BRPI0912872A2

BRPI0912872A2 - química para controle de micríbio eficaz com corrosão em fase de gás reduzida em sistema de processamento de polpa & papel

Info

Publication number: BRPI0912872A2
Application number: BRPI0912872-7A
Authority: BR
Inventors: Mark Nelson; Marko Kolari; Juhana Ahola
Original assignee: Kemira Oyj
Priority date: 2008-05-23
Filing date: 2009-05-26
Publication date: 2020-08-18
Also published as: US20090291023A1; WO2009143511A1; EP2297046A1; PT2297046E; US8986606B2; RU2507161C2; CA2725204A1; CA2725204C; CN102036921A; BRPI0912872B1; PL2297046T3; CN102036921B; ES2442340T3; EP2297046B1; RU2010152432A

Abstract

QUÍMICA PARA CONTROLE DE MICRÓBIO EFICAZ COM CORROSÃO EM FASE DE GÁS REDUZIDA EM SISTEMA DE PROCESSAMENTO DE POLPA & PAPEL. Processos para controle de crescimento de biofilme ou microorganismo em um sistema aquoso tal como um sistema de fabricação de polpa, papel ou tábua são descritos em que uma hidantoína halogenada é adicionada ao sistema aquoso em combinação com haloamina, dióxido de cloro ou uma combinação dos mesmos. A hidantoína halogenada é preferivelmente uma dialquil hidantoína completamente ou parcialmente halogenada, e mais preferivelmente 5,5-dimetil hidantoína ou 5-metil-etil hidantoína. A haloamina é preferivelmente uma monoaloamina, dialoamina, trialoamina, ou uma combinação das mesmas, e mais preferivelmente monocloramina, monobromamina, bromocloroamina ou uma combinação das mesmas. a hidantoína halogenada é preferivelmente adicionada ao sistema aquoso em porções do sistema suscetíveis a corrosão de fase de gás, tal como a alça curta do sistema (200), e a haloamina e dióxido de cloro são preferivelmente adicionados a outras porções do sistema. A hidantoína halogenada e haloamina e/ou dióxido de cloro mantém boa compatibilidade entre si na ausência de cloro livre em excesso.

Description

f “QUÍMICA PARA CONTROLE DE MICRÓBIO EFICAZ COM CORROSÃO EM FASE DE GÁS REDUZIDA EM SISTEMA DE PROCESSAMENTO DE POLPA & PAPEL" ' CAMPO DA INVENÇÃO Este pedido refere-se a métodos químicos melhorados para controle de micróbio emsistemas aquosos, e em particular em sistemas de processamento de papel e polpa.

ANTEDEDENTE DA INVENÇÃO ; Um problema comum em sistemas de processamento de polpa e papel é a forma- ção de biofilme ou lodo em superfícies dos componentes de sistemas. Biofilme é causada f por bactérias nas várias águas de processo no sistema. Bactérias na água podem existir em uma forma flutuante livre (conhecida como planctônica) ou podem ser ligadas às superfícies (conhecidas como séssil). Certas bactérias nas águas de processo tais como Deinococcus e Meiothermus preferem o estado séssil e são formadoras de biofilme particularmente efica- zes. Estas bactérias, se presentes em quantidades suficientes, podem rapidamente ligar-se à superfícies de sistema e preparação em níveis indesejáveis. Biofilme causa vários problemas nestes sistemas. Por exemplo, massas de biofilme que desprendem-se de superfícies de sistema podem ser realizadas nas águas de polpa e formadas na folha de papel. As massas de biofilme enfraquecem a folha de papel formada e podem causar desgaste ou causar buracos no papel. Clarear os desgastes ou remover as seções danificadas resulta no tempo de inativação do sistema, produto de papel perdido, eficiência reduzida e custos aumentados. É, portanto, desejável em ambos, minimizar as bactérias nas águas de processo e prevenir a formação de biofilme nas superfícies de sis- tema. Um método tradicional para controlar os problemas de biofilme é adicionar substân- cias químicas de controle de micróbio às águas de processo. Hidantoínas halogenadas, tal como bromociorodimetilidantoina, são agentes de controle de micróbio conhecidos. Sweeny e outro (Patente U.S. No. 6.429.181) ensina que hidantoínas parcialmente halogenadas tal como monociorodimetilidantoína (MCDMH) são eficazes na neutralização de micróbios em sistemas de polpa e papel sem efeitos adversos nos aditivos químicos usados no sistema. Hidantoínas halogenadas são eficazes na neutra- lização de bactérias no estado séssil e prevenção de formações de lodo, porém são mais ' 30 —carasdo que alguns outros métodos conhecidos de controle de micróbio químico. Haloaminas, tais como cloraminas e bromaminas, são da mesma forma substâncias ] químicas conhecidas para controle de micróbio. Haloaminas podem ser formadas combi- nando-se uma fonte de amônio, tal como sulfato de amônio, cloreto de amônio, brometo de amônio, fosfato de amônio, nitrato de amônio ou qualquer outro sal de amônio, incluindo uréia, com um oxidante tal como hipoclorito de sódio. Haloaminas são menos caros de pro- duzir do que hidantoínas halogenadas e estão, portanto, tornando-se uma substância quími- ca mais preferida para controle de micróbio de sistemas de processamento de polpa e papel.

" Haloaminas são eficazes na minimização dos níveis de bactérias planctônicas nas águas de processo e prevenção da formação de lodo em superfícies de sistema, porém quando em À sua fase de vapor podem ser muito corrosivas a componentes de sistemas. A tendência de evaporação de haloaminas pode ser ordens de magnitude maiores do que de hipoclorito de sódio.

Outros tipos de controles de química, tal como dióxido de cloro, podem da mesma F forma ser usados para controle de micróbio. Dióxido de cloro é um bom biocida visto que a eficácia bactericida de CIO, não é substancialmente influenciada por pH, e CIO, não fornece : subprodutos de desinfecção tóxicos. Dióxido de cloro, entretanto, quando dosado em água de processo permanece na forma gasosa e desse modo passa pela mesma corrosão de fase de gás emitida como haloaminas.

Além disso, foi constatado que as bactérias que permanecem em sistemas tratados por haloamina ou dióxido de cloro, tais como em câmaras de baixa circulação, são algumas dos piores formadores de lodo. Nos casos onde a química de haloamina ou dióxido de cloro tem perdido controle de micróbio, uma erupção de lodo principal rápida tem ocorrido. Ra- zõÕes típicas para perda de controle incluem o fracasso de equipamento de alimentação ou subdosagem para reduzir o custo.

Corrosão é uma preocupação particular na "alça curta," ou seção de circulação cur- ta, de uma máquina de papel, e na prensagem subsequente e seção de secagem. Em um processo de papel e polpa típico, matéria-prima de polpa é passada em uma caixa de entra- da, que distribui a matéria-prima de polpa em um arame móvel em uma seção de formação. A folha de papel é formada na seção de formação e em seguida enviada às prensas e seca- dores para terminar. A alça curta é um sistema que recircula e recicla água em excesso da matéria-prima de polpa. A água em excesso é coletada em uma cova de arame na seção de formaçãoe em seguida uma porção principal da mesma é recirculada outra vez na caixa de entrada para reuso. Embora muitos tanques, linhas e outras estruturas imersas de sistemas de papel e polpa sejam tipicamente formados a partir de aço inoxidável à prova de ácido, muitos componentes acima do nível de superfície de água, e na seção de secador e pren- sagem, são formados a partir de materiais de aço mais moderados. Especialmente, estes ' 30 componentes são desse modo afetados adversamente por corrosão de fase de gás quando substâncias químicas de dióxido de cloro ou haloamina são utilizadas para controle de mi- ] cróbio. Na prática, economias de custo que resultam em usar dióxido de cloro ou haloami- nas para controle de micróbio superam a preocupação da corrosão de fase de gás nestes sistemas. Todavia, seria desejável empregar um método químico para controle de micróbio que beneficia-se das economias de custo obteníveis pelo uso de dióxido de cloro ou haloa- minas e que simultaneamente minimiza a corrosão de fase de gás de componentes de aço

: da máquina.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO Í Processos para controle de microorganismo ou biofilme em um sistema aquoso tal como um sistema de fabricação de polpa, papel ou tábua são descritos em que uma hidan- —toína halogenada é adicionada ao sistema aquoso em combinação com haloamina, dióxido de cloro ou uma combinação dos mesmos. . A hidantoína halogenada é preferivelmente uma dialquil hidantoína completamente ou parcialmente halogenada, e mais preferivelmente 5,5-dimetil hidantoína ou 5-metil-5-etil ã hidantoína clorada.

A haloamina é preferivelmente uma monoaloamina, dialoamina, trialoamina, ou uma combinação das mesmas, e mais preferivelmente monocloramina, monobromamina, bromo- cloroamina ou uma combinação das mesmas, formadas combinando-se uma fonte de amô- nio e um oxidante.

A hidantoína halogenada é preferivelmente adicionada ao sistema aquoso nessas porções do sistema suscetível a corrosão de fase de gás, tal como a alça curta do sistema, e o dióxido de haloamina e/ou cloro são preferivelmente adicionados a outras porções do sistema.

A hidantoína halogenada e dióxido de cloro e/ou haloamina mantêm boa compatibi- lidade entre si na ausência de excesso de cloro livre.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A FIG. 1 é um diagrama esquemático simplificado de um sistema de processamen- to de polpa e papel.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO Práticas atuais mostraram que manter a alça curta da máquina de papel livre de bi- ofime com química de dióxido de cloro ou haloamina para controle de micróbio requer a adição contínua ou periódica de dióxido de cloro ou haloamina na alça curta de máquina de papel. Isto representa um risco significante para corrosão de fase de gás. Surpreendente- mente, foi constatado que a corrosão na alça curta de máquina de papel pode ser eliminada ou pelo menos acentuadamente reduzida por aplicação contínua ou periódica de química de ' 30 hidantoína halogenada, sem dióxido de cloro ou haloaminas presente na alça curta ou na presença de baixos níveis de dióxido de cloro ou haloaminas na alça curta. As baixas quan- Ú tidades de dióxido de cloro ou haloamina na alça curta reduzem o risco quanto à corrosão de fase de gás, enquanto adição de hidantoína halogenada mantém a alça curta livre de lodo, fornecendo o benefício de baixo custo total. A combinação destas substâncias quími- casnão compromete a eficácia do controle de micróbio no sistema. As baixas quantidades de dióxido de cloro ou haloamina na alça curta podem ser devido ao baixo nível de dosagem na alça curta, ou devido ao antecedente, por exemplo, dióxido de cloro ou haloamina resi-

7 dual fluindo na alça curta de outras porções do processo. O presente pedido é direcionado a uma química de dióxido de cloro ou haloamina L com base no método de controle de micróbio para uso em sistemas de processamento de papel e polpa. O método de dióxido de cloro ou haloamina de acordo com uma modalidade dainvenção utiliza a química de hidantoína halogenada com base no controle de crescimen- to de biofilme e micróbio em porções selecionadas do sistema onde a corrosão de fase de gás a partir de dióxido de cloro ou a haloamina em sua fase gasosa ocorreria de outra ma- neira, tal como na alça curta do sistema de processamento de papel e polpa. Outras áreas . sensíveis para corrosão de fase de gás são a seção de prensa e seção secadora. Da mes- ma forma, áreas de água de chuvarada na alça curta ou seção de prensa são propensas à corrosão de fase de gás. As características e vantagens da presente invenção são descritas abaixo com respeito a possíveis modalidades em um sistema de processamento de papel e polpa, entretanto, como será reconhecido por aqueles de experiência ordinária na técnica, múltiplas outras modalidades são possíveis e capazes pela seguinte descrição.

Como descrito acima, foi conhecido que um dentre haloaminas, dióxido de cloro ou hidantoínas halogenadas pode ser usado para controle de micróbio em águas de máquina de papel e polpa. Uso de mais do que uma destas substâncias químicas no mesmo sistema, entretanto, não foi praticado. Além disso, previamente não houve evidência que dióxido de cloro ou haloaminas é compatível com hidantoínas halogenadas. Ao contrário, literatura pré- viaencorajao uso cuidadoso de cloro ao praticar a química de haloamina para controle de micróbio de máquina de papel. Por exemplo, é conhecido que concentrações equimolares de brometo de amônio e cloro ativo, ou concentrações equimolares de outros sais de amô- nio e cloro ativo, deveriam ser usadas para produzir o produto de haloamina benéfico. Rela- ções altas de cloro ativo para nitrogênio não produzirão as monoaloaminas benéficas. Des- —semodo, foi previamente pensado que as hidantoínas halogenadas não deveriam ser usa- das no mesmo sistema como químicas de dióxido de cloro ou haloamina, porque acreditou- se que uma ou ambas destas substâncias químicas seriam consumidas ou degradadas pela outra, resultando no desempenho de controle de micróbio adverso por estas químicas. Co- mo discutido abaixo, entretanto, os requerentes surpreendentemente descobriram que estas ' 30 — substâncias químicas podem ser adicionadas no mesmo sistema, sem um número substan- cial de reações cruzadas prejudiciais, se as substâncias químicas são preparadas em rela- S ções compatíveis e se não há excesso substancial de cloro livre na água. As hidantoínas halogenadas desse modo reduzem a corrosão de fase de gás no sistema sem comprometer a eficiência de controle de micróbio total no sistema.

Em uma modalidade, o sistema de controle de crescimento de biofilme e micróbio de química de hidantoína halogenada e dióxido de cloro ou haloamina combinada é empre- gado em um sistema de processamento de papel e polpa tal como aquele ilustrado na Fig. 1.

' Em uma modalidade preferida, haloamina (cloramina ou bromamina) é utilizada em combinação com hidantoína halogenada no sistema de processamento de papel e polpa. : Nesta modalidade, a haloamina é preferivelmente uma cloramina, que pode ser formada combinando-se um sal de amônio e uma fonte de cloro ativo. Um sal de amônio preferido é 5 —sulfatodeamônioe uma fonte de cloro preferida é hipoclorito de sódio. Quando o sulfato de amônio e hipoclorito de sódio são combinados em condições alcalinas, a monocloramina y (MCA) é formada. Em outra modalidade preferida, o sal de amônio é brometo de amônio. Quando combinado com hipoclorito de sódio em condições alcalinas, uma haloamina con- ã tendo bromo (bromamina, BA) é formada.

Uma hidantoína halogenada preferida é uma dialquil hidantoína completamente ou parcialmente halogenada, tal como 5,5-dimetil hidantoína ou 5-metil-5-etil hidantoína. Uma hidantoína halogenada mais preferida é monoclioro-5,5-dimetilidantoína, MCDMH, que pode ser formada combinando-se uma hidantoína líquida e hipoclorito de sódio de acordo com o processo descrito na Patente U.S. No. 6.429.181, Sweeny e outro, a descrição da qual está incorporada aqui por referência. Outras hidantoínas halogenadas que poderiam ser usadas nos processos descritos aqui incluem clorobromo-5,5-dimetilidantoina, dicloro-5,5- dimetilidantoina, dibromo-5,5-dimetilidantoina, monobromo-5,5-dimetilidantoina, uma dialquil! hidantoína parcialmente halogenada formada misturando-se dialquil hidantoína com um oxi- dante contendo halogênio, ou uma combinação dos mesmos.

Embora a haloamina e/ou hidantoína halogenda possam ser formadas combinando- se as composições de precursor nas águas de processo, é preferível pré-formar a haloami- na e a hidantoína halogenada e em seguida adicioná-las às águas de processo.

Para sistemas onde o dióxido de cloro é usado em combinação com hidantoína ha- logenada, dióxido de cloro pode ser formado em-sítio, por exemplo, em máquina de papel comum gerador em-sítio, a partir de precursores ou alternativamente adquiridos a partir do processo de alvejamento de moinho de polpa.

Química de dióxido de cloro ou haloamina para controle de micróbio é geralmente utilizada ao longo do sistema para minimizar os níveis de bactérias de planctônicas no sis- tema e para prevenir a formação de biofilme nas superfícies de sistema. O dióxido de cloro ' 30 ou haloamina pode ser adicionado em quase qualquer ponto no sistema para geralmente manter o controle de micróbio ao longo do sistema. Nesta modalidade, o dióxido de cloro ou ' haloamina não é preferivelmente adicionado à alça curta, embora seja possível para quanti- dades pequenas de dióxido de cloro ou haloamina ser adicionado na alça curta contanto que as concentrações sejam bastante baixas para minimizar o risco de corrosão de fase de gás dehaloamina/dióxido de cloro nas seções de secador, prensa e/ou alça curta do sistema: Referindo-se agora ao sistema de processamento de papel e polpa exemplar 100 como mostrado na Fig. 1 apenas para propósitos ilustrativos, a polpa de moinho de polpa

7 110, polpadores 120, e sistema interrompido 130 é bombeada para a câmara de mistura da máquina de papel 140. ' A polpa é em seguida bombeada à alça curta 200 do sistema 100, que inclui a caixa de entrada 210 formando seção 220 e cova de arame 230. Folhas de papel são formadas na seçãodeformação 220 e enviadas às prensas e secadores 300. Uma parte de água recuperada e fibras residuais, não formadas de cova de arame " 230 retorna para caixa de entrada 210, visto que a outra parte da água recuperada e as fi- bras residuais, não formadas saem da alça curta 200 e são bombeadas ao silo de água É branca 240 e combinam com água e fibras que veem do poço do rolo de sucção 150 em save-all 160. Save-all 160 concentra as fibras residuais como matéria-prima recuperada 180 e recircula a matéria-prima recuperada 180 para a câmara de mistura da máquina de papel

140. Água é recuperada na seção de recuperação de água 170 e reusada como água de diluição 190 para importar polpa de moinho de polpa 110, nos polpadores 120 e na câmara de mistura de máquina de papel 140. Uma parte pequena de água em seção de recupera- çãode água 170 é enviada para tanque de água de chuva 400 e usada em chuvas, por e- xemplo, na seção de formação 220.

Químicas para controle de micróbio no sistema 100 podem ser injetadas em pontos múltiplos ao longo do sistema. Exemplar, porém significa limitar, pontos de injeção ilustrados na Fig. 1 incluem: Ponto de injeção A: em polpadores 120 ou corrente a montante/a jusante das cor- rentes do processo dos polpadores Ponto de injeção B: em sistema interrompido 130, ou correntes de processo a mon- tante/a jusante dos vasos neste; Ponto de injeção C: em poço do rolo de sucção 150, ou correntes de processo a —montante/ajusante do poço do rolo de sucção; Ponto de injeção D: em seção de recuperação de água 170; Ponto de injeção E: em cova de arame 230 (na alça curta 200), ou correntes de processo a montante/a jusante da cova Ponto de injeção F: em câmara de mistura de máquina de papel 140, ou correntes ' 30 de processoamontante/a jusante da câmara; e Ponto de injeção G: tanque de água de chuva 400, ou correntes de processo a i montante/a jusante do tanque. Em uma modalidade, haloamina é adicionada aos pontos de injeção A, B/ Ce D. Como discutido acima, a haloamina poderia ser substituída com, ou usada juntamente com, controles de química de dióxido de cloro. Hidantoína halogenada é preferivelmente adicio- nada em cova de arame 230 no ponto de injeção E, em câmara de mistura de máquina de papel 140 no ponto de injeção F, e tanque de água de chuva 400 no ponto de injeção G.

: Alternativamente, entretanto, hidantoína halogenada é adicionada apenas em cova de ara- me 230 no ponto de injeção E. Será reconhecido que o sistema pode incluir pontos de inje- í ção adicionais não descritos acima, ou que um ou mais dos pontos de injeção descritos a- cima poderia ser omitido do sistema. Tabelas 1 e 2 dos Exemplos 1 e 2 abaixo demonstraram que a corrosão de fase de gás é minimizada se a relação de hidantoína halogenada para haloamina/dióxido de cloro for mantida a cerca de 4:1 ou maior (com base em teor de cloro ativo total). Será entendido, entretanto, que os dados fornecidos nestes exemplos foi derivado em condições de labora- : tório, e que um técnico versado poderia determinar as relações apropriadas de hidantoína —halogenada para haloamina/dióxido de cloro que minimizaria a corrosão de fase de gás em sistemas de polpa e papel atuais.

Como discutido, em uma modalidade uma haloamina preferida para uso no proces- so é MCA. Outra haloamina preferida é uma haloamina contendo bromo (bromamina, BA). À MCA ou BA é preferivelmente adicionada em um processo contínuo, e é preferivelmente alimentada para fornecer uma concentração de cloro ativa total dentre cerca de 0,1-5 pom ao longo das porções tratadas por haloamina. Mais preferivelmente, a concentração de cloro ativa nestas porções do sistema é cerca de 0,75-2 ppm.

Alternativamente, dosagem de intermitente poderia ser usada para introduzir a ha- loamina à corrente de processo. Uma concentração preferida para MCA ou BA em um tal sistema seria cerca de 1-10 ppm, com 3-7 ppm sendo particularmente preferida. As dosa- gens intermitentes seriam preferivelmente alimentadas durante cerca de 3-30 minutos a ca- da cerca de 6-24 vezes por dia, e são mais preferivelmente alimentadas durante cerca de 5- 15 minutos a cada cerca de 12-24 vezes por dia. Dosagem de intermitente, como referido aqui, é um termo conhecido por alguém versado na técnica e refere-se a dosagem periódica, ouem batelada, de substâncias químicas no sistema, visto que comparada com um método de dosagem contínuo como descrito acima.

Como discutido em uma modalidade, o controle de química de dióxido de cloro é usado. Dióxido de cloro é preferivelmente adicionado em um processo contínuo, e é preferi- velmente alimentado para fornecer uma concentração de cloro ativa total dentre cerca de Tr 30 0,1-10ppm ao longo das porções tratadas do sistema. Mais preferivelmente, a concentração de cloro ativa nestas porções do sistema é cerca de 1-4 ppm.

é Alternativamente, dosagem intermitente poderia ser usada para introduzir o dióxido de cloro à corrente de processo. Uma concentração preferida para CIO, em um tal sistema seria cerca de 1-15 ppm, com 3-7 ppm sendo particularmente preferida. As dosagens inter- mitentes seriam preferivelmente alimentadas durante cerca de 3-30 minutos a cada cerca de 6-24 vezes por dia, e são mais preferivelmente alimentadas durante cerca de 5-15 minutos a cada cerca de 12-24 vezes por dia.

' A hidantoína halogenada é preferivelmente usada em porções alvejadas do sistema onde corrosão de fase de gás é mais de uma preocupação, isto é, em porções do sistema E que têm componentes formados a partir de aço inoxidável não à prova de ácido de e outros graus de aço mais moderados.

A alça curta 200 é um local particularmente preferido para dosara química de hidantoína halogenada, por causa do potencial para volatilização e por causa dos componentes na prensa subsequente e seção secadora tem um risco elevado de t corrosão de fase de gás.

Outro local preferido para hidantoína halogenada está no tanque de água de chuva da máquina de tábua ou papel 400, visto que esta água é frequentemente - usada nos chuveiros da mesma forma na alça curta ou seção de prensa e está em risco de possível volatilização de dióxido de cloro ou haloamina.

A hidantoína halogenada, que em uma modalidade é parcialmente hidantoína halo- genada, tal como MCDMH, é preferivelmente dosada por dosagem intermitente no sistema.

A MCDMH é preferivelmente dosada para fornecer uma concentração de cloro ativo de 1-15 ppm na corrente a ser tratada.

Uma dosagem preferida é 3-8 ppm como cloro ativo.

As do- sagens intermitentes são preferivelmente feitas em cerca de 1-12 vezes por dia durante cer- ca de 5-90 minutos cada.

Mais preferivelmente, as dosagens intermitentes são adicionadas cerca de 3-6 vezes por dia durante cerca de 15-45 minutos cada.

Alternativamente, a MCDMH poderia ser adicionada em um processo contínuo, e é preferivelmente alimentada para produzir uma concentração de cloro ativo mínima dentre cercade0,1-5 ppm na corrente a ser tratada.

Mais preferivelmente, a concentração de cloro ativo total na corrente de processo é cerca de 0,5-2 ppm.

Todas as concentrações expres- sas aqui referem-se a cloro ativo na corrente de processo a ser tratada.

Como discutido, embora as hidantoínas halogenadas sejam mais caras de produzir do que as haloaminas ou dióxido de cloro e desse modo não como atraente uma escolha no controlede níveis de bactérias planctônicas nas águas de processamento de polpa e papel, geralmente utilizando-se o controle de haloamina ou dióxido de cloro ao longo da maior par- te do sistema e utilizando-se o controle de hidantoína halogenada em porções selecionadas do sistema, é possível tirar a vantagem do custo e vantagens bactericidas do dióxido de clo- ro ou haloamina enquanto da mesma forma utilizando hidantoínas halogenadas para mini- mizara corrosão de fase de gás da maquinaria da polpa & papel.

O uso de hidantoínas ha- logenadas na alça curta 200, por exemplo, resulta em menos haloamina ou dióxido de cloro : no transporte pelos sistemas de secador e prensa, que são especialmente propensos à cor- rosão de fase de gás.

Será reconhecido que embora seja preferível utilizar apenas química de hidantoína —halogenadaem áreas propensas à corrosão de fase de gás tais como pontos de injeção E e G mostrados na Fig. 1 (por causa do custo mais alto atual do uso de química de hidantoína halogenada quando comparado à química de dióxido de cloro ou haloamina), devido às

Ú compatibilidades químicas previamente não reconhecidas e surpreendentes descritas aqui, a química de hidantoína halogenada poderia ser usada com a química de dióxido de cloreto ] ou haloamina em outras partes do sistema de papel e polpa.

A química de hidantoína halo- genada, de fato, seria usada com química de dióxido de cloreto ou haloamina ao longo do sistema total e poderia ser adicionada em quaisquer dos pontos de injeção (A > G) ilustra- dos na Fig. 1 ou em outros pontos de injeção não mostrados na Fig. 1. . Os seguintes exemplos não limitantes demonstram a corrosão de fase de gás redu- zida que resulta quando dióxido de cloro ou haloaminas são usados em combinação com í hidantoínas halogenadas.

Estes exemplos da mesma forma ilustram a compatibilidade sur- —preendente entre dióxido de cloro ou haloaminas e hidantoínas halogenadas.

As hidantoínas halogenadas desse modo reduzem a corrosão da fase de gás em um sistema aquoso sem comprometer a eficiência mortal das outros biocidas no sistema.

EXEMPLO 1: Esta experiência de laboratório foi feita com água circulante coletada a partir de uma máquina de papel produzindo papel fino revestido de polpa de bétula, pinheiro e euca- lipto.

O teor de bactéria aeróbica da amostra foi medido com Plate Count Agar (PCA) e tem- po de incubação de 2 dias a 45ºC.

A amostra continha bactérias aeróbicas em uma concen- tração de 5.000 CFU/ml.

O pH da amostra foi 7,5. Água de circulação de máquina de papel foi dividida em 7 béqueres de vidro.

Uma placa de aço foi colocada horizontalmente no topo decada béquer.

Placas de metal usadas neste estudo foram aço de carbono EN 10149-2 (C 0,058%, Si 0,183%, Mn 1,79%, Al 0,035%, Ti 0,127%). Substâncias químicas frescas foram preparadas justamente antes da experiência.

Uma solução a 15% de dimetilidantoína foi misturada equimolar com hipoclorito de sódio, rendendo uma mistura de monocloro-dimetilidantoína (MCDMH) com um teor de cloro ativo total de 5,6%, Uma solução de sulfato de amônio diluída, pH ajustou em 9,5, foi misturada equimolar com hipoclorito de sódio, para produzir uma solução de monocloramina (MCA) com um teor de cloro ativo total de 1,0%. As substâncias químicas foram dosadas nos béqueres na base de teor de cloro ati- vo total.

Os béqueres foram mantidos em repouso na tabela em temperatura ambiente. 60 ' 30 minutos depois da dosagem inicial, a eficácia mortal foi medida revestindo-se uma amostra de cada béquer (PCA, 45ºC, 2 d). A dosagem de substância química foi repetida 6 horas : depois, com as mesmas dosagens.

As placas de aço foram regularmente observadas e qualquer sinal de corrosão de fase de gás registrado.

Tabela 1 ilustra a eficácia bactericida relativa e corrosão de fase de gás de MCDMH, —MCA,eMCDMH em combinaçãocom MCA em água de circulação de máquina de papel.

TABELA 1

' (mg/l, Cl ativo | de contato 60|mul. (mg/l, Cl | gás de amostras de total) minutos) ativo total) teste de aço 1 dia 4 dias eso agr dg

RR O mr E e ee] pers E o o e a a e

ERA A

FERA MCA = monociloramina, MCDMH = monocloro-5,5-dimetilidantoína Depois de um dia, as amostras de teste de aço no topo do béquer de referência ou os béqueres tratados com MCDMH não mostraram sinal de corrosão, visto que as amostras de teste no topo dos béqueres contendo a MCA mostraram corrosão muito clara visível a olhonu Corrosão de amostras de teste de aço no topo de béqueres contendo a misturas de MCA + MCDMH foi claramente menor do que no caso de MCA apenas, entretanto, conta- gens bacterianas mostraram que todos os tratamentos mataram bactérias efetivamente, com >99% de redução. Os resultados sugerem que uma maneira eficaz para reduzir o risco de corrosão de fase de gás é reduzir a proporção de MCA comparada à MCDMH, enquanto mantendo boa eficácia mortal de micróbios.

EXEMPLO 2: Esta experiência de laboratório foi feita com água circulante coletada a partir de uma máquina de papel produzindo papel fino revestido. A amostra conteve bactérias aeróbi- cas 1.500.000 CFU/mI (2 d, 45ºC). O pH da amostra foi 7,5 e potencial de redução de oxida- ção(ORP)+151mV. Água de circulação de máquina de papel foi dividida em 10 béqueres de vidro. Uma placa de aço foi colocada horizontalmente no topo de cada béquer. Placas de í metal foram do mesmo aço de carbono como no Exemplo 1. Substâncias químicas frescas . foram preparadas justamente antes da experiência. Uma solução a 15% de dimetilidantoína foi misturada equimolar com hipoclorito de sódio, rendendo uma mistura de monoclorodime- tilidantoína (MCDMH) com teor de cloro ativo total de 5,6%. Uma solução de sulfato de a- mônio diluída, pH ajustado em 9,5, foi equimolar misturada com hipoclorito de sódio, para produzir uma solução de monocloramina (MCA) com teor de cloro ativo total de 1,0%. Uma solução de brometo de amônio diluída foi misturada equimolar com hipoclorito de sódio (pH da mistura próximo a 10), produzindo uma solução biocida de cloramina ativada por bromo n ' (bromamina, BA) com teor de cloro ativo total de 0,3%. Uma solução de dióxido de cloro foi coletada a partir de um moinho de polpa, com teor de cloro ativo total de 1,3%. Químicas Í foram dosadas nos béqueres na base de teor de cloro ativo total. Os béqueres foram manti- dos em repouso na tabela em temperatura ambiente. Duas horas depois que a dosagem iniciala eficácia mortal foi medida revestindo-se uma amostra de cada béquer (contagem de bactérias totais, 2 d, 45ºC). As placas de aço foram regularmente observadas e qualquer : sinal de corrosão de fase de gás registrado. A tabela 2 ilustra a eficácia bactericida relativa e corrosão de fase de gás de E MCDMH, MCA, BA ou CIO, apenas, e MCDMH em combinação com os outros oxidantes em águacirculante de máquina de papel. TABELA 2 Tratamento Dosagem (mg/l, Cl | CEU/ml (tempo de | Corrosão de fase de ativo total) contato 2 h) gás das amostras de teste de aço 1dia 4 dias ess o ag e seas A ERR TR egg = E Ec Ec [a oo PEA o ooo roE Fa ooo e ao aeee

DR O O | : e O | MCA = monocloramina,, BA = bromamina, MCDMH = monocioro-5,5- dimetilidantoina, CIO, = dióxido de cloro Depois de um dia as amostras de teste de aço no topo do béquer de referência e o —béquer tratado com MCDMH não mostrou sinal de corrosão, visto que amostras de teste no topo dos béqueres contendo MCA, BA ou dióxido de cloro mostraram corrosão de fase de gás muito clara visível a o olho nu. Corrosão de amostras de teste de aço no topo de béque-

' res contendo mistura de MCDMH + MCA, mistura de MCDMH + BA, ou mistura de MCDMH + CIO, foi claramente menor do que no caso de MCA, BA ou CIO, apenas.

Entretanto, a- i mostras de teste bacterianas mostraram que todos os tratamentos mataram bactérias efeti- vamente, com >99,9% de redução.

Os resultados sugerem que uma maneira eficaz para reduzirrisco de corrosão de fase de gás é reduzir a proporção de MCA, BA ou CIO, compa- rada a MCDMH, enquanto mantendo a boa eficácia de morte de micróbio. . Exemplo 3: Soluções de MCA e MCDMH frescas foram preparadas em temperatura ambiente. i Água de torneira foi dividida em cinco recipientes e tratadas como segue: A. 3,00 mg/l de MCA (como cloro ativo total), formados a partir de sulfato de amônio ajustado por pH e diluídos (Fennosurf 580) e hipoclorito de sódio.

B.

DMH (Fennosurf 300) misturado com hipociorito de sódio em relação molar de 1:1 para formar MCDMH; dosado em aproximadamente 2,5 ppm como cloro ativo total. 14 US2008 659301 2 C.

DMH (Fennosurf 300) misturado com hipoclorito de sódio em uma relação molar de 1:2 para formar MCDMH e HOCI livre (ácido hipocloroso, ou cloro livre) em uma relação de 1:1; dosada em aproximadamente 5 ppm como cloro ativo total.

D.

Mistura de A e B em uma relação volumétrica de 1:1. E.

Mistura de A e C em uma relação volumétrica de 1:1. As misturas foram permitidas repousar durante 20 horas.

Cloro ativo total foi regu- larmente medido com um Kit de teste Hach DPD.

TABELA 3 A Rs Tm posn [ev [om 766 [795] AMORIDT za ao amo 27 1260 [274 [256 [EmeoNEZS AA [27 2 25 as 250 269 [150 | C.

MCDMH 2,5 ppm + 4,80 4,52 4,07 3,88 3,56 eee ate — Eme ee es e 7 [1 [0 | Na mistura D, duas soluções com concentração de cloro ativo total quase igual fo- ram misturadas.

Depois de misturar, o cloro ativo total medido foi quase o mesmo.

Os resul- tados indicam que MCA e MCDMH pode ser bem dosado no mesmo ambiente aquoso ao mesmo tempo sem qualquer perda significante de halogênio ativo.

Na mistura E, o teor de cloro ativo total esperado a partir de soluções de mistura A e C foi aproximadamente 4 ppm.

Entretanto, os resultados mostrados acima indicam que um

] excesso de HOCI livre rapidamente degradará a MCA, e alguma perda de cloro ativo ocorre. Exemplo 4: O estudo foi continuado incluindo-se outra mistura de DMH (Fennosurf 300) e HOC, em uma relação molar de aproximadamente 1:1,3, no teste. TABELA 4 f B. MCDMH 2,5 ppm (DMH: | 2,53 2,28 2,28 2,45 hipociorito de sódio em uma relação molar de 1:1 C. MCDMH 2,5 ppm + HOCI | 2,89 2,61 2,43 2,46 [arma D. MCDMH 2,5 ppm + HOCI | 4,41 3,80 3,47 3,14 [spam Os resultados ilustrados acima confirmam aqueles do Exemplo 3: eHidantoína parcialmente halogenada (neste caso MCDMH formada a partir de Fennosurf 300 e hipoclorito) e monocloramina (formada a partir de sulfato de amônio diluído (Fennosurf 580) e hipoclorito de sódio) podem ser bem dosados juntamente no mesmo am- —biente aquoso se as relações compatíveis de hidantoína e HOC! são usadas (neste exemplo 1 mol de DMH para < 1,3 mol de HOCI bem representado). eNa mistura G, teor de cloro ativo total esperado foi próximo a 4 ppm. Entretanto, os resultados mostraram que um excesso de HOCI livre (tal como 1 mol de DMH para 2 mois de HOCI) degrada MCA rapidamente e alguma perda de cloro ativo ocorrerá.

Como Exemplos 3 e 4 ilustram, compatibilidade de MCA e MCDMH é mostrada em relações molares de DMH para hipoclorito até cerca de 1:1,3. Foi constatado que hipoclorito : livre em excesso de uma relação de cerca de 1:2 resultou em uma perda mais prejudicial de MCA, e que alguma perda de cloro ativo ocorreu. É provável que algumas relações molares de DMH para hipoclorito dentre cerca de 1:1,3 e 1:2 da mesma forma forneceria compatibili- dade adequada entre MCA e MCDMH - outros estudos são contínuos para clarificar o limite superior aceitável para a relação de DMH para hipoclorito. Uma relação molar preferida ao combinar DMH e hipoclorito é de cerca de 1:1 a 1:1,7.16 US2008 659301 2 EXEMPLO 5:

' Esta experiência de laboratório foi feita com água circulante coletada a partir de uma máquina de papel produzindo papel de cópia não revestido em pH 8. A amostra foi di- Á vidida em 8 garrafas de vidro. Duas amostras de teste de 20 mm x 50 mm de EN 10149-2 aço de carbono baixo foram colocadas verticalmente pendurando na fase de ar de cada gar- rafa. Os frascos foram mantidas em repouso na tabela em temperatura ambiente. Químicas frescas foram preparadas justamente antes da experiência. Uma solução a 15% de dimetili- , dantoína foi misturada equimolar com hipoclorito de sódio, rendendo uma mistura de mono- cloro-5,5-dimetilidantoina (MCDMH) com teor de cloro ativo total de 5,6%. Uma solução de E sulfato de amônio diluída, pH ajustado a 9,5, foi misturada equimolar com hipoclorito de só- dio, para produzir uma solução de monocloramina (MCA) com teor de cloro ativo total de 1,0%. Substâncias químicas foram dosadas nos frascos na base de teor de cloro ativo total. A mesma dose foi adicionada a cada frasco três vezes durante o período experimental. As amostras de teste de aço foram regularmente observadas e qualquer sinal de corrosão de fase de gás registrada. Ao término da experiência, as amostras de teste foram lavadas com ácido, perdas de peso medidas e taxas de corrosão calculadas. A tabela 5 ilustra a corrosão de fase de gás de MCDMH ou MCA apenas, e MCDMH em combinação com MCA em água circulante de máquina de papel. TABELA 5 Tratamento Dosagem Corrosão de fase de gás das amos- (mg/l, Cl ativo total) | tras de teste de aço depois de 7 dias Visual Taxa de corrosão (um/y) eg RB ss

RT OO RED Rg E Era ro ora | a erre e rare E Aa ass era a e ae CEE MCA = monocloramina; MCDMH = monoclioro-5,5-dimetilidantoína Resultados deste teste de corrosão de fase de gás de uma semana confirmaram resultados a partir dos estudos prévios - MCA foi substancialmente mais corrosivo do que MCDMH em concentrações de uso similares na base de cloro ativo total. Corrosão de amos-

' tras de teste de aço na fase de ar de garrafas contendo MCDMH e MCA em mistura foi substancialmente menor do que com MCA apenas, e preferivelmente quando MCDMH foi í 80% ou mais do teor de cloro ativo total. Estes resultados sugerem que uma maneira eficaz para reduzir risco de corrosão de fase de gás é reduzir a proporção de MCA comparada à —MCDMH, enquanto mantendo a eficácia de morte de micróbio boa.

A descrição anterior das modalidades exemplares da invenção foi apresentada a- , penas para os propósitos de ilustração e descrição e não é pretendida ser exaustiva ou limi- tar a invenção às formas precisas descritas. Muitas modificações e variações são possíveis : levando em conta o ensino anterior. As modalidades foram escolhidas e descritas para ex- plicar os princípios da invenção e sua aplicação prática para permitir outros versados na técnica a utilizar a invenção e várias modalidades e com várias modificações como são ade- quadas ao uso particular considerado. Modalidades alternativas tornar-se-ão evidentes para aqueles versados na técnica as quais a presente invenção pertence sem afastar-se de seu espírito e escopo.

Claims

. REIVINDICAÇÕES Ú 1. Processo para controle de crescimento de biofilme ou microorganismo em um f sistema aquoso, CARACTERIZADO pelo fato de que o processo compreende adicionar uma hidantoína halogenada ao sistema aquoso em combinação com haloamina, dióxido de —cloroouuma combinação dos mesmos.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que ' o sistema aquoso é um sistema de fabricação de polpa, papel ou tábua.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que bi a hidantoína halogenada é dialquil hidantoína completamente ou parcialmente halogenada.
4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a hidantoína halogenada é 5,5-dimetil hidantoína ou 5-metil-5-etil hidantoína.
5. Processo, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a hidantoína halogenada é clorobromo-5,5-dimetilidantoina, dicloro-5,5-dimetilidantoina, di- bromo-5,5-dimetilidantoina, monocloro-5,5-dimetilidantoina, monobromo-S,5-dimetilidantoina, uma dialquil hidantoína parcialmente halogenada formado misturando-se dialquil hidantoína com um oxidante contendo halogênio, ou uma combinação dos mesmos.
6. Processo, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o oxidante contendo halogênio é hipoclorito, ácido hipobromoso, um agente de liberação de cloro ativo sólido, ou uma combinação dos mesmos.
7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a haloamina é uma monoaloamina, dialoamina, trialoamina, ou uma combinação das mes- mas.
8. Processo, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a haloamina é monocloramina, monobromamina, bromocloroamina ou uma combinação das mesmas.
9. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a haloamina é pré-formada reagindo-se um sal de amônio com um oxidante ou é formada in- situ no sistema aquoso separadamente adicionando-se um sal de amônio e um oxidante no sistema aquoso. . 30
10. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a hidantoína halogenada é adicionada ao sistema aquoso em uma porção do sistema ] suscetível a corrosão de fase de gás.
11. Processo, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a porção do sistema propenso a corrosão de fase de gás é uma alça curta ou uma —prensae seção secadora, e em que a alça curta compreende uma caixa de entrada, uma seção de formação e uma cova de arame.
12. Processo, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de

* que o sistema aquoso adddicionalllmeeente compreende uma câmara de mistura de máqui- na de papel e a hidantoína halogenada é adicionada ao sistema aquoso antes do ou na co- ' va de arame, câmara de mistura de máquina de papel, ou ambos.
13. Processo, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de queahidantoína halogenada é adicionada à cova de arame.
14. Processo, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de . que a porção do sistema propenso a corrosão de fase de gás é uma formação de máquina de papel ou tábua e seção de prensa que usa água de chuva e em que a hidantoína halo- . genada é adicionada na água de chuva de máquina de papel ou tábua.
15. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a hidantoína halogenada é adicionada em uma quantidade suficiente para controle de crescimento de biofilme na ausência de haloaminas ou com haloaminas presentes em tais baixas quantidades que corrosão de fase de gás é minimizada em uma ou mais porções do sistema que são suscetíveis a corrosão de fase de gás.
16. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a hidantoína parcialmente halogenada e haloamina, dióxido de cloro ou combinação dos mesmos são adicionadas no sistema aquoso em quantidades tal que a relação em mol da hidantoína para cloro livre é menor do que 2.
17. Processo, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de queohidantoína parcialmente halogenada e haloamina, dióxido de cloro ou combinação dos mesmos são adicionadas no sistema aquoso em quantidades tal que a relação em mol da hidantoína para cloro livre está entre 1,0 a 1,7.
18. Processo, de acordo com a reivindicação 16, em que a hidantoína parcialmente halogenada e haloamina, dióxido de cloro ou combinação dos mesmos são adicionadas no sistema aquoso em quantidades tal que a relação em mol do hidantoína para cloro livre está entre 1,0 a 1,3.
19. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a hidantoína halogenada e haloamina, dióxido de cloro ou combinação dos mesmos é cada qual independentemente adicionada ao sistema aquoso em um processo contínuo, um . 30 processo de batelada, ou uma combinação de um processo contínuo e um de batelada.
20. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de Á que o sistema tem uma taxa de corrosão de fase de gás abaixo de 10 um por ano em uma formação ou em uma seção de prensa do sistema.

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