BRPI0807447A2

BRPI0807447A2 - Método para tratamento com membrana de osmose reversa

Info

Publication number: BRPI0807447A2
Application number: BRPI0807447-0A
Authority: BR
Inventors: Takahiro Kawakatsu; Akihide Hirano
Original assignee: Kurita Water Ind Ltd
Priority date: 2007-01-24
Filing date: 2008-01-22
Publication date: 2014-05-20
Also published as: JPWO2008090854A1; TW200846290A; TWI415800B; US20100025329A1; CN101652326A; EP2119675A4; EP2119675A1; CN101652326B; WO2008090854A1; KR20090104007A

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA TRATAMENTO COM MEMBRANA DE OSMOSE REVERSA".

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a um método de tratamento usan- do uma membrana de osmose reversa e, em particular, se refere a um mé- todo para tratar água natural contendo uma quantidade traço de ferro com uma membrana de osmose reversa.

Antecedentes da Invenção

Processos para coletar, regenerar, e reusar águas usadas e pro- cessos de dessalinização de água do mar algumas vezes incluem tratamen- tos para melhorar a qualidade da água; os tratamentos referidos envolvem o uso de membranas de nanofiltração ou membranas de osmose reversa para remoção de eletrólitos e moléculas médias e pequenas (nas partes que se seguem, membranas de osmose reversa, incluindo membranas de nanofil- tração, são referidas simplesmente como "membranas de RO" a menos que especificado de modo diverso).

Sabe-se que ocorre obstrução de membranas de RO devida a óxido de ferro aderindo às membranas quando água natural alvo contém ferro em tratamentos usando membranas de osmose reversa (nas partes que se seguem, referidos simplesmente como "tratamentos de RO"). Como soluções para este problema, foram propostos métodos incluindo adição de anticrostas ou remoção de ferro seguida por um tratamento de RO (Docu- mento de Patente 1 e Documento de Patente 2).

Foi considerado que óxido de ferro aderindo a uma membrana de RO é um problema significativo somente quando a água suprida a um equipamento de membrana de osmose reversa (nas partes que se seguem, referido simplesmente como um "equipamento de RO") contém ferro a 1 mg/L ou mais. Também foi reconhecido que este problema é menor quando a água suprida a um equipamento de RO contém ferro a 1 mg/L ou menos como ferro total com colóides de ferro removidos. Além disso, os pesquisa- dores tiveram a idéia que a diminuição em um fluxo de membrana de RO usada em um sistema semelhante é atribuível a causas diferentes do ferro, por exemplo, acumulação de resíduos devida a matéria orgânica, crosta composta de substâncias inorgânicas não-ferrosas, e assim por diante.

O Documento de Patente 3 descreve uma membrana de RO tra- tada usando um polímero iônico para uma taxa maior de rejeição de eletróli- 5 tos inorgânicos e matéria orgânica hidrossolúvel. No entanto, não se sabe como substâncias contidas na água que passa através de uma membrana de RO semelhante tratada com um melhorador da taxa de rejeição são afe- tadas em um equipamento de membrana de RO tendo a membrana de RO.

Documento de Patente 1: Publicação do Requerimento de Pa- tente Japonesa Não Examinado N0 H6-63549

Documento de Patente 2: Publicação do Requerimento de Pa- tente Japonesa Não Examinado N0 H7-155558

Documento de Patente 3: Publicação do Requerimento de Pa- tente Japonesa Não Examinado N0 2006-110520 Sumário da Invenção

A presente invenção proprociona um método de tratamento de RO para reduzir a diminuição no fluxo sob a condição de que a água suprida a um equipamento de RO contém somente uma quantidade traço de ferro.

Um método para tratamento com uma membrana de osmose reversa de acordo com a presente invenção é para tratar água natural con- tendo ferro a 1000 μg/L ou menos como ferro total com uma membrana de osmose reversa, e inclui uma etapa de adicionar um composto tendo um grupamento sulfo à água natural.

A presente invenção possibilita reduzir a diminuição em um fluxo de membrana de RO quando a água suprida a um equipamento de RO con- tém ferro somente a 1 mg/L ou menos.

Breve Descrição dos Desenhos

A Figura 1 é um diagrama esquemático de um exemplo de equi- pamento de tratamento de água usado para implementar o método de acor- do com a presente invenção.

Descrição Detalhada

O método de tratamento de RO de acordo com a presente in- venção é usado em um tratamento de RO de água natural contendo ferro, e a concentração de ferro como ferro total é 1000 μg/L ou menor, preferenci- almente na faixa de 10 a 1000 μg/L, mais preferencialmente na faixa de 10 a 300 μg/L, e ainda mais preferencialmente na faixa de 10 a 100 μg/L O tipo 5 de água natural não é particularmente limitado na medida que sua concen- tração de ferro total esteja dentro das faixas descritas acima. Exemplos da água natural incluem água deferrizada, água não-deferrizada mas contendo somente uma quantidade traço de ferro sob a forma de colóides e/ou um soluto, mais especificamente, água industrial deferrizada, efluentes de plan- 10 tas deferrizados, água da cidade, e assim por diante. O tipo de deferrização não é particularmente limitado na medida que se focalize sobre a redução da concentração de ferro total da água natural para as faixas descritas acima; no entanto, exemplos preferenciais dos mesmos incluem um método no qual um oxidante tal como hipoclorito de sódio ou um gás contendo oxigênio tal 15 como ar é introduzido na água natural de modo que íons de ferro dissolvidos na água serão oxidados e convertidos em hidróxido de ferro insolúvel em água, e em seguida o óxido de ferro insolubilizado é removido usando meios de filtração. Exemplos dos meios de filtração incluem filtros de areia, ultrafil- tros, microfiltros, filtros pequenos, e assim por diante.

Para evitar obstrução e acumulação de resíduos, o equipamento

de RO preferencialmente tem uma torre de carbono ativo, um coagulador, e uma unidade para flutuação pressurizada de coagulações. Como é provável que as membranas de RO sejam degradadas por oxidação, o equipamento de RO preferencialmente tem adicionalmente uma unidade para remover 25 oxidantes (indutores de degradação por oxidação) contidos em água natural conforme necessário. Exemplos de uma unidade semelhante para remover indutores de degradação por oxidação incluem uma torre de carbono ativo, um injetor para agentes redutores, e assim por diante. Em particular, uma torre de carbono ativo pode remover matéria orgânica também, e portanto 30 pode servir também como meio de prevenção de acumulação de resíduos. A Figura 1 mostra um sistema de tratamento de RO básico usado no método de tratamento de RO de acordo com a presente invenção. Notar que a pro- dução de água ultrapura usando o método de tratamento de RO de acordo com a presente invenção necessita que o equipamento de RO 5 mostrado na Figura 1 tenha equipamentos a jusante incluindo meios de decarboxila- ção, um equipamento de permuta iônica, um equipamento elétrico de rege- 5 neração deionização, um equipamento de oxidação UV1 um equipamento de resina mista, e um ultrafiltro.

No método de tratamento de RO de acordo com a presente in- venção, um composto tendo um grupamento sulfo é adicionado à água natu- ral para tratamento de RO. Exemplos preferenciais do composto tendo um 10 grupamento sulfo incluem polímeros hidrossolúveis tendo grupamentos sul- fo. Exemplos de monômeros contendo um grupamento sulfo (-SO3H) que podem constituir semelhantes polímeros hidrossolúveis incluem ácidos sul- fônicos de dieno conjugados tais como ácido 2-metil-1,3-butadieno-1- sulfônico, monômeros de éter (met)alílico insaturado tendo um grupamento 15 sulfo tal como ácido 3-alilóxi-2-hidroxipropano sulfônico e ácido 3-metalilóxi- 2-hidroxipropano sulfônico, ácido (met)acrilamida-2-metilpropano sulfônico, ácido 2-hidroxi-3-acrilamadepropano sulfônico, ácido estireno sulfônico, áci- do metallil sulfônico, ácido vinil sulfônico, ácido alil sulfônico, e ácido isoami- Ieno sulfônico bem como seus sais. Exemplos dos polímeros hidrossolúveis 20 incluem homopolímeros destes monômeros contendo grupamento sulfo e seus copolímeros com monômeros não tendo grupamentos sulfo. Exemplos dos monômeros não tendo grupamentos sulfo incluem monômeros não- iônicos tais como isobutileno, amileno, acrilamida, e N-vinil formaldeído e monômeros contendo grupamento carboxila tais como ácido acrílico, ácido 25 metacrilico, ácido crotônico, ácido isocrotônico, ácido vinil acético, ácido a- trópico, ácido maléico, ácido fumárico, ácido itacônico, e ácido hidroxietilacrí- Iico bem como seus sais.

Exemplos de compostos contendo grupamento sulfo particular- mente preferenciais:

ácido poliestireno sulfônico como um homopolímero de ácido

estireno sulfônico;

um copolímero contendo ácido acrilamida-2-metilpropano sulfô- nico (AMPS) e ácido acrílico (AA) em uma razão de 10 a 30, 70 a 99% em mol;

um copolímero contendo AMPS, AA1 e N-vinilformamida em uma razão de 5 a 30, 40 a 90, 5 a 30% em mol;

um copolímero contendo ácido 3-aliloxi-2-hidroxipropano sulfôni-

co (HAPS) e AA em uma razão de 10 a 30, 70 a 99% em mol; e

um copolímero contendo HAPS, AA1 e ácido hidroxietilacrílico em uma razão de 10 a 30, 55 a 85, 5 a 15% em mol.

A adição de um composto tendo um grupamento sulfo à água 10 suprida a um equipamento de RO reduz a diminuição em um fluxo de mem- brana de RO. Os detalhes referentes ao mecanismo pelo qual isto pode o- correr são incertos; no entanto, isto é provável porque uma vez que um composto tendo um grupamento sulfo é adicionado à água suprida a um e- quipamento de RO1 o ferro contido em água suprida ao equipamento de RO 15 e o composto tendo um grupamento sulfo ligam um ao outro, reduzindo a adesão de ferro à membrana de RO.

O peso molecular médio em peso do polímero hidrossolúvel ten- do grupamentos sulfo é preferencialmente na faixa de 1.000 a 1.000.000 e mais preferencialmente na faixa de 10.00 a 100.000. Um peso molecular 20 médio em peso do polímero hidrossolúvel de menos de 1.000 resultaria em um efeito insuficiente de prevenir a adesão de ferro à membrana de RO. No entanto, um peso molecular médio em peso do polímero hidrossolúvel de mais de 1.000.000 faria com que a solução aquosa resultante tivesse uma viscosidade elevada, resultando em diminuição na facilidade de manuseio ou 25 adesão do próprio polímero hidrossolúvel à membrana de RO levando a di- minuição no fluxo.

O composto contendo grupamento sulfo é adicionado à água suprida ao equipamento de RO preferencialmente em uma concentração da ordem de 0,1 a 100 mg/L, em particular, da ordem de 1 a 10 mg/L.

No método de acordo com a presente invenção, o sistema de

água pode conter adicionalmente um composto de ácido polifosfórico inor- gânico tal como sódio hexametafosforato e tripolifosforato de sódio, um áci- do fosfônico tal como ácido hidoxietilideno difosfônico e ácido fosfonobutano tricarboxílico, ou um anticrosta ou um agente de controle de lodo comumente usado em tratamento de RO além do composto contendo grupamento sulfo. Exemplos de agentes de controle de lodo preferenciais incluem agentes que 5 protegem membranas de RO contra decomposição por oxidação, por exem- plo, agentes de cloro combinados de cloro e amônia, ácido sulfâmico, ou algum outro composto ligado ao cloro, compostos de isotiazolona, e agentes de controle de lodo contendo bromo tais como amida de dibromonitropropio- nato.

O local para adicionar o composto contendo grupamento sulfo e

os agentes descritos acima à água suprida ao equipamento de RO não é particularmente limitado; no entanto, geralmente é instalado como uma uni- dade a jusante de unidades de pré-tratamento tais como o filtro 2 e a torre de carbono ativo 3. Os agentes descritos acima rejeitam o agente de contro- 15 Ie de lodo são preferencialmente adicionados em uma maneira consistente. Por outro lado, o agente de controle de lodo pode ser adicionado em uma maneira consistente ou em uma maneira intermitente.

O método de acordo com a presente invenção é adequado es- pecialmente para água suprida ao equipamento de RO tendo um pH de 6 ou 20 maior, em particular, 7 ou maior. Quando o pH da água é 6 ou maior, em par- ticular, 7 ou maior, a ausência do composto contendo grupamento sulfo faz com que ferro tenha um efeito maior sobre a água, resultando em uma dimi- nuição significativa no fluxo.

O equipamento de RO usado no método de acordo com a pre- 25 sente invenção é configurado preferencialmente com um módulo de mem- brana de RO tendo um vaso sobre o qual é montado um elemento da mem- brana de RO tendo uma membrana de RO. Esta membrana de RO usada no equipamento de RO é uma membrana de separação de líquido que rejeita soluto e permite que o solvente permeie quando uma pressão igual ou maior 30 à pressão osmótica entre as soluções que saem através da membrana seja aplicada ao lado de alta concentração. Exemplos da estrutura de membrana da membrana de RO incluem membranas de polímeros tais como membra- nas compostas e membranas de separação de fases. Exemplos do material da membrana de RO incluem materiais de poliamida tais como poliamidas aromáticas, poliamidas alifáticas, e materiais compostos feitos de materiais de poliamida.

5 Não é imposta limitação particular sobre a forma do módulo da

membrana de RO. Formas aplicáveis incluem, por exemplo, um módulo de membrana tubular, um módulo de membrana lisa, um módulo de membrana espiral, e um módulo de membrana de fibra oca.

Quando uma membrana de RO é tratada com um melhorador da taxa de rejeição, a taxa de rejeição de matéria orgânica insolúvel em água e eletrólitos inorgânicos pode ser aprimorada.

Exemplos do melhorador da taxa de rejeição incluem polímeros hidrossolúveis tais como éter polivinil metílico, álcoois polivinílicos, e polieti- lenoimina, polifenóis tais como ácido tânico, os polímeros iônicos tendo um 15 peso molecular médio em peso de 100.000 descritos no Documento de Pa- tente 3 (por exemplo, poliamidina, polivinil amidina, e ácido poliestireno sul- fônico), e compostos tendo uma cadeia de polietileno glicol com um peso molecular médio em peso na faixa de 2000 a 6000. O método de acordo com a presente invenção é adequado especialmente quando um composto 20 aniônico é usado como o melhorador da taxa de rejeição. Isto porque uma membrana de RO tratada com um melhorador da taxa de rejeição aniônico se torna mais suscetível ao efeito do ferro.

Exemplos preferenciais de melhoradores da taxa de rejeição fei- to de um composto aniônico incluem polímeros hidrossolúveis aniônicos e 25 ácido tânico. Exemplos de polímeros hidrossolúveis aniônicos incluem polí- meros contendo grupamento carboxila tais como ácido poliacrílico e ácido polimetacrílico e polímeros contendo grupamento sulfonato tais como ácido poliestireno sulfônico, sulfato de dextrano, e ácido polivinil sulfônico.

Compostos tendo uma cadeia de polialquileno glicol com um grupamento aniônico introduzido também podem ser usados conveniente- mente como o melhorador da taxa de rejeição.

Exemplos de grupamentos de ânions introduzidos em cadeias de polialquileno glicol incluem o grupamento sulfo -SO3H1 grupamento car- boxila -COOH1 grupamento amino -NH2, e grupamento amônio quaternário - N+R3X".

O método para introduzir grupamentos sulfo em cadeias de poli- alquileno glicol é, por exemplo, um no qual epoxipropanol e sulfito de sódio são adicionados a uma solução aquosa de polietileno glicol, e em seguida estes componentes são deixados para reagir a 70 a 90°C sob refluxo de modo que será sintetizado polietileno glicol sulfonado expresso pela Fórmula [1] ou Fórmula [2],

o Ei

H(QOfaWfe)--Η) -f OH-CHO-I--«-íTNb*

1Γ7Ϊ~Τ

-m

© O

Ifc+ Op-CH-J-COOHiOHaI —- 0—j» -jj-oW

-Czj

Na Fórmula [1], a é preferencialmente na faixa de 50 a 150, e b é preferencialmente na faixa de 1 a 100.

Na Fórmula [2], c é preferencialmente na faixa de 1 a 100, d é preferencialmente na faixa de 50 a 150, e e é na faixa de 1 a 100.

Nas Fórmulas [1] e [2], (X, Y) é (H, CH2OH) ou (CH2OH, H). Polietileno glicol sulfonado não está limitado ao composto ex- presso pela Fórmula [1] ou Fórmula [2]; pode ser o composto expresso pela

Fórmula [3], o expresso pela Fórmula [4], ou semelhante.

o

H(OGHtCHft)--Η3-|-0"·Νί»+

O

•m

O O

+ _ Il ii

fto -O-S-COOH1OH2?- 0~S~0~N*+ H « D

o o

•143

Na Fórmula [3], f é preferencialmente na faixa de 50 a 150. Na Fórmula [4], g é preferencialmente na faixa de 50 a 150.

O uso de quaisquer dos compostos referidos como o ingrediente principal do melhorador da taxa de rejeição não somente leva a um aumento da taxa de rejeição de uma membrana de RO mas também possibilita a re- moção eficaz das moléculas orgânicas iônicas pequenas bem como boro e sílica, as quais são difíceis de remover com uma membrana de RO conheci- 5 da.

Embora um tratamento para aumentar a taxa de rejeição possa ser completado imergindo um módulo de membrana de RO em uma solução aquosa contendo um melhorador da taxa de rejeição, é preferencialmente completado jateando o lado primário do módulo da membrana de RO. O 10 tempo para cada tentativa de passar uma solução aquosa contendo um me- lhorador da taxa de rejeição é preferencialmente na faixa de 2 a 24 horas. Quanto maior for a concentração do melhorador da taxa de rejeição na solu- ção aquosa, mais curto poderá ser o tempo de jateamento; no entanto, altas concentrações do melhorador da taxa de rejeição possivelmente resultam 15 em um fluxo de permeação notavelmente diminuído. Embora a válvula de descarga de água permeada do módulo da membrana de RO possa ser fe- chada enquanto esta solução aquosa contendo um melhorador da taxa de rejeição esteja fluindo através do modulo, a descarga simultânea de água permeada e tratamento permitiria que o melhorador da taxa de rejeição fos- 20 se adsorvido sobre a membrana de RO de modo eficaz e uniformemente e também leva a tratamento eficaz com operação contínua do equipamento.

Neste caso, é preferencial que a pressão de operação usada ao suprir a solução aquosa contendo um melhorador da taxa de rejeição ao la- do primário do módulo da membrana de RO seja 0,3 MPa ou superior e que 25 a razão de [fluxo de permeado de água]/[suprimento da solução aquosa con- tendo um melhorador da taxa de rejeição] seja 0,2 ou superior. Isto possibili- ta o melhorador da taxa de rejeição entre em contato com a superfície da membrana de RO de modo eficaz, deste modo fazendo com que o melhora- dor da taxa de rejeição seja adsorvido sobre a membrana de RO de modo 30 eficaz e uniformemente.

Notar que o peso molecular médio em peso do polímero hidros- solúvel contendo grupamento sulfo e o melhorador da taxa de rejeição adi- cionado de acordo com a presente invenção é determinido analisando as soluções aquosas destes compostos por cromatografia de permeação por gel e em seguida calculando os pesos moleculares dos mesmos a partir do cromatograma obtido como os equivalentes do padrão de óxido de polietile- 5 no. O peso molecular médio em peso de compostos tendo um peso molecu- lar grande demais, para os quais não está disponível padrão de óxido de polietileno, pode ser determinado por dispersão da luz, ultracentrifugação, ou algum outro método analítico.

Exemplos

Nas partes que se seguem, a presente invenção é descrita em

mais detalhes com referência aos exemplos e exemplos comparativos dos mesmos.

Notar que, nos exemplos seguintes, as taxas de rejeição de substâncias iônicas foram calculadas usando a fórmula seguinte baseada em medições da condutividade elétrica.

Taxa de rejeição = 1 - (condutividade elétrica do fluido permeado x 2) / (condutividade elétrica do fluido suprido + condutividade elétrica do concentrado)

[Exemplo Comparativo 11 Água tendo a composição mostrada na Tabela 1 foi usada como

a água natural; a água natural foi submetida a um tratamento de RO com um equipamento de RO tendo uma célula de prova de pressão orientada para teste de topo de bancada para membranas lisas pequenas sob as condições de que a pressão de operação foi 0,75 MPa e a taxa de recuperação foi 25 30%. A membrana de RO usada com este equipamento de RO foi uma membrana de RO de poliamida aromática de pressão ultrabaixa "ES-20" fa- bricada pela Nitto Denko Corporation.

O fluxo medido (25°C; 0,75 MPa) e a taxa de rejeição do equi- pamento de RO são mostrados na Tabela 2. TTabeIa 11

Componente Concentração [mg/L] Na 216 Cl 303 IC 10 Fe Total 0,01 PH 6,0 [Exemplo Π

Um tratamento de RO foi conduzido sob as mesmas condições que no Exemplo Comparativo 1, exceto que um copolímero contendo AMPS 5 e AA em uma razão de 20:80% em mol (nas partes que se seguem, referido como "Polímero 1") foi adicionado à água natural de modo a ter uma concen- tração de 3 mg/L. O fluxo medido (25°C; 0,75 MPa) e a taxa de rejeição do equipamento de RO são mostrados na Tabela 2.

Conforme mostrado na Tabela 2, o Exemplo Comparativo 1 não 10 contendo Polímero 1, um composto contendo grupamento sulfo, apresentou uma diminuição no fluxo dependente do tempo apesar de que as condições impediram a formação de crostas de substâncias tais como cálcio, sílica, e magnésio. No entanto, conforme visto nos resultados para o Exemplo 1, a adição do composto contendo grupamento sulfo Polímero 1 reduziu esta di- 15 minuição no fluxo.

fExemplo Comparativo 21

A membrana de RO usada foi uma membrana de RO de polia- mida aromática de pressão ultrabaixa "ES-20" fabricada pela Nitto Denko Corporation; foi submetida ao seguinte tratamento para aumentar a taxa de 20 rejeição: deixou-se uma solução aquosa contendo polivinil amidina tendo um peso molecular de 3.000.000 em uma concentração de 1 mg/L passar atra- vés da membrana de RO em uma pressão de operação de 0,75 MPa e uma taxa de recuperação de 50% por 5 horas, e em seguida deixou-se uma solu- ção aquosa contendo sulfonato de poliestireno de sódio tendo um peso mo- 25 Iecular de 1.000.000 em uma concentração de 1 mg/L passar através da membrana de RO em uma pressão de operação de 0,75% e uma taxa de recuperação de 50% por 5 horas. As outras condições para o tratamento de RO foram as mesmas que no Exemplo Comparativo 1. O fluxo medido (25°C; 0,75 MPa) e a taxa de rejeição do equipamento de RO são mostrados na Tabela 2.

5 fExemplo 21

Um tratamento de RO foi conduzido sob as mesmas condições que no Exemplo Comparativo 2, exceto que polímero 1 foi adicionado à água natural de modo a ter uma concentração de 3 mg/L. O fluxo medido (25°C; 0,75 MPa) e a taxa de rejeição do equipamento de RO são mostrados na Tabela 2.

TExempIo Comparativo 31

A membrana de RO usada foi uma membrana de RO de polia- mida aromática de pressão ultrabaixa "ES-20" fabricada pela Nitto Denko Corporation; foi submetida ao seguinte tratamento para aumentar a taxa de rejeição: deixou-se uma solução aquosa contendo polivinil amidina tendo um peso molecular de 3.000.000 em uma concentração de 1 mg/L passar atra- vés da membrana de RO em uma pressão de operação de 0,75 MPa e uma taxa de recuperação de 50% por 20 horas, e em seguida se deixou uma so- lução aquosa contendo o polímero denominado Composto 2, o qual era poli- etileno glicol tendo um peso molecular de 4000 e grupamentos sulfonato fi- xados, em uma concentração de 0,1 mg/L passar através da membrana de RO em uma pressão de operação de 0,75% e uma taxa de recuperação de 50% por 20 horas. As outras condições para o tratamento de RO foram as mesmas que no Exemplo Comparativo 1. O fluxo medido (25°C; 0,75 MPa) e a taxa de rejeição do equipamento de RO são mostrados na Tabela 2. fExemplo 31

Um tratamento de RO foi conduzido sob as mesmas condições que no Exemplo Comparativo 3, exceto que ácido poliestireno sulfônico (nas partes que se seguem, referido como "Polímero 2") foi adicionado à água natural de modo a ter uma concentração de 3 mg/L. O fluxo medido (25°C;

0,75 MPa) e a taxa de rejeição do equipamento de RO são mostrados na Tabela 2. TExempIo 41

Um tratamento de RO foi conduzido sob as mesmas condições que no Exemplo 3, exceto que Kuriverter EC503 (um agente de controle de lodo de isotiazolona) fabricado pela Kurita Water Industries Ltd. foi adiciona- 5 do à água natural de modo a ter uma concentração de 1 mg/L. O fluxo medi- do (25°C; 0,75 MPa) e a taxa de rejeição do equipamento de RO são mos- trados na Tabela 2.

TExempIo Comparativo 41

A membrana de RO usada foi uma membrana de RO de polia- 10 mida aromática de pressão ultrabaixa "ES-20" fabricada pela Nitto Denko Corporation; foi submetida ao tratamento seguinte para melhorar a taxa de rejeição: deixou-se uma solução aquosa contendo ácido tânico tendo um peso molecular de 1000 em uma concentração de 100 mg/L passar através da membrana de RO em uma pressão de operação de 0,75 MPa e uma taxa 15 de recuperação de 50% por 1 hora. As outras condições para o tratamento de RO foram as mesmas que no Exemplo Comparativo 1. O fluxo medido (25°C; 0,75 MPa) e a taxa de rejeição do equipamento de RO são mostrados na Tabela 2. fExemplo 51

Um copolímero contendo HAPS e AA em uma razão de 20:80%

em mol (nas partes que se seguem, referido como "Polímero 3") foi adicio- nado à água natural de modo a ter uma concentração de 3 mg/L. As outras condições para o tratamento de RO foram as mesmas que no Exemplo Comparativo 4. O fluxo medido (25°C; 0,75 MPa) e a taxa de rejeição do e- 25 quipamento de RO são mostrados na Tabela 2. fExemplo 61

Um tratamento de RO foi conduzido sob as mesmas condições que no Exemplo 5, exceto que Kuriverter EC503 foi adicionado à água natu- ral de modo a ter uma concentração de 1 mg/L. O fluxo medido (25°C; 0,75 MPa) e a taxa de rejeição do equipamento de RO são mostrados na Tabela

2. ITabeIa 21

Fluxo de permeação Taxa de rejeição [m3/(m2 . d)] H 2 horas 100 ho¬ 750 ho¬ 2 horas 100 ho¬ 750 ho¬ ras ras ras ras Exemplo 0,79 0,73 0,68 0,981 0,979 0,977 Compara¬ tivo 1 Exemplo 1 0,79 0,80 0,79 0,984 0,987 0,987 Exemplo 0,62 0,61 0,59 0,992 0,983 0,971 Compara¬ tivo 2 Exemplo 2 0,60 0,59 0,58 0,991 0,989 0,989 Exemplo 0,53 0,50 0,49 0,990 0,980 0,968 Compara¬ tivo 3 Exemplo 3 0,53 0,51 0,49 0,990 0,988 0,987 Exemplo 4 0,53 0,53 0,53 0,990 0,990 0,989 Exemplo 0,63 0,60 0,55 0,989 0,982 0,978 Compara¬ tivo 4 Exemplo 5 0,63 0,60 0,56 0,988 0,987 0,985 Exemplo 6 0,63 0,63 0,62 0,989 0,989 0,988 Conforme mostrado na Tabela 2, os Exemplos Comparativos 1 a

4 contendo nenhum dos compostos contendo grupamento sulfo Polímero 1, Polímero 2, e Polímero 3, apresentou uma diminuição no fluxo dependente 5 do tempo, apesar de que as condições impediram a formação de crostas de substâncias tais como cálcio, sílica, e magnésio. No entanto, conforme visto nos resultados para os Exemplos 1 a 6, a adição de qualquer dos compostos contendo grupamento sulfo reduziu estas diminuições no fluxo. Entre os E- xemplos Comparativos 1 a 4 não contendo composto contendo grupamento 10 sulfo, as membranas de RO tratads com um melhorador da taxa de rejeição aniônico (Exemplos Comparativos 2 a 4) tenderam a experimentar uma di- minuição mais significante no fluxo; no entanto, estas diminuições no fluxo dependentes do tempo foram reduzidas pela adição de quaisquer dos com- postos contendo grupamento sulfo. Notar que o Exemplo 4 e o Exemplo 6 experimentaram uma diminuição adicionalmente reduzida no fluxo graças à adição do agente de controle de lodo. As diminuições no fluxo observadas nos Exemplos Comparativos 3 e 4 e nos Exemplos 3 e 5 são provavelmente 5 devidas ao uso de ácido tânico, o qual é mais biodegradável do que outros, como o melhorador da taxa de rejeição; estes melhoradores da taxa de re- jeição podem ter sido assimilados, deste modo promovendo o crescimento de micro-organismos. Por outro lado, as observadas nos Exemplos 4 e 6 foram mais brandas provavelmente devido à adição do agente de controle 10 de iodo.

[Exemplo Comparativo 51

Um tratamento de RO foi conduzido sob as mesmas condições que no Exemplo Comparativo 1, exceto que a água natural foi água tendo a composição mostrada na Tabela 3 e que ácido hexametafosfórico foi adicio- 15 nado como um anticrosta contra crostas de cálcio à água natural de modo a ter uma concentração de 4 mg/L. O fluxo medido (25°C; 0,75 MPa) e a taxa de rejeição do equipamento de RO são mostrados na Tabela 4.

[Tabela 31

Componente Concentração [mg/L] Ca 20 Na 235 Cl 339 IC 20 Fe Total 0,05 PH 6,0 [Exemplo 71

Um tratamento de RO foi conduzido sob as mesmas condições

que no Exemplo Comparativo 5, exceto que o polímero 1 foi adicionado à água natural de modo a ter uma concentração de 4 mg/L. O fluxo medido (25°C; 0,75 MPa) e a taxa de rejeição do equipamento de RO são mostrados na Tabela 4. TTabeIa 41

Fluxo de permeação Taxa de rejeição [m3/(m2 · d)] H 2 horas 100 ho¬ 750 ho¬ 2 horas 100 ho¬ 750 ho¬ ras ras ras ras Exemplo 0,73 0,69 0,63 0,984 0,982 0,980 Compara¬ tivo 5 Exemplo 7 0,73 0,72 0,72 0,984 0,985 0,984 Conforme mostrado na Tabela 4, o Exemplo Comparativo 5 não contendo o Polímero contendo grupamento sulfo 1 apresentou uma diminui- ção no fluxo dependente do tempo apesar de que continha uma anticrosta

contra crostas de cálcio, ácido hexametafosfórico, para prevenir que ocorram crostas de cálcio. No entanto, conforme visto nos resultados para o Exemplo

7, a adição do composto contendo grupamento sulfo reduziu esta diminuição no fluxo.

Embora a presente invenção tenha sido descrita em detalhes com referência a modalidades específicas, é evidente para os versados na técnica que uma variedade de modificações podem ser feitas sem se afastar do espírito e do âmbito da presente invenção.

O presente requerimento se baseia no Requerimento de Patente Japonesa arquivado em 24 de janeiro de 2007 (Requerimento de Patente Japonesa N0 2007-14206), o qual é por este incorporado por citação em sua totalidade.

Claims

1. Método para tratamento com uma membrana de osmose re- versa para tratar água natural contendo ferro a 1000 μg/L ou menos como ferro total com uma membrana de osmose reversa, compreendendo uma etapa de adicionar um composto tendo um grupamento sulfo à água natural.

2. Método para tratamento com uma membrana de osmose re- versa de acordo com a reivindicação 1, em que a membrana de osmose re- versa é tratada com um melhorador da taxa de rejeição.

3. Método para tratamento com uma membrana de osmose re- versa de acordo com a reivindicação 1, em que o tratamento com a mem- brana de osmose reversa é realizado sob a condição de que o pH da água natural é 6 ou mais.

4. Método para tratamento com uma membrana de osmose re- versa de acordo com a reivindicação 1, em que a água natural contém ferro em 10 a 1000 μg/L como ferro total.

5. Método para tratamento com uma membrana de osmose re- versa de acordo com a reivindicação 1, em que a água natural contém ferro em 10 a 300 μg/L como ferro total.

6. Método para tratamento com uma membrana de osmose re- versa de acordo com a reivindicação 1, em que a água natural contém ferro em 10a 100 μg/L como ferro total.

7. Método para tratamento com uma membrana de osmose re- versa de acordo com a reivindicação 1, em que a água natural é submetida a um pré-tratamento, e em seguida o composto tendo um grupamento sulfo é adicionado à água natural.

8. Método para tratamento com uma membrana de osmose re- versa de acordo com a reivindicação 7, em que o pré-tratamento inclui no mínimo um tratamento com carbono ativo.

9. Método para tratamento com uma membrana de osmose re- versa de acordo com a reivindicação 1, em que o composto tendo um gru- pamento sulfo é um polímero hidrossolúvel tendo um grupamento sulfo.

10. Método para tratamento com uma membrana de osmose reversa de acordo com a reivindicação 9, em que o composto tendo um gru- pamento sulfo é um polímero composto de um monômero tendo um grupa- mento sulfo.

11. Método para tratamento com uma membrana de osmose re- versa de acordo com a reivindicação 9, em que o composto tendo um gru- pamento sulfo é um copolímero composto de um monômero tendo um gru- pamento sulfo e um monômero não tendo grupamento sulfo.

12. Método para tratamento com uma membrana de osmose rever- sa de acordo com a reivindicação 10 ou 11, em que o monômero tendo um gru- pamento sulfo é no mínimo um selecionado entre o grupo consistindo de um monômero de éter (met)alílico insaturado tendo um grupamento sulfo, ácido (met)acrilamida-2-metilpropano sulfônico, ácido 2-hidroxi-3~acrilamidapropano sulfônico, ácido estireno sulfônico, ácido metalil sulfônico, ácido vinil sulfônico, ácido alil sulfônico, ácido isoamileno sulfônico, e seus sais.

13. Método para tratamento com uma membrana de osmose reversa de acordo com a reivindicação 11, em que o monômero não tendo grupamento sulfo é no mínimo um selecionado entre o grupo consistindo de isobutileno, amileno, acrilamida, e N-vinil formaldeído, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido crotônico, ácido isocrotônico, ácido vinil acético, ácido a- trópico, ácido maléico, ácido fumárico, ácido itacônico, ácido hidroxietilacríli- co, e seus sais.

14. Método para tratamento com uma membrana de osmose reversa de acordo com a reivindicação 11, em que o composto tendo um grupamento sulfo é no mínimo um selecionado entre o grupo consistindo de ácido poliestireno sulfônico como um homopolímero de ácido estireno sulfô- níco, um copolímero contendo ácido acrilamida-2-metilpropano sulfônico (AMPS) e ácido acrílico (AA) em uma razão de 10 a 30, 70 a 90% em mol, um copolímero contendo AMPS, AA, e N-vinilformamida em uma razão de 5 a 30, 40 a 90, 5 a 30% em mol, um copolímero contendo ácido 3-aliloxi-2- hidroxipropano sulfônico (HAPS) e AA em uma razão de 10 a 30, 70 a 90% em mol, e um copolímero contendo HAPS, AA, e ácido hidroxietilacrílico em uma razão de 10 a 30, 55 a 85, 5 a 15% em mol.

15. Método para tratamento com uma membrana de osmose reversa de acordo com a reivindicação 9, em que o peso molecular médio em peso do polímero hidrossolúvel tendo um grupamento sulfo é na faixa de 1.000 a 1.000.000.

16. Método para tratamento com uma membrana de osmose reversa de acordo com a reivindicação 1, em que o composto tendo um gru- pamento sulfo é adicionado à água natural de modo a ter uma concentração na faixa de 0,1 a 100 mg/L.

17. Método para tratamento com uma membrana de osmose reversa de acordo com a reivindicação 1, em que no mínimo um selecionado entre o grupo consistindo de um ácido polifosfórico inorgânico, um ácido fos- fônico, uma anticrosta, e um agente de controle de lodo é adicionado à água natural.

18. Método para tratamento com uma membrana de osmose reversa de acordo com a reivindicação 2, em que o melhorador da taxa de rejeição é no mínimo um selecionado entre o grupo consistindo de éter poli- vinil metílico, um álcool polivinílico, polietilenoimina, ácido tânico, poliamidi- na, polivinil amidina, ácido poliestireno sulfônico, e um composto tendo uma cadeia de polietileno glicol, a cadeia de polietileno glicol referida tendo um peso molecular médio em peso na faixa de 2000 a 6000.