BR112019027852A2

BR112019027852A2 - método para tratamento de um sistema de água

Info

Publication number: BR112019027852A2
Application number: BR112019027852-4A
Authority: BR
Inventors: Marta Drewniak; Lyle H. Steimel
Original assignee: Nch Corporation
Priority date: 2017-06-27
Filing date: 2018-06-04
Publication date: 2020-07-07
Also published as: SG11201913480YA; CA3068248A1; CN111051251B; CL2020003243A1; EP3645470A4; CN111051251A; MX2019015856A; JP7193487B2; TW201908247A; JP2020525646A; TWI823854B; CL2019003860A1; PH12019502913A1; AU2018295015B2; KR20200020872A; AU2018295015A1; MY197999A; EP3645470A1; BR112019027852B1; KR102506078B1

Abstract

Uma composição e método para inibição de corrosão, ferrugem branca e formação de incrustação em componentes em um sistema de água. A composição compreende preferivelmente um polímero à base de aminoácido (mais preferivelmente um ácido poliaspártico ou um sal do mesmo), ácido hidroxifosfonoacético e um segundo ácido fosfônico (preferivelmente um ácido fosfonocarboxílico), e não requer o uso de metais regulados. A composição é eficaz mesmo na presença de biocidas. Um método preferido de inibição de ferrugem branca compreende a adição de um polímero à base de aminoácido ou ácido hidroxifosfonoacético ou ambos ao sistema de água. Um método preferido para inibição de corrosão, ferrugem branca e formação de incrustação compreende a adição de um polímero à base de aminoácido, ácido hidroxifosfonoacético e um ácido fosfonocarboxílico ao sistema de água. Preferivelmente, as concentrações ativas são de pelo menos 3 ppm, cada, dos polímeros à base de aminoácido e ácido hidroxifosfonoacético quando adicionados a um volume de água no sistema de água.

Description

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MÉTODO PARA TRATAMENTO DE UM SISTEMA DE ÁGUA

CAMPO TÉCNICO Referência Cruzada a Pedido Relacionado

[001] Este pedido reivindica prioridade ao Pedido US nº 15/634.416 depositado em 27 de junho de 2017. Fundamentos da Invenção

1. Campo da invenção

[002] A presente invenção refere-se a uma composição e método de tratamento para inibir a corrosão ou a ferrugem branca em componentes metálicos em sistemas de água com baixo LSI (Índice de Saturação Langelier) e para inibir a formação de incrustações em sistemas de água com alto LSI.

2. Descrição da Técnica Relacionada

[003] Várias composições de tratamento de água são usadas para reduzir a corrosão, a incrustação mineral e a formação de ferrugem branca nos componentes metálicos em contato com uma solução aquosa em sistemas de água, como sistemas de recirculação aberta, sistemas de refrigeração ou aquecimento em circuito fechado, torres de refrigeração e caldeiras, e ajudar a proteger os componentes metálicos desses sistemas. Os metais normalmente usados nesses sistemas de água incluem metais ferrosos, incluindo aço galvanizado, alumínio e suas ligas, cobre e suas ligas, chumbo e solda. Muitos inibidores de corrosão conhecidos contêm metais tóxicos regulados, como zinco, cromato e molibdato, que são prejudiciais ao meio ambiente e aumentam os custos. O zinco é normalmente usado como inibidor de corrosão em sistemas de água com água altamente corrosiva (baixo LSI). No entanto, seu uso é indesejável devido a problemas de toxicidade e seu uso enfrenta regulamentações em alguns locais. Estanho também tem sido usado como uma alternativa não tóxica ao zinco, mas é mais caro.

[004] O desempenho de muitos inibidores conhecidos de corrosão e incrustações também é impactado negativamente pelo uso de biocidas, que

2 / 28 são frequentemente usados em sistemas de água para controlar o crescimento de microrganismos. O uso de ácido poliaspártico e um único ácido fosfônico é divulgado na Patente US nº 5.523.023 como eficaz na inibição de corrosão e incrustação, mesmo na presença de um biocida quando o ácido fosfônico é ácido 2-fosfonobutano-1,2,4-tricarboxílico (PBTC). O ácido fosfônico preferido na patente ‘023 é PBTC, mas outros ácidos fosfônicos, incluindo ácido 1-hidroxietano 1,1-disfosfônico e ácido hidroxifosfonoacético (HPA) também são mencionados como adequados. Os resultados da taxa de corrosão mostrados na patente ‘023 com base no uso de ácido poliaspártico e PBTC são melhores que outros inibidores de corrosão, mas ainda é necessário inibir a corrosão ainda mais, principalmente na presença de biocidas. Os resultados da formação de incrustações mostrados na patente ‘023 com base no uso de ácido poliaspártico e PBTC são aproximadamente os mesmos que os resultados obtidos usando somente o PBTC, indicando que nenhuma melhoria real na inibição de incrustações é obtida com a fórmula de dois componentes da patente ‘023.

[005] As soluções atualmente utilizadas para prevenção de ferrugem branca incluem passivação das superfícies metálicas com carbonato de zinco e controle da química da água para reduzir o potencial de formação de ferrugem branca. Os tratamentos conhecidos incluem o uso de fosfatos inorgânicos, tiocarbamatos, compostos organofosforados e taninos. Por exemplo, as Patentes norte-americanas nº 5.407.597 e 6.468.470 divulgam composições compreendendo compostos organofosforados (incluindo PBTC), um sal de metal alcalino de molibdênio, titânio, tungstênio ou vanádio e um composto de carbamato ou um composto de tanino. A Patente norte-americana nº

6.183.649 divulga uma composição de tratamento de ferrugem branca compreendendo PBTC, poliacrilato de sódio, tolitriazol de sódio, um molibdato de metal alcalino e um brometo de metal alcalino para o tratamento de sistemas de água em circulação. A patente ‘649 também divulga a adição

3 / 28 de uma solução aquosa de deciltioetileteramina (DTEA) a 1,5% a uma taxa de 11 Kg/3.785 L (25 lb/1.000 galões) de água/semana no sistema de água em circulação antes de adicionar a composição de tratamento de ferrugem branca a uma taxa de 600 ppm por ciclo por dez ciclos de recirculação após adição do DTEA.

[006] São necessários uma composição e um método de tratamento tudo-em-um eficazes que possam ser usados para inibir a corrosão, a ferrugem branca e a incrustação em um sistema de água sem a necessidade de tratamentos separados, que possam interagir negativamente entre si. Há também a necessidade de um tratamento completo eficaz, que seja mais ecológico e capaz de ter um desempenho adequado em conjunto com biocidas

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[007] De acordo com uma modalidade preferida da invenção, uma composição melhorada inibidora de corrosão, inibidora de ferrugem branca e inibidora de incrustação compreende um polímero à base de aminoácidos (AAP), ácido hidroxifosfonoacético (HPA) ou seu sal solúvel em água e outro ácido fosfônico ou seu sal solúvel em água. O ácido hidroxifosfonoacético possui a seguinte estrutura geral:

[008] Mais preferencialmente, o polímero à base de aminoácidos é o ácido poliaspártico ou o seu sal solúvel em água, mas também podem ser utilizados outros compostos, como o ácido poliglicina, o ácido poliglutâmico e seus sais. Mais preferencialmente, o polímero à base de aminoácidos possui a seguinte fórmula:

4 / 28 em que R1 = H, R2 = OH e R3 = COOH e x = 1 para ácido poliaspártico. Mais preferencialmente, o outro ácido fosfônico é um ácido fosfonocarboxílico ou qualquer fosfonato orgânico também pode ser usado. Mais preferencialmente, o ácido fosfonocarboxílico é o ácido 1-hidroxietano- 1,1-difosfônico (HEDP) ou o ácido 2-fosfonobuteno-1,2,4-tricarboxílico (PBTC) ou o ácido fosfonosuccínico. Preferencialmente, a proporção em peso de AAP para HPA na composição inibidora é 90:10 a 10:90 e a proporção de AAP e HPA combinados para outro ácido fosfônico está na faixa de 90:10 a 60:40. Mais preferencialmente, o intervalo de proporções em peso de AAP para HPA na composição inibidora é de 80:20 a 80:20 e a proporção de AAP e HPA combinados para outro ácido fosfônico é de 80:20 a 70:30.

[009] Mais preferencialmente, uma composição de acordo com uma modalidade preferida da invenção é totalmente orgânica e não contém metais regulados, como zinco, cromato e molibdato, e seu desempenho não é afetado pela adição de biocidas. Mais preferencialmente, uma composição de acordo com uma modalidade preferida da invenção não contém estanho.

[0010] Era conhecido anteriormente o uso de HPA e AAP, como ácido poliaspártico, separadamente como inibidores de corrosão. Também foi divulgado na patente ‘023 que o AAP poderia ser usado junto com o ácido fosfonocarboxílico para inibir a corrosão e a incrustação, mas não era conhecido anteriormente o uso do AAP e HPA juntamente com outro ácido fosfônico, preferivelmente um ácido fosfonocarboxílico ou um fosfonato orgânico para inibir a corrosão ou incrustação.

[0011] Quando adicionada à água no sistema de água em tratamento, uma composição preferida de acordo com a invenção para inibir a corrosão

5 / 28 produz pelo menos 3 ppm de AAP ativo, pelo menos 3 ppm de HPA ativo e pelo menos 2 ppm do outro ácido fosfônico. Mais preferencialmente, quando adicionada à água no sistema de água em tratamento, uma composição preferida produz 3 ppm a 50 ppm de AAP, 3 ppm a 50 ppm de HPA e 2 ppm a 20 ppm do outro ácido fosfônico e mais preferencialmente entre 5 ppm a 30 ppm de AAP, 3 ppm a 20 ppm de HPA e 2 ppm a 10 ppm do outro ácido fosfônico. Além disso, o total combinado dos três componentes de uma composição preferida produz pelo menos 8 ppm de inibidores de corrosão ativos quando adicionado à água a ser tratada. Esses ingredientes têm o efeito sinérgico inesperado da inibição aprimorada da corrosão em sistemas de água com baixo LSI (LSI <-0,5), sem exigir o uso de metais tóxicos e sem serem afetados adversamente por biocidas.

[0012] Além do efeito inesperado e sinérgico da composição do inibidor na inibição da corrosão por metais ferrosos em água com baixo LSI, a mesma composição também tem um efeito positivo na prevenção da formação de ferrugem branca no aço galvanizado. O aço galvanizado consiste em uma fina camada de zinco fundido a um substrato de aço. A ferrugem branca é um ataque de corrosão rápido e localizado ao zinco, que geralmente aparece como um sedimento branco volumoso. Essa rápida corrosão pode remover completamente o zinco em uma área localizada, com a resultante redução na vida útil do equipamento. A formação de ferrugem branca tende a aumentar com o aumento dos níveis de alcalinidade na água. Nem o ácido hidroxifosfonoacético nem os polímeros à base de aminoácidos, como o ácido poliaspártico, isoladamente ou em combinação, foram anteriormente utilizados em produtos comerciais para a prevenção da ferrugem branca. Sem estar limitado pela teoria, acredita-se que as composições de acordo com a invenção possam formar uma camada protetora na superfície do aço galvanizado e reduzir a formação de ferrugem branca. Para o tratamento da ferrugem branca de acordo com a invenção, é preferível usar ácido

6 / 28 hidroxifosfonoacético, um polímero à base de aminoácidos e outro ácido fosfônico nas quantidades indicadas acima para inibir a corrosão (tanto as proporções quanto as concentrações de peso adicionadas à água no sistema de água a ser tratado), mas também foi descoberto que o uso de um polímero à base de aminoácidos sem hidroxifosfonoacético ou outro ácido fosfônico é benéfico na inibição da ferrugem branca. De acordo com outra modalidade preferida, uma composição para o tratamento da ferrugem branca compreende um polímero à base de aminoácidos e ácido hidroxifosfonoacético, sem outro ácido fosfônico. De acordo com ainda outra modalidade preferida, uma composição para o tratamento da ferrugem branca compreende um polímero à base de aminoácidos, sem qualquer ácido hidroxifosfonoacético. As concentrações e faixas preferidas para esses componentes, quando adicionadas à água a ser tratada para a ferrugem branca, são as mesmas para inibir a corrosão.

[0013] Além do efeito inesperado e sinérgico da composição do inibidor na ferrugem branca e na inibição da corrosão por metais ferrosos em água com baixo LSI, a mesma composição também tem um efeito positivo na prevenção da formação de incrustações minerais em água com alto LSI (LSI > 1). A incrustação mineral inclui carbonato de cálcio e de magnésio, fosfato de cálcio, sulfato de cálcio e sílica. A solubilidade do carbonato de cálcio e fosfato diminui quando a temperatura aumenta, tornando o carbonato de cálcio e o fosfato de cálcio mais um problema em sistemas de água com temperaturas mais altas, como torres de resfriamento. O LSI é determinado pela seguinte fórmula:

[0014] LSI = pH - pHs, em que pHs é pH no ponto de saturação de CaCO3.

[0015] Um LSI > 0 indica incrustação, pois a incrustação pode se formar e a precipitação de CaCO3 pode ocorrer. Um LSI ≤ 0 indica não incrustação, pois não há potencial para incrustação e a água dissolve o

7 / 28 CaCO3. Como será entendido pelos versados na técnica, o LSI é uma indicação da força motriz e não uma indicação quantitativa estrita da formação de incrustações, que dependerá das características da água, temperatura e operações dos sistemas de água. No entanto, sem um inibidor de incrustação, a incrustação tipicamente precipitará para fora da água quando o LSI for maior que 0,2. Utilizando uma composição de tratamento de acordo com modalidades preferidas da invenção, nenhuma incrustação se formará (o carbonato de cálcio não precipitará para fora da água) com valores de LSI de 1-3.

[0016] Quando adicionada à água no sistema de água em tratamento, uma composição preferida de acordo com a invenção para inibir a incrustação produz pelo menos 2 ppm de AAP ativo, pelo menos 2 ppm de HPA ativo e pelo menos 1,5 ppm do outro ácido fosfônico. Mais preferencialmente, quando adicionada à água no sistema de água em tratamento, uma composição preferida produz 2 ppm a 50 ppm de AAP, 2 ppm a 50 ppm de HPA e 1,5 ppm a 20 ppm do outro ácido fosfônico e mais preferencialmente entre 3 ppm -30 ppm de AAP, 2 ppm-20 ppm de HPA e 1,5 ppm-10 ppm do outro ácido fosfônico. Além disso, o total combinado dos três componentes de uma composição preferida produz pelo menos 6,5 ppm de inibidores de incrustação ativa quando adicionado à água sendo tratada. Esses ingredientes têm o efeito sinérgico inesperado da inibição aprimorada da corrosão em sistemas de água com alto LSI (LSI > 1), sem exigir o uso de metais tóxicos e sem serem afetados adversamente por biocidas.

[0017] As composições de tratamento de acordo com modalidades preferidas da invenção fornecem um tratamento tudo-em-um que é capaz de inibir a corrosão de metais como metais ferrosos, alumínio e suas ligas, cobre e suas ligas, zinco e suas ligas, aço galvanizado (incluindo ferrugem branca), chumbo ou solda e para impedir a formação de incrustações minerais. As composições de tratamento são particularmente úteis em sistemas de água,

8 / 28 como sistemas de recirculação aberta, sistemas de refrigeração ou aquecimento em circuito fechado e caldeiras que podem sofrer corrosão, ferrugem branca e formação de incrustações durante diferentes épocas do ano ou sob diferentes condições operacionais, incluindo o uso em águas de baixo LSI (água altamente corrosiva) e alto LSI (tendência de alta incrustação).

[0018] De acordo com outras modalidades preferidas, as composições para inibir a corrosão ou ferrugem branca ou incrustações também compreendem um ou mais dos seguintes ingredientes: uma amina neutralizante, estabilizador de cloro, como monoetanolamina (MEA); um inibidor de incrustação secundário (uma vez que a própria composição também funciona como um inibidor de incrustação) e agente de dispersão, como polímeros de policarboxilato e/ou copolímeros funcionais de carboxilato/sulfonato (exemplos típicos: ácido poliacrílico (PAA), ácido polimetacrílico (PMAA), ácido polimaleico (PMA) e copolímeros de ácido acrílico e ácido 2-acilamido - metilpropano sulfônico (AA/AMPS); outros inibidores de incrustação e de corrosão, agentes quelantes; inibidores de corrosão de azol, como benzotriazol, alquilbenzotriazol (toliltriazol) e/ou corante fluorescente marcador, como sal tetrassódico do ácido 1,3,6,8- pirenotetrassulfônico (PTSA). A composição geral compreende preferencialmente cerca de 2% a 15% (em peso) de um polímero à base de aminoácido (como ácido poliaspártico), cerca de 2% a 10% (em peso) de ácido hidroxifosfonoacético e cerca de 2% a 10% (em peso) de outro ácido fosfônico.

[0019] De acordo com um método preferido de prevenção da corrosão de componentes metálicos, ferrugem branca em componentes de aço galvanizado e/ou incrustações em um sistema de água, uma composição de tratamento de acordo com as modalidades preferidas da invenção, como descrito acima, é adicionada ao sistema de água. Para uma composição que combina um ou mais AAP, HPA e outro ácido fosfônico, como descrito

9 / 28 acima, um método preferido para corrosão e inibição da ferrugem branca compreende alimentar a composição na água a uma taxa de alimentação efetiva de 20 ppm a 600 ppm ou mais preferencialmente 100 - 300 ppm, de composição de tratamento, dependendo da química da água tratada e da quantidade de componentes opcionais na composição de tratamento. Preferivelmente, uma quantidade suficiente de composição de tratamento é adicionada ao sistema de água para prover quantidades ativas efetivas de um ou mais dos três componentes de tratamento (dependendo se a ferrugem branca está sendo tratada ou ambas a corrosão e a ferrugem branca) de pelo menos 3 ppm de AAP , pelo menos 3 ppm de HPA e pelo menos 2 ppm de outro ácido fosfônico, cada um como concentrações quando adicionados ao volume de água no sistema de água a ser tratado. Mais preferencialmente, a composição de tratamento é adicionada em uma quantidade suficiente para prover quantidades ativas efetivas de um ou mais componentes entre 3 ppm - 50 ppm de AAP, entre 3pm - 50 ppm de HPA e entre 2 ppm - 20 ppm de outro ácido fosfônico quando adicionado à água no sistema de água. Mais preferencialmente, essas quantidades ativas efetivas são 5 ppm - 30 ppm de AAP, 3 ppm - 20 ppm de HPA e 2 ppm - 10 ppm de outro ácido fosfônico quando adicionadas à água no sistema de água.

[0020] Para uma composição que combina um ou mais de AAP, HPA e outro ácido fosfônico, como descrito acima, um método preferido para inibição de incrustações compreende alimentar a composição na água a uma taxa de alimentação efetiva de 20 ppm a 600 ppm ou mais preferencialmente 50 - 300 ppm de composição de tratamento, dependendo da química da água tratada e da quantidade de componentes opcionais na composição de tratamento. Preferivelmente, uma quantidade suficiente de composição de tratamento é adicionada ao sistema de água para prover quantidades ativas efetivas de um ou mais dos três componentes de tratamento de pelo menos 2 ppm de AAP, pelo menos 2 ppm de HPA e pelo menos 1,5 ppm de outro

10 / 28 ácido fosfônico, cada uma como concentrações quando adicionadas ao volume de água no sistema de água a ser tratado. Mais preferencialmente, a composição de tratamento é adicionada em uma quantidade suficiente para prover quantidades ativas efetivas dos três componentes de tratamento de 2 ppm - 50 ppm de AAP, 2 ppm - 50 ppm de HPA e 1,5 ppm -20 ppm de outro ácido fosfônico, cada um como quando adicionadas ao volume de água no sistema de água a ser tratado. Mais preferencialmente, a composição de tratamento é adicionada em uma quantidade suficiente para prover quantidades ativas efetivas dos três componentes entre 3 ppm - 30 ppm AAP, entre 2pm - 20 ppm HPA e entre 1,5 ppm - 10 ppm de outro ácido fosfônico quando adicionado à água no sistema de água.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0021] A composição e o método da invenção são ainda descritos e explicados em relação às seguintes figuras, em que: a FIG. 1 contém fotografias mostrando os níveis de corrosão nos cupons de aço após testes com rotores a taxas de fluxo de 91 cm/s e 152 cm/s (3 pés/s e 5 pés/s); a FIG. 2 contém fotografias mostrando os níveis de corrosão nos cupons de aço após testes com rotor na presença de biocida a taxas de fluxo de 91 cm/s e 152 cm/s (3 pés/s e 5 pés/s); a FIG. 3 contém fotografias mostrando os níveis de corrosão nos cupons de aço após testes com rotores a uma vazão de 91 cm/s (3 pés/s); e a FIG. 4 contém fotografias mostrando os níveis de ferrugem branca nos cupons galvanizados após testes com rotores.

DESCRIÇÃO DAS FORMAS DE REALIZAÇÃO PREFERIDAS

[0022] Vários testes de laboratório foram executados para testar a eficácia de várias composições de acordo com a invenção. As composições de acordo com a invenção foram avaliadas usando testes de rotor para simular água corrente sobre componentes metálicos em um sistema de água. Cada

11 / 28 configuração de teste com rotor compreende um recipiente de aço inoxidável com água com quatro cupons de metal (cupons de aço macio (C1010) e cupons de cobre (CDA 11) foram usados) suspensos na água em cada recipiente dos suportes pendurados em um eixo rotativo. O eixo gira os cupons na água no recipiente de aço inoxidável a 147 rotações/min, representando uma vazão de 91-152 cm/s (3-5 pés/s), dependendo da distância do cupom do centro do eixo rotativo. O volume inicial de água usado em cada teste com rotor era característico de água corrosiva e de baixa dureza, normalmente encontrada em sistemas de água. A água utilizada tinha as características mostradas na Tabela 1 abaixo. Tabela 1. Água corrosiva e de baixa dureza usada nos experimentos de teste com rotor Característica Valor Unidade pH 8 a 8,5 Condutividade 220 cP Dureza de Ca 30 ppm, (como CaCO3) Dureza de Mg 10 ppm, (como CaCO3) Cloretos, Total 25 ppm Cl Alcalinidade de M 30 ppm, (como CaCO3) Sulfato, Total 28 ppm, como SO4

[0023] Durante cada teste de rotação, a água é aerada e mantida a temperatura constante de 48°C (120F) e volume constante (qualquer evaporação é compensada com a adição automática de água deionizada quando o nível da água cai abaixo do nível do sensor). A duração padrão do teste é de 48 horas.

[0024] Utilizando a configuração de teste com rotor, as composições de acordo com as modalidades preferidas da invenção (Exemplos Nos. 1-3, incluindo AAP, HPA e outro ácido fosfônico - HEDP) sem adição de zinco ou estanho (como mostrado na Tabela 2) foram comparadas com composições que usam apenas zinco (Ex. Comp. 4), apenas estanho (Ex. 5), apenas AAP (Ex. 6), apenas HPA (Ex. 7), HPA combinado com estanho (Ex. Comp. 8) e AAP combinado com estanho (Ex. Comp. 9) (todos como mostrados na Tabela 3) como inibidor(es) primário(s). As concentrações em ppm dos vários

12 / 28 tratamentos são concentrações quando adicionadas ao volume de água no recipiente de teste com rotor. As composições com zinco ou estanho foram para comparação com as sem. O zinco é normalmente usado como inibidor de corrosão em sistemas de água com água altamente corrosiva (baixo LSI). No entanto, seu uso é indesejável devido a problemas de toxicidade e seu uso é regulamentado em alguns locais. O estanho foi promovido e patenteado como uma alternativa não tóxica ao zinco, mas é mais caro. Além dos componentes inibidores de corrosão primários listados nas Tabelas 2 e 3, todos os testes foram realizados na presença de 4 ppm de copolímero ativo de AA/AMPS e 4 ppm de TTA ativo. Esses ingredientes foram adicionados à água em cada configuração de teste com rotor para prover esses níveis de concentração. O nível de corrosão e desgaste dos cupons de aço macio após testes com rotores na presença de diferentes inibidores é apresentado na Figura 1. Tabela 2. Composições inibidoras de corrosão de acordo com a invenção Inibidor Unidade Exemplo 1 Exemplo 2 Exemplo 3 AAP (polímero à base de aminoácido – como uma solução aquosa ppm ativo* 7,5 5,2 5,2 comercialmente disponível contendo cerca de 40% de sal) HPA (ácido hidroxifosfonoacético) ppm ativo 2,5 5,0 5,0 ppm ativo HEDP 3 3 3 MEA ppm 0,25 1,0 Zn (zinco) ppm ativo N/A N/A N/A Sn (estanho) ppm ativo N/A N/A N/A * ppm ativo refere-se à quantidade de matéria-prima ativa, em contraste com ppm, que se refere ao peso da matéria-prima em mg/L. Por exemplo, o HPA está disponível comercialmente como uma solução aquosa a 50%; portanto, adicionar 10 ppm de matéria-prima proverá 5 ppm de HPA ativo.

Tabela 3. Composições inibidoras de corrosão - Exemplos Comparativos Ex. Comp. Ex. Comp. Ex. Comp. Ex. Comp. Ex. Comp. Ex. Comp. Inibidor Unidade 4 5 6 7 8 9 AAP ppm ativo 15 7,5 HPA ppm ativo 5 5 ppm ativo HEDP 3 3 3 3 3 3 MEA ppm Zn ppm ativo 1 Sn ppm ativo 1 1 0,5

[0025] Os testes de rotor foram realizados com cada composição a uma vazão equivalente a cerca de 91 cm/segundo (3 pés/segundo) e a uma

13 / 28 vazão equivalente a cerca de 152 cm/segundo (5 pés/segundo). Um teste de controle, sem qualquer tratamento, também foi realizado para comparação. A FIG. 1 mostra fotografias de um cupom de aço macio representativo após cada teste de rotação com o controle e com as Composições Exemplares Nos. 1-9. A quantidade de corrosão e desgaste nos cupons é mostrada nas fotografias. Como pode ser visto, os cupons de controle mostram uma corrosão extensiva (áreas escuras nas fotografias). Os cupons utilizados com composições de acordo com modalidades preferidas da invenção (Ex. Nos. 2- 3) mostram pouca corrosão ou desgaste, se houver, (muito poucas áreas escuras nas fotografias). Os cupons usados com Ex. No. 1, que contém todos os três componentes de acordo com uma modalidade preferida da invenção para inibição de corrosão, mas contém apenas 2,5 ppm de HPA (menor que a quantidade mais preferida de pelo menos 3 ppm), mostra resultados aprimorados sobre o controle e os exemplos comparativos (Comp. Nos. 4-9), mas mostra um pouco mais de corrosão do que Ex. Nos. 2-3, onde foram utilizados 5 ppm de HPA. Os cupons utilizados com as composições comparativas (Comp. 4-9) são significativamente melhores que o controle, mas mostram evidências de corrosão e desgaste maiores do que com Ex. Nos. 1-3. Com base nos resultados, parece que a combinação de AAP, HPA e outro ácido fosfônico (nesses exemplos, HEDP) interage sinergicamente para prover um controle de corrosão aprimorado, sem exigir o uso de zinco, estanho ou outros metais regulados.

[0026] Algumas composições de inibição de corrosão para tratamento de água da técnica anterior não fornecem proteção eficaz quando biocidas oxidantes são usados no mesmo sistema para impedir o crescimento biológico. Os biocidas oxidantes mais utilizados são o cloro e o bromo estabilizado. Foram realizados testes de corrosão por rotor adicionais usando as composições de exemplo Nos. 2 e 3 em comparação com as composições de exemplo comparativas Nos. 4 (apenas zinco) e 7 (apenas HPA) na

14 / 28 presença de uma composição de biocida de bromo estabilizada (disponível comercialmente como Chem-Aqua 42171) As composições de exemplo 4 e 7 foram selecionadas porque mostraram os melhores resultados nos testes de rotor dos exemplos comparativos. Ambos Ex. Comp. Nos. 4 e 7 apresentam desempenho razoavelmente bom em água com baixo LSI, mas, como discutido abaixo, significativamente pior quando o biocida é adicionado. Além disso, Ex. Comp. No. 4 é à base de zinco, o que é indesejável devido a preocupações com a toxicidade. Como nos testes anteriores, esses testes foram realizados na presença de 4 ppm de copolímero ativo de AA/AMPS e 4 ppm de TTA ativo. Uma dose lesada de 40 ppm de biocida foi adicionada no início de cada teste com rotor (após a composição de inibição de corrosão ter sido adicionada e o teste iniciado) para produzir cerca de 1 ppm de FHR (resíduo de halogênio livre).

[0027] A FIG. 2 mostra fotografias de um cupom de aço macio representativo após cada teste com rotor com as composições de exemplo na presença de biocida. Como pode ser visto, os cupons usados com composições de acordo com modalidades preferidas da invenção (Ex. Nos. 2- 3) mostram pouca corrosão ou desgaste, se houver, indicando que a funcionalidade das composições preferidas de acordo com a invenção não é negativamente afetada por um biocida. Os cupons utilizados com as composições comparativas (Ex. Comp. Nos. 4 e 7) mostram substancialmente mais corrosão do que com Ex. Nos. 2-3. Note-se que a Comp. No. 7 foi o uso de HPA e HEDP, sem AAP, que mostrou bons resultados sem biocida, mas ocorreu significativamente mais corrosão quando um biocida foi adicionado. A composição comparativa com AAP e HEDP, sem HPA, (Ex. Comp. No. 6) foi tão ruim sem biocida (Fig. 1 acima) que não foi testada com biocida porque os resultados seriam ainda piores do que na FIG. 1. Com base nos resultados, parece que a combinação de AAP, HPA e outro ácido fosfônico juntos interage sinergicamente para prover melhor controle da corrosão,

15 / 28 mesmo na presença de um biocida, e mostra melhores resultados com o uso do HPA sozinho.

[0028] As taxas de corrosão para os cupons de aço macio também foram medidas e calculadas a partir da perda de peso dos cupons. Os resultados de ambos os testes de rotor sem biocida adicionado e com biocida adicionado estão resumidos na Tabela 4. Informações sobre o modo de corrosão, particularmente a presença de corrosão (que é importante em muitas aplicações e alguns inibidores de corrosão, incluindo o HPA usado sozinho, são conhecidos por serem protetores ruins contra desgaste), também são incluídos na Tabela 4. Mais preferencialmente, as composições inibidoras de corrosão de acordo com as modalidades da invenção alcançam taxas de corrosão de 3 MPY ou menos para corrosão, mesmo na presença de um biocida. Tabela 4. Taxas de corrosão de experimentos de teste com rotor Taxa de corrosão do cupom de aço macio, MPY [mil/ano] Água de baixa dureza + Biocida Água de baixa dureza Corrosão 91 cm/seg 152 cm/seg 91 cm/seg 152 cm/seg Teste Desgaste Desgaste (3 pés/seg) (5 pés/seg) (3 pés/seg) (5 pés/seg) Incrustação Controle 370 243 N/A Exemplo 2,7 2,5 Nenhum 1 Exemplo 2,9 2,4 Nenhum 2,2 2,0 Nenhum 2 Exemplo 2,5 2,5 Nenhum 2,7 2,4 Nenhum 3 Ex. Desgaste 2,7 2,7 Limitado 8,0 11 Comp. 4 Severo Ex. 4,0 4,6 Desgaste Comp. 5 Ex. 13,6 8,2 Desgaste severo Comp. 6 Ex. Desgaste 2,6 3,2 Limitado 6,4 5,7 Comp. 7 Severo Ex. 3,9 5,2 Desgaste Comp. 8 Ex. 3,8 3,2 Desgaste severo Comp. 9 Descrição da escala de desgaste: Nenhum = nenhum desgaste observado Limitado = poucos (1-5) desgastes por cupom, geralmente muito rasos Desgaste = número significativo de desgastes nos cupons (5-50) Desgaste severo = um grande número de desgastes (> 50), geralmente mais profundos e maiores

[0029] As composições de acordo com modalidades preferidas da

16 / 28 invenção contêm fosfato orgânico do HPA e de outro ácido fosfônico usado nesses exemplos (HEDP). Na presença de um biocida, o fosfato orgânico é frequentemente revertido para ortofosfato, o que não é tão bom na prevenção de corrosão ou incrustação e também pode causar problemas na formação da incrustação de fosfato de cálcio. Quando a combinação de AAP, HPA e HEDP (ou outro ácido fosfônico) é usada como inibidor de corrosão de acordo com uma modalidade preferida da invenção, praticamente nenhuma reversão de fosfato orgânico em ortofosfato é detectada. Amostras de Exemplos de composição Nos. 2 e 3 e Exemplo Comparativo No. 7 foram testadas quanto à presença de ortofosfatos após mistura da composição e novamente após 48 horas. Os resultados estão listados abaixo na Tabela 5. Os exemplos 2 e 3, que usam AAP, HPA e HEDP (e contêm AA/AMPS e TTA conforme observado acima), mostraram muito pouco aumento de ortofosfato durante o período de 48 horas, mas comparativamente o Exemplo No. 7, que contém HPA e HEDP (e contém AA/AMPS e TTA, como observado acima), mas não AAP, mostrou um aumento substancial. Tabela 5. Níveis de ortofosfato em água de teste com baixa dureza na presença de biocida durante o teste de corrosão de rotor Ortofosfato (ppm PO4) Teste Inicial 48h (Fim do Teste) Exemplo 2 0,4 0,5 Exemplo 3 0,2 0,4 Ex. Comp. -7 0,3 1,6

[0030] De acordo com outra modalidade preferida, uma composição de tratamento de água como listada na Tabela 6 (que é a mesma do Ex. 2 testado acima) é eficaz na inibição de corrosão e incrustação em um sistema de água em uma ampla faixa de valores de LSI (-2,5 a > 3) e na presença de um biocida. Tabela 6. % ativo* na Componente % em peso Composição Poliasparto de sódio (AAP) 13,0 5,2% como AAP Ácido hidroxifosfonoacético (HPA) 10,0 5,0% como HPA

17 / 28 1-hidroxietilideno 1,1- ácido difosfônico (HEDP) 5,25-6,4 1,2-3,0% como PO4 ou 2-fosfonobutano-1,2,4, ácido tricarboxílico (PBTC) Monoetanolamina (MEA) (opcional) 1,0 0,99% 3,9% como Copolímero de ácido acrílico e monômero sulfonado (AA/AMPS) 8,78 AA/AMPS Toliltriazol (TTA) 9,40 4,0% como TTA Sal tetrassódico do ácido 1,3,6,8-pirenotetrassulfônico (PTSA) 1,00 1% como PTSA NaOH ou KOH 15,00-16,25 N/A Água deionizada 35,17-36,57 N/A *% ativo refere-se ao percentual de peso ativo. % em peso é a porcentagem em peso de matéria-prima. A maioria das matérias-primas são soluções aquosas e contêm apenas uma certa quantidade de sólidos que é o componente químico efetivo. A quantidade de ativo (% ativo) é calculada com base no percentual em peso da matéria-prima e na quantidade do produto químico na solução de acordo com as informações fornecidas pelo fornecedor. Por exemplo, uma fonte comercialmente disponível de AAP pode ser uma solução de AAP a 40% em água; portanto, se 13% desse produto for usado, a quantidade ativa de AAP será igual a: 0,13*0,40*100% = 5,2% de AAP (ativo) na fórmula

[0031] Preferivelmente, também é adicionado NaOH e/ou KOH à composição de acordo com uma modalidade da invenção. Estes ingredientes são normalmente adicionados às formulações de tratamento de água para neutralizar o ácido e levar o pH da composição final ao nível desejado. A maioria das composições terá pH > 8, algumas terão pH > 12. Nas composições em que o TTA é usado (como em uma modalidade preferida de uma composição de acordo com a invenção), é desejável ter um pH mais alto (> 11) para a composição para garantir a solubilidade do TTA, que tem uma solubilidade muito baixa a um pH mais baixo.

[0032] Foram realizados testes adicionais com rotor em água com baixo LSI, a fim de testar a eficácia de várias concentrações de composições de tratamento para inibir a corrosão, de acordo com modalidades preferidas da invenção. Os mesmos parâmetros de teste com rotor e água com baixo LSI (Tabela 1) descritos acima foram utilizados para esses testes. As concentrações dos ingredientes quando adicionados à água de teste com rotor e os resultados desses testes são mostrados abaixo na Tabela 7. A Figura 3 mostra fotografias dos cupons de teste (testados a uma vazão de 91 cm/s (3 pés/s)) para cada composição após a teste ser concluído. Tabela 7 - Composições e resultados adicionais do teste com rotor

18 / 28 Ex. Ex. Ex. Ex. Inibidor Unidade Comp. Ex. 11 Ex. 12 Comp. Ex. 14 Comp. Ex. 16 Comp. 10 13 15 17 ppm AAP 2,6 5,2 7,8 5,0 10 10 5,0 5,0 ativo ppm HPA 2,5 5,0 7,5 2,5 5 2,5 5,0 5,0 ativo Proporção 51:49 51:49 51:49 67:33 67:33 80:20 51:49 51:49 AAP:HPA 3,26 4,7 3,26 3,26 3,26 ppm 1,6 (1,5 HEDP (3 ppm (4,4 ppm (3 ppm (3 ppm (3 ppm ativo ppm PO4) PO4) PO4) PO4) PO4) PO4) 2,6 ppm (0,95

PBTC ativo ppm PO4) MEA ppm 0,5 1 0,5 ppm TTA 4 4 4 4 4 4 4 4

TTA Copolímero ppm 4 4 4 4 4 4 4 4 AA/AMPS ativo Resultados de corrosão do Teste com rotor (água com baixo LSI), cupons de aço macio (C1010) com vazão de 91 cm/s (3 pés/s) Taxa de MPY 5,2 2,3 1,5 3,1 2,2 3,5 2,1 3,3 Corrosão* (mil/ano) Desgaste Desgaste nenhum nenhum nenhum nenhum nenhum nenhum Nenhum * Média para 2 cupons do mesmo recipiente de teste com rotor a 91 cm/s (3 pés/s)

[0033] Os exemplos comparativos 10, 13 e 15 usam AAP, HPA e HEDP, mas em quantidades inferiores às concentrações preferidas. Estes exemplos mostram aumento da corrosão (e o Ex. Comp. 10 mostrou corrosão moderada) em baixos níveis dos inibidores. Os exemplos Nos. 11-12, 14 e 16, de acordo com modalidades preferidas da invenção, mostram um bom desempenho (baixa taxa de corrosão e nenhum desgaste) para diferentes componentes opcionais e concentrações e proporções variáveis de AAP para HPA. Os exemplos também mostram que a mudança de HEDP para PBTC (Ex. 16) e a redução de quelatos secundários não afetam o desempenho de inibição de corrosão de composições de acordo com modalidades preferidas da invenção. O Exemplo No. 17 utilizou AAP e HPA, sem um segundo ácido fosfônico, semelhante à composição descrita na patente ‘023. Ele mostra resultados aprimorados no controle da corrosão em água com baixo LSI, mas os resultados não são tão bons quanto nos exemplos de acordo com as modalidades preferidas da invenção.

[0034] Testes adicionais de rotor foram conduzidos para comparar

19 / 28 composições usando AAP e PBTC como divulgado na patente ‘023 com composições de acordo com modalidades preferidas da invenção. A configuração do teste foi a mesma descrita acima, usando água com baixo LSI, cupons de aço macio (C1010) e uma vazão de 91 cm/s (3 pés/s). Os resultados são mostrados na Tabela 8 abaixo. Tabela 8 - Comparando Composições Usando um Ácido Fosfônico com Composições Usando dois Ácidos Fosfônicos Exemplo de Exemplo de Exemplo 12 (o Comp. 18 Comp. 19 Inibidor Unidade Exemplo 20 Exemplo 21 mesmo que a 80:20 40:60 tabela 7) PBTC/AAP PBTC/AAP PBTC ppm ativo 16 8 4,8 8 HEDP ppm ativo 4,7 AAP ppm ativo 4 12 7,8 4 7,8 HPA ppm ativo 7,5 8 7,5 TTA ppm TTA 4 4 4 4 4 Copolímero ppm ativo 4 4 4 4 4 AA/AMPS Taxa de MPY 3,1 3,1 1,9 1,7 1,5 Corrosão* (mil/ano) * Média de 2 cupons do mesmo recipiente a 91 cm/s (3 pés/s)

[0035] Como pode ser visto, os exemplos de acordo com modalidades preferidas da invenção (Exemplos Nos. 20, 21 e 12) com AAP, HPA e um segundo ácido fosfônico (HEDP ou PBTC) mostram resultados muito melhores de inibição de corrosão do que os exemplos comparativos usando apenas AAP e PBTC (sem nenhum HPA). Note-se também que os Ex. Comp. Nos. 18-19 resultaram em taxas de corrosão superiores a 3 MPY, mesmo utilizando 20 ppm de inibidor total (AAP e PBTC), que é maior que a taxa de corrosão alcançável com composições preferidas de acordo com a invenção, utilizando substancialmente menos inibidor total, como Exemplo No. 11, que tinha uma taxa de corrosão de 2,3 MPY usando apenas 13,5 ppm de inibidores totais (AAP, HPA, HEDP) e Exemplo No. 16, que tinha uma taxa de corrosão de 2,1 MPY usando apenas 12,6 ppm de inibidores totais (AAP, HPA, PBTC). Além disso, as taxas de corrosão dos Ex. Comp. Nos. 18-19 são comparáveis aos dos Ex. Comp. Nos. 13 e 15, que utilizam AAP, HPA e um segundo ácido fosfônico, mas a quantidade total de inibidor

20 / 28 necessária para alcançar os resultados nos Ex. Comp. Nos. 18 a 19 (total de 20 ppm) é muito superior ao necessário nos nº 13 e 15 (total de 10,76 e 15,76 ppm, respectivamente). Os resultados desses experimentos mostram que a adição de um segundo ácido fosfônico, em combinação com AAP e HPA, fornece um efeito sinérgico inesperado que melhora a inibição de corrosão, mesmo quando menos inibidor total é usado e mesmo na presença de um biocida.

[0036] Os versados na técnica entenderão que outros compostos químicos adequados ou equivalentes e outros compostos de tratamento, incluindo outros inibidores de corrosão, podem ser substituídos por qualquer um dos ingredientes acima ou adicionados a qualquer um dos ingredientes acima no escopo desta invenção. As composições de acordo com as modalidades da invenção são eficazes na inibição da corrosão em componentes metálicos em sistemas de água em uma ampla faixa de valores de LSI, incluindo LSI <0, e sem exigir o uso de metais tóxicos regulados. Essas composições também são eficazes em valores de pH mais altos (7-9), normalmente encontrados em sistemas de água, como torres de refrigeração e caldeiras, enquanto alguns inibidores da técnica anterior são ineficazes ou sua eficácia é reduzida nesses níveis de pH (por exemplo, um tratamento com ácido poliaspártico/sal estanoso é eficaz apenas em pH 5-7). Estas composições de acordo com a invenção também impedem a reversão de fosfato orgânico em ortofosfato para manter a eficácia na presença de um biocida.

[0037] Outros experimentos utilizando um método eletroquímico foram realizadas para testar composições de acordo com a invenção para prevenção de ferrugem branca. Os resultados na Tabela 9 abaixo mostram efeito sinérgico da combinação de HPA e AAP (sem outro ácido fosfônico) na redução da formação de ferrugem branca em comparação com o uso de cada componente individual (HPA sozinho e AAP sozinho). O teste de voltametria

21 / 28 cíclica foi realizado em solução de carbonato de sódio 0,1M, usando eletrodo de zinco. A medida de oxidação é a área abaixo do pico da curva de oxidação observado; quanto menor a área, menor a oxidação, o que significa menor taxa de corrosão. Os resultados são as médias de 6 a 10 experimentos com desvio padrão. Tabela 9 Concentração [ppm Medida de Oxidação Inibidor ativo] [Coulombs*10-3] AAP 50 1,2 ± 0,2 HPA 50 1,0 ± 0,1 AAP/HPA (proporção 1:1) 25:25 0,8 ± 0,1

[0038] Testes adicionais de corrosão com rotor foram realizados em recipientes de aço inoxidável em água de alta alcalinidade conhecida por formar ferrugem branca em superfícies galvanizadas para testar a eficácia das composições de acordo com modalidades preferidas da invenção para a prevenção da formação de ferrugem branca. A química da água, característica da água sintética de alta alcalinidade, nesses testes é detalhada na Tabela 10 abaixo. Quatro cupons de aço galvanizado por imersão a quente (HDG G70) com dimensões 1,0x4,0x0,02pol (1 pol = 2,54 cm) foram instalados em cada recipiente nos suportes pendurados em um eixo rotativo que gira a 147 rotações/min que representa uma vazão de 91-152 cm/s (3-5 pés/s), dependendo da distância do cupom do centro do eixo rotativo. Durante os testes, a água foi aerada e mantida em temperatura constante de 48°C (120F) e volume constante (qualquer evaporação foi compensada com adição automática de água DI quando o nível da água caiu abaixo de um nível do sensor). A duração padrão do teste foi de 48 horas. Os ingredientes ativos usados em dois exemplos comparativos e três exemplos de composições preferidas de acordo com a invenção, juntamente com as taxas de corrosão, estão listados na Tabela 11. Tabela 10 - Água de alta alcalinidade/sem dureza usada em experimentos de teste com rotor para prevenção de ferrugem branca

22 / 28 Característica Valor Unidade pH 8,7-8,9 Condutividade 2300 cP Dureza de Ca 0 ppm, (como CaCO3) Dureza de Mg 0 ppm, (como CaCO3) Cloretos, Total 250 ppm Cl Alcalinidade de M 200 ppm, (como CaCO3) Sulfato, Total 500 ppm, como SO4 Tabela 11 - Composição dos Ingredientes Ativos e Taxa de Corrosão do Cupom Galvanizado Ex. Comp. 22 - Inibidor Unidade Ex. Comp. 23 Ex. 24 Ex. 25 Ex. 26 Sem Inibidor AAP ppm ativo - - 15 7,5 15 HPA ppm ativo - 7,5 7,5 2,5 - 3,26 3,26 3,26 3,26 HEDP ppm ativo - (3 ppm (3 ppm PO4) (3 ppm PO4) (3 ppm PO4) PO4) TTA ppm TTA - 4 4 4 4 Copolímero ppm ativo - 4 4 4 4 AA/AMPS Resultados de corrosão - Cupons Galvanizados (HDG G70) Taxa de MPY 53,7 24,3 9,9 14,0 10,7 Corrosão* (mil/ano) * Média de 4 cupons do mesmo recipiente (dois a 91 cm/s (3 pés/s) e dois a 152 cm/s (5 pés/s))

[0039] A fim de calcular a taxa de corrosão usando o método de perda de peso, os cupons galvanizados desses testes foram limpos de acordo com o procedimento padrão por imersão de cupons em acetato de amônio concentrado e enxágue. A FIG. 4 mostra fotografias dos cupons galvanizados após os testes com rotor com as composições descritas na Tabela 12, antes e após a limpeza. O sedimento branco visível nos cupons antes da limpeza é ferrugem branca. Os danos na camada galvanizada devido à corrosão, mostrados como manchas escuras, são visíveis nos cupons após a limpeza. O cupom em branco (Ex. Comp. 22 - Sem tratamento) estava completamente coberto de sedimento branco e, após a limpeza, a maior parte da camada galvanizada foi removida com visível corrosão suave do aço. O cupom tratado com HPA e HEDP sem um polímero à base de aminoácidos (Ex. Comp. 23) mostrou formação de ferrugem branca substancial, mas ainda houve uma grande melhoria em relação ao controle (Ex. Comp. 22). Resultados significativamente melhores foram obtidos com composições nos Exemplos

23 / 28 24-26. Os melhores resultados foram alcançados com o Ex. 24 usando AAP, HPA a mais de 3 ppm e um segundo ácido fosfônico (HEDP). Embora o uso do HPA seja importante na inibição da corrosão leve do aço, seu uso é opcional para o tratamento da ferrugem branca. Como pode ser visto no Exemplo 26, os resultados do uso de AAP e HEDP sem HPA foram quase tão bons quanto os três combinados. Por conseguinte, uma composição preferida para o tratamento da ferrugem branca de acordo com a invenção compreende 2-15% de polímero à base de aminoácidos, 0-10% de HPA e 0-10% de um segundo ácido fosfônico. Preferencialmente, a quantidade de polímero ativo à base de aminoácidos em uma composição de tratamento de acordo com a invenção é de pelo menos 3 ppm, mais preferencialmente 3 ppm - 50 ppm e mais preferencialmente 5 ppm - 30 ppm, todas como concentrações quando adicionadas ao volume de água no sistema de água a ser tratado. Mais preferencialmente, o AAP é usado em conjunto com o HPA em uma quantidade de pelo menos 3 ppm, mais preferencialmente de 3 ppm - 50 ppm e mais preferencialmente de cerca de 3 ppm - 20 ppm e/ou outro ácido fosfônico em uma quantidade de pelo menos 2 ppm mais preferencialmente de 2 ppm a 20 ppm e mais preferencialmente de cerca de 2 ppm a 10 ppm.

[0040] Para o tratamento da ferrugem branca de acordo com a invenção, é preferível usar ambos o ácido hidroxifosfonoacético e um polímero à base de aminoácidos, e mais preferencialmente em conjunto com um segundo ácido fosfônico, na faixa de peso indicada acima, mas também foi observado que o uso de um polímero à base de aminoácidos ou hidroxifosfonoacético sem o outro é benéfico na inibição da ferrugem branca.

[0041] Também foi realizado um teste piloto de incrustação de torre de resfriamento usando uma composição de acordo com uma modalidade preferida da invenção para testar a capacidade de inibir a formação de incrustações em água com alto LSI (LSI > 1). O objetivo do teste de incrustação da torre de resfriamento era determinar o número de ciclos nos

24 / 28 quais a torre pode operar sem incrustação e o limite de tratamento LSI em águas típicas com características de incrustação à medida que o ciclo aumenta. O teste piloto da torre de resfriamento usou 4 hastes de superfície de transferência de calor e um DATS (Sistema de Teste de Acumulação de Sedimento) operando a 800 Watts. O número de ciclos de concentração (COC) é calculado como a proporção da concentração de quaisquer íons na água da torre de resfriamento para a concentração do mesmo íon na água de composição (inicial). A proporção de condutividade também pode ser usada para calcular o COC. É desejável operar com o máximo de COC possível para reduzir o uso de água. Normalmente, o COC em uma torre de resfriamento é mantido em um determinado nível medindo a condutividade da água, purgando o sistema quando a condutividade aumenta acima de um limite definido e adicionando mais água de reposição. O volume inicial de água usado no teste piloto da torre de resfriamento era característico de água com alto LSI com 100 ppm de alcalinidade como CaCO3 e dureza de cálcio de 100 ppm como CaCO3 normalmente encontrada em sistemas de água da torre de resfriamento. A água utilizada tinha as características mostradas na Tabela 12 abaixo. Tabela 12. Água com alto LSI usada no Teste Piloto de Incrustação de Torre de Resfriamento Característica Valor Unidade pH 8 Condutividade 450-520 µS Dureza de Ca 100 ppm, (como CaCO3) Dureza de Mg 30 ppm, (como CaCO3) Cloretos, Total 71 ppm Cl Alcalinidade total 100 ppm, (como CaCO3) Dureza Total 130 ppm, (como CaCO3) Sulfato, Total 30 ppm, como SO4 LSI a 60oC 1,1

[0042] A incrustação é indicada quando a HTR (Resistência à Transferência de Calor) aumenta repentinamente acima do nível estável e excede 12x10-6 °Cm2/W e/ou % de aquecedor cai limpo abaixo de 97%

25 / 28 (conforme determinado pelo coeficiente de Transferência de Aquecedor contaminado valores sujos (UF) e limpos (UC), onde UF = 1/HTR incrustado + UC e % de limpeza = UF/UC x 100). O limite do LSI (a medida do LSI na qual a incrustação se formará) também pode ser determinado pelo monitoramento de alterações na química da água, na turbidez da água e visualmente, observando a formação da incrustação. Verificou-se que uma composição de acordo com a Tabela 6 a uma concentração de 100 ppm (quando adicionada à água no sistema da torre de resfriamento piloto) aumenta o limite operacional da torre de resfriamento para 6 COC e LSI de 3,2 com base nos dados de HTR e química da água. A torre de resfriamento piloto foi operada por 7 dias antes de incrustação começar a se formar. O teste foi iniciado com água de alta incrustação, LSI em torno de 1, e foi submetido a um ciclo de até 6 COC, que aumentou o LSI para 3,2 antes que a incrustação começasse a se formar.

[0043] Para comparação, um tratamento típico em incrustação da técnica anterior, como o Chem-Aqua 31155 (que contém PBTC, tolitriazol de sódio, poliacrilato de sódio, ácido polimaleico (sal de sódio) e hidróxido de sódio), na mesma concentração de 100 ppm permite operar torre de resfriamento apenas 3 COC que está no limite LSI de apenas 2,6. Mesmo com o dobro da concentração de tratamento (200 ppm) do Chem-Aqua 31155, o COC na torre de resfriamento só pode ser aumentado para 3,4, com o LSI limite de 2,85, que está bem abaixo do aumento do COC e do LSI limite alcançado usando uma modalidade preferida da composição da invenção. Em outro experimento usando a mesma composição de tratamento usada no teste de incrustação da torre de resfriamento piloto anterior a 50 ppm (quando adicionada à água no sistema da torre de resfriamento piloto), o sistema atingiu 4,3 COC e LSI de 2,84 antes que a incrustação começasse a se formar. Estes resultados indicam ainda que esta fórmula de três componentes é muito melhor na prevenção de incrustação do que as fórmulas da técnica anterior

26 / 28 contendo PBTC, mesmo quando as fórmulas da técnica anterior são usadas com 2 a 4 vezes a concentração. Com composições de tratamento de acordo com a invenção, a água no sistema de água (como uma torre de resfriamento) pode ser ciclada/recirculada mais vezes antes do início da formação de incrustações em comparação com os tratamentos da técnica anterior. Isso proporciona economia substancial em água, pois haverá menos purga e menos água de reposição adicionada ao sistema de água.

[0044] De acordo com um método preferido de prevenção da corrosão de componentes metálicos e/ou ferrugem branca em componentes de aço galvanizado e/ou formação de incrustações minerais em um sistema de água, uma composição de tratamento de acordo com a invenção como descrita acima é adicionada ao sistema de água a uma taxa de alimentação efetiva. Para uma composição que combina um ou mais AAP, HPA e outro ácido fosfônico, como descrito acima, um método preferido para inibição de corrosão e ferrugem branca compreende alimentar a composição na água a uma taxa de alimentação efetiva de 20 ppm a 600 ppm ou mais preferencialmente 100 - 300 ppm de composição de tratamento, dependendo da química da água tratada e da quantidade de componentes opcionais na composição de tratamento. Preferivelmente, uma quantidade suficiente de composição de tratamento é adicionada ao sistema de água para prover quantidades ativas efetivas de um ou mais dos três componentes de tratamento (dependendo se a ferrugem branca está sendo tratada ou ambas a corrosão e a branca) ferrugem de pelo menos 3 ppm de AAP, pelo menos 3 ppm de HPA e pelo menos 2 ppm de outro ácido fosfônico, cada um como concentração quando adicionado ao volume de água no sistema de água a ser tratado. Mais preferencialmente, a composição de tratamento é adicionada em uma quantidade suficiente para prover quantidades ativas efetivas de um ou mais componentes entre 3 ppm - 50 ppm de AAP, entre 15h - 50 ppm de HPA e entre 2 ppm - 20 ppm de outro ácido fosfônico quando adicionado à água no

27 / 28 sistema de água. Mais preferencialmente, essas quantidades ativas efetivas são 5 ppm - 30 ppm de AAP, 3 ppm - 20 ppm de HPA e 2 ppm - 10 ppm de outro ácido fosfônico quando adicionadas à água no sistema de água. Para o tratamento da ferrugem branca, o uso de HPA é opcional, portanto, a composição de tratamento usada em um método preferido de acordo com a invenção pode compreender AAP sem HPA e ser adicionada em quantidades suficientes para prover essas mesmas faixas de concentração de AAP na água do sistema de água a ser tratado.

[0045] Para uma composição que combina um ou mais AAP, HPA e outro ácido fosfônico, conforme descrito acima, um método preferido para inibição de incrustações compreende alimentar a composição na água a uma taxa de alimentação efetiva de 20 ppm a 600 ppm ou mais preferencialmente 50 - 300 ppm de composição de tratamento, dependendo da química da água tratada e da quantidade de componentes opcionais na composição de tratamento. Preferivelmente, uma quantidade suficiente de composição de tratamento é adicionada ao sistema de água para prover quantidades ativas efetivas de um ou mais dos três componentes de tratamento de pelo menos 2 ppm de AAP, pelo menos 2 ppm de HPA e pelo menos 1,5 ppm de outro ácido fosfônico, cada uma como concentração quando adicionada ao volume de água no sistema de água a ser tratado. Mais preferencialmente, a composição de tratamento é adicionada em uma quantidade suficiente para prover quantidades ativas efetivas dos três componentes de tratamento de 2 ppm - 50 ppm de AAP, 2 ppm - 50 ppm de HPA e 1,5 ppm -20 ppm de outro ácido fosfônico, cada uma como concentrações quando adicionadas ao volume de água no sistema de água a ser tratado. Mais preferencialmente, a composição de tratamento é adicionada em uma quantidade suficiente para prover quantidades ativas efetivas dos três componentes entre 3 ppm - 30 ppm AAP, entre 2pm - 20 ppm HPA e entre 1,5 ppm - 10 ppm de outro ácido fosfônico quando adicionada à água no sistema de água

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[0046] De acordo com outra modalidade preferida, a composição adicionada ao sistema de água (para tratamento de corrosão, ferrugem branca e/ou incrustações) compreende um marcador fluorescente, para que o nível de composição no sistema de água possa ser medido e monitorado. É adicionada composição de tratamento adicional ao sistema de água, conforme necessário, com base nas medições do marcador, para manter uma quantidade eficaz de tratamento dentro do sistema de água.

[0047] Todas as concentrações de ppm dos vários tratamentos nos testes de exemplo aqui descritos são concentrações quando adicionadas à água no teste com rotor, para correlacionar com as concentrações quando adicionadas à água no sistema de água a ser tratado. A menos que especificamente excluído, todas as referências a ácidos aqui e nas reivindicações incluem sais solúveis em água do ácido, como será entendido pelos versados na técnica. Aqueles versados na técnica também apreciarão ao ler esta especificação, incluindo os exemplos aqui contidos, que modificações e alterações nas modalidades preferidas da composição e método para usar a composição para tratamento de água podem ser feitas dentro do escopo da invenção e pretende-se que o escopo da invenção aqui divulgada seja limitado apenas pela interpretação mais ampla das reivindicações anexas às quais o inventor tem o direito legal.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para tratamento de um sistema de água para inibição da incrustação em uma faixa de valores de LSI de água de -2,5 a 3, o método caracterizado pelo fato de que compreende adicionar uma quantidade eficaz de um polímero à base de aminoácido, ácido hidroxifosfonoacético e um segundo ácido fosfônico à água no sistema de água.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo ácido fosfônico é HEDP, PBTC ou ambos e a água tem um LSI maior do que 0,2.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a quantidade eficaz é uma quantidade que, quando adicionada a um volume de água no sistema de água, provê uma concentração ativa de pelo menos 2 ppm do polímero à base de aminoácido, pelo menos 2 ppm do ácido hidroxifosfonoacético e pelo menos 1,5 ppm do ácido fosfonocarboxílico no sistema de água.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a quantidade eficaz é uma quantidade que, quando adicionada ao volume de água no sistema de água, provê uma concentração ativa de 2 ppm - 50 ppm do polímero à base de aminoácido, uma concentração ativa de 2 ppm - 50 ppm do ácido hidroxifosfonoacético e uma concentração ativa de 1,5 ppm - 20 ppm do ácido fosfonocarboxílico.

5. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a quantidade eficaz é uma quantidade que, quando adicionada ao volume de água no sistema de água, provê uma concentração ativa de 3 ppm - 30 ppm do polímero à base de aminoácido, uma concentração ativa de 2 ppm - 20 ppm do ácido hidroxifosfonoacético e uma concentração ativa de 1,5 ppm - 10 ppm do ácido fosfonocarboxílico.

6. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a quantidade eficaz do polímero à base de aminoácido, ácido hidroxifosfonoacético e ácido fosfonocarboxílico é uma quantidade que, quando adicionada a um volume de água no sistema de água, provê uma concentração ativa combinada do polímero à base de aminoácido, do ácido hidroxifosfonoacético e do ácido fosfonocarboxílico de pelo menos 6,5 ppm no sistema de água.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o polímero à base de aminoácido é ácido poliaspártico.

8. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o polímero à base de aminoácido e o ácido hidroxifosfonoacético e o ácido fosfonocarboxílico e um traçador são combinados em uma composição de tratamento antes da adição ao sistema de água e em que o método compreende adicionalmente: medir periodicamente a quantidade de composição de tratamento no sistema de água com base em uma medição do traçador.

9. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente adicionar uma composição de tratamento adicional conforme necessário para manter uma concentração do polímero à base de aminoácido de pelo menos 2 ppm e uma concentração do ácido hidroxifosfonoacético de pelo menos 2 ppm, em que estas concentrações são quando adicionadas a um volume de água no sistema de água.

10. Cancelada.

11. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a água no sistema de água contém um biocida.

12. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a água no sistema de água tem um pH maior do que 7.

13. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ser para inibição da formação de incrustações minerais sobre superfícies no sistema de água exposto à água tendo um LSI > 2,0,

o método compreendendo adicionalmente aumentar o LSI da água após a etapa de adição comparada ao LSI antes da etapa de adição sem formação de incrustações; e em que a etapa de adição compreende a adição de 2 ppm - 50 ppm do polímero à base de aminoácido, 2 ppm - 50 ppm do ácido hidroxifosfonoacético, e 1,5 ppm - 20 ppm do ácido fosfonocarboxílico, cada um sendo uma concentração de ativos quando adicionados ao volume de água no sistema de água.

14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o segundo ácido fosfônico é um ácido fosfonocarboxílico e o polímero à base de aminoácido é ácido poliaspártico.

15. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que nenhum estanho é adicionado à água no sistema de água.

16. Método para tratamento de um sistema de água para inibição da corrosão em uma faixa de valores de LSI de água de -2,5 a 3, o método caracterizado pelo fato de que compreende adicionar uma quantidade eficaz de um polímero à base de aminoácido, ácido hidroxifosfonoacético e um segundo ácido fosfônico à água no sistema de água.

17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o segundo ácido fosfônico é HEDP, PBTC ou ambos e a água tem um LSI maior do que 0,2.

18. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a quantidade eficaz é uma quantidade que, quando adicionada a um volume de água no sistema de água, provê uma concentração ativa de pelo menos 2 ppm do polímero à base de aminoácido, pelo menos 2 ppm do ácido hidroxifosfonoacético e pelo menos 1,5 ppm do ácido fosfonocarboxílico no sistema de água.

19. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a quantidade eficaz é uma quantidade que, quando adicionada ao volume de água no sistema de água, provê uma concentração ativa de 2 ppm -50 ppm do polímero à base de aminoácido, uma concentração ativa de 2 ppm - 50 ppm do ácido hidroxifosfonoacético e uma concentração ativa de 1,5 ppm - 20 ppm do ácido fosfonocarboxílico.

20. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a quantidade eficaz é uma quantidade que, quando adicionada ao volume de água no sistema de água, provê uma concentração ativa de 3 ppm - 30 ppm do polímero à base de aminoácido, uma concentração ativa de 2 ppm - 20 ppm do ácido hidroxifosfonoacético e uma concentração ativa de 1,5 ppm - 10 ppm do ácido fosfonocarboxílico.

21. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a quantidade eficaz do polímero à base de aminoácido, ácido hidroxifosfonoacético e ácido fosfonocarboxílico é uma quantidade que, quando adicionada a um volume de água no sistema de água, provê uma concentração ativa combinada do polímero à base de aminoácido, do ácido hidroxifosfonoacético e do ácido fosfonocarboxílico de pelo menos 6,5 ppm no sistema de água.

22. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o polímero à base de aminoácido é ácido poliaspártico.

23. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o polímero à base de aminoácido e o ácido hidroxifosfonoacético e o ácido fosfonocarboxílico e um traçador são combinados em uma composição de tratamento antes da adição ao sistema de água e em que o método compreende adicionalmente: medir periodicamente a quantidade de composição de tratamento no sistema de água com base em uma medição do traçador.

24. Método de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente adicionar uma composição de tratamento adicional conforme necessário para manter uma concentração do polímero à base de aminoácido de pelo menos 2 ppm e uma concentração do ácido hidroxifosfonoacético de pelo menos 2 ppm, em que estas concentrações são quando adicionadas a um volume de água no sistema de água.

25. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a água no sistema de água contém um biocida.

26. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a água no sistema de água tem um pH maior do que 7.

27. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que nenhum estanho é adicionado à água no sistema de água.