é de 90% a 60%, mais preferivelmente de 85% a 75%, com a máxima preferência de 80% a 70%. Preferivelmente, a área de superfície de grânulos calcinados é de 10 m2/g a 250 m2/g, mais preferivelmente de 50 a 250 e, com a máxima preferência, de 100 a 250 m2/g.
[0041] É ainda preferido que o tamanho de partícula dos grânulos seja de 500 a 1000 μm.
Filtro para purificação de água e uso da composição:
[0042] De acordo com um segundo aspecto, é revelado um filtro para purificação de água compreendendo uma composição do primeiro aspecto. O filtro é útil para purificação de água contaminada com tensoativos. Os grânulos da composição poderiam ser aglutinados (com um aglutinante como polietileno) ou poderiam ser não aglutinados. É preferido que os grânulos não sejam aglutinados.
[0043] É preferido que o filtro seja um filtro de leito empacotado, mais preferivelmente com trajetória de 5 a 7 cm de comprimento.
[0044] De acordo com outro aspecto, é revelado o uso de uma composição conforme reivindicada no primeiro aspecto para purificação de água compreendendo de 1 a 100 ppm de tensoativo.
[0045] É preferido que o tempo de ruptura de dez gramas da composição de acordo com a invenção seja de pelo menos dez minutos, a uma vazão de 30 a 80 mL/minuto. Essa vazão é a vazão da água a ser purificada utilizando-se o filtro.
[0046] É ainda preferido que, antes de serem utilizados no filtro de leito empacotado, os grânulos sejam embebidos por 24 a 48 horas em água, cuja TDS é não maior que 50 ppm.
[0047] A invenção será explicada detalhadamente com a ajuda de exemplos não limitativos.
EXEMPLOS Exemplo 1: Preparação de grânulos de hidrotalcita de Mg-Al
[0048] Pó de HDL de Mg-Al (hidrotalcita) foi obtido da Taurus Chemicals, Hyderabad, Índia. O tamanho médio de partícula foi menor que 50 μm e a densidade em volume foi de 0,26 g/mL.
[0049] Para alguns experimentos comparativos, Carvão Ativado Granulado (GAC) foi adquirido da Active Carbon, Hyderabad, Índia. Seu tamanho de partícula foi de 500 a 1000 μm. Cimento branco comercial foi utilizado como o aglutinante inorgânico (na forma de suspensão aquosa a 2% em água tendo pH de 6,5 e TDS de 80 ppm). Álcool polivinílico comercial (80% de hidrólise) de peso molecular de 8000 a 25000 Daltons foi o aglutinante orgânico.
[0050] 56 g de HDL foram misturados com 84 mL de uma suspensão aquosa (2%) de cimento branco em um recipiente utilizando uma espátula para formar uma mistura úmida. A seguir, uma quantidade adicional de 14 g de HDL foi adicionada à mistura úmida. Esta foi misturada com a espátula para se obter agregados de fluxo quase livre. Os agregados foram adicionados a um esferonizador com uma quantidade adicional de 28 g de HDL para reduzir a agregação adicional. O esferonizador foi ajustado para girar de 200 a 500 RPM por dois a cinco minutos, depois do que os grânulos esféricos foram secos a 80 °C por cinco horas em um forno. Eles foram calcinados entre 350 a 400 °C por 3 a 4 horas. Em alguns casos, solução aquosa de álcool polivinílico (PVA) foi adicionada. Após a secagem, os grânulos foram peneirados para separar as partículas de 500 a 1000 μm, as quais foram utilizadas para os experimentos em leito empacotado conforme descrito daqui em diante.
[0051] Algumas outras composições foram produzidas para conduzir experimentos, com modificações adequadas ao processo descrito anteriormente.
[0052] As composições de todos os grânulos são mostradas na Tabela 1.
Figure img0001
Purificação de água
[0053] Um filtro contendo 10 g da composição (grânulos) do Exemplo 1 foi preparado e utilizado para os experimentos. Uma coluna de acrílico com 60 cm de comprimento e diâmetro interno de 2 cm serviu como um corpo do filtro. O tamanho de partícula dos grânulos foi de 500 a 1000 μm. Antes do uso, os grânulos foram embebidos em água durante 24 horas.
[0054] Uma solução aquosa de tensoativo (dodecil benzeno sulfonato de sódio) de concentração conhecida foi passado através da coluna em vazão controlada de 50 mL/minuto. O fluxo foi mantido utilizando uma bomba peristáltica. A água que flui para fora da coluna (tratada) foi coletada de tempos em tempos e a concentração do tensoativo foi medida pelo método de titulação de Hyamine. O objetivo foi determinar o ponto no tempo em que uma quantidade notável do tensoativo é encontrada na água de saída. Em outras palavras, o objetivo foi determinar o tempo de ruptura de cada composição; quanto maior o valor, melhor e mais eficaz será a composição.
[0055] O mesmo experimento foi realizado em cada composição da Tabela 1 e as observações são apresentadas na Tabela 2.
Figure img0002
[0056] Nota: Os grânulos denominados como HDL 2, 3 e 4 estão de acordo com a invenção.
[0057] Os dados na Tabela 2 indicam que os grânulos contendo cimento branco e PVA têm significativamente maior tempo de ruptura em comparação aos grânulos desprovidos de PVA. Os dados também mostram claramente que a calcinação aumenta o tempo de ruptura. O tempo de ruptura é maior para os grânulos calcinados a 350 °C que, por sua vez, é maior do que aqueles calcinados a 250 °C. Os grânulos de acordo com a presente invenção têm um tempo de ruptura muito maior (quase uma ordem de magnitude) do que o GAC comercial. Os grânulos identificados como HDL 1, que são desprovidos do aglutinante orgânico, têm um tempo de ruptura muito curto ou, quando o tempo de ruptura é de 16 minutos e a concentração de tensoativo em água foi de 14 ppm, os grânulos de HDL 1 não foram exposto a uma alta carga de tensoativo, porém os grânulos ainda não exibiam uma vida útil mais longa.
[0058] Algumas propriedades físicas importantes das composições da presente invenção e das composições comparativas são apresentadas na Tabela 3.
Figure img0003
[0059] A Tabela 3 indica que a área de superfície média de grânulos calcinados é maior do que a dos não calcinados. O tamanho de poro médio não é afetado pela inclusão de PVA mesmo até 1,4% em peso, ao passo que há diferença significativa observada entre a área de superfície BET média de grânulos tendo 0,3% e 1,7%.
Exemplo 2: Preparação de grânulos de hidrotalcita Zn-Al
[0060] Pó de HDL de Zn-Al foi obtido da Priti Industries, Gujarat, Índia. O tamanho médio de partícula foi menor que 63 μm e a densidade média aparente foi de 0,28 g/mL.
[0061] O cimento branco comercial foi utilizado como o aglutinante inorgânico (como suspensão aquosa 2% em água tendo pH de 6,5 e TDS de 80 ppm). O álcool polivinílico comercial (80% de hidrólise) de peso molecular de 8000 a 9000 Daltons foi o aglutinante orgânico. Sessenta gramas do HDL de Zn foram misturados com 40 mL de uma suspensão aquosa (a 2%) de cimento branco em um recipiente utilizando uma espátula para formar uma mistura úmida. A seguir, uma quantidade adicional de 15 g de HDL de Zn foi adicionada à mistura úmida. Então, 20 mL (2,5%) de PVA foram adicionados e misturados. A seguir, 9 g de pó de HDL de Zn foram adicionados e este foi misturado com a espátula para se obter agregados de fluxo livre. Os agregados foram adicionados a um esferonizador com uma quantidade adicional de 16 g de HDL de Zn para reduzir a agregação adicional. O esferonizador foi ajustado para girar em torno de 300 RPM por aproximadamente 3 minutos, depois do que os grânulos esféricos foram secos a 80 °C por cinco horas em um forno. Eles foram calcinados a 350 °C por 3 horas. Após a secagem, os grânulos foram peneirados para separar as partículas de 500 a 1000 μm, as quais foram utilizadas para os experimentos em leito empacotado conforme descrito daqui em diante.
[0062] A composição dos grânulos é mostrada na Tabela 4.
Figure img0004
Purificação de água
[0063] A composição granular da Tabela 4 foi utilizada em um experimento para purificação de água. O procedimento é descrito abaixo da Tabela 1. As observações estão resumidas na Tabela 5.
Figure img0005
[0064] A composição granular do Exemplo 2 tem um tempo de ruptura de 4 minutos, porém a concentração inicial de tensoativo era muito alta.

Claims (13)

1. Composição na forma de grânulos, caracterizada por compreender: (i) 95% a 98% em peso de hidróxido duplo lamelar (HDL) de fórmula molecular [M2+i-xM3+x (OH)2]q+(Xn-)q/n y H2O; em que, M2+ é pelo menos um entre Ca2+, Mg2+, Mn2+, Fe2+, Co2+, Ni2+, Cu2+ ou Zn2+; M3+ é pelo menos um entre AI3+, Fe3+, Cr3+, Ga3+ ou V3+, X é um ânion de intercamada que é pelo menos um entre Cl-, Br-, NO3-, CO32-, SO42- ou SeO42-; e “x” é a razão molar metálica de 0,1 a 0,33; (ii) 0,3 a 2% em peso de aglutinante inorgânico que é pelo menos um entre gesso, calcário, giz, silicato de alumina, cinza volante, bentonita, betume, aluminato de cálcio, argila, cal hidratada ou silicato de sódio, cimento, preferivelmente cimento branco e, (iii) 0,2% a 1,5% em peso de aglutinante orgânico tendo um peso molecular de 1000 Daltons a 500.000 Daltons e temperatura de decomposição <400 °C, que é pelo menos um entre álcool polivinílico, polietilenoglicol, polivinilpirolidona, ácido poliacrílico, amido, celulose, alginatos, ágar, gelatina ou goma guar.
2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelos ditos grânulos estarem na forma calcinada, obtenível por aquecimento dos grânulos não calcinados correspondentes até < 400 °C.
3. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizada pelo dito HDL ser hidrotalcita, Mg6Al2CO3(OH)16 4 H2O.
4. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo dito aglutinante inorgânico ser pelo menos um entre gesso, calcário, giz, silicato de alumina, cinza volante ou cimento, preferivelmente cimento branco.
5. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo dito aglutinante orgânico ser álcool polivinílico.
6. Composição, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo peso molecular do dito álcool polivinílico variar de 8000 Daltons a 10000 Daltons.
7. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 6, caracterizada pelo tamanho de poro dos grânulos calcinados ser entre 5 nm a 200 nm.
8. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 7, caracterizada pela densidade aparente dos grânulos calcinados ser de 0,2 g/mL a 0,9 g/mL.
9. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 8, caracterizada pela porosidade percentual dos grânulos calcinados ser de 90% a 60%.
10. Filtro para purificação de água, caracterizado por compreender uma composição, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 9.
11. Uso de uma composição, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por ser para purificação de água compreendendo de 1 ppm a 100 ppm de um tensoativo.
12. Uso de uma composição, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo dito tensoativo ser aniônico.
13. Processo para preparação de uma composição na forma de grânulos, conforme definida na reivindicação 1, caracterizado por compreender as etapas de: (i) misturar de 95 a 98 partes em peso de hidróxido duplo lamelar (HDL), na forma calcinada ou não calcinada, cuja fórmula molecular é [M2+i-xM3+x (OH)2]q+(Xn> y H2O; em que, M2+ é pelo menos um entre Ca2+, Mg2+, Mn2+, Fe2+, Co2+, Ni2+, Cu2+ ou Zn2+; M3+ é pelo menos um entre AI3+, Fe3+, Cr3+, Ga3+ ou V3+; X é um ânion de intercamada que é pelo menos um entre Cl-, Br-, NO3-, CO32-, SO42- ou SeO42-; e, x é a razão molar metálica de 0,1 a 0,33, e em que a forma calcinada é definida como a forma obtida aquecendo-se o HDL não calcinado até <400 °C, com uma suspensão aquosa de 0,3 a 2,0 partes em peso de aglutinante inorgânico que é pelo menos um entre gesso, calcário, giz, silicato de alumina, cinza volante, bentonita, betume, aluminato de cálcio, argila, cal hidratada ou silicato de sódio, cimento, preferivelmente cimento branco; e, (ii) adicionar 0,2 a 1,5 partes em peso de aglutinante orgânico tendo um peso molecular de 1000 Daltons a 500.000 Daltons e temperatura de decomposição de <400 °C, que é pelo menos um entre polietilenoglicol, polivinilpirolidona, ácido poliacrílico, açúcares, amido, celulose, alginato, ágar, gelatina ou goma guar à mistura da etapa (i) e ainda misturar todos os componentes; (iii) passar a dita mistura da etapa (ii) por um granulador para obter a dita composição na forma de grânulos.
BR112018071996-0A 2016-04-28 2017-04-11 Composição na forma de grânulos, filtro para purificação de água, uso de uma composição, processo para preparação de uma composição na forma de grânulos BR112018071996B1 (pt)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16167418.9 2016-04-28
EP16167418 2016-04-28
PCT/EP2017/058593 WO2017186478A1 (en) 2016-04-28 2017-04-11 A granular composition and filter for purification of water

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BR112018071996A2 BR112018071996A2 (pt) 2019-02-12
BR112018071996B1 true BR112018071996B1 (pt) 2022-12-27

Family

ID=55913477

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BR112018071996-0A BR112018071996B1 (pt) 2016-04-28 2017-04-11 Composição na forma de grânulos, filtro para purificação de água, uso de uma composição, processo para preparação de uma composição na forma de grânulos

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP3448826B1 (pt)
CN (1) CN109071349B (pt)
BR (1) BR112018071996B1 (pt)
PH (1) PH12018502216A1 (pt)
WO (1) WO2017186478A1 (pt)
ZA (1) ZA201805931B (pt)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201901448D0 (en) * 2019-02-01 2019-03-27 Provost Fellows Found Scholars And The Other Members Of Board Of The College Of The Holy And Undivid Adsorbent media
WO2021230760A1 (en) * 2020-05-15 2021-11-18 Qatar Foundation For Education, Science And Community Development An adsorbent material, synthesis thereof, and use thereof
CN113231461A (zh) * 2021-06-12 2021-08-10 清华大学深圳国际研究生院 重金属污染土壤的淋洗液及其制备方法和一种淋洗装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60161744A (ja) 1984-01-30 1985-08-23 Kyowa Chem Ind Co Ltd 原子炉冷却水用浄化剤及び浄化方法
ATE126846T1 (de) * 1990-06-15 1995-09-15 Crosfield Joseph & Sons Textilbehandlung.
GB9326302D0 (en) 1993-12-23 1994-02-23 Unilever Plc Effluent treatment
JP2003507303A (ja) * 1999-08-11 2003-02-25 アクゾ ノーベル ナムローゼ フェンノートシャップ 耐摩耗性の成形された、結晶性アニオン性粘土を含有する物体
DE60205867T2 (de) * 2001-02-09 2006-05-18 Akzo Nobel N.V. Verfahren zur herstellung von anionischem ton
US7625492B2 (en) * 2003-01-28 2009-12-01 The University Of Wyoming Research Corporation Charge-based water filtration systems
ZA200704843B (en) 2004-11-22 2008-08-27 Nubian Water Systems Pty Ltd Waste water treatment process system
CN101049953A (zh) 2007-01-12 2007-10-10 北京化工大学 一种层状双羟基复合金属氧化物微球及其制备方法
PL2188218T3 (pl) 2007-07-16 2012-07-31 Unilever Nv Kompozycja i sposób oczyszczania wody
WO2009110241A1 (ja) 2008-03-06 2009-09-11 戸田工業株式会社 炭化水素を分解する多孔質触媒体及びその製造方法、炭化水素から水素を含む混合改質ガスを製造する方法、並びに燃料電池システム
EP3055044B1 (en) 2013-10-08 2016-12-28 Unilever N.V. A device and a process for purification of grey water
GB201400091D0 (en) 2014-01-03 2014-02-19 Johnson Matthey Plc Sorbent for halogen compounds
WO2015193087A1 (en) 2014-06-18 2015-12-23 Unilever N.V. Layered double hydroxides for purification of water

Also Published As

Publication number Publication date
EP3448826A1 (en) 2019-03-06
PH12018502216A1 (en) 2019-08-05
CN109071349B (zh) 2021-04-09
CN109071349A (zh) 2018-12-21
ZA201805931B (en) 2019-12-18
WO2017186478A1 (en) 2017-11-02
BR112018071996A2 (pt) 2019-02-12
EP3448826B1 (en) 2020-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2019201715B2 (en) Organic-inorganic composite material for removal of anionic pollutants from water and process for the preparation thereof
El Bouraie et al. Adsorption of phosphate ions from aqueous solution by modified bentonite with magnesium hydroxide Mg (OH) 2
Li et al. Novel application of red mud: Facile hydrothermal-thermal conversion synthesis of hierarchical porous AlOOH and Al2O3 microspheres as adsorbents for dye removal
Sirajudheen et al. Synthesis and characterization of La (III) supported carboxymethylcellulose-clay composite for toxic dyes removal: Evaluation of adsorption kinetics, isotherms and thermodynamics
Sarkar et al. Design and operation of fixed bed laterite column for the removal of fluoride from water
BR112018071996B1 (pt) Composição na forma de grânulos, filtro para purificação de água, uso de uma composição, processo para preparação de uma composição na forma de grânulos
TWI619549B (zh) Radioactive material adsorbing material, adsorption container, adsorption tower, and water treatment device
Kadirova et al. Simultaneous removal of NH4+, H2PO4− and Ni2+ from aqueous solution by thermally activated combinations of steel converter slag and spent alumina catalyst
Song et al. Removal of vanadate anion by calcined Mg/Al-CO3 layered double hydroxide in aqueous solution
Mujtaba et al. Simultaneous adsorption of methylene blue and amoxicillin by starch-impregnated MgAl layered double hydroxide: Parametric optimization, isothermal studies and thermo-kinetic analysis
Manzar et al. Insights into the adsorption of tetracycline onto cellulose nanocrystal structured MgAl/LDH composite
Liu et al. Old wine and new bottles: Insights into traditional attapulgite adsorbents with functionalized modification strategies applied in efficient phosphate immobilization
RU2429906C1 (ru) Комплексный гранулированный наносорбент
RU2218210C1 (ru) Поглощающий материал и способ его изготовления
RU2428249C2 (ru) Гранулированный наносорбент и способ его получения
Al-Kindi et al. Tetracycline remove from synthetic wastewater by using several methods
JP2004008518A (ja) 消臭剤
JP2000288384A (ja) ベントナイト系吸収及び吸着剤
JP4657372B2 (ja) 水浄化方法および水浄化装置
JP2004073053A (ja) ペット用トイレ砂
RU2180318C1 (ru) Способ получения синтетического цеолитного адсорбента структуры а и х
RU2180319C1 (ru) Способ получения синтетического гранулированного фожазита
RU2152821C1 (ru) Способ получения композиции макрочастиц
RU2180320C1 (ru) Способ получения синтетического цеолита типа y
JP7145020B2 (ja) 浄化材

Legal Events

Date Code Title Description
B25A Requested transfer of rights approved

Owner name: UNILEVER IP HOLDINGS B.V. (NL)

B06W Patent application suspended after preliminary examination (for patents with searches from other patent authorities) chapter 6.23 patent gazette]
B350 Update of information on the portal [chapter 15.35 patent gazette]
B09A Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette]
B16A Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette]

Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 11/04/2017, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS