BR112020019237A2 - Composição para clarificação de água, uso de uma composição para clarificação de água e processo para clarificar água - Google Patents

Abstract

a presente invenção se refere a uma composição para clarificação de água compreendendo: (i) 0,1 a 50% em peso de matéria seca de floculante polimérico aniônico; (ii) 0,4 a 90% em peso de matéria seca de um copolímero anfotérico tendo uma massa molar média ponderada de 2.000 g/mol a 5.000.000 g/mol, dito copolímero anfotérico compreendendo: (a) pelo menos um monômero aniônico selecionado do grupo de ácidos insaturados etilenicamente, preferivelmente ácido (met)acrílico; e (b) pelo menos um monômero catiônico, anfotérico ou zwitteriônico selecionado do grupo de compostos (met)acrilamida [n-substituídos] compreendendo pelo menos dois átomos de nitrogênio quaternários; e (iii) 0 a 95% em peso de matéria seca de carga inerte, em que a combinação do floculante polimérico aniônico, o copolímero anfotérico e a carga inerte constitui pelo menos 50% em peso a pelo menos 70% em peso da composição para clarificação de água.

Description

Relatório Descritivo de Patente de Invenção COMPOSIÇÃO PARA CLARIFICAÇÃO DE ÁGUA, USO DE UMA

COMPOSIÇÃO PARA CLARIFICAÇÃO DE ÁGUA E PROCESSO PARA

CLARIFICAR ÁGUA Campo da Invenção

[0001] A invenção se refere a uma composição para clarificação de água, e mais particularmente, a uma composição para clarificação de água polimérica livre de metais para purificação de água de fonte suja que é efetiva em clarificar tanto água dura e mole.

Antecedentes da Invenção

[0002] Há uma necessidade crescente de prover meios eficientes e com bom custo benefício para melhorar a qualidade de água no ponto de uso. Por exemplo, águas subterrâneas é uma fonte importante de água para tanto beber e para uso doméstico, especialmente em países em desenvolvimento. Entretanto, água subterrânea é frequentemente contaminada com sedimentos e outros particulados, que tornam a água turva. Não apenas a água turva é menos apetitosa para beber, em alguns casos ela pode carregar bactérias nocivas. Adicionalmente, os sólidos suspensos podem também mudar a aparência e cor das roupas lavadas na dita água e, também danificar eletrodomésticos que usam a dita água.

[0003] Uma forma de remover turbidez na água é pela precipitação da matéria suspensa na água usando um floculante como alume (dodecahidrato de sulfato de alumínio potássio ou sulfato de alumínio). Quando água turva é tratada com um floculante como alume, as forças repelentes eletrostáticas mantendo os sólidos suspensos são neutralizadas e os sólidos aglomeram para formar partículas maiores conhecidas como ‘flocos’ que decantam vagarosamente para o fundo. Desvantagem de usar alume como floculante é que o desempenho é substancialmente afetado em temperaturas mais baixas e há uma eficiência mais pobre relativa a atrair sólidos suspensos orgânicos. Uma dose relativamente grande torna-se necessária.

[0004] Adicionar coagulante em excesso além da neutralização de carga resulta na formação de precipitados de coagulante de metal e é chamado de floculação de varredura. Coagulantes metálicos são, por exemplo, hidróxidos metálicos (e.g., Al(OH)3 ou Fe(OH)3 (cloreto férrico). Sais com base de alumínio ou sais com base de ferro, são adicionados em quantidade suficiente de forma que eles formam partículas de Al(OH)3 ou Fe(OH)3 amorfas. Estas partículas amorfas aprisionam sólidos suspensos levando a clarificação da água. Partículas de Al(OH)3 ou Fe(OH)3 com sólidos suspensos aprisionados chamados de flocos de varredura, tem um tamanho na faixa de 100 µm ou menos. Neste tamanho, os flocos de varredura ainda são difíceis de separar da água por, e.g., filtração ou decantação.

[0005] Adicionalmente, a cinética de decantação dos flocos de varredura é muito lenta. Apesar de o cloreto férrico ser bom em atrair sólidos inorgânicos, uma eficiência mais baixa para sólidos orgânicos é observada.

[0006] É sabido que para aprimorar a cinética de floculação para alcançar clarificação de água, um floculante polimérico, como poliacrilamidas (incluindo copolímeros acrilamida-acrilato), podem ser adicionados. Este tipo de floculação engloba a adição de um floculante polimérico com um peso molecular de pelo menos 100 kDa. Acredita-se que estes polímeros adsorvem sobre os flocos de varredura e dessa forma trazem os flocos de varredura juntos para formar flocos maiores e mais fortes. Este fenômeno é conhecido como “floculação por ponte”. Este mecanismo por ponte ajuda em aumentar a velocidade de decantação dos flocos e contribui, assim, para clarificação mais rápida da água.

[0007] Há diversas questões ao usar floculantes com base metálica. Altos níveis de alumínio residual, especialmente altos níveis de cloreto de polialumínio, em água clarificada, são associados com problemas de saúde em potencial. Uma das possíveis formas de ter níveis mais baixos de alumínio é ter ferro na formulação. Entretanto, ferro residual na água causa amarelamento de tecidos, que é um problema para aplicações relacionadas à lavagem de roupas.

[0008] US 2014/158633 (PSMG LLC) descreve uma composição floculante compreendendo uma mistura de um óxido de polietileno particulado e uma poliacrilamida particulada.

[0009] A ordem destes processos é regulada pelas diferenças na cinética de dissolução; os floculantes de eletrólito são claramente solúveis, em contraste aos floculantes poliméricos.

[0010] Polímeros anfotéricos com base em betaína tem sido aplicados em composições detergentes. US 8883262 BB (RHODIA RECHERCHES AND TECH, 2014) descreve uma composição de limpeza de superfície rígida compreendendo uma combinação de (a) um polímero zwitteriônico sulfobetaína ou carboxibetaína e (b) pelo menos um polímero catiônico. A patente US adicionalmente descreve composições de limpeza de superfícies rígidas contendo uma combinação de (a) um polímero zwitteriônico fosfobetaína e (b) pelo menos um polímero aniônico.

[0011] Composições de floculação/coagulação livres de metais não são amplamente usadas para clarificação/purificação de água turva suja. Uso de polímeros catiônicos junto com polímeros aniônicos para floculação é bem conhecido no estado da técnica. Entretanto, a desvantagem de usar floculantes com base em polímero catiônico são duplicadas: 1) eles trabalham em uma faixa específica de polímero catiônico:aniônico e qualquer pequena mudança na razão leva a reestabilização de partículas (i.e. aumento em turbidez) e; 2) eles mostram toxicidade aquática.

[0012] WO2018062510 (Unilever) revela uma composição compreendendo um floculante polimérico aniônico (poliacrilamida), um polímero anfotérico tendo unidades carbo/sulfo betaína. A aplicação é particularmente efetiva contra água turva. A vantagem deste polímero é que é comercialmente disponível.

[0013] GB 211205 revela copolímeros de enxerto de amônio quaternário de alto peso molecular solúveis em água compreendendo uma porção substrato e uma porção enxerto. A porção substrato é derivada de composição de amônio quaternário solúvel em água tendo uma pluralidade de grupos hidroxipropileno tendo a estrutura –A-CH2CH(OH)CH2-A-, em que A é um nitrogênio terciário ou quaternário e em que o número de nitrogênio quaternário excede o número de átomos de nitrogênio terciário. A porção enxerto é derivada de uma composição polimérica compreendendo monômeros de adição de vinila não iônicos, aniônicos ou catiônicos solúveis em água polimerizados.

[0014] Entretanto, há ainda uma necessidade não atingida de composições de coagulação que são igualmente ou quase igualmente efetivas contra água dura assim como mole. Enquanto a turbidez de água impura é uma preocupação para aqueles que precisam usá-la para consumo e outras tarefas domésticas, a dureza, ou alternativamente o quão mole a água é pode se tornar um fator que limita ou restringe a aplicabilidade de composições/kits comercialmente disponíveis para purificar a dita água.

Sumário da Invenção

[0015] A presente invenção provê uma composição para clarificação de água livre de metal compreendendo: (i) 0,1 a 50% em peso de matéria seca de floculante polimérico aniônico, preferivelmente uma poliacrilamida; (ii) 0,4 a 90% em peso de matéria seca de um copolímero anfotérico tendo uma massa molar média ponderada de 2.000 g/mol a 5.000.000 g/mol, dito copolímero anfotérico compreendendo: (a) pelo menos um monômero aniônico selecionado do grupo de ácidos insaturados etilenicamente, preferivelmente ácido met(acrílico); e (b) pelo menos um monômero catiônico, anfotérico ou zwitteriônico selecionado do grupo de compostos (met)acrilamida [N-substituídos] compreendendo pelo menos dois átomos de nitrogênio quaternários; e (iii) 0 a 95% em peso de matéria seca de carga inerte,

em que a combinação do floculante polimérico aniônico, o copolímero anfotérico e a carga inerte constituem de 50% em peso a 70% em peso da composição para clarificação de água.

[0016] A presente invenção também se refere a um uso da composição para clarificação de água para clarificar água de fonte.

[0017] A presente invenção também se refere a um processo para clarificar água. O processo compreendendo as etapas de: dosar a composição para clarificação de água em uma dose de 0,2 a 3 gramas por litro de água a ser clarificada; dispersar a composição para clarificação de água por toda a água a ser clarificada para induzir a formação de flocos; e, separar os flocos da água para obter água clarificada.

[0018] A composição para clarificação de água da presente invenção é efetiva na clarificação de tanto água dura e mole com cinética aprimorada.

Descrição Detalhada da Invenção

[0019] Como usado aqui, o termo “compreendendo” engloba os termos “consistindo essencialmente de” e “consistindo de”. Onde o termo “compreendendo” é usado, as etapas ou opções listadas não precisam ser exaustivas.

[0020] A menos que especificado o contrário, faixas numéricas expressas no formato “de x a y” devem ser entendidas para incluir x e y.

[0021] Ao especificar qualquer faixa de valores ou quantidades, qualquer valor ou quantidade superior particular pode ser associado com qualquer valor ou quantidade inferior particular.

[0022] Exceto nos exemplos e experimentos comparativos, ou onde explicitamente indicado o contrário, todos os números devem ser entendidos como modificado pela palavra “cerca de”.

[0023] Todas as porcentagens e razões contidas aqui são calculadas pelo peso a menos que indicado o contrário.

[0024] Como usado aqui, o artigo indefinido “um” ou “uma” e seus artigos definidos correspondentes “o/a” significam pelo menos um, ou um ou mais, a menos que especificado o contrário.

[0025] As várias características da presente invenção referidas em seções individuais acima se aplicam, conforme apropriado, a outras seções mutatis mutandis. Consequentemente, características especificadas em uma seção podem ser combinadas com características especificadas em outras seções, conforme apropriado. Qualquer título de seção é adicionado por conveniência somente, e não têm a intenção de limitar o relatório de qualquer maneira.

[0026] O termo ‘floculação’ como usado aqui, se refere a um processo de contato e adesão onde as partículas de uma dispersão formam aglomerados de tamanho maior.

[0027] O termo “turbidez” como usado aqui, se refere a “nebulosidade” ou “névoa” de um fluido causado por um número grande de partículas individuais.

[0028] A unidade “NTU” como usado aqui, se refere a unidades nefelométricas da turbidez (NTU), como medido por um nefelômetro, Turbiquat 2100T, fabricado pela Merck. O nefelômetro é preferivelmente calibrado ao usar as soluções de formazina padrões como recomendado pelo fabricante do instrumento. O nefelômetro mede a propensão das partículas de espalhar um feixe de luz focado nas mesmas.

[0029] O termo “carga inerte” como usado aqui, se refere a componente(s) particulados na composição que não contribuem significativamente para a clarificação de água turva.

[0030] O termo dureza da água é a dureza francesa e indicada como FH.

[0031] O termo “poliacrilamida” como usado aqui, a menos que indicado o contrário, se refere a um polímero derivado de acrilamida, e derivados do mesmo (como N,N-dimetilacrilamida e N-isopropilacrilamida) e/ou metacrilamida e derivados da mesma.

[0032] Para uma dada quantidade de sujeira presente em um litro de água, se a turbidez de tal água é medida, então haverá diferença significativa entre os valores dependendo da dureza da água. É observado, em tais casos, a turbidez da água mais mole é maior que da água mais dura. É conhecido que partículas de sujeira tem um potencial Zeta negativo e em água mole não há contra-íons para mascarar estas cargas.

[0033] Portanto, os potenciais negativos mantêm as partículas separadas entre si e previnem, ou pelo menos reduzem significativamente, a coalescência das partículas. Isto leva a colóides mais estáveis que aparentam ser mais turvos. Entretanto, em água mais dura, os cátions (e.g. Ca 2+, Mg2+) presentes na água mascaram as cargas. Isto reduz a estabilidade das partículas coloidais que se manifestam como turbidez mais baixa.

[0034] A presente invenção provê uma composição para clarificação de água compreendendo: (i) 0,1 a 50% em peso de matéria seca de floculante polimérico aniônico; (ii) 0,4 a 90% em peso de matéria seca de um copolímero anfotérico tendo uma massa molar média ponderada de 2.000 g/mol a 5.000.000 g/mol, dito copolímero anfotérico compreendendo: (a) pelo menos um monômero aniônico selecionado do grupo de ácidos insaturados etilenicamente; e (b) pelo menos um monômero catiônico, anfotérico ou zwitteriônico selecionado do grupo de compostos (met)acrilamida [N-substituídos] compreendendo pelo menos dois átomos de nitrogênio quaternários; e (iii) 0 a 95% em peso de matéria seca de carga inerte, em que a combinação do floculante polimérico aniônico, o copolímero anfotérico e a carga inerte constituem pelo menos 50% em peso a pelo menos 70% em peso da composição para clarificação de água.

[0035] Preferivelmente, a combinação do floculante polimérico aniônico, o copolímero anfotérico e a carga inerte constituem pelo menos 70% em peso da composição para clarificação de água, mais preferivelmente pelo menos 80%, ainda mais preferivelmente pelo menos 90% em peso da composição para clarificação de água.

[0036] A composição para clarificação de água da presente invenção compreende, calculado pelo peso de matéria seca:  0,2 a 10% em peso, mais preferivelmente 0,5 a 5% em peso, do floculante polimérico aniônico;  0,6 a 50% em peso, mais preferivelmente 1 a 10% em peso, do copolímero anfotérico; e  45 a 95% em peso, mais preferivelmente 70 a 97% em peso, de carga.

[0037] A composição para clarificação de água conforme a presente invenção pode ser provida, por exemplo, na forma de um sólido (e.g. um pó ou tablete), uma pasta ou um gel.

[0038] Preferivelmente, a composição para clarificação de água da presente invenção é um pó seco.

[0039] Mais preferivelmente, a composição de clarificação de água da presente invenção é um pó tendo um tamanho de partícula médio ponderado de massa na faixa de 10 a 100 micrômetros, mais preferivelmente na faixa de 50 a 90 micrômetros.

[0040] Os inventores da presente invenção encontraram que a combinação mencionada acima de um polímero aniônico e um copolímero anfotérico provê cinética de decantação excelente para clarificação de água turva, mesmo na ausência de floculantes de metal e coagulantes de metal. Os experimentos envolvem medir a turbidez após dois minutos de floculação com a combinação mencionada acima de um polímero aniônico e um polímero anfotérico. Floculantes livres de metal típicos mostram turbidez muito mais alta após dois minutos de floculação. Floculante polimérico aniônico

[0041] O floculante polimérico aniônico empregado de acordo com a presente invenção é preferivelmente selecionado de poliacrilamida aniônica, poliacrilato aniônico e combinações dos mesmos. Mais preferivelmente, o floculante polimérico é poliacrilamida aniônica.

[0042] O floculante polimérico aniônico é preferivelmente um copolímero de acrilamida e um ou mais monômeros aniônicos selecionados de ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico e sais dos mesmos.

[0043] Pelo menos 5%, mais preferivelmente 10 a 50% de unidades monoméricas na poliacrilamida aniônica são monômeros aniônicos selecionados de ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido 2-acrilamido-2- metilpropano sulfônico e sais dos mesmos.

[0044] Preferivelmente, pelo menos 5% das unidades monoméricas na poliacrilamida aniônica são selecionadas de ácido metacrílico, ácido acrílico e sais dos mesmos. Mais preferivelmente, 10 a 50% das unidades monoméricas na poliacrilamida aniônica são selecionadas de ácido metacrílico, ácido acrílico e sais dos mesmos.

[0045] O floculante polimérico aniônico da presente invenção tem um peso molecular de pelo menos 100.000 Da. Mais preferivelmente, o peso molecular do floculante aniônico é pelo menos 250.000 Da.

[0046] Ainda mais preferivelmente, o peso molecular do floculante aniônico é pelo menos 500.000 Da e ainda mais preferivelmente pelo menos 1.000.000 Da.

[0047] É preferido que o peso molecular do floculante aniônico não exceda 20 milhões de Da.

[0048] Para evitar dúvidas, a unidade Da (Dalton) como usado aqui, se refere a unidade de massa atômica (amu, a unidade do SI menos comumente utilizada). Copolímero anfotérico

[0049] O copolímero anfotérico empregado de acordo com a presente invenção compreende pelo menos um monômero aniônico. O pelo menos um monômero aniônico é selecionado de um grupo de ácidos insaturados etilenicamente. Preferivelmente, o ácido insaturado etilenicamente é ácido (met)acrílico.

[0050] O copolímero anfotérico empregado de acordo com a presente invenção compreende pelo menos um monômero catiônico, anfotérico ou zwitteriônico. O pelo menos um monômero catiônico, anfotérico ou zwitteriônico é selecionado de um grupo de compostos (met)acrilamida [N-substituídos] compreendendo pelo menos dois átomos de nitrogênio quaternários. Os pelo menos dois átomos de nitrogênio quaternários são opcionalmente modificados com um grupo final sulfo ou fosfo. Preferivelmente, o grupo final é selecionado de sulfonato, sulfato, fosfonato, ou fosfato. Preferivelmente, o composto (met)acrilamida [N-substituído] é N-[3-(dimetilamino)propil]metacrilamida.

[0051] Em geral, o copolímero anfotérico da presente invenção tem uma massa molar de pelo menos 2.000 g/mol.

[0052] Preferivelmente, o copolímero anfotérico da presente invenção tem uma massa molar de 10.000 a 10.000.000 g/mol.

[0053] Mais preferivelmente, o copolímero anfotérico da presente invenção tem uma massa molar de 1.000.000 a 5.000.000 g/mol.

[0054] Em geral, o copolímero anfotérico da presente invenção é representado pela fórmula geral (I): (Fórmula I) em que R1, R2, R3, R4, R5, R6 são grupos alquila, V é tanto –NH2, -COOH ou COCH3, e Z é grupo –SO3-, COO- ou PO43-.

[0055] O copolímero anfotérico da presente invenção é preferivelmente um copolímero modificado de grupo final de sulfonato de sódio de: ácido acrílico; e cloreto de metacrilamido propoil pentametil hidroxipropano diamônio.

[0056] Preferivelmente, o copolímero anfotérico da presente invenção é selecionado do grupo consistindo de polyquaternium-74, cloreto de poli(hexametilamônio) (Q6/6 ou seus isômeros Q12/6 e Q4/6), dicloreto de poli[oxietileno (dimetilimino) etileno-(dimetilimino) etileno] (PDED), cloreto de poli[dodecametileno-dimetilimino (Q6/12), e cloreto de alquildimetilamônio].

[0057] Um copolímero anfotérico que é particularmente preferido é representado pela seguinte fórmula II: (Fórmula II) onde, x tendo um valor médio numérico de a partir de 0 a 50% e preferivelmente a partir de 0 a 30%, preferivelmente igual a 0, y tendo um valor médio numérico de a partir de 10% a 95% e preferivelmente a partir de 50 a 70%, z tendo um valor médio numérico de a partir de 0,1 a 50% e preferivelmente a partir de 10 a 50%, a razão y/z preferivelmente sendo de a partir de cerca de 4/1 a 1/2 e preferivelmente entre 4/1 e 1/1, x + y é de a partir de 50% a 99,9%.

[0058] O íon X- é vantajosamente escolhido de haleto, por exemplo, cloreto, sulfato, metil sulfato, hidrossulfato, fosfato, citrato, formato e acetato.

[0059] Ainda mais preferivelmente, o copolímero anfotérico é polyquaternium-

74. Polyquaternium-74 é sal de amônio quaternário apolimérico consistindo de dimetilaminopropil metacrilamida, ácido acrílico. Carga inerte

[0060] A carga preferivelmente compreende um revestimento que contém o floculante polimérico aniônico e/ou o polímero anfotérico. Mais preferivelmente, a carga compreende um revestimento que contém o polímero anfotérico, opcionalmente em combinação com o floculante polimérico aniônico. Ao aplicar estes polímeros como parte de um revestimento sobre carga particulada, dissolução rápida dos polímeros pode ser alcançada quando a composição de clarificação é dispersa dentro de água. Adicionalmente, distribuição homogênea destes polímeros por toda a composição para clarificação de água pode ser realizada desta maneira.

[0061] A carga inerte preferivelmente contém pelo menos 80% em peso, mais preferivelmente pelo menos 90% em peso e ainda mais preferivelmente 100% em peso de um ou mais componentes solúveis em água. Aqui, o termo “componentes solúveis em água” se refere a componentes que tem uma solubilidade em água desmineralizada a uma temperatura de 20 °C de pelo menos 1 g/L, preferivelmente de pelo menos 5 g/L e ainda mais preferivelmente de pelo menos 10 g/L.

[0062] Os um ou mais componentes solúveis em água são preferivelmente selecionados de carboidratos, polímeros, eletrólitos e combinações dos mesmos. Mais preferivelmente, os um ou mais componentes solúveis em água são selecionados de carboidratos, eletrólitos e combinações dos mesmos. Mais preferivelmente, carboidrato é usado como uma carga. Exemplos de carboidratos adequados incluem monossacarídeos, dissacarídeos, oligossacarídeos e combinações dos mesmos. Exemplos de eletrólitos incluem sais como cloreto de sódio, cloreto de cálcio, cloreto de magnésio, cloreto de potássio, e combinações dos mesmos.

[0063] A carga inerte preferivelmente tem um tamanho de partícula médio ponderado de massa na faixa de 5 a 500 micrômetros, mais preferivelmente na faixa de 10 a 150 micrômetros, ainda mais preferivelmente na faixa de 50 a 90 micrômetros.

[0064] A carga inerte preferivelmente tem uma área superficial de pelo menos 1 m2/g e uma porosidade de menos de 30% em volume. Medidas de área superficial podem ser feitas usando o método BET (Brunauer et al. “Adsorption of Gases in Multimolecular Layers”. Journal of the American Chemical Society (1938) 60(2): 309-319). Porosidade pode ser medida por métodos conhecidos na técnica, como e.g., usando porosimetria de mercúrio.

[0065] A composição de clarificação da presente invenção não necessita de coagulantes de sal metálico para remover efetivamente turbidez da água. Adequadamente, a composição preferivelmente contém menos de 0,5% em peso de matéria seca de um coagulante de sal metálico selecionado de sulfato de alumínio, cloreto de alumínio, cloreto de polialumínio, cloridrato de alumínio, sulfato férrico, sulfato ferroso, cloreto férrico e combinações dos mesmos.

[0066] Preferivelmente, a razão do copolímero anfotérico para polímero aniônico, na composição de clarificação de água da presente invenção, é selecionada de 3:1, 4:1 ou 5:1. A razão de copolímero anfotérico para o polímero aniônico, é preferivelmente 3:1, mais preferivelmente 4:1 e ainda mais preferivelmente pelo menos 5:1.

[0067] Em geral, a razão do copolímero anfotérico para o polímero aniônico, na composição para clarificação de água da presente invenção, é 3:1.

[0068] Preferivelmente, a razão do copolímero anfotérico para o polímero aniônico, na composição para clarificação de água da presente invenção, é 4:1.

[0069] Mais preferivelmente, a razão do copolímero anfotérico para o polímero aniônico, na composição para clarificação de água da presente invenção, é 5:1.

[0070] Em um segundo aspecto, a presente invenção se refere ao uso de um copolímero anfotérico como definido aqui para clarificar água turva.

[0071] Em um terceiro aspecto, a presente invenção se refere a um processo para clarificar água compreendendo sólidos suspensos, o dito processo compreendendo as etapas de: a. dosar a composição para clarificação de água conforme o primeiro aspecto, em uma dose de 0,2 a 3 gramas por litro de água a ser clarificada; b. dispersar a composição para clarificação de água por toda a água a ser clarificada para induzir a formação de flocos; e, c. separar os flocos da água para obter água clarificada.

[0072] No processo da presente invenção, a composição para clarificação é preferivelmente dosado em uma dose de 0,1 a 10 gramas por litro de água. Mais preferivelmente, a composição de clarificação é dosada em uma dose de 0,5 a 5 gramas por litro de água e ainda mais preferivelmente em uma dose de

0,5 a 2 gramas por litro de água.

[0073] Dispersão da composição para clarificação de água por toda a água a ser clarificada pode ser atingida, por exemplo, por agitação. Agitação no processo da presente invenção é preferivelmente executada por pelo menos 10 segundos, mais preferivelmente executada por 15 a 60 segundos e ainda mais preferivelmente a agitação da mistura é executada por 15 a 50 segundos. Padrões diferentes de agitação podem ser aplicados seguidamente, e.g. agitação-pausa-agitação ou agitação-pausa ou variações dos mesmos.

[0074] A separação do precipitado da água é preferivelmente executada por filtração, decantação e combinações dos mesmos. Mais preferivelmente, a separação do precipitado da água é executada por filtração.

[0075] Preferivelmente, a turbidez da água a ser clarificada é reduzida a menos de 20 NTU, mais preferivelmente a menos de 10 NTU pelo presente processo.

[0076] Tipicamente, a água a ser clarificada no presente processo tem uma turbidez inicial de 400 NTU ou mais.

[0077] A invenção é adicionalmente ilustrada pelos seguintes exemplos não limitantes.

Exemplos Exemplo 1 Desenvolvimento e otimização de formulação

[0078] Detalhes de formulação: variar níveis de copolímero anfotérico, poliquatérnio-74 (Mirapol PQ 74), e poliacrilamida aniônica (PM 6 Ma, 70% acrilamida, 30% ácido acrílico).

[0079] Procedimento: A 1 litro de água de fonte suja (60 FH) contendo 0,2 g/L de sujeira, uma mistura de Mirapol PQ 74 e poliacrilamida aniônica (para os níveis veja os exemplos abaixo) foi adicionada. A água foi agitada por 10 segundos, seguido por um intervalo de 10 segundos e uma agitação de 10 segundos adicional quando os flocos começam a se formar. A água é deixada em descanso por dois minutos adicionais pelo tempo o qual todos os flocos se depositam no fundo.

Uma alíquota de água do topo é colhida e a turbidez é medida usando um medidor de turbidez.

Tabela 1 Exemplo Mirapol PQ 74 Poliacrilamida Turbidez (NTU) (ppm) aniônica (ppm) Exemplo 1 10 0 26,6

Exemplo 2 20 0 36,4

Exemplo 3 30 0 33,2

Exemplo 4 40 0 33,1

Exemplo 5 50 0 34,1

Exemplo 6 200 0 37,6

Exemplo 7 0 10 21,3

Exemplo 8 30 10 9,11

Exemplo 9 40 10 8,18

Exemplo 50 10 9,33 10

Tabela 2. Efeito da dureza da água na floculação Exemplo Mirapol Poliacrilamida Turbidez Turbidez Turbidez PQ 74 aniônica em água em água em água (ppm) (ppm) FH 0 FH 36 FH 60 (NTU) (NTU) (NTU) Exemplo 40 10 6,45 8,81 8,18 11

[0080] Um valor de turbidez <10 é aceitável para consumidores e valores menores são preferidos.

Como pode ser visto, somente polyquaternium 74 ou somente poliacrilamida aniônica não fornece floculação otimizada.

Quando ambos os polímeros estão presentes em níveis apropriados, resulta em água com turbidez muito baixa.

Claims (12)

Reivindicações

1. Composição para clarificação de água, caracterizada por compreender: (i) 0,1 a 50% em peso de matéria seca de floculante polimérico aniônico; (ii) 0,4 a 90% em peso de matéria seca de um copolímero anfotérico tendo uma massa molar média ponderada de 2.000 g/mol a 5.000.000 g/mol, dito copolímero anfotérico compreendendo: (a) pelo menos um monômero aniônico selecionado do grupo de ácidos insaturados etilenicamente; e (b) pelo menos um monômero catiônico, anfotérico ou zwitteriônico selecionado do grupo de compostos (met)acrilamida [N-substituídos] compreendendo pelo menos dois átomos de nitrogênio quaternários; e (iii) 0 a 95% em peso de matéria seca de carga inerte, em que a combinação do floculante polimérico aniônico, o copolímero anfotérico e a carga inerte constituem de 50% em peso a 70% em peso da composição para clarificação de água.

2. Composição para clarificação de água, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo floculante polimérico aniônico ser selecionado de poliacrilamidas, poliacrilatos e combinações dos mesmos.

3. Composição para clarificação de água, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizada pelo copolímero anfotérico ser selecionado de polyquaternium-74, cloreto de poli(hexametilamônio) (Q6/6 ou seus isômeros Q12/6 e Q4/6), dicloreto de poli[oxietileno (dimetilimino) etileno- (dimetilimino) etileno] (PDED), cloreto de poli[dodecametileno-dimetilimino (Q6/12), e cloreto de alquildimetilamônio].

4. Composição para clarificação de água, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo copolímero anfotérico ser polyquaternium-74.

5. Composição para clarificação de água, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo floculante polimérico aniônico ser um copolímero de acrilamida e um ou mais monômeros aniônicos selecionados de ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico e sais dos mesmos.

6. Composição para clarificação de água, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pela carga compreender um revestimento que contém o floculante polimérico aniônico e/ou o polímero anfotérico.

7. Composição para clarificação de água, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pela carga inerte conter pelo menos 80% em peso de um ou mais componentes solúveis em água.

8. Composição para clarificação de água, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pela composição compreender, calculado pelo peso de matéria seca: (i) 0,2 a 10% em peso do floculante polimérico aniônico; (ii) 0,6 a 50% em peso do copolímero anfotérico; e (iii) 45 a 95% em peso de carga inerte.

9. Composição para clarificação, de água de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pela carga inerte ter um tamanho de partícula médio ponderado de massa na faixa de 5 a 500 micrômetros.

10. Composição para clarificação de água, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pela composição conter menos de 0,5% em peso de matéria seca de um coagulante de sal metálico selecionado de sulfato de alumínio, cloreto de alumínio, cloreto de polialumínio, cloridrato de alumínio, sulfato férrico, sulfato ferroso, cloreto férrico e combinações dos mesmos.

11. Uso de uma composição para clarificação de água, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por ser para clarificação de uma água de fonte.

12. Processo para clarificar água, caracterizado pelo dito processo compreender as etapas de: dosar a composição para clarificação de água, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, em uma dose de 0,2 a 3 gramas por litro de água a ser clarificada; dispersar a composição para clarificação de água por toda a água a ser clarificada para induzir a formação de flocos; e, separar os flocos da água para obter água clarificada.