BRPI0914952B1 - composição sólida de desinfecção, composição de purificação de água, método para purificar água contaminada, e, uso das composições citadas - Google Patents

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Relatório Descritivo de Patente de Invenção COMPOSIÇÃO SÓLIDA DE DESINFECÇÃO, COMPOSIÇÃO DE PURIFICAÇÃO DE ÁGUA, MÉTODO PARA PURIFICAR ÁGUA CONTAMINADA, E, USO DAS COMPOSIÇÕES CITADAS

Campo da Invenção [0001] A invenção se refere a uma composição e um processo de desinfecção, e particularmente a desinfecção e purificação de água contaminada. A invenção é especialmente útil para a remoção de impurezas em suspensão e microrganismos nocivos contamínantes como bactérias, vírus e cistos da água para tornã-la saudável e palatável para consumo humano.

Antecedentes da Invenção [0002] Existem muitas operações nas quais a desinfecção é desejada. Desinfecção significa inativação dos germes que podem ser prejudiciais aos seres humanos. Operações de desinfecção incluem a purificação de água para diversos fins, por exemplo, ingestão humana, as operações de limpeza em casa, operações industriais em unidades de produção, processos biotecnológicos e biomédica e também na manutenção da higiene em locais públicos como hospitais, asilos e para a limpeza dos instrumentos utilizados em cirurgia. Em todas essas operações, certos desinfetantes ou biocidas são utilizados. Após essa utilização, uma vez que a ação do biocida/desinfetante é completa, é desejável a remoção de todos os vestígios do desinfetante/bíocida residual para garantir o menor efeito colateral possível sobre as pessoas que utilizam o mate ri al/subst rato desinfetado. Assim, todos os processos de desinfecção ocorrem em duas etapas para tornar o processo mais fácil ao consumidor, o primeiro envolve a desinfecção e o segundo a remoção dos desinfetantes residuais, [0003] A purificação de água para fins potáveis é um dos mais importantes processos de desinfecção. Há bilhões de pessoas, que dependem da água impura para fins potáveis. Essas pessoas geralmente residem nos países subdesenvolvidos e em desenvolvimento, especialmente nas áreas rurais. Sistemas municipais de tratamento de água geralmente não estão disponíveis em tubulações de água potável para as famílias destas áreas. Pessoas dessas áreas têm que coletar água proveniente de rios, poços, lagos ou córregos e colocá-la em vasos armazenando em suas casas para cozinhar e beber. Esta água é muitas vezes contaminada com microrganismos nocivos como cistos, vírus e bactérias. A mortalidade e a morbidade é, especialmente em lactentes e crianças pequenas, alta nessas áreas, devido ao consumo de água contaminada.

[0004] Em meados do século passado, a situação nessas áreas tem melhorado devido a uma melhor educação e situação econômica das pessoas. As pessoas estão se conscientizando de que geralmente a fervura da água a torna microbiologicamente segura, mas a fervura da água é cara, complicada e requer disponibilidade de combustível como querosene, carvão ou madeira, que são cada vez mais escassos e caros. Sistemas domésticos de purificação avançada como UV (ultra-violeta), RO (osmose reversa), etc, exigem um fluxo contínuo de água e disponibilidade de energia elétrica. Ambos muitas vezes não estão disponíveis em uma forma contínua nestas áreas. Assim, sempre houve a necessidade de fornecer um método simples, fácil de usar, barato e seguro para atender a necessidade de água potável para essas pessoas.

[0005] Departamentos de saúde em muitos países fornecem desinfetantes a base de halogênio para a inativação dos microrganismos na água. Desinfetantes incluem iodo, resinas iodada, compostos de cloro como hipoclorito de cálcio, ácido dicloro-sódio-isocianúrico (NaDCCA), ácido tricloro isocianúrico (TCCA), etc. Estes desinfetantes são muito eficazes na inativação de microrganismos, mas o halogênio residual na água muitas vezes deixa um desagradável gosto ou odor tornando a água intragável. Às vezes, o desinfetante residual pode ser prejudicial. Um quelante-desinfetante foi sugerido para resolver este problema.

[0006] O documento ΕΡ 0554598 (Levy, 1993) descreve um processo, um aparato, um dispositivo de filtragem e outros produtos específicos em que a água que é usada para fazer bebidas como café, chá ou refrigerantes é tratada com quantidades mínimas de tiossulfato em forma anidra para neutralizar o cloro ou cloramines presentes na água. Tal neutralização ou destruição ocorrer quase que instantaneamente.

[0007] 0 documento WO 02/00557 (P&G), descreve uma composição de purificação de água que compreende essencialmente um coagulante primário, um floculante ponte, um auxiliar coagulante e opcionalmente um desinfetante. Este documento também apresenta um método de clarificar e purificar a água, que compreende várias fases, selecionadas a partir de coagulação e floculação, desinfecção, filtração, neutralização e nutrificação. Esta publicação descreve o uso de um produto biocida que é fornecido no modo de liberação retardada em relação ao coagulante e floculante. Um método também é descrito, inclui uma etapa de neutralização em que a água é colocada em contato com um agente de neutralização desinfetante após a fase de separação para reduzir ou remover o excesso de desinfetante antes de usar. No caso de desinfetantes à base de cloro, agentes listados de neutralização adequada são carbonos ativados e agentes redutores tais como tiossulfato de sódio, sulfito de sódio, peróxido de hidrogênio e percarbonato de sódio.

[0008] Assim, é conhecido que se poderia utilizar compostos que reagem com o biocida para tornar a água livre dele. Para garantir que a ação do biocida ocorra de forma suficiente e que somente posteriormente o excesso de biocida seja extinto, há problemas técnicos a serem superados. A ação biocida leva uma quantidade finita de tempo que depende da concentração do biocida e em menor medida da concentração de microorganismos. Portanto, se o quelante de biocida é liberado muito rápido na água, a ação biocida adequada não é realizada. Por outro lado, a supressão biocida deve acontecer rápida o suficiente para que os consumidores não tenham de esperar muito, antes que possam consumir a água. Por isso, é desejável que a supressão biocida ocorra em tempo razoável, de cerca de 2 a 30 minutos, de preferência mais de 2 a 15 minutos, ainda mais preferivelmente de 2 a 10 minutos.

[0009] 0 documento EP 1953119 (Unilever) descreve a composição de sólidos de purificação da água na forma de um sistema de dois componentes, com um primeiro componente compreendendo um biocida absorvente e insolúvel em água e um segundo componente compreendendo um agente coagulante e um agente de floculação. Um quelante de biocida pode ser incluído na composição. No entanto, não há divulgação de uma forma específica do supressor biocida para um processo de uma única etapa.

[0010] O documento WO 90/05529 (Universidade de Brandeis) descreve uma etapa do processo de desinfecção e esterilização de superfícies e soluções usando uma composição que compreende um sal de hipoclorito, um sal tiossulfato e um pré-tampão e o pH inicial da solução é ajustado para 9,0 ou acima disso. Este documento descreve como através do aumento do pH da mistura, a reatividade do tiossulfato com hipoclorito poderia ser reduzida e permitir o processo de desinfecção. Os pré-tampões utilizados são selecionados a partir de fosfatos, boratos, carbonatos de metal alcalino e estes irão estar presentes na água purificada também e a presença destes não é adequada em água potável. Não há divulgação de um forma específica do quelante de biocida com supressão eficaz.

[0011] 0 documento JP 55106590 (Mitsui Toatsu Chem Inc) descreve compostos de oclusão para a remoção de cloro livre da água que compreendem um agente de remoção de cloro tais como tiossulfato de sódio ocluso em um material poroso. Entretanto, não há divulgação dos materiais porosos específicos com supressão eficaz.

[0012] 0 documento FR 2692881 (SPLENODEX LABO RECH THERAPEUT), descreve uma composição em pó para descontaminação de água compreendendo (a) um primeiro pó garantindo a desinfecção da água bruta, contendo (i) de 10 a 30% de KMn04, (ii) de 10 a 30% de cal apagada fina para corrigir o pH, e (iii) de 30 a 80% de um pré-floculante compreendendo CaC03, e (b) um pó capaz de causar floculação, contendo (iv) de 20 a 50% de Na2S03, (v) de 10 a 30% de Na2C03 para corrigir o pH, e (vi) de 20 a 50% de CaC03 como aditivo de coagulação. O primeiro pó é adicionado à água, seguido, após a coloração pelo primeiro pó, pela adição do segundo pó. Preferencialmente (a) o primeiro pó contém 18,75% de KMn04, 25% de cal apagada fina, 6,25% de CaC03 leve, 25% de CaC03 pesado e 25% de branco de Meudon, e (b) o segundo pó contém 40% de Na2S03, 24% de Na2C03 anidro, 24% de CaC03 leve, e 12% de branco de Meudon.

[0013] É possível fornecer o biocida e o quelante de biocida em embalagens separadas com as instruções para o consumidor dosar o quelante de biocida na água, numa quantidade pré-determinada de tempo após o biocida ser adicionado à água, como é sugerido no documento WO 02/00557. Isto envolve a intervenção manual, que é incomoda e não desejada pelo consumidor. Além disso, se o consumidor não seguir as instruções corretamente e adicionar o quelante logo após ou antes do biocida, o objetivo da ação biocida não será realizado. É desejável do ponto de vista da conveniência para o consumidor, adicionar os dois biocidas e o quelante de biocida simultaneamente, para a água a ser purificada microbiologicamente.

[0014] Os presentes inventores têm trabalhado para resolver este problema de fornecer uma composição que pode ser adicionado à água em uma única etapa, que garanta a purificação em níveis desejados e que o biocida residual seja extinto antes que a água seja consumida pela usuário. Além disso, os inventores estão empenhados em desenvolver uma composição que é fácil e barata de fabricar e pode ser produzida usando matérias-primas amplamente disponíveis, sem a utilização de produtos químicos como fosfatos e boratos que são considerados contaminantes. O pH do sistema também deve estar dentro da faixa para água potável. Depois de tentar um grande número de abordagens possíveis, uma das abordagens que resultou no controle desejado das taxas de desinfecção e de extinção biocida é uma composição compreendendo um biocida oxidante e um quelante de biocida, que é uma matriz sólida de um agente redutor seletivo em compostos metálicos substancialmente insolúveis em água.

[0015] Assim, um objeto da invenção é proporcionar uma composição para purificação de água contaminada com microorganismos nocivos, assegurando que a água fique segura e paiatável para o consumo.

[0016] É um outro objeto da presente invenção fornecer uma composição para a purificação de água contaminada com microorganismos nocivos que prevê pelo menos 6 log de remoção de bactérias, 4 iog de remoção de vírus e 3 log de remoção de cistos.

[0017JÉ mais um objeto da presente invenção fornecer uma composição para purificação de água usando um biocida que por um lado seja eficaz na ínativação de microrganismos e por outro lado o biocida seja extinto antes que a água seja consumida.

[0018] Outro objeto da presente invenção é fornecer uma composição para purificação de água usando um biocida que, além da ínativação desejada dos microorganismos nocivos e extinção do biocida antes que a água seja consumida, pode ser preparado por um processo simples utilizando materiais amplamente disponíveis e baratos.

[0019] É ainda um outro objeto da invenção fornecer um método para purificar a água para tomá-la microbiologicamente segura, bem como paiatável para o consumo, [0020] Embora a presente invenção tenha sido desenvolvida com objetivos de purificação da água, os presentes inventores sabem que a composição e o processo são igualmente adequados para muitos outros fins de desinfecção.

Sumário da Invenção [0021] Assim, de acordo com o primeiro aspecto da presente invenção, é fornecido uma composição sólida de desinfecção, compreendendo: (i) um biocida oxidante; e (ií) um quelante de biocida que é uma matriz sólida compreendendo um agente redutor aprisionado em um material substancialmente insolúvel em água selecionado a partir de óxido, hidróxido, oxi-hidróxído ou carbonato de um metal, onde o referido material substancial mente insolúvel água tem solubilidade em água menor que 1 grama por litro a 25°C e em que o agente redutor é selecionado do grupo que consiste de ácidos orgânicos C2 a (½ e seus sais, ou um ou mais sais inorgânicos selecionados de sulfitos, bisuifitos, metabisulfitos e t i os sulfato s.

[0022] O biocida oxidante é, de preferência, 5 a 50% em peso da composição sólida de desinfecção.

[0023] O agente redutor é, de preferência, 5 a 50% em peso da composição sólida de desinfecção.

[0024JO material substancia Imente insolúvel em água é, de preferência, 15 a 90% em peso da composição sólida de desinfecção, [0025] A composição é especialmente útil para a purificação de água.

Breve Descrição das Figuras [0026] A figura 1 mostra o gráfico de um espectro de FTIR preparado da matriz sólida.

[0027] A figura 2 mostra o gráfico de um espectro de FTIR preparado da matriz sólida, [0028] A figura 3 mostra o gráfico de um espectro de FTIR preparado da matriz sólida.

Descrição Detalhada da Invenção [0029] Todas as medidas aqui são em peso salvo indicação contrária.

[0030] A invenção fornece uma composição de desinfecção especialmente para a purificação de água usando um biocida oxidante. Os biocidas oxidantes, após inatívar os microorganismos, são suprimidos ou feitos ineficazes usando um quelante de biocida.

[0031 ]0 quelante de biocida de acordo com a presente invenção proporciona liberação lenta e controlada de um agente redutor. O quelante de biocida está na forma de uma matriz sólida que compreende um agente redutor ocluso em um material substancialmente insolúvel em água selecionado a partir de óxido, hidróxido, oxi-hidróxido ou carbonato de um metal. Pelo termo agente redutor se entende um composto tendo um potencial redox inferior a 1,4 V, de preferência inferior a 1,0 V, ainda mais preferivelmente inferior a 0,5 V em relação ao Eletrodo Padrão de Hidrogênio (ref: Eletrochemical series, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 80th Edition, p. 8-21 a 8-31). Preferencialmente, os agentes de redução são selecionados do grupo consistindo de ácidos orgânicos C2-12 e seus sais, e um ou mais sais inorgânicos selecionados de sulfitos, bisulfitos, metabisulfitos e tiossulfatos. De preferência, os sais inorgânicos são de metal alcalino, metal alcalino terroso ou de amônio. Os sais de ácidos orgânicos preferenciais são citratos, malatos e ascorbatos. Agentes redutores mais adequado para uso na composição da invenção são de tiossulfato ou ascorbato de metal alcalino. O agente redutor está preferencialmente presente de 5 a 50%, mais preferencialmente de 7 a 35%, ainda mais de preferência de 10 a 30% em peso da composição sólida de desinfecção. Em seu ótimo de funcionamento, o biocida oxidante e ânions do agente redutor estão presentes em relação equivalente 1:1 assumindo que todos os ânions presentes na matriz sólida são liberados para o meio aquoso para suprimir o biocida residual. No entanto, uma maior quantidade equivalente de quelante de biocida pode estar presente desde que a termodinâmica e cinética de liberação dos ânions presentes na matriz sólida possa ser inferior a 100% do que teoricamente é possível. Na presente invenção, a proporção de peso do biocida para quelante de biocida é de preferência na faixa de 1:1 a 1:20, mais preferivelmente na faixa de 1:2 a 1:10.

[0032]A matriz sólida compreende um material substancialmente insolúvel em água selecionado a partir de óxido de metal, hidróxido, oxohidróxido e carbonato. Os óxidos, hidróxidos, oxohidróxidos e carbonatos de cálcio, zinco, magnésio e alumínio são os preferenciais. Destes, os mais preferenciais são compostos de óxido de zinco, hidróxido de zinco, óxido de magnésio, hidróxido de magnésio, alumina, hidróxido de alumínio ou carbonato de cálcio. Pelo termo substancialmente insolúvel significa que o material tem uma solubilidade em água menor que 1 grama por litro (gpl), de preferência menor que 0,1 gpl, mais preferivelmente menor que 0,01 gpl a 25 °C. O material substancialmente insolúvel em água está preferencialmente presente de 15 a 90%, mais preferivelmente de 20 a 80%, ainda mais de preferência de 25 a 70% em peso da composição sólida de desinfecção. A relação em peso do agente redutor para o material substancialmente insolúvel em água está de preferência na faixa de 1:0,5 a 1:20, mais preferivelmente na faixa de 1:0,75 a 1:10. O quelante de biocida preferencialmente tem um tamanho de partícula na faixa de 100 a 2000 micra, mais de preferência na faixa de 300 a 800 micra. Os inventores trabalharam em um grande número de materiais substancialmente insolúvel em água para formar a matriz sólida, mas descobriram que o controle desejado na taxa de liberação do agente redutor para a água só pode ser atingido através da utilização seletiva de materiais, ou seja, óxidos, hidróxidos, oxi-hidróxidos ou carbonatos de metais. Muitos outros materiais substancialmente insolúveis em água que são porosos e que são amplamente consideradas bons materiais para o aprisionamento de ativos como argilas, zeólitas e etc foram utilizados, mas foram tidos como ineficazes para proporcionar os resultados desejados.

[0033] 0 quelante de biocida é preferencialmente encapsulado em um polímero solúvel em água. Polímeros adequados, solúveis em água, incluem óxido de polietileno, etilcelulose hidroxila, goma guar ou amido modificado.

[0034] 0s biocidas oxidantes são um material capaz de inativar ou preferencialmente matar os microorganismos. Pelo termo oxidação se entende um material que tem um potencial redox superior a 0,5 V, de preferência superior a 0,8 V, ainda mais, de preferência superior a 1,0 V em relação ao Eletrodo Padrão de Hidrogênio. Biocidas oxidantes preferenciais são compostos de halogêneo. Os halogênios preferenciais são o cloro ou iodo, mais preferencialmente o cloro. Compostos de cloro adequados são compostos inorgânicos como o hipoclorito de cálcio ou cloraminas, ou compostos clorados orgânicos como o ácido dicloro-sódio-isocianúrico ou tricloro isocianúrico. Como alternativa, o biocida oxidante pode ser iodo, tri iodeto ou resina pentaiodada. O biocida oxidante preferencial é o hipoclorito de cálcio. Os biocidas oxidantes tem um potencial redox, que é pelo menos de 200 mV acima do potencial redox do agente redutor utilizado na composição da invenção.

[0035] 0 hipoclorito de cálcio é um desinfetante de cloro inorgânico sólido comumente usado. Ele está geralmente disponível em duas formas. A forma mais comum tem a fórmula Ca(OCI)CI e é normalmente referido como o pó de branqueamento estabilizado (SBP). Pó de branqueamento comercialmente disponível geralmente tem cloro disponível em quantidades na faixa de 30 a 35% em peso. A outra forma de hipoclorito de cálcio é chamado de hipoclorito de alta resistência e tem a fórmula química Ca(OCI)2. Esse pode ser adquirido comercialmente com cloro disponível na faixa de 60 a 65% em peso. Das duas formas de hipoclorito de cálcio, o hipoclorito de alta resistência é o preferencial. O biocida está preferencialmente presente de 5 a 50%, mais preferivelmente de 15 a 47%, ainda mais de preferência de 20 a 45% em peso da composição sólida de desinfecção.

[0036] De acordo com um aspecto preferencial da invenção, os quelantes de biocida utilizados na composição da invenção são preparados por um processo que compreende as etapas de: (i) misturar o agente redutor com o material substancialmente insolúvel em água até formar uma pasta e (ii) secar a pasta. É preferível que a água seja usada em quantidades mínimas. O uso de quantidade mínima de água garante que o custo da secagem da pasta formada seja baixo. Entretanto, quantidade suficiente de água deve ser utilizada para a dissolução do agente redutor para assegurar um nível quase molecular de dispersão do agente redutor na matriz sólida. A relação de peso do agente redutor e da água está de preferência na faixa de 1:0,5 a 1:5. Quando o agente redutor é sensível à oxidação no ar, por exemplo quando o agente redutor é de ascorbato de sódio, a etapa de mistura é feita preferencialmente em atmosfera inerte. A atmosfera inerte pode ser obtida, por exemplo, através da inertização do espaço livre do recipiente de mistura com um gás inerte de nitrogênio.

[0037] De acordo com outro aspecto da presente invenção, é fornecido uma composição de purificação de água compreendendo um agente coagulante que é um sal de metal inorgânico solúvel em água tendo cátions trivalentes, um agente de floculação, que é um polímero solúvel em água de alto peso molecular e a composição sólida de desinfecção do primeiro aspecto da invenção.

[0038] 0 agente coagulante é um composto que é um sal de metal inorgânico solúvel em água tendo cátions trivalentes. Cátions trivalentes apropriados são Al3+ e Fe3+. O coagulante está normalmente livre de átomos de carbono. Exemplos desses agentes coagulantes são o sulfato férrico, sulfato de alumínio e cloreto de polialumínio. O agente coagulante está preferencialmente presente em uma quantidade na faixa de 5 a 60%, mais de preferencialmente de 15 a 55% em peso da composição de purificação de água.

[0039] 0 agente de floculação é um composto que é um polímero solúvel em água de alto peso molecular. Exemplos de agentes de floculação são polissacarídeos (celulose dextana), proteínas, celuloses modificadas (hidroxiletil/hidroxipropil ou carboximetil), e poliacrilamidas, preferencialmente poliacrilamidas de alto peso molecular. É especialmente preferencial que a poliacrilamida seja aniônica ou não ionicamente modificada, preferencialmente anionicamente modificada. O peso molecular apropriado dessas poliacrilamidas está na faixa de 105 a 107. Uma quantiade preferencial do agente de floculação é de 0,5 a 15%, mais preferivelmente de 1 a 10% e mais preferivelmente de 2 a 8% em peso da composição.

[0040] A ação de purificação das composições da invenção podem ser alcançada com o pH da água bruta disponível. Como aspecto preferencial, o pH da composição pode ser ajustado para o intervalo desejado de 6 a 8, incluindo um agente tamponante em sua composição. Agentes tampões adequados são o óxido de cálcio, carbonato de sódio ou bicarbonato de sódio. O agente tamponante quando presente é incluído em uma quantidade na faixa de 0,5 a 50% em peso da composição.

[0041] A composição da invenção pode opcionalmente incluir um absorvente. O absorvente é de preferência um material que é capaz de absorver níveis elevados de compostos orgânicos ou inorgânicos. Os absorventes adequados são argilas. Exemplos de argila incluem argila montmorillonita (argila esmectita dioctaédrica), Laponita, Hectorita, Nontronita, Saponita, Volkonsita, Sauconita, Beidellita, Allevarlita, lllita, Haloisita, Attapulgita, Mordenita, Kaolins e Bentonita. A argila altamente preferencial de acordo com esta invenção é a argila bentonita. Quando incluídos, os absorventes estão presentes em uma quantidade na faixa de 5 a 75%, mais preferencialmente de cerca de 10 a 60% em peso da composição.

[0042] A composição da invenção de preferência tem um teor de humidade não superior a 5%, de preferência não mais que 3% e mais preferivelmente ainda, não mais que 2% em peso da composição.

[0043] A composição sólida de desinfecção está preferencialmente presente de 5 a 40%, mais preferivelmente de 8 a 35% em peso da composição de purificação de água da invenção.

[0044] A composição de purificação de água da invenção é de preferência embalada em duas porções que são separadas espacialmente, onde a primeira porção compreende o biocida oxidante e a segunda porção compreende o quelante de biocida. Isso é para garantir que esses dois componentes não reajam um com o outro durante o transporte, armazenamento e até o tempo de uso pelo consumidor. As duas porções podem ser acondicionadas em um saquinho de dois compartimentos por uma questão de conveniência para o consumidor. Quando o agente de floculação está presente na composição da invenção, é preferível que ele esteja presente na segunda porção. Quando um absorvente está presente, ele pode ser incluído em ambos na primeira porção e na segunda porção ou pode estar presente em qualquer uma das porções.

[0045] 0 estado sólido é a forma adequada das composições da invenção. Formas sólidas adequadas do pó incluem, grânulo e comprimidos, a forma mais preferida a de pó. Quando emitido em duas porções, a forma preferida é a forma de pó, tanto na primeira porção quanto na segunda porção.

[0046] A composição da invenção é preferivelmente entregue em quantidades na faixa de 0,5 a 10 gramas, mais de preferência na faixa de 1 a 5 gramas. Estas são normalmente adicionadas de 5 a 20 litros de água. Quando emitida em duas porções, o peso adequado da primeira porção é de 0,01 a 5 gramas, mais preferivelmente 0,1 a 1,5 gramas e pesos adequados da segunda porção é de 0,5 a 10 gramas.

[0047] As composições da invenção podem ser entregues ao consumidor em qualquer forma na embalagem adequada. Quando em formatos de comprimidos, a embalagem pode ser metalizada laminada ou blister. Quando em formatos de pó, a embalagem adequada é metalizada laminada. No entanto, a embalagem metalizada laminada deve ser tal que o biocida oxidante que normalmente reage com metais seja mantido separado da parte metálica do laminado pelo uso adequado de camadas poliméricas sobre a camada de metal.

[0048] Um aspecto altamente vantajoso da presente invenção é que toda a composição pode ser adicionada à água para ser purificada de uma vez só, ou seja, toda a composição é adicionada à água simultâneamente.

[0049] De acordo com outro aspecto da presente invenção é fornecido um método para purificar a água contaminada compreendendo as etapas de (i) colocar em contato água contaminada com uma composição da invenção e (ii) separar a matéria insolúvel da água.

[0050] De acordo com um aspecto preferencial, enquanto se purifica a água contaminada pelo método de acordo com a presente invenção, a etapa de colocar em contato água contaminada com a composição precisa ser realizada em curto período de tempo, isto é, por apenas um ou dois minutos, de preferência com agitação. A matéria insolúvel em seguida é geralmente conduzida a uma etapa que leva cerca de 5 a 30 minutos, de preferência de 5 a 20 minutos após o qual a matéria insolúvel é separada da água para a obtenção de água purificada. Quando a composição da invenção compreende apenas o biocida e o quelante de biocida, o quelante de biocida compreende um material substancial mente insolúvel em água e este tende a se depositar no fundo.

[OÜ51]Quando a composição de purificação de água é usada, a ação de inativação microbiana ocorre junto com a floculaçio das impurezas dísperas na água, provocando a formação de flocos grandes que se depositam mais rápido. Estes flocos grandes podem ser facilmente separados da água por decantação ou através de um pano de musselina simples. Uma vantagem da invenção é que o quelante de biocida é adicionado junta mente com o biocida, tornando muito conveniente para o consumidor utilizar este produto.

[QÜ52JOs presentes inventores determinaram que as composições da invenção são muito eficazes na in ativação ou separação dos microorganismos nocivos como bactérias, vírus e cistos. Assim, de acordo com outro aspecto da presente invenção é provido o uso de composições da invenção para a purificação da água contaminada para a remoção de pelo menos 6 log das bactérias, 4 log de vírus e 3 log de cisto.

[0053JA invenção será agora ilustrada pelos seguintes exemplos nâo-limitantes.

Exemplos [0054]Os seguintes experimentos foram realizados para demonstrar a superioridade da composição desinfetante da invenção em comparação com as composições da arte anterior.

Exemplos 1 a 4: Melhoria na taxa de extinção do biocida do quelante de biocida da invenção em relação à arte anterior [0055] Nos exemplos de 1 a 3 o teste da água consistia em coletar 12 litros de água, em que 0,18 g de hipoclorito de cálcio (com 65% de cloro disponível) foi adicionado e agitado para dissolver todo o hipoclorito de cálcio. No Exemplo 4, 10 mg/L de iodo foi adicionado ao invés do hipoclorito de cálcio.

Exemplo -1: [0056] A concentração de cloro no teste da água foi medida em intervalos determinados de até 15 minutos após a adição de hipoclorito de cálcio.

Exemplo - 2: [0057] Para testar a água, 0,22 g de tiossulfato de sódio foi adicionado e agitado até dissolver tudo. A concentração de cloro na água foi medida. Exemplo - 3: [0058] 0 tiossulfato de sódio foi ocluso em uma matriz sólida de hidróxido de magnésio, usando o seguinte procedimento: [0059] Uma solução de 10 mL de tiossulfato de sódio (5 g) foi preparada em água. Esta solução foi então adicionada ao hidróxido de magnésio em pó (10 g) e homogeneizados para formar uma pasta grossa. A pasta foi seca de 60 a 80 °C sob vácuo, com um teor de humidade inferior a 5% em peso. A massa seca foi então moída e peneirada para a distribuição do tamanho de partícula desejado. O produto com um tamanho de partícula de 300 a 800 micra foi o preferencial para a liberação controlada de tiossulfato. A proporção do agente redutor e hidróxido de magnésio no produto foi de 1:2.

[0060] A figura 1 mostra o gráfico de um espectro de FTIR preparado da matriz sólida que apresenta um pico em ~ 1130 cm'1 confirmando a presença do ânion tiossulfato nele.

[0061] Para o teste com 12 litros de água, 0,45 grama de quelante de biocida preparado acima foi adicionado e agitado. A concentração de cloro na água em teste foi medida em vários intervalos de 15 minutos.

Exemplo - 4: [0062] Para o teste com 12 litros de água, 0,5 grama de quelante de bíocida preparado no Exemplo - 3 foi adicionado e agitado. A concentração de iodo na água em teste foi medida em vários intervalos de 15 minutos.

[0063] O procedimento para a medição de cloro e do teor de iodo na água é dado abaixo: [0064] Cloro ou iodo disponíveis foram analisados pelo método iodo métrico, de acordo com Standard Methods (APHA, AWWA & WEF 2001, Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 20a ed, Part 2130. Washington, DC: American Public Health Association/American Water Works Assocíation and Water Enviroment Federetion).

[0065] 0s dados sobre a concentração do biocida na água em teste, como uma função do tempo nos exemplos de 1 a 4 está resumida na Tabela -1.

Tabela - 1 [0066] Os dados da Tabela 1 indicam que a inclusão do quelante de biocida da invenção (Exemplos 3 e 4) controla a concentração de biocidas na água ao longo do tempo desejado.

Exemplo 5 a 8: Diferentes tipos de quelante de biocidas, processo para o seu preparo e sua eficácia [0067] Nos seguintes experimentos, diferentes tipos de quelantes de biocidas foram preparados utilizando diferentes processos e o desempenho de cada um deles foi verificado para mostrar a eficiência no controle da concentração de biocidas na água. Nos exemplos 5 a 8, a água de teste consistia em coletar 12 litros de água em que hipoclorito de cálcio (com 65% de cloro disponível) foi adicionado e agitado para dissolver todo o hipoclorito de cálcio.

Exemplo - 5: [0068] Um quelante de biocida no qual o tiossulfato esteja ocluso em hidróxido de alumínio foi preparado através de um procedimento semelhante ao usado no Exemplo - 3 para formar uma pasta grossa. A pasta foi seca a 60 a 80 °C no vácuo com um teor de humidade inferior a 5% em peso. A massa seca foi, então, moída e peneirada para a distribuição do tamanho da partícula desejada. O produto com um tamanho de partícula de 300 a 800 micra foi o preferencial para a liberação controlada de tiossulfato. A relação de massa de um agente redutor e hidróxido de alumínio no produto foi cerca de 1:2.

[0069] A figura 2 mostra o gráfico de um espectro de FTIR preparado da matriz sólida que apresenta um pico em ~ 1130 cm"1 confirmando a presença do ânion tiossulfato nele.

[0070] Para a água testada, 0,45 grama do quelante de biocida acima foi preparado, adicionado e agitado. A concentração de cloro na água em teste foi medida em vários intervalos de 15 minutos.

Exemplo - 6: [0071] Tiossulfato foi ocluso em uma matriz sólida de hidróxido de zinco usando o seguinte procedimento: [0072] 0 nitrato de zinco hexa-hidratado (9 g) foi dissolvida em 50 ml_ de água. Uma solução de 1 N de hidróxido de sódio foi adicionada na solução acima e foi mantida sob agitação constante. A adição continuou até o pH da solução aumentar para ~8. A suspensão foi agitada por 2 horas a 25 °C e envelhecida por 24 horas. O precipitado de hidróxido de zinco foi filtrado e a massa úmida foi lavada com água deionizada para ficar praticamente isenta de sais dissolvidos. O tiossulfato de sódio anidro (1,3 g) foi adicionada a massa úmida e misturado completamente. A pasta foi seca de 60 a 80 °C no vácuo com um teor de humidade inferior a 5% em peso. A relação de massa do ânion tiossulfato e o hidróxido de zinco, neste exemplo, foi de cerca de 1:2.

[0073] Um espectro de FTIR da matriz sólida preparado foi obtido e é mostrado na figura 3, que apresenta um pico em ~ 1130 cm"1 confirmando a presença do ânion tiossulfato nele.

[0074] Para a água em teste, 0,6 g do quelante de biocida, como preparado acima, foi adicionado e agitado. A concentração de cloro na água em teste foi medida em vários intervalos durante 15 minutos.

Exemplo - 7: [0075] Vitamina C (ácido L-ascórbico) aprisionado em óxido de zinco foi preparada usando o seguinte procedimento: [0076] Uma solução de 15 mL de ácido ascórbico (5 g) foi preparada em água. Esta solução foi então adicionada ao óxido de zinco (10 g) em pó e misturada para formar uma pasta grossa. Preferencialmente, este passo é realizado sob atmosfera inerte (nitrogênio, por exemplo) a fim de evitar a decomposição da vitamina C. A pasta foi secada de 60 a 80°C no vácuo com um teor de humidade inferior a 5% em peso. A relação de massa da vitamina C e óxido de zinco neste exemplo foi de cerca de 1:3.

[0077] Para a água em teste, 0,9 g do quelante de biocida, como preparado acima, foi adicionado e agitado. A concentração de cloro na água em teste foi medida em vários intervalos durante 15 minutos.

Exemplo - 8: [0078] 0 tiossulfato foi ocluso em hidróxido de zinco para formar uma matriz sólida. Esta matriz sólida foi encapsulada em hidroxietilcelulose usando o seguinte procedimento: [0079] 0 tiossulfato de hidróxido de zinco ocluso (2,0 g) como preparado no Exemplo 6, foi tratado com 5 mL de solução de hidroxietil celulose (0,1 g). A pasta grossa foi então seca de 60 a 80°C no vácuo com um teor de humidade inferior a 5% em peso.

[0080] Para a água em teste, 0,75 g do quelante de biocida, como preparado acima, foi adicionado e agitado. A concentração de cloro na água em teste foi medida em vários intervalos durante 20 minutos.

[0081] Os dados sobre a concentração do bíocida na água em teste como uma função do tempo para os exemplos de 5 a 8 está resumido na Tabela - 2.

Tabela - 2 [0082] Os dados da Tabela - 2 indicam que diversos tipos de quelante de bíocida podem ser preparados de acordo com a invenção utilizando métodos diferentes para alcançar a concentração desejada e controlada de biocídas na água.

Exemplos 9 e 10: Eficácia das Composições de Purificação de Água compreendendo agente coaqulante, agente de floculação, um bíocida e um quelante de bíocida Exemplo 9: [0083] Uma composição de purificação de água, como mostrada abaixo, foi preparada e armazenada em um sachê com dois compartimentos.

[0084] Compartimento 1; hipoclorito de cálcio (65% de cloro médio); 0,18 g [0085] Com parti mento 2; Sulfato de alumínio; 2,0 g; poliacrilamída não-iônica; 0,2 g, argila bentonita; 1,0 g; Quelante de bíocida preparado conforme o Exemplo 3: 0,45 g.

[0086] Quando foram usados, o conteúdo dos dois compartimento foram adicionados simultaneamente a água em teste que continha o seguinte: 1G4 de cistos, 107 de bactérias e 105 de vírus, 150 mg de pó do teste.

[0087] 0 conteúdo foí agitada por 2 minutos e deixado em repouso por 15 minutos. A água continha 10 ppm em peso de cloro imediatamente após a adição da composição e nenhum cloro após 15 minutos. A água estava microbiologicamente pura passando no teste de 3 log de remoção do cisto, 6 log de remoção de bactérias e 4 log de remoção de vírus.

Exemplo 10: [0088] Uma composição de purificação de água, como mostrado abaixo, foi preparada e armazenada em um sachê com dois compartímentos.

[0089] Com parti mento 1: hipoclorito de cálcio (65% de cloro médio): 0,36 g [0090] Com parti mento 2: Sulfato de alumínio: 2,0 g; políacrilatnida não-iônico; 0,2 g, argila bentonita; 1,0 g; Quelante de biocida preparado conforme o Exemplo 3: 0,9 g.

[Q091]Quando foram usados, o conteúdo dos dois compartimentos foi adicionado ao mesmo tempo a a água em teste que continha o segunite: 1G4 de cistos, 107 de bactérias e 105 de vírus, 150 mg de pó do teste.

[0092] O conteúdo foi agitado por 2 minutos e deixado em repouso por 15 minutos. A água continha 20 ppm em peso de cloro imediata mente após a adição da composição e nenhum cloro após 15 minutos. A água estava microbiologicamente pura passando no teste de 3 iog de remoção do cistos, 6 iog de remoção de bactérias e 4 log de remoção de vírus, que é um padrão de pureza da água, tal como definido pela OMS.

Exemplos 11 a 13: Preparação de composições de desinfeccão com outros tipos de materiais substancialmente insolúveis em água [0093] Nos experimentos seguintes, diferentes tipos de quelantes de biocidas foram preparados utilizando materiais substancialmente insolúveis em água fora da invenção. A água em teste consistiu em coletar 12 litros de água, em que hipoclorito de cálcio (com 65% de cloro disponível) foi adicionado e agitado para dissolver todo o hipoclorito de cálcio para resultar num teor de cloro de 10 ppm.

[0094] A matriz sólida em que o tiossulfato é oeluso em um material substancialmente insolúvel em água foi elaborada utilizando o procedimento semelhante ao usado no Exemplo 5. A relação de massa do agente redutor e do material insolúvel em água no produto foi de cerca de 1:2.

[0095] Para a água em teste, 0,5 g do quelante de bíocida, como preparado acima, foi adicionado e agitado. A concentração de cloro na água em teste foi medida em vários intervalos durante 5 minutos. Os resultados para os vários materiais insolúveis em água fora da invenção estão resumidos na Tabela - 3. Exemplo 14; Material substancia Imente insolúvel em água, misturado com o agente redutor [0096) Uma composição como no Exemplo - 5 foi elaborada, exceto que o processo de mistura compreende o pó de hidróxido de alumínio com pó de tiossulfato de sódio. Para a água em teste, 0,5 g da mistura como preparada acima foi adicionada e agitada, A concentração de cloro na água em teste foi medida em vários intervalos durante 5 minutos. Os resultados estão resumidos na Tabela - 3.

Tabela - 3 [0097) Õs dados da Tabela - 3 indicam que quando o agente redutor é misturado na forma de pó juntamente com o material substancialmente insolúvel em água sem estar oeluso na matriz sólida {Exemplo - 14), o controle desejado sobre a taxa de extinção do biocida não é obtida. Além disso, quando materiais insolúveis em água fora do âmbito da invenção são usados, mesmo quando o agente redutor está ocluso em uma matriz sólida, o controle desejado sobre a taxa de extinção biocida não é obtido.

[0098]A invenção fornece, assim, composições de desinfecção e composições de purificação de água que garantem que o excesso de biocida/desinfetante que sobraram após a desinfecção eficiente, seja extinto em uma maneira controlada.

Reivindicações

Claims (12)

1. Composição sólida de d es infecção compreendendo (i) um biocida oxidante; e (ü) um quelante de biocida; caracterizada pelo quelante de biocida ser uma matriz sólida compreendendo um agente redutor aprisionado em um material substancialmente insolúvel em água selecionado a partir do ôxido, hidróxido, oxi-hidróxido ou carbonato de um metal, onde o referido material substancial mente insolúvel água tem solubilidade em água menor que 1 grama por litro, a 25°C, e onde o agente redutor é selecionado do grupo que consiste de ácidos orgânicos de C2 a C12 e seus sais, ou um ou mais sais inorgânicos selecionados de sulfitos, bisulfitos, metabisulfitos e tiossulfatos.

2. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender de 5 a 50% de biocida oxida nte, de 5 a 50% do agente redutor, e de 15 a 90% do material substancialmente insolúvel em água, em peso da composição sólida de desinfecção.

3. Composição de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo metal ser o cálcio, magnésio, zinco ou alumínio.

4. Composição de acordo com a reivindicação 1,2 ou 3, caracterizada pelo agente redutor ser um ascorbato ou tiossulfato de metal alcalino.

5. Composição de acordo com uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizada pelo biocida oxida nte ser um composto de halogênio.

6. Composição de acordo com uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizada pela relação em peso do agente redutor para o material substancial mente insolúvel em água estar na faixa de 1:0,5 a 1:20.

7. Composição de acordo com uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizada pelo quelante de biocida ser preparado por um processo compreendendo as etapas de (i) misturar o agente redutor com o material substancialmente insolúvel em água na presença de água até formar uma pasta e (ii) secar a pasta citada.

8. Composição de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pela relação em peso do agente redutor para água estar na faixa de 1:0,5 a 1:5.

9. Composição de purificação de água, caracterizada por compreender um agente coagulante que é um sal de metal inorgânico solúvel em água tendo cátion trivalente, um agente de floculação polimérico solúvel em água de alto peso molecular e uma composição sólida de desinfecção conforme definido em uma das reivindicações de 1 a 8.

10. Composição de acordo com a reivindicação 9, caracterizada por compreender duas porções que são separadas espacialmente, onde a primeira porção compreende o biocida oxidante e segunda porção compreende o quelante de biocida.

11. Método para purificar água contaminada, caracterizado por compreender as etapas de (i) colocar em contato a água contaminada com uma composição conforme definida em qualquer uma das reivindicações de 1 a 10; e (ii) separar os materiais insolúveis da água.

12. Uso de uma composição conforme definida em qualquer uma das reivindicações de 1 a 10, caracterizado por ser para a purificação da água contaminada para a remoção de 6 log de bactérias, 4 log de vírus e 3 log de cistos.