BR112019013275A2

BR112019013275A2 - processo para reduzir a corrosividade de uma composição biocida que contém hipoclorito de sódio gerado in situ

Info

Publication number: BR112019013275A2
Application number: BR112019013275A
Authority: BR
Inventors: Luke Corcoran Michael
Original assignee: Buckman Labor Inc
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2017-12-06
Publication date: 2019-12-17
Also published as: WO2018125531A1; AU2017386973A1; MX2019007777A; US20180177191A1; EP3562305A1; CN110139561A; CA3048616A1

Abstract

trata-se de um processo para reduzir substancialmente a corrosividade de uma composição que contém hipoclorito de sódio gerado in situ em que o hipoclorito de sódio é substancialmente convertido em uma haloamina.

Description

PROCESSO PARA REDUZIR A CORROSIVIDADE DE UMA COMPOSIÇÃO BIOCIDA QUE CONTÉM HIPOCLORITO DE SÓDIO GERADO IN SITU Campo da técnica [0001] Esta invenção refere-se a um processo para reduzir a corrosividade de uma composição biocida que contém hipoclorito de sódio. Em um aspecto mais especifico, esta invenção se refere a um processo para reduzir a corrosividade de uma composição biocida que contém hipoclorito de sódio gerada in situ em uma célula eletrolitica.

[0002] Há uma necessidade constante de métodos e sistema melhorados para controlar micro-organismos indesejados em muitas indústrias e existe uma necessidade de métodos mais ecológicos para controlar micro-organismos que têm uma maior persistência e maior capacidade para controlar esses microorganismos. Métodos tipicos envolvem o emprego de cloro sob a forma de cloro gasoso ou ácido hipocloroso produzido a partir de alvejante. Entretanto, embora esses produtos quimicos reajam rapidamente contra os organismos de interesse, os mesmos também reagem com outro material contendo carbono ou orgânico na água que frequentemente gera subprodutos de clorocarboneto indesejáveis, tais como clorofórmio e tetracloreto de carbono, ambos muito indesejáveis a ponto de serem produtos quimicos perigosos e prejudiciais.

[0003] Com o declinio no uso de cloro gasoso como um microbicida e gente alvejante devido a preocupações relacionadas à proteção e segurança, vários biocidas alternativos têm sido explorados, incluindo alvejante, alvejante com brometo, hidratação de bromoclorodimetila, triazinas cloradas e bromadas, ozônio, dióxido de cloro (CIO2) e monocloramina (NH₂C1) .

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2/18 [0004] Desses biocidas alternativos, a monocloramina (MCA) gerou um grande interesse para o controle do crescimento microbiológico em várias indústrias, incluindo a indústria de laticínios, a indústria de alimentos e bebidas, as indústrias de polpa e papel, as indústrias de processamento de frutas e vegetais, várias usinas de conservas, a indústria avicola, a indústria de processamento de carne bovina e diversas outras aplicações de processamento de alimentos.

[0005] O uso de monocloramina está aumentando em aplicações de água potável, tais como instalações municipais de tratamento de água potável; controle de patógeno de água potável em edifícios comerciais e instalações de saúde; circuitos de resfriamento industriais; e em instalações de tratamento de residues industriais, devido a sua seletividade em relação a materiais residuais específicos ambientalmente intoleráveis. Métodos anteriores para o controle de microorganismos nessas aplicações de água potável envolviam tipicamente o emprego de alvejante ou cloro gasoso, resultando na formação de ácido hipocloroso (HOC1) que, então, reage com outras substâncias que contêm carbono nas linhas de água e forma os clorocarbonetos supracitados, tornando o HOC1 essencialmente inútil e incapaz de controlar o micro-organismos de interesse.

[0006] Portanto, como resultado dos benefícios acima, as cloroaminas são atualmente utilizadas como desinfetantes no abastecimento público de água e as bromaminas são atualmente usadas como desinfetantes na comunidade médica e para a desinfecção de águas de piscinas e de torres de resfriamento. Cloramina é comumente usada em baixas concentrações como um desinfetante secundário nos sistemas municipais de

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3/18 distribuição de água (e é normalmente gerado no local de tratamento de água municipal com o uso de amônia anidra) como uma alternativa à cloração.

[0007] Portanto, o cloro está sendo substituído por cloramina - principalmente monocloramina (NH₂C1 ou MCA) que é mais estável e não se dissipa tão rapidamente quanto cloro livre e tem uma tendência menor que o cloro livre a converter materiais orgânicos em cloro-carbonos, tais como clorofórmio e tetracloreto de carbono.

[0008] Diferentemente de dióxido de cloro ou cloro, que pode vaporizar no ambiente, monocloramina permanece em solução quando dissolvida em soluções aquosas e não se ioniza para formar ácidos fracos. Essa propriedade é pelo menos parcialmente responsável pela eficácia biocida de monocloramina em uma ampla faixa de pH.

[0009] Métodos para a produção de cloraminas são bem conhecidos na técnica. Por exemplo, cloramina pode ser produzida por uma ou mais técnicas descritas nas patentes n— U.S. 4.038.372; 4.789.539; 6.222.071; 7.045.659 e 7.070.751.

[0010] Acredita-se que a atividade microbicida de monocloramina seja devido a sua capacidade para penetrar paredes celulares bacterianas e reagir com enzimas essenciais dentro do citoplasma celular para interromper metabolismo celular (especificamente grupos sulfidrila —SH) . Esse mecanismo é mais eficiente que outros oxidantes que queimam quando em contato e é altamente eficaz contra uma ampla gama de micro-organismos. Monocloramina demonstrou excelente desempenho contra bactérias filamentosas dificeis de exterminar e bactérias formadoras de lodo e tem mostrado melhor penetração e remoção de biofilme em comparação com

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4/18 biocidas tradicionais.

[0011] Além disso, a monocloramina demonstrou: excelentes resultados para manter a limpeza do sistema; melhor penetração e remoção de biofilme; redução de depósitos inorgânicos e orgânicos; frequência reduzida de limpeza do sistema; eficácia de resfriamento melhorada; melhores propriedades desinfetantes que oxidantes convencionais; melhor desempenho em sistemas de alta demanda, não é impactada pelo pH do sistema; e é eficiente contra Legionella e Amoeba.

[0012] Adicionalmente, MCA demonstra controle muito eficaz de sulfeto de hidrogênio, reagindo com o próprio sulfeto de hidrogênio para formar subprodutos não perigosos.

[0013] Infelizmente, MCA pode se tornar instável e perigosa sob determinadas condições de temperatura e pressão. Embora isso possa ser apenas uma questão de preocupação para soluções de concentração relativamente alta (ou concentrações relativamente altas), o transporte de MCA, em qualquer concentração, é altamente restrito. MCA e outras haloaminas não foram usadas na indústria petrolífera devido a uma série de questões relacionadas à segurança, tais como problemas de armazenamento no local de amônia anidra pressurizada e devido ao transporte de MCA ser dificil e, além disso, a MCA degradará ao longo do tempo se fabricada em um local e transportada para outro.

[0014] Na indústria petrolífera, vários agentes ou contaminantes podem provocar danos ou restrição ao processo de produção. Provou-se que vários micro-organismos provocam uma ampla gama de efeitos negativos em operações de óleo e gás, desde redução do fluxo de formação (devido à formação de

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5/18 biofilme) até corrosão (como resultado de formação de ácido, tal como H₂S), resultando na falha subsequente do equipamento. Muitos dos polímeros utilizados em operações de produção de óleo e gás podem ser metabolizados por tais micro-organismos, resultando na degradação de desempenho do polímero e taxas mais altas de crescimento para esses microorganismos. Exemplos de tais polímeros são: poliacrilamidas; carboximetilcelulose (CMC); hidroxietilcelulose (HEC); hidroxipropilguar (HPG); ácido acrilamidometilpropanossulfônico e goma xantana.

[0015] Alguns dos contaminantes encontrados em aplicações de óleo e gás, tais como bactérias, podem ocorrer naturalmente em uma formação ou estar presentes em interações humanas anteriores (por exemplo, micróbios introduzidos a partir de água de reposição ou equipamento contaminado empregue na recuperação de óleo e gás) . Por exemplo, as bactérias são muitas vezes inadvertidamente introduzidas em uma formação durante operações, tais como perfuração e recondicionamento de poço (por exemplo, o reparo ou estímulo de um poço de produção existente). De modo similar, durante um processo de fraturamento, bactérias são muitas vezes inadvertidamente introduzias no furo de poço e aprofundadas na formação, como resultado de águas contaminadas ou impropriamente tratadas ou propantes contaminados que são injetados na formação. Adicionalmente, durante esses processos e práticas, as bactérias frequentemente de espalham e, com a distribuição subsequente dessas bactérias, as bactérias com novas tecnologias celulares e bioquímicas podem ser disponibilizadas para novas localizações e novos nutrientes que podem acelerar seu crescimento e proliferação. Os

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6/18 organismos formados de lodo crescem, se desenvolvem e secretam exopolimeros de lodo pegajosos que aderem às superficies. À medida que os materiais inorgânicos aderem ao exopolimero de lodo, uma massa dura se desenvolverá. Essas massas duras bloqueiam passagens importantes na recuperação de óleo e gás.

[0016] Polímeros, tais como CMC, HPG, goma xantana, ácido acrilamidometilpropanossulfônico e poliacrilamidas, são frequentemente adicionados ao fluido de fraturamento para manter o propante em suspensão e reduzir o atrito do fluido. As bactérias arrastadas nesse fluido penetram profundamente na formação e, uma vez que a pressão de fraturação tenha sido liberada, podem ser incorporadas nos estratos (da mesma maneira que o propante empregue), e esse polímeros, então, se tornam nutrientes para que as bactérias cresçam e se multipliquem.

[0017] Muitas bactérias que são encontradas na aplicação de óleo e gás são anaeróbios facultativos. Ou seja, essas bactérias podem existir (metabolizar) em condições aeróbicas ou anaeróbicas com o uso de aceitantes de elétrons de oxigênio (isto é, tal como oxigênio molecular ou outras fontes de oxigênio (tais como NO3) ) ou de não oxigênio (enxofre) para suportar seus processos metabólicos. Sob as condições corretas, anaeróbios facultativos podem usar sulfato como uma fonte de oxigênio e respirar sulfeto de hidrogênio, que é altamente tóxico para seres humano, além de ser altamente corrosivo para o aço.

[0018] Adicionalmente, em um processo conhecido como Corrosão Microbiologicamente Induzida (MIC), as bactérias se fixarão a um substrato, tal como a parede de um tubo no furo

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7/18 de poço ou em uma formação que tenha sofrido fraturamento hidráulico, e formarão uma proteção de biofilme ao redor do substrato. Por baixo, as bactérias metabolizam o substrato (tal como uma mistura de hidrocarboneto e ferro metálico) e respiram sulfeto de hidrogênio, o que resulta na corrosão severa do metal no furo de poço, levando a falhas no tubo, danos ao equipamento no interior do poço, reparos dispendiosos e tempo de inatividade. A produção de sulfeto de hidrogênio como um subproduto também complica os processos de refino e transporte e reduz o valor econômico do hidrocarboneto produzido. 0 sulfeto de hidrogênio é um gás venenoso e explosivo e, portanto, um grave risco à segurança. Assim, a presença de sulfeto de hidrogênio torna as operações inseguras para os trabalhadores e pode ser dispendioso para os operados em termos de tempo de inatividade e danos a equipamentos custosos.

[0019] Métodos tradicionais, quando usados isoladamente para abordar esses problemas, costumam ter desvantagens. Por exemplo, uma presente prática industrial é adicionar biocidas orgânicos e inorgânicos convencionais, tais como compostos de amônio quaternário, aldeidos (tais como glutaraldeido), tetracis-hidroximetilfosfoniossulfato (THPS) e hipoclorito de sódio, a fluidos de fraturamento e possivelmente outros aditivos para controlar as bactérias. Entretanto, a eficácia desses biocidas convencionais isoladamente pode ser minima devido ao tipo de bactérias que são tipicamente encontradas em formações portadoras de hidrocarbonetos e ambientes de produção de petróleo. Mais particularmente, apenas uma pequena porcentagem dessas bactérias que são nativas da formação (que são frequentemente encontradas em respiradouros

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8/18 vulcânicos, gêiseres e túmulos antigos) está ativa a qualquer momento; o restante da população está presente em um estado dormente ou de esporo.

[0020] Os biocidas convencionais supracitados frequentemente não têm, ou limitam, o efeito sobre bactérias dormentes ou formadoras de endósporo. Assim, embora as bactérias ativas sejam exterminadas até certo ponto, as bactérias inativas sobrevivem e proliferam-se uma vez que condições ambientais favoráveis sejam alcançadas na formação. Adicionalmente, esses biocidas convencionais se tornam inativos com frequência quando expostos a muitos dos componentes encontrados em formações de produção de petróleo e, além disso, micro-organismos podem desenvolver resistência a esses biocidas convencionais, limitando, assim, a utilidade dos biocidas ao longo do tempo.

[0021] As bactérias não desenvolvem resistência a biocidas industriais da mesma forma que bactérias desenvolvem resistência a antibióticos (isto é, biocidas convencionais) . Biocidas industriais atacarão o processo metabólico de uma célula em muitas etapas diferentes, enquanto antibióticos atacarão uma única enzima em uma etapa metabólica especifica. Os organismos que não utilizam essa enzima especifica nessa etapa metabólica específica não são afetados pelo antibiótico. Entretanto, biocidas industriais atacarão muitas enzimas metabólicas diferentes, o que torna os organismos suscetíveis ao efeito do biocida.

[0022] Atualmente, vários microbicidas estão disponíveis no mercado para a indústria de óleo e gás. Mas muitos desses microbicidas são preocupantes devido aos potenciais efeitos prejudiciais a longo prazo, tais como introdução em

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9/18 aquíferos. Existe uma forte necessidade de um biocida ecológico que possa alcançar os objetivos mencionados, mas que (se inadvertidamente introduzido em um aquífero ou outro abastecimento de água destinado ao consumo humano e/ou animal) não resultará em efeitos debilitantes tão graves.

[0023] Devido a várias questões relacionadas à segurança, tais como problemas de armazenamento no local de amônia anidra pressurizada, até a presente invenção, o uso de haloaminas na indústria de óleo e gás não foi proposto, e o emprego de geradores portáteis de haloamina não tem sido aplicado a montante, intermediariamente ou a jusante na indústria de óleo e gás. A presente invenção superou essas questões .

[0024] Há uma necessidade contínua de biocidas melhorados que possam ser usados na indústria de óleo e gás. Entre os biocidas que são atualmente utilizados na indústria de óleo e gás, biocidas, tais como glutaraldeído; THPS; aminas quaternárias e acroleína são ou foram usados. A toxicidade desses biocidas pode ser uma preocupação significativa para o pessoal que opera no campo de óleo e gás. Por exemplo, o biocida acroleína tem uma alta toxicidade e pode até dissolver solas e saltos de borracha de sapatos e botas dos trabalhadores. Tipicamente, um tanque de contenção é alimentado manualmente com tais biocidas em dosagem de líquidos pesados, expondo o pessoal de operação a riscos potencialmente graves.

[0025] Também há uma necessidade contínua de melhorias na geração de haloamina portátil em termos de custos, considerações de projeto e facilidade de uso para indústrias que presumivelmente não utilizam essa tecnologia, tal como a

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10/18 indústria de óleo e gás. A presente invenção aborda essas e outras necessidades.

[0026] Esta invenção será descrita com referência especifica à monocloramina como a haloamina. Entretanto, será compreendido que esta invenção é aplicável a outras haloaminas, tais como monobromoamina.

Sumário da invenção [0027] Brevemente descrita, a presente invenção é direcionada a um processo para reduzir a corrosividade de uma composição biocida que contém hipoclorito de sódio, que é gerada in situ em uma célula eletrolitica, tal como processando-se uma corrente elétrica através de uma composição aquosa de água salgada.

[0028] O processo desta invenção resulta em uma composição biocida que tem uma corrosividade substancialmente reduzida em comparação à corrosividade da composição que contém o hipoclorito de sódio gerado in situ.

[0029] A corrosividade substancialmente reduzida ocorre principalmente devido ao uso de um material contendo amônia que converte a maior parte, se não a totalidade, do hipoclorito de sódio em uma haloamina.

Breve descrição dos desenhos

[0030]	A Figura	1 e	2 são Tabelas	que	mostram	as
propriedades biocidas	de hipoclorito	de	sódio	e
monocloramina.
[0031]	A Figura 3	é um	fluxograma do processo	descrito	no
Exemplo	1 .
[0032]	A Figura 4	é um	fluxograma do processo	descrito	no

Exemplo 2.

Descrição detalhada da invenção

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11/18 [0033] A presente invenção fornece uma composição biocida que pode ser eficazmente usada em situações em que microorganismos indesejados estão presentes, tal como na indústria de óleo e gás. Nessa indústria, equipamentos de metal são frequentemente usados, os quais estão sujeitos à corrosão por micro-organismos. A corrosão desse equipamento frequentemente resulta no tempo de inatividade na indústria para limpeza e/ou substituição do equipamento ou substituição de peças corroídas.

[0034] Hipoclorito de sódio é um composto que tem propriedades biocidas conhecidas. Entretanto, conforme explicado acima, o uso de hipoclorito de sódio pode provocar problemas de corrosão, especialmente com equipamentos que são principalmente produzidos a partir de metal ou que têm peças metálicas, tal como os equipamentos usados na indústria de óleo e gás.

[0035] Halominas, tais como monocloramina, são, de modo similar, conhecidas por suas propriedades biocidas. Os dados mostrados nas Tabelas das Figuras 1 e 2 demonstram as propriedades biocidas de hipoclorito de sódio e monocloramina.

[0036] Os dados provenientes de estudos de extermínio que estão apresentados nas Figuras 1 e 2 foram produzidos com o uso dos seguintes procedimentos.

[0037] Os estudos de extermínio foram realizados em água de resfriamento sintética, pH 8,0, à temperatura ambiente. As suspensões de culturas de Pseudomonas aeruginosa ou Enterobacter aerogenes durante a noite foram adicionadas à água de resfriamento sintética, seguido pelo biocida nas concentrações desejadas. As concentrações de biocida

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12/18 basearam-se nos níveis ativos adicionados ao meio de teste em vez do cloro residual total. 0 tempo de contato foi de 1,5 hora.

[0038] A monocloramina (MCA) pode ser preparada por um procedimento de laboratório padrão da Buckman Laboratories (Memphis, TN) . Hipoclorito de sódio (Hipoclorito de Na) foi uma solução a 5,0% obtida na Ricca Chemical Company (Arlington, TX).

[0039] As Tabelas 1 e 2 mostram as propriedades biocidas desses 2 materiais.

[0040] Embora comumente usado em inundações de óleo e gás para propriedades biocidas, hipoclorito de sódio pode levar a problemas com corrosão. Portanto, esta invenção foi desenvolvida para superar a tendência à corrosão e para utilizar as propriedades não biocidas de hipoclorito de sódio, enquanto mantém as propriedades biocidas da composição final.

[0041] O processo desta invenção pode ser realizado primeiro (1) gerando-se hipoclorito de sódio in situ passando-se uma corrente elétrica através de uma composição aquosa de água salgada e, então, (2) adicionando-se um componente contendo amônia à composição aquosa que contém o hipoclorito de sódio. O componente contendo amônia reage e converte o hipoclorito de sódio em monocloramina que tem propriedades biocidas.

[0042] Alternativamente, o processo desta invenção pode ser realizado primeiro (1) adicionando-se um componente contendo amônia a uma composição aquosa que contém água salgada e, então, (b) passando-se uma corrente elétrica através da composição aquosa para gerar hipoclorito de sódio in situ. Novamente, o componente contendo amônia reage e converte o

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13/18 hipoclorito de sódio em monocloramina que tem propriedades biocidas.

[0043] Como vantagens significativas de qualquer processo, (a) a corrosividade da composição biocida de cloramina é substancialmente reduzida em comparação à corrosividade da composição que contém o hipoclorito de sódio gerado in situ e (b) as propriedades biocidas fornecidas por monocloramina na composição final são retidas.

[0044] A corrosividade reduzida da composição biocida final impede ou pele menos minimiza o tempo de inatividade para limpeza e/ou substituição do equipamento ou das peças metálicas afetadas pela corrosão.

[0045] A geração in situ de hipoclorito de sódio passando-se uma corrente elétrica através de uma composição aquosa de água salgada é um processo conhecido na técnica.

[0046] O componente contendo amônia pode ser selecionado dentre uma variedade de componentes, mas nesta invenção amônia aquosa, sulfato de amônio, fosfato de amônio e cloreto de amônio são preferenciais.

[0047] A reação do componente contendo amônia e do hipoclorito de sódio gerado in situ deve ser cuidadosamente controlada para alcançar uma conversão quantitativa de hipoclorito de sódio em monocloramina (isto é, um rendimento de reação de pelo menos cerca de 95 por cento, de preferência, pelo menos cerca de 97 por cento) . O controle cuidadoso da reação também é necessário para evitar a produção de subprodutos indesejados, tais como dicloramina e tricloreto de nitrogênio.

[0048] Os controles mais importantes a serem mantidos na mistura de reação são (a) um excesso de amônia, ou pelo menos

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14/18 nenhum excesso de hipoclorito; (b) um pH alcalino, de preferência, de pelo menos cerca de 10 a cerca de 11; e (c) uma concentração de monoclorina abaixo de cerca de 1 a 2 por cento. Com esses controles de reação, a conversão de hipoclorito de sódio em monocloramina será de cerca de 95 por cento, de preferência, cerca de 97 por cento.

[0049] Para confirmar a conversão de hipoclorato de sódio em monocloramina, há dois testes disponíveis - (1) um para determinar o cloro livre na mistura de reação e (2) o segundo para determinar especificamente a presença de monocloramina. Os resultados desses 2 testes devem ser correspondentes, dentro do erro experimental, se a única espécie de cloro ativa na mistura de reação for monocloramina.

[0050] A presente invenção é ilustrada, ainda, pelos seguintes exemplos que são ilustrativos de determinadas modalidades projetadas de modo a ensinar àqueles de habilidade comum na técnica como praticar esta invenção e representar o melhor modo contemplado para realizar esta invenção.

Exemplo 1 [0051] Com referência ao fluxograma da Figura 3, uma solução aquosa de cloreto de sódio (NaCI) é passada através de uma célula de eletrólise compreendida por pelo menos dois eletrodos (um anodo e um catodo) conectados a uma fonte de alimentação. À medida que a solução flui através da célula, o ion de cloreto (Cl^-) é oxidado em ácido hipocloroso (HOC1) no anodo, e a água (H₂O) é reduzida a gás hidrogênio (H₂) e ion de hidróxido (OH^-) no catodo; conforme mostrado por:

No Anodo: Cl^- + H₂O -+ HOC1 + H⁺ + 2e^-

No Catodo: 2H₂O + 2e^- Η₂ΐ + 2OH^-

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Reação Geral:	Cl” + 2H₂O -	> HOC1	+ h_2T	+ OH
Ou:	Cl + H₂O	OC1 +	h₂t
[0052] Nessas	reações,	dois	mol	de elétrons (e	) são
produzidos à	medida que	cada	mol	de cloro ativo	(ácido

hipocloroso, HOC1 ou ion de hipoclorito, 0C1”) é produzido. A taxa na qual o cloro ativo é produzido será controlada pela corrente elétrica (medida em amperes) que passa através da célula. Um ampere é definido como um coulomb de carga a ser transferida através da célula por segundo, e um mol de elétrons portará 96.485 coulomb de carga (a constante de Faraday). Portanto, com uma eficiência de 100%, um ampere produzirá 0,0163 g de HOC1 por minuto.

[0053] Determinados fatores devem ser cuidadosamente controlados para otimizar a conversão de ion de cloreto em ácido hipocloroso e para minimizar a formação de subprodutos indesejados provenientes das reações de eletrólise; tais como:

• A taxa na qual HOC1 é produzido é limitada pela corrente elétrica através da célula de eletrólise, então, um excesso de cloreto de sódio deve passar através da célula.

o Uma corrente de um ampere pode converter até 0,0182 g de NaCl por minuto, então, o produto da concentração de NaCl (em g de NaCl/ml de solução) vezes a taxa de fluxo (em ml/minuto) deve exceder 0,0182.

o Por exemplo, se uma solução a 1% de NaCl for usada, a taxa de fluxo através da célula deve ser >0,55 ml/minuto para cada ampere de corrente elétrica que passa através da célula.

• O potencial de anodo também deve ser monitorado para asseguram que seja (a) alto o suficiente para oxidar o ion de cloreto, mas (b) não alto o suficiente para iniciar outras

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16/18 reações indesejadas (tais como oxidação de água para formar gás oxigênio).

* Para manter o fluxo desejado da corrente elétrica e o potencial de anodo correto, a área de superfície dos eletrodos deve estar em contato com ion de cloreto suficiente para suportar a corrente desejada sem reações adicionais (por exemplo, a oxidação de água para formar gás oxigênio).

* Em outras palavras, a área do eletrodo deve ser grande o suficiente para suportar a densidade de corrente necessária (amperes/metro quadrado de área de superfície do anodo) no potencial de anodo desejado.

[0054] O hipoclorito de sódio forma por esse processo de eletrólise é, então, combinado com uma fonte de amônia para formar monocloramina. Três critérios devem ser atendidos para assegurar que um rendimento quantitativo de monocloramina seja obtido sem a formação de subprodutos indesejados, tais como dicloramina (NHCI2) ou tricloreto de nitrogênio (NCI3) :

* Excesso de amônia (ou pelo menos nenhum excesso de hipoclorito) em todos os momentos na mistura de reação * Um pH alcalino na mistura de reação (de preferência, a partir de um pH menor ou igual a cerca de 10 a um pH menor ou igual a cerca de 11) * Concentração final de monocloramina abaixo de 1 a 2% de NH₂C1 [0055] A fonte de amônia pode ser fornecida por muitos componentes contendo amônia diferentes. Nesse exemplo especifico, a fonte de amônia pode ser o produto Busan® 1474, que está comercialmente disponível junto à Buckman Laboratories (Memphis, Tennessee) e é uma mescla de compostos contendo amônia que contêm um total de 7,59% de amônia. O

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17/18 hipoclorito de sódio proveniente da célula de eletrólise é combinado com o produto Busan 1474 de modo que uma razão molar de >1:1 (NH₃:NaOCl) seja mantida. NaOH adicional é adicionado à solução conforme necessário para manter a faixa de pH desejada.

Exemplo 2 [0056] Com referência ao fluxograma da Figura 4, uma mistura aquosa de cloreto de sódio e cloreto de amônio é passada através de uma célula de eletrólise compreendido por pelo menos dois eletrodos (um anodo e um catodo) conectados a uma fonte de alimentação. À medida que a solução flui através da célula, o ion de cloreto (Cl^-) é oxidado em ácido hipocloroso (HOC1) no anodo, que

imediatamente	reage	com	o ion de	amônio para	formar
monocloramina.	A água	(H₂O)	é simultaneamente reduzida	a gás
hidrogênio (H₂)	e ion	de hidróxido (OH )	no catodo;
No Anodo: Cl^- +	NH₄ ⁺ +	2OH -	-+ NH₂C1 + 2H₂O	+ 2 e
No Catodo:	2H₂O +	2e^-	H₂t + 2OH^-
Reação Geral:	Cl + nh₄ ⁺	NH₂C1 + H₂t

[0057] A célula pode ser alimentada com uma pequena quantidade de solução de hidróxido de sódio juntamente com a solução de cloreto de sódio/cloreto de amônio para assegurar que o pH esteja na faixa correta de modo a obter um bom rendimento de monocloramina.

[0058] Os fatores descritos no Exemplo 1 que são importantes para a produção eficiente de uma solução de monocloramina de alta qualidade são igualmente importantes nesse exemplo e, portanto, estão incorporados nesse exemplo. Conforme descrito acima, a concentração de ion de cloreto na solução eletrolitica e a taxa de fluxo através da célula de

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18/18 eletrólise devem ser mantidas a um nível que fornecerá um excesso de ion de cloreto (em relação à corrente elétrica) na célula em todos os momentos. 0 monitoramento e o controle cuidados do pH e do potencial de anodo serão ainda mais críticos para impedir a oxidação do ion de amônio na célula de eletrólise.

[0059] O processo do Exemplo 2 é mais simples e menos complexo que o processo descrito no Exemplo 1.

[0060] Uma grande vantagem em ambos os Exemplos 1 e 2 sobre o uso de alvejante comercialmente disponível é a ausência de clorato de sódio (NaC10₃) na solução de monocloramina resultante. Agências reguladoras estão começando a observar melhor os níveis de clorato de sódio em muitas aplicações, bem como em situações ambientais.

[0061] O clorato de sódio é formado por uma reação de desproporcionamento que ocorre no alvejante comercialmente disponível durante o armazenamento:

3NaOCl 2NaCl + NaC10₃ [0062] Visto que o hipoclorito de sódio em ambos os Exemplos 1 e 2 é convertido em monocloramina imediatamente após ser gerado, não é tempo de armazenamento durante o qual clorato de sódio será gerado. Portanto, haverá pouco ou nenhum clorato de sódio na solução de monocloramina com a qual o sistema de tratamento é alimentado.

[0063] Esta invenção foi descrita com referência específica a determinadas modalidades, mas variações e modificações podem ser feitas sem se afastar do espírito e escopo da invenção.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo para reduzir substancialmente a corrosividade de uma composição biocida, que contém hipoclorito de sódio gerado in situ, caracterizado pelo fato de o processo compreende as seguintes etapas de:

A. gerar hipoclorito de sódio in situ passando-se uma corrente elétrica através de uma primeira composição aquosa de água salgada;

B. adicionar um componente contendo amônio à primeira composição que contém hipoclorito de sódio gerado in situ;

de modo que o hipoclorito de sódio seja substancialmente convertido em uma haloamina que tem propriedades biocidas e de modo que a corrosividade da composição biocida seja substancialmente reduzida em comparação à corrosividade da primeira composição que contém o hipoclorito de sódio gerado in situ.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a haloamina ser monocloramina ou monobromoamina.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a bromamina ser monocloramina.
4. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a haloamina ser monobromoamina.
5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o componente contendo amônio ser um sal de amônio ou amônia aquosa.
6. Processo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de o componente contendo amônio ser amônia aquosa.
7. Processo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de o sal de amônio ser sulfato de amônio.
8. Processo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado

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2/3 pelo fato de o sal de amônio ser fosfato de amônio.
9. Processo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de o sal de amônio ser cloreto de amônio.
10. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o pH ser mantido em um pH alcalino.
11. Processo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de o pH ser mantido em uma faixa de cerca de 10 a cerca de 11.

12. Processo para reduzir substancialmente a corrosividade de uma composição biocida que contém hipoclorito de sódio gerado in situ, caracterizado pelo fato de o processo compreender as seguintes etapas:

A. adicionar um componente contendo amônio a uma composição aquosa que contém água salgada e

B. passar uma corrente elétrica através da composição aquosa para gerar hipoclorito de sódio in situ, de modo que o hipoclorito de sódio seja substancialmente convertido em uma haloamina que tem propriedades biocidas e de modo que a corrosividade da composição biocida seja substancialmente reduzida em comparação à corrosividade da composição que contém o hipoclorito de sódio gerado in situ.

13. Processo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de a haloamina ser monocloramina ou monobromoamina 14. Processo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo : fato de a bromamina ser monocloramina. 15. Processo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo : fato de a haloamina ser monobromoamina. 16. Processo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de o • componente contendo amônio ser

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3/3 um sal de amorno ou amorna aquosa.

17. Processo, de acordo caracterizado pelo fato de o amônia aquosa.
18. Processo, de acordo caracterizado pelo fato de o amônio.
19. Processo, de acordo caracterizado pelo fato de o amônio.
20. Processo, de acordo caracterizado pelo fato de o amônio.
21. Processo, de acordo caracterizado pelo fato de alcalino.
22. Processo, de acordo caracterizado pelo fato de o cerca de 10 a cerca de 11.

com a reivindicação 16, componente contendo amônio ser com a reivindicação16, sal de amônio ser sulfatode com a reivindicação16, sal de amônio ser fosfatode com a reivindicação16, sal de amônio ser cloretode com a reivindicação12, o pH ser mantido em umpH com a reivindicação21, íH ser mantido em uma faixa de