ES2204529T3 - Formulacion para la produccion de dioxido de cloro. - Google Patents
Formulacion para la produccion de dioxido de cloro.Info
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Abstract
Formulación para producir dióxido de cloro que incluye hipoclorito de litio, bisulfato de sodio, clorito de sodio y agua, en la que el hipoclorito de litio, el bisulfato de sodio y el clorito de sodio están presentes en forma de componentes secos y el agua es añadida a los componentes secos para producir el dióxido de cloro; los componentes secos estando presentes esencialmente en una relación de 1.09, 1.38 y 1.00 respectivamente.
Description
Formulación para la producción de dióxido de
cloro.
La invención se aplica a campos en los que se usa
dióxido de cloro de manera habitual y, en particular, al campo de
la desinfección y el tratamiento de los olores y a estudios de
demanda.
El inventor ha trabajado en el desarrollo de
formulaciones de mezclas sólidas que permiten la preparación de
pequeñas cantidades (habitualmente de un litro, aunque esta misma
mezcla puede servir para preparar hasta 300 galones o más; \cong
1135 L) de una solución de dióxido de cloro acuosa en una
concentración, que se puede repetir y reproducir, de hasta 3000 mg/l
o más.
La producción química del dióxido de cloro es
ampliamente conocida y es objeto de al menos dos patentes U.S. No.
5,399,288 y U.S. No. 4,104,190.
En la Patente U.S. No. 5,399,288, Marzouk et al.
exponen composiciones sólidas de liberación de dióxido de cloro que
implican el uso de triazinetriona.
En la Patente U.S. No. 4,104,190, Hartshorn
expone una composición seca para la liberación de dióxido de cloro
conteniendo dicloroisocianurato como compuesto de liberación del
cloro.
La técnica precedente no expone el hipoclorito de
litio en composiciones para la liberación de dióxido de cloro de la
manera expuesta en la presente invención.
El dióxido de cloro es un oxidante potente y
selectivo, que se utiliza como desinfectante del agua potable, como
control biológico en las torres de refrigeración, como decolorante
de la pulpa de papel, desinfectante en el tratamientos de frutas,
verduras y aves, para la estimulación de pozos de petróleo y de
pozos de inyección hidráulica, en el tratamiento de aguas
residuales, como algicida y como agente de control de olores. En
casi todas las aplicaciones se usa dióxido de cloro gaseoso en
forma de una solución acuosa diluida, normalmente en cantidades de
3000 ppm o inferiores. Esta solución no se puede proporcionar al
usuario final lista para el uso. A parte de que el transporte de
una solución que contiene un 99.7% de agua resulta económicamente
poco atractivo, dicho cargamento está prohibido por el Departamento
de Transporte estadounidense. A diferencia del cloro licuado, el
gas licuado y condensado no puede ser preparado y cargado en
cilindros debido a su extrema sensibilidad al impacto. En
consecuencia, es preciso preparar el dióxido de cloro en el lugar
donde se va a utilizar y en el momento en que se va a utilizar
combinando los precursores apropiados en un generador de dióxido de
cloro. Estos precursores incluyen soluciones acuosas de clorato de
sodio o clorito de sodio, ácidos minerales u orgánicos, cloro,
hipoclorito de sodio, o alguna combinación de los mismos,
normalmente en forma de soluciones acuosas dosificadas en las
cantidades apropiadas y combinadas bajo unas condiciones
controladas por el generador de dióxido de cloro. La necesidad de
utilizar un generador limita habitualmente el uso de este oxidante
a aquellas situaciones en las que se justifica el coste de la
instalación y el mantenimiento del equipamiento necesario.
Normalmente, los generadores comercializados más pequeños producen
30 libras (\cong 13600 g) al día de dióxido de cloro gaseoso.
Esta invención permite el uso de tratamientos con dióxido de cloro
en aquellas situaciones en las que las capacidades únicas del
producto son atrayentes, pero demasiado pequeñas para justificar la
instalación y el uso de un generador.
El inventor considera que existe un gran interés
por el consumidor en utilizar envases de una mezcla seca inorgánica
y no tóxica para la preparación de dióxido de cloro y, en
particular, para desinfectar agua potable. La intención del
inventor es que la composición se utilice tanto en un uso a corto
plazo, para preparar agua potable en caso de emergencia, como para
tratar el agua potable destinada al consumo diario.
Un objetivo importante de esta invención es
proporcionar una composición desinfectante sin que haya ningún
material orgánico presente.
La invención aquí descrita tiene como objetivo
proporcionar un método adecuado para la preparación de pequeñas
cantidades de dióxido de cloro que sean seguras para su aplicación
en tratamientos de agua potable o para la desinfección de frutas y
verduras u otros productos similares.
Otro objetivo de esta invención consiste en
producir un producto con el que se obtienen resultados consistentes
en la desinfección de agua potable y, especialmente, agua de mala
calidad, que pueda estar disponible en situaciones de
emergencia.
Otro objetivo de esta invención consiste en
producir un producto no tóxico si es utilizado según las
indicaciones.
El objetivo principal de esta invención es
producir una composición de mezcla seca que produce un precursor de
ácido hipocloroso al añadir agua a la mezcla seca, y que no
introduce ningún subproducto orgánico inapropiado.
Una parte fundamental de esta invención es la
incorporación a la mezcla de un componente que genera rápidamente
ácido hipocloroso al entrar en contacto con el agua. El inventor ha
desarrollado una formulación adecuada para la desinfección de agua
potable. La nueva formulación incluye tres componentes: hipoclorito
de litio, bisulfato de sodio y clorito de sodio. El inventor ha
descubierto que, cuando se añaden diversas cantidades de estos tres
sólidos a una cantidad adecuada de agua, los sólidos se disuelven
por completo en 45 segundos, y al cabo de este breve período se
genera toda la cantidad de dióxido de cloro producible por la
mezcla. El sistema genera cloro por encima del nivel de solubilidad
en el agua y, de esta manera, las burbujas de gas generadas agitan
la mezcla y activan la reacción y la solución de los componentes.
La rapidez de la solución es sorprendente.
Estos y otros objetivos de la presente invención
serán evidentes tras la lectura de las especificaciones siguientes
junto con el dibujo anexo.
La formulación de la mezcla seca, que constituye
el centro de esta invención, incluye hipoclorito de litio, un
25-30% en peso de LiOCl; sulfato de hidrógeno de
sodio (sinónimo: bisulfato de sodio), NaHSO_{4} y clorito de
sodio sólido seco 80%, NaClO_{2}.
En referencia al LiOCl_{2} con un
25-30% en peso, la composición utilizada en esta
invención es:
| COMPONENTE | % EN PESO |
| Hipoclorito de litio | 25-30 |
| Cloruro de sodio | 36 |
| Sulfato de sodio | 13 |
| Sulfato de potasio | 6 |
| Cloruro de litio | 4 |
| Carbonato de litio | 2 |
| Clorato de litio | 2 |
| Hidróxido de litio | 1 |
| Agua | 7 |
Los ingredientes aparte del hipoclorito de litio,
se revelaron inertes e innecesarios para el buen funcionamiento de
esta invención. Se podrían sustituir estos componentes inertes por
otras sales inertes compatibles o productos similares, según
consideren conveniente los expertos en la técnica. Se puede obtener
un producto con la formulación anterior en FMC Corporation,
o también puede ser formulado con facilidad por los expertos en la
técnica.
El producto sólido y seco de clorito de sodio al
80% empleado en los ejemplos de esta invención se compone como
sigue:
| Componentes | Especificaciones |
| Clorito de sodio, % en peso en forma de NaClO_{2} | 77.5- 82.5 |
| Clorato de sodio, % en peso en forma de NaClO_{3} | 4 máx. |
| Cloruro de sodio, % en peso en forma de NaCl | 11-19 |
| Hidróxido de sodio, % en peso en forma de NaOH | 3 máx. |
| Carbonato de sodio, % en peso en forma de Na_{2}CO_{3} | 2 máx. |
| Sulfato de sodio, % en peso en forma de Na_{2}SO_{4} | 3 máx. |
| Peróxido de hidrógeno, % en peso en forma de H_{2}O_{2} | 01 máx. |
| Agua (la diferencia) | 6 máx. |
Se entiende que el clorito de sodio es el
ingrediente activo principal y que los otros componentes son
complementarios e inertes. Estos ingredientes inertes no son
indispensables para la invención y podrían ser sustituidos por
otros ingredientes inertes similares como comprenderán fácilmente
los expertos en la técnica.
En la forma de realización preferida, el
hipoclorito de litio y el bisulfato de sodio se introducen juntos
dentro de una bolsa o envase, y el clorito de sodio se envasa
aparte en otra bolsa o envase que puede estar o no estar conectado.
Este sistema de doble envase tiene dos propósitos: el primero es
mejorar la estabilidad del almacenamiento, especialmente en
condiciones de temperaturas elevadas. El otro propósito es permitir
la mezcla de los componentes según una forma indicada para asegurar
la formación del dióxido de cloro generado en una concentración
final específica y conocida. También es posible un envase
individual con una mezcla estable de los tres componentes, pero
dicho envase individual debe mantenerse a una temperatura inferior
a 60°C (140°F) (preferiblemente inferior a 52°C (125°F)) para
evitar la descomposición. Esta mezcla individual presenta otra
desventaja en cuanto a la formación de dióxido de cloro en
concentraciones variables e imprevisibles en función de las
variaciones en el método de mezcla (Ver fig. 1).
Se ha conseguido producir una mezcla sólida que
genera rápidamente dióxido de cloro al añadir agua. La mezcla
permitirá la formación de una cantidad conocida de dióxido de cloro
acuoso en una concentración previsible para su uso como
desinfectante de agua potable, de frutas y verduras, en
tratamientos con biocidas para torres de enfriamiento, en el
tratamiento de desperdicios sanitarios y otras aplicaciones de
desinfección, sobretodo de tipo industrial, que son demasiado
pequeñas para justificar la instalación de un generador de dióxido
de cloro. También se puede usar la mezcla para controlar olores a
pequeña escala.
Si está formulada de manera adecuada, la mezcla
de los tres componentes de esta invención se puede utilizar como
desinfectante de frutas y verduras con una concentración de dióxido
de cloro en agua en cantidades inferiores a 1-2
ppm. Una concentración de aproximadamente 100 ppm será suficiente
para la utilización como desodorante.
Se ha descubierto que los productos separados en
dos envases según esta invención son térmicamente estables, según
las pruebas realizadas a temperaturas superiores a 60°C
(140°F).
En referencia a la fig. 1, un diagrama muestra la
variación del rendimiento del ClO_{2} dependiendo del método de
mezcla utilizado. En todas las pruebas mostradas en la fig. 1, las
formulaciones tienen las mismas cantidades y sólo difieren en el
método de mezcla.
Parte de la técnica de esta invención se refiere
a la manera de mezclar los componentes. Como se muestra en el
diagrama anexo (fig. 1), los diferentes tipos de mezcla,
conteniendo exactamente las mismas cantidades de cada uno de los
componentes, formarán soluciones de dióxido de cloro en
concentraciones diferentes dependiendo de la manera en que los
componentes se hayan mezclan en el agua. Esta invención pretende
formular un producto que permita a un usuario preparar en la
práctica una solución de dióxido de cloro de forma previsible y
fiable en una concentración conocida y deseada, de modo que se
pueda seleccionar el nivel de dosificación y el dióxido de cloro
aplicado sin necesidad de realizar un ensayo previo de dióxido de
cloro.
En una forma de realización de la invención, el
inventor pretende proporcionar envases con las formulaciones
desinfectantes en forma de envases solubles en agua para facilitar
su uso. De esta manera, en lugar de tener que vaciar el contenido
de un envase en el agua, el envase o los envases solubles enteros y
su contenido pueden introducirse en el agua que se va a tratar.
Por conveniencia, se ha producido una mezcla que
puede generar de manera fiable un litro con 3000 ppm de dióxido del
cloro cuando los componentes se combinan con el agua de una manera
especifica. Esta mezcla se proporciona en envases llamados Paquete
Activador y Paquete de clorito:
| LiOCl (25-30% en peso): 6.12 g | |
| El Paquete Activador contiene | y |
| NaHSO_{4}: 7.7 g | |
| El Paquete de clorito contiene | NaClO_{2} 80%: 5.6 g |
Con el LiOCl y el NaClO_{2}, el equilibrio de
la mezcla es un ingrediente inerte.
Cuando el Paquete Activador y el Paquete de
Clorito se añaden adecuadamente a un litro de agua, se producirán
esencialmente 3000 ppm de dióxido de cloro.
La proporción de los componentes respecto al
clorito es de aproximadamente:
| NaClO_{2} =1.0 | (80% en peso) |
| LiOCl=1.09 | (25-30% en peso) |
| NaHSO_{4} =1.38 |
Debe entenderse que la invención no se limita a
producir composiciones que generan únicamente un litro de solución,
sino que se puede modificar de manera que produzca cualquier
volumen inferior o superior a un litro. Aunque el peso real de cada
componente se establece según el volumen de solución final deseado,
se debe mantener la proporción entre los componentes para asegurar
una conversión eficaz del clorito, el mejor rendimiento y pureza del
dióxido de cloro.
También debe entenderse que la elección de una
concentración de dióxido de cloro de 3000 ppm es arbitraria, y que
se pueden obtener soluciones esencialmente inferiores y superiores
a esta concentración. Se han preparado soluciones superiores a 5000
ppm con mezclas de los componentes formuladas adecuadamente. Se
pueden producir soluciones muy diluidas (1-100 ppm)
utilizando unas cantidades muy reducidas de cada uno de los agentes
reactivos, no obstante, para asegurar una conversión rápida,
completa y exacta del clorito, es preferible preparar una solución
más concentrada y diluirla posteriormente para obtener la
concentración deseada.
Se entiende que en caso de que no se requiera una
concentración final exacta de dióxido de cloro, se puede utilizar
hipoclorito de litio, bisulfato de sodio y clorito de sodio en
cantidades sustanciales, como expone esta invención.
El usuario dispone de flexibilidad a la hora de
combinar el Paquete Activador y el Paquete de Clorito con el
volumen de agua apropiado de la manera que desee, no obstante para
garantizar que la concentración de la solución final sea la
deseada, los paquetes deben ser utilizados según el método
prescrito, es decir, debe disolverse totalmente el Paquete
Activador, lo que requiere menos de un minuto, y posteriormente
añadirse rápidamente la solución completa del Paquete de Clorito.
Una vez que el clorito está totalmente disuelto, la solución tiene
una potencia total y está lista para el uso. Este método de dos
fases se debe usar en combinación para asegurar que, antes de la
adición del clorito, el hipoclorito de litio se haya convertido
totalmente en ácido hipocloroso por reacción con el ácido en
solución y la hidrólisis del bisulfato de sodio. El ácido
hipocloroso reacciona rápidamente con el anión de clorito y produce
un alto rendimiento de dióxido de cloro. Si en lugar de añadir los
componentes de manera consecutiva, tal y como se requiere, se
combina el clorito simultáneamente con el activador, añadiendo los
dos paquetes del sistema de doble envase, o bien por adición del
envase individual del sistema de un solo paquete, se produce una
reacción competitiva entre el anión de hipoclorito y el anión de
clorito, lo que convierte parte del clorito en clorato inerte
reduciendo así la cantidad de clorito disponible para la conversión
y, de ese modo, reduciendo la producción de dióxido de cloro. Si no
se siguen las instrucciones en cuanto a la forma en que los
componentes deben ser mezclados o agitados, se obtiene una solución
de dióxido de cloro con una concentración imprevisible, lo cual
deja a la invención sin una parte importante de su valor, es decir,
la producción de una solución de dióxido de cloro en una
concentración previsible, eliminando la necesidad en realizar una
prueba de campo previa a su uso y permitiendo al usuario final
aplicar el dióxido de cloro con la dosificación deseada
correcta.
Como se ha indicado anteriormente, además del
sistema de doble envase, los tres componentes también pueden estar
combinados en una mezcla estable dentro de un único envase. Esta
mezcla es bastante más sensible térmicamente que el sistema de
doble paquete, sin embargo es estable si se mantiene a temperaturas
inferiores a 60°C (140°F). Al añadir esta forma de realización de
dicha formulación en un solo envase al agua, resulta imposible
evitar la reacción competitiva entre el anión de hipoclorito y el
anión de clorito generando clorato y destruyendo clorito. Cuando se
usa la formulación con un solo envase, resulta necesario ajustar
las cantidades y proporciones de los componentes de manera que
permita la perdida de hipoclorito y clorito. La cantidad y las
proporciones de los componentes de la formulación en un solo envase
son:
| LiOCl 25-30% en peso | 6.16 g |
| NaHSO_{4} | 7.7 g |
| NaClO_{2} (80% en peso) | 6.33 g |
Las proporciones respecto al clorito son:
NaClO_{2} = 1.0
LiOCl = 0.97
NaHSO_{4} = 1.22
Aunque este sistema con un único envase ofrece
ciertas ventajas en comparación con el sistema de doble envase, no
se considera la forma de realización preferida. A menos que se
sigan las instrucciones específicas, el método de mezcla de los
sólidos en el agua variará según el usuario. Esta variación
afectará a la superposición de los componentes sólidos y a la
agitación en suspensión previa a su disolución, lo que ocasionará
una reacción variable entre el anión de hipoclorito y el anión de
clorito, influyendo así en el curso de ambas reacciones, la
competitiva y la deseada. Debido al grado de imprevisibilidad del
clorito durante la reacción competitiva, y al efecto consecuente
sobre la concentración final de la solución de dióxido de cloro
preparada, el método con un solo envase, aunque permite la
preparación de soluciones de dióxido de cloro satisfactorias y
utilizables, no es el preferido para las aplicaciones que requieren
un control estricto de la dosificación del dióxido de cloro.
En la invención aquí descrita se han presentado
varios ejemplos con cantidades y proporciones precisas, no obstante
se da por supuesto que otras variaciones de las cantidades y las
proporciones ofrecen resultados eficaces, como podrán entender
fácilmente los expertos en la técnica.
El hipoclorito de litio presenta ciertas ventajas
en comparación con el hipoclorito de calcio. Por ejemplo, el
hipoclorito de calcio se disuelve demasiado despacio para poder
servir como fuente de una cantidad relevante de ácido hipocloroso y
tiene un fuerte olor a cloro inadecuado (el hipoclorito de litio
tiene muy poco olor a cloro) y, cuando se usa con NaHSO_{4}, el
hipoclorito de calcio forma un precipitado de sulfato de calcio
sólido dando como resultado unos rendimientos bajos de dióxido de
cloro con cantidades significativas de impurezas de sólidos de
sulfato de calcio.
En su sentido más amplio, la invención aquí
descrita se refiere a un producto que puede ser utilizado para la
desinfección y/o la oxidación, incluyendo cantidades eficaces de
hipoclorito de litio, bisulfato de sodio y clorito de sodio. De
forma ideal, el hipoclorito de litio y el bisulfato de sodio son
empaquetados juntos y el clorito de sodio se envasa individualmente.
El producto está presente en los paquetes básicamente en las
proporciones siguientes:
NaClO_{2} =1.0
LiOCl=1.09
NaHSO_{4} =1.38
Estas proporciones representan unas cantidades
considerables y pueden ser cambiadas, como saben los expertos en la
técnica.
Se describe un método de preparación de una
solución desinfectante de dióxido de cloro activo que incluye la
disolución en agua del contenido de un paquete Activador que
contiene LiOCl y NaHSO_{4}, y rápidamente la adición posterior
del Paquete de Clorito con NaClO_{2} en el agua que contiene ya el
contenido disuelto del Paquete de Activador.
Los ingredientes activos pueden estar envasados
en tres envases individuales.
La invención aquí descrita prevé métodos de
desinfección de una superficie que se desea desinfectar que
incluyen la aplicación en dicha superficie de los ingredientes
activos descritos añadidos en agua. También se pueden desinfectar
frutas y verduras, o se pueden desodorizar aguas residuales con los
ingredientes activos descritos añadidos en agua.
Muchas ventajas pueden derivarse de la invención
del solicitante:
1) El dióxido de cloro se forma con facilidad y
en una concentración predecible.
2) No se requiere pre-mezcla o
medición de los ingredientes.
3) Las aplicaciones demasiado pequeñas para
justificar el uso de un generador pueden encontrar conveniente el
uso de la composición de la invención.
4) No se produce ningún residuo tóxico u orgánico
inapropiado durante el uso de la composición de la invención.
Claims (12)
1. Formulación para producir dióxido de cloro
que incluye hipoclorito de litio, bisulfato de sodio, clorito de
sodio y agua, en la que el hipoclorito de litio, el bisulfato de
sodio y el clorito de sodio están presentes en forma de componentes
secos y el agua es añadida a los componentes secos para producir el
dióxido de cloro; los componentes secos estando presentes
esencialmente en una relación de 1.09, 1.38 y 1.00
respectivamente.
2. Formulación para producir dióxido de cloro
según la reivindicación 1 en la que el hipoclorito de litio y el
bisulfato de sodio están envasados juntos y el clorito del sodio
está envasado por separado.
3. Formulación para producir dióxido de cloro
según la reivindicación 1 en la que cada uno de los componentes,
hipoclorito de litio, bisulfato de sodio y clorito de sodio, está
envasado en paquetes individuales.
4. Formulación para producir dióxido de cloro
según la reivindicación 2 en la que el hipoclorito de litio está
presente esencialmente en una cantidad de 6.12 g, el bisulfato de
sodio de 7.7 g y el clorito de sodio de 5.6 g.
5. Método de preparación de una solución de
dióxido de cloro que incluye las etapas de disolución completa del
contenido de un Paquete Activador que contiene hipoclorito de litio
y bisulfato de sodio en agua y la adición posterior de un Paquete
de clorito que contiene clorito de sodio en dicha agua que contiene
el contenido disuelto del Paquete Activador, y donde la proporción
de los ingredientes es esencialmente de 6.12 g de hipoclorito de
litio, 7.7 g de bisulfato de sodio y 5.6 g de clorito de sodio.
6. Método de desinfección para asegurar la
potabilidad del agua que incluye la adición de la formulación que
genera dióxido de cloro según la reivindicación 1 al agua
potable.
7. Formulación para producir dióxido de cloro
contenida en una formulación de envase único y destinada a ser
añadida al agua, incluyendo básicamente, en la siguiente
proporción, 1.0 parte de clorito de sodio; 0.97 partes de
hipoclorito de litio; y 1.22 partes de bisulfato de sodio.
8. Formulación para producir dióxido de cloro
que incluye básicamente 6.16 g de hipoclorito de litio; 7.7 g de
bisulfato de sodio y 6.33 g de clorito de sodio con el fin de ser
añadidos a un litro de agua para producir esencialmente una
solución de dióxido de cloro de 3000 ppm.
9. Método de preparación de una composición que
incluye esencialmente 3000 partes por millón de dióxido de cloro
por litro, comprendiendo la adición de la formulación que produce
dióxido de cloro según la reivindicación 4 a un litro de agua en
una cantidad eficaz para desinfectar dicha agua.
10. Método de desinfección de una superficie que
comprende la aplicación sobre dicha superficie de una formulación
que produce dióxido de cloro según la reivindicación 1.
11. Método para desinfectar frutas y verduras
aplicando a la superficie de dichas frutas y verduras una
formulación que produce dióxido de cloro según la reivindicación
1.
12. Método de desodorización de aguas residuales
que comprende la exposición de dicha agua a la formulación que
produce dióxido de cloro según la reivindicación 1.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US257627 | 1999-02-25 | ||
| US09/257,627 US6197215B1 (en) | 1999-02-25 | 1999-02-25 | Composition for generating chlorine dioxide |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2204529T3 true ES2204529T3 (es) | 2004-05-01 |
Family
ID=22977061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES00910315T Expired - Lifetime ES2204529T3 (es) | 1999-02-25 | 2000-02-23 | Formulacion para la produccion de dioxido de cloro. |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
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